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EMPREGO DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS E DE EXTRAO DETESTEMUNHOS NA AVALIAO DA RESISTNCIA

COMPRESSO DO CONCRETO

MARIA DEL PILAR GUZMAN PALACIOS

DISSERTAO DE MESTRADO EM ESTRUTURASE CONSTRUO CIVIL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

FACULDADE DE TECNOLOGIA

UNIVERSIDADE DE BRASLIA






EMPREGO DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS E DE EXTRAO

DE TESTEMUNHOS NA AVALIAO DA RESISTNCIA



ORIENTADOR: ELTON BAUER

DISSERTAO DE MESTRADO EM ESTRUTURAS

E CONSTRUO CIVIL

PUBLICAO: E.DM-007A/12BRASLIA/DF ABRIL - 2012






EMPREGO DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS E DE EXTRAO

DE TESTEMUNHOS NA AVALIAO DA RESISTNCIA



DISSERTAO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DEENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA FACULDADE DETECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMO PARTEDOS REQUISTOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAUDE MESTRE EM ESTRUTURAS E CONSTRUO CIVIL.

APROVADA POR:

_________________________________________________Prof. Elton Bauer, Dsc. (UnB)(Orientador)

_________________________________________________Prof. Antonio Alberto Nepomuceno, Dr.Ing. (UnB)(Examinador Interno)

_________________________________________________

Prof. Ivo Jos Padaratz, Ph.D. (UFSC)(Examinador Externo)

BRASLIA/DF, 19 DE ABRIL DE 2012.



FICHA CATALOGRFICAPALACIOS, MARIA DEL PILAR GUZMANEmprego de Ensaios No Destrutivos e de Extrao de Testemunhos na Avaliao da

Resistncia Compresso do Concreto.[Distrito Federal] 2012.xviii, 165p, 210 x 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Estruturas e Construo Civil, 2012).

Dissertao de MestradoUniversidade de Braslia. Faculdade de Tecnologia.Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.1. Ensaios No Destrutivos 2. Resistncia compresso3. Testemunhos 4. ConcretoI. ENC/FT/UnB II. Ttulo (srie)

REFERNCIA BIBLIOGRFICAPALACIOS, M.P.G (2012). Emprego de Ensaios No Destrutivos e de Extrao de

Testemunhos na Avaliao da Resistncia Compresso do Concreto. Dissertao de

Mestrado em Estruturas e Construo Civil, Publicao E.DM-007A/12, Departamento deEngenharia Civil e Ambiental, Universidade de Braslia, Braslia, DF, 165p.

CESSO DE DIREITOS

AUTORA: Mara del Pilar Guzmn Palacios

TTULO: Emprego de Ensaios No Destrutivos e de Extrao de Testemunhos na

Avaliao da Resistncia Compresso do Concreto.

GRAU: Mestre ANO: 2012

concedida Universidade de Braslia permisso para reproduzir cpias desta dissertao

de mestrado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e

cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte dessa dissertao

de mestrado pode ser reproduzida sem autorizao por escrito do autor.

____________________________Mara del Pilar Guzmn Palacios

SQN 406 Bloco A Apartamento 106 Asa Norte.

CEP 70847-010 Braslia/DF, Brasil.

E-mail:[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]



Aos meus pais, pelo incentivo e apoio

ao longo de toda minha formao pessoal e profissional.

A meus irmos, que sempre me animaram a continuar.

A Meu amor pela pacincia e compreenso da minha ausncia.



AGRADECIMENTOS

Agradeo em primeiro lugar a Deus pela sade e perseverana concedida para que eu

pudesse culminar esta etapa da minha vida.

Aos meus pais, Carlos Alberto e Julia, a quem devo tudo o que sou por serem exemplos de

vida nos quais sempre me espelhei. minha irm, Anita e meu irmo Andrs, obrigada

pelo apoio e tanto amor. Meu amor Leonardo pela ajuda e motivao constante em todo

momento.

Ao meu orientador, Professor Elton Bauer pela pacincia, apoio e ensinamentos

transmitidos nesses dois anos, pela dedicao e confiana depositada.

Aos professores e colegas do Programa de Ps-Graduao em Estruturas e Construo

Civil da Universidade de Braslia. Em especial aos meus amigos Alejandro e Paola,

companheiros de luta constante.

Ao Laboratrio de Ensaio de Materiais pela disponibilidade de equipamentos e instalaes

para realizao dos ensaios. Aos tcnicos do laboratrio: Severo e Washington pelo auxlio

nos ensaios.

Ao professor Andr Pacheco de Assis do Departamento de Programa de Ps-Graduao

em Geotcnica da Universidade pela ajuda com a anlise estatstica.

Redimix, que cedeu os materiais utilizados na pesquisa para realizao dos diferentesensaios.

Um agradecimento especial a CAPES que contribuiu com uma bolsa de estudos durante os

dois anos de mestrado.

A todos os meus amigos e familiares que contriburam para que esta etapa se concretizasse,

meus mais sinceros agradecimentos.



RESUMO

EMPREGO DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS E DE EXTRAO DETESTEMUNHOS NA AVALIAO DA RESISTNCIA COMPRESSO DOCONCRETO.

Autora: Mara del Pilar Guzmn PalaciosOrientador: Elton BauerPrograma de Ps-graduao em Estruturas e Construo CivilBraslia, Abril de 2012

Avaliar a resistncia das estruturas tem sido objeto de muitas pesquisas, devido a ser cada

vez mais frequentes os casos de obras que apresentam no conformidade com relao ao

especificado no projeto. O mtodo mais comumente utilizado na realizao destasavaliaes a extrao e rompimento de testemunhos, ainda que gerem danos

considerveis na estrutura. No entanto existe a possibilidade de considerar outras

alternativas como os ensaios no destrutivos, principalmente quando so aferidos por

curvas de correlao elaboradas com concretos usuais de cada regio. Estes ensaios

fornecem rapidez na execuo, disponibilidade imediata dos resultados, menores custos,

poucos o nenhum dano para a estrutura a ser ensaiada.

Este estudo visa avaliar a resistncia compresso de concretos dosados com materiais da

regio por meio de ensaios no destrutivos, em especfico esclerometra, velocidade de

onda ultrassnica e penetrao de pino, alm de avaliar a representatividade dos valores

obtidos na extrao de testemunhos de menores dimetros (75mm e 50mm). Os ensaios

mencionados foram realizados em laboratrio, objetivando avaliar a variabilidade do

ensaio e propor curvas de correlao para concretos com resistncias caracterstica de 30

MPa, 40MPa e 50 MPa.Com o estudo realizado em uma central de concreto constatou-se

que os ensaios no destrutivos podem ser utilizados na estimativa da resistncia a

compresso, sempre que seja elaborada uma curva de correlao com os materiais

utilizados, principalmente nos concretos de menores resistncias que apresentaram maior

variabilidade em seus resultados.

Palavras-chave: Resistncia compresso, Ensaios no destrutivos, Extrao de

testemunhos.



ABSTRACT

Non-destructive Testing Methods and Testing Cores on Estimating of CompressiveStrength of concrete

Author: Mara del Pilar Guzmn PalaciosSupervisor: Elton BauerPrograma de Ps-graduao em Estruturas e Construo CivilBraslia, April of 2012

Estimating the compressive strength of the structures has been the subject of many

research, due to increasingly instances of buildings that present non-compliance with

specified in the project, the method most commonly used in performing these assessmentsis core testing, although it generates damage in the structure. Thus, the possibility arises to

consider alternatives such as non-destructive testing when supported by correlation curves

developed with materials used commercially in production de concrete. These testes

provide speed of execution, immediate availability of results, lower costs and few damages

on the tested structure. These factors allow performing a more comprehensive assessment.

This study aims to evaluate the compressive strength of concrete dosed with materials of

the region through non-destructive testing methods as rebound hammer, ultrasonic pulse

velocity method and pin penetration, besides evaluating the representativeness of the

values obtained in cores of smaller diameters (75mm and 50mm). The tests mentioned

were performed in the laboratory, to evaluate the variability of the test and propose

correlation curves for concrete compressive strength of 30 MPa, 40MPa and 50 MPa. With

the study in the concrete central was found that the non-destructive testing can be used to

estimate the compressive strength, whenever a correlation curve obtained with the

materials generally used, especially with lower strength that showed greater variability in

the results.

Key Words: Compressive Strength, Non-destructive testing methods, Testing Core.



