CARLOS HENRIQUE DE CARVALHO€¦ · iii AGRADECIMENTOS Ao nosso bom Deus por me propiciar saúde vigorosa para a finalização de uma ... of buildings especially in aggressive environments

CARLOS HENRIQUE DE CARVALHO

ESTUDOS DE CASO NAS APLICAÇÕES DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

NA AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA A COMPRESSÃO E

DETECÇÃO DE CORROSÃO NO CONCRETO ARMADO DA CONSTRUÇÃO

CIVIL

SÃO CRISTOVÃO, SERGIPE – BRASIL

MAIO/2014

i

ii

“Hei de vencer! Antes a derrota, a triunfar sem glória.”

José Job de Carvalho, meu pai, comerciante sergipano de sucesso na sua época.

iii

AGRADECIMENTOS

Ao nosso bom Deus por me propiciar saúde vigorosa para a finalização de uma

Tese de Doutorado aos sessenta e sete anos de idade.

À Professora Ledjane Silva Barreto, minha orientadora, meus agradecimentos

pela formidável transferência cognitiva, fundamental para os objetivos dos trabalhos e

pela motivação permanente.. Minha admiração e elevado respeito pela sua notável

capacidade científica, tecnológica e empreendedora.

Ao Professor João Batista Severo Júnior, notável Doutor em Estatística, meus

agradecimentos pelo profícuo e competente trabalho de processamento estatístico dos

dados experimentais e pelo fomento do meu despertar nas interpretações físicas e

mecânicas dos experimentos através de técnicas estatísticas mais confiáveis à

engenharia diagnóstica estrutural.

`À Professora Michelle Cardinale, meus agradecimentos pelas orientações e

apoios nas medições eletroquímicas no P²CEM.

Aos demais professores do P2CEM, pela transmissão dos seus profundos

conhecimentos durante a fase dos créditos disciplinares.

A todos abnegados servidores do P²CEM e em especial à servidora Kaká.

Aos colegas da pós-graduação P²CEM, pelo ambiente alegre e solidário

propiciado durante nossa jornada.

À Fundação Universidade Federal de Sergipe pela viabilização do Doutorado em

Engenharia de Materiais em Sergipe, a CAPES, FINEP, CNPQ e FAPITEC pelo apoio

financeiro.

A direção da Construtora Carvalho Ltda e a empresa Beton Engenharia Ltda

pelo apoio logístico laboratorial e financeiro indispensáveis à realização dos trabalhos

no campo.

À minha dileta família pelo carinho e compreensão durante as minhas

ausências.

iv

Resumo da Tese apresentada ao P²CEM/UFS como parte dos requisitos necessários para

a obtenção do grau de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais (D.Sc.)

ESTUDOS DE CASO NAS APLICAÇÕES DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

NA AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA À COMPRESSÃO E

DETECÇÃO DE CORROSÃO NO CONCRETO ARMADO DA CONSTRUÇÃO

CIVIL

Carlos Henrique de Carvalho

Maio/ 2014

Orientadora: Professora Drª Ledjane Silva Barreto

Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

A presente tese tem em seu escopo geral avaliar o desempenho de materiais e

técnicas de medição de propriedades mecânicas e de corrosão frente a degradação das

construções especialmente em ambientes agressivos com o fito subliminar de avaliar o

uso das técnicas não destrutivas (ENDs) na engenharia diagnóstica da construção civil.

Para os estudos de corrosão foram utilizadas as técnicas de ultrassom, resistividade do

concreto, medidas de potenciais de corrosão e micromagnéticas em corpos de prova de

concreto armado e placas de aço sujeitas ao processo de corrosão eletrolítica acelerado,

visando-se obter correlações confiáveis entre as propriedades e a degradação corrosiva

dos aços. Apenas com as técnicas micromagnéticas combinadas foram obtidas

excelentes correlações e pequenos desvios na detecção da corrosão de placas de aço,

demonstrando alta potencialidade dessa nova metodologia. Com o ultrassom e

resistividade não foram encontradas correlações. Na avaliação da resistência a

compressão, foram estudadas correlações entre as velocidades ultrassonoras e índices

esclerométricos com essa propriedade mecânica através de um mil e cem (1.100) corpos

de prova rompidos nas idades de 3, 7, 14, 21 e 28 dias. Os corpos de prova foram

moldados durante a construção da superestrutura (pilares, vigas e lajes) do 3º ao 13º

pavimentos de um edifício residencial em Aracaju/Se. Não existiram correlações em

quaisquer das idades de cura, tanto com os resultados da obra aos 28 dias como do

laboratório nas idades referidas. Correlações confiáveis com o tempo foram obtidas no

monitoramento do endurecimento do concreto (cinética da hidratação do cimento) via

técnicas de ultrassom, esclerometria, resistividade e resistência a compressão. O estudo

também abordou a importância da análise estatística das incertezas nas medições

experimentais.

v

Abstract of Thesis presented to P²CEM/UFS as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Doctor in Materials Science and Engineering (D.Sc.).

CASE STUDIES IN APPLICATIONS OF NDT IN EVALUATION OF

COMPRESSION STRENGTH AND DETECTION OF CORROSION ON THE

CONCRETE CONSTRUCTION

Carlos Henrique de Carvalho

May/2014

Advisoris: Ledjane Silva Barreto

Department: Materials Science and Engineering

This thesis has in its general scope evaluate the performance of materials and

techniques for measurement of mechanical properties and corrosion address degradation

of buildings especially in aggressive environments with subliminal aim to evaluate the

use of non-destructive techniques (NDT) in diagnostic engineering construction. For

corrosion studies the techniques of ultrasound, concrete resistivity, corrosion potential

measurements and micromagnetic in specimens of reinforced concrete and steel plates

subjected to accelerated electrolytic corrosion process were used, if aiming to obtain

reliable correlations between properties and corrosion degradation of steel. Only with

the combined micromagnetic techniques excellent correlations and small deviations in

the detection of corrosion of steel plates were obtained, demonstrating high potential of

this new methodology. With ultrasound and resistivity no correlations were found. In

assessing the compressive strength correlations between ultrasounds speeds and

hammer impacts indices were studied with this mechanical property through one ousand

and one hundred of specimens ruptured at ages 3, 7, 14, 21 and 28 days. The specimens

were cast during the construction of the superstructure (columns, beams and slabs) from

3rd to 13th floors of a residential building in Aracaju / Se. There were no correlations in

any of the ages of healing, both with the results of the work at 28 days as the laboratory

referred to in ages. Reliable correlations with time were obtained in monitoring the

hardening of concrete (cement hydration kinetics) by ultrasound techniques, rebound

hammer resistivity and compressive strength. The study also addressed the importance

of the statistical technique of analysis of the uncertainties in the experimental

measurements.

vi

SUMÁRIO

FICHA CATALOGRÁFICA.............................................................................................i

PENSAMENTO................................................................................................................ii

AGRADECIMENTOS....................................................................................................iii

RESUMO DA TESE .......................................................................................................iv

ABSTRACT......................................................................................................................v

SUMÁRIO........................................................................................................................vi

LISTA DE FIGURAS..................................................................................................... ix

LISTA DE TABELAS...................................................................................................xiv

CAPÍTULO 1.

1.INTRODUÇÃO................................................................................................ 1

1.1 Justificativas............................................................................................................ ...1

1.2 Objetivo Geral.............................................................................................................4

1.3 Objetivos Específico....................................................................................................5

1.4 Divisão do Trabalho....................................................................................................5

CAPÍTULO 2.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.........................................................................7

2.1 Concreto e Durabilidade..............................................................................................7

2.2 Usos dos ENDs na avaliação de desempenho do concreto.......................................12

2.3 Princípios e Potencialidades da Técnica do Ultrassom.............................................14

2.4 Princípios e Potencialidades da técnica esclerométrica.............................................19

2.5 Princípios e Potencialidades das técnicas micromagnéticas......................................20

2.6 Princípios e Potencialidades da Técnica de Resistividade Elétrica do Concreto –

Método de Wenner (4 eletrodos) e de Medidas dos Potenciais da meia-célula das

armaduras de aço dos concretos sem revestimento.........................................................30

2.7 Estudos de detecção de corrosão de armaduras em concretos...................................36

CAPÍTULO 3.

vii

3. MATERIAIS e MÉTODOS.............................................................................38

3.1 Caracterização dos Materiais...................................................................................38

3.2 Ensaios de laboratório utilizando ultrassom, resistividade e potencial

eletroquímico...................................................................................................................41

3.3 Métodos de Medidas Micromagnéticas....................................................................45

3.4 Metodologia para os estudos de ultrassom e esclerometria em um sistema real de

pontes na cidade de Aracaju/Se.......................................................................................48

3.5 Metodologia para o estudo de correlações em sistema real: Edifício do Condomínio

Residencial Ouro Verde em Aracaju/Se..........................................................................52

3.6 Estudos da evolução do endurecimento do concreto por ultrassom, esclerometria

e resistividade...............................................................................................................58

CAPÍTULO 4......

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................59

4.1 Resultados e Discussões dos Estudos de correlações, perda de massa e medidas

eletroquímicas para ensaios de laboratório......................................................................59

4.1.1 Estudo das correlações ultrassonoras com a corrosão..........................................59

4.1.2 Avaliação das perdas de massa nas armaduras dos corpos de prova corroídos

(CA 50 ϴ 6.3mm) para 1 cm e 2,5 cm de recobrimentos da armadura...........................64

4.1.3 Estudo de correlações com medidas de Resistividade e Taxa de Corrosão.........65

4.1.4 Medidas eletroquímicas de potenciais de meia-célula ........................................67

4.2 Resultados e Discussões sobre as técnicas micromagnéticas..............................69

4.3 Resultados e Discussões das medidas de ultrassom e esclerômetro em um

sistema real de pontes em Aracaju/Se.............................................................................75

4.3.1 Resultados e Discussão utilizando a média de medições únicas em cada ponto

amostral...........................................................................................................................76

4.3.2 Resultados e Discussão utilizando dez medidas ultrassônicas e cinco de impacto

em cada ponto amostral...................................................................................................78

viii

4.3.3 Analise da correlação entre a técnica esclerométrica e a ultrassonora ...............83

4.4 Resultados e Discussões das correlações com ultrassom e esclerometria com a

resistência à compressão dos concretos...........................................................................84

4.5 Resultados e Discussões das correlações entre ultrassom, esclerometria e

resistividade com o tempo de cura do concreto...............................................................94

CAPÍTULO 5.

CONCLUSÕES................................................................................................102

CAPÍTULO 6

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.............................................104

CAPITULO 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................106

ANEXOS: A-B-C.........................................................................................................115

ix

L I S T A D E F I G U R A S

Figura 1: Diagrama de Pourbaix, mostrando a zona de passivação e corrosão do aço..10

Figura 2: Tipos de corrosão e os fatores que a provocam............................................ 11

Figura 3: Causas físicas da deterioração do concreto. Adaptado por MEHTA [37]e

Ribeiro et Cunha [42]......................................................................................................12

Figura 4: Correlações entre fc e V para as séries M1, M3 e M5 ..................................15

Figura 5: Correlação entre taxa de corrosão instantânea (método de polarização linear)

e amplitude média de atenuação da onda ultrassônica....................................................17

Figura 6: Correlação entre intensidade espectral e perda de massa nas barras de aço do

concreto armado [56].......................................................................................................18

Figura 7: Reflexão da onda ultrassônica: (a) antes da corrosão, (b) depois da corrosão

[53]...................................................................................................................................19

Figura 8: Relação entre as propriedades mecânicas e micromagnéticas para materiais

ferromagnéticos...............................................................................................................22

Figura 9: Magnetização e rotação de domínios magnéticos, CULLITY [82]...............23

Figura 10: Curva de Histerese......................................................................................25

Figura 11: Sistema 3MA-II............................................................................................26

Figura 12: Sensor micromagnético ..............................................................................27

Figura 13: Sinais medidos pelo sistema 3 MA...............................................................28

Figura 14: Método dos quatros eletrodos para medir a resistividade elétrica do concreto

(CARINO, 1988 apud Hoppe)........................................................................................ 33

Figura 15: Esquema do equipamento de medidas de potenciais de meia-célula...........34

Figura16: Forma de aço inox para a confecção dos corpos de prova de prova prismático

de 10 cm x 10 cm x 20 cm de concreto...........................................................................41

x

Figura 17: Corpo de prova de concreto armado usado para o ensaio em laboratório

.........................................................................................................................................42

Figura 18: Fotos do ensaio de corrosão eletrolítica acelerada......................................43

Figura 19: Corpos de prova de concreto armado usado para o ensaio de corrosão. Onde

P1, P2 e P3 indicam as posições onde as medidas de ultrassom foram

realizadas.........................................................................................................................43

Figura 20: Esquema para medição dos potencias de corrosão no corpo de prova após a

aceleração da corrosão.....................................................................................................44

Figura 21: Medições com o ultrassom...........................................................................44

Figura 22: Foto equipamentos do Método 3MA-II em uso com placa de concreto

fino...................................................................................................................................46

Figura 23: Amostras de aço ABNT 1020 corroídas utilizadas no trabalho................ ..46

Figura 24: Visualização do equipamento utilizado e da distribuição das linhas de fluxo

do campo magnético na presença de um material não magnético...................................48

Figura 25: Malha retangular ajustada para medidas por martelo de impacto e ultrassom

em região de cortante máximo de uma longarina de ponte.............................................50

Figura 26: Tipologia estrutural de uma das pontes ensaiadas........................................50

Figura 27: Foto do ensaio de ultrassom observando-se uso de forma com furo central

.........................................................................................................................................53

Figura 28: Ensaio esclerométrico em piso plano e rígido..............................................54

Figura 29: Prensa de ruptura e tanque de imersão com água potável............................54

Figura 30: Equipamentos dos ensaios: esclerômetro e ultrassom..................................55

Figura 31: Estrutura do Edifício Condomínio Residencial Ouro Verde no bairro Jardins

em Aracaju/Se..................................................................................................................56

Figura 32: Uso do ultrassom em viga e uso do pacômetro em um pilar da estrutura do

Edifício............................................................................................................................57

xi

Figura 33: Visão dos ensaios em um dos pavimentos do Edifício.................................57

Figura 34: Aspecto dos corpos de prova após o ensaio de corrosão acelerada

eletrolítica........................................................................................................................61

Figura 35: Gráfico geral com as médias das resistividades para 2,5 cm.......................66

Figura 36: Gráfico comparativo dos potenciais antes e após a corrosão para

recobrimento de 5 cm......................................................................................................68

Figura 37: Gráficos de correlação multiparamétricas para as placas sem recobrimento,

com tempo de exposição de 0, 7, 14, 21 e 28 dias. AHCT: análise harmônica do campo

magnético tangencial;ARB: análise do ruído de Barkhausen; ACP: análise das

correntes parasitas; ALL: combinação dos métodos.......................................................70

Figura 38: Gráficos de correlação multiparamétrica para as placas com recobrimento de

5 mm de polímero............................................................................................................71

Figura 39: Gráficos de correlação multiparamétricas para as placas com recobrimento

de 10 mm de polímero, com tempo de exposição de 0, 7, 14, 21 e 28 dias. AHCT:

análise harmônica do campo magnético tangencial; ARB: análise do ruído de

Barkhausen; ACP: análise das correntes parasitas; ALL: combinação dos métodos.....72

Figura 40: Resultados obtidos para 0, 7,5 e 15 mm de lift off com placa de concreto

fino...................................................................................................................................74

Figura 41: Valores médios da Ponte 1 usando Método 1: (a) esclerometro; (b)

ultrassom..........................................................................................................................76

Figura 42 Valores médios e intervalos de confiança com aplicação do teste t de Student

para o Método 1 da Ponte 1: (a) esclerometro; (b) ultrassom.........................................76

Figura 43: Medidas dos pilares Ponte 1 pelo Método 2. a) esclerometro; b) ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto ( c ) e ultrassom ( d ); e) legenda das

Figuras 5 a 7, relativas aos itens ( c ) e ( d ), onde a notação P-X-Y significa o valor do

Fcalculado do pilar..........................................................................................................80

xii

Figura 44 Medidas de pilar da Ponte 2 pelo Método 2. a) Esclerometro; b) Ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto( c ) e o ultrassom ( d ); Legenda

avaliada na Figura 47 (e)................................................................................................ 81

Figura 45: Medidas de pilar da Ponte 3 pelo Método 2. a) Esclerometro; b) Ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto (c ) e ultrassom (d); Legenda é avaliada

na Figura 47 (e)................................................................................................................82

Figura 46: Gráficos sem correlações entre ultrassom e esclerômetro -s pontes 1,2,3 e

4.......................................................................................................................................84

Figura 47: Resultados das correlações entre a resistência à compressão e velocidade do

ultrassom do 3º ao 13º pavimentos……………………………………………………..86

Figura 48: Distribuição de frequências das velocidades ultrassonoras com 3 dias.…...87

Figura 49: Distribuição de frequências das velocidades ultrassonoras com 28

dias..…………………………………………………………………………………….87

Figura 50. Avaliação da normalidade dos dados experimentais para os resultados com 3

dias...................................................................................................................................88

Figura 51. Resultados das medições entre escelrometria e resistência a compressão do

3º ao 13º pavimentos........................................................................................................90

Figura 52. Distribuição de frequências dos índices esclerométricos com 3 dias...........91

Figura 53. Distribuição de frequências dos índices esclerométricos com 28 dias........91

Figura 54. Resultados das medições entre ultrassonografia e esclerometria do 3º ao

13ºpavimentos..................................................................................................................93

Figura 55. Correlação entre as medidas de ultrassom com as resistências a compressão

ao longo do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias...............................95

Figura 56. Medições ultrassonoras em todas as idades do estudo de caso.....................95

Figura 57. Medições ultrassonoras em todas as idades com as médias..........................96

xiii

Figura 58. Correlação entre as medidas esclerométricas com as resistências a

compressão ao longo do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias...........97

Figura 59. Medições esclerométricas em todas as idades do estudo de caso.................97

Figura 60. Medições esclerométricas em todas as idades com as médias......................98

Figura 61. Correlação entre as medidas esclerométricas com as ultrassonoras ao longo

do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias.............................................98

Figura 62. Medições de ruptura a compressão em todas as idades do estudo de caso.99

Figura 63. Medições de ruptura a compressão em todas as idades com as médias......100

Figura 64. Medições de resistividade do concreto em todas as idades do P²CEM.....100

Figura 65. Medições de Resistividade em todas as idades com as médias.................101

xiv

L I S T A D E T A B E L A S

Tabela 1. Classificação do concreto em função da velocidade do ultrassom.................16

Tabela 2. Parâmetros do Sistema 3 MA.........................................................................28

Tabela 3. Valores de resistividade no concreto visando medir a probabilidade de

corrosão...........................................................................................................................33

Tabela 4. Ensaio do potencial de corrosão.....................................................................35

Tabela 5. Composição Química do Cimento..................................................................38

Tabela 6. Traço do concreto usado e resistências aos 3, 7, 14 e 21 dias........................40

Tabela 7. Resultados dos ensaios ultrassônicos com recobrimento de cinco (5) cm na

corrosão eletrolítica acelerada.........................................................................................61

Tabela 8. Velocidades do ultrassom “antes “ e “após” a corrosão para o recobrimento

de 2,5 cm..........................................................................................................................62

Tabela 9. Velocidades do ultrassom “antes “ e “após” a corrosão............................... .62

Tabela 10. Para o recobrimento de 1 cm........................................................................64

Tabela 11. Para o recobrimento de 2,5 cm.....................................................................64

Tabela 12. Resistividade e Perda de Massa para recobrimento de 1 cm.......................66

Tabela 13. Resistividade e Perda de Massa para recobrimento de 2,5 cm...................67

Tabela 14. Faixas de potenciais conforme ASTM 876-09 [108]....................................68

Tese de Doutorado – Carlos Henrique de Carvalho

CAPÍTULO 1-INTRODUÇÃO

1

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1 Justificativas

Com relativa frequência, a mídia nacional tem divulgado de forma

sensacionalista os casos de ruínas de edificações estruturais novas e antigas com

prejuízos econômicos, sociais, de sustentabilidade ambiental e de vidas humanas.

Causas diversas são diagnosticadas nos campos dos equívocos de projetos,

durabilidade dos materiais, má execução bem como no uso e manutenção inadequados

na pós-ocupação.

No tocante ao comprometimento da durabilidade dos materiais, em regra, esse

pode ser induzido através de quatro mecanismos: químico, eletroquímico, induzido por

radiações ionizantes e não ionizantes e desgastes físicos-mecânicos. RIBEIRO [1]

afirma que a durabilidade não é simplesmente uma característica dos materiais, mas

um resultado da interação de um material ou componente com o meio ambiente.

A filosofia de otimização da durabilidade de um material deve ser praticada a

partir da fase de sua concepção, durante o seu processo de produção e durante o seu

uso.

Portanto, tornam-se imperiosos um bom projeto de concepção, a produção

propriamente dita e o uso de materiais com a possibilidade agregada de

monitoramento das suas propriedades em serviço, visando-se correções de eventuais

manifestações patológicas latentes e/ou visíveis e a retroalimentação com informações

científicas e tecnológicas de todo ciclo produtivo do insumo material otimizando

assim a durabilidade.



2

GJØRV [2] publicou que para se obter uma durabilidade mais controlada e

melhorada é necessário especificar alguns requisitos com base no desempenho que

podem ser verificados e controlados durante a produção do concreto.

O cimento usado nas estruturas de concreto armado da indústria da construção

civil é o material de construção mais consumido do mundo. Tem responsabilidades

fundamentais no compósito concreto armado devido suas propriedades físicas/

mecânicas e a promoção do ambiente alcalino imperioso à passivação das armaduras

de aço. Esse material se inclui no contexto dos materiais cimentícios inovadores em

eficiência na produtividade e durabilidade, melhorias das propriedades, qualidade, nas

adições e ligantes, nas aplicações de nanotecnologia dentre outros [3].

Os desafios atuais da indústria da construção civil visando uma vida útil mínima

da estrutura de concreto armado com bom desempenho durante o uso objetivam

sobremaneira a durabilidade dos materiais. As pesquisas atuais se baseiam em

modernos conceitos que incluem reologia, química de superfícies, nanotecnologia,

biodegradação, entre outras [3]. As demandas pela sustentabilidade envolvem também

os materiais não convencionais onde resíduos industriais e agroindustriais, materiais

de fontes renováveis como os lignocélulas para a produção de compósitos cimentícios

são estudados.

