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TÍTULO: AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO

ENSAIO DE ESCLEROMETRIA NA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO

AUTOR(ES): Escobar, Celcio José; Cruz, Darlinton Andreotti; Fabro, Gilmar

ANO:2011 PALAVRAS-CHAVE: Ensaios não destrutivos,

concreto endurecido, Esclerometro de reflexão, rompimento axial.

e-Artigo: 049 – 2011

ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636 1

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO ENSAIO DE ESCLEROMETRIA NA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO

Avaliation of Concrete Rebound Hammer Performance of the tests with

Hardened Concrete Escobar, Celcio José (1); Cruz, Darlinton Andreotti (2); Fabro, Gilmar (3)

(1) Professor Mestre, Departamento de Estruturas da UDC, Foz do Iguaçu – Pr,

email:[email protected] (2) Especialista, Departamento de Estruturas da UDCr, Foz do Iguaçu – Pr,

(3) Gilmar Fabro, Laboratório de Concreto da Itaipu Binacional, Foz do Iguaçu - Pr

Endereço para Correspondência: Rua Lima 826, Beverly Falls Park , Foz do Iguaçu, Pr,CEP 85890-090

Resumo

Os ensaios não destrutivos são uma importante ferramenta para obter informações quanto às propriedades do concreto das estruturas, seja durante a sua fase construtiva ou em estruturas prontas a algum tempo cujas condições se desejam investigar. Este estudo estabelece parâmetros de confiabilidade para o uso da técnica do ensaio não destrutivo por esclerometro de reflexão. Os resultados encontrados foram correlacionados com a resistência à compressão do concreto endurecido obtido por rompimento axial. Esta correlação foi analisada pela comparação da resistência à compressão do concreto com diferentes classes de resistências, com Fck 15 MPa, 25 MPa, e 35 MPa. Os ensaios laboratoriais foram executados na Itaipu Binacional, dividido em dois períodos, aos 28 e aos 60 dias. Os ensaios de esclerometria por reflexão foram realizados em 16 (dezesseis) corpos de prova cúbicos nas dimensões: 20x20x20 cm, 30x30x30 cm e 40x40x40 cm e os ensaios de rompimento axial foram realizados em 8 (oito) corpos de prova cilíndricos medindo 15 x 30 cm. Os resultados encontrados e a conclusão do trabalho confirmam em um determinado intervalo a confiabilidade do ensaio de esclerometria.

Palavra-Chave: Ensaios não destrutivos, concreto endurecido, Esclerometro de reflexão, rompimento axial.

Abstract

The non destructive tests are an important tool to get information about the properties of concrete structures, it can be during its phase is constructive or in structures ready for some time whose conditions whether to investigate. This study establishes parameters of reliability for the use of the technique of non destructive testing by Rebound Hammer of reflection. The results were correlated with resistance to compression of the hardened concrete obtained by axial breaking. This correlation was analyzed by comparing the resistance to compression of concrete with different classes of resistance, with Fck 15 MPa, e 35 MPa. The laboratory tests were executed at Itaipu Binational Damm, and divided into two periods, the 28 and 60 days. The tests of Rebound Hammer for reflection were performed on 16 (sixteen) bodies of proof in cubic dimensions: 20x20x20 cm, 30x30x30 cm and 40x40x40 cm and the axial breaking tests were performed on 8 (eight) cylindrical bodies of proof measuring 15x30 cm. The results and the conclusion of this work confirm on a particular range the reliability of the test for Rebound Hammer .

Keyword: Non destructive tests, hardened concrete, esclerômetro of reflection, axial breaking