SUMARIO

1 - INTRODUO .........................................................................................................11.1 - IMPORTNCIA DO TEMA................................................................................2

1.2 - OBJETIVOS .........................................................................................................3

1.2.1 - Objetivo Geral ..............................................................................................3

1.2.2 - Objetivos Especficos ...................................................................................3

1.3 - ORGANIZAO DA DISSERTAO ..............................................................3

2 - REVISO BIBLIOGRFICA ..................................................................................52.1 - ASPECTOS DO CONCRETO .............................................................................5

2.2 - RESISTNCIA A COMPRESSO E FATORES INTERVINIENTES ............7

2.2.1 - Parmetros da mistura ...................................................................................9

2.2.2 - Condies de cura ....................................................................................... 13

2.2.3 - Parmetros de ensaio que afetam o resultado da resistncia compresso ... 14

2.3 - RESISTENCIA POTENCIAL E EFETIVA ...................................................... 19

2.4 - RESISTNCIA DO CONCRETO E SEGURANA DAS ESTRUTURAS ..... 22

2.4.1 - Definio semi-probabilstica de resistncia ................................................ 23

2.5 - MTODOS DE AVALIAO DO CONCRETO EM ESTRUTURAS

ACABADAS ..................................................................................................................... 25

2.5.1 - Mtodos de ensaios no destrutivos ............................................................ 26

2.5.1.1 - Mtodo de velocidade de onda ultrassnica .......................................... 27

2.5.1.2 - Mtodo de dureza superficial (esclerometria) ........................................ 37

2.5.1.3 - Mtodo de resistncia penetrao ....................................................... 44

2.5.2 - Correlao entre a resistncia compresso e as grandezas medidas nos

ensaios no destrutivos em estudo ............................................................................. 53

2.5.3 - Avaliao da resistncia mediante extrao de testemunhos ........................ 56

3 - PROGRAMA EXPERIMENTAL .......................................................................... 643.1 - CARACTERIZAO DOS MATERIAIS ........................................................ 66

3.1.1 - Cimento e Escoria ....................................................................................... 67

3.1.2 - Agregado Grado ....................................................................................... 67

3.1.3 - Agregado Mido ......................................................................................... 68

3.1.4 - Aditivo ....................................................................................................... 70

3.2 - COMPOSIO DOS CONCRETOS ESTUDADOS........................................ 70

3.3 - MOLDAGEM E CURA DOS CORPOS-DE-PROVA ...................................... 733.4 - DESCRIO DOS ENSAIOS A REALIZAR .................................................. 74



3.4.1 - Ensaio de resistncia compresso ............................................................. 75

3.4.1.1 - Procedimento adotado para obteno do valor de resistncia

compresso ........................................................................................................... 76

3.4.2 - Ensaio de velocidade de propagao de ondas ultrassnicas ........................ 77

3.4.2.1 - Procedimento adotado para obteno de velocidade de onda

ultrassnica ........................................................................................................... 77

3.4.3 - Ensaio do ndice escleromtrico .................................................................. 78

3.4.3.1 - Procedimento adotado para obteno de ndice escleromtrico ............. 79

3.4.4 - Ensaio de penetrao de pinos..................................................................... 80

3.4.4.1 - Procedimento adotado para obteno de penetrao de pino ................. 80

3.4.5 - Extrao e rompimento de testemunhos ...................................................... 82

3.4.5.1 - Procedimento adotado para obteno da resistncia compresso de

testemunhos .......................................................................................................... 82

3.4.6 - Ensaio complementar de absoro por imerso ........................................... 84

3.5 - ESTUDO REALIZADO NA CENTRAL DE CONCRETO TESTE DAS

CORRELAES ............................................................................................................. 85

4 - RESULTADOS E DISCUSSO ............................................................................. 874.1 - ANLISE DOS RESULTADOS E SUA VARIABILIDADE ........................... 87

4.1.1 - Ensaio de resistncia compresso em cilindros (fcj) .................................. 874.1.2 - Ensaio de velocidade de propagao de ondas ultrassnicas ........................ 91

4.1.3 - Ensaio de esclerometria nos cilindros .......................................................... 95

4.1.3.1 - Ensaio de esclerometria nos prismas ..................................................... 97

4.1.3.2 - Ensaios de esclerometria realizado com diferentes nveis de

carregamento ...................................................................................................... 100

4.1.4 - Ensaio de penetrao de pino .................................................................... 102

4.1.5 - Extrao e rompimento de testemunhos .................................................... 1074.2 - RELAES ENTRE AS GRANDEZAS MEDIDAS NOS ENSAIOS NO

DESTRUTIVOS E A RESISTNCIA COMPRESSO ........................................... 112

4.2.1 - Correlao entre velocidade de onda ultrassnica e a resistncia

Compresso ............................................................................................................. 112

4.2.2 - Correlao entre ndice escleromtrico e a resistncia compresso ......... 114

4.2.3 - Correlao entre penetrao de pino e a resistncia compresso ............. 115

4.2.4 - Correlao entre Resistncia Compresso de corpos-de-prova moldados e

extrados 116



4.3 - APLICAO DO ENSAIO DE ESCLEROMETRA E PENETRAO

DE PINO NA CENTRAL DE CONCRETO ................................................................. 117

5 - CONCLUSES ..................................................................................................... 1205.1 - QUANTO AOS MTODOS ............................................................................. 120

5.2 - QUANTO S CORRELAES ...................................................................... 122

5.3 - SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................ 123

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................... 125

APNDICES............. .............................................. ...............................................................134APNDICE A - RESULTADOS OBTIDOS NOS ENSAIOS DE RESISTNCIA COMPRESSO E INDICE ESCLEROMETRICO EM CILINDROS ........................ 135APNDICE B - RESULTADOS DO ENSAIO DE INDICE

ESCLEROMETRICO E PENETRAO DE PINO ........................................................ 139APNDICE C - RESULTADOS DO ENSAIO DE VELOCIDADE DE ONDAULTRASSNICA EM CILINDROS E PRISMAS ........................................................... 149APNDICE D - TESTE DE NORMALIDADE DE ANDERSON-DARLING.......... 155APNDICE E - RESULTADOS DO ENSAIO DE RESISTNCIA COMPRESSO DE TESTEMUNHOS ............................................................................. 159APNDICE F - RESULTADOS DE ENSAIO DE ABSORO PORIMERSSO............... .......................................................................................................... 163



LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1- Representao do comportamento tenso-deformao do concretosobcompresso uniaxial (Glucklich 1968 apud Mehta e Monteiro, 2008) ...........................7

Figura 2.2- Fatores que influenciam a resistncia do concreto ............................................9Figura 2.3- Dependncia entre a resistncia e a relao a/c (NEVILLE, 1997).................. 10

Figura 2.4- Influncia da dosagem do cimento na resistncia a compresso e flexo(COUTINHO e GONALVES, 1994). ............................................................................ 11

Figura 2.5- Influncia das condies de cura sobre a resistncia (Concrete Manual, 8th Ed.,US. Bureau of Reclamation, 1981 apudMehta e Monteiro, 2008). ................................... 14

Figura 2.6- Influncia da relao altura/dimetro sobre a resistncia aparente de umcilindro (NEVILLE,1997). ............................................................................................... 15

Figura 2.7- (a) Ruptura com atrito da placa. (b) O mesmo que em (a) no caso de um cubo.

(c) Ruptura em compresso por descoeso (COUTINHO e GONALVES,1994). ........... 18

Figura 2.8- Provvel distribuio dos esforos principais de trao que provocaram aruptura num prisma sujeito compresso e ao atrito no plano de contato com o sistema deaplicao de cargas (COUTINHO e GONALVES,1994). .............................................. 18

Figura 2.9- Ruptura compresso de concretos de baixa ou mdia resistncia fck40 MPa(FUSCO, 2008). ............................................................................................................... 19

Figura 2.10- Distribuio de densidade de freqncia relativa de resistncia (PEREIRA,2008). .............................................................................................................................. 20

Figura 2.11- Significado da resistncia compresso do concreto obtida atravs docontrole do concreto (HELENE e TERZIAN, 1993). ........................................................ 21

Figura 2.12- Diversidade de fatores influentes demonstrando a aleatoriedade do processo(HELENE e TERZIAN , 1993). ....................................................................................... 22

Figura 2.13- Esquema do aparelho para medir velocidade de onda ultrassnica ................ 28

Figura 2.14- Configurao de medies de velocidade da onda ultrassnica. (a) Direta (b)Semi-direta (c) Indireta (MALHOTRA, 2004). ................................................................ 29

Figura 2.15- Esquema para a determinao da profundidade de fissura............................. 31

Figura 2.16- Influncia de diferentes parmetros na velocidade de onda ultrassnica

(TANYIDIZI e COSKUN, 2008) ..................................................................................... 32Figura 2.17- (a) Tendncia da velocidade de onda com incremento no teor de gua(RODRGUEZ E BONAL, 2002). (b) Evoluo da velocidade de onda para concretos comdiferentes relaes gua/cimento (LAWSON et al., 2011) ................................................ 33

Figura 2.18- Influncia do dimetro mximo do agregado na velocidade de concretos coma/c=0,65 (MACHADO, 2005) .......................................................................................... 35

Figura 2.19- Tendncia da velocidade com o tempo para diferentes corpos-de-provasubmetidos a dois tipos de cura (CMARA, 2006). ......................................................... 36

Figura 2.20- Diagrama de operao do esclermetro de reflexo (modificado ACI 228.1R-

03, 2003).......................................................................................................................... 38



Figura 2.21- Influncia do tipo de agregado grado na relao entre a resistncia compresso e o ndice escleromtrico (NEVILLE, 1997). ................................................ 41

Figura 2.22- Influncia do tipo de agregado no ndice escleromtrico de concretos comrelaes gua/cimento de: (a) a/c=0,65 e (b) a/c=0,40 (EVANGELISTA, 2002). .............. 42

Figura 2.23- Influncia da compacidade dos elementos no ndice escleromtrico medidoem trs tipos de concretos (FERREIRA, 2011). ................................................................ 43

Figura 2.24- (a) Equipamento utilizado na penetrao de pino (b) Leitura do comprimentodo pino cravado................................................................................................................ 45

Figura 2.25- Forma aproximada da zona danificada do concreto depois do ensaio ............ 46

Figura 2.26- Variao da Penetrao de pino devido ao tipo de pino e a carga utilizadaobtidos por Machado A., (2005) (Modificado por Joffily, 2010). ...................................... 48

Figura 2.27- Fissurao superficial causada por cravaes sucessivas .............................. 48

Figura 2.28- (a) Penetrao de pino realizada com potncia alta. (b) Penetrao de pino

realizada com potncia baixa (JOFFILY, 2010)................................................................ 49

Figura 2.29- Resistncia compresso em funo do comprimento exposto do pino(PUNCINOTTI, 2009). .................................................................................................... 50

Figura 2.30- Grfico de correlao resistncia e penetrao de pino separados por tipo deagregado e teor de argamassa (JOFFILY, 2010). .............................................................. 51

Figura 2.31- Influncia do dimetro mximo do agregado no valor de penetrao nosconcretos com relaes gua/cimento de (a) a/c=0,65 e (b) a/c=0,40 ................................ 51

Figura 2.32- Influncia da umidade no ensaio de penetrao de pino, (CMARA, 2006). 52

Figura 2.33- Curva de correlao entre resistncia compresso (fc) e penetrao de pino(Lp) (MACHADO, 2005)................................................................................................ 54

Figura 2.34- (a) Procedimento de extrao de testemunhos. (b) Testemunhos extrados ... 57

Figura 2.35- Correlao de resistncia entre corpos-de- prova padro e testemunhos de (a)50 mm de dimetro (b) 75 mm de dimetro (PUL et al., 2011). ........................................ 59

Figura 2.36- Tendncia da resistncia compresso dos testemunhos com diferentesrelaes h/d. ..................................................................................................................... 61

Figura 3.1- Diagrama das etapas do programa experimental realizado no laboratrio ....... 65

Figura 3.2- Diagrama das etapas do programa experimental realizado na central de

concreto ........................................................................................................................... 66

Figura 3.3 - Diagrama de dosagem obtido do estudo no laboratrio. ................................. 72

Figura 3.4- Composio em volume e parmetrostraos padres. ................................. 73

Figura 3.5- Corpos-de-prova utilizados para a realizao dos diferentes ensaios: .............. 74

Figura 3.6- Rotina do ensaio de resistncia compresso de cilindros utilizando almofadade neoprene confinada...................................................................................................... 76

Figura 3.7- Rotina do ensaio de velocidade de onda ultrassnica. ..................................... 78

Figura 3.8- Rotina do ensaio de ndice escleromtrico em cilindros e prismas. ................. 79

Figura 3.9- Rotina do ensaio de penetrao de pino em prismas. ...................................... 81



Figura 3.10- Rotina do ensaio de extrao e rompimento de testemunhos. ........................ 83

Figura 3.11- Rotina do ensaio de absoro por imerso. ................................................... 84

Figura 3.12- Rotina de coleta de amostras e moldagem de corpos-de-prova na central deconcreto ........................................................................................................................... 86

Figura 4.1- Histograma dos valores de resistncias compresso na idade de 28 dias ecurva de distribuio normal ajustada das sries (a)T-30, (b) T-40 e (c) T-50. .................. 88

Figura 4.2- Modelo de evoluo e previso da resistncia compresso com a idade: sriesT-30, T-40 e T-50. ........................................................................................................... 89

Figura 4.3- Resistncia mdia compresso em funo da relao gua/aglomerante e dasidades de 7 e 28 dias para as sries T-30, T-40 e T-50. ..................................................... 90

Figura 4.4- Histograma dos valores de velocidade de onda ultrassnica na idade de 28 diase curva de distribuio normal ajustada das sries (a)T-30, (b) T-40 e (c) T-50 ................ 92

Figura 4.5- Comparao de velocidade de onda ultrassnica entre cilindros e prismas. ..... 93

Figura 4.6- Parmetros de mistura relacionados com velocidade de onda ultrassnica. ..... 95

Figura 4.7- Histograma dos valores de ndice escleromtrico na idade de 28 dias e curva dedistribuio normal ajustada das sries (a)T-30, (b) T-40 e (c) T-50. ................................ 96

Figura 4.8- Coeficientes de variao obtidos no ensaio de ndice escleromtrico mdio emcilindros aos 7 e 28 dias das sries T-30, T-40 e T-50. ...................................................... 97

Figura 4.9- Resultado de ndice escleromtrico por face (prismas) para as trs sries. ...... 98

Figura 4.10 - Histograma dos valores de ndice escleromtrico em prismas e curva dedistribuio normal ajustada das sries (a)T-30, (b) T-40 e (c) T-50. .............................. 100

Figura 4.11- Parmetros de mistura relacionados com ndice escleromtrico. ................. 102

Figura 4.12 - Histograma dos valores de penetrao de pino na idade de 28 dias e curva dedistribuio normal ajustada das sries (a)T-30, (b) T-40 e (c) T-50. .............................. 104

Figura 4.13- Resultado de ndice escleromtrico por face para as trs sries. .................. 105

Figura 4.14- Parmetros de mistura relacionados com penetrao de pino. ..................... 106

Figura 4.15- Resistncias mdias compresso dos corpos-de-prova (M) e dostestemunhos (E) referentes s diferentes sries de concreto. ........................................... 108

Figura 4.16- Coeficientes de variao dos corpos-de-prova moldados (M) e testemunhos(E) referentes s sries T-30, T-40 e T-50 para idade de 28 dias. .................................... 109

Figura 4.17- Massa especifica obtida em corpos-de-prova moldados (M) e extrados (E)para as diferentes sries de concreto. .............................................................................. 111

Figura 4.18- Correlao entre massa especifica e resistncia compresso corpos-de-provamoldados e extrados. ..................................................................................................... 111

Figura 4.19- Correlao entre velocidade de onda ultrassnica e resistncia compressode cilindros aos 28 dias. ................................................................................................. 113

Figura 4.20- Correlao entre velocidade de onda ultrassnica e resistncia compressode cilindros. ................................................................................................................... 115

Figura 4.21- Correlao entre velocidade de onda ultrassnica e resistncia compressode cilindros. ................................................................................................................... 116



Figura 4.22- Correlao entre resistncias mdias dos corpos-de-prova moldados eresistncia mdia de corpos-de-prova extrados .............................................................. 117

Figura D.1 -Grfico de probabilidade normal dos resultados de resistncia compressodas sries (a) T-30, (b) T-40 e T-50. ............................................................................... 155

Figura D.2 Grfico de probabilidade normal dos resultados de ndice escleromtrico dassries (a) T-30, (b) T-40 e T-50. ..................................................................................... 156

Figura D.3 -Grfico de probabilidade normal dos resultados de velocidade de onda dassries (a) T-30, (b) T-40 e T-50. ..................................................................................... 157

Figura D.4- Grfico de probabilidade normal dos resultados de penetrao de pino dassries (a) T-30, (b) T-40 e T-50. ..................................................................................... 158



LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1- Valores de coeficientes ce s (NBR 6118:2007, item 12.4.1). ....................... 24

Tabela 2.2- ndices de qualidade estabelecidos para o concreto ........................................ 30

Tabela 2.3- Equaes propostas por diversos autores para a correlao entre resistncia compresso (fc) e velocidade de onda (V). ........................................................................ 55

Tabela 2.4- Equaes propostas por diversos autores para a correlao entre resistncia compresso (fc) e ndice escleromtrico (IE). ................................................................... 55

Tabela 2.5- Equaes propostas por diversos autores para a correlao entre resistncia compresso (fc) e penetrao de pino (Lp). ....................................................................... 56

Tabela 2.6- Fatores de correo devido relao altura / dimetro ................................... 60

Tabela 3.1- Anlise fsico-qumica do cimento CPV ARI e escoria de alto-forno ............. 67

Tabela 3.2- Granulometria, ndice de forma, material pulverulento e massa especfica dosagregados grados. ........................................................................................................... 68

Tabela 3.3- Composio granulomtrica, material pulverulento e massa especfica dosagregados midos. ........................................................................................................... 69

Tabela 3.4- Propriedades do Aditivo. ............................................................................... 70

Tabela 3.5- Traos e parmetros de mistura empregados no estudo. ................................. 71

Tabela 3.6- Dureza e nmero de usos do neoprene (modificado ASTM1231:2000). ......... 75

Tabela 3.7- Traos e consumo de materiais utilizados em massa/m de concreto. ............. 85

Tabela 4.1- Resultados de resistncia compresso, desvio padro e coeficiente devariao para as sries T-30, T-40 e T-50. ........................................................................ 88

Tabela 4.2- Resultados de velocidade de onda ultrassnica nos corpos-de-prova, desviopadro e coeficiente de variao para as sries T-30, T-40 e T-50. ................................... 91

Tabela 4.3- Resultados de Velocidade de onda ultrassnica em prismas aos 28 dias para assries T30, T-40 e T-50 .................................................................................................... 93

Tabela 4.4- Resultados de ndice escleromtrico obtido em cilindros para as sries .......... 95

Tabela 4.5- Resultados de ndice escleromtrico em prismas aos 28 dias. ......................... 98

Tabela 4.6- Resultados de ndice escleromtrico obtido em cilindros para carregamento de

30% e 50% da carga aproximada de ruptura ................................................................... 101Tabela 4.7- Resultados de penetrao de pino para as sries T-30, T-40 e T-50. ............. 103

Tabela 4.8- Parmetros estatsticos bsicos dos resultados de resistncia compresso paraos diferentes corpos-de-prova moldados (M) e extrados (E). ......................................... 107

Tabela 4.9- Resumo de valores mdios de resistncia compresso e massa especifica de ecorpos-de-prova Moldados (M) e Extrados (E). ............................................................. 110

Tabela 4.10- Coeficientes de determinao (r) das regresses testadas para correlaesentre velocidade de onda ultrassnica (V) e resistncia compresso (fc). ...................... 112

Tabela 4.11- Coeficientes de determinao (r) das regresses testadas para correlaesentre ndice escleromtrico (IE) e resistncia compresso (fc). ..................................... 114



Tabela 4.12- Coeficientes de determinao (r) das regresses testadas para correlaesentre penetrao de pino (Lp) e resistncia compresso (fc) .......................................... 115

Tabela 4.13- Resultado de ndice escleromtrico obtido nos prismas moldados na central eo valor estimado de resistncia compresso pela equao proposta. ............................. 118

Tabela 4.14- Resultado de penetrao de pino obtido nos prismas moldados na central e ovalor estimado de resistncia compresso pela equao proposta. ................................ 118

Tabela A.1 - Resultados de resistncia compresso e ndice escleromtrico na idade de 7dias srie T-30. .............................................................................................................. 136



Tabela A.4 - Resultados de resistncia compresso e ndice escleromtrico na idade de 28

dias srie T-40. .............................................................................................................. 137Tabela A.5 - Resultados de resistncia compresso e ndice escleromtrico na idade de 7dias srie T-50. .............................................................................................................. 138

Tabela A.6 - Resultados de resistncia compresso e ndice escleromtrico naidade de 28 dias srie T-50. ............................................................................................ 138

Tabela B.1 - Resultados de ndice escleromtrico e penetrao de pino- prisma 1 srie T-30................................................................................................................................... 140


Tabela B.3 - Resultados de ndice escleromtrico - prisma 3 srie T-30. ......................... 142




Tabela B.7 - Resultados de ndice escleromtrico e penetrao de pino prisma 1 srie T-50. ...................................................................................................................................... 146



Tabela C.1 - Resultados de velocidade de onda ultrassnica na idade de 7 dias - cilindrossrie T-30. ...................................................................................................................... 150

Tabela E.1- Resultados de resistncia compresso em testemunhos Srie T-30. ........... 160



Tabela F.1- Resultados do ensaio de absoro por imerso das Srie T-30, T-40 e T-50. 163



LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

ACI American Concrete Institute

ASTM American Society for Testing and Materials

BS Normas BritanicasBritish Standards

CP Corpo-de-prova

CP I Cimento Portland comum

CP II Cimento Portland composto

CP III Cimento Portland de Alto Forno

CP IV Cimento Portland Pozolnico

CP VARI Cimento Portland DE Alta Resistncia Inicial

CP RS Cimento Portland Resistente Sulfatos

NBR Norma Brasileira Registrada no INMETRO

NM Norma Mercosul

UnB Universidade de Braslia



LISTA DE SMBOLOS

a/c relao gua/aglomerante

cm centmetros

CV coeficiente de variao

Dmx dimenso mxima do agregado

DP desvio padro

Ed mdulo de elasticidade dinmico

fcj resistncia mdia compresso na idade de j dias

fck resistncia caracterstica compresso

fckest valor estimado da resistncia caracterstica compressog grama

IE ndice escleromtrico

kg quilograma

khz quilohertz

Lp comprimento de penetrao de pino

m metros

mm milmetroMPa mega pascal

massa especfica

s segundos

sd desvio padro

s micro-segundos

V velocidade de onda ultrassnica

coeficiente de Poisson dinmico



1 - INTRODUO

A necessidade de avaliar a resistncia compresso do concreto surge por ser o principalparmetro que permite avaliar a conformidade e comprovar que o concreto usado durante a

execuo da estrutura atende as exigncias estabelecidas no projeto, considerando alm

que sua magnitude influenciada por muitos fatores como transporte, lanamento,

adensamento e cura.

Sendo a resistncia compresso uma propriedade do concreto que melhor o qualifica

mecanicamente, permite detectar modificaes na uniformidade, proporcionamento enatureza dos materiais por meio de sua variao. No controle tecnolgico do concreto so

utilizados corpos-de-prova normalizados moldados durante a execuo da obra. Estes

corpos-de-prova curados, adensados e ensaiados de acordo com as especificaes das

normas, fornecem a resistncia potencial do concreto e diferem da resistncia do concreto

na estrutura devido a que o material tem sido submetido a outras condies de transporte,

lanamento cura e adensamento.

Na avaliao da resistncia in loco, existem diversos mtodos que permitem avaliar

estruturas de concreto. Dentre eles os ensaios no destrutivos, sendo os mais utilizados a

velocidade de onda ultrassnica, esclerometria e penetrao de pino (ainda no

normatizado no Brasil).

Em termos dos requisitos gerais de qualidade da estrutura e determinao da conformidade

da resistncia que envolve indiretamente a questo de segurana e durabilidade das

estruturas, a avaliao da resistncia compresso por meio destes ensaios torna-se uma

ferramenta importante a ser considerada. A norma NBR 6118:2007 considera a

necessidade de estimar a resistncia por meio da extrao e ensaio de testemunhos quando

apresentar-se no conformidade no controle tecnolgico para verificao da estrutura,

visando sua aceitao.



1.1 - IMPORTNCIA DO TEMA

Avaliar a resistncia compresso do concreto na estrutura uma das principais linhas de

pesquisa de interesse de muitos pesquisadores entre eles Peterson, (1971); Cremonini e

Helene, (1994); Tay e Tam, (1995); Bungey e Soutsos, (2001); Pinto et al (2004);

Pucinotti,(2009); Aydin e Saribiyik (2010); Helene, (2011) e Grupo de Pesquisas em

Ensaios No Destrutivos (GPEND) do Instituto de Salvador de Bahia.

Durante as etapas de controle tecnolgico podese determinar a resistncia potencial do

material obtida no ensaio de corpos-de-prova que tm sido moldados durante a

concretagem, considerando condies ideais. No entanto, quando ocorre no conformidade

da resistncia outras alternativas se consideram viveis, como o uso de ensaios no

destrutivos que permitem estimar indiretamente a resistncia por meio de curvas de

correlao.

A extrao e rompimento de testemunhos especificado pela norma brasileira NBR

6118:2007 Projeto de estruturas de concreto Procedimento o ensaio mais utilizado

para avaliar a resistncia compresso na estrutura quando h necessidade de avaliao da

no conformidade. No entanto o uso indiscriminado deste ensaio pode gerar danos

considerveis dependendo do dimetro do testemunho extrado e da pea estrutural onde

seja realizada a extrao. Assim o uso de testemunhos de pequeno dimetro se apresenta

como alternativa vivel neste procedimento.

O emprego de ensaios no destrutivos foi escolhido como tema deste trabalho devido

possibilidade de seu emprego na determinao indireta da resistncia compresso in loco

acompanhados de testemunhos, usando curvas de correlao com materiais da regio,dando continuidade s pesquisas sobre caracterizao de concretos e avaliao de

resistncia realizadas por Evangelista (2002), Machado, (2005), Pinto et al(2004), Castro

(2009), Joffily (2010).

Este trabalho encontra-se inserido na linha de pesquisa Sistemas Construtivos e

Desempenho de Materiais do Programa de Ps-Graduao em Estruturas e Construo

Civil do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Braslia.



1.2 - OBJETIVOS

1.2.1 - Objetivo Geral

Este trabalho tem como objetivo geral contribuir para uma melhor aferio das tcnicas

no destrutivas e extrao de testemunhos na previso da resistncia compresso do

concreto; bem como verificar disperses que podem afetar o resultado dos ensaios.