O concreto armado é um compósito onde seus componentes, na medida das

respectivas vulnerabilidades das suas propriedades, são susceptíveis aos ataques

agressivos ambientais bem como das condições de uso, os quais influenciam o seu

desempenho durante a vida útil projetada. As edificações são submetidas as névoas

salinas, ação do ácido carbônico através do CO2 do ar, variações térmicas, aumento

de cargas, demandando intervenções onerosas via recuperações e/ou reforços

estruturais [4]. Nesse contexto, fica evidente a necessidade da abordagem

interdisciplinar para os estudos dos mecanismos de degradação e falhas dos materiais.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT aprovou em 2003 a NBR

6118 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimentos [5] onde o foco de

durabilidade tem destaque, além dos conceitos estatísticos de Estados Limites Últimos

(ELU) visando segurança e estabilidade das estruturas e de Estados Limites de



3

Serviços (ELS) visando conforto e salubridade aos usuários dessas estruturas ainda na

fase de projetos.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT também concebeu em

2013 a NBR – 15575 – Edificações Habitacionais – Desempenho, com o fito de

garantir vida útil mínima com o desempenho requerido em projeto [6]. Ainda em

2013, a ABNT aprovou a NBR 16230 – Inspeção de estruturas de concreto –

Qualificação e Certificação de pessoas – Requisitos [7] corroborando um leque de

novas normas técnicas visando otimizar melhorias na durabilidade e desempenho das

estruturas de concreto armado no Brasil.

O concreto é um material permeável e pela sua porosidade permeiam água,

oxigênio e elementos agressivos como os cloretos e o ácido carbônico que promovem

a despassivação das armaduras. A expansão do produto corrosivo deflagra a

disgregação do recobrimento protetor dos aços catalisando a degradação da peça

estrutural. O concreto também pode ser atacado por outros agentes deletérios como os

sulfatos, entre outros. Reações expansivas internas nos concretos também podem

promover degradações consideráveis comprometendo a vida útil estrutural como por

exemplo: as reações entre os álcalis do cimento com determinados agregados

denominada de RAA (reação álcalis-agregados).

Desenvolver e/ou selecionar materiais para uso na construção civil requer

compreender o comportamento do material em condições antecipadas de uso e

ambiente de exposição. Diversas técnicas de ensaios destrutivos e não destrutivos são

utilizadas para essa avaliação utilizando várias fontes de energia. Em paralelo com o

monitoramento da integridade estrutural, operações de manutenção frequentemente

requerem localização não destrutiva da barra de reforço e detecção de falhas no

concreto, tais como, vazios, delaminações e trincas. Algumas técnicas destrutivas e

não destrutivas são utilizadas para monitoramento da superfície e subsuperfície de

degradação em estruturas de concreto. Diversos trabalhos mostram o potencial de

ferramentas aplicáveis no setor da construção civil, particularmente as técnicas de

ensaios não destrutivos que empregam fontes de energias penetrantes tais como

ultrassom, termografia infravermelho, radiografia, dentre outras [8-9].



4

Portanto, a abordagem dos problemas de degradação de materiais na construção

civil requer pelo menos duas estratégias: o desenvolvimento de novos materiais e/ou

melhoria daqueles já utilizados; e o monitoramento das edificações envolvendo o

desenvolvimento de métodos e técnicas de caracterização, inspeção e acompanhamento.

O uso dos ENDs (ensaios não destrutivos) ainda é incipiente nas inspeções de

estruturas de concreto armado no Brasil muito embora sejam técnicas antigas. O CEB-

FIP – International Federation for Structural Concrete [10] em janeiro de 1989 já

recomendava nas Inspeções Gerais o uso das técnicas não destrutivas mais apropriadas

para a detecção de corrosão latente nas armaduras dos concretos. Entretanto, alguns

peritos em inspeções de estruturas de concreto já estão fazendo uso das técnicas, bem

como empresas especializadas em medições já existem no nicho pericial da construção

civil brasileira [11]. A ABENDI – Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos

instalou um Comitê Técnico para a concepção de uma norma sobre Usos dos ENDs na

Construção Civil.

Além do monitoramento das novas estruturas, a avaliação periódica do

envelhecimento de estruturas civis de concreto armado é importante para a integridade

estrutural e segurança pública. Várias técnicas destrutivas e não destrutivas foram

propostas empregando diferentes fontes de energia para o monitoramento de saúde

estrutural, ARUNACHALAM, K. et al. [8].

A compreensão dos processos de degradação mais comum vem gerando

modelos cada vez mais sofisticados para projetar a vida útil desejada, permitindo o

planejamento de atividades de manutenção e a melhoria de atividades de reparo e

reabilitação, com evidentes benefícios ambientais, sociais e econômicos.

1.2 Objetivo Geral

A presente tese se insere na linha de pesquisa em Tecnologias de Materiais e

Componentes de Sistemas Construtivos do Programa de Pós-Graduação em Ciência e

Engenharia de Materiais da UFS. Teve como objetivo sistêmico avaliar o potencial dos

ensaios não destrutivos para sua incorporação na Engenharia Diagnóstica sobre

estruturas de concreto armado com o fito de auxiliar o aumento da durabilidade e o bom

desempenho na vida útil projetada.



5

O caminho de pesquisa utilizado para os fins foi através do estudo da sensibilidade de

técnicas não destrutivas na avaliação das propriedades mecânicas e detecção da

corrosão em concretos estruturais, tanto em escala laboratorial como no campo.

A tese envolve também a avaliação de metodologias e técnicas de ensaios nas

inspeções de desempenho de sistemas construtivos visando estabelecer limites de

confiabilidade requerido para um diagnóstico preciso.

1.3 Objetivos Específicos

1. Avaliar as correlações e confiabilidade na detecção de corrosão em armaduras

de concreto a partir das técnicas de ultrassom, resistividade em concreto, perda de

massa e medidas eletroquímicas em corpos de prova submetidos a corrosão acelerada

em escala de laboratório.

2. Avaliar o potencial de aplicação das técnicas micromagnéticas para detecção

de corrosão em armaduras de concreto.

3. Avaliar a confiabilidade das medidas e correlações estabelecidas para

resistência à compressão a partir das técnicas de ultrassom e esclerometria em um

sistema real de pontes de concreto da cidade de Aracaju-SE.

4. Estudar correlações entre os parâmetros das técnicas de ultrassom e de

esclerometria para a resistência à compressão de concretos em escala de laboratório e

escala real.

5. Estudar as correlações entre os parâmetros das técnicas de ultrassom e de

esclerometria com o tempo de cura de concretos no laboratório.

1.4 Divisão do Trabalho

O trabalho consiste do seguinte escopo:

Revisão Bibliográfica: apresentando as principais características das técnicas

colimadas.

Materiais e Métodos: trabalhos no laboratório e no campo com caracterizações

de materiais de uso laboratorial; ensaios ultrassonoros, esclerométricos, de corrosão



6

acelerada, de perda de massa, de resistividade dos concretos, diferenças de potenciais,

resistência a compressão dos concretos visando-se os objetivos propostos.

Resultados/Discussão: apresentando os resultados obtidos com análise

estatística compatível às interpretações e confiabilidade requeridas; discutir os

resultados á luz da literatura e experiências profissionais.

Conclusões/Sugestões para trabalhos futuros: apresentar considerações

conclusivas finais para cada estudo realizado bem como inferir os trabalhos necessários

futuros.

CAPÍTULO 2- REVISÃO DA LITERATURA

7 Tese de Doutorado-Carlos Henrique de Carvalho

CAPÍTULO 2

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Concreto e Durabilidade

O concreto é um material compósito considerado bastante adequado para

suportar carregamento de compressão. Tipicamente, as resistências de tração simples

(quando apenas sob ação de esforços normais) e de tração na flexão (quando sob ação

de momentos fletores) são da ordem de 10% a 15% respectivamente, da resistência a

compressão simples. Esta acentuada diferença de tensão se deve a heterogênea e

complexa microestrutura do compósito concreto. A resistência do compósito concreto é

normalmente muito menor do que as resistências individuais dos componentes

agregados e pasta de cimento hidratada. Essas anomalias de comportamento do concreto

podem ser explicadas pela importância da zona de transição na interface agregado

graúdo e matriz cimentícia.

Pela nova versão da NBR 6118/2014 os concretos que podem ser aplicados em

estruturas de concreto armado variam entre as classes C20 (20 MPa) e C90 (90 MPa)

de resistência característica, de acordo com ABNT NBR 8953 (2011).

O concreto não é um material dúctil, a menos que seja reforçado com aço. O

nível de deformação inelástica antes da ruptura é da ordem de 2.000 x 10-6

consideravelmente menor que os metais estruturais [12].

O funcionamento conjunto do concreto e do aço só é possível graças a aderência.

Devido a aderência, as deformações das barras de aço são praticamente iguais às

deformações do concreto que as envolve. Em virtude de sua baixa resistência a tração, o

concreto fissura na zona tracionada do elemento estrutural em concreto armado. Desse

momento em diante, os esforços de tração passam a ser absorvidos pela armadura. Isso

impede a ruína brusca da estrutura, o que ocorreria, por exemplo, em uma viga de

concreto simples, isto é: sem armação [13].



Além de absorver os esforços de compressão, o concreto protege as armaduras

contra a corrosão. Apesar da fissuração, quase sempre inevitável em uma estrutura de

concreto armado, a durabilidade das estruturas não fica prejudicada, desde que as

aberturas de fissuras sejam limitadas. Um recobrimento mínimo de concreto sobre as

armaduras, dependente da agressividade do meio, também é necessário para garantir

durabilidade.

Entretanto, LOURENÇO et SOUZA [14], salientam que essas medidas em

ambientes agressivos, como os ambientes que contêm cloreto e sulfato, podem não ser

suficientes para garantir que a armadura receba uma proteção adequada contra a

corrosão, mesmo que o recobrimento das armaduras apresente elevada qualidade e uma

espessura adequada. Os agentes corrosivos podem penetrar através dos poros ou de

fissuras do concreto e causar uma corrosão significativa das armaduras. Recomendam

medidas adicionais para proteger o aço do concreto contra a corrosão.

As exigências relativas à durabilidade destinam-se a garantir a vida útil das

estruturas, período onde não devem ser necessárias medidas extras de manutenção ou

reparo das estruturas.

A durabilidade das estruturas de concreto é um dos aspectos de maior relevância

dentro da filosofia das modernas normas de projeto. Em 2014 a ABNT editou a norma

NBR 6118 [5] destacando resistências mínimas, maiores recobrimentos, dimensões

mínimas mais conservativas, expansões dos concretos por ação de águas presentes em

solos que contenham ou estejam contaminadas por sulfatos e percepção da

agressividade ao concreto na exposição ao ambiente contaminado por cloretos.

MEHTA [15], na Conferência Internacional sobre Durabilidade do Concreto/91,

já abordava a questão da durabilidade das estruturas de concreto nesses últimos 50 anos.

RIBEIRO [1] salienta que a evolução da construção civil com o aperfeiçoamento

dos sistemas construtivos e dos métodos de cálculo, foram os responsáveis pelo

aumento da esbeltez das estruturas, redução do recobrimento das armaduras e o

aumento substancial das tensões de trabalho que contribuiram decisivamente para uma

menor durabilidade das edificações.



A preocupação com a durabilidade das estruturas vem crescendo ano após ano,

mais recentemente as normas europeias EN 1504/2009-series de 1 a 10 [16] foram

lançadas visando exclusivamente aumentar a vida útil das estruturas de concreto de

forma mais rígida do que as normas brasileiras.

A NBR 15575-1:2008 [6], conhecida como norma de desempenho e com

vigência a partir de 19 de julho de 2013, normatiza o conceito de vida útil de projeto

(VUP).

GJØRV [2;17] vaticina que nos últimos anos ocorreu um rápido

desenvolvimento internacional da durabilidade baseada na probabilidade de corrosão

estabelecida durante a fase de projetos das estruturas de concreto armado em ambientes

agressivos contendo cloretos. Durante a produção dessa estrutura, procede-se o controle

de qualidade do concreto (monitorando difusão de cloretos, penetração de CO2, etc.)

tendo em vista os agentes agressivos presentes e a probabilidade de corrosão inferida na

fase de projetos. Portanto, segundo GJØRV, a estratégia atual e suas recomendações

para a obtenção de uma durabilidade mais controlada e o aumento da vida útil de novas

estruturas de concreto em Portos Noruegueses está embasada em uma probabilidade de

corrosão colimada no binômio Projetos/Desempenho devido a garantia de qualidade

durante o processo construtivo.

Portanto, em regra, para uma dada estrutura de concreto armado em um

determinado ambiente agressivo, a exigência da durabilidade é baseada na especificação

de um período determinado para o serviço antes que certa probabilidade de corrosão

seja alcançada.

Dez por cento (10%) de probabilidade de corrosão como nível superior tem sido

aprovada na Noruega. Para vida útil acima dos 150 anos, a probabilidade de 10% não é

considerada válida e deve ser mantida tão baixa quanto possível e não superior àquele

valor. Além disso, algumas medidas adicionais de proteção são requeridas tais como:

proteção da superfície dos concretos, aço inoxidável, controle do recobrimento, etc., [2;

17].



A corrosão das armaduras dos concretos é um dos fenômenos patológicos mais

encontrados na construção civil e em obras de infraestrutura afetando a durabilidade

requerida. Tradicionalmente, o concreto armado era considerado um material durável

uma vez que suas armaduras de aço se encontravam num ambiente particularmente

propício para manutenção de sua passivação e consequente proteção contra a corrosão.

Entretanto, isso não é verdadeiro na prática e fica evidenciada pela alta frequência com

que estruturas de concreto armado e protendido começam a apresentar deterioração

prematura devido a corrosão do aço, mesmo quando adequadamente executadas.

A garantia que se pensava possuir dessa durabilidade fundamentava-se na

proteção da armadura por uma adequada espessura de cobrimento e um concreto de

baixa permeabilidade. A elevada alcalinidade da solução aquosa dos poros do concreto

favorece a formação e a manutenção de um filme de óxido, aderente na superfície do

aço, que evita a dissolução anódica dos íons ferrosos e, portanto a passivação do aço.

De acordo com o diagrama de Pourbaix, mostrado na Figura 1, com pH entre

12,5 a 13,5 o aço sofre passivação, ou seja, ocorre a formação de um filme de óxido

insolúvel e aderente que protege a estrutura contra a corrosão.

Figura 1: Diagrama de Pourbaix, mostrando a zona de passivação e corrosão do

aço. Adaptado de SANTOS [18].

TEZUKA et FARIAS [19] já afirmavam que quando esse filme de passivação

não é formado ou é enfraquecido e destruído, os processos corrosivos podem se

E(V)

2 0 2 4 6 7 8 10 12 14 2

1,6 1,6

1,2 b 1,2

0,8 Fe 3+

0,8

0,4 passividade 0,4

Fe 2+

Fe2O3

0 a 0 0,1 Faixa usual:

potencial de

-0 corrosão -0 corrosão do

-1 aço carbono

-1 Fe Fe3O4 -1

corrosão

-1 imunidade -1

-2 -2

0 2 4 6 7 8 10 12 14 pH



manifestar. A destruição desse filme pode ocorrer de duas maneiras nas estruturas de

concreto armado:

a. Ação de íons cloretos que podem ser provenientes da névoa salina

ambiental ou já existir na água de amassamento, agregados e aditivos dos concretos

promovendo corrosão localizada, já que há um rompimento pontualmente do filme

passivador.

b. Diminuição da alcalinidade devido às reações de carbonatação que é um

fenômeno químico que ocorre na superfície do concreto e prossegue durante anos para

o interior do concreto promovendo corrosão generalizada, pois há uma redução do pH

do concreto para valores próximos de 8,5. O Ca (OH)2 liberado na hidratação do

cimento combina-se com o gás carbônico do ar atmosférico para formar o CaCO3,

insolúvel em água, conforme mostrado na equação abaixo:

Se a qualidade do concreto tiver sido comprometida por ambos ou qualquer dos

fatores, então o aço passará a ser atacado formando óxidos de ferro hidratado com

volume de 3 a 10 vezes superior ao inicial gerando tensões internas que causam a

disgregação do concreto rompendo a aderência e diminuindo a seção transversal útil

dimensionada. A Figura 2 ilustra os fenômenos descritos acima.

Figura 2: Tipos de corrosão e os fatores que a provocam. CASCUDO, O. [20].

Contudo, as causas de deterioração dos concretos não se restringem apenas aos

nexos químicos e/ou eletroquímicos. Causas físicas são também muito frequentes e



acentuam significativamente a perda de durabilidade bem como a satisfação do

desempenho esperado.

Fig. 3: Causas físicas da deterioração do concreto. Adaptado por MEHTA [15] e

RIBEIRO et CUNHA [21].

O efeito da degradação devido a ação física se resume ao desgaste superficial

devido a abrasão, erosão ou cavitação que promovem perda de massa do concreto e a

fissuração motivada por gradientes térmicos e higrométricos, sobrecargas estruturais,

cristalização de sais nos poros e temperaturas extremas que são pouco comuns no

Brasil.

2.2 Usos dos ENDs na avaliação do desempenho do concreto

Na construção civil, os Ensaios Não Destrutivos mais conhecidos são: Martelo

de Impacto (esclerômetro), Ultrassom, Eco-Impacto, Emissão Acústica, as Técnicas

Eletroquímicas (medição de potencial, resistividade do concreto, impedância,

ressonância magnética), Radiografia e Radar.

Nas construtoras e nas usinas de concreto, o controle de qualidade do material e

da estrutura como um produto necessita utilizar ensaios não destrutivos como

ferramenta que permita análise rápida de verificação da resistência do concreto, do



módulo de elasticidade e da homogeneidade da produção. A maioria das empresas de

consultoria e de controle da qualidade de obras conhece os ENDs. Entretanto, assim

como os projetistas estruturais, elas se limitam a utilizar o ensaio de dureza superficial

(esclerometria) ou extração de testemunhos como contraprova, isto é, para dirimir

controvérsias sobre concretos colocados na estrutura.

CASTRO [22] afirmou que inúmeros engenheiros recém-formados não possuem

noção do potencial de utilização de ENDs na área da indústria da construção. Portanto,

esse desconhecimento tem início na formação acadêmica e a pouco conhecimento no

assunto atinge o nível dos tomadores de decisão responsáveis pelos programas de

controle de fabricação e de manutenção. O projeto estrutural especifica a resistência

característica á compressão e raras vezes também o módulo de elasticidade longitudinal.

O controle de produção da estrutura limita-se á ruptura de alguns corpos de prova

moldados nos canteiros.

As normas NBR 12.655:1996 [23], NBR 9062:2006[24] e a NBR 6118:2003[5]

não fazem referências á utilização de ENDs. Salienta-se, que a NBR 6118:2003[5] é a

norma atual de durabilidade das nossas estruturas de concreto armado.

Contudo, o cenário científico-tecnológico atual aponta para incorporação dos

ENDs e já agrega o controle de qualidade durante o processo construtivo de novas obras

como também a avaliação de vida útil remanescente em obras existentes.

Eventos científicos têm acontecido sobre o tema do uso dos ENDs na construção

civil particularmente sobre estruturas de concreto. Diversos trabalhos e teses têm sido

frequentemente publicados enfatizando a importância imperiosa do uso dos ENDs na

indústria da construção [25-33].

Em suma, a durabilidade das estruturas de concreto armado no mundo moderno

é o tema do momento. Assim, além dos ensaios destrutivos, os ENDs seguem

agregados nas avaliações sistêmicas de garantia da qualidade para a vida útil projetada.

Um sistema de alto nível para regular a segurança estrutural, durabilidade e

desempenho da infraestrutura de cada país é algo emergencial. Segundo NAIERHOFER



[34] vários pesquisadores vêm usando a técnica de ultrassom para a caracterização

precoce do concreto em termos de maturidade e desempenho. Os resultados encontrados

foram promissores.

ERCIKDI, B., YILMAZ, T. et KULEKCI, G. [35], estudaram a resistência e a

cinética de hidratação de corpos de prova de cimento de escória de alto forno com

resíduo industrial correlacionando em laboratório com o ultrassom.

QASRAWI [36] combinou as técnicas de ultrassom e esclerometria na avaliação

da resistência a compressão do concreto de forma simples e com confiabilidade

estatística prevista. Todos os seus gráficos mostraram os intervalor de predição de 95%

permitindo aos profissionais usar os gráficos para correlações entre a resistência

mecânica com o ultrassom ou esclerômetro de forma confiável. Os resultados foram

comparados com os anteriores da literatura e também com os resultados reais obtidos a

partir de amostras extraídas de estruturas existentes.

BREYSSE, D., SOUTSOS, M. et al. [37] publicaram que o RILEM TC INR-207

(International union of Laboratories and experts in construction materials, systems and

structures) tem como regra o uso combinado de técnicas não destrutivas para melhorar

a avaliação do concreto armado.

2.3 Princípios e Potencialidades da Técnica do Ultrassom

A técnica de avaliação das estruturas que utiliza ensaios não destrutivos (ENDs)

cresce exponencialmente em todo o mundo e é aprimorada constantemente abrangendo

vários ensaios. Dentre os que se destacam, pela praticidade, portabilidade e facilidade

no manuseio, está o ultrassom.

Através do ultrassom é possível verificar: resistências mecânicas dos concretos,

módulo de elasticidade, homogeneidade do concreto, defeitos internos, variações nas

propriedades do concreto causadas pelo tempo, uso, etc.

MALHOTRA, V. M. et CARINO. N. J. [38] afirmaram que a técnica da

velocidade de pulso ultrassônico tem sido usada sucessivamente para avaliar a



qualidade dos concretos por mais de sessenta (60) anos. Esse método pode ser usado na

detecção de trincas internas e outros defeitos, bem como alterações nos concretos com a

deterioração devido ao ambiente químico agressivo. Ainda de acordo com o autor, a

técnica ultrassônica possibilita estimar a resistência dos corpos de prova de concreto no

local da obra e monitorar ás mudanças internas estruturais ao longo do tempo.

De acordo com DANIELLETO, C. C. [39], as primeiras sugestões para a

determinação não destrutiva das propriedades mecânicas do concreto em obra, através

da medição da velocidade de propagação do pulso ultrassônico, foram apresentadas em

1945. Entretanto, segundo o autor, este método não teve uso tão difundido quanto o da

dureza superficial (esclerometria).

LOURENÇO, L. C. [40] ressaltou que o ensaio com o ultrassom, embora seja de

vasta possibilidade de aplicação e de resultados confiáveis, é de difícil interpretação

requerendo profissional experiente. EVANGELISTA, A. C. J. [41], usando a técnica do

ultrassom, estabeleceu correlações entre a resistência a compressão de concretos (fc)

com as velocidades de propagação das ondas ultrassônicas (v), onde concluiu que os

fatores que mais influenciaram os resultados foram massa específica e o tipo de

cimento. Em relação a massa especifica o autor encontrou diferenças de até 100%, nas

resistências à compressão entre concretos leves e convencionais, devido ao uso

respectivamente de agregados leves e agregados pesados. Este resultado pode ser

visualizado na Figura 4, onde para uma velocidade de 4 km/s a resistência à compressão

alcançada por M5 (agregado leve) é de aproximadamente 25 MPa, enquanto que M3

(agregado pesado) mostra um valor de resistência à compressão em torno de 12,5 MPa.

