Upload
dangdat
View
223
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Ricardo Ferreira
Durabilidade e Desempenho Estrutural
Ricardo Ferreira
Ensaios Não DestrutivosEND
O que são Ensaios Não Destrutivos?
Ensaios Não Destrutivos (END) são definidos como testes para o controle da qualidade, realizados sobre peças acabadas ou semi-acabadas, para a detecção de falta de homogeneidade ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem prejudicar a posterior utilização dos produtos inspecionados.
Prevenção de acidentes
Redução de custos
Melhorar a confiabilidade de produtos
Fornece informações para intervenções em estruturas
Finalidade dos END
Baixo custo
Pouco ou nenhum dano à estrutura
Aplicados com a estrutura em uso
Permitem que problemas possam ser detectados em estágio inicial
Manutenção preditiva e preventiva (muito mais eficiente e de menores custos que a corretiva)
Vantagens dos END
Localização das armaduras em concreto armado
Detecção de corrosão em armaduras
Avaliação de concretos com reação álcali-agregado
Estimativa de propriedades mecânicas do concreto
Avaliação da homogeneidade de lotes de concreto
Análise de defeitos (fissuras, vazios etc)
Determinação das propriedades geométricas de peças de concreto
Aplicações na construção civil
Princípios
Visual
Magnético
Esclerométrico
Sônico
Ultrassom
Impacto-eco
Tomografia acústica
Elétrico
Químico
Radioativo
É considerado um método primário nos programas de controle de qualidade.
A vistoria requer boa visão, boas condições de iluminação e experiência no reconhecimento de falhas e defeitos.
Alguns equipamentos também podem ser usados tais como, lupas de pequeno aumento, câmeras fotográficas e de vídeo, drone etc.
Visual
Visual: Mapeamento de fissuras
Visual: Mapeamento de fissuras
a) Fissurômetro b) Comparador de fissuras c) Medidor óptico. (Mesquita, C., 2007)
Visual: Mapeamento de fissuras
Mapeamento de fissuras
Torre de microondas
A pacometria é utilizado na detecção de armaduras e permite estimar sua bitola, cobrimento e orientação.
Magnético: PacometriaPacometria: localização das armaduras
CEEAC: Bloco D, 2º pavimento, viga V402. Espessura de cobrimento de 7 mm.
Objetivo
Medição da dureza superficial do concreto endurecido pelo uso do esclerômetro de reflexão.
Normalização: ABNT NBR 7584: 2012
Aplicação
Avaliação de uniformidade
Comparação com concreto de referência
Comparação de qualidade
Controle de qualidade de peças pré-moldadas
Estimativa da resistência à compressão do concreto, mediante correlação confiável e análise de fatores intervenientes.
Esclerométrico
Esclerométrico
EsclerométricoThe ‘M’ type Schmidt Hammer. Impact energy of 29.43Nm.
Princípio
O princípio de funcionamento é baseado em determinar a energia de impacto da massa (martelo) que, ao ser impulsionada por uma mola, se choca através de uma haste com a superfície de concreto.
O esclerômetro registra a parcela de energia de reflexão do martelo (recuo), chamado de índice esclerométrico (IE)
Quanto maior a dureza da superfície, maior o recuo ou reflexão do martelo.
Esclerométrico
Área de ensaio
Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície por polimento.
Faces verticais dos elementos, preferencialmente.
Afastada de regiões com segregação, exsudação, concentração de armaduras, juntas de concretagem, arestas etc.
Distar mais de 50mm de cantos e arestas.
Estar geométrica e uniformemente distribuída na região da estrutura em análise.
Possuir entre 80cm² e 400cm².
Pontos de impacto
16 impactos em cada área de ensaio.
Aplicação ortogonal à área de ensaio.
Esclerométrico
Realizar a verificação do esclerômetro.
Fazer a leitura do índice esclerométrico (IE).
Avaliação apenas superficial do concreto (20mm para esclerômetro de 2,25Nm)
Influência de muitos fatores:
Dosagem do concreto,tipo de cimento, tipo de agregado, tipo de cura
Tipo de superfície, presença de armaduras, esbelteza da peça
Umidade e temperatura
Carbonatação e calcinação (incêndio)
Operador
Esclerométrico
Esclerométrico
Bloco D, P24 Esclerometria
Bloco C, L38 Esclerometria
Bloco A, V202 Esclerometria
Objetivo
Avaliar as características do concreto através da determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica.
Normalização: ABNT NBR 8802: 2013
Aplicação
Verificar homogeneidade do concreto.
Falhas de concretagem internas, profundidade de fissuras e outras imperfeições.
Monitoramento do concreto para avaliar alterações decorrentes de agressividade ambiental.
Sônico: Ultrassom
Modo de execução
Executar a verificação do equipamento com auxílio da barra de referência.
Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície.
Medir a distância entre os pontos de acoplamento com precisão de ±1%.
Aplicar fina camada de gel acoplante nas faces dos transdutores ou local de ensaio.