1.0 Introdução O dimensionamento de estruturas de concreto armado está diretamente relacionado com a resistência do concreto à compressão. Esta propriedade mecânica, de fundamental importância no cálculo estrutural, é definida como sendo a resistência à compressão adquirida pelo material em condições controladas de temperatura e umidade, numa determinada idade. A comprovação de que o concreto utilizado na execução da estrutura atende as exigências estabelecidas no projeto, é feita a partir de ensaios de resistência à compressão geralmente aos 28 dias, em corpos-de-prova cilíndricos ou cúbicos, sendo estes moldados, curados e rompidos de acordo com as normas técnicas vigentes em cada país. Embora confiáveis e mundialmente aceitos, esses ensaios apresentam a desvantagem dos corpos-de-prova não representarem de maneira fidedigna o concreto existente na estrutura, devido às diferentes condições de lançamento, compactação e cura. A necessidade de avaliar a resistência do material “in situ” em diferentes idades seja por motivos inerentes às etapas construtivas, ou mesmo para avaliar a necessidade de se efetuar reparos e/ou reforços, esta relacionando com a falta de uma correspondência mais realista entre o material ensaiado (corpos-de-prova) e o material da estrutura. Têm-se incentivado o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de ensaios destrutivos e não destrutivos para avaliação da resistência à compressão do concreto. Um ensaio destrutivo bastante difundido é a extração de testemunhos, que consiste na retirada de amostras de concreto in situ e seu posterior rompimento em ensaios de compressão. Tal ensaio apresenta as desvantagens de ser oneroso e da restrição dos locais de retirada das amostras, para que não se comprometa a estabilidade da estrutura existente. A utilização de ensaios não destrutivos por esclerometro de reflexão surge, então, como uma opção alternativa, uma vez que a peça estrutural a ser avaliada não sofre dano algum e permite uma maior quantidade de ensaios. Os ensaios de esclerometria, entretanto, devem ser realizados seguindo procedimentos adequados e seus resultados analisados com cuidado, uma vez que eles são afetados por diversos fatores, sendo alguns deles relacionados com a própria resistência à compressão do concreto, enquanto outros são inerentes ao próprio ensaio. Existe o consenso de que a obtenção de resultados será correlacionada com os ensaios de rompimento axiais através de gráficos que apresentam curvas de correlação adequadas, desenvolvidas para cada tipo de aparelho de esclerometro de reflexão. Sendo assim, os parâmetros de confiabilidade para a técnica de esclerometria de reflexão em que ensaios destrutivos e não destrutivos realizados em concreto endurecido com fck 15 MPa, 25 MPa, e 35 MPa, constituíram-se no principal objetivo deste trabalho. A comparação entre o ensaio de esclerometria com o rompimento axial para diversas classes de resistências do concreto, usualmente utilizados, visa assegurar uma maior confiabilidade no ensaio por esclerômetro de reflexão. 1.1 Resistência do Concreto Endurecido obtida por ensaios Não Destrutivos De acordo com Andriolo e Sgarboza (1993) as propriedades que podem ser avaliadas pelo processo não destrutivo, são: a massa específica, o módulo de elasticidade e

resistência. Também pode ser investigada a dureza superficial, absorção, permeabilidade, condições de umidade, e também a localização das armaduras, existência de vazios e fissuração.


Os ensaios considerados não destrutivos são aqueles que não causam nenhum dano no elemento ensaiado ou podem deixar pequenos danos, fáceis de recuperar após o ensaio. Esse método não provoca perda na capacidade resistente do elemento ensaiado. Os ensaios não destrutivos podem ser utilizados em estruturas novas ou antigas. No caso de estruturas novas, eles podem ser empregados para monitoramento da evolução da resistência ou para esclarecer dúvidas sobre a qualidade do concreto, sabe-se que o surgimento de patologias em elementos de concreto, não esta vinculado somente com a idade da obra, mas também com a mão de obra e materiais utilizada. Os ensaios em estruturas já existentes visam avaliar a sua integridade e capacidade de resistir às solicitações. A determinação do valor da resistência do concreto endurecido (fc) utilizando ensaios não destrutivos é feita empregando curvas de correlação entre as grandezas obtidas nestes ensaios e a resistência à compressão do concreto. Segundo Malhotra (1984), erros consideráveis poderão ocorrer na obtenção do (fc) do concreto nos casos em que, as curvas de correlação fornecidas pelos fabricantes dos aparelhos sejam utilizadas indiscriminadamente e caso haja mudança dos materiais envolvidos na confecção do concreto. Para tal propõe-se que uma nova curva de correlação seja estabelecida. De acordo com o Instituto Americano do Concreto – ACI 228. 1R (2003), os ensaios não destrutivos devem ser precedidos pela correlação dos resultados obtidos nos mesmos corpos de provas (cúbicos ou cilíndricos). Nestes corpos de provas são realizadas medições de uma determinada grandeza, por meio de um ensaio não destrutivo e, logo a seguir, eles são submetidos a ensaios de resistência à compressão. Por fim, os pares de resultados obtidos são submetidos a análises para obtenção de expressões que melhor caracterizem resistência do concreto ensaiado. Em alguns casos, entretanto, os ensaios não destrutivos poderão ser feitos em corpos-de-prova diferentes daqueles que são usados no ensaio de resistência à compressão. Nestes casos, é imprescindível que ambos os ensaios sejam realizados em amostras com as mesmas condições de maturidade e compactação, sendo isto obtido através da utilização de condições de cura que garantam temperatura similar em todas as amostras. Ainda segundo a ACI 228. 1R (2003), os ensaios não destrutivos não devem ser utilizados como substitutos dos ensaios de resistência à compressão padronizada, mas somente como uma técnica adicional. Neville (1997) ressalta que o maior obstáculo para a obtenção dos valores da resistência do concreto consiste em fatores que influenciam a resistência à compressão e nem sempre afetam nas mesmas proporções ou da mesma forma as grandezas obtidas dos ensaios não destrutivos. As principais técnicas de ensaios não destrutivos para avaliar a resistência do concreto endurecido são as técnicas da propagação de ondas ultra-Sônicas, a técnica do ensaio de penetração de Pino e a esclerometria. A esclerometria, por ser o ensaio mais difundido, é o método abordado neste trabalho.