Figura 4: Correlações entre fc e V para as séries M1, M3 e M5.

EVANGELISTA, A. C. J. [41].



ALMEIDA, I. R. [42] estabeleceu correlação entre os ensaios esclerométricos

com os ensaios de ultrassom para avaliação qualitativa de concretos de alto

desempenho. Estabeleceu correlações entre os resultados com a técnica esclerométrica e

a ultrassônica investigando as resistências mecânicas dos concretos de alto

desempenhos.

MALHOTRA, V. M. et CARINO, N. J. [38] salientam que um grande número

de variáveis afetam as relações entre os parâmetros de resistência do concreto e sua

velocidade de pulso. Para se estimar as resistências a compressão e/ou a flexão dos

concretos devem ser estabelecidas curvas de correlação.

CÁNOVAS, M. F. [43] correlacionou a qualidade do concreto em função da

velocidade da onda ultrassônica conforme a Tabela 1.

Tabela 1. Classificação do concreto em função da velocidade do ultrassom

Fonte: CÁNOVAS-1998

CARMO, M. A. [44] utilizou a técnica de ultrassom para diagnosticar a

deteriorização de marquises de concreto armado nas cidades de Uberlândia e Bambuí e

depois sumarizou os resultados classificando segundo CÁNOVAS, M. F. [43].

Conforme referido, o ultrassom tem sido aplicado nas avaliações mecânicas e

qualificativas da produção dos concretos. Entretanto, é importante ressaltar que essa

técnica tem sido pesquisada para o uso da detecção de corrosão em armaduras. Embora

ainda incipiente, na literatura é possível encontrar trabalhos relacionados ao tema.

Em 1998, YEIH, W. et HUANG, R. [45], demonstraram no concreto armado

uma relação consistente entre a atenuação da amplitude média da onda ultrassônica e a

taxa de corrosão instantânea. Com a Figura 5 pode-se observar uma correlação linear

decrescente logarítmica na qual à medida que se aumenta a taxa de corrosão ocorre uma

redução na amplitude média da atenuação da onda. É possível ainda interpretar que os



concretos do grupo A (água/cimento = 0,35) apresentam menores taxas de corrosão que

os concretos do grupo B (água/cimento = 0,4). Isso é facilmente justificado pelas

porosidades resultantes. Os concretos mais porosos permitem a permeação de agentes

agressivos mais facilmente que os concretos mais densos. Consequentemente os

processos corrosivos serão mais acentuados nos concretos do grupo B.

Além da influência da porosidade os autores investigaram a influencia da área

superficial das armaduras. Para isso foram usadas barras de ϕ 6 mm e 8 mm nos

concretos dos grupos A e B, resultando as series 6A, 8A, 6B e 8B. As curvas mostram

que em relação à variação da área superficial somente para o grupo B é possível

observar a influencia na taxa instantânea de corrosão.

Figura 5: Correlação entre taxa de corrosão instantânea (método de polarização

linear) e amplitude média de atenuação da onda ultrassônica [45].

SAKURADA et al [33] avaliaram o nível de corrosão em barras de reforço em

estruturas de concreto usando a técnica de ultrassom. O desgaste das barras foi

acelerado por meio de corrosão eletrolítica e a perda de massa foi calculada de acordo

com a equação abaixo:

Perda de massa (%) =

. 100

Os autores notaram que a intensidade espectral diminui a medida que a corrosão

aumenta. Essa diminuição foi atribuída a mudança na superfície da barra de reforço,



diferença na densidade entre os produtos de corrosão e a barra e por fim a presença de

fissuras no concreto. É importante ainda ressaltar que as alterações na intensidade do

espectro são mais pronunciadas para frequências acima de 100 kHz. A Figura 6 mostra

os espectros obtidos para barras com perda de massa de 0 %, 2,3% e 3,0 %.

Figura 6: Correlação entre intensidade espectral e perda de massa nas barras de

aço do concreto armado [33].

SAHAMITMONGKOL,R., CHOTESUWAN, A. et al [31] também

investigaram a utilização do ultrassom para a detecção de corrosão em barras de aço

usadas como reforma em estrutura de concreto. Os autores observaram que a razão entre

o pico da onda refletida ao longo da armadura e o pico da onda refletida por baixo da

armadura, tende a aumentar quando as barras são corroídas. Isso é colocado no Figura 7

a-b.

Explica-se pelo fato de que a corrosão cria microfissuras em torno da superficie

da barra, Desta forma esta zona cria uma maior atenuação na velocidade da onda que se

propaga ao longo da barra porque nas fissuras existirá ar. ZHU, J., KEE, SH. et al [46]

chegaram a resultados experimentais que indicaram que a existência de bolhas de ar na

massa cimentícia mesmo fresca diminui significativamente a velocidade da onda

ultrassonora longitudinal, mas tem pouco efeito sobre a propagação da onda de corte

transversal.



Figura 7: Reflexão da onda ultrassônica: (a) antes da corrosão, (b) depois da

corrosão [31].

Os resultados apresentados pelos artigos aqui citados são otimistas, no entanto

uma pesquisa mais sistemática usando a técnica de ultrassom ainda se faz necessária,

pois na literatura o número de trabalhos usando esta técnica para a detecção de corrosão

ainda é reduzido. O ultrassom é principalmente utilizado e muito eficiente na avaliação

da qualidade do concreto produzido, na determinação de vazios internos, fissuras, etc.

2.4 Princípios e Potencialidades da técnica esclerométrica

MALHOTRA [38] registra que em 1948 um engenheiro suíço Ernst Schmidt

desenvolveu um martelo de teste para medir a dureza da superfície do concreto pelo

princípio do rebote. O dispositivo denominado Rebound Schmidt Hammer mede a

repercussão de uma massa de mola impactando a superfície via extremidade livre de um

êmbolo de aço. A massa sofre um recuo após o choque registrando um índice de

impacto denominado índice esclerométrico que depende da rigidez da peça a ser



impactada. É um ensaio que mede a dureza da superfície e a qualidade superficial do

concreto.

O martelo de rebote Schmidt visa principalmente a dureza de uma superfície

com pouca relação teórica com a resistência do concreto. No entanto, dentro de limites,

correlações empíricas foram estabelecidas entre essas propriedades e o número de

rebote do martelo de impacto. No entanto, existe um amplo grau de discordância entre

pesquisadores sobre a precisão dessas correlações.

As limitações do martelo devem ser consideradas. É um ensaio normalizado pela

ABNT 7584/95[47] para avaliação da dureza superficial de concreto endurecido. Porém,

essa norma no Anexo A – Campo de aplicação, subitem A-4. 3 estimula o seu uso para

a avaliação da resistência à compressão dos concretos desde que vinculada a uma curva

de correlação confiável e compatível com os materiais locais. Em regra, esse

procedimento não é observado e são usadas inadequadamente curvas de correlação do

fabricante.

A literatura é farta em artigos correlacionando índices esclerométricos com as

resistências à compressão dos concretos bem como com as velocidades ultrassonoras.

2.5 Princípios e Potencialidades das técnicas micromagnéticas.

2.5.1 Generalidades

Na construção civil, a corrosão das armaduras nas estruturas em face dos

ambientes agressivos tem sido considerada como uma das maiores manifestações

patológicas que comprometem a vida útil projetada, portanto a durabilidade estrutural.

Diversos trabalhos de cadastramentos de danos em estruturas de concreto armado

mostraram que a corrosão de armaduras é o fenômeno responsável por uma grande parte

dos danos nas estruturas com índices de ocorrência variando de 27% a 64% [48]. A

durabilidade e a consequente previsão da vida útil continuam sendo objetos de diversas

pesquisas na engenharia civil e o fenômeno da corrosão das armaduras em concretos

passou a ser o problema econômico de primeira importância na construção civil da

maioria dos países desenvolvidos além dos problemas ecológicos e de sustentabilidade

causados pelas recuperações. O controle da durabilidade de estruturas de concreto

armado será um dos principais desafios para o engenheiro do futuro [17; 48-49].



A teoria micromagnética embasa as propriedades mecânicas e magnéticas dos

materiais ferromagnéticos como os aços usados nas estruturas da construção civil na

mesma origem: os defeitos cristalinos da microestrutura do material. As propriedades

são sensíveis às variações microestruturais. É o conceito básico fundamental das

técnicas de caracterização de materiais [50]. A Fig. 8 ilustra a interdependência entre

propriedades mecânicas e micromagnéticas de materiais ferromagnéticos como os aços

usados nas estruturas de concreto armado.

Os ENDs são técnicas utilizadas na inspeção de materiais, estruturas e

equipamentos sem danificá-los, sendo executados nas etapas de fabricação, construção,

montagem e no pós-uso de componentes e estruturas de engenharia. Encontra-se em

desenvolvimento nos setores de energia, petróleo, metal mecânico, aeronáutico entre

outros, [51; 52-55].

Fundamentalmente, existem muitas similaridades entre as propriedades

mecânicas e magnéticas nos materiais ferromagnéticos. As características

microestruturais, as quais são responsáveis pelo endurecimento dos materiais, tais como

vacâncias, discordâncias, precipitados, contornos de grãos e a presença de átomos ou

partículas de segunda fase dispersos na matriz influenciam o movimento das

discordâncias sob carregamento mecânico, assim como influenciam o movimento das

paredes de contorno de domínio magnético sob carregamento magnético. Deste modo, é

possível avaliar diferentes propriedades mecânicas através da medida não destrutiva de

diferentes propriedades eletromagnéticas. Esse é o princípio básico das técnicas

micromagnéticas [50; 53; 55].

DIAS, A.R.P. [60] escreveu que o magnetismo é o fenômeno segundo o qual os

materiais impõem uma força atrativa ou repulsiva sobre outros materiais. Os materiais

são classificados conforme sua resposta a ação de um campo magnético, H. Os

ferromagnéticos, como o ferro, possuem momento magnético permanente mesmo na

ausência de um campo magnético externo e, quando na presença do campo externo, eles

alinham seus spins na direção do campo externo de maior intensidade.



Martins [50] mostrou a boa sensibilidade das medidas micromagnéticas para a

análise de tensões em arames da armadura de tração de risers flexíveis na ausência do

Lift off.

Fonte: MARTINS, C. O. D [50].

Figura 8. Relação entre as propriedades mecânicas e micromagnéticas para

materiais ferromagnéticos.

Portanto, muitos pesquisadores têm analisado características mecânicas de

materiais ferromagnéticos a partir de medidas magnéticas não destrutivas.

BUONSANTI, M., CALCAGNO, S. et al. [56] obtiveram mapas de campos

magnéticos para o controle e previsão do crescimento de fissuras de origens mecânicas

em elementos de concreto armado através de técnicas micromagnéticas das correntes

parasitas.

DOBMANN, G.[57], apresentou os princípios físicos e aplicações industriais do

sistema 3MA (método micromagnético multiparamétrico para a análise de

microestrutura e estado de tensões). Através das técnicas micromagnéticas como a

medição do ruído magnético Barkhausen, a permeabilidade incremental e análise

harmônica do campo magnético tangencial, pode-se definir procedimentos de inspeção

para o monitoramento de peças e componentes de processo de produção visando

caracterizar suas propriedades mecânicas como dureza e resistência à tração na indústria

de galvanização dos aços como também em fábricas de placas de rolamentos pesados.



HOLLER, P., HAUK, V. et al. [58], já em 1988 estudaram durante as fases de

lingotamento contínuo, laminação a quente, forjamento, laminação a frio, tratamentos

térmicos e usinagem de aços, a influência da microestrutura e estado de tensão residual

em combinação com as condições de carga adicionais durante o serviço, visando

determinar as propriedades dos materiais e seus comportamentos utilizando o sistema

3MA com suas técnicas de inspeção tais como: ruído de Barkhausen, permeabilidade

incremental, espectroscopia de impedância, etc.. O objetivo foi mostrar a correlação

entre as características do material e as respostas do sistema 3MA.

2.5.2 Domínios Magnéticos

Os domínios magnéticos podem ser vistos como regiões onde todos os átomos

possuem spins alinhados em uma mesma direção e sentido [50;57].

O estado chamado desmagnetizado é aquele que, sem a influência de tensões ou

campos magnéticos externos aplicados, os domínios se encontram distribuídos

aleatoriamente e a magnetização resultante do material é igual ou praticamente zero.

Quando os domínios sofrem a influência de um campo externo ou estado de tensões, os

átomos sofrem uma rotação conjunta em volta do seu próprio eixo e se alinham na

direção mais próxima do campo magnético externo aplicado. Esse conceito foi

introduzido em 1906 para explicar a propriedade dos materiais magnéticos.

Esse processo continua com o aumento da força do campo até que a amostra se

torne um único domínio resultante alinhado com o campo aplicado. A Figura 9 ilustra o

processo de magnetização e saturação dos domínios com a direção do campo externo.

Figura 9. Magnetização e rotação de domínios magnéticos, CULLITY [59].

2.5.3 Paredes de domínios



Sabe-se que um material ferromagnético é subdividido em domínios magnéticos

com diferentes orientações. A região de transição entre domínios adjacentes é chamada

de Parede de Domínio ou Paredes de Bloch.

Quando um campo magnético é aplicado a um ferromagneto os domínios com

orientação magnética favorável em relação ao campo externo aplicado tendem a crescer.

Para esse crescimento o deslocamento de uma ou mais paredes de domínio se faz

necessário. Esse mecanismo é importante no processo de magnetização de quase todos

os materiais magnéticos e por esta razão o movimento das paredes de domínios é muito

estudado.

Com a aplicação de um campo magnético pequeno, o movimento das paredes de

Bloch é também pequeno e reversível, isto é, elas retornam para as posições originais

com a retirada do campo.

Se, por outro lado, for aplicado um campo forte, o deslocamento das paredes é

grande e passa a ser influenciado por outros fatores. As paredes têm que vencer

obstáculos maiores como, por exemplo, granularidades, precipitados de segunda fase,

fases não ferromagnéticas e descontinuidades do material. Esse movimento é

irreversível, pois exige aplicação de campo contrário forte para poder vencer novamente

os obstáculos e retornar a posição original. Esta é considerada a principal contribuição

ao processo de histerese.

2.5.4 Curva de Histerese

A histerese, palavra que deriva do grego e que significa atraso, é um fenômeno

característico das substâncias ferromagnéticas. Sabe-se que essas substâncias se

imantam facilmente quando na presença de um campo magnético. Mas o que ocorre se

as retirarmos da influência deste campo? É muito conhecido esse fato. Acontece que, ao

fazer isso, a substância não é desmagnetizada completamente, tão menos de forma

instantânea. A esse acontecimento denominamos histerese magnética.

O ciclo de magnetização é representado pelo gráfico de magnetização M do

material em função do campo magnético externo aplicado H. Em outras palavras, o

ciclo mostra o quanto um material se magnetiza sob a influência de um campo

magnético e o quanto de magnetização permanece nele depois que esse campo é



desligado. Por exemplo, o ferro se magnetiza com um campo externo de baixa

intensidade mantendo uma magnetização relativamente baixa depois desse processo.

Fonte: Marcelo Knobel adaptado de Hyper Physics.

Figura 10. Curva de Histerese.

O esquema acima mostra como a magnetização de um material magnético varia

em função da intensidade do campo magnético aplicado sobre ele.

O ciclo de histerese de um material magnético é obtido ao aplicar sobre ele um

campo magnético e medir sua resposta (magnetização). O campo inicialmente é nulo e é

aumentado gradativamente (linha tracejada), até o material não mudar mais sua

magnetização com a aplicação do campo (magnetização de saturação). Depois, ele é

reduzido até atingir o valor nulo novamente. Entretanto, após a aplicação do campo,

geralmente o valor da magnetização não é o mesmo da magnetização inicial, sendo

chamada magnetização remanente (M) ou simplesmente remanência. O sentido do

campo é, então, invertido e vai sendo aumentado mais uma vez. O campo reverso

necessário para fazer com que a magnetização retorne ao valor nulo é conhecido como

campo coercivo ou coercividade (H). O campo continua sendo aumentado até,

novamente, o material alcançar o valor da saturação no sentido inverso. O campo é

posteriormente reduzido e invertido novamente, até fechar o ciclo.

2.5.5 3MA- II - Método Micromagnético Multi-paramétrico para a Análise

de Microestrutura e Estado de Tensões.



É um analisador micromagnético e multiparamétrico de microestrutura e tensões

fabricado pelo Instituto Fraunhofer (Fraunhofer Institute for Non-destructive Testing –

IZFP).

Esse analisador é composto de um módulo central que processa o sinal elétrico

detectado por um sensor micromagnético.

A Figura 11, DIAS, A.R.P. [60], mostra o Sistema 3 MA-II em uso que é

totalmente controlado por um computador.

Figura 11. Sistema 3MA-II. Fonte: DIAS, A.R.P. [60].

Em (a) o equipamento em operação; em (b) a interface entre máquina e

operador. 1- sensor; 2 – módulo central; 3 – computador controlador; 4 – análise

harmônica do campo tangencial; 5 – ruído Barkhausen; 6 – Análise da permeabilidade

incremental e 7 – plano de impedância de correntes parasitas.

A técnica de inspeção por métodos micromagnéticos é indireta e os dados

adquiridos devem ser comparados com valores padrão previamente obtidos por outros

métodos e, então, calibrados no sistema através de uma curva de calibração, DIAS, A.R.

P [60].

O sistema do módulo central do equipamento que é responsável pelo

monitoramento das medições. É controlado por um software.

O sensor consiste de um Yoke magnetizante, DIAS, A. P. [60], que deve ser

acoplado ao material ensaiado para sua excitação magnética e tem uma bobina sensora



que fará a leitura do sinal micromagnético emitido pela amostra. A Figura 12 ilustra o

sensor.

Figura 12. Sensor micromagnético. Fonte: DIAS, A.R.P. [60].

Em (a) a fotografia do sensor; em (b) o diagrama esquemática do seu

funcionamento.

O 3MA baseia-se na relação entre o processo de magnetização e as propriedades

mecânicas e microestruturais de materiais ferromagnéticos.

Esse equipamento combina quatro técnicas micromagnéticas de inspeção que

são: Análise de ruído Barkhausen (ARB), Análise Incremental da Permeabilidade

Magnética (AIP), Análise Harmônica do Campo Magnético Tangencial (AHCT) e

Análise das Impedâncias das Correntes Parasitas (ACP). Apresenta até 41 parâmetros de

resposta combinando as técnicas a fim de determinar com maior confiabilidade o estado

de tensões ou microestrutural de diversos componentes em face de separar efeitos como

as variações microestruturais, atenuação de sinais devido à presença de camadas não

ferromagnéticas, variações geométricas, entre outras.

A amplitude do sinal detectado é influenciada por uma gama considerável de

variáveis e existe a possibilidade do descarte de algumas na inspeção. Torna-se

necessária a seleção dos parâmetros de inspeção, DIAS, A.R.P. [60]. Portanto, cada

técnica necessita que seja feito o correto ajuste de seus parâmetros.

A técnica 3MA só pode ser aplicada em materiais ferromagnéticos.



Figura 13. Sinais medidos pelo sistema 3MA. MARTINS, C. O. D. [50].

A Tabela 2 apresenta os parâmetros de resposta de cada técnica do sistema

3MA.

Fonte: MARTINS, C.O.D. [50].



O método é simples, rápido e os diferentes parâmetros são obtidos

simultaneamente. Pode-se usar lift off (afastamento entre o sensor e a peça) zero ou lift

off com camadas não ferromagnéticas cobrindo as peças.

Técnica da Análise do Ruído Barkhausen (ARB):

O Ruído de Barkhausen foi descorbeto por Heinrich Barkhausen em 1919

através de um simples experimento. Ao colocar o sinal proveniente de uma bobina

enrolada sobre um metal na entrada de um amplificador de áudio ele foi capaz de ouvir

pequenos estalos, ruídos de frequência muito maior do que a taxa com o que metal era

magnetizado.

O movimento irregular das paredes dos domínios para vencer os obstáculos

existentes se dá em saltos e geram ruídos. Os parâmetros utilizados na análise do Ruído

Barkhausen são a amplitude RMS (root mean square) e a área da envoltória do ruído.

Foram obtidas correlações muito boas para tensão residual. Outras correlações também

foram obtidas no controle da dureza.

Análise das Harmônicas do Campo Tangencial (AHCT):

As harmônicas possuem frequências múltiplas da forma de onda original. São

geradas por todas as cargas chamadas de não lineares, anisotrópicas e com histerese

como é o caso da carga de magnetização do metal ferromagnético. Essas cargas

possuem essa definição por apresentarem como resposta a um sinal elétrico de

frequência fixa ( por exemplo, uma tensão senoidal), uma forma de onda de frequência

diferente do sinal de alimentação, principalmente na forma.

O procedimento consiste em gerar uma frequência fundamental e medir a

energia e a fase no terceiro, quinto e sétimo harmônicos.

A corrente de magnetização contem, além do componente fundamental, todos os

componentes harmônicos ímpares sendo que o terceiro harmônico é o mais significativo

pela sua amplitude e pela sua frequência.

A presença de harmônicas em um sistema acarreta uma série de efeitos

indesejados como, por exemplo: aumento de perdas por histerese e correntes parasitas,

etc...



Análise Incremental da Permeabilidade Magnética:

É a facilidade com que um material pode ser magnetizado. É medida pela

equação B = µH que é a permeabilidade absoluta, mas a permeabilidade incremental

obtida em cada ciclo é medida pela relação ∆B/∆H, isto è: seria a derivada ponto a

ponto da curva de magnetização.

O equipamento 3MA mede esse parâmetro denominado de permeabilidade

magnética incremental. Ela é medida em cada um dos ciclos de magnetização e ao fim

do processo.

Análise das Impedâncias das Correntes Parasitas:

Corrente parasita (eddy current ou corrente de Foucault) é originada numa massa

metálica por indução eletromagnética que acontece quando há uma variação no fluxo

magnético que atravessa o metal. São correntes elétricas que circulam nos metais

condutores gerando calor e portanto perdas.

Monitorando o fluxo dessas correntes induzidas pode-se detectar, avaliar e

localizar descontinuidades presentes nos metais ensaiados. Equivalem-se às

descontinuidades nas peças que provocam fuga de fluxo magnético.

Resposta das técnicas pelo equipamento 3MA:

No final do processo o equipamento 3MA realiza uma regressão linear

multivariável encontrando um coeficiente para cada parâmetro. A resposta do

equipamento não é uma resposta de natureza física única, mas uma combinação

daqueles parâmetros mais sensíveis à variação da tensão mecânica. Alguns não

apresentam nenhuma correlação e contribuem apenas com a dispersão. No final, o

método 3MA-II determina as correlações para cada técnica de per si, bem como a

correlação para o uso combinado dessas técnicas caracterizando junto com as dispersões

a sensibilidade do método na avaliação.