Posicionar os transdutores na peça de concreto. Transmissão direta, semi-direta ou indireta (de superfície).
Determinar o tempo de transmissão da onda com precisão de ±1%.
Sônico: Ultrassom
Modo de execução
Com o tempo de propagação e a distância entre os transdutores, determinar a velocidade de propagação (V ou UPV).
Pode-se obter uma correlação da velocidade de propagação com a resistência a compressão e com o módulo de elasticidade do concreto.
Sônico: Ultrassom
Lorenzi, A. PPGEC-UFRGS, 2009
Fatores que influenciam na velocidade
Distância entre as superfícies de contato dos transdutores.
Presença de armadura, principalmente no sentido de propagação da onda.
Densidade do concreto, que depende do traço e das condições de concretagem.
Tipo, densidade e outras características dos agregados.
Tipo de cimento e grau de hidratação.
Direção de ensaio da peça.
Tipo de adensamento do concreto.
Idade do concreto.
Sônico: Ultrassom
Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos
UHE Furnas: Gel exsudado a partir de uma fissura na superfície do concreto da galeria de drenagem
UHE Furnas: Fissuração em pilar de vertedouro
Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos
Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos
Classe Características observadas
0 Sem indícios
1 Presença de gel exsudado em quantidade pouco expressiva
2Presença expressiva de gel na superfície do concreto com incidência de fissuração em algumas regiões
Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos
Fissura nos agregados com preenchimento de material branco na argamassa
Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos
y = 39,684ln(x) - 315,44
R2 = 0,8288
0
4
8
12
16
20
24
3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000
Velocidade ultra-sônica (m/s)M
ódul
o de
ela
stic
idad
e S
ecan
te
(GP
a)UHE Furnas: testemunhos extraídos no sentido montante da galeria de drenagem
Poder ser usado para detecção de falhas no concreto e para sua caracterização geométrica
Ondas mecânicas são geradas através do impacto de esferas metálicas na superfície do concreto
Requer somente um transdutor (equipamento que converte pulsos mecânicos em sinais elétricos)
Simples, eficiente, versátil, usado comercialmente e, relativamente, barato
Mais indicado para uso nas inspeções e medições de espessura de pavimento em rodovias
Sônico: Impacto-eco
O tomógrafo Ultrassônico é aplicado para avaliar estruturas de concreto, concreto armado e rocha
Tem a finalidade de determinar a integridade do material na estrutura, cavidades, áreas não rebocadas , esfoliações e rachaduras, e também para medir e controlar a espessura do concreto (espessura de até 2 metros).
Sônico: Tomografia ultrassônica
Sônico: Tomografia ultrassônica
Vantagens:
A visualização da estrutura interna do objeto em 3D
Alta eficiência - reconstrução de uma tomografia leva apenas 3 segundo
Facilidade de usar (não necessita de treinamento para operar o equipamento)
Alta precisão e sensibilidade do dispositivo
Não há necessidade de preparar a superfície do objeto
Transdutor resistentes ao desgaste (dicas na tela de quando você precisa trocar o transdutor)
Características:
Não necessita de uso de computador para análise dos dados (analise diretamente no instrumento)
Contato acústico a seco (não necessita de líquido acoplante)
Antenas adaptadoras para superfícies ásperas
Visualização das ondas ultrassônicas se propagando através do objeto
Possibilidade de utilização do tomógrafo em modo manual e também em aplicações automatizadas.
Sônico: Tomografia ultrassônica
Há ainda dois métodos sônicos para concreto normatizados nos Estados Unidos:
Arrasto de correntes
Aplicação de impactos na superfície do concreto e gravação do som produzido
A produção de sons ocos indica a presença e
extensão de rachaduras laminares
Técnica de baixo custo
Sônico
Eficiente na determinação de descontinuidades em lajes de concreto.
Empregado na determinação do grau de compactação de camadas de solo e concreto (CCR e concreto Massa) em barragens.