2.0 O Ensaio de Esclerometria


Por volta de 1930, iniciaram as primeiras tentativas para medir a dureza superficial do concreto, baseado no princípio do ricochete (a massa elástica depende da superfície onde ela se choca), tal conceito foi aceito mundialmente. Só em 1948, o esclerômetro de reflexão foi criado pelo Engº suíço Enerst Schmitd. A NBR 7584/95, define o funcionamento do esclerômetro de reflexão como: “uma massa martelo que impulsionada por uma mola se choca através de uma haste com ponta em forma de calota esférica com a área do ensaio”. Segundo Thomaz (2007) o funcionamento do aparelho consiste em uma massa acoplada a uma mola possuindo uma quantidade de energia devido à extensão da mola até uma posição determinada quando se comprime o pistão do aparelho contra a superfície do concreto que está sendo ensaiado (Figura 2.1).

Figura 2.1: Esquema simplificado do funcionamento do esclerômetro (Thomaz (2007)).

Ao comprimir o pistão do aparelho contra a superfície do concreto, a mola se solta e a massa sofre um rebote e se choca contra o pistão, ainda em contato com o concreto e a “distância percorrida pela massa no retorno (ver figura 2.2) em porcentagem da energia absorvida pelo concreto, determina o índice esclerométrico”. (THOMAZ, 2007).

Figura 2.2: Funcionamento após o impacto, a massa repica e retorna (Thomaz (2007))

À distância percorrida pela mola depende do valor da energia cinética no martelo antes do impacto com o êmbolo e o quanto desta energia é absorvido pelo concreto durante o impacto. Uma pequena parcela desta energia é absorvida pela fricção mecânica decorrente da utilização do aparelho, enquanto que a parcela restante é absorvida na interação do êmbolo com o concreto, sendo este o fator que determina o índice esclerométrico como um indicador das propriedades do concreto. “A energia absorvida pelo concreto depende da relação tensão-deformação deste e, portanto, ela está relacionada com a resistência e a rigidez do concreto” (ACI 228.1R 2003). A NBR 7584-1995 relata: Quanto maior a dureza da superfície ensaiada menor a parcela de energia que se converte em deformação permanentemente e, por conseguinte, maior deve se o recuo ou a reflexão do martelo. A energia aplicada pelo aparelho de esclerometria vai depender principalmente do tipo de estrutura a ser ensaiada e segundo o maior ou menor grau de precisão. Para obras de grandes volumes de concreto deve-se utilizar aparelho com energia de percussão de 30 N.m (NBR 7584, 1995). Já para obras normais de edifícios

deve-se utilizar o aparelho com energia de percussão de 2,25 N.m (NBR 7584, 1995). No entanto os ensaios realizados em concretos com baixa resistência a compressão o aparelho que se deve utilizar deverá ter energia de percussão de 0,90 N.m. Ainda segundo a NBR 7584 (1995) determina que a cada 300 (trezentos) impactos, é necessário realizar a aferição do equipamento. Quando não existe registro do uso do aparelho, deve-se realizar a aferição antes do inicio do ensaio. Para aferir o aparelho utiliza uma bigorna de aço com massa superior a 16 kg, que deverá estar apoiada sobre uma base rígida, aplica-se 10 golpes sobe a bigorna e nenhum índice esclerométrico (IE) individual poderá divergir ± 3. Caso isso aconteça o aparelho terá que ser calibrado. O equipamento é versátil por ser: leve, de simples operação, baixa aquisição e uma grande quantidade de dados podem ser obtidas rapidamente. Os danos causados na superfície são praticamente zero comparado com outros métodos não destrutivos. De acordo com Helene (1992) a esclerometria está vocacionada para avaliar varias zonas da mesma peça estrutural de concreto. No entanto, tendo como limitações ou desvantagem que este método só é representativo da camada superficial, com uma espessura variando entre 20 mm a 30 mm, as possíveis camadas interiores mal vibradas ou segregadas não seria possível detectar com esse equipamento. A utilização deste método permite comparar a qualidade do concreto em diferentes áreas da estrutura sem necessidade de danificar o concreto, o que exigiria pequenos reparos, e também estimar a sua resistência com base em curvas de correlação. No entanto, a NBR 7584 (1995) determina que o método esclerométrico não pode ser considerado substituto de outros métodos, mas como um complemento ou método adicional. De acordo com a NBR 7584 (1995) os fatores que influenciam os resultados dos ensaios de esclerometria são: Tipo de cimento, tipo de agregado, direção do ensaio, condições de Superfície, umidade e carbonatação, Idade do concreto e cura, massa especifica do concreto, esbeltez do elemento ensaiado e o material utilizado nas fôrmas (desmoldantes). Segundo Malhotra (1991) e diversas normas técnicas consultadas, são estes os principais fatores que influenciam no resultado e ainda podendo acrescentar a posição do aparelho. O tipo de cimento utilizado na peça a ser ensaiada é muito influente na obtenção dos dados, fazendo-se necessário o ajuste da curva de correlação sempre que houver mudança no tipo de cimento. (BS 1881 Part 201, 1986 e NBR 7584 – 1995). Segundo Petrucci (1998), os resultados poderão divergir caso se utilize, em concretos feitos com cimento luminosos ou supersulfato, curvas de correlação desenvolvidas para concretos preparados com cimento portland comum. Ainda de acordo com Petrucci (1998) concretos confeccionados com cimento aluminoso poderia ter um valor de resistência à compressão 50 % mais do que o indicado na curva de correlação fornecido pelo aparelho. Segundo Mehta e Monteiro (1994) a energia absorvida pelo concreto está relacionada tanto com a sua resistência como com a sua rigidez. A obtenção do índice esclerométrico é a fusão desses dois fatores. Como a rigidez do concreto é influenciada pelo tipo e quantidade do agregado graúdo utilizado, o valor do índice esclerométrico também. Ainda Segundo a NBR 7584 (1995). podem se obter concreto com a mesma qualidade utilizando diferentes tipos de agregados, porem, com diferentes índices esclerométricos, “quando se empregam agregados leves ou pesados esta variação é mais acentuada”.


A BS 1881 Part 201 (1986), esclerometro pode ser utilizado em qualquer posição, desde que o pistão esteja sempre em posição perpendicular à superfície ensaiada. Se a posição


do aparelho não estiver na posição horizontal, deve-se corrigir o índice esclerométrico (Tabela 4.1) de coeficiente fornecido pelo fabricante do aparelho. Anda segundo a norma, esta correção esta relacionada com o efeito da gravidade sobre a massa do esclerometro.

Tabela 2.1 – Valores para correção dos índices esclerométricos (Shimidt (2007)) Valores de Correção para Impactos não Horizontais

Direção do Impacto Valore

Médios (IE)

10 - - +2,8 +3,9 20 -5,5 -3,5 +2,5 +3,4 30 -4,7 -3,1 +2,2 +3,0 40 -3,9 -2,6 +1,9 +2,6 50 -3,1 -2,1 +1,6 +2,2 60 -2,3 -1,6 +1,3 +1,7

Este método correlaciona a dureza da superfície com a compressão axial do concreto. No entanto a superfície da peça a ser ensaiada é, segundo Petrucci – (1998) um elemento primordial para o método. Ainda segundo o autor para alcançar um resultado satisfatório, com acurácia variando entre 15% a 20 %, procedimentos deverão ser adotados. De acordo com a NBR 7584 (1995) as superfícies devem estar secas ao ar, perfeitamente planas, isentas de pó. Devem dar preferências para as superfícies confinadas por fôrmas lisas e não absorventes (metálicas ou chapas plastificadas). Casos as superfícies verticais (ou não) apresentarem superfícies irregulares causados por segregação ou exsudações poderá realizar-se ensaios desde que, essas irregularidades sejam removidas através de polimentos enérgicos (NBR 7594-1995). As reações químicas do concreto como carbonatação influenciam os resultados. Portanto essas superfícies terão que ser tratadas, e caso necessário serão aplicados um índice de correção para os IE obtidos. A diferença de idade do concreto ensaiado influência na dureza superficial do concreto, em relação obtida nas condições normais aos 28 dias. Tais fatores como: condições de cura, carbonatação e outros distorcem a correlação com a resistência obtida com o rompimento axial (NBR 7584, 1995). Ainda segundo a norma, estas correlações não são automaticamente validadas para idades superiores há 60 dias ou inferiores há 14 dias, fatores especiais devem ser considerados para cada concreto em questão. Ainda Segundo a NBR 7584 (1995) determina que as peças a serem ensaiadas estas deverão ter dimensões superiores a 100 mm na direção do impacto para serem suficientemente rígidas. Os elementos inferiores a 100 mm na direção do impacto devem ser apoiados com um corpo de massa 20 kg no sentido contraria do impacto. Ainda segundo a norma, os esclerômetro devem ser posicionados na maior inércia da peças. A ACI 228 1 R (2003) recomenda que para os casos de ensaios em laboratórios, devem ser utilizados nas fôrmas de madeira, os mesmos desmoldantes destinados para confecção dos corpos de prova. As formas de madeiras absorvem a umidade do concreto, produzindo camada superficial mais dura do que a obtida. Diversas normas pesquisadas: NM 78 (1996), NBR 7584 (1995), ACI 228 1 R (2003) e ASTM C805 (1982), descrevem que o menor número de ensaio que poderá realizar-se é com 5 (cinco) medições.