2.6 - Princípios e Potencialidades da Técnica de Resistividade Elétrica do

Concreto – Método de Wenner (4 eletrodos) e de Medidas dos Potenciais da meia-

célula das armaduras de aço dos concretos sem revestimento.

2.6.1 Técnica da Resistividade elétrico-volumétrica



A técnica consiste na medida da resistividade elétrica do concreto frente à

aplicação de um campo elétrico. É utilizada na avaliação e no monitoramento da

probabilidade de corrosão das armaduras, pois controla o fluxo de íons que migram

através do concreto das regiões anódicas e catódicas. A resistência elétrica depende por

seu turno da microestrutura da pasta e da mistura que compõe o concreto. HELENE,

P.R.L. [61] afirmou que a resistência elétrica medida é sensível ao teor de umidade de

equilíbrio e à temperatura do concreto. A interferência das condições geométricas de

ensaio, presença de armaduras, camada carbonatada e a não homogeneidade do concreto

apresentam influências também consideráveis.

A resistividade do concreto só tem influência na velocidade de corrosão quando

o processo já se encontra instalado na estrutura de concreto armado conforme

observação de ANDRADE, c., GONZÁLEZ, J. A. et al. [63]. Na realidade a

resistividade se correlaciona com a taxa de dispersão de cloretos nos poros úmidos.

ANDRADE, C. et DÁNDREA, R. [62] afirmou que é um processo eletrolítico

como consequência do movimento iônico na solução aquosa dos poros da matriz do

concreto. A alta resistividade dificulta o caminho entre o anódico e o catódico. A

resistividade aumenta com a diminuição da temperatura, tendo medidas mais elevadas

no inverno do que no verão.

É interessante ressaltar que as influências relevantes observadas na literatura

relatam as seguintes situações:

a) Para que o ensaio tenha quase que 100% de confiabilidade nos seus

resultados, o concreto deverá ser umedecido até se encontrar saturado, pois se estiver

extremamente seco, ou seja, altamente resistivo, poderá afetar as medidas de potencial

visto que a corrente elétrica tende a evitar materiais resistivos fazendo com que o

eletrodo de referência não a detecte. Isso causaria valores de potenciais mais positivos

em regiões que poderiam estar com corrosão;

b) Millard et al. em 1989 afirmou que a resistividade calculada depende do

espaçamento das sondas. Um espaçamento maior das sondas fornece uma medição mais

consistente quando estiver medindo em um material não homogêneo como o concreto.

No entanto, na hipótese de grande espaçamento, há o perigo de a medição ser afetada



pela armadura. É bastante usado o padrão industrial de espaçamento das sondas em 50

mm como sendo adequado ao concreto.

O teste não destrutivo é importante no diagnóstico e projetos de reparos de

estruturas de concreto, bom indicador de ocorrência de corrosão além de a resistividade

elétrica ser uma propriedade que afeta a cinética da corrosão. Graças a relação entre a

resistividade e o grau de saturação do concreto é possível aplicar a resistividade para

interpretação do valor da probabilidade de corrosão.

Além do ensaio de resistividade para medir a probabilidade de corrosão ela é

usada para avaliar a eficácia da cura. O avanço da hidratação do cimento leva a uma

redução da porosidade do concreto que se reflete em resistência mecânica e

resistividade.

É utilizado para correlações com a permeabilidade de cloreto, identificação de

áreas úmidas e secas do concreto, como também indicação das variações nas relações de

água/cimento numa estrutura de concreto. Sofre as interferências das condições

geométricas do ensaio, presenças das armaduras, não homogeneidade do concreto,

temperatura, dentre outros. Sozinho não é conclusivo.

ANDRADE, C. DÁNDREA, R. [64] salienta que a resistividade também pode

ser utilizada em uma expressão matemática para a predição tanto do período de

iniciação até quando se desenvolve a corrosão. Essa propriedade se baseia na relação

inversa entre resistividade elétrica e a difusão dos íons. Sabe-se que a maior

resistividade produz um menor movimento das cargas elétricas (íons nos poros do

concreto) devido à maior resistividade indicar menor porosidade.

A NBR 9204 (2012) da ABNT estabelece o método de ensaio para a

determinação da resistividade elétrico-volumétricas do concreto endurecido através de

corpos de prova ou testemunhos extraídos.

A ASTM não possui um método de ensaio para medição local da resistividade

do concreto. O sistema de quatro eletrodos descrito por Wenner foi incorporado na

norma ASTM G 57/2002 (Standard test method for field measurement of soil resistivity



using the Wenner four electrode method) para a medição do campo de resistividade do

solo.

A CEB – Comité Euro-International Du Béton [10] estabeleceu parâmetros

quanto à resistividade do concreto para medição de probabilidade de corrosão, mostrada

na Tabela 3.

Tabela 3: Valores de resistividade no concreto, visando medir a probabilidade de

corrosão.

Resistividade do Concreto (KΩ.

cm). Probabilidade de Corrosão

> 20 Desprezível

10 a 20 Baixa

5 a 10 Alta

< 5 Muito Alta Fonte: CEB 192 (1989), apud CARMO (2009).

Dessa forma, o método mais utilizado para medir a resistividade elétrica do

concreto é o dos quatros eletrodos (método de Wernner). No princípio, esse método foi

desenvolvido para medir a resistividade elétrica em solos, mas através de adaptação tem

sido utilizado para avaliar a resistividade elétrica de concretos.

Observa-se na Fig. 14 que nos eletrodos externos passa uma pequena corrente (I)

que mede a diferença de potencial (v) entre os dois eletrodos internos. A corrente é

carregada por íons, no líquido do poro da estrutura, por isso há necessidade de estar

saturado na execução do ensaio.

Figura 14. Método dos quatros eletrodos para medir a resistividade elétrica do

concreto (CARINO, 1988 apud HOPPE).



Um espaçamento de 50 mm é geralmente adotado entre os eletrodos dando um

pequeno grau de dispersão permitindo seções de concreto de 20 cm serem analisadas

com precisão.

Mas o teste de resistividade é muito mais rápido e fácil para estimar a

permeabilidade do concreto. Trata-se de um método comprovado e amadurecido que

pode substituir o teste rápido de permeabilidade de cloretos muito mais trabalhoso.

2.6.2 Técnica de Medidas de Potenciais de meia-célula.

O uso e a técnica das medidas de potenciais de meia-célula são normatizados

pela ASTM C 876-09 – Standard Test Method for half-cell potentials of uncoated

reinforcing steel in concrete [65].

Figura 15. Esquema do equipamento de medidas de potenciais de meia-célula.

O fluxo de corrente de corrosão ativa (migração de íons) nos concreto entre as

regiões anódicas e catódicas é acompanhado de um potencial elétrico em torno da

armadura. As linhas equipotenciais interceptam a superfície do concreto e o potencial

em qualquer ponto pode ser medido usando o método. Mapeando contornos

equipotenciais na superfície, as porções da estrutura onde existem altas probabilidades

de atividades corrosivas são identificadas pelos seus elevados potenciais negativos.

A Figura 15 mostra um eletrodo de referência com sulfato de cobre que entra em

contato elétrico com o concreto por meio de um tampão poroso e uma esponja que é

umedecida com uma solução de molhagem (tal como detergente líquido). O potencial

de meia-célula de medida é o potencial do circuito aberto que é medido sob a condição



de ausência de corrente no circuito de medição. Uma leitura de tensão mais negativa na

superfície é interpretada como que a barra incorporou mais elétrons em excesso,

portanto uma maior probabilidade de corrosão. As leituras de potenciais de meia-célula

são indicativas de que existe a probabilidade de atividade corrosiva no aço abaixo da

célula de referência de sulfato de cobre. No entanto isso só é verdadeiro se o reforço de

aço esteja ligado eletricamente ao voltímetro [38].

O CEB [10] estabeleceu parâmetros quanto à probabilidade de corrosão

conforme Tabela a seguir.

Tabela 4. Ensaio do potencial de corrosão.

Potencial de Corrosão relativo

ao eletrodo de referência Probabilidade de Corrosão (%)

Mais negativo que - 350 90

Entre – 200 e - 350 Incerta

Mais positivo que - 200 10 Fonte: ASTM 876/91 apud CARMO (2009).

O uso combinado de técnicas não destrutivas aumenta a confiabilidade dos

diagnósticos técnicos. Várias técnicas eletroquímicas para monitoramento e avaliar a

corrosão das armaduras em concretos são apresentadas em [66-67-68]. O método mais

popular para o teste de corrosão in situ é a medição do potencial de meia-célula.

Entretanto, o autor [69] salienta que esse método deve ser complementado por outros

ensaios não destrutivos. Deve-se notar que os valores potenciais de meia-célula

informam apenas sobre a probabilidade de corrosão e não sobre a taxa. Sabe-se que a

probabilidade de corrosão nas estruturas de concreto depende da condutividade iônica

do eletrólito, a umidade, a temperatura e qualidade do recobrimento de concreto que

cobre a armadura. A condutividade iônica é medida quantitativamente como a

resistividade do concreto [70].

SADOWSKI, L. [70] propôs uma metodologia para avaliar a probabilidade de

corrosão em placas de concreto por meio da combinação dos dois métodos, ou seja, o

método do potencial de meia-célula e o método da resistividade. Os resultados

experimentais indicaram que a metodologia do uso das duas técnicas pode ser usada

com sucesso para avaliar a probabilidade de corrosão em concretos.



MALHOTRA, V. M. et CARINO N.J. [38] salientou que quando o aço perde

sua passividade a resistividade do concreto está correlacionada com a taxa de corrosão

melhor do que o potencial de meia-célula.

2.7– Estudos de correlações e detecção de corrosão de armaduras em

concretos.

2.7.1 Estudos de correlações entre o ultrassom, esclerometria com a

resistência à compressão.

Vários pesquisadores publicaram artigos sobre as correlações entre as

velocidades ultrassônicas e esclerométricas com a resistência a compressão dos

concretos como também correlações entre as velocidades e os resultados dos impactos

com o martelo [71-72-73-74].

Estudos realizados por MACHADO, M. [75] sobre curvas de correlação

características do concreto estrutural usado na cidade do Rio de Janeiro foram

publicados pelo Instituto Brasileiro de Concreto, IBRACON em 2009.

HAMIDIAN, M. et ARIBIYIK, M. [76-77] divulgaram estudos correlacionando

os ensaios não destrutivos esclerométricos e ultrassonoros com a resistência à

compressão dos concretos para utilização no monitoramento da saúde estrutural das

edificações.

POPOVICS, S. [78], elencou os principais fatores que influenciam as

velocidades ultrassonoras nas correlações com a resistência mecânica dos concretos

estruturais. A influência do agregado graúdo nas velocidades é significativa.

ANDRADE, C. et DÁNDREA, R. [62] estudaram o controle de qualidade e a

durabilidade dos concretos via ensaio de resistividade.

2.7.2 Estudos de detecção da corrosão em armaduras dos concretos.

Estudos sobre a detecção de corrosão em armaduras de concreto através dos

ensaios não destrutivos têm sido levados a efeito, entretanto a maior frequência para a

avaliação qualitativa da corrosão tem sido com os ensaios eletroquímicos [79- 80]. O

uso da técnica de medidas dos potenciais das armaduras é muito aplicado pela sua



facilidade de uso nas estruturas em campo. Entretanto, como salientado na revisão

bibliográfica, a técnica de resistividade tem sido usada para o monitoramento dessa

corrosão.

CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS


. CAPÍTULO 3

MATERIAIS E MÉTODO

Tendo em vista os objetivos específicos a parte experimental abrangeu o

seguinte escopo:

3.1. Caracterização dos Materiais

Os materiais escolhidos para os experimentos foram os insumos mais

constantemente utilizados na confecção de concretos estruturais na construção civil

sergipana, pois apresentam resistências à compressão adequadas ao desempenho

requerido além da otimista expectativa de vida útil projetada. Entretanto, os agregados

miúdos e graúdos possuem variações em face das respectivas jazidas necessitando da

caracterização conforme a seguir. Também, os aços utilizados nos experimentos foram

aqueles frequentemente escolhidos pelos calculistas estruturais nos projetos regionais.

A caracterização do cimento foi realizada tendo em vista a sua importância nas

propriedades do compósito concreto armado.

Os ensaios necessários à caracterização dos materiais usados na confecção dos

corpos de prova de concreto foram realizados nos laboratórios da Pós-Graduação em

Ciência e Engenharia de Materiais da UFS – P2CEM e no Laboratório LAMIR da

UFPR conforme normas técnicas pertinentes da ABNT.

a. Cimento

Trata-se de um CP II Z 32 fabricado pela Indústria Votorantin no município de

Laranjeiras/Se que possui a composição química obtida através da análise química

semi-quantitativa por espectrometria de fluorescência de raios X, com pó prensado,

espectrômetro Phillips PW 2400:

Tabela 5. Composição Química do Cimento.

Amostra

470/11ª

CaO

(%)

SiO2

(%)

Fe2O3

(%)

SO3

(%)

Al2O3

(%)

MgO

(%)

K2O

(%)

TiO2

(%)

55,9 15,5 12,0 3,4 3,2 2,8 0,8 0,4

CuO

(%)

SrO

(%)

P2O5

(%)

Na2O

(%)

ZnO

(%)

PbO

(%)

MoO3

(%)

P.F.

(%)

0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 < 0,1 < 0,1 5,08



Para análise granulométrica usou-se o granulômetro CILAS 1064 do LAMIR

(laboratório de minerais e rochas) da UFPR cujos resultados estão no ANEXO A, item

(a).

O cimento utilizado atendeu os requisitos recomendados pelas normas técnicas

da ABNT.

b. Areia

Ensaios das fases cristalinas por análise mineralógica qualitativa por

difratometria de raios X (DRX), com pó total prensado em Difratômetro Philips PW

1830, com o mineral identificado por comparação com os padrões do Joint Commitee

on Powder Diffraction Standards (Internationa Centre for Diffraction Data) e ensaio

granulométrico por peneiramento úmido com peneiras BERTEL entre as malhas mesh 8

e 235 conforme NBR 7181/82 da ABNT.

Os ensaios concluíram se tratar de uma areia predominantemente quartzosa de

granulometria média apropriada para o uso em concretos. No ANEXO A, item (b)

encontram-se os resultados dos ensaios correspondentes.

c. Pedrisco e Brita 1

Foram feitas análises mineralógicas qualitativas por difratometria de raios X

com pó total prensado, difratômetro Phillips PW 1830, análise química semi-

quantitativa por espectrometria de fluorescência de raios X, com pó prensado e

espectrômetro Philips PW 2400 e densidade relativa média de sólido, conforme

resultados constando do ANEXO A, item (c).

Os pedriscos e as britas 1 foram da mesma rocha matriz com diferenças

evidentemente apenas na granulometria. Trata-se de uma rocha ígnea do tipo granito de

termo geoquímico ácido. É um agregado muito utilizado na construção civil bem como

na construção atual de parte do pavimento da BR 101 região sul do Estado de Sergipe.

d. Aço

O aço utilizado foi o CA 50 com barras de bitolas 6.3 mm oriundo da Aciaria

Gerdau de Recife/Pe com 98,4% de Fe e 0,31% de C, com propriedades mecânicas



conforme NBR 7480/2007, praticamente único fornecedor atual de aços para a

construção civil do Estado de Sergipe.

Os resultados dos ensaios de caracterização dos aços utilizados estão no

ANEXO A.

e. Da caracterização mecânica do concreto:

Concebeu-se um concreto de fck para 28 dias com 30 MPa em face de se tratar

da resistência mecânica atualmente mais usada nas nossas estruturas de concreto

armado bem como favorável a uma expectativa da vida útil projetada para nossos

ambientes agressivos.

O estudo final do traço e avaliações das resistências constam da Tabela 6 a

seguir:

Tabela 6. Traço do concreto usado e resistências aos 3, 7, 14 e 21 dias.

Observou-se que, com o traço usado que teve fator água/cimento (a/c) de 0,50,

já aos 21 dias alcançava o fck pretendido de 30 MPa aos 28 dias de cura.

Todos os corpos de prova confeccionados foram moldados com o traço em peso

salientado na Tabela 6 corrigindo-se o fator a/c com a variação de umidade da mesma

areia.

Além dos cilíndricos, os corpos de prova prismáticos moldados eram

imediatamente imersos em tanque de água potável após o tempo de fim de pega do

cimento.



3.2. – Ensaios de laboratório utilizando ultrassom, resistividade e

potencial eletroquímico.

a. Preparação dos corpos de prova de concreto.

Para os experimentos foram confeccionados trinta e seis corpos de prova

prismáticos de concreto armado nas dimensões de 10 cm x 10 cm x 20 cm em formas

metálicas inoxidáveis ilustradas na Figura 16. Os corpos foram moldados em duas

camadas de cinco cm cada. As amostras de aços foram colocadas após a primeira

metade lançada e compactada através do rasgo existente em um dos topos da forma

metálica.

Figura 16. Forma de aço inox para a confecção dos corpos de prova prismático

de 10 cm x 10 cm x 20 cm de concreto.

Nos corpos de prova utilizados nesse estudo foram usados aços CA 50 no

diâmetro de 6.3 mm. Algumas amostras foram confeccionadas com armaduras de 12,5

mm e 20 mm do mesmo tipo de aço para avaliações paralelas. A superfície do aço era

decapada via esmeril mecânico com lixa 1500 e imersão química em banho de solução

Clark. A superfície, após a decapagem mecânica e química, se apresentava totalmente

limpa e sem qualquer incrustação ferruginosa. Dessa forma, a amostra de aço CA 50 era

pesada, representando a massa do aço antes da corrosão e inserida no corpo de prova

durante o lançamento do concreto nas formas metálicas com profundidade controlada.

Os corpos de prova foram curados em tanque de imersão. A Figura 17 mostra um corpo

de prova prismático de concreto com o aço de diâmetro 6.3 mm inserido na posição

axial central com saliência de 3 cm.

Ranhura no topo da

forma para

colocação do aço.



Figura 17. Corpo de prova de concreto armado usado para os ensaios em

laboratório.

Os corpos de prova foram mantidos submersos em recipientes de água

potável durante 3, 7, 14, 21 e 28 dias.

b. Ensaios de corrosão acelerada nos corpos de prova em

laboratório

Após 28 dias de cura, os corpos de prova de concreto prismáticos foram

encaminhados para o ensaio de corrosão acelerada através da sua imersão em um

aquário com a solução salina a 5% de NaCl onde uma corrente de 0,10 A foi aplicada

diretamente no aço embutido no concreto através de conexão nos 3 cm salientes. A

seguir, aguardava-se o fissuramento visível na superfície do corpo de prova quando

então se interrompia a corrosão acelerada.

A Figura 18 ilustra o ensaio de corrosão eletrolítica acelerada aplicada aos

corpos de prova de concreto armado.



Figura 18. Fotos do ensaio de corrosão eletrolítica acelerada.

Medidas de ultrassom, resistividade e potencial de corrosão eram realizadas

antes e após cada ensaio de corrosão eletrolítica acelerada. Para os ensaios de ultrassom

foram efetuadas 10 medidas em cada uma das três posições do corpo de prova conforme

ilustrado na Figura 19. As medidas de potencial de corrosão também foram tomadas em

número de dez (Figura 20) bem como o de resistividade do concreto. O eletrodo de

referência utilizado foi de calomelano saturado (ECS).

Figura 19. Corpos de prova de concreto armado usado para o ensaio de

corrosão. Onde P1, P2 e P3 indicam as posições onde as medidas de ultrassom foram

realizadas.



Figura 20. Esquema para medição dos potencias de corrosão no corpo de prova

após a aceleração da corrosão.

Foram realizadas também dez medidas de potenciais no antes e dez no após

corrosão.

c. Detalhes sobre os ensaios eletroquímicos de medidas de potencial,

resistividade e de ultrassom nos corpos de prova antes e depois da corrosão

acelerada.

A Figura 21 salienta fotos dos ensaios de ultrassom e medidas de potenciais de

corrosão sendo realizados em corpos de prova de concreto, antes e após a corrosão

acelerada.

Figura 21. Medição com o ultrassom.



As medições nos ensaios de ultrassom e de resistividade visando correlações

com a corrosão de armaduras foram realizadas conforme ilustrado na Figura 19 sobre a

direção longitudinal paralela a armadura embutida visando-se obter os impulsos nas

duas condições: antes e após do ensaio acelerado da corrosão. Essa particularidade da

metodologia de medições ʺsempre sobre as armadurasʺ que foi adotada nos ensaios de

ultrassom e de resistividade foi ʺestrategicamente proposital e opostaʺ às orientações

sobre as influências de variáveis nas medições referidas na literatura.

Como se procurava detectar a corrosão, tanto as medições no ʺantesʺ como

aquelas no ʺapósʺ às corrosões aceleradas tinham, evidentemente, de considerar as

influências da condutividade elétrica das armaduras de forma referencial.

Ensaiaram-se corpos de prova com armaduras de aço no diâmetro de 6,3 mm

recobertas com de 1 cm, 2,5 cm e 5 cm de concreto antes e após a corrosão acelerada.

As perdas de massa foram determinadas para cada recobrimento de armadura pesando-

se antes da corrosão com o aço decapado mecânica e quimicamente (solução Clark) e

posteriormente após a corrosão. A diferença de pesos divida pelo peso inicial sem

corrosão representou a percentagem de massa perdida..

3.3. Métodos de Medidas Micromagnéticas

Os ensaios foram realizados no Laboratório de Metalurgia Física da UFRGS

com o equipamento 3MA- II fabricado pela Fraunhofer Institut da Alemanha usando-se

lift off (afastamento entre o sensor e a placa em estudo) polimérico e de concreto.

Para os ensaios foi necessária a correta seleção das variáveis que aliassem

velocidade de inspeção com boa resolução e repetibilidade dos resultados.

Na Foto 22 seguinte observa-se o teste com o lift off de concreto fino sobre a

placa de aço ensaiada.



Figura 22. Foto equipamentos do Método 3MA-II em uso com placa de concreto

fino.

a. Materiais

Chapas planas de aço ABNT 1020 (5 x 50 x 200 mm³) foram utilizadas na

simulação do avanço da degradação por corrosão onde as amostras foram submetidas a

uma atmosfera de névoa salina contendo 5% NaCl por diferentes períodos (7, 14, 21 e

28 dias) conforme ilustrado na Fig 23 onde se percebe o crescente avanço da corrosão.

Não foi ensaiado o próprio concreto armado usado nas estruturas tendo em vista

que o sensor do equipamento só produzia resultados estatisticamente confiáveis até o

afastamento de 15 mm, portanto salientou a necessidade da fabricação de um novo

sensor adaptado à realidade do campo onde o recobrimento mínimo é de 25mm.

Figura 23. Amostras de aço ABNT 1020 corroídas utilizadas no trabalho.



Foram escolhidas essas chapas por se tratarem de aço usual nas construções civis

e facultavam um lift off compatível como sensor utilizado.