1.2.2 - Objetivos Especficos

Diante do que foi descrito, nesta pesquisa foram empregados a velocidade de onda

ultrassnica, esclerometria, penetrao de pino e extrao e rompimento de testemunho de

menores dimetros na determinao da resistncia compresso, assim os objetivos

especficos desta pesquisa so apresentados em sequencia:

Desenvolvimento, aperfeioamento e anlises de variabilidade dos ensaios no

destrutivos para avaliao da resistncia compresso do concreto, para concretos

C30, C40 e C50. Obter curvas de correlao especficas com materiais usados na regio, utilizando

para tal, concretos com composies semelhantes s utilizadas comercialmente.

Testar as curvas de correlao obtidas por meio de ensaios em laboratrio,

utilizando concretos fornecidos por uma central de concreto.

Avaliao da resistncia compresso por meio de extrao de testemunhos de 75

mm e 50 mm de dimetro e verificar sua influncia sobre valor mdio das

resistncias e representatividade.

1.3 - ORGANIZAO DA DISSERTAOA dissertao encontra-se estruturada em cinco captulos, sendo este o primeiro deles, que

contempla a introduo, alm de apresentar a importncia do tema e os objetivos da

pesquisa.



O segundo captulo apresenta uma reviso da bibliografia com relao aos temas de

resistncia e tecnologia do concreto, ensaios no destrutivos e destrutivos. No terceiro

captulo, descreve-se o programa experimental desenvolvido, alm da caracterizao dos

materiais e metodologias utilizadas para realizao dos ensaios.

Os resultados e discusso so apresentados no captulo quatro. Neste so encontrados os

dados e anlises realizadas para os resultados dos ensaios de resistncia compresso,

velocidade de onda ultrassnica, esclerometria, penetrao de pino e extrao e

rompimento de testemunhos.

No quinto e ltimo captulo so apontadas as principais concluses e sugestes para

pesquisas futuras. Finalmente sero apresentada a Bibliografia e Anexos.



2 - REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 - ASPECTOS DO CONCRETO

O concreto um dos materiais mais utilizados no mundo devido a suas diversas

caractersticas entre elas economia, durabilidade e resistncia. Considerado como um

material compsito constitudo essencialmente por trs fases, uma matriz de pasta de

cimento, outra de agregados e a zona de transio entre matriz e agregado. frequente que

ao concreto se adicionem diversos aditivos para modificar suas caractersticas em estado

fresco ou endurecido.

Uma das caractersticas mais importantes do concreto no estado fresco a trabalhabilidadeque determina o esforo necessrio para a realizao das operaes de lanamento,

adensamento e acabamento do concreto com perda mnima de homogeneidade que est

influenciada pelo consumo de gua, consumo de cimento, caractersticas dos agregados

aditivos e adies.

Duas das propriedades que definem a trabalhabilidade so a consistncia e a coeso. A

primeira indica a capacidade do concreto de resistir deformaes sob a ao da sua prpriamassa e medida atravs do ensaio de abatimento de tronco de cone, e coeso que indica

a capacidade de reteno de gua e reteno dos agregados grados na pasta sendo uma

propriedade medida qualitativamente.

Guimares (2005) define a segregao como a perda de uniformidade da distribuio dos

componentes do concreto fresco, principalmente nas etapas de transporte, lanamento e

adensamento. Pode-se identificar duas formas de segregao: uma a tendncia de osagregados maiores sedimentar mais do que as partculas menores, outra a tendncia da

pasta do concreto se separar dos agregados . A primeira uma caracterstica das misturas

pobres e muito secas (pode-se evitar a segregao adicionando-se gua). No caso de uma

adio excessiva de gua pode ocorrer a segunda forma de segregao.



A exsudao a separao de parte da gua de mistura do concreto, a qual tende a subir

para a superfcie do concreto recm-adensado. Parte dessa gua acumula-se na parte

inferior dos agregados grados e das barras de ao, prejudicando a aderncia e resistncia

final do concreto.

O concreto, no seu estado endurecido pode estar submetido a esforos de compresso,

trao ou cisalhamento. A resistncia trao da ordem de 10%, da resistncia

compresso. Sob trao, basta uma energia relativamente baixa para o inicio e o

desenvolvimento de fissuras na matriz. A progresso rpida e a interligao do sistema de

fissurao, que consiste em fissuras pr-existentes na zona de transio e novas fissuras

formadas na matriz, contribuem para a ruptura frgil (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Ao contrario do agregado e de algumas pastas de cimento, o concreto no um material

elstico. A deformao resultante da ao de uma carga instantnea em um corpo-de-prova

de concreto mostra no ser diretamente proporcional tenso aplicada, nem totalmente

recuperado no descarregamento.

O concreto, quando submetido ao ensaio de compresso pode ter seu comportamento

diferenciado em quatro nveis de solicitao, definidos em porcentagem da resistncia

mxima como apresentado na Figura 2.1.

No primeiro estgio, para nveis prximos de 30 % da carga ltima as fissuras da zona de

transio (agregado-pasta) permanecem estveis; posteriormente acima de 30%, com

tenso crescente as microfissuras aumentam em comprimento, abertura e quantidade. No

entanto at cerca de 50% da tenso ltima (estgio 2) ainda a fissurao da matriz

insignificante; j no nvel cerca de 75 % da carga ltima o sistema de fissurao na zona de

transio fica instvel e ocorre um aumento do nmero de fissuras na matriz. A curva

tenso-deformao inclina consideravelmente para a horizontal (estgio 3). Entre 75% e

80% da carga ltima (estgio 4), a taxa de liberao de energia de deformao alcana um

nvel crtico, resultando um crescimento espontneo das fissuras sob tenso constante e o

material se deforma at a ruptura (MEHTA e MONTEIRO, 2008)



Figura 2.1- Representao do comportamento tenso-deformao do concretosobcompresso uniaxial (Glucklich 1968 apud Mehta e Monteiro, 2008)

2.2 - RESISTNCIA A COMPRESSO E FATORES INTERVINIENTESDe acordo com Ozyildirim e Carino, (2006) a resistncia de compresso axial

considerada a propriedade mais importante do concreto principalmente por trs razes:

porque um indicador direto da sua capacidade para resistir esforos em estruturas como

foi anteriormente mencionado sejam eles de trao, cisalhamento, compresso ou

combinaes destes. Em segundo lugar os ensaios de resistncia compresso so

relativamente fceis de realizar. Em quanto a que o ensaio realizado em corpos-de-prova

padronizados. Tambm so padronizados a moldagem, o tempo em que os corpos-de-prova

ficam nas frmas, tempo e tipo de cura depois de desmoldados e velocidade de

carregamento. Finalmente, podem ser desenvolvidas correlaes com outras propriedades

cujos ensaios resultam mais complicados de ser realizados.

Qualquer modificao na uniformidade, natureza e proporcionamento dos materiais poder

ser indicada por uma variao na resistncia, assim a resistncia compresso uma

propriedade muito sensvel, capaz de indicar com prestezas as variaes de qualidade de

um concreto.



Por meio do ensaio de resistncia compresso axial pode-se realizar o controle

tecnolgico do concreto devido facilidade de execuo do ensaio aliado das mltiplas

informaes que fornece.

imprescindvel que o controle tecnolgico dos materiais e servios esteja contido em

um controle mais amplo, que permita alcanar o objetivo de realizar uma obra segura e

econmica(PEREIRA, 2008). Segundo Helene e Terzian, (1993) o objetivo do controle

da resistncia compresso do concreto a obteno de um valor potencial, nico e

caracterstico da resistncia compresso de certo volume de concreto, a fim de comparar

esse valor com aquele que foi especificado no projeto estrutural (fcke), consequentemente,

tomado como referencia para o dimensionamento da estrutura.

Segundo a NBR 8953:2009 o concreto classificado em dois grupos de resistncia

compresso. Nos grupos os concretos com massa especifica compreendida entre

2.000Kg/m e 2.800Kg/m so designado pela letra C seguida de um nmero que

representa a resistncia caracterstica (fck), definidos como:

Grupo I: C20, C25, C30, C35, C40, C45 e C50.

Grupo II: C55, C60, C70, C80, C100

Os concretos do grupo I apresentam resistncias de 10 MPa at 50 MPa e os concretos do

grupo II apresentam resistncias de 55 MPa at 80 MPa

Muitos so os fatores que influenciam a resistncia mecnica do concreto. Entre eles

resistncias das fases componentes, parmetros do corpo-de-prova e parmetros de

carregamento, como observado na Figura 2.2, as quais sero abordadas a seguir.



Figura 2.2- Fatores que influenciam a resistncia do concreto(MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A resistncia do concreto resultado de interaes complexas entre vrios fatores que

podem ser divididos em trs categorias: parmetros da mistura, condies de cura e

parmetros de ensaio.