Tabela 2.2 – Normalizações sobre o ensaio de Esclerometria


NM78 (1996) NBR 7684 (1996) BS 1881: Part. 202 (1986) ACI 228 R (2003) ASTM C 806 (1982)

Elementos

estruturais

Peças com no mínimo 100 mm espessuras


- Evitar vigas, pilares e lajes com esp. > 120 mm


Superfície Seca, limpa e plana Seca, limpa e plana Seca, limpa e plana Seca, limpa e plana Molhar a superfície 24h antes do ensaio

Área de ensaio

70 mmx 70 mm a 200 mm x 200 mm

90 mm x 90 mm a 200 mm x 200 mm

Inferior a 300 mm x 300 mm

100mmx 100 mm a 200 mmx200 mm Diâmetro > 150 mm

Nº de medições 5 a 16 9 a 16 12 9 a 20 (em duas faces

opostas) 10

Distância entre o

ponto de medição

e os cantos e arestas da peça

Mínimo de 50 mm Mínimo de 50 mm Mínimo de 20 mm Mínimo de 30 mm -

Distância entre os Pontos

Mínima de 30 mm Mínima de 50mm Mínima de 20 mm Mínima de 30 mm Mínima de 25 mm

A NBR 7584(1995) determina que as medições estejam compreendidas entre 9 a 16 áreas de impactos por elemento ensaiado (Figura 4.3)

Figura 2.3: Área de impacto e números de ensaios (NBR 7584 (1995))

Após realizar os impactos (9 ou 16), calcula-se a média aritmética e desprezam-se os valores que divergirem em mais de 10 % do valor médio alcançado e recalcula-se a nova média. Ainda segundo a NBR 7584 (1995) o índice esclerométrico final só poderá ser obtido com no mínimo cinco valores individuais, abandonando-se a área de impacto casso isso não for obtido. 3.0 Estudo Experimental Com objetivo de avaliar o desempenho do método de esclerometria de reflexão, efetuou-se um estudo experimental baseado na correlação da dureza superficial do concreto, com a resistência à compressão axial, utilizando o esclerômetro de flexão NBR 7584 (1995) e prensa hidráulica NBR 5739 (1993). Os corpos de prova foram divididos em 2 grupos, na 1º fase, foram ensaiados com idade de 28 dias, e na 2º fase, com idade de 60 dias. Ambos os concretos foram identificados neste trabalho como traço T1, T2 e T3.

Tabela 3.1: Quantidades moldadas e ensaiadas conforme a maturidade.


Quantidade Moldado Ensaios Corpo de Prova Cúbico (cm) Corpo de prova Cilíndrico

(cm) 28 dias - Quantidades 60 dias -

Quantidades Resistência Concreto

(fck) Dimensão Quantidade Dimensão Quantidade Cubos Cilíndricos Cubos Cilíndricos

20x20x20 2 1 1 30x30x30 2 1 1

T3-15 MPa

40x40x40 2 15x30 4

1 2

1 2

20x20x20 2 1 1 30x30x30 2 1 1

T2-25 MPa

40x40x40 2 15x30 4

1 2

1 2

T1-35 MPa 20x20x20 2 1 1 30x30x30 2 1 1 40x40x40 2

15x30 4 1

2 1

2

A divisão em grupos foi para avaliar a influência (ou não) das idades nos índice esclerométricos. Os ensaios foram realizados utilizando dois aparelhos esclerômetro simultaneamente, modelo Schmidt tipo ND com energia de percussão de 2,207 Nm (ver figura 6.1). Foram ensaiados 9 CP cúbicos (20x20x20, 30x30x30 e 40x40x40) cm, conforme as recomendações da NBR 7584 (1995). Esta norma brasileira apresenta a metodologia do ensaio. Antes de cada ensaio foi efetuada a calibração do equipamento para obtenção dos índices esclerométricos - IE. Seguindo as recomendações da NBR 7584 (1995), foram efetuadas as calibrações dos equipamentos empregando-se para tal uma bigorna de aço. O manual do aparelho estabelece um intervalo do IE entre (80±2), para o equipamento ser considerado como apto para os ensaios. Após os 10 impactos na bigorna, o índice de correção (k), de ambos os aparelhos atenderam a NBR 7584 (1995) obtendo o valor de (k) ≥0,75. A (Tabela 3.2) exemplifica como foram os procedimentos para obtenção do valor de (k).

Tabela 3.2: Procedimentos para obtenção do valor de K do aparelho da UDC e da Itaipu. Aferição Aparelho Itaipu Aferição Aparelho UDC

L1=80 L5=80 L9=80,2 L1=80 L5=80 L9=80,2 L2=80 L6=80,1 L10=80,1 L2=80,1 L6=80,1 L10=79,9 L3=80,1 L7=79 Somatória=800 L3=80,2 L7=80 Somatória-800,2 L4=80 L8=80,5 Média=80 L4=79,8 L8=80,5 Média=80,02

Valor de k= 1,0 Valor d K= 2,0

L1 a L10: Leituras efetuadas na Bigorna de aço.