Inicialmente foram realizados os ensaios sem a presença de lift off. Os

resultados obtidos serviram como referência para a análise da intensidade do sinal.

Posteriormente, para simular a presença do recobrimento de concreto, foram usadas

chapas de material polimérico com variação de lift off nas espessuras de 5 e 10 mm.

Essa escolha se deu com base no trabalho de BENTO, M. et SOLLIER, T. [81], o qual

evidenciou que, assim como o concreto, o material polimérico se apresenta como um

material isolante, não ferro magnético, porém de melhor trabalhabilidade no

recobrimento da placa de aço devido a pequena dimensão do afastamento (lift off).

Mesmo assim, posteriormente foram realizados os ensaios com a presença de concreto

também sem lift off e com lift off nas espessuras de 7,5 e 15 cm.

b. Métodos

Na pesquisa se usou o método micromagnético do sistema 3MA – II. Essa

análise micromagnética incluiu a combinação de Análise Harmônica do Campo

Magnético Tangencial (AHT), Análise do Ruído Magnético Barkhausen (ARB) e Multi-

frequência Eddy Currents Analysis (ACP). O equipamento 3MA-II (Análise Magnética,

multiparamétrica da microestrutura e do estado de tensões) utilizado possuia os

seguintes parâmetros:

- 40 medições por pontos, três pontos por amostra;

- calibração por regressão multilinear;

- frequência de magnetização: 200 Hz;

- frequência de análise (ARB): 500 Hz;

- campos magnéticos: AHT (intensidade do campo magnético para a técnica de

análise harmônica do campo magnético tangencial) – 35 A/cm; ARB (intensidade do

campo magnético para a técnica da análise de ruído magnético Barkhausen) – 35 A/cm;

ACP (intensidade do campo magnético da técnica de análise das correntes parasitas) –

25/cm;

- frequências de análises (ACP): 50, 100, 500 e 1.000 kHz.



Através da combinação de parâmetros, o método permite separar os diversos

fatores que influenciam o processo de crescimento dos domínios magnéticos fornecendo

informações sobre o estado de tensões, dureza, queima de retifica, degradação, entre

outros [50].

O objetivo da pesquisa foi determinar o número mínimo de parâmetros

micromagnéticos que determinasse a melhor correlação linear com minimização dos

desvios nos resultados. As calibrações foram realizadas com auxílio do programa MMS

fornecido com o equipamento através do módulo de regressão linear multiparamétrica

que buscava novas combinações de parâmetros para encontrar uma melhor correlação

linear com o estado de carregamento externo.

Figura 24. Visualização do equipamento utilizado e da distribuição das linhas de

fluxo do campo magnético na presença de um material não magnético.

3.4. Metodologia para os estudos de ultrassom e esclerometria em um

sistema real de pontes na cidade de Aracaju/Se.

Os diagnósticos técnicos periciais avaliam as estruturas antigas com muita

ênfase nas Inspeções Visuais, Análises Estruturais, com pouca intensidade do subsídio

de ensaios não destrutivos e destrutivos, além de não optarem por uma técnica de

avaliação estatística de dados mais confiável [107].

Embora não existam relações diretas entre a dureza superficial e a velocidade do

ultrassom com a resistência mecânica do concreto, encontram-se na literatura propostas

de correlações entre resultados obtidos a partir de técnicas de ultrassom e esclerometria

[76; 82-83-84-85], cujos dados são ajustados a modelos empíricos por meio de

regressão.



Para comparar resultados de medições experimentais é necessário garantir a

confiabilidade dos dados obtidos, em especial quando se propõe combinar técnicas tão

diferentes quanto ultrassom e esclerometria. A confiabilidade dos dados e interpretações

das medições podem ser obtidas aliando-se procedimentos experimentais e técnicas

estatísticas adequadas. Porquê, mesmo repetindo os experimentos sob as mesmas

condições, os resultados obtidos não serão idênticos ou diretamente comparáveis,

inclusive pela flutuação dos dados ao redor do valor central decorrente da existência de

erros experimentais que podem ser de natureza sistemática ou aleatória [86-87].

É comum se encontrar trabalhos em diferentes áreas do conhecimento, inclusive

na área de ENDs, que não realizam ou não fazem uso de um tratamento estatístico

adequado dos dados, induzindo conclusões equivocadas [88-89].

É recomendável utilizar testes estatísticos, como por exemplo, o teste t de

Student e o F de Fisher. Embora apresentem simplicidade, se bem utilizados podem

fornecer uma interpretação confiável sobre o comportamento dos erros experimentais

[89-90].

Nesse trabalho foram realizadas medidas de ultrassom e esclerometria

utilizando-se de testes estatísticos para avaliar a confiabilidade dos resultados, visando-

se inferir o desempenho mecânico à compressão e durabilidade dos concretos estruturais

em quatro pontes da cidade de Aracaju/Sergipe devido aumento do tráfego e tempo de

uso.

Foram realizadas 1.360 (um mil trezentas e sessenta) medições ultrassonoras e

680 (seiscentos e oitenta) medições de impactos em pilares e longarinas de quatro

pontes em regiões estruturalmente estratégicas aos esforços internos solicitantes

máximos. Os procedimentos dos ensaios tomaram como referências as normas NBR

7584/95 [47] da ABNT, NM 78:96 do MERCOSUL [91] e ASTM C 805-85/1993[92]

para dureza superficial, e as normas NBR 8802[94] e ASTM C 597/2002[93] para

propagação ultrassonora nos concretos.

O equipamento utilizado para os ensaios de impacto foi do tipo martelo

mecânico SilverSchmidt com energia de percussão de 2,20 N.m e para os ensaios

ultrassonoros do tipo USLab com par de transdutores planos de 54 KHz. Os ensaios de

impactos foram feitos horizontal e perpendicularmente às superfícies dos concretos e os



ultrassonoros através da transmissão direta entre faces opostas. O uso dos equipamentos

obedeceu a rotina de calibração normatizada.

Com o objetivo de minimizar possíveis interferências localizadas, antes do início

efetivo dos ensaios, foram feitas varreduras para localização de armaduras subjacentes

aos locais que posteriormente seriam testados, além de limpeza das regiões amostrais

para regularização e redução da carbonatação superficial. Usou-se um detectador de

armaduras manual do tipo Profoscope. As Figuras 25 e 26 ilustram a demarcação de

uma malha retangular de dez pontos e a tipologia estrutural de uma das pontes

ensaiadas.

Figura 25. Malha retangular ajustada para medidas por martelo de impacto e

ultrassom em região de cortante máximo de uma longarina de ponte.

Figura 26. Tipologia estrutural de uma das pontes ensaiadas.



Nos mesmos dez (10) pontos de cada malha foram feitas as medições das

velocidades ultrassonoras e dos impactos.

Para a realização desse estudo de caso foram realizados dois métodos de

medição:

Método de Medição 1. As medições foram realizadas por ultrassom e martelo

de impacto através de uma única medição em cada um dos pontos da malha amostral,

recomendação da NBR 7584/95 [47] totalizando-se vinte medições conjuntas em cada

malha amostral de dez pontos.

Método de Medição 2. Medições foram realizadas em cada um dos dez pontos

de novas malhas retangulares com dez réplicas medidas por ultrassom e cinco réplicas

medidas por martelo de impacto, em cada ponto da nova malha, totalizando-se cerca de

cento e cinquenta medições conjuntas.

a. Análise de Dados

Na análise dos dados obtidos das medições pelo Método 1 foi considerada

somente a média aritmética, conforme recomendações de norma (ABNT, 1995),

enquanto que os dados obtidos pelo Método 2 foram estatisticamente analisados através

dos testes t de Student e F de Fisher, SCHWAAB, M. et PINTO, J.C. [95].

O teste t teve como objetivo avaliar a existência de um intervalo comum às

medições gerando uma confiabilidade estatística para a média. O intervalo de confiança

de cada medida foi calculado através da Equação 1 [95].

N

s

xt N

1 (1)

onde: N é o número de réplicas dos experimentos; x é a média amostral; s é o desvio

padrão obtido; tN-1 é o valor da distribuição t com N-1 graus de liberdade e 95% de

confiança.

Com base nas variâncias das medições realizadas pelas duas técnicas é possível

analisar o comportamento dos erros pelo teste F, calculado conforme equação 2.

2

2

*y

xxyF

(2)



onde Fxy* é o valor de F calculado; e 2

x e 2

y são as variâncias dos grupo amostrais.

Em seguida, avalia-se se o valor de Fxy* obtido se encontra dentro dos limites

estabelecidos na Equação 3.

21%12

%100

,,*,,1

vvFFvvF

p

p

(3)

onde v1 e v2 representam o grau de liberdade dos conjuntos amostrais analisados e Fp% e

F100-p% são valores tabelados de F para 95% o nível de confiança.

Assim, para 95% de confiança (p = 2.5%), se o valor do F* (F calculado) for

maior que F0.025 ou menor que 975,0

1

F, ou seja, ficar fora do limite tabelado, isto mostra

que os erros não são equivalentes. Vale ressaltar que todos os testes estatísticos

mostrados admitem implicitamente que as medidas experimentais estão distribuídas de

forma normal [42].

3.5. Metodologia para o estudo de correlações em sistema real: Edifício

do Condomínio residencial Ouro Verde em Aracaju/Se.

Realizaram-se ensaios laboratoriais no P²CEM/UFS e em laboratório sergipano

credenciado pelo INMETRO especializado em controle de qualidade dos concretos. Os

ensaios de campo foram realizados na estrutura de concreto armado do Edifício, ora em

construção, denominado Condomínio Residencial Ouro Verde que possui dezesseis

pavimentos sendo treze tipos, dois de garagens e um da área de uso comum.

As medições no campo foram realizadas na estrutura do edifício citado nos

concretos lançados nos pilares (oito pilares por pavimento), vigas (duas vigas por

pavimento) e lajes (uma por pavimento) após vinte e oito (28) dias de cura, do 13º ao

16º pavimentos, respectivamente para os mesmo concretos ensaiados no laboratório

conforme rastreamento controlador feito pelo autor bem como pela empresa construtora

do empreendimento. Nas idades anteriores a 28 dias, por razões de segurança devido o

processo de retirada, transporte de formas e marcações de alvenarias não nos

facultaram o acesso, portanto as medições nas idades de 3, 7, 14 e 21 dias foram

realizadas apenas no laboratório.

Os ensaios esclerométricos, ultrassonoros e de ruptura a compressão dos

concretos usados no Edifício Condomínio Residencial Ouro Verde em Aracaju visaram



estudar correlações entre os ensaios esses (ultrassom e esclerometria) com as rupturas

mecânicas a compressão bem como entre os próprios ensaios.

Os corpos de prova foram moldados no campo para tempos de curas de 3, 7, 14,

21 e 28 dias, sendo dois corpos de prova para cada caminhão betoneira em cada uma

das idades referidas, totalizando dez corpos de prova para cada caminhão. O número de

corpos de prova moldados em cada pavimento foi de cento e dez (110) unidades

cilíndricas totalizando 1.100 (um mil e cem) na pesquisa. A moldagem dos corpos de

prova no campo foi sempre e unicamente realizada por um único laboratorista da

empresa especializada em controle de concretos, em face da preocupação de minimizar

possíveis erros experimentais conforme planejamento estatístico experimental inicial

orientado por expertise com doutoramento em Estatística.

Os ensaios de obtenção das amostras de corpos de prova seguiram a norma da

ABNT NBR 12655/96. Os ensaios de ultrassom e esclerometria, em campo e no

laboratório, foram todos feitos pelo autor e mais dois auxiliares estagiários formandos

em Engenharia de Materiais pela UFS conforme planejamento estatístico das medições.

Para os ensaios de ultrassom foi confeccionada uma forma de madeira com furo circular

no centro do corpo de prova cilíndrico de concreto para evitar eventuais mudanças de

posições e acoplamentos durante os ensaios. Foram feitas dez medições em cada corpo

de prova ensaiado. A Figura 27 ilustra o uso da forma durante um ensaio.

Figura 27. Foto do ensaio de ultrassom observando-se uso de forma com furo

central.



Os ensaios esclerométricos foram executados marcando-se o centro de gravidade

do topo superior do corpo de prova cilíndrico e, apoiando-o num pavimento rígido,

procederam-se os impactos perpendiculares à superfície. Apenas um impacto por corpo

de prova foi executado conforme orientação da ABNT NBR 7584/95. A Foto 28 ilustra

o ensaio esclerométrico.

Figura 28. Ensaio esclerométrico em piso plano e rígido.

Em laboratório 11.000 (onze mil) medições ultrassonoras e 1.100 (um mil e

cem) de impactos esclerométricos foram executadas. No campo, aos 28 dias de cura,

foram realizadas 2.700 (duas mil e setecentas) medições ultrassonoras e 270 (duzentas e

setenta) medições de impacto com o esclerômetro. No total global da pesquisa foram

realizadas 13.700 (treze mil e setecentas) medições ultrassonoras bem como 1.370 (um

mil trezentos e setenta ) medições esclerométricas.

Os corpos de prova seguiam para a câmara úmida do laboratório da empresa e

foram ensaiados nas idades referidas e, após medições das velocidades ultrassonoras

bem como esclerométricas, realizaram-se as rupturas a compressão axial. Foto 29 ilustra

a cura e o ensaio de ruptura.



Figura 29. Prensa de ruptura e tanque de imersão com água potável.

Para os ensaios não destrutivos foram utilizados equipamentos da Proceq e da

Agricef. O esclerometro foi o modelo clássico per Calcestruzzo SilverSchmidt com

energia de impacto de 0,225 kgm. O ultrassom UltraLab possuía dois transdutores com

frequência de 54 kHz apropriada aos concretos. As leituras foram sempre de forma

direta. Para cada corpo de prova foram feitas dez medições ultrassonoras e uma de

impacto no mesmo local central. Após essas medições o corpo de prova era rompido.

Figura 30 ilustra os equipamentos trabalhados na pesquisa.

As medidas ultrassonoras foram obtidas após o equipamento indicar um sinal de

momento da leitura. Medições fora do intervalo recomendado pelo fabricante foram

descartadas.

Em cada turno, antes de cada etapa de medições com o ultrassom, foram

realizadas calibrações do aparelho conforme recomendações e amostra de acrílico

fornecida pelo fabricante. Procederam-se no esclerômetro quatro aferições na bigorna

normatizada, via laboratório de controle de qualidade do concreto.



Figura 30. Equipamentos dos ensaios: esclerômetro e ultrassom.

a. Ensaios de campo no Edifício Condomínio Residencial Ouro

Verde.

Antes das medições ultrassonoras e esclerométricas eram feitas as localizações

das armaduras através de um pacômetro denominado Profometer pelo fabricante

Proceq. A foto da Figura 33 ilustra o ensaio prévio.

As medições nos pilares foram feitas nas proximidades do piso, nas metades das

alturas e próximas às vigas superiores.

As lajes e vigas foram medidas nas regiões de esforços solicitantes de flexão

máximos.

Foram feitas dez medições ultrassonoras para cada ponto e um único impacto

respectivo. As Figuras 32 e 33 ilustram parte construída do empreendimento

monitorado bem como realizações de ensaios na obra. A Figura 34 salienta um

pavimento- tipo com estrutura executada onde ensaios aos 28 dias foram realizados.



Figura 31. Estrutura do Edifício Condomínio Residencial Ouro Verde no bairro

Jardins em Aracaju/Se.

Figura 32. Uso do ultrassom em viga e uso do pacômetro em um pilar da

estrutura do Edifício.



Figura 33. Visão dos ensaios em um dos pavimentos do Edifício.

3.6. Estudos da evolução do endurecimento do concreto por

ultrassom, esclerometria e resistividade do concreto.

Com os ensaios aos 3, 7, 14, 21 e 28 dias nos laboratórios formou-se um banco

de dados experimentais que viabilizou o estudo da evolução com o tempo do

endurecimento do concreto, isto é: um estudo indireto da cinética de hidratação do

cimento via ensaios não destrutivos relativamente simples opção factível diante dos

complexos e demorados ensaios químicos correlatos.

No laboratório P²CEM/UFS foram utilizados os corpos de prova de concreto

com forma geométrica prismática, de 10 cm x 10 cm 20 cm. Esses corpos de prova não

foram rompidos, portanto não se procurou com os dados do laboratório do P²CEM/UFS

correlações entre os ensaios não destrutivos com o tempo de cura dos concretos porque

inicialmente o estudo da cinética não fazia parte do escopo da tese.

A metodologia consistiu dos mesmos procedimentos levados a efeito e referidos

anteriormente quando das medições correntes com as diversas técnicas não destrutivas.

Após as medições, curvas de correlações foram processadas através de software

statistics utilizando-se da análise dos erros experimentais. Curvas também foram obtidas

com gráficos de dispersões do Excel.

CAPÍTULO 4- RESULTADOS E DISCUSSÕES


CAPÍTULO 4

RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Resultados e Discussões dos Estudos de correlações, perda de massa

e medidas eletroquímicas para ensaios de laboratório.

4.1.1 Estudo das correlações ultrassonoras com a corrosão.

IRIE, H., YOSHIDA, Y. et al. [96] afirmaram que o método do ultrassom

através de ondas transmitidas que se propagam através da estrutura é muito usado em

inspeções de materiais homogêneos como o aço. Entretanto, quando o concreto é

irradiado com essas ondas ultrassonoras, elas são espalhadas na água, vazios, agregados

e outras elementos do concreto. As ondas recebidas contêm uma grande quantidade de

ruído com a consequência na dificuldade de identificar a onda desejada como, por

exemplo, aquela partindo do concreto ou das barras de aço incorporadas. Portanto, não é

possível alta precisão.

LENCIS, U., UDRIS, A. et KORJAKINS, A. [97] colocaram também que

existem vários fatores que influenciam a velocidade de propagação do pulso

ultrassônico no concreto armado das estruturas. Investigações outrora realizadas

demonstraram que a presença do reforço (armaduras) próxima da superfície do concreto

testada aumenta a velocidade do impulso e o efeito desse reforço é descrito em normas

específicas. Entretanto, na prática, os testes em estruturas de concreto com dispositivos

ultraespecíficos têm levado seus resultados a dúvidas sobre a relevância dos efeitos dos

reforços.

MALHOTRA, V. M. and CARINO, N. J. [38] textualizaram que a velocidade

do pulso medido no concreto armado nas proximidades de armaduras é muitas vezes

maior do que em concretos simples com a mesma composição. Isto é porque a

velocidade de impulso de compressão no aço é de 1,4 a 1,7 vezes maior que no concreto

simples e, sob certas condições, o primeiro impulso a chegar ao transdutor de recepção

viaja parcialmente no concreto e, em parte, no aço. O aumento aparente na velocidade



de pulso depende da proximidade das medições da armadura, sua orientação em relação

ao caminho da propagação e a velocidade de pulso em torno do concreto [38].

Pelos artigos estudados ficou evidente que as velocidades esperadas sobre as

diretrizes dos aços embutidos são superiores, tanto no “antes da corrosão” como no

“após corrosão”, muito embora tenham enfatizado as possibilidades de dúvidas sobre o

efeito do reforço bem como a possível falta de precisão nesses dados diante das

influências diversas no compósito heterogêneo concreto armado.

Sendo assim, o esperado dos ensaios no presente trabalho era uma redução das

velocidades após a corrosão devido ao estado de fissuração criado em torno do produto

ferruginoso expansivo, aliado às possíveis falhas de aderência inicial. Entretanto,

somente com o recobrimento de cinco (5) cm foram encontradas velocidades no “após

corrosão” mais baixas. Para os demais recobrimentos, 1 e 2,5 cm, as velocidades no

“após corrosão” foram mais altas. LENCIS, U., UDRIS, A. et KORJAKINS, A. [97] na

Tabela 1 do seu artigo mostram que não existe correlação entre velocidades e espessura

do recobrimento da armadura na transmissão direta conforme utilizado no presente

trabalho.

Seguem os resultados com recobrimentos de 1 cm, 2,5 cm e 5 cm, no “antes” e

no “após” corrosão.

a. Resultados das medições “antes” e “após” a corrosão acelerada com o

recobrimento de 5 cm.

Os resultados dos ensaios ultrassonoros nos corpos de prova prismáticos de

concreto com a armadura de aço inserida cinco (5) centímetros abaixo da superfície

plana conforme metodologia descrita no CAPÍTULO 3, item (c), estão inscritos na

Tabela 7, antes e após a realização da corrosão eletrolítica acelerada.

Os resultados dos ensaios ultrassônicos com recobrimento de cinco (5) cm na

corrosão eletrolítica acelerada estão na Tabela 7 a seguir.



Tabela 7. Velocidades ultrassônicas para recobrimento de 5 cm.

De acordo com os resultados, se observa uma queda nas velocidades

ultrassônicas para os quatro corpos de prova e nas três posições medidas.

Como as medições “após a corrosão” foram tomadas tão logo os corpos de prova

aos 28 dias de cura fissuravam visivelmente conforme Figura 34, para um recobrimento

da armadura de cinco (5) centímetros, segundo LENCIS, U., UDRIS, A. et

KORJAKINS, A. [97], a aderência entre o concreto e armadura poderia não estar

satisfatória além do agravamento pela disgregação do concreto causada pela expansão

do produto ferruginoso. MEHTA, P. K. et MONTEIRO, P. J. M. [12] confirmaram que

a presença de armadura afeta muito o resultado e que a microfissuração provocada pelas

condições ambientais mais severas prejudica o percurso das ondas ultrassonoras na

estrutura interna da peça.e desacelera a onda.

Figura 34. Aspecto dos corpos de prova após o ensaio de corrosão acelerada

eletrolítica.

Corpos de

Prova aos 28

dias de cura

Velocidade ultrassônica

antes do ensaio de corrosão (m/s)


após o ensaio de corrosão ( m/s)

Posição1 Posição2 Posição3 Posiçao1 Posição 2 Posição3

CP1 4660 ± 21 4665 ± 21 4667 ± 16 3808 ± 10 3766 ± 33 3810 ± 14

CP2 4267 ± 12 4365 ± 21 4499 ± 16 3556 ± 5 3580 ± 41 3669 ± 41

CP3 4218 ± 19 4210 ± 16 4376 ± 43 3558 ± 10 3479 ± 27 3599 ± 35

CP4 4329 ± 24 4332 ± 25 4333 ± 27 3564 ± 23 3610 ± 23 3607 ± 21



b. Tabelas das medições antes e após a corrosão acelerada para

recobrimento de 2,5 cm:

A Tabela 8 apresenta os resultados ultrassonoros para quatro corpos de prova

antes e após a corrosão acelerada. Os ensaios foram feitos nas posições ilustradas na

Figura 19 do CAPÍTULO 3, item (c), onde as posições P1, P2 e P3 são respectivamente

extremidade inicial, meio e extremidade final.

Tabela 8. Velocidades do ultrassom “antes” e “após” a corrosão para o

recobrimento de 2,5 cm.