2.2.1 - Parmetros da mistura

A relao gua/cimento o parmetro que mais influencia a resistncia do concreto. Em

1919, Duff Abrams estabeleceu uma relao (lei de Abrams) segundo a qual a resistncia

de um concreto plenamente adensado inversamente proporcional relao gua/cimento

expressado na Equao 2.1.

Equao 2.1



Onde,

fc: resistncia compresso em MPa

a/c : relao gua/ cimento

K1 e K2 : constantes que dependem dos materiais e idade do concreto

Na Figura 2.3, mostrada a forma geral da curva que representa a dependncia entre a

resistncia compresso e a relao gua/cimento.

Figura 2.3- Dependncia entre a resistncia e a relao a/c (NEVILLE, 1997).

Vale ressaltar que, em concretos de baixas e mdias resistncias dosadas com uso de

agregado comum, vlida a relao proposta por Abrams. No caso dos concretos de alta

resistncia, essa relao no se comprova em sua totalidade, uma vez que a resistncia

pode ser desproporcionalmente elevada para pequenas redues na relao gua/cimento(MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Tanto a relao gua/cimento quanto o grau de hidratao do cimento determinam a

porosidade da pasta de cimento endurecida. Sob condies padres de cura, o cimento

Portland CP V- ARI (alta resistncia inicial) hidrata-se mais rapidamente que cimento CP I

(comum). Devido a maior finura e a maior teor de C3S em seu clnker.



De acordo com Mehta e Monteiro (2008), o cimento utilizado pode influenciar no aumento

de resistncia, assim como na velocidade das reaes qumicas envolvidas no processo de

hidratao. O CP III (com escria), que mais fino hidrata mais rapidamente do que outros

tipos, assim nas primeiras idades (1,3 e 7 dias) e a uma dada relao gua/cimento o

concreto ter uma porosidade mais baixa, e de modo correspondente uma resistncia mais

alta. Por outra lado em comparao aos cimentos CPI, CPII e CPIII, as taxas de hidratao

e desenvolvimento da resistncia com cimentos CPIV e CPV so mais lentos at 28 dias,

depois dessa idade o grau de hidratao semelhante.

Coutinho e Gonalves (1994), estabelecem que o contedo de cimento influi do modo

indicado na Figura 2.4.Pode-se dizer que para dosagens compreendidas ente 200 Kg/m e

400 Kg/m, a resistncia do concreto, por cada 50Kg/m de aumento da dosagem de

cimento sobem, em medida, de 20% na compresso e de 10% na flexo . Estes

crescimentos pressupem, que a natureza do cimento, a trabalhabilidade e as condies de

cura se mantm constantes. Assim, ao aumentar consumo de cimento e mantendo o

consumo de gua diminuir a relao gua/cimento. Tambm ocorrer maior quantidade de

hidratos formados em funo do maior consumo de cimento.

Figura 2.4- Influncia da dosagem do cimento na resistncia a compresso e flexo(COUTINHO e GONALVES, 1994).



Com relao aos agregados utilizados no concreto, Mehta e Monteiro (2008), concluem

que a resistncia do agregado normalmente no um fator determinante na resistncia do

concreto porque exceo dos agregados leves, a partcula do agregado , varias vezes,

mais resistente que a matriz e a zona de transio.

Segundo Jacintho e Giongo (2005), concretos com partculas de agregados grados

maiores, para o mesmo teor de cimento e mesma consistncia, requerem menos gua de

amassamento do que concretos com partculas menores. Contudo, partculas grandes

tendem a formar zonas de transio mais fracas, contendo mais microfissuras. O efeito

resultante variar com a relao gua/cimento do concreto e a tenso aplicada.

Neto (2005) cita que distribuio granulomtrica do agregado grado, mantendo constante

a dimenso mxima e a relao gua/cimento, quando alterada, pode influenciar a

resistncia do concreto devido alterao da consistncia e da exsudao da mistura.

Assim, deve-se buscar uma distribuio granulomtrica equilibrada que resultar em

concretos mais trabalhveis e econmicos, alm de proporcionar uma estrutura interna do

concreto mais fechada, com menos vazios, e uma maior dificuldade de penetrao dos

agentes agressivos.

A textura do agregado pode afetar principalmente a resistncia do concreto a flexo nas

primeiras idades. Uma textura mais spera propicia uma melhor aderncia fsica entre a

pasta de cimento e o agregado. Porm, em idades mais avanadas, esse efeito pode no ser

to importante (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Por outra parte, o uso de aditivos permite modificar propriedades do concreto, para que

possa responder as necessidades exigidas pelos usurios, bem como fabricar concretos

mais durveis e aumentar o rendimento da produo.

Os aditivos geralmente, usados no concreto permitem melhorar a trabalhabilidade, os

tempos de pega, a densidade, a resistncia mecnica o acabamento e especialmente sua

durabilidade, entre outras como diminuir o custo do concreto (considerando todo o

conjunto de operaes de produo e colocao em obra), por aumentar rendimento, por

facilitar a colocao em obra e por permitir a retirada de formas em perodos mais curtos

de tempo (MARTIN, 2005).



Os aditivos redutores de gua, geralmente tm influncia positiva nas taxas de hidratao

do cimento e desenvolvimento de resistncias iniciais, para uma dada relao

gua/cimento. Entretanto, consumos acima do recomendado pelo fabricante resultam em

retardo de pega e resistncia iniciais muito baixas.

Os aditivos retardadores ou aceleradores tm maior influencia no ganho da taxa de

resistncia, porm as resistncias finais podem ser afetadas; ainda, a utilizao de adies

pozolnicas apresenta um efeito retardador sobre as resistncias iniciais, porm a reao da

adio mineral com o hidrxido de clcio produzindo silicato de clcio leva a uma reduo

da porosidade da matriz e da zona de transio. Como consequncia, obtm-se um

concreto mais impermevel e melhor resistncia final (RIXOM e MAILVAGANAN,

1999).

2.2.2 - Condies de cura

O processo de cura mida deve ser realizado para evitar a perda precoce da gua nas idades

iniciais da mistura, que possa gerar microfissuras levando como consequncia a uma queda

na sua resistncia.

A presena de gua nos poros do cimento hidratado uma condio para a sua hidratao

contnua e, por tanto, para o aumento da tenso de ruptura. Devido ao fenmeno da

condensao capilar, a quantidade de gua livre no interior do concreto funo da

umidade relativa do ar. Por isso, a progresso da resistncia diferente conforme a

conservao seja feita na gua ou no ar com diversas umidades relativas (COUTINHO e

GONALVES, 1994)

Nos concretos elaborados com cimentos mais finos e cimentos com diversificadas adies

minerais (escria de alto-forno, materiais pozolnicos, cinzas volantes, microsslica) este

processo ainda mais importante devido a que em geral, entre 50 e 70 % da retrao total

do concreto ocorre nos 7 primeiros dias. (THOMAZ, 2005).



Na Figura 2.5se apresenta a influncia da cura sobre a resistncia do concreto. Pode-se

observar a evoluo da resistncia compresso em funo do grau de hidratao para

diferentes tipos de curas. Assim se evidenciam maiores resistncia no concreto submetido

cura continua que no concreto curado ao ar.

Figura 2.5- Influncia das condies de cura sobre a resistncia (Concrete Manual, 8th Ed.,US. Bureau of Reclamation, 1981 apudMehta e Monteiro, 2008).

2.2.3 - Parmetros de ensaio que afetam o resultado da resistncia compresso

Dentro destes parmetros considerado geometria, condies de moldagem, condio de

topos, umidade do corpo-de-prova, alm das condies de aplicao de carga (influencia

das mquinas de ensaios) e velocidade de carregamento.

Alguns fatores dificultam o estabelecimento de uma relao numrica precisa com relao

s dimenses dos corpos-de-prova para a mensurao da resistncia. Um fator o aumento

significativo do atrito existente entre o prato da prensa e o corpo-de-prova, com o

acrscimo nas dimenses do mesmo (COUTINHO e GONALVES, 1994). A NBR 5739:

2007 estabelece que o ensaio de resistncia compresso seja realizado em corpos-de-

prova que atendam relao altura/dimetro nunca maior do que 2,02 e em caso de esta

relao ser menor de que 1,94 efetuar a devidas correes disposta na citada norma.



Quanto maior esta relao, menor ser a resistncia do corpo-de-prova conforme mostrado

na Figura 2.6.

Figura 2.6- Influncia da relao altura/dimetro sobre a resistncia aparente de umcilindro (NEVILLE,1997).

Outro ponto a necessidade de um equipamento que permita controlar os nveis de carga

sem influenciar na dinmica do rompimento, pois os nveis de carga podem se elevar a

nveis nos quais no se pode garantir a indeformabilidade da prensa (COUTINHO e

GONALVES, 1994).

No referente condio dos topos a NBR 5738: 2003 faz referencia a preparao das bases

do corpo-de-prova antes da realizao do ensaio como imprescindvel, visando tornar as

superfcies planas e perpendiculares ao eixo longitudinal deste. Assim a superfcie dos

topos pode ser regularizada com pasta de cimento, retificao ou capeamento.

