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Ricardo Ferreira

Durabilidade e Desempenho Estrutural

Ricardo Ferreira

Ensaios Não DestrutivosEND

O que são Ensaios Não Destrutivos?

Ensaios Não Destrutivos (END) são definidos como testes para o controle da qualidade, realizados sobre peças acabadas ou semi-acabadas, para a detecção de falta de homogeneidade ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem prejudicar a posterior utilização dos produtos inspecionados.

Prevenção de acidentes

Redução de custos

Melhorar a confiabilidade de produtos

Fornece informações para intervenções em estruturas

Finalidade dos END

Baixo custo

Pouco ou nenhum dano à estrutura

Aplicados com a estrutura em uso

Permitem que problemas possam ser detectados em estágio inicial

Manutenção preditiva e preventiva (muito mais eficiente e de menores custos que a corretiva)

Vantagens dos END

Localização das armaduras em concreto armado

Detecção de corrosão em armaduras

Avaliação de concretos com reação álcali-agregado

Estimativa de propriedades mecânicas do concreto

Avaliação da homogeneidade de lotes de concreto

Análise de defeitos (fissuras, vazios etc)

Determinação das propriedades geométricas de peças de concreto

Aplicações na construção civil

Princípios

Visual

Magnético

Esclerométrico

Sônico

Ultrassom

Impacto-eco

Tomografia acústica

Elétrico

Químico

Radioativo

É considerado um método primário nos programas de controle de qualidade.

A vistoria requer boa visão, boas condições de iluminação e experiência no reconhecimento de falhas e defeitos.

Alguns equipamentos também podem ser usados tais como, lupas de pequeno aumento, câmeras fotográficas e de vídeo, drone etc.

Visual

Visual: Mapeamento de fissuras


a) Fissurômetro b) Comparador de fissuras c) Medidor óptico. (Mesquita, C., 2007)


Mapeamento de fissuras

Torre de microondas

A pacometria é utilizado na detecção de armaduras e permite estimar sua bitola, cobrimento e orientação.

Magnético: PacometriaPacometria: localização das armaduras

CEEAC: Bloco D, 2º pavimento, viga V402. Espessura de cobrimento de 7 mm.

Objetivo

Medição da dureza superficial do concreto endurecido pelo uso do esclerômetro de reflexão.

Normalização: ABNT NBR 7584: 2012

Aplicação

Avaliação de uniformidade

Comparação com concreto de referência

Comparação de qualidade

Controle de qualidade de peças pré-moldadas

Estimativa da resistência à compressão do concreto, mediante correlação confiável e análise de fatores intervenientes.

Esclerométrico

Esclerométrico

EsclerométricoThe ‘M’ type Schmidt Hammer. Impact energy of 29.43Nm.

Princípio

O princípio de funcionamento é baseado em determinar a energia de impacto da massa (martelo) que, ao ser impulsionada por uma mola, se choca através de uma haste com a superfície de concreto.

O esclerômetro registra a parcela de energia de reflexão do martelo (recuo), chamado de índice esclerométrico (IE)

Quanto maior a dureza da superfície, maior o recuo ou reflexão do martelo.

Esclerométrico

Área de ensaio

Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície por polimento.

Faces verticais dos elementos, preferencialmente.

Afastada de regiões com segregação, exsudação, concentração de armaduras, juntas de concretagem, arestas etc.

Distar mais de 50mm de cantos e arestas.

Estar geométrica e uniformemente distribuída na região da estrutura em análise.

Possuir entre 80cm² e 400cm².

Pontos de impacto

16 impactos em cada área de ensaio.

Aplicação ortogonal à área de ensaio.

Esclerométrico

Realizar a verificação do esclerômetro.

Fazer a leitura do índice esclerométrico (IE).

Avaliação apenas superficial do concreto (20mm para esclerômetro de 2,25Nm)

Influência de muitos fatores:

Dosagem do concreto,tipo de cimento, tipo de agregado, tipo de cura

Tipo de superfície, presença de armaduras, esbelteza da peça

Umidade e temperatura

Carbonatação e calcinação (incêndio)

Operador

Esclerométrico

Esclerométrico

Bloco D, P24 Esclerometria

Bloco C, L38 Esclerometria

Bloco A, V202 Esclerometria

Objetivo

Avaliar as características do concreto através da determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica.

Normalização: ABNT NBR 8802: 2013

Aplicação

Verificar homogeneidade do concreto.

Falhas de concretagem internas, profundidade de fissuras e outras imperfeições.

Monitoramento do concreto para avaliar alterações decorrentes de agressividade ambiental.

Sônico: Ultrassom

Modo de execução

Executar a verificação do equipamento com auxílio da barra de referência.

Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície.

Medir a distância entre os pontos de acoplamento com precisão de ±1%.