Observa-se que as velocidades “após a corrosão” para o recobrimento de 2,5 cm

aumentaram opondo-se ao verificado para o recobrimento de 5 cm. Contraria as

afirmativas de literatura quando se esperava uma redução significativa das velocidades

devido as bolhas de ar formadas nas fissuras pelo produto ferruginoso expansivo, ZHU,

J., KEE, SH. et al. [98]. Diante da inconsistência desses resultados seria necessário

aprofundar os estudos, porém não foram realizados pela indisponibilidade na época de

transdutores com frequências diversas conforme literatura referencial.

Tabela 9. Velocidades do ultrassom “antes“ e “após” a corrosão com

recobrimento de 1cm.

Corpos de

Prova aos 28

dias de cura


antes do ensaio de corrosão (m/s)


após o ensaio de corrosão (m/s)

Posição1 Posição2 Posição3 Posição1 Posição2 Posição3

CP1 4175 ± 17 4117 ± 28 4100 ± 5 4848 ± 19 4635 ± 20 4928 ± 17

CP2 4097 ± 30 4036 ± 34 4129 ± 11 4719 ± 33 4506 ± 51 4745 ± 6

CP3 4446 ± 0 4366 ± 34 4280 ± 13 4771 ± 19 4496 ± 31 4638 ± 17

CP4 4191 ± 12 4158 ± 25 4020 ± 11 4812 ± 57 4729 ± 65 4736 ± 23

Corpos de

Prova aos 28

dias de cura


antes do ensaio de corrosão ( m/s)


após o ensaio de corrosão (m/s)

Posição1 Posição2 Posição3 Posição1 Posição 2 Posição3

CP1 4660 ± 21 4666 ± 36 4667 ± 16 4498 ± 18 4349 ± 73 4341 ± 23

CP2 4267 ± 12 4365± 21 4500 ± 16 4504 ± 18 4380 ± 15 4390 ± 8

CP3 4218 ± 19 4210 ± 16 4376 ± 43 4501 ± 34 4412 ± 43 4391 ± 5



Para o recobrimento de 1 cm no “após corrosão” também se obteve aumento das

velocidades ultrassonoras oposto ao esperado diante do estado de fissuração causado

pela expansão do produto ferruginoso numa zona mais próxima da superfície do corpo

de prova.

A inconsistência de natureza física encontrada entre os resultados para

recobrimentos de 5 cm, 2,5 cm e 1 cm com inversão das tendências de redução das

velocidades diante de um número relativamente razoável de medições abre uma

discussão sobre a falta de confiabilidade na correlação entre velocidades ultrassonoras e

corrosão instalada para uma única frequência de transdutor..

BENOUIS, A. and GRINI, A. [102] relacionaram a influência da porosidade do

concreto com as velocidades ultrassonoras para fatores água/cimento > 0,50

demonstrando a lógica de que quanto maior a porosidade menor a velocidade

ultrassonora.

POPOVICS, S. [78] afirmou sobre a complexidade da estrutura interna do

concreto onde os fatores que afetam a resistência podem afetar as velocidades de forma

diferente, especialmente que a resistência é controlada pela pasta de cimento enquanto a

velocidade de pulsação é controlada pelas propriedades dos agregados.

IRIE, H., YOSHIDA, Y. et al. [96] divulgaram que as ondas recebidas contêm

uma grande quantidade de ruído com a consequência na dificuldade de identificar a

onda desejada como, por exemplo, aquela partindo do concreto ou das barras de aço

incorporadas.

LENCIS, U., UDRIS, A. et KORJAKINS, A. [97] concluíram que o efeito do

reforço na velocidade de impulso no concreto depende tanto do método ultrassônico

como dos parâmetros técnicos do aparelho de medição.

ANUGONDA, P. WIEHN, J. S. et al. [99] discute a propagação e o

espalhamento do ultrassom em concretos devido a sua heterogeneidade. Mediram a

difusividade e dissipação do ultrassom no concreto ao longo do intervalo de 100-900

kHz que são frequências bem acima da frequência de 54 kHz usual das inspeções no

compósito. Prevêem que o uso dessas frequências irá resultar em novas técnicas para

caracterizar propriedades e danos em estruturas de concreto.



4.1.2 Avaliação das perdas de massa nas armaduras dos corpos de

prova corroídos (CA 50 ϴ 6.3mm) para 1 cm e 2,5 cm de recobrimentos da

armadura.

As Tabelas 10 e 11 apresentam os resultados das perdas de massa para as

situações de recobrimentos das armaduras onde os resultados das velocidades

ultrassonoras aumentaram inconsistentemente no “ após corrosão”.

Tabela 10. Perda de massa para o recobrimento de 1 cm.

Corpos de Prova Massa antes da

corrosão (g)

Massa após

corrosão (g)

% de perda de

massa

1 41,20 36,80 10,68

2 41,69 36,02 13,60

3 41,57 37,31 10,25

4 41,58 35,54 14,53

Tabela 11. Perda de massa para o recobrimento de 2,5 cm.

Corpo de Prova Massa antes da

corrosão (g)

Massa após

corrosão (g)

% de perda de

massa

1 41,49 33,16 20,01

2 41,75 33,61 19,50

3 42,08 35,39 15,90

4 41,09 35,01 14,80

Observaram-se perdas de massa muito elevadas tanto para 1 cm como 2,5 cm de

recobrimentos diante da literatura estudada como SAKURADA, Y., IRIE, H. et al. [33],

que nas frequências de 100-300 KHz encontraram perdas de massa entre 1,01 a 3,55%

para recobrimentos de 1, 3 e 5 cm com 97,6% da superfície do aço corroída.

O aumento da taxa de corrosão com o recobrimento de 2,5 cm foi devido ao fato

da necessidade de maior quantidade de corrente para provocar a expansão fissuradora.



4.1.3 Estudo de correlações com medidas de Resistividade e Taxa de

Corrosão.

Os resultados das medidas tanto para 1 cm como para 2,5 cm de recobrimentos

refletiram praticamente o que a literatura expressa sobre a técnica como, por exemplo,

ANDRADE, c., GONZÁLEZ, J. A. et al. [63] onde a resistividade do concreto só tem

influência na velocidade de corrosão quando o processo já se encontra instalado na

estrutura de concreto armado. Segundo os autores [63], na realidade a resistividade se

correlaciona com a taxa de dispersão de cloretos nos poros úmidos.

As medidas de resistividade antes da corrosão apresentaram valores na zona

considerada de probabilidade muito alta conforme parâmetros do CEB – Comité Euro-

Internacional Du Betón [10], sendo uma característica dos concretos dos corpos de

prova porque estavam inicialmente fora do tanque de imersão em solução salina para a

corrosão acelerada. Fatores como ar, umidade, presença de armaduras entre outros

intervenientes nas medições de resistividade elétrica dos concretos são abordados por

LENCIONI, J. W. et LIMA, M. G [100].

As resistividades no “após corrosão” nos mesmos corpos de prova avaliados

com a técnica do ultrassom do item anterior 4.1.1, praticamente a totalidade

apresentaram diminuição da resistividade. SADOWSKI, L. [70] cita que FELIU, S,

GONZALEZ, J. A. e ANDRADE, M.C l. em 1990 no trabalho “Confinement of the

eletrical signal for in situ measurement of polarization resistance in reinforced

concrete” mostraram que a resistividade do concreto é inversamente proporcional á taxa

de corrosão.

O efeito dos íons cloretos na resistividade elétrica dos concretos é contraditório

conforme afirmações de LENCIONI, J. W. et LIMA, M. G. [100]. Já MORRIS, W.,

VICO, A et VÁZQUEZ, M. [101] concluíram que a resistividade aumenta com o teor

de cloretos em relação ao peso do cimento nos concretos.

A Figura 36 ilustra o resultado geral com as médias das resistividades para os

corpos de prova com recobrimentos de 2,5 cm. Os resultados com o recobrimento de

1 cm praticamente foram semelhantes e estão contidos no ANEXO C, item (a) e (b).



Figura 35. Gráfico geral com as médias das resistividades para 2,5 cm.

As medições no “após corrosão” foram inferiores a do “antes corrosão” devido

ao fato de que uma maior porosidade ou índice de vazios indica menor resistividade ao

movimento das cargas elétricas nos concretos bem como a concentração de cloretos

existente [100-101]. Ocorreu um aumento de vazios que foi provocado pelas fissuras

resultantes da disgregação do concreto em face da expansão dos produtos de corrosão,

fato comprovado pelo estado de fissuração visível.

Os resultados para a perda de massa ocorrida e as medições das resistividades

nos mesmos corpos de prova trabalhados com o ultrassom constam nas Tabelas 12 e 13.

Tabela 12. Perda de Massa para recobrimento de 1 cm.

Corpo de Prova curados

aos 28 dias

Perda de massa devido

corrosão acelerada (%)

1 10,68

2 13,60

3 10,25

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

0 1 2 3 4

Res

isti

vid

ad

e (k

ῼcm

)

Corpo de prova

Antes da corrosão

Depois da corrosão



Tabela 13. Perda de Massa para recobrimento de 2,5 cm

Corpo de Prova curados

aos 28 dias

Perda de massa devido

corrosão acelerada %

1 20,01

2 19,50

3 15,90

4 14,80

No aspecto das perdas de massa observou-se que com recobrimento de 1 cm a

perda foi menor do que com recobrimento de 2,5 cm, bem como o tempo para a

visibilidade do estado de fissuração. Portanto, menor quantidade de elétrons saindo do

anodo na pilha eletrolítica gerada.

4.1.4 Medidas eletroquímicas de potenciais de meia-célula.

4.1.4.1 Ensaios realizados com corpos de prova prismáticos com 5 cm de

recobrimento.

Os ensaios demandaram cerca de 78 horas entre o início da aplicação da corrente

elétrica de 0,10 A com potencial lido na fonte de 14,4 V até a visualização da corrosão.

Segundo a norma ASTM 876-91[47], em estrutura de concreto a armadura pode

ser avaliada quanto à corrosão utilizando faixas de potenciais que informa de maneira

qualitativa a probabilidade da ocorrência dos processos corrosivos, esses valores são

apresentados na Figura 37.



Figura 36. Gráfico comparativo dos potenciais antes e após a corrosão para

recobrimento de 5 cm.

A Tabela 14, com as faixas de potenciais de corrosão segundo a norma ASTM

876-91[108] possui os intervalos dos riscos de corrosão em função dos potenciais e é

utilizada na comparação com os resultados obtidos demonstrando a eficácia da técnica

no monitoramento da corrosão.

Tabela 14. Faixas de potenciais conforme ASTM 876-09 [108]

Potenciais V (ECS*) Probabilidade de corrosão

> -0,20 10%

<-0,35 90%

-0,20 a -0,35 Incerta

Os resultados apresentados neste primeiro momento refletem uma situação onde

se tem certeza da corrosão na armadura, pois a corrente elétrica aplicada só foi

interrompida após a fissuração visível dos corpos de prova.

Resultados semelhantes foram observados para recobrimentos de 1 e 2,5 cm.

Os resultados mostraram que o teste das medidas dos potenciais de corrosão é

confiável porque os valores após a corrosão visível em todos os corpos corresponderam

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1 2 3

Pote

nci

al (m

V)

Corpos de prova

Antes da corrosão

Após a corrosão



aos 90% de probabilidade da tabela da ASTM C 876 – 09, portanto apenas ratificando a

literatura.

SADOWSKI, L. [70] com suas experimentações usando as duas técnicas não

destrutivas de resistividade do concreto e potencial de corrosão de meia célula em

conjunto obteve informações mais confiáveis sobre a probabilidade de corrosão numa

estrutura testada.

4.2. Resultados e Discussões sobre as técnicas micromagnéticas.

Os resultados estão apresentados nos gráficos seguintes através da relação entre

o tempo esperado de exposição à névoa salina e o tempo de resposta do ensaio nas

magnetizações realizadas nas idades equivalentes a 0 dias, 7, 14, 21 e 28 dias de

exposição. A análise micromagnética foi realizada via combinação de Análise

harmônica do campo magnético tangencial (AHCT), Análise de ruído magnético

Barkhausen (ARB) e Análise multi-frequência das impedâncias das correntes parasitas

(ACP) para detecção da corrosão.

Com a presença da camada lift off fez-se experimentar uma diminuição na

sensibilidade de todas as técnicas, especialmente a Análise Magnética de Ruído

Barkhausen. Isto pode ser explicado pela interação de materiais com o campo

magnético aplicado e a profundidade de penetração padrão. ARB é uma técnica de alta

frequência indicada para análise de superfície e a baixa penetração de campo é afetada

pelas camadas do lift off. Porém, a combinação das três técnicas ARB, ACHT e ACP

proporcionou bons resultados na sensibilidade do método em face das maiores

correlações e menores dispersões. Foram usadas chapas poliméricas e de concreto fino.

a. Lift com chapa de material polimérico de 0 mm.

A Figura 38 apresenta os resultados obtidos através de ensaios com as placas

sem recobrimento (Lift off 0 mm). Observa-se um aumento na resposta magnética em

função do tempo de exposição da placa de aço a névoa salina, indicando uma

sensibilidade a presença e evolução da corrosão nas amostras.



As técnicas AHCT (r² = 0,9868) e ACP (r² = 0,9969) apresentaram melhores

correlações e menores dispersões comparadas com a técnica ARB (r² =0,8359). Apenas

a técnica de Análise do Ruído Barkhausen (ARB) apresentou dispersão acentuada.

Entretanto, o uso combinado (ALL 0 mm) resultou em menores dispersões entre os

parâmetros obtidos nas respostas magnéticas diante das demais técnicas isoladamente.

Foi possível, portanto, detectar a presença e evolução da corrosão nas amostras pela

combinação das técnicas micromagnéticas.

Fig. 37. Gráficos de correlação multiparamétricas para as placas sem recobrimento, com

tempo de exposição de 0, 7, 14, 21 e 28 dias. AHCT: análise harmônica do campo

magnético tangencial; ARB: análise do ruído de Barkhausen; ACP: análise das

correntes parasitas; ALL: combinação dos métodos.

As equações 1, 2 e 3 representam a correlação multiparamétrica para os ensaios

das técnicas AHCT, ARB e ACP, respectivamente ilustradas na Figura 37 anterior para

lift off 0 mm. Enquanto que, a equação 4 representa a combinação dos resultados das

três técnicas.

Resposta do Teste MicromagnéticoEND-AHCT [dias] = 3.16E4 - 1.41E4*Vmag + 1.06E4*A3 +

3.61E3*A5 - 5.20E3*P3 – 1.30E3*P5 - 2.23E3*K - 9.16E2*Hro; r2 = 0.9868. (1)



Resposta do Teste MicromagnéticoEND-ARB [dias] = 2.14E3* - 4.05E3*Mmax + 4.13E3*Mmédio -

1.08E2*Hcm - 63.3*H75M; r2 = 0.8359. (2)

Resposta do Teste MicromagnéticoEND-ACP [dias] = 5.29E2 + 2.76E4*Im1 - 1.54E4*Mag1 +

1.25E2*Ph1 + 8.78E4*Re2 + 2.16E4*Im2 + 1.85E4*Mag2 - 2.31E2*Ph2 r2 = 0.9960. (3)

Resposta do Teste MicromagnéticoEND-TODOS [dias] = 3.35E3 - 1.43E3*P3 - 6.62E1*P7 -

2.83E2*K - 1.40*H50M + 1.21E3*Re1 + 4.27E3*Im1 - 5.82E3*Mag1 + 1.49E4*Re2 +

1.44E4*Mag2; r2 = 0.9992. (4)

b. Lift off com chapa de material polimérico de 5 mm e 10 mm.

As Figuras 38 e 39 apresentam os resultados obtidos através dos ensaios

realizados com a camada de 5 e 10 mm de polímero (nylon-poliamida) sobre as placas

com e sem corrosão. Nesse caso, percebe-se um aumento da dispersão dos resultados

para as técnicas isoladas, porém, resultados também significativos foram alcançados

através da combinação das três técnicas, Figura 46 e47, ALL 5 mm e ALL 10 mm.

Figura 38. Gráficos de correlação multiparamétrica para as placas com recobrimento de 5 mm

de polímero

O tempo de exposição também de 0, 7, 14, 21 e 28 dias. Técnicas: AHCT

(análise harmônica do campo magnético tangencial); ARB (análise do ruído de

Barkhausen); ACP (análise das correntes parasitas) e ALL (combinação dos métodos).

Equações 5, 6, 7 e 8 abaixo correspondem aos gráficos da Figura 38 com lift off

de 5 mm.



Resposta do Ensaio END-AHCT [dias] = -1.66E3 - 309*A3 + 1.40E3*P7 + 641*Hro; r2 =

0.9367. (5)

Resposta do Ensaio END-ARB [dias] = 1.52E3 - 5.37E3*Mmédio - 3.52E3*Mr. - 3.68*Hcm; r2

= 0.5699. (6)

Resposta do Ensaio END-ACP [dias] = -3.35E5 - 468*Ph1 - 82.2*Ph2 + 1.01E8*Re3 -

5.51E7*Mag3 + 3.38E5*Ph3; r2 = 0.4145. (7)

Resposta do Ensaio END-TODOS [dias] = -1.46E3 - 1.18E3*A5 + 736*P3 + 537*P7 + 261*SAH

- 123*K + 3.30E4*Re1-7.77E3*Mag1 + 2.80E2*Ph1 - 27.6*Ph2; r2 = 0.9982. (8)

Para o lift off de 10 mm:

Figura 39. Gráficos de correlação multiparamétricas para as placas com

recobrimento de 10 mm de polímero, com tempo de exposição de 0, 7, 14, 21 e 28 dias.

AHCT: análise harmônica do campo magnético tangencial; ARB: análise do ruído de

Barkhausen; ACP: análise das correntes parasitas; ALL: combinação dos métodos.

Equações 9, 10, 11 e 12 correspondentes aos gráficos da Figura 39 para as placas

com recobrimento de 10 mm de polímero (nylon-poliamida):

Resposta do Ensaio END-AHCT [dias] = 1.24E4 - 7.62E3*Vmag - 2.68E3*A3 - 8.81E2*P3 +

3.75E1*P7; r2 = 0.9713. (9)



Resposta do Ensaio END-ARB [dias] = 2.15E3 - 1.12E4*Mmédio - 9.95E3*Mr + 3.98*H25M;

r2 = 0.4609. (10)

Resposta do Ensaio END-ACP [dias] = 1.44E3 - 5.78E4*Im1 + 9.00E4*Mag1 - 2.82E5*Re2 -

1.15E5*Im2 + 2.446E3*Ph2; r2 = 0.9747. (11)

Resposta do Ensaio END-TODOS [dias] = 1.19E4 - 8.01E3*Vmag + 1.71E4*A3 + 3.14E3*A5 +

8.77E2*A7 - 6.29E3*K + 1.86E4*Im1 + 2.03E4*Mag1 - 4.82E4*Im2 + 5.47E2*Ph2; r2 = 0.9983. (12)

Nota-se também, em relação ao lift off anterior de 0 mm, que houve uma

redução da sensibilidade com o uso isolado das técnicas. Entretanto, a elevada

sensibilidade (r² = 0,9983 com baixa dispersão), do uso combinado das três técnicas

apresentou melhor aplicabilidade.

c. Lift off com chapa de concreto fino com 0, 7,5 e 15 mm.

A Figura 40 ilustra as respostas magnéticas do método 3MAII com o uso

combinado das três técnicas (AHCT, ARB e ACP), com lift off de 0 mm, 7,5mm e 15

mm em concreto fino.

LF 0 mm LF 7,5 mm



LF 15 mm

Figura 40. Resultados obtidos para 0, 7,5 e 15 mm de lift off com placa de

concreto fino.

As equações 13,14 e 15 da Figura 40 representam respectivamente com as placas

de concreto fino os lift off de O; 7,5 e 15 mm.

Para lift off de 0 mm: Resposta do Ensaio END-TODOS [horas] = 1.73E+3*(1) – 3.90E+2*(A7) – 5.50E+2*(P3) – 1.01E+2*(UHS) - 1.01E+2*(Hro) – 3.01E+1*(Mmax) + 2.06E+3*(Im3) – 1.30E+4*(Mag3); r2 = 0.9995. (13). Para lift off de 7, 5 mm:

Resposta do Ensaio END-TODOS [horas] = 5.28E+4*(1) – 5.55E+4*(Vmag) + 5.34E+4*(A3) +

4.10E+3*(A5) + 1.18E+2*(P5) + 3.79E+3*(UHS) – 2.28E+4*(K) – 1.08E+3*(Mr) – 2.02E+2*(Ph3);

r² = 0.9331 (14).



Para lift off de 15 mm:

Resposta do Ensaio END-TODOS [horas] = 6.87E+4*(1) – 7.41E+4*(Vmag) +

4.62E+4*(A3) + 4.83E+3*(UHS) – 2.05E+4*(K) + 1.29E+3*(Mmax) – 5.11E+5*(Im2) –

2.95E+2*(Ph3) – 4.801E+5*(Im4); r2 = 0,9505 (15)

Com o aumento do lift off, as medidas obtidas com o recobrimento polimérico,

além das correlações favoráveis via técnicas combinadas, apresentou dispersões com o

lift off de 5 e 10 mm muito pequenas em relação àquelas obtidas com o recobrimento de

concreto fino de 7,5 e 15 mm.

A presença da camada não ferromagnética resultou numa grande atenuação dos

sinais medidos, sendo mais influenciada com o revestimento de concreto fino. Isso se

deve a maior homogeneidade do material polimérico bem como sua reduzida espessura.

Essa relação entre atenuação e representatividade serve de indício para a

formulação de uma hipótese que relacione a confiabilidade dos resultados com as

características do sensor magnético. Uma vez que os parâmetros de controle são

dependentes das propriedades magnéticas da amostra, a relação entre a penetração do

campo magnético e a atenuação do sinal de saída pode depender da relação entre a

geometria da amostra, a geometria do sensor e o lift off [71].

A análise das equações mostrou que a medida que o sinal vai sendo atenuado o

programa MMS vai buscando novas combinações de parâmetros para encontrar uma

melhor correlação linear com o estado de carregamento externo, mesmo para sinais de

reduzida intensidade.

Observou-se claramente um aumento na resposta magnética em função do tempo

de exposição à névoa salina refletindo o avanço da frente de corrosão nas placas de aço

experimentadas. O aumento do lift off de concreto fino apresentou um aumento da

dispersão nos resultados quando sem recobrimento, mas ainda assim se verificou um

acréscimo e uma variação direta confiável entre a resposta micromagnética e a evolução

da corrosão.

4.3. Resultados e Discussões das medidas de ultrassom e esclerômetro em

um sistema real de pontes de Aracaju/Se.

A metodologia usou o Método de Medição 1 composto de vinte medições

conjuntas em cada malha amostral de dez pontos conforme NBR 7584/95 [47] de tão

somente uma réplica para cada medida ultrassonora e esclerométrica, e o Método de

Medição 2 composto de cento e cinquenta medições conjuntas sendo de cinco réplicas

para cada ponto amostral esclerométrico e dez réplicas em cada ponto amostral para o

ultrasom [107].