K : Coeficiente de correção K=

∑=

n

ll

nom

IE

IEn

1

. (Equação 1)

IEnom : Fornecido pelo fabricante (80). IEt: IE obtido de cada impacto na bigorna de aço.

De acordo com a NBR 7584 (1995), as superfícies dos corpos-de-prova deverão estar perfeitamente planas e adequadas, preparadas por meio de polimento enérgico utilizando prisma ou disco de carburundum com movimentos circulares. Tomou-se este cuidado, para não confundir as bases e os topos dos cubos, pois se desejava avaliar se sofrem influência provocada por exsudação ou segregações nestas


faces. Para tanto, fizeram necessária a identificação conforme a (Figura 3.1).

Figura 3.1: Esquemática do procedimento de marcação dos CP

Em todas as faces dos cubos foram realizados ensaios conforme mostrado na Tabela 3.3.

Tabela 3.3: Esquemática das medições realizadas nos CP – cúbicos

Índice Esclerométrico (IE) Topo Lateral Lateral Lateral Lateral Fundo A B C D E F IE1 IE1 IE1 IE1 IE1 IE1 IE2 IE2 IE2 IE2 IE2 IE2 IE3 IE3 IE3 IE3 IE3 IE3 IE4 IE4 IE4 IE4 IE4 IE4 IE5 IE5 IE5 IE5 IE5 IE5 IE6 IE6 IE6 IE6 IE6 IE6 IE7 IE7 IE7 IE7 IE7 IE7 IE8 IE8 IE8 IE8 IE8 IE8 IE9 IE9 IE9 IE9 IE9 IE9

Utilizou-se 2 aparelhos esclerômetro simultaneamente para a realização dos ensaios obtendo em todas as faces dos cubos 9 medições por aparelho. Os índices esclerométricos de cada aparelho foram considerados individuais, ou seja, após as 9 medições por aparelho, obtinha-se a média aritmética destes valores e efetuava se necessário o descarte dos valores considerados distantes em mais de 10% de cada índice individual (Tabela 3.4 e 3.5), caso fosse descartado um ou mais valores, nova média era calculada (NBR 7584, 1995). Os ensaios em uma face eram considerados válidos se a nova média fosse calculada com pelo menos 5 valores restantes.

Tabela 3.4: Procedimento para obter o valor do IE do esclerômetro da UDC

Esclerometria (UDC) Lateral Lateral Lateral Lateral Lateral PONTO A B C D E Fundo

1 20 22 22 19 22 21 2 21 20 20 21 22 22 3 21 24 20 22 20 23 4 22 19 20 20 20 23 5 20 22 22 28 22 21 6 22 22 19 22 24 28 7 25 19 20 24 22 20 8 23 20 14 20 19 22 9 20 22 19 28 20 20

Média 21,56 21,11 19,56 22,67 21,22 22,22 M-Real 21,56 21,11 20,28 21,50 21,22 21,50 >10% 23,71 23,22 21,51 24,93 23,34 24,44 <10% 19,40 19,00 17,60 20,40 19,10 20,00


Média = média aritimética da somatória dos pontos 1 a 9 M Real = nova média aritimética após o descarte dos índices distantes em + 10% >10% =média multiplicado por 1,10% <10% = média multiplicado por 90%

Tabela 3.5: Procedimento para obter o valor do IE do esclerômetro da Itaipu

Esclerometria (UDC) Lateral Lateral Lateral Lateral Lateral PONTO A B C D E Fundo

1 19 21 18 17 17 20 2 20 19 17 22 17 21 3 20 22 19 25 17 21 4 19 19 22 28 18 22 5 20 18 21 27 18 14 6 20 18 20 22 22 27 7 20 17 22 23 21 20 8 20 20 15 21 18 21 9 20 18 17 14 19 20

Média 19,44 19,11 19 22,11 18,56 20,67 M-Real 19,44 18,75 18,67 21 18,13 20,71 >10% 21,39 21,02 20,90 24,32 20,41 22,73 <10% 17,50 17,20 17,10 19,90 16,70 18,63 Média = média aritimética da somatória dos pontos 1 a 9

M Real = nova média aritimética após o descarte dos índices distantes em + 10%

>10% =média multiplicado por 1,10%

<10% = média multiplicado por 90%

Nos ensaios de esclerometria (ver figura 3.2) todos os corpos de provas foram marcados conforme recomenda a NBR 7584-1995. Em todos os ensaios, as medições foram realizadas com o aparelho na horizontal.

Figura 3.2: Ensaio de esclerometria.