Aplicar fina camada de gel acoplante nas faces dos transdutores ou local de ensaio.

Posicionar os transdutores na peça de concreto. Transmissão direta, semi-direta ou indireta (de superfície).

Determinar o tempo de transmissão da onda com precisão de ±1%.

Sônico: Ultrassom

Modo de execução

Com o tempo de propagação e a distância entre os transdutores, determinar a velocidade de propagação (V ou UPV).

Pode-se obter uma correlação da velocidade de propagação com a resistência a compressão e com o módulo de elasticidade do concreto.

Sônico: Ultrassom

Lorenzi, A. PPGEC-UFRGS, 2009

Fatores que influenciam na velocidade

Distância entre as superfícies de contato dos transdutores.

Presença de armadura, principalmente no sentido de propagação da onda.

Densidade do concreto, que depende do traço e das condições de concretagem.

Tipo, densidade e outras características dos agregados.

Tipo de cimento e grau de hidratação.

Direção de ensaio da peça.

Tipo de adensamento do concreto.

Idade do concreto.

Sônico: Ultrassom

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

UHE Furnas: Gel exsudado a partir de uma fissura na superfície do concreto da galeria de drenagem

UHE Furnas: Fissuração em pilar de vertedouro


Classe Características observadas

0 Sem indícios

1 Presença de gel exsudado em quantidade pouco expressiva

2Presença expressiva de gel na superfície do concreto com incidência de fissuração em algumas regiões


Fissura nos agregados com preenchimento de material branco na argamassa


y = 39,684ln(x) - 315,44

R2 = 0,8288

0

4

8

12

16

20

24

3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000

Velocidade ultra-sônica (m/s)M

ódul

o de

ela

stic

idad

e S

ecan

te

(GP

a)UHE Furnas: testemunhos extraídos no sentido montante da galeria de drenagem

Poder ser usado para detecção de falhas no concreto e para sua caracterização geométrica

Ondas mecânicas são geradas através do impacto de esferas metálicas na superfície do concreto

Requer somente um transdutor (equipamento que converte pulsos mecânicos em sinais elétricos)

Simples, eficiente, versátil, usado comercialmente e, relativamente, barato

Mais indicado para uso nas inspeções e medições de espessura de pavimento em rodovias

Sônico: Impacto-eco

O tomógrafo Ultrassônico é aplicado para avaliar estruturas de concreto, concreto armado e rocha

Tem a finalidade de determinar a integridade do material na estrutura, cavidades, áreas não rebocadas , esfoliações e rachaduras, e também para medir e controlar a espessura do concreto (espessura de até 2 metros).

Sônico: Tomografia ultrassônica

Vantagens:

A visualização da estrutura interna do objeto em 3D

Alta eficiência - reconstrução de uma tomografia leva apenas 3 segundo

Facilidade de usar (não necessita de treinamento para operar o equipamento)

Alta precisão e sensibilidade do dispositivo

Não há necessidade de preparar a superfície do objeto

Transdutor resistentes ao desgaste (dicas na tela de quando você precisa trocar o transdutor)

Características:

Não necessita de uso de computador para análise dos dados (analise diretamente no instrumento)

Contato acústico a seco (não necessita de líquido acoplante)

Antenas adaptadoras para superfícies ásperas

Visualização das ondas ultrassônicas se propagando através do objeto

Possibilidade de utilização do tomógrafo em modo manual e também em aplicações automatizadas.


Há ainda dois métodos sônicos para concreto normatizados nos Estados Unidos:

Arrasto de correntes

Aplicação de impactos na superfície do concreto e gravação do som produzido

A produção de sons ocos indica a presença e

extensão de rachaduras laminares

Técnica de baixo custo

Sônico

Eficiente na determinação de descontinuidades em lajes de concreto.

Empregado na determinação do grau de compactação de camadas de solo e concreto (CCR e concreto Massa) em barragens.

Técnica de alto custo

Radioativo: Densímetro nuclear


EM ISSÃO DERAIOS GAMA

ISOLAMENTO


Controle de compactação com densímetro nuclear na UHE Belo Monte – PA

Ricardo Ferreira

Métodos minimamente invasivos

Furos: pelo menos 3 furos de 5,5 mm de diâmetro por 30mm de profundidade na superfície do concreto

Vedação dos furos: com borracha e silicone nos 20 mm superficiais

Princípio do método: medida do tempo que o ar leva para penetrar através do concreto e diminuir o vácuo imposto na cavidade do furo de -55 KPapara -50 KPa

Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973)

Esquema de ensaio

Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973)

Realização do ensaioPreparação dos furos

Amostra: cilindro de 10 cm de diâmetro por 5 cm de altura

Saturação à vácuo

2 semicélulas: uma contendo solução de hidróxido de sódio a 0,3 N e a outra contendo solução de cloreto de sódio a 3% de concentração em massa