4.3.1 Resultados e Discussão utilizando a média de medições únicas em cada

pontos amostral.

As Figuras 41(a e b) e 42 (a e b) mostram as medições realizadas pelas técnicas

do martelo de impacto e ultrassom. Ambas com medição única em cada ponto amostral

da malha de dez pontos (Método de Medição 1). Assim, os valores apresentados nas

figuras representam os valores médios de índices esclerométricos e velocidades

ultrassônicas de cada pilar. As demais três pontes apresentaram comportamento

equivalente.

Fig. 41. Valores médios da Ponte 1 usando Método 1: (a) esclerometro; (b) ultrassom

Fig. 42. Valores médios e intervalos de confiança com aplicação do teste t de Student

para o Método 1 da Ponte 1: (a) esclerometro; (b) ultrassom.

As medições feitas utilizando o esclerometro e ultrassom das pontes estão

salientadas nas Figuras 41 (a) e (b). As medidas com o esclerometro apresentam valores

representativos acima do índice 47 que pela curva de correlação do aparelho representa



uma resistência à compressão muito favorável para o desempenho mecânico das

estruturas ensaiadas.

No caso das medições ultrassonoras não se dispunha de uma curva de correlação

do fabricante do equipamento, entretanto apresentaram um valor médio de propagação

entre 3.300 m/s a 4.000 m/s, classificado como nível ótimo, de acordo com os valores

propostos por Cánovas [43], inferindo elevadas resistências à compressão dos

concretos, pois essa propriedade mecânica aumenta com o aumento das velocidades

ultrassonoras.

Os resultados mostram que o uso combinado das duas técnicas não destrutivas,

seguindo rigorosamente as normas técnicas, tanto a qualidade das estruturas como suas

respectivas resistências mecânicas a compressão, são satisfatórias no requisito da

segurança estrutural. Entretanto, deve-se tomar muito cuidado ao se fazer uso apenas

dos valores médios durante a análise dos resultados, prática bastante rotineira nos

trabalhos encontrados na literatura e na prática profissional.

A média não representa necessariamente o valor experimental mais provável e

pode não refletir com precisão a realidade física. Tomada isoladamente, o valor da

média não tem nenhum significado; o erro associado também deve ser levado em

consideração [95]. Quando os mesmos resultados foram analisados considerando os

intervalos de confiança, Figuras 42(a) e 42(b), ficaram evidentes implicações na

qualidade dos concretos dos pilares.

Os resultados do ultrassom, analisando-se apenas a média na Figura 41 (b),

mostra que os valores médios de propagação das ondas estão classificados como nível

ótimo. Enquanto que, ao se observar as variabilidades das medidas ao redor da média

para os pilares 1 e 7, se verifica que estes concretos podem ser qualificados em níveis de

ótimo ao regular na conclusão de Cánovas [43], como mostra o intervalo de confiança

da média. Apesar da importância nas medições, em nosso dia a dia normalmente não

nos preocupamos em discutir as incertezas [88], e que podem determinar interpretações

equivocadas.

Além de ficar claro as consequências que podem ocorrer ao analisar os

resultados apenas pelos valores médios, o Método de medição 1 apresenta outra falha:

justamente somar todos os valores da malha amostral, independentemente da técnica de



medição. Da forma como as medições foram realizadas não é correto somar todas as

medidas e utilizar a média juntamente com o intervalo de confiança, pois não é possível

garantir estatisticamente que os valores obtidos ao longo da malha amostral sejam os

mesmos, até porque o concreto ao longo do pilar ou longarina não é homogêneo.

Assim, para que seja possível realizar a soma dessas medidas, é imperioso

repetir as medições em cada ponto da malha amostral para que, após esse procedimento,

sejam realizados os testes estatísticos (t e F), de modo a verificar a homogeneidade da

média e dos erros, como será discutido nos resultados referentes ao Método 2.

Portanto, a análise da qualidade do concreto pode ser comprometida, seja pela

adoção de uma técnica de medição superficial como a esclerometria cujos resultados

mostraram um comportamento semelhante para todos os pilares, Figura 41 (a), seja por

desconsiderar uma análise estatística mais detalhada, ainda que simples, cuja aplicação

aos dados do ultrassom aponta claramente problemas de qualidade do concreto nos

pilares 1 e 7 quando comparados aos demais, Figura 42 (b).

As limitações do Método de Medição 1 foram a motivação para propor um

conjunto diferente de medidas, o Método de Medição 2, para se obter uma garantia de

estatística para os resultados.

4.3.2 Resultados e Discussão utilizando dez medidas ultrassônicas e

cinco de impacto em cada ponto amostral.

As Figuras 43 a 44 mostram os valores obtidos nos pilares e longarinas nas

pontes ensaiadas considerando dez medidas ultrassônicas em cada um dos dez pontos da

malha amostral, seguidas de cinco impactos em cada um desses pontos (Método de

Medição 2) , e não somente uma única medição em cada ponto como recomenda as

normas ABNT (1995) e Mercosur (1996). As cinco medidas de impacto em cada ponto

contrariam a norma ABNT NBR 7584 no subitem 4. 3.5 que determina: “não é

permitido mais de um impacto sobre um mesmo ponto. Quando isso ocorrer, o

segundo valor lido não deve ser considerado no cálculo dos resultados”.

Entretanto, no Método 2 as peças ensaiadas, pilares e longarinas, eram

muito rígidas diante da energia de percussão do martelo de impacto e evitavam



fenômenos de ressonância, vibração ou dissipação significativa de energia. Após cada

impacto no mesmo ponto, vistoriava-se a olho nú observando-se quebras ou fissuras

comprometedoras conforme subitem 5.6.5 da NM 78:96 –Mercosur [91].

Ao analisar os dados da esclerometria, Figuras 43-44-45 (a), os intervalos de

confiança das médias se cruzam. Isto é, com base no teste t, com 95% de confiança, se

deduz que as medições dos pilares são equivalentes em termos de média.

Entretanto, para realizar a soma de todos os valores da malha amostral, é

preciso verificar como se comportam os erros. Para tanto, é preciso fazer o teste F,

conforme pode ser observado nas Figuras 43-44-45 (c). Os valores do Fcalculado ficam

dentro dos limites tabelado do teste F, mostrando que os erros são equivalentes, sendo

possível desta forma realizar a soma de todas as medições.

Considerando os resultados do ultrassom, o comportamento é totalmente

diferente quando comparado aos dados da esclerometria, como mostra as Figuras 43-44-

45 (b).

Fica evidente que as medidas não são homogêneas em cada ponto da malha

amostral. Isso indica que não é possível fazer a soma de todas as medidas de ultrassom e

obter a média para representar a peça, com base em apenas uma única repetição de cada

medida. Além das médias não serem equivalentes para os dados de ultrassom, os erros

também apresentam o mesmo comportamento.

Pode ser observado nas Figuras 43-44-45 (d), que os valores do Fcalculado

estão fora dos limites tabelados, mostrando que as variabilidades são diferentes em cada

ponto do pilar.



Fig. 43. Medidas dos pilares Ponte 1 pelo Método 2. a) esclerometro; b) ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto (c) e ultrassom (d); e) legenda das

Figuras 5 a 7, relativas aos itens (c) e (d), onde a notação P-X-Y significa o valor do

Fcalculado do pilar.



Fig. 44. Medidas de pilar da Ponte 2 pelo Método 2. a) Esclerometro; b) Ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto (c) e o ultrassom (d); Legenda avaliada

na Figura 47 (e).



Fig. 45. Medidas de pilar da Ponte 3 pelo Método 2. a) Esclerometro; b) Ultrassom;

Aplicação do teste F para os dados do impacto (c ) e ultrassom (d); Legenda é avaliada

na Figura 44 (e).

No caso das medições do esclerômetro, os intervalos de confiança dos meios

sobrepostos estão nas (Figuras 43 (a), 44 (a) e 45 (a)). Com base no teste t com 95% de

confiança, pode-se concluir que as medidas em diferentes pilares foram equivalentes em

termos de média. No entanto, na utilização da soma de todos os valores obtidos para a

rede de amostragem, foi necessário avaliar os erros utilizando o teste F (Figuras 43 (c),

44 (c) e 45 (c). Os valores de Fcalculado estavam dentro dos limites tabulados (Figura

43), indicando que os erros foram equivalentes, assim, portanto, foi possível utilizar as

somas de todas as medições.

Conforme salientado, os resultados ultrassonoros apresentaram características

diferentes comparados com os dados esclerométricos, conforme figuras 43 (b), 44 (b) e

45 (b). As medições nos diferentes pontos da rede de amostragem não foram claramente

homogêneas. Considerando apenas uma única reposição de cada medição, não foi

possível resumir os resultados do ultrassom para obter uma média representativa. Além

dos meios de não ser equivalente para os dados de ultrassom, os erros também

mostraram o mesmo comportamento. Pode ser visto a partir das Figuras 43 (d), 44 (d) e

45 (d) que os valores calculados de F se encontram fora dos limites tabulados, indicando

que a variabilidade era diferente para cada ponto sobre o pilar.

De acordo com os dados de impacto, os concretos foram homogêneos, com

desempenho satisfatório em termos de segurança estrutural e qualidade da construção. A

conclusão do diagnóstico técnico seria a de que as estruturas eram aceitáveis, sem

intervenções.

Por outro lado, os resultados do ultrassom revelaram comportamento divergente,

destacando o fato de que as estruturas não foram homogêneas em toda a sua

composição. Defeitos internos que podem levar a condições estruturais insatisfatórias

incluem a presença de espaços vazios, fissuras e corrosão. A análise dos erros

experimentais fundamenta essa conclusão.



4.3.3 Analise da correlação entre a técnica esclerométrica e a ultrassonora.

As Figuras 46 (pontes 1,2,3 e 4) mostram as distribuições de pontos

representativos das médias resultantes das medições com o ultrassom (representadas nas

abcissas) e as medições com esclerometria (representadas nas ordenadas) de quatro

pontes ensaiadas. Em contraste com os resultados anteriores (Almeida, 1993), a

distribuição obtida aqui usando medições de campo reais em quatro pontes indicaram

que não foi possível estabelecer um modelo de correlação que descreve a relação entre o

esclerometro e o ultrassom. Em medições de campo anteriores, Hamidian et al., (2012)

obtiveram coeficientes de correlação (R ²) de 0,0275 e 0,0115, indicando uma falta de

correlação entre os resultados ultrassonoros e esclerométricos.

Esta falta de correlação pode em grande parte ser explicada pelas diferenças

evidentes entre os princípios das técnicas e as propriedades físicas medidas, em

conjunto com os erros e as incertezas inerentes a qualquer método, cuja variabilidade

durante o curso das medições não deve ser ignorado, a fim de evitar comprometer a

confiabilidade dos resultados.

Ponte 1

Ponte 2

30

35

40

45

50

55

60

65

3300 3500 3700 3900 4100VELOCIDADE (m/s)

ÍND

ICE

E

SC

LE

RO

MÉ

TR

ICO

40

45

50

55

60

65

3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600

VELOCIDADE (m/s)

ÌND

ICE

ESC

LE

RO

MÉ

TR

ICO



Ponte 3

Ponte 4

Figura 46. Gráficos sem correlações entre ultrassom e esclerômetro -s pontes 1,2,3 e 4.

4.4. Resultados e Discussões das correlações com ultrassom e esclerometria

com a resistência à compressão dos concretos.

Na literatura estudada não foi encontrado tamanho banco de dados usado no

presente trabalho, pois se trata de um edifício residencial com medições do 3º ao 13º

pavimentos de uma estrutura reticulada em concreto armado, com ensaios de ruptura

para a resistência à compressão, ultrassonoros e esclerométricos nos pilares, vigas e

lajes, tanto da obra aos 28 dias como no laboratório aos 3, 7, 14, 21 e 28 dias.

45

50

55

60

65

70

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

VELOCIDADE (m/s)

ÍND

ICE

ES

CL

ER

OM

ÉT

RIC

O



MACHADO, M. et al. [75] trabalhou com concretos usados no Rio de Janeiro

usando quase duzentos (200) corpos de prova de concretos locais na pesquisa de

correlações confiáveis para uso na engenharia local. LORENZI, A. [103] trabalhou com

quatrocentos (400) corpos de prova. Neste presente trabalho aproximadamente um mil e

cem (1.100) corpos de prova foram confeccionados.

Diversos autores expressaram correlações satisfatórias nas suas pesquisas entre as

medidas de ultrassom, esclerometria e resistência à compressão dos concretos.

Autores como ARIBIYIK, M. [77], MAHURE, N. et al. [71], MORENO, E. I. e

CARCANO-SOLIS, R.[73], AYDIN, F. et al. [83] entre outros publicaram trabalhos

onde demonstraram a existência de correlações satisfatórias entre as propriedades do

ultrassom e esclerometria com a resistência à compressão dos concretos.

Visando-se também estabelecer curvas de correlação entre as velocidades

ultrassonoras e os correspondentes resultados de ruptura à compressão dos concretos

usados desde o 3ª até o 13º pavimento do referido edifício e em todas as suas peças

estruturais da superestrutura (pilares, vigas e lajes), foram moldados corpos de prova,

para cada um dos cento e dez (110) caminhões-betoneira lançados, para ensaios nas

idades de 3, 7, 14, 21 e 28 dias de cura.

A Figura 47 apresenta os resultados.



Figura 47. Resultados das medições entre a resistência a compressão e velocidade do

ultrassom do 3º ao 13º pavimentos.

Observa-se claramente pela distribuição dos dados nas diversas idades de cura

para os dez pavimentos monitorados que não existe correlação entre a técnica de

ultrassom e o ensaio de ruptura para resistência mecânica a compressão dos concretos

em cada uma daquelas idades. Contraria a literatura que estabelece modelos

matemáticos de correlação confiáveis, em geral para a idade de 28 dias. Os valores R²

foram insignificantes.

Foram também analisadas distribuições de frequências dos dados para cada

idade (3,7, 14, 21 e 28 dias) visando-se estabelecer níveis de confiança em torno da

média para a distribuição de probabilidade. Em regra, os dados não apresentaram

distribuição normal, além da grande dispersão, para o estabelecimento de um intervalo

de confiança aceitável na engenharia diagnóstica.

As Figuras 48 ,49 e 50 ilustram as distribuições de frequências com o ultrassom

nas idades de 3 e 28 dias com os dados de laboratório. Os demais gráficos estão no

ANEXO C.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800

RU

PT

UR

A M

Pa

ULTRASSOM m/s

3 dias

7 dias

14 dias

21 dias

28 dias



Figura 48. Distribuição de frequências das velocidades ultrassonoras com 3 dias.

A Figura 49 da distribuição de frequências ultrassonoras para 28 dias salientou

apenas no trecho de 4308/4496 uma tendência de normalidade, entretanto sem

consequências físicas para estabelecer uma correlação confiável necessária.

Figura 49. Distribuição de frequências das velocidades ultrassonoras com 28

dias.

3571,20

3654,58

3737,96

3821,34

3904,72

3988,10

4071,48

4154,86

4238,24

4321,62

4405,00

3 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

No o

f obs

3746,0 3839,8 3933,6 4027,4 4121,2 4215,0 4308,8 4402,6 4496,4 4590,2 4684,0

28 dias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

No o

f obs



A Figura 47 demonstra a existência de velocidades com mesma ordem de

grandeza em quaisquer das idades, isto é: velocidades aos 3 dias iguais aos 28 dias, por

exemplo, salientando que não existe uma tendência estatística confiável entre as duas

propriedades em qualquer idade. Também, do ponto de vista prático se teria uma

interpretação estrutural insegura, pois, por exemplo, aos 28 dias poderia se interpretar

como constante a resistência à compressão para um intervalo de velocidades entre

3700 m/s a 4.700 m/s.

Figura 50. Avaliação da normalidade dos dados experimentais para os resultados

com 3 dias.

A avaliação da falta de normalidade dos dados experimentais nas demais idades

também foram observadas.

A Figura 50 salienta por exemplo, na idade de 3 dias com 95% de confiança, que

pouquíssimos dados poderiam ser utilizados o que inviabiizaria uma interpretação física

real de uma avaliação diagnóstica conclusiva.

O que se pode notar na Figura 47 é uma tendência de crescimento das

propriedades com as idades, isto é: a cinética de hidratação do cimento via técnica do

ultrassom que faz parte dos objetivos secundários neste trabalho.

0

5

10

15

20

25

3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600

R

U

P

T

U

R

A

M

P

a

ULTRASSOM m/s

Todos os dados

98 % de confiança

95 % de confiança

90 % de confiança

75 % de confiança

50 % de confiança3571,20

3654,58

3737,96

3821,34

3904,72

3988,10

4071,48

4154,86

4238,24

4321,62

4405,00

Var1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

No

of o

bs

Var1: N = 139; Mean = 4052,5655; StdDv = 205,5863; Max = 4405; Min = 3571,2



POPOVICS, S. [78] pesquisou a influência dos agregados graúdos (britas) nas

velocidades ultrassonoras devido a sua alta densidade relativamente à matriz cimentícia,

isto é: a onda ultrassonora encontrando no seu percurso esses agregados suas

velocidades serão maiores do que aquelas do percurso pela massa cimentícia. Como o

concreto é um compósito com mais de 60% do seu volume composto de britas, a

probabilidade de encontrarmos, conforme atestado pela Figura 47, idênticas

velocidades em idades extremas só dependerá do percurso da onda.

Vale ressaltar que todas as medições com o ultrassom foram realizadas pelo

mesmo operador, em corpos de prova cilíndricos colocados dentro de uma forma

trapezoidal para diminuir as influências dos erros experimentais conforme relatado no

Capítulo 3 da Metodologia. Evidentemente, durante a moldagem do corpo de prova

pode ocorrer disposições aleatórias de britas nas diversas direções.

Muitos autores referidos relatam sobre as diversas influências das variáveis

sobre a propagação ultrassonora ao longo do concreto. MACHADO, M. et al. [75]

lembra que as velocidades dos agregados graúdos tem uma influência considerável na

velocidade do concreto como um todo, uma vez que o agregado graúdo ocupa uma

parcela considerável do volume total do concreto. MALHOTRA, V. M. e CARINO, N.

J. [38] afirmaram que muitos pesquisadores descobriram que a velocidade de pulsação

é significadamente afetada pelo tipo e qualidade do agregado. Em geral, a velocidade de

impulso da pasta de cimento é menor do que a do agregado.

No presente estudo não existiram influências da direção do ensaio nos corpos de

prova. Todos os ensaios foram realizados exatamente na mesma direção de moldagem e

sempre ao longo da diretriz axial dos corpos de prova cilíndricos.

CHO, Y.S. [104] alerta que, em função da heterogeneidade da composição do

concreto, a interpretação de resultados através da utilização de velocidades ultrassônicas

é difícil. LORENZI, A. [103], ao justificar o uso das redes neurais artificais nas

correlações ora em discussão, colocou que, de forma geral, pode-se dizer que existe

uma grande dose de incerteza na interpretação dos resultados das velocidades

ultrassônicas sem levar em conta as influências das outras variáveis. Argumentou que a

eficiência da técnica para estimativas da resistência é limitada, sendo mais útil para

estudos comparativos da resistência ao longo do tempo ou de mapeamento de variações

de resistência numa estrutura



No tocante ao estudo das correlações entre a técnica esclerométrica e a de

ruptura para avaliação da resistência mecânica à compressão também não se conseguiu

resultados estatisticamente confiáveis de tendência entre as propriedades conforme

encontrado na literatura. As correlações entre ruptura e esclerômetria em quaisquer

idades de cura não existiram conforme salientado na Figura 51 adiante.

Figura 51. Resultados das medições entre escelrometria e resistência a compressão do

3º ao 13º pavimentos.

As distribuições de frequências dos índices de impactos esclerométricos foram

também analisadas nas diversas idades de cura (3,7,14,21 e 28 dias) reforçando a tese

da não existência de correlações entre os resultados esclerométricos com as resistências

a compressão dos concretos conforme literatura.

As Figuras 52 e 53 atestam a inexistência de correlações confiáveis. As figuras

nas demais idades estão no ANEXO C..

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35

RU

PT

UR

A

MP

a

ESCLERÔMETRO IE

3 dias

7 dias

14 dias

21 dias

28 dias



Figura 52. Distribuição de frequências dos índices esclerométricos com 3 dias.

Figura 53. Distribuição de frequências dos índices esclerométricos com 28 dias.

A técnica esclerométrica é muito conhecida e utilizada nos diagnósticos

periciais. Mas, conforme colocado na discussão do sistema real de pontes do

CAPÍTULO 4, item 4.3, subitem 4.3.2, deve se restringir tão somente à dureza

superficial para a qual foi concebida.

Os próprios fabricantes disponibilizam curvas de correlações obtidas com

materiais dos seus países quando da comercialização desses aparelhos. É uma prática

antiga e bastante usual a utilização dessas curvas nos diagnósticos técnicos periciais.

10,70 11,67 12,64 13,61 14,58 15,55 16,52 17,49 18,46 19,43 20,40

3 dias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

No

of o

bs

13,20 14,94 16,68 18,42 20,16 21,90 23,64 25,38 27,12 28,86 30,60

28 dias

0

10

20

30

40

50

No o

f obs



Diversos pesquisadores, HAMIDIAN, M. et al. [76], ALMEIDA, I. R. [42],

MOHAMMED, B. S. et al. [84], AYDIN,F. et al. [83] entre outros, estabeleceram

curvas de correlação entre resistência mecânica à compressão com os índices

esclerométricos nos seus trabalhos.

BROZOVSKY, J. [105] recomenda que para a medida de resistência do concreto

não usar diferentes esclerômetros nas mesmas áreas estudadas de uma dada estrutura,

pois a presunção teórica que a mesma resistência seria obtida não se confirmou. Sugeriu

para cada estudo de caso usar apenas um dado tipo de martelo de impacto.

A energia mecânica dispendida no impacto, mesmo compatibilizada com a

rigidez da peça, é insuficiente para alcançar maiores profundidades das peças

estruturais, comprometendo a avaliação da resistência como um todo e se restringindo

às camadas superficiais de recobrimentos.

Os ensaios foram feitos segundo a NBR 7584/95 da ABNT [47] através do

Método de Medição 1 descrito no CAPÍTULO 4, item 4.3, subitem 4.32. da

Metodologia onde apenas uma réplica era feita para cada ponto impactado, portanto

fisicamente considerado que todos os pontos ensaiados eram homogêneos o que não é a

real no concreto. Mas, esse é o procedimento usual com a técnica.

As análises dos dados levantados em todos os concretos do edifício em apreço

também permitiram estudar possível correlação entre as medições com o ultrassom e

com o esclerômetro, conforme Figura 54.



Figura 54. Resultados das medições entre ultrassonografia e esclerometria do 3º ao 13º

pavimentos.