Para correlacionar a dureza superficial do concreto com a resistência à compressão (Figura 3.3) utilizou-se a curva padrão, fornecido pelo fabricante conforme a mostrado na


(Figura 3.4). Utilizou-se à curva com indicação na posição “A” de acordo com a mesma posição adotada para a realização dos ensaios. Os ensaios de resistência à compressão nos CP cilíndricos (150 mm x 300 mm) foram realizados conforme a NBR 5739 (1994). Para este ensaio utilizou-se uma prensa tipo TORSEE (capacidade de 200 tf), instalada no laboratório de Tecnologia do concreto da Itaipu Binacional. (Figura 6.9) Já os CP cúbicos 40x40x40 cm, 30x30x30 cm e 20x20x20cm foram ensaios em uma prensa tipo MFL SYSTEME (capacidade de 1000 tf).

Figura 3.3: Ensaio de resistência à compressão

Figura 3.4: Curva para correlacionar o IE com resistência a compressão axial (Shimdt (2005))

Nesta pesquisa realizaram-se 12 ensaios nos CP cilíndricos e 18 ensaios nos CP cúbicos. De acordo com a classe de concreto (T1, T2 e T3).e as idades, 28 dias e 60 dias. Foram calculados as médias aritméticas dos CP cilíndricos e os coeficientes de variação -CV entre CP cilíndrico e cúbico. A Tabela 3.6 demonstra os valores obtidos neste ensaio.

Tabela 3.6: Valores obtidos no ensaio de resistência à compressão aos 28 dias 3 aos 60dias


Rompimento Axial 1º Fase - 28 dias Rompimento Axial 2º Fase – 60 dias Corpo de

Prova T-1 35 MPa T-2 25 MPa T-3 15 MPa Corpo de Prova T-1 35 MPa T-2 25 MPa T-3 15 MPa

CP15x30 cm 39,00 31,26 18,71 CP15x30 cm 43,60 35,80 21,35 Cubo 20 38,22 28,91 20,59 Cubo 20 40,00 31,80 22,25 Cubo 30 39,39 29,69 20,76 Cubo 30 41,10 32,85 23,10 Cubo 40 40,47 30,47 21,36 Cubo 40 42,50 34,44 24,00

Os resultados obtidos nestes ensaios foram os valores adotados para correlacionar com os ensaios de esclerometria. Os valores da resistência dos CP foram obtidos conforme os cálculos á seguir:

Corpos de prova cilíndricos: fc=10. 2rF

Π (Equação 2); Corpos de prova cúbicos: fc= FtcAF

.10

(Equação 3) Onde: F – força kgf./cm² , A - área do quadrado (L x L)./cm² , Ftc - fator de correção para CP cúbicos

De acordo o Comitê Européen Dú Béton - CEB os corpos de provas padrão para obter a resistências são os cilíndricos nas dimensões 15x30 cm. No entanto utilizaram os seguintes fatores de correções:

Tabela 3.7: Fatores de correções para CP cúbicos Formato dos CP Ftc Cubo 20x20 0,83 Cubo 30x30 0,90 Cubo 40x40 1,00

As curvas que relacionam fc com as grandezas medidas nos ensaios não destrutivos realizado por esclerômetro foram o modelo padrão, ou seja, a que consta no manual do equipamento. Nos estudos, visando à utilização da curva padrão do equipamento utilizaram-se os dados experimentais obtidos na 1ª e na 2ª face simultaneamente. As figuras a seguir, apresentam comparações de resultados entre fc x IE, seguindo a metodologia quanto à classe e a idade do concreto.

Figura 3.5: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-3 15 Mpa.


Figura 3.6: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-2 25 Mpa.

Figura 3.7: Apresenta comparação entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-1 35 MPa.

Os gráficos acima apresentam os valores dos ensaios realizados aos 28 dias nos concretos elaborados com as mesmas características de materiais. Observou-se que, de um modo geral, o ensaio de esclerometria apresenta uma diferença menor para a classe de resistência do concreto T - 3 15 MPa, já as maiores estão na classe de resistência do concreto T-1 35 Mpa. Os índices esclerométrico sofrem influencia quanto a esbeltez da peça ensaiada, de modo geral os gráficos apresentam as menores diferenças entre fc x IE nos ensaios realizados nos corpos de prova com maiores dimensões. Os IE sofrem alterações quanto aos tipos e as quantidades de agregados utilizados no concreto Nos ensaios realizados na 2º etapa com maturidade de 60 dias observou-se que as diferenças (%) entre fc x IE também sofreram influencia quanto a esbeltez das peças, onde os corpos de provas 20x20x20 apresentarão as maiores variações entre fc x IE, variações apresentadas em percentuais (%).As Figuras abaixo ilustram de maneira clara os valores do rompimento axial, os valores esclerométrico dos 2 aparelhos e a diferença entre fc x IE nos ensaios realizados aos 60 dias. Constatou-se que nos ensaios realizados aos 60 dias ao correlacionar o ensaio de esclerometria com rompimento axial o concreto com maior rigidez (T1-35 MPa), apresentou a maior diferença, sendo este traço que possuem a menor quantidade de agregado no seu emassamento.


Figura 3.8: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 60 dias para o concreto T-3 15 MPa.



De acordo com a NBR 7584 (1995) as faces superiores e inferiores

apresentam maiores valores nos resultados, esta afirmação foi comprovada nos ensaios realizados tanto na primeira etapa (28 dias) com na segunda. A tabela 3.8 apresenta os valores dos IE obtido pela média aritmética dos nove pontos em cada face.


Tabela 3.8: Valores obtidos pela média dos nove pontos

Esclerometria (aparelho da UDC) Esclerometria (aparelho da Itaipu) Face ( MPa) – Concreto T-2 25 MPa Face (MPa) – Concreto T1-35 MPa

CP A B C D E F CP A B C D E F 20x20 35 23 24 26 33 33 20x20 32 31 29 30 30 33 30x30 34 29 26 26 31 36 30x30 38 30,5 31,5 31,5 34 33 40x40 36 34 31 30 29 30 40x40 38 37 33 35 32 37

As faces A (topo) e F (inferior) apresentaram os maiores valores nos

ensaios de esclerometria. Observou-se que esta influencia está relacionada com a exsudação e segregação e independe da dimensão do corpo de prova ensaiado. .Nestes concretos foram realizados, ao todo, 30 ensaios à compressão, 18 ensaios de esclerometria (972 medições de IE). Com base na análise dos resultados obtidos, podem ser feitas as seguintes observações: •

•

•

Com relação a esbeltez das peças, constataram-se as maiores diferenças (%) da correlação entre o índice esclerométrico e a resistência à compressão nos cubos 20x20x20 cm. Seguido de ordem crescente das dimensões e variações. O fato de que a esbeltez influencia o ensaio poderia ser explicado, segundo a NBR 7584 (1995), pelo impacto causado pelo martelo do esclerometro, causando interferência no fenômeno de ressonância, vibrações, e dissipação de energia. A norma faz as recomendações que os corpos de provas devam ter dimensões superiores 100 mm na direção do impacto e que CP menores devem ser apoiados de encontro com a face ensaiada. Neste trabalho, o CP de menor dimensão foi de 20x20x20 cm e na direção do impacto a dimensão era de 200 mm e portanto, não seguiu estas recomendações. Para corrigir este fato a sugestão seria aplicar uma carga axial de 15% da estimativa de ruptura do concreto. Na realização dos ensaios em campo, este fator poderá não ocorrer, pois as peças ensaiadas estarão associadas entre si, o que dá maior rigidez na área ensaiada.

Com relação à quantidade de agregado utilizado no emassamento, constatou-se que o traço que continha menor quantidade de agregado apresentou a maior diferença entre índice esclerométrico e resistência à compressão. O fato poderia ser explicado pela energia de repique e está relacionado à rigidez do concreto e a rigidez esta intimamente relacionada com o modulo de elasticidade do concreto. O módulo de elasticidade do concreto depende de vários fatores, os mais importantes são o teor de cimento, o tipo litológico e o modulo de elasticidade do agregado. O módulo de elasticidade do concreto é sempre menor do que a do agregado. Este fato pode ser comprovado pelos ensaios realizados. Os traços com maior quantidade de agregado obtiveram a menor diferença entre o índice esclerométrico e a resistência a compressão. De acordo com Thomaz (2007), o repique do esclerometro teria sido influenciado pelo módulo de elasticidade do concreto, apresentando os maiores valores e por conseqüência a menor acurácia.

As faces superiores e inferiores apresentaram os maiores valores nos ensaios de esclerometria. O fato poderia ser explicado, segundo a NBR 7584 (1995), pela exsudação ou segregação. Observou-se que na parte superior do corpo de provas acumulou-se a argamassa e na parte inferior os agregados eram visíveis. Com base na norma, conclui-se que estas propriedades aumentaram os índices esclerométrico dos ensaios realizados

neste trabalho. Apesar dos ensaios apresentarem nesta pesquisa, resultados com diferenças variando entre 3,66% a 19,34% entre a correlação do índice esclerométrico e resistência a compressão o uso do método de esclerometria não deve ser descartado. A confiabilidade do método quando se deseja avaliar a resistência à compressão é tanto maior quanto melhor for o conhecimento da composição do concreto sob investigação. Com a utilização de curvas mais apropriadas, maior será a acurácia dos resultados obtidos. Existe, no Brasil, um vasto campo a ser explorado com relação ao aprimoramento dos ensaios não destrutivos visando a obtenção de resultados mais confiáveis, a formação de mão de obra qualificada e a alteração de procedimentos adotados que relacionam as grandezas obtidas nos ensaios não destrutivos com a resistência à compressão do concreto.


REFERÊNCIAS

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http://aquarius.ime.eb.br/%7Ewebde2/prof/ethomaz/

tÍtulo: avaliaÇÃo de desempenho do ensaio de …site.abece.com.br/download/pdf/e-artigo...

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