O capeamento consiste no revestimento dos topos dos corpos-de-prova com um material

apropriado, com as seguintes caractersticas:

Aderncia ao corpo-de-prova;

Compatibilidade qumica com o concreto;

Fluidez, no momento de sua aplicao;



Acabamento liso e plano aps endurecimento;

Resistncia compresso compatvel com os valores normalmente obtidos em

concreto.

O capeamento com enxofre vem sendo substitudo ao longo do tempo devido ao risco de

inalao do gs dixido de enxofre (SO2) que formado como produto da combusto

altamente txico e irritante para as mucosas das vias respiratrias. Assim outras

alternativas vm sendo utilizadas, como as almofadas de neoprene, classificado como

capeamento no colado, que podem ser usadas confinadas ou no confinadas.

Ainda que o capeamento com almofada de neoprene no seja especificado na norma

brasileira, o mtodo mais usado e existem diversas pesquisas que permitem demonstrar a

compatibilidade com os tradicionais. A norma americana ASTM 1231/C 1231M (2000)

Standard Practice for Use of Unbonded Caps in theDetermination of Compressive

Strength of Hardened Concrete Cylinders, prev as limitaes quanto a carga aplicada,

espessura, procedimentos e nmero de reutilizaes de cada almofada.

A condio de carregamento tem uma influencia significativa na resistncia, assim quanto

mais lentamente aumenta a tenso aplicada tanto menor ser a resistncia, pelo menos

dentro do intervalo do tempo que se considera nos ensaios correntes do concreto. Este

resultado, que uma propriedade geral dos materiais, deve-se ao aumento da deformao

com o tempo, provocado pela fluncia.

Jones e Richart (apudMehta e Monteiro, 2008 pp 59), porm concluram que o efeito da

velocidade de carregamento sobre resistncia comparando os dados do ensaio da ASTM C

469, que requer uma velocidade de carregamento de 0,25 MPa/s para compresso axial, a

velocidade de carregamento de 0,007MPa/s reduz a resistncia indicada dos corpos-de-

prova em cerca de 12%. Por outro lado uma velocidade de carregamento 6,9 MPa/s

aumenta a resistncia indicada em valor similar.

A NBR 5739:2007 estabelece que a carga de ensaio deve ser aplicada continuamente e sem

choques, com a velocidade de carregamento de (0,45 0,15) MPa/s , constante durante

todo o ensaio e deve cessar quando houver uma queda de fora que indique sua ruptura.



Referente ruptura dos corpos-de-prova a mencionada norma no Anexo A apresenta 7

tipos:

Tipo A- Cnica e cnica afastada 25 mm do capeamento

Tipo B- Cnica e bipartida e cnica com mais de uma partio

Tipo C- Colunar com formao de cones

Tipo D- Cnica e cisalhada

Tipo E- Cisalhada

Tipo F- Fraturas no topo e/ou na base abaixo do capeamento

Tipo G-Similar ao tipo F com fraturas prximas ao topo

De maneira general Coutinho e Gonalves (1994) apresentam trs tipos de ruptura do

corpo-de-prova: ruptura por compresso sujeita ao efeito do atrito entre a placa atravs da

qual se aplica a compresso e o topo do corpo-de-prova de ensaio, ruptura por compresso

arranque ou descoeso e ruptura cujo plano inclinado em relao a direo da

compresso, aparentemente por corte.

Quando a distribuio das cargas de compresso rigorosamente uniforme, a ruptura que

se verifica sempre a que est indicada na Figura 2.7 (a). Entretanto, devido restrio da

deformao lateral do corpo-de-prova, imposta pelos apoios do equipamento de ensaio, h

formao de pirmides com base no topo do prisma e vrtice a uma distncia igual maior

dimenso da base, que atuam como cunhas medida que o esforo de compresso

aplicado. Como resultado, observa-se uma ruptura combinada com fendas paralelas ao

esforo de compresso proveniente provenientes da ao da cunha. Quando a altura de

corpo-de-prova menor, da ordem de grandeza das dimenses transversais, a formao da

ruptura se apresenta como na Figura 2.7 (b).



(a) (b) (c)

Figura 2.7- (a) Ruptura com atrito da placa. (b) O mesmo que em (a) no caso de um cubo.(c) Ruptura em compresso por descoeso (COUTINHO e GONALVES,1994).

A explicao desta forma de ruptura decorre tambm dos ensaios de Farrar (apudCoutinhoe Gonalves, 1994, p.32), segundo os quais a inclinao das pirmides e consequncia da

direo da tenso principal de trao resultante da composio da fora de atrito com a

tenso de compresso aplicada conforme observado na Figura 2.8.

Figura 2.8- Provvel distribuio dos esforos principais de trao que provocaram aruptura num prisma sujeito compresso e ao atrito no plano de contato com o sistema de

aplicao de cargas (COUTINHO e GONALVES,1994).

Assim, quando o atrito atenuado pela aplicao de uma camada de parafina s superfcies

de contato, o corpo-de-prova no tem a sua expanso lateral impedida, e rompe com fendas

verticais em todo o comprimento, conforme Figura 2.7 (c). Pode-se observar

comportamento semelhante, quando a tenso de ruptura do corpo-de-prova elevada ou osapoios do equipamento de ensaio so muito deformveis.



Segundo Fusco (2008), na ruptura macroscpica final, o verdadeiro modo de ruptura

ocorre com fraturas em planos paralelos ao campo de compresso, gerando uma

microfissurao generalizada com tendncia ao esboroamento, no caso de concretos de

baixa ou mdia resistncia, conforme observado na Figura 2.9. J em concretos de alta

resistncia no ocorre o processo de microfissurao progressiva e a ruptura se d de modo

explosivo e o concreto passa ento a se comportar como um material nitidamente frgil.

Verdadeiro modo Falso modo

Figura 2.9- Ruptura compresso de concretos de baixa ou mdia resistncia fck40 MPa(FUSCO, 2008).

Fusco (2008) denomina como falso modo de ruptura aquele decorrente do atrito dos apoios

do equipamento de ensaio com os topos dos corpos-de-prova, restringindo sua deformao

lateral.

2.3 - RESISTENCIA POTENCIAL E EFETIVAAnteriormente foi discutido que a resistncia compresso a propriedade mais

representativa da qualidade do concreto, por ser um parmetro sensvel mudana nos

parmetros de misturas. O valor da resistncia a compresso obtida por meio de um

ensaio padronizado no Brasil pela norma NBR 5739:2007. Este ensaio de curta durao,

empregando-se corpos-de-prova cilndricos que geralmente so de 10 cm de dimetro e 20

cm de altura.



A resistncia caracterstica compresso do concreto (fck), uma medida estatstica que

engloba a media e a disperso dos resultados permitindo definir e qualificar um concreto

atravs de apenas um nico valor caracterstico. Segundo a norma NBR 6118:2007 a

resistncia caracterstica adotada como valor referencial pelo projetista estrutural e

admite que 95% do volume de concreto avaliado tenha resistncia compresso acima

desse valor como mostrado na Figura 2.10. Este valor utilizado para clculos de

dimensionamento, verificao do projeto e garantia de durabilidade, desde que a produo

do concreto seja homognea e seus valores fizerem parte de uma populao de distribuio

normal.

Figura 2.10- Distribuio de densidade de freqncia relativa de resistncia(PEREIRA, 2008).

Assim conhecendo valor caracterstico da resistncia a compresso e o desvio padro ( Sd)

de um lote de concreto, o valor mdia (fcm ), a sua resistncia de referencia o dado pela

equao 2.2.

Equao 2.2

Sendo:

fck= Resistncia caracterstica com 95% de probabilidade de ser superado

fcm= Resistncia mdia do concreto compresso obtida a j dias

Sd= Desvio padro do processo de produo das amostras (1,645)



A resistncia potencial do concreto determinada como a maior resistncia compresso

alcanada pelo material quando se aperfeioa todas as condies de cura e, adensamento,

lanamento e transporte. A resistncia potencial o valor de referncia para definio da

resistncia caracterstica (fck ). A resistncia real ou efetiva do concreto o valor obtido da

prpria estrutura aos 28 dias de idade e esta submetido s caractersticas inerentes

produo das peas estruturais (diferenas de geometria, cura, adensamento e segregao

interna).

Na Figura 2.11 se mostra um esquema simplificado sobre o significado da resistncia real e

potencial do concreto.

Figura 2.11- Significado da resistncia compresso do concreto obtida atravs docontrole do concreto (HELENE e TERZIAN, 1993).

De um lado verifica-se a resistncia efetiva do concreto aplicado na obra, material

submetido s diferentes operaes pertinentes a execuo e do outro lado tem-se o

concreto obtido de amostras para ensaio e controle. Neste caso o material submetido a

operaes de ensaios padronizados que visam mensurar a resistncia potencial do concreto

(HELENE e TERZIAN, 1993).