A Figura 54 apresenta todos os dados obtidos com os corpos de prova analisados

em laboratório do 3ª ao 13ª pavimentos referidos bem com os dados acumulados das

medições em obra aos 28 dias desses mesmos concretos. Observa-se também que não

foram encontradas correlações entre as propriedades, tanto com os dados laboratoriais

como com os dados da obra.

Após a análise desse importante conjunto de dados via técnicas ultrassonoras e

esclerométricas onde se constatou a inexistência de correlações usuais, tanto no

laboratório como no campo, aflorou a necessidade da discussão sobre a mudança no

paradigma modelar hoje praticado através das correlações, para a pesquisa de novos

modelos mais compatíveis com a heterogeneidade desse material cerâmico que é

bastante vulnerável às diversas influências internas e externas.

Os dados das Figuras 47, 51 e 54 são extremamente úteis como referências de

concretos usinados atualmente muito utilizados nos edifícios de Aracaju para fck de

projeto de 30 MPa, mas para se inferir correlações genéricas tornam-se questionáveis.

y = -9E-06x2 + 0,0749x - 133,14

R² = 0,0566 / 3 dias

y = 8E-06x2 - 0,0629x + 134,68

R² = 0,074 / 7 diasy = 6E-05x2 - 0,5102x + 1097,4

R² = 0,0864 / 14 dias

y = 3E-05x2 - 0,2788x + 602,62

R² = 0,0526 / 21 dias

y = 2E-05x2 - 0,1822x + 391,85

R² = 0,1628 / 28 dias

y = 3E-06x2 - 0,024x + 77,846

R² = 0,0298 / dados obra

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800

ES

CL

ER

OM

ET

RIA

IE

ULTRASSOM (m/s)

3 dias 7 dias

14 dias 21 dias

28 dias Dados Obra



4.5 Resultados e Discussões das correlações entre ultrassom e esclerometria com o

tempo de cura do concreto.

4.5.1 Com os dados da obra estudo de caso.

A resistência mecânica a compressão do concreto é a propriedade que mais se

controla na lide construtiva. A resistência da argamassa ou do concreto depende da

coesão da pasta de cimento e de sua aderência às partículas do agregado, NEVILLE, A.

M [106]. Portanto, é o processo de hidratação do cimento que produz a maior influência

na resistência mecânica das argamassas e concretos.

Curvas de hidratação do cimento são conhecidas através da evolução da

resistência mecânica dos cimentos a compressão ao longo do tempo. Na literatura

pesquisada não foram encontradas curvas equivalentes relacionadas com os ensaios não

destrutivos ultrassonoros e esclerométricos.

O aumento da resistência do cimento com o tempo na realidade é o resultado da

cinética da hidratação do cimento.

Com milhares de medições levadas a efeito nesse trabalho de tese obteve-se um

banco de dados capaz de estabelecer curvas da evolução das velocidades ultrassonoras,

índices de impactos bem como da própria resistência a compressão dos concretos ao

longo do tempo de cura de 3, 7, 14, 21 e 28 dias. Na realidade, conseguiu-se estabelecer

curvas efetivas de hidratação do cimento usando-se ensaios não destrutivos.

A Figura 55 evidencia uma curva de aumento da resistência do concreto

ao longo do tempo de cura via velocidades ultrassonoras com boa correlação. A curva

foi obtida processando-se os mesmo dados obtidos para o estudo da existência ou não

de correlações entre ultrassom e ruptura a compressão, porém considerando-se apenas

os valores das velocidades no range 4000/4500 m/s facilmente observado na Figura

47. Nota-se facilmente nesse intervalo a tendência exponencial destacada na Figura 55.



Figura 55. Correlação entre as medidas de ultrassom com as resistências a

compressão ao longo do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias.

Utilizando-se de todos os dados ultrassonoros nas diversas idades conforme

Figura 47 obtém-se a curva da cinética de hidratação do cimento das Figuras 56 e 57.

Figura 56. Medições ultrassonoras em todas as idades do estudo de caso.

y = 0,1123e0,0013x

R² = 0,876

0

5

10

15

20

25

30

35

40

3.900 4.000 4.100 4.200 4.300 4.400 4.500

RU

PT

UR

A M

Pa

ULTRASOOM (m/s)

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

0 5 10 15 20 25 30

ULT

RA

SSO

M m

/s

DIAS



Tomando-se as médias em cada idade se obteve o perfil típico de uma curva

cinética de reação química, nesse caso, reação de hidratação. Em tempos até próximo de

10 dias ocorreu uma reação acelerada e posteriormente o sistema reacional oscilou

dentro de um estado de equilíbrio. A técnica de ultrassom foi a mais eficiente na

definição de um perfil cinético típico, se comparado com as técnicas de esclerometria e

resistividade apresentadas a seguir.

Figura 57. Medições ultrassonoras em todas as idades com as médias.

Adotando-se o mesmo procedimento para os dados que apresentam correlação

ao longo do tempo com as medições esclerométricas, obteve-se curva da Figura 58

equivalente ao endurecimento do concreto para o trecho aproximado entre índices do

range 12/ 25 da Figura 51 a qual denota uma concavidade negativa da parábola.

4000

4050

4100

4150

4200

4250

4300

4350

4400

0 5 10 15 20 25 30

UL

TR

AS

SO

M

m/s

DIAS



Figura 58. Correlação entre as medidas esclerométricas com as resistências a

compressão ao longo do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias.

Corresponde a uma relação entre resistência a compressão x esclerômetro ao

longo do tempo de cura que seria de uso prático em obras para o planejamento de

desformas usando-se a técnica muito conhecida do martelo de impacto.

Utilizando-se de todos os dados esclerométricos nas diversas idades

conforme Figura 51 obtém-se a curva da cinética de hidratação do cimento das Figuras

59 e 60.

Figura 59. Medições esclerométricas em todas as idades do estudo de caso.

y = -0,0629x2 + 3,2518x - 8,8886

R² = 0,8848

10

15

20

25

30

35

40

10 12 14 16 18 20 22 24 26

RU

PT

UR

A M

Pa

ESCLEROMETRIA IE

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

ES

CL

ER

OM

ET

RIA

IE

DIAS



Tomando-se as médias em cada idade, o gráfico se apresenta com a configuração

mostrada na Figura 60 seguinte.

Figura 60. Medições esclerométricas em todas as idades com as médias.

Usando-se do mesmo critério de análise com os dados obtidos para as

correlações referidas anteriormente, as medições esclerométricas e ultrassonoras entre si

também facultaram uma curva com boa correlação ao longo das idades de cura de 3, 7,

14, 21 e 28 dias conforme ilustrado na Figura 61.

Figura 61. Correlação entre as medidas esclerométricas com as ultrassonoras ao longo

do período de cura dos concretos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

ESC

LER

OM

ETR

IA IE

DIAS

y = 0,1631e0,0011x

R² = 0,8878

0

5

10

15

20

25

30

3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500

ES

CL

ER

OM

ET

RIA

IE

ULTRASSOM (m/s)



Os dados de obra também permitiram estabelecer curvas da ruptura a

compressão dos concretos em todas as idades correspondentes a cinética de hidratação

do cimento tendo como parâmetro ensaio destrutivo de ruptura. Este é o ensaio

corriqueiramente usado na prática da engenharia civil.

As Figuras 62 e 63 ilustram graficamente as medições de ruptura a compressão

em todas as idades com o concreto da obra.

Figura 62. Medições de ruptura a compressão em todas as idades do estudo de

caso.

Tomando-se as médias em cada idade, o gráfico se apresenta com a

configuração mostrada na Figura 63 seguinte.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30

RU

PT

UR

A M

PA

DIAS



Figura 63. Medições de ruptura a compressão em todas as idades com as médias.

4.5.3. Curvas de correlação da Resistividade do concreto com o tempo de

cura ensaiados no laboratório P²CEM/UFS.

Para técnica de Resistividade foram moldados corpos de prova prismáticos no

laboratório do P²CEM onde se obteve a curva seguinte:

Figura 64. Medições de resistividade do concreto em todas as idades do P²CEM.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

RU

PTU

RA

M

Pa

DIAS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30

RE

SIS

TIV

IDA

DE

k

ῼcm

DIAS



Tomando-se as médias em cada idade, o gráfico da resistividade do concreto se

apresenta com a configuração mostrada na Figura 65.

Figura 65. Medições de Resistividade em todas as idades com as médias.

Em termos de aplicação prática permitiria o monitoramento do endurecimento

dos concretos lançados nas obras, que é uma informação estratégica interessante na

tomada de decisão pelo aumento da produtividade construtiva sem prejuízo da

segurança estrutural.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30

RES

ISTI

VID

AD

E kῼ

cm

DIAS

CAPÍTULO 5- CONCLUSÕES


CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES

Destaque deve ser dado as técnicas micromagnéticas combinadas do 3MA-II que

demonstraram elevada sensibilidade na detecção da corrosão em aço usado no concreto

armado. Apresentaram elevada potencialidade para sua incorporação na engenharia

diagnóstica.

Com a técnica do ultrassom usando-se apenas a frequência de 54 kHz

recomendada para o concreto e à luz dos dados obtidos não se conseguiu estabelecer

correlação com a corrosão de armaduras no concreto.

As técnicas de resistividade e medidas do potencial de meia célula foram

qualitativamente confiáveis para o monitoramento da corrosão nas estruturas de

concreto armado, entretanto não se conseguiu estabelecer correlações aceitáveis.

O uso de técnicas não destrutivas ultrassonoras e esclerométricas combinadas

evidenciou a necessidade de se incorporar o tratamento estatístico de dados através da

análise das incertezas experimentais para uma melhor interpretação qualitativa e

sistemática na engenharia diagnóstica.

A análise das incertezas experimentais em estudos de caso evidenciou a

necessidade de reflexões na norma ABNT NBR 7584/95 – Avaliação da dureza

superficial pelo esclerômetro de reflexão.

Os resultados indicaram que o uso da técnica de impactos deve se restringir

efetiva e tão somente às análises qualitativas das características superficiais dos

concretos. Não é confiável se estimar propriedades mecânicas de peças estruturais como

um todo somente pela dureza superficial, especialmente quando não se aplicam

ferramentas estatísticas adequadas capazes de verificar a variabilidade das incertezas

experimentais em materiais heterogêneos como o concreto.

CAPÍTULO 5- CONCLUSÕES


À luz do expressivo número de resultados experimentais nos estudos de caso de

um sistema de pontes e no monitoramento do concreto produzido em um edifício com

estrutura de concreto armado, concluiu-se que o modelo de correlação geralmente

adotado pela literatura é falho e necessita de novos estudos visando se encontrar um

modelo matemático que compatibilize imperiosamente todas as variáveis que

influenciam as medições ultrassonoras e esclerométricas nos concretos com a realidade

requerida nas interpretações físicas dos diagnósticos.

Embasados nos resultados discutidos concluiu-se pela inexistência de

correlações objetivadas na tese entre a velocidade ultrassonora e o impacto

esclerométrico com a resistência a compressão dos concretos, tanto no campo como em

laboratório.

É viável tecnicamente o uso das técnicas não destrutivas ultrassonoras e

esclerométricas no monitoramento do endurecimento do concreto. Curvas equivalentes

às de hidratação do cimento foram obtidas com correlações satisfatórias.· Viabilizará

procedimentos operacionais controladores na engenharia de produção civil durante o

processo de desforma de novas estruturas concretadas utilizando no canteiro de obras

técnicas não destrutivas de boa portabilidade.

CAPÍTULO 6- SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS


CAPÍTULO 6

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Aprofundar os estudos micromagnéticos utilizando sensores adequados aos

recobrimentos usuais das armaduras das estruturas de concreto usuais.

Estudar novos modelos matemáticos para avaliar os resultados das técnicas não

destrutivas ultrassonoras e esclerométricas com a resistência a compressão dos

concretos estruturais.

Estudar mudanças nas normas técnicas NBR 7584/95 [70] e NM 78:96 [8] com

a incorporação da análise de erros experimentais e considerações sobre números de

impactos.

Itens das normas de dureza superficial NBR 7584 [70] e NM 78:96 [8]

necessitam de novas reflexões, sobretudo nas avaliações pelas médias aritméticas

simples dos resultados e na indução das aplicações dos martelos de impacto para a

avaliação da resistência a compressão dos concretos.

Estudar a possibilidade da existência de correlações entre as velocidades

ultrassonoras com a corrosão dos aços nos concretos através de transdutores em

diversas frequências com análises simultâneas dos espectros das energias dissipadas.

Integrar variáveis diversas influentes através das redes neurais artificiais ou

equivalentes.

Estudos em campo de correlações entre as medidas de resistividade dos

concretos com a corrosão dos aços.

CAPÍTULO 6- SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS


Estudar correlações no campo entre o ultrassom, esclerometria e resistividade

com a resistência à compressão dos concretos antigos através da extração local de

corpos de prova cilíndricos.

Estudar as comparações entre os ensaios químicos de cinética do cimento com as

técnicas não destrutivas ultrassonoras.

CAPÍTULO 7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS


Tese de Doutorado-Carlos Henrique de Carvalho

CAPÍTULO 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[94] ABNT NBR8802/1994. Associaçáo Brasileira Normas Técnicas. Concreto

endurecido determinação da velocidade de propagação da onda ultrassônica. Rio de

Janeiro/Br.

[95] SCHWAAB, M., PINTO, J. C., Análise de Dados Experimentais 1. Fundamentos

e Estimação de Parâmetros. E-papers, Rio de Janeiro/Br, 2007.

[96] IRIE, H., YOSHIDA, Y., SAKURADA, Y. and ITO, T. “Non-destructive-testing

Methods for Concrete Structures.” NTT Technical Review, v. 6, nª 5, pp. 1-7, 2008.

[97] LENCIS, U., UDRIS, A. and KORJAKINS, A. Reinforcement effect on the

ultrasonic pulse velocity in concrete depending on the sounding method and measuring

device. 29th

European Conference on Acoustic Emission Testing, pp. 1-8,EWGAE

2010.

[98] ZHU, J., KEE, SH., HAN, D. and TSAI, YT. “Effects of air voids on ultrasonic

wave propagation in early age cement pastes.” Cement and Concrete Research, v. 41, nº

8, pp. 872-881, 2011.

[99] ANUGONDA, P. WIEHN, J. S. and TURNER, J. A. “Diffusion of ultrasound in

concrete.” Ultrasonics, v. 39, nº 6, pp. 429-436, 2001.

[100] LENCIONI, J. W. et LIMA, M. G. “Principais fatores intervenientes nas medidas

de resistividade elétrica superficial do concreto – Estado-da-Arte.” CÍMPAR, p.12 2010.

[101] MORRIS, W., VICO, A and VÁZQUEZ, M. “Cloreto de corrosão induzida de

reforço de aço avaliado por medições de resistividade de concreto.” Electrochimica

Acta, v. 49, nº 26, pp. 4447-4463, 2004.

[102] BENOUIS, A. et GRINI, A. “Estimation of Concrete´s Porosity by Ultrasounds.”

Physics Procedia, v. 21, pp. 53-58, 2011.

[103] LORENZI, A. Aplicação de redes neurais artificiais para estimativa da

resistência á compressão do concreto a partir da velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico. Tese de D.Sc. UFGRS, Porto Alegre, 2009.

[104] CHO, Y.S. “Non-destructive Testing of High Strength Concrete using Spectral

Analysis of Surface Waves.” NDT& E International, v. 1, nº 36, pp. 229-235, 2003.

[105] BROZOVSKY, J. “Comparsion of Compressive Strenghts of Concrete Testing by

Different of Sclerometers.” Procedia Engineering, v. 66, pp. 254-259, 2013.

[106] NEVILLE, A. M. Propriedades do Concreto. Tradução Salvador E. Giammusso.

1 ed. São Paulo, PINI,1982.

[107] CARVALHO, C.H., SEVERO, J.B. J., MACEDO, M. C. S.S., GRIZA, S.,

ANDRADE, C. E. C., SANTOS, A. A., BARRETO, L. S. Application of statistical

techniques to evaluate the reliability of ultrasonic and rebound hammer measurements

of compressive strength in the concrete of bridges. . Scientific Research and Essays –

Academic Journals, vol. 9(6), pp. 136-144, 2014.






A N E X O S

A-B-C



ANEXO A

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

f. Do Cimento

Cliente:

Material:

Nº Lamir

Nome da Amostra Técnica Elisiane R. Pescini

Massa Inicial (g)

MALHAS (TYLER) ABERTURA (mm)PORCENTAGEM

RETIDA (%)

35 0,425 0,00 - - 100,00

42 0,355 0,00 - - 100,00

48 0,280 0,00 - - 100,00

80 0,180 0,00 - - 100,00

100 0,150 0,00 - - 100,00

170 0,090 0,00 - - 100,00

200 0,075 0,00 - - 100,00

250 0,063 0,07 0,07 0,07 99,93

270 0,053 0,51 0,51 0,58 99,42

325 0,043 2,03 2,03 2,61 97,39

400 0,036 3,42 3,42 6,03 93,97

500 0,028 6,99 6,99 13,02 86,98

635 0,020 11,67 11,67 24,69 75,31

0,010 26,74 26,74 51,43 48,57

0,006 14,10 14,10 65,53 34,47

0,003 13,54 13,54 79,07 20,93

0,001 12,95 12,95 92,02 7,98

menor 0,001 0,000 7,98 7,98 100,00 0,00

MASSA FINAL (g): 100,00 Diâmetro 10% 1,22 Diâmetro 90% 30,97

Diâmetro 50% 10,43 Diâmetro médio 13,51

% EQUIVALENTE % ACUMULADA ACIMA % ACUMULADA

ABAIXO

100,00 Data: 31/8/11

Sr. Carlos Henrique

Cimento

470/11 A

Cimento

Micrômetros

RESULTADOS DE ANÁLISE

GRANULOMÉTRICA

POR DIFRAÇÃO DE RAIOS LASER Peneiramento Laser

Equipamento Granulômetro CILAS 1064

Tempo de Ultrasom 60 segundos

Análises granulométricas do cimento, LAMIR/UFPR/470/11A em 06/09/11.

Distribuição Granulométrica

0

20

40

60

80

100

120

0,000 0,001 0,010 0,100 1,000

Diâmetro de Partículas (mm)

Fre

qu

ên

cia

ac

um

ula

da

ab

aix

o (

%)



g. Da Areia





h. Pedrisco e Brita um

Amostra de Pedrisco.



Amostra de Brita 1.

i. Aço

Resultado da análise química (% em massa):

Características mecânicas:



Características microscópicas:



ANEXO B

GRÁFICOS DE MEDIÇÕES DE ULTRASSOM NOS

ENSAIOS DE CORROSÃO ACELERADA



Gráfico equivalente à Figura 36 do texto da tese do capítulo 4, resultados e

discussões, com apenas as médias dos resultados das medições ultrassônicas antes e

depois da corrosão para recobrimento de 2,5 cmm.

ANEXO C

GRÁFICOS DE MEDIÇÕES DE RESISTIVIDADE NOS

ENSAIOS DE CORROSÃO ACELERADA

a. Resultados das Medidas de Resistividade antes e depois da

corrosão com recobrimento de 1 cm.



Gráfico geral com as médias das resistividades para 1cm.

b. Resultados das Medidas de Resistividade antes e depois da corrosão com

recobrimento de 1 cm para cada corpo de prova mostrado no quadro

geral acima.

Gráfico do Corpo de Prova de número 1 do gráfico geral com 1 cm de

recobrimento.




recobrimento.


recobrimento.

c. Medidas de Resistividade com recobrimento de 2,5 cm.

Gráficos das Medidas de cada corpo de prova antes e depois das medições

com recobrimentos de 2,5 cm.



Gráfico do Corpo de Prova de número 1 do gráfico geral com 2,5 cm de

recobrimento.


recobrimento.




recobrimento.


recobrimento.



GRÁFICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIAS

Histogramas US

3571,203654,58

3737,963821,34

3904,723988,10

4071,484154,86

4238,244321,62

4405,00

3 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

No

of

ob

s



3950,604001,74

4052,884104,02

4155,164206,30

4257,444308,58

4359,724410,86

4462,00

7 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

No

of

ob

s



4099,6 4131,7 4163,8 4195,9 4228,0 4260,1 4292,2 4324,3 4356,4 4388,5 4420,6

14 dias

0

1

2

3

4

5

6

7

No

of

ob

s



4130,0 4162,2 4194,4 4226,6 4258,8 4291,0 4323,2 4355,4 4387,6 4419,8 4452,0

21 dias

0

1

2

3

4

5

6

7

8

No

of

ob

s



3746,0 3839,8 3933,6 4027,4 4121,2 4215,0 4308,8 4402,6 4496,4 4590,2 4684,0

28 dias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45N

o o

f o

bs



2420,602610,92

2801,242991,56

3181,883372,20

3562,523752,84

3943,164133,48

4323,80

Obra

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50N

o o

f o

bs



Histograma Esclerometro

10,70 11,67 12,64 13,61 14,58 15,55 16,52 17,49 18,46 19,43 20,40

3 dias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

No o

f obs



11,70 12,77 13,84 14,91 15,98 17,05 18,12 19,19 20,26 21,33 22,40

7 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30N

o o

f o

bs



12,70 13,67 14,64 15,61 16,58 17,55 18,52 19,49 20,46 21,43 22,40

14 dias

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9N

o o

f o

bs



13,20 13,92 14,64 15,36 16,08 16,80 17,52 18,24 18,96 19,68 20,40

21 dias

0

2

4

6

8

10

12N

o o

f o

bs



13,20 14,94 16,68 18,42 20,16 21,90 23,64 25,38 27,12 28,86 30,60

28 dias

0

10

20

30

40

50N

o o

f o

bs



29,60 31,32 33,04 34,76 36,48 38,20 39,92 41,64 43,36 45,08 46,80

Obra

0

10

20

30

40

50

60N

o o

f o

bs



Histograma Ruptura

17,00 17,62 18,24 18,86 19,48 20,10 20,72 21,34 21,96 22,58 23,20

3 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

No

of

ob

s



22,70 23,36 24,02 24,68 25,34 26,00 26,66 27,32 27,98 28,64 29,30

7 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20N

o o

f o

bs



20,60 21,62 22,64 23,66 24,68 25,70 26,72 27,74 28,76 29,78 30,80

14 dias

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10N

o o

f o

bs



29,8 30,7 31,6 32,5 33,4 34,3 35,2 36,1 37,0 37,9 38,8

28 dias

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

No

of

ob

s



3500

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

10 15 20 25 30 35 40 45

Ult

rass

om

Esclerometro

3 dias 7 dias

14 dias 21 dias

28 dias Dados Obra

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CARLOS HENRIQUE DE CARVALHO€¦ · iii AGRADECIMENTOS Ao nosso bom Deus por me propiciar saúde vigorosa para a finalização de uma ... of buildings especially in aggressive environments