Diferença de potencial de 60 V (corrente contínua) entre as semicélulas

Critério de avaliação: ASTM C 1202: 2005

Penetrabilidade de íons cloreto - ASTM C 1202: 2005

Carga passante (C) Penetração de íons cloretos

> 4000 Alta2000 - 4000 Moderada1000 - 2000 Baixa100 - 1000 Muito baixa

<100 Desprezível


Realização do ensaio Detalhe da realização do ensaio


Case de resultados

Amostra: cilindro de 10 cm de diâmetro por 5 cm de altura

Saturação à vácuo

2 semicélulas: uma contendo solução de hidróxido de sódio a 0,3 N e a outra contendo solução de cloreto de sódio a 10% de concentração em massa

Diferença de potencial que varia de 10 V a 60 V (corrente contínua) entre as semicélulas

Critério de avaliação: ASTM C 1202: 2005

Eletrodifusão de íons cloreto - NT BUILD 492:1999

Esquema de ensaio


Realização do ensaio Detalhe da realização do ensaio


Apresentação dos resultados

Ricardo Ferreira

Ciclos de cloreto

Névoa salina

Carbonatação

Corrosão de armaduras no concreto: Fase de iniciação

Lascamento em estágios avançados

Exposição das armaduras corroídas

Comprometimento da aderência aço-concreto

Manchamento da superfície do concreto

Fissuras paralelas às armaduras

Fragmentação e destacamento do cobrimento

Corrosão de armaduras

LIMA (1999)

Ciclos de imersão e secagem em cloretos

Concentração de Cl na água do mar ≅ 3%Concentração de Cl no ensaio ≅ 5%

2 dias de imersão parcial5 dias de secagem

Névoa salina

Câmara de névoa salina

Aspecto de barra de aço após ensaio

Carbonatação do Concreto

Câmara de controle climático

Detalhe da câmara de controle climático

Ricardo Ferreira

Potencial de corrosão

Resistividade elétrica superficial e volumétrica

Profundidade de carbonatação

Corrosão de armaduras no concreto: Fase de iniciação

Elétrico: Potencial de corrosão [ASTM C 876: 1999]

Eletrodo de calomelano saturado (ECS)

Equipamentos: ECS e Multímetro

Potencial de corrosão relativo ao eletrodo de referência de calomelano saturado -

ECS (mV)

Probabilidade de corrosão (%)

Mais negativo que –276 > 90

Mais positivo que –126 < 10

Entre –126 e –276 Incerta

Realização do ensaio

Elétrico: Potencial de corrosão [ASTM C 876: 1999]Realização do ensaio

Apresentação dos resultados

Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001]


Resistivímetro : método dos quatro eletrodos (Wenner)

Resistividade elétrica do concreto (k Ω.cm)

Indicação de probabilidade de

corrosão> 20 Desprezível

10 a 20 Baixa5 a 10 Alta

< 5 Muito alta

Resistividade elétrica volumétrica - ABNT NBR 9204: 1985Realização do ensaio

Resistividade elétrica do concreto (kΩ.cm)

Indicação de probabilidade de corrosão

> 20 Desprezível10 a 20 Baixa5 a 10 Alta

< 5 Muito alta


Resistivímetro de Wenner Apresentação dos resultados

Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988]

pH < 9

pH > 12

Co

bri

men

to

CO2

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2OH2O


Amarelo de Alizarina

(10,0 – 12,0)

Fenolftaleína ( 8,0 – 9,8 )

Região carbonatada

Região não carbonatada


Redução do pH (despassivação e risco de corrosão das armaduras)

Alteração de volume dos poros (colmatação e redução da permeabilidade)


Superfíciedo bloco

Profundidade de carbonataçãoTorre de microondas

Químico: Teor de cloretos livres [NT BUILD 492:2000]Torre de microondas

Aspersão de nitrato de prata [AgNO3]

Ricardo Ferreira

Potencial de circuito aberto

Resistência de polarização

Impedância eletroquímica

Taxa de corrosão gravimétrica

Corrosão de armaduras no concreto: Fase de propagação

Potencial de circuito aberto, Resistência de polarização e Impedância eletroquímica

Nível de corrosãoTaxa de corrosão

µm/ano µA/cm 2

Desprezível < 1,15 < 0,1Baixo 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5Moderado 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0Alto > 11,5 > 1,0

Realização do ensaio Apresentação dos resultados

Taxa de corrosão gravimétrica - ASTM G1:1999

Nível de corrosãoTaxa de corrosão

µm/ano µA/cm 2

Desprezível < 1,15 < 0,1Baixo 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5Moderado 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0Alto > 11,5 > 1,0

Realização do ensaio

durabilidade e desempenho estrutural - puc...

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