Estudo Experimental para Estimativa da Resistência à ... · temperatura do concreto ao longo do tempo, além de já calcular os índices de maturidade. A precisão desses aparatos

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PROJETO DEC-PUC-RIO 08 - 17

Estudo Experimental para Estimativa da Resistência à Compressão de Concretos de Acordo com o Método da Maturidade – Norma ASTM C 1074 -11 com Sensor de Temperatura Sem Fio Para Concreto – SmartRock2TM

Referente: Proposta DEC PUC - Rio 08 -17

Cliente: MTS Sistemas do Brasil Ltda

Relatório Final

Prof. Flávio de Andrade Silva

Dra. Lourdes Maria Silva de Souza

Letícia Oliveira de Souza

Rio de Janeiro, 08 de Setembro de 2017

Projeto DEC-PUC-Rio 08-17 MTS

Sumário PROJETO DEC-PUC-RIO 08 - 17 .......................................................................................................................... I

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 3

2 MÉTODO DE MATURIDADE DO CONCRETO (ASTM C1074) ............................................................ 3

2.1. DETERMINAÇÃO DA MATURIDADE ............................................................................................................ 3

2.2. RESUMO DA METODOLOGIA ...................................................................................................................... 5

3 SENSOR DE TEMPERATURA SMARTROCK2TM ................................................................................... 7

3.1. SENSOR ..................................................................................................................................................... 7

3.2. APLICATIVO PARA CELULAR (ANDROID) – SMARTROCK2TM .................................................................... 8

4 VALIDAÇÃO DO MÉTODO E EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ............................................................ 13

4.1. VALIDAÇÃO DO MÉTODO DA MATURIDADE DO CONCRETO UTILIZANDO SENSORES SMARTROCK2TM ..... 13

4.2. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO MÉTODO DA MATURIDADE UTILIZANDO SENSORES SMARTROCK2TM ....... 16

5 APLICAÇÃO 1 – LAJE - PUC-RIO .......................................................................................................... 18

5.1. CALIBRAÇÃO .......................................................................................................................................... 18

5.2. APLICAÇÃO DO SENSOR SMARTROCK2TM EM LAJE ................................................................................. 23

6 APLICAÇÃO 2 – PAREDE - CONQUISTA RESIDENCIAL – DIRECIONAL .................................... 26

6.1. CALIBRAÇÃO .......................................................................................................................................... 26

6.2. APLICAÇÃO DO SENSOR SMARTROCK2TM EM PAREDE ............................................................................ 29

7 CONCLUSÃO ............................................................................................................................................... 31

8 REFERÊNCIAS ............................................................................................................................................ 33


3

1 INTRODUÇÃO

O presente relatório tem como objetivo avaliar utilizações do sensor de temperatura e

maturidade para concreto SmartRock2TM. O sensor é utilizado para estimar a resistência à

compressão em diferentes idades de estruturas de concretos in loco a partir do Método da

Maturidade, segundo a ASTM C1074 [1]. No presente relatório são apresentadas a metodologia

do método de maturidade, o conjunto sensor e aplicativo SmartRock2TM, casos de validação e

aplicação do método em obras passadas e duas aplicações do sensor SmartRock2TM: em uma

laje do laboratório GeoMac da PUC-Rio e em uma parede do empreendimento Conquista

Residencial Tomás Coelho, da empresa Direcional.

2 MÉTODO DE MATURIDADE DO CONCRETO

(ASTM C1074)

Os procedimentos para a estimação da resistência do concreto por meio do método da

maturidade são descritos na norma ASTM C1074 – Standard Practice for Estimating Concrete

Strength by the Maturity Method [1]. Tal método consiste em relacionar um índice de

maturidade de corpos de prova que tiveram seu processo de cura controlado em laboratório

(amostras de calibração) com concretos em outras situações de cura.

Esta prática pode ser usada para estimar a resistência in loco do concreto, permitindo o início de

atividades críticas na construção como: remoção de formas e de escoramentos, protensão de

cabos e liberação de rodovias ao trânsito. Esta prática também permite estimar a resistência de

amostras de laboratório curadas em condições fora do padrão adotado [1]

2.1. Determinação da maturidade

A norma ASTM C1074 [1] apresenta duas funções para o cálculo do índice de maturidade: a

função “Fator de Temperatura-Tempo”, também conhecida como “Nurse-Saul e a função

“Idade Equivalente”, conhecida como “Arrhenius”.


4

A equação Fator de Temperatura-Tempo assume que a taxa de desenvolvimento da

resistência é uma função linear da temperatura:

�� = �� −��∆� (1)

Onde:

�� é o fator temperatura-tempo, a maturidade no tempo �; � é a média da temperatura do concreto no intervalo ∆�; �� é a temperatura datum, que é definida como a temperatura abaixo da qual o concreto não

desenvolve resistência.

A temperatura datum pode depender do tipo de cimento, do tipo da dosagem e de outras adições

que interfiram na taxa de hidratação do concreto. Para cimentos do Tipo I ASTM sem adições e

submetidos à temperatura de cura entre 0 e 40°C, o valor recomendado de �� é de 0°C. Em

situações diferentes dessas ou quando um nível alto de precisão é requerido, há um processo

experimental específico para determinação do valor de �� no Anexo A1 da ASTM C1074 [1].

Por outro lado, equação da Idade Equivalente assume que a taxa de desenvolvimento da

resistência se comporta como uma função de Arrhenius:

�� =��

��∆�

(2)

Onde:

�� é a idade equivalente dada uma temperatura ��;

� é a energia de ativação dividida pela constante do gás;

� é a média da temperatura do concreto no intervalo ∆�; �� é uma temperatura especificada que nos EUA geralmente é usado o valor de 23°C [2];

Os valores de temperatura que são inseridos na fórmula da Idade Equivalente devