Ensaios não destrutivos para avaliar a

durabilidade do concreto

Materiais de Construção Civil I - Prof. Dr. Ronaldo Medeiros

Ana Carolina Caracas GRR20152355

Daniel Dóris GRR20151636

Daniel Petzold Barbosa Lima GRR20159280

Nicolas Nathan F. Domingues GRR20154955

Roger Albert Schiessl GRR20154432

Stephany Torquato Assunção GRR20154574

Definição: O que é um ensaio não destrutivo? ➔ Consiste em uma alternativa mais moderna de avaliar as características das

estruturas metálicas e de concreto, sem a remoção de amostras.

● Pouco ou nenhum dano é causado a estrutura.

● Tornou-se mais comum com o avanço da tecnologia: os dados coletados

ficaram mais precisos.

Por que utilizar ensaios não destrutivos? ➔ O procedimento de extrair testemunhos da própria estrutura nem

sempre é recomendada dependendo da geometria dos elementos.

● Pode danificar ou comprometer o desempenho da estrutura.

➔ Por isso, ensaios não destrutivos passam a ser uma alternativa mais

atraente, apresentando diversas vantagens.

Por que utilizar ensaios não destrutivos? ➔ Vantagens:

➢ Sem prejuízo estrutural.

➢ Podem ser realizados com a estrutura em uso.

➢ Rápida obtenção de dados (“in situ”)

➢ Permite a identificação de problemas em estágio inicial da obra.

Ensaios Os principais ensaios não destrutivos são:

● Esclerometria;

● Ultrassom;

● Resistividade elétrica superficial;

● Ensaio de resistência à penetração;

● Ensaio de permeabilidade à água;

● Ensaio de potencial de corrosão.

Ensaio de dureza superficial ou esclerometria

Sobre o Ensaio● Avalia a dureza superficial do concreto.

● Pode ser realizada “in loco”.

● Consiste no impacto de uma determinada massa com certa energia cinética na

superfície do concreto, sendo medida o retorno da força.

● Utiliza-se normalmente o Martelo ou Esclerômetro de Schmidt.

Martelo de Schmidt ● Método não destrutivo mais utilizado

mundialmente para avaliar o concreto.

● O Martelo teste bate na superfície e o

próprio equipamento mede a recuperação de

energia do impacto. Com esse dado, é

possível achar a resistência à compressão

(valores tabelados).

● Obtém-se o índice esclerométrico (I.E.)

Martelo de Schmidt● Precisa ser realizado com o martelo, bem

calibrado, a 90º de uma superfície plana e

lisa, fazendo 12 leituras em cada ponto

(descartando a maior e a menor).

● Dá apenas uma indicação da propriedade

de resistência do concreto.

Martelo de Schmidt: Exemplos (modelos)

Método do Ultrassom

Método do Ultrassom - NBR-8802/94● Verificação da Uniformidade e

Homogeneidade do concreto através da

velocidade das ondas longitudinais.

● Resultados influenciados pelas propriedades

elásticas (granulometria, tipo e teor de

agregado) e pela densidade do material.

● Possibilita estimar resistência à compressão.

● Permite encontrar defeitos no concreto.

● Ações de deterioração de um ambiente

agressivo e ciclos gelo-degelo.

Método do Ultrassom - NBR-8802/94Ensaio não destrutivo de Ultrassom:

● Parâmetro de medição: Velocidade de onda que percorre na estrutura

● Vantagem: Relativamente rápido

● Custo: Moderado

● Desvantagem:

- Dificuldade de um bom acoplamento do transmissor e do receptor à

superfície;

- Necessidade de graxas ou vaselinas p/ acoplar Medição mais lenta.

● Velocidade média de propagação depende da Natureza do Material

(porosidade, relação a/c, entre outros)

Aparelho de Ultrassom● O instrumento consiste de um gerador e um transmissor (transdutor

piezoelétrico) para a produção de um pulso de onda no concreto e de um receptor

para detectar a chegada do pulso e medir com exatidão o tempo de trânsito da

onda pelo concreto. Frequência de ondas acima de 20kHz.

Método do Ultrassom - NBR-8802/94● Resultados encontrados:

- Falhas internas na concretagem.

- Profundidade de fissuras.

- Porosidade.

- Monitorar variações ao longo do tempo.

● Aplicações mais comuns:

- Pilares, vigas e estacas de concreto;

- Paredes;

- Reservatórios de água;

- Outros.

Outras Aplicações:O ensaio não destrutivo do Ultrassom é

muito utilizado para se determinar Módulo

de Elasticidade de determinado material:

● Há alguns estudos no Brasil que utilizam

esse método para a determinação do

Módulo de Elasticidade para vigas de

madeira, como espécies de Eucalipto e

Pinos.

● Correlação entre o módulo de

elasticidade à flexão e o módulo de

elasticidade dinâmico.

Módulo de Elasticidade x Velocidade de Propagação

Resistividade Elétrica Superficial

Definição

● ρ = Resistividade Elétrica(RES)(Ω.m);

● σ = Condutividade Elétrica(Ω.m);

● R = Resistência Elétrica do material(Ω);

● L = Comprimento do Material(m);

● A = Área da seção transversal do material(m²).

Resistividade do Concreto ● A resistividade elétrica controla o fluxo de íons que difundem no concreto através

da solução aquosa presente nos seus poros (HELENE, 1993);

● Segundo Andrade et al. (2014), explicita a facilidade com que agentes agressivos

podem se infiltrar na matriz de poros do concreto;

● É um parâmetro importante para a corrosão das armaduras, em que concretos de

alta resistividade possuem baixa possibilidade de desenvolver corrosão (MEHTA

& MONTEIRO, 2008).

.: QUANTO MAIOR A RESISTIVIDADE, MELHOR.

RES como ensaio não destrutivo ● Preserva a integridade física do concreto;

● Relativamente barato;

● Pode ser realizado em estruturas reais;

● O ensaio pode ser repetido várias vezes;

● Fácil execução;

● Rápida execução do ensaio;

● Não é normalizado no Brasil, norma

espanhola UNE 83988-2 (2012). Fonte: (GUCUNSKI et al, 2016)

Como funciona o ensaio

Método de Wenner:

● É a técnica mais empregada;

● Como funciona:

○ Eletrodos Externos:

■ Corrente Elétrica;

○ Eletrodos Internos:

■ Medem diferença de

potencial gerada;

● Normalmente: a = 5cm; Fonte: (SENGUL & GJɸRV, 2008)

Como funciona o ensaio

Fonte: (GUCUNSKI et al, 2016)Fonte: (REAL, 2015)

O que o ensaio de RES indica● A avaliação da resistividade elétrica do concreto fornece informações a respeito da

facilidade de acesso dos íons Cl‾ e CO2 que desencadeiam o processo de corrosão

(HELENE 1993).

● Segundo Andrade et al. (2014) a RES é muito relacionada à microestrutura do

concreto e pode ser usada para indicar a probabilidade de haver corrosão das

armaduras ou até mesmo para estimar a vida útil da estrutura.

● Indica a probabilidade de haver corrosão das armaduras:

O que o ensaio de RES indica

Fonte: (WHITING & NAGI, 2003)

Estudos sobre Resistividade Elétrica Superficial do Concreto

Relação água-cimento X RES● A relação água-cimento é sem dúvida o

principal parâmetro controlador das

características do concreto, influenciando

a resistência mecânica do mesmo

(HOPPE, 2005).

● Segundo Santos(2006) quanto maior a

a/c, maior o volume dos poros e maior a

chance de haver interconexão entre eles

diminuindo a RES.

Fonte: (NEVILLE, 1997 apud VICENTE, 2010)

Temperatura X RES● O aumento da temperatura

acarreta em uma diminuição na

viscosidade da água, o que

aumenta a mobilidade iônica,

tornando o acesso de íons ao

interior do concreto mais fácil,

acarretando em uma diminuição

na resistividade (POLDER,

2001).

Fonte: (HOPPE et al., 1985 apud WHITING & NAGI, 2003)

Ensaio de Resistência à Penetração

● Conhecido comercialmente como:

○ Ensaio da Agulha de Windsor.

○ Ensaio do Penetrômetro de Windsor.

○ Ensaio da Pistola de Windsor.

● Desenvolvido na década de 60 - EUA;

○ Correlacionar a resistência à compressão do concreto com a profundidade de penetração do pino.

● ASTM C803 e BS 1881;

● Adaptado pelo Engenheiro Pontes Vieira, 1978;

○ Ensaio americano denominado Windsor Probe

● Não existe norma Brasileira;

Vantagens e DesvantagensVantagens:

● Maior profundidade de análise;

● Simplicidade e velocidade de execução;

● Realização sobre formas de madeira;

○ Medir o desenvolvimento da resistência do concreto nas primeiras idades.

Desvantagens

● Mais caro, quando comparado com o ensaio de esclerometria;

O Método● Utilização de uma pistola ativada a pólvora (pistola finca-pinos);

○ No Brasil pistola da marca Walsywa.

● Disparo de um pino de alta dureza contra uma peça de concreto;

O Método● A leitura do pino exposto é realizado com um paquímetro, e é possível calcular o

valor do pino cravado;

● O comprimento do pino que fica exposto é uma medida de resistência à

compressão (Mehta & Monteiro, 2008);

Fatores que Afetam a Resistência à Penetração

● Resistência do Concreto;

○ ASTM C308, BS 1881

● Tipo de Agregado Graúdo;

○ ASTM C308, BS 1881

● Dimensão Máxima do Agregado;

○ Evangelista

● Tipo de Cimento;

○ Evangelista

● Tipo de Forma;

○ ASTM C308

● Tipo de Acabamento;

○ ASTM C308

Ensaio de permeabilidade à água

Determinação da penetração de água sob pressão (NBR 10787)

● Após o posicionamento dos

corpos-de-prova, abrir o registro d’água,

permitindo que ocupe todo o volume do

reservatório e das tubulações

● Aplicar tensões de 0.1, 0.3 e 0.7 MPa, em

diferentes intervalos de tempo

● Liberar toda a pressão confinada e retirar o

corpo-de-prova do conjunto

Determinação da penetração de água sob pressão (NBR 10787)

● O ensaio deve ser interrompido caso haja

percolação de água através do

corpo-de-prova ou saída pelas laterais

● Partir o corpo-de-prova e anotar a

profundidade máxima de penetração de

água, em milímetros

Determinação do coeficiente de permeabilidade à água (NBR 10786)● Expressa a velocidade de percolação de água

no concreto

● Os aparelhos medem as vazões de entrada e

saída de água

Determinação do coeficiente de permeabilidade à água (NBR 10786)

● Preparo do corpo-de-prova no bujão. Deve ser aplicada uma pressão de 2MPa

gradualmente, numa razão de 0,4 MPa a cada 30 minutos

● O ensaio deve ser contínuo e por período aproximado de 500 horas

● Cálculo do coeficiente de permeabilidade:

Determinação da absorção de água por imersão – Índice de vazios e massa específica (NBR 9778)

● Absorção de água por imersão:

● Índice de vazios:

● Massa específica da amostra seca:

● Massa específica da amostra saturada:

Determinação da absorção de água por capilaridade (NBR 9779)● Após secagem em estufa, determinar a massa do corpo de prova. Preencher o

recipiente de ensaio com água, de tal forma que o nível d’água permaneça

constante a 5±1 mm acima da face inferior

● Determinar a massa dos corpos-de-prova com 3h, 6h, 24h, 48h e 72h, enxugados

previamente com pano úmido

● Retornar os corpos-de-prova ao recipiente e rompê-los por compressão diametral,

conforme a NBR 7222, e anotar a distribuição de água em seu interior

● Absorção de água por capilaridade, em g/cm²:

Importância da avaliação da permeabilidade à água no concreto

● Evitar a corrosão das armaduras

● Concreto de baixa permeabilidade, dosado em valores baixos de relação

água-cimento, também pode sofrer problemas relacionado à corrosão das

armaduras

● Deve-se considerar a composição do concreto, assim como o tempo e as condições

ambientais a que ficou submetido

Ensaio de Potencial de Corrosão

Ensaio de Potencial de Corrosão➔ São várias as técnicas usadas para constatação e avaliação da corrosão, mas as

técnicas eletroquímicas são as mais utilizadas;

➔ É um dos métodos eletroquímicos mais utilizados para monitorar e avaliar o

comportamento das estruturas de concreto armado com relação à corrosão de

armadura;

➔ Potencial eletroquímico: é a medida da maior ou menor facilidade da

transferência de carga elétrica entre o aço e a solução contida nos poros do

concreto, devido à diferença de potencial (Hansson, 1984);

➔ Avaliação qualitativa através de mapas de potencial de corrosão

➢ probabilidade: indica áreas mais susceptíveis à corrosão.

Sobre o ensaio➔ Análise qualitativa, in loco, de potenciais;

➔ Norma ASTM C876-09;

➔ Perto da base de pilares ou em lugares afetados por umidade/infiltração;

➔ Ponto de conexão com a armadura:

➢ perfuração;

➢ armadura exposta -> limpar o produto da corrosão.

➔ Detector de armaduras;

➔ Saturar a superfície da estrutura com água (eletrólito entre o eletrodo de

referência e a armadura);

➔ Esponja umedecida sob o eletrodo primário.

Elementos➔ Formação de uma pilha de corrosão:

➢ eletrodo constituído pelo aço/concreto;

➢ eletrodo de referência;

➢ voltímetro.

Resultados➔ Concreto com maior resistividade elétrica possui menor probabilidade de sofrer

corrosão;

➔ Fatores que podem interferir as medidas - segundo Cascudo (1997):

➢ camadas superficiais de concreto de alta resistividade;

➢ elevada compacidade do concreto e espessura de cobrimento;

➢ frente de carbonatação;

➢ frente de cloretos;

➢ teor elevado de umidade do concreto.

➔ Distorções entre o valor real e o medido (até 0,2V e 0,3V)

Tabela - Norma ASTM C876-09

Vantagens Desvantagens

➔ Delimita áreas comprometidas;

➔ Monitorar a estrutura;

➔ Sensibilidade para detectar

mudanças no estado superficial da

armadura;

➔ Levantamento de potenciais

eletroquímicos;

➔ Método não destrutivo;

➔ Rapidez;

➔ Facilidade de execução.

➔ Não fornece dados quantitativos do

processo de corrosão;

➔ Aponta apenas zonas prováveis de

corrosão;

➔ Limitação: concretos de alta

resistividade;

➔ Interferência de grande quantidade

de variáveis, como a umidade;

➔ Falta de informação a respeito da

velocidade de corrosão;

Considerações e comentários finais ➔ O uso de ensaios não destrutivos é uma alternativa viável, porém ainda não está

consagrada

➢ Motivos culturais;

➢ Muitas vezes, os dados coletados relacionados à resistência do material ainda

não são tão confiáveis quanto aos obtidos por ensaios destrutivos;

➢ Carência de normalização nacional e internacional;

➢ Muitos são ensaios caros.

Considerações e comentários finais ➔ Equipamentos calibrados;

➔ Equipe treinada;

➔ Procedimentos de execução de ensaios qualificados em norma;

➔ Verificar a posição das armaduras (resistência, densidade do aço > concreto);

➔ Abendi (Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção); área

petroquímica, aeroespacial, eletromecânico, etc.;

➔ Podem auxiliar na tomada de decisões e estabelecimento de estratégias de

intervenção, em casos em que se desconhece a real situação das estruturas ->

possibilita soluções menos conservadoras/complexas e reduzindo custos.

Outros Métodos:● Magnéticos e elétricos;

● Nucleares e radioativos;

● Termografia infravermelha;

● Emissão acústica;

● Ensaios de Absorção e permeabilidade;

● Método da Maturidade;

● Método da frequência da Ressonância;

● Radar;

Referências Bibliográficas ● Cimento Itambé - métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de concreto. Disponível em

http://www.cimentoitambe.com.br/metodos-de-ensaios-nao-destrutivos-para-estruturas-de-concreto/

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● http://www.gcinspector.com.br/ultrassom_em_concreto-texto-c16.html

● http://www.oz-diagnostico.pt/_pt/layout.asp?area=3000&subarea=3400

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Eucalipto saturadas e secas ao ar utilizando a velocidade longitudinal de ultra-som. IV Conferencia

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● Dissertação de Mestrado em Estruturas e Construção Civil - Avaliação do Ensaio de Penetração de Pino

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FILHO, M. L. S. Ensaios básicos para inspeções rotineiras em pontes de concreto. 44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL

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● DA SILVA, E. P. Avaliação do potencial de corrosão de concretos estruturais produzidos segundo as prescrições da

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Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará), Fortaleza, CE, 2010.