Técnica de alto custo
Radioativo: Densímetro nuclear
Radioativo: Densímetro nuclear
EM ISSÃO DERAIOS GAMA
ISOLAMENTO
Radioativo: Densímetro nuclear
Controle de compactação com densímetro nuclear na UHE Belo Monte – PA
Radioativo: Densímetro nuclear
Ricardo Ferreira
Métodos minimamente invasivos
Furos: pelo menos 3 furos de 5,5 mm de diâmetro por 30mm de profundidade na superfície do concreto
Vedação dos furos: com borracha e silicone nos 20 mm superficiais
Princípio do método: medida do tempo que o ar leva para penetrar através do concreto e diminuir o vácuo imposto na cavidade do furo de -55 KPapara -50 KPa
Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973)
Esquema de ensaio
Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973)
Realização do ensaioPreparação dos furos
Amostra: cilindro de 10 cm de diâmetro por 5 cm de altura
Saturação à vácuo
2 semicélulas: uma contendo solução de hidróxido de sódio a 0,3 N e a outra contendo solução de cloreto de sódio a 3% de concentração em massa
Diferença de potencial de 60 V (corrente contínua) entre as semicélulas
Critério de avaliação: ASTM C 1202: 2005
Penetrabilidade de íons cloreto - ASTM C 1202: 2005
Carga passante (C) Penetração de íons cloretos
> 4000 Alta2000 - 4000 Moderada1000 - 2000 Baixa100 - 1000 Muito baixa
<100 Desprezível
Penetrabilidade de íons cloreto - ASTM C 1202: 2005
Realização do ensaio Detalhe da realização do ensaio
Penetrabilidade de íons cloreto - ASTM C 1202: 2005
Case de resultados
Amostra: cilindro de 10 cm de diâmetro por 5 cm de altura
Saturação à vácuo
2 semicélulas: uma contendo solução de hidróxido de sódio a 0,3 N e a outra contendo solução de cloreto de sódio a 10% de concentração em massa
Diferença de potencial que varia de 10 V a 60 V (corrente contínua) entre as semicélulas
Critério de avaliação: ASTM C 1202: 2005
Eletrodifusão de íons cloreto - NT BUILD 492:1999
Esquema de ensaio
Eletrodifusão de íons cloreto - NT BUILD 492:1999
Realização do ensaio Detalhe da realização do ensaio
Eletrodifusão de íons cloreto - NT BUILD 492:1999
Apresentação dos resultados
Ricardo Ferreira
Ciclos de cloreto
Névoa salina
Carbonatação
Corrosão de armaduras no concreto: Fase de iniciação
Lascamento em estágios avançados
Exposição das armaduras corroídas
Comprometimento da aderência aço-concreto
Manchamento da superfície do concreto
Fissuras paralelas às armaduras
Fragmentação e destacamento do cobrimento
Corrosão de armaduras
LIMA (1999)
Ciclos de imersão e secagem em cloretos
Concentração de Cl na água do mar ≅ 3%Concentração de Cl no ensaio ≅ 5%
2 dias de imersão parcial5 dias de secagem
Névoa salina
Câmara de névoa salina
Aspecto de barra de aço após ensaio
Carbonatação do Concreto
Câmara de controle climático
Detalhe da câmara de controle climático
Ricardo Ferreira
Potencial de corrosão
Resistividade elétrica superficial e volumétrica
Profundidade de carbonatação
Corrosão de armaduras no concreto: Fase de iniciação
Elétrico: Potencial de corrosão [ASTM C 876: 1999]
Eletrodo de calomelano saturado (ECS)
Equipamentos: ECS e Multímetro
Potencial de corrosão relativo ao eletrodo de referência de calomelano saturado -
ECS (mV)
Probabilidade de corrosão (%)
Mais negativo que –276 > 90
Mais positivo que –126 < 10
Entre –126 e –276 Incerta
Realização do ensaio
Elétrico: Potencial de corrosão [ASTM C 876: 1999]Realização do ensaio
Apresentação dos resultados
Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001]
Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001]
Resistivímetro : método dos quatro eletrodos (Wenner)
Resistividade elétrica do concreto (k Ω.cm)
Indicação de probabilidade de
corrosão> 20 Desprezível
10 a 20 Baixa5 a 10 Alta
< 5 Muito alta
Resistividade elétrica volumétrica - ABNT NBR 9204: 1985Realização do ensaio
Resistividade elétrica do concreto (kΩ.cm)
Indicação de probabilidade de corrosão
> 20 Desprezível10 a 20 Baixa5 a 10 Alta
< 5 Muito alta
Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001]
Resistivímetro de Wenner Apresentação dos resultados
Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988]
pH < 9
pH > 12
Co
bri
men
to
CO2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2OH2O
Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988]
Amarelo de Alizarina
(10,0 – 12,0)
Fenolftaleína ( 8,0 – 9,8 )
Região carbonatada
Região não carbonatada
Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988]
Redução do pH (despassivação e risco de corrosão das armaduras)
Alteração de volume dos poros (colmatação e redução da permeabilidade)
Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988]
Superfíciedo bloco
Profundidade de carbonataçãoTorre de microondas
Químico: Teor de cloretos livres [NT BUILD 492:2000]Torre de microondas
Aspersão de nitrato de prata [AgNO3]
Ricardo Ferreira
Potencial de circuito aberto
Resistência de polarização
Impedância eletroquímica
Taxa de corrosão gravimétrica
Corrosão de armaduras no concreto: Fase de propagação
Potencial de circuito aberto, Resistência de polarização e Impedância eletroquímica
Nível de corrosãoTaxa de corrosão
µm/ano µA/cm 2
Desprezível < 1,15 < 0,1Baixo 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5Moderado 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0Alto > 11,5 > 1,0
Realização do ensaio Apresentação dos resultados
Taxa de corrosão gravimétrica - ASTM G1:1999
Nível de corrosãoTaxa de corrosão
µm/ano µA/cm 2
Desprezível < 1,15 < 0,1Baixo 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5Moderado 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0Alto > 11,5 > 1,0
Realização do ensaio