2.4 - RESISTNCIA DO CONCRETO E SEGURANA DAS ESTRUTURASA anlise da resistncia compresso em estruturas complexa porque envolve,

indiretamente, a questo da segurana das estruturas de concreto que dependem, entre

outros fatores, da resistncia compresso do concreto e envolve em sua anlise a

participao de diferentes equipes multidisciplinares (HELENE, 2011).

A Figura 2.12 mostra a diversificao dos fatores que influem na resistncia compresso

do concreto da estrutura e a visualizao da pequena parte que controlada atravs dos

mtodos de controle tecnolgico de concreto.

Figura 2.12- Diversidade de fatores influentes demonstrando a aleatoriedade do processo(HELENE e TERZIAN , 1993).

Analisando isoladamente o concreto como material participante dos processos de execuo

e controle, este possui diversos fatores de variabilidade desde a heterogeneidade dos

materiais at o transporte, lanamento, adensamento e cura do concreto na obra. No est

implcito que ao fazer o controle da resistncia compresso resultar uma estrutura de

alta qualidade, atendendo integralmente ao projeto. O controle estatstico da resistncia

compresso que utiliza as tcnicas de controle de qualidade de um produto um dos

recursos, sem duvida o mais importante, porm apenas um recurso de controle tecnolgicodas estruturas.



De acordo com Helene (2010), analisar a segurana de uma estrutura acabada muito mais

complexo que introduzir a segurana no projeto de uma estrutura nova. Requer inspeo e

vistoria criteriosa, pois no coeficiente de minorao da resistncia do concreto entra o

prumo, a excentricidade, os ninhos de concretagem, as diferenas de adensamento, de cura

e outras, acompanhado de bom senso, conhecimento de tecnologia de concreto,

conhecimento dos fundamentos da segurana estrutural, conhecimento do projeto, das

cargas permanentes e acidentais, dos procedimentos de ensaio de campo, dos

procedimentos de ensaio em laboratrio, de anlise dos resultados, etc.

No referente aos critrios de aceitao do concreto da estrutura a NBR 6118:2007 se refere

no sub-item 25.3.1 No caso de existncia de no-conformidade devem ser adotadas as

seguintes aes corretivas:

a) Reviso do projeto para determinar se a estrutura, no todo ou em parte, pode ser

considerada aceita, considerando os valores obtidos nos ensaios;

b) No caso negativo, devem ser extrados e ensaiados testemunhos conforme disposto na

norma NBR 7680:2007, se houver tambm deficincia de resistncia do concreto cujos

resultados devem ser avaliados de acordo com a NBR 12655:2006, procedendo-se a seguir

a nova verificao da estrutura visando sua aceitao, podendo ser utilizado o disposto em

12.4.1 da NBR 7680:2007 ( c=1,27)

c) No sendo finalmente eliminada a no-conformidade, aplica-se o disposto em 25.3.3

determinar as restries de uso da estrutura; providenciar o projeto de reforo; decidir

pela demolio parcial ou total. H casos em que pode tambm ser recomendada a prova

de carga desde que no haja risco de ruptura frgil.

2.4.1 - Definio semi-probabilstica de resistncia

O dimensionamento das estruturas de concreto evoluiu consideravelmente passando do

mtodo determinista das tenses (1931 a 1960), para o semi - probabilstico, a partir de

1978, utilizado atualmente em vrios pases do mundo. Neste mtodo tanto as aes como

a resistncia dos materiais so consideradas grandezas aleatrias, variando segundo



determinadas distribuies de probabilidade, sendo representadas por um valor

caracterstico para balizamento. Este valor uma medida estatstica que considera a mdia

e a disperso dos resultados. Quando relacionados s resistncias dos materiais, estas

devero apresentar probabilidade de 95% de ser superadas, enquanto as aes os valores

devem ser inferiores ao valor caracterstico adotado. O mtodo adotado consiste na

aplicao de dois coeficientes de majorao das aes e processos de calculo f e o de

minorao da resistncia dos materiais m. A considerao de coeficientes distintos para

aes e resistncia permite que, em casos onde houver um maior controle e conhecimento

sobre as incertezas e variabilidade dos fatores que afetam cada uma das distribuies

(aes e resistncia), estes coeficientes podem ser reduzidos.

O coeficiente relativo s cargasf, segundo NBR 6118:2007 esta dividido em trs parcelas:

f1= considera a variabilidade das aes;

f2= considera a simultaneidade de atuao das aes;

f3= considera os desvios gerados na construo e as aproximaes feitas em projeto de

ponto de vista das solicitaes

O coeficiente relativo resistncia dos materiais m , sendo considerado s para o ao e c

para o concreto tambm so divididos em trs parcelas:

m1= considera a variabilidade da resistncia dos materiais envolvidos;

m2= considera a diferena entre a resistncia do material obtida no corpo-de-prova e na

estrutura;

m3= considera os desvios gerados na construo e as aproximaes feitas em projeto de

ponto de vista das resistncias

Os valores dos coeficientes para verificao so indicados na Tabela 2.1:

Tabela 2.1- Valores de coeficientes ce s (NBR 6118:2007, item 12.4.1).

Combinaes Concreto (c) Ao s)Normais 1,4 1,15

Especiais ou de construo 1,2 1,15

Excepcionais 1,2 1,0



Quando sejam previstas condies desfavorveis (por exemplo, mas condies de

transporte, ou adensamento manual, ou concretagem deficiente por concentrao de

armadura), o coeficiente c deve ser multiplicado por 1,1 e no caso de testemunhos

extrados da estrutura, dividir o valor de cpor 1,1. Equivalente a multiplicar o resultado

obtido de resistncia do testemunho por 1,1, ou seja, aument-lo em 10%, uma vez que o

testemunho representa melhor a resistncia efetiva do concreto. Finalmente pode-se dizer

que este mtodo garante uma maior segurana estrutural e racionalizao na produo de

concreto.

2.5 - MTODOS DE AVALIAO DO CONCRETO EM ESTRUTURASACABADAS

Estes mtodos so usados para determinar as propriedades do concreto endurecido e

avaliar sua condio em fundaes, pontes, edifcios, pavimentos, barragens e outras

estruturas.

Os mtodos de avaliao na estrutura podem ser necessrios quando se apresenta no

conformidade na resistncia do concreto, sejam consideradas possveis mudanas de uso,

para determinar remoo de escoramento, avaliar as condies do concreto protendido ou

se apresentam aplicaes de carregamentos a idades precoces entre outras.

Historicamente, a resistncia in loco tem sido estimada por meio de ensaios destrutivos

como extrao e rompimento de testemunhos extrados da prpria estrutura. Ensaios no

destrutivos podem suplementar a extrao e permitir uma avaliao mais econmica do

concreto na estrutura reduzindo a quantidade total de testemunhos necessrios para avaliar

um grande volume de concreto (ACI 228.1R-03, 2003), alm de no gerar nenhum dano ao

concreto, incluindo-se neste grupo os semi-destrutivos que danificam ligeiramente a

superfcie da estrutura.

A BS1881:Part201(1986) determina que a escolha de um mtodo de ensaio determinado

deve estar baseada nos seguintes critrios:

a) Custos diretos e indiretos envolvidos na realizao de ensaios;

b)

Condies da zona a investigar da estrutura;c) Acessibilidade para a realizao de um determinado ensaio;



d) Efeito do possvel dano produzido ao elemento estrutural investigado;

e) Preciso requerida na estimativa da resistncia compresso do concreto

Sendo este ltimo o critrio mais relevante devido a que ao permitir a realizao de uma

maior quantidade de ensaios, possibilita uma investigao mais abrangente da estrutura em

estudo, alm, imediata disponibilidade e confiabilidade dos resultados que eles propiciam.

2.5.1 - Mtodos de ensaios no destrutivos

Os ensaios no destrutivos so definidos geralmente como os mtodos que no prejudicam

o desempenho da estrutura quando submetida ao ensaio. Os mais utilizados pela economiae facilidade de execuo so a esclerometria e a velocidade de onda ultrassnica, sendo

estes normalizados no Brasil, e os ensaios semi-destrutivos que geram um dano menor

como penetrao de pino, de arrancamento mais utilizados na Europa e Estados Unidos.

No contexto de avaliaes do concreto in loco, os principais objetivos dos ensaios no

destrutivos so dois: estimar um valor imediato da resistncia do concreto num lugar da

estrutura e ser usado numa avaliao de capacidade estrutural subseqente, ou para

localizar defeitos internos numa pea de concreto. Estes testes, contudo no medem a

resistncia compresso direta, em vez disso, eles medem algumas outras propriedades do

concreto que so empiricamente relacionadas resistncia (TAY e TAMT, 1995).

Mais amplamente exposto na BS1881:Part201(1986) os ensaios no destrutivos atendem

os seguintes propsitos:

a) Controle tecnolgic

ensaios não destrutivos e de extração de testemunhos na avaliação da resistência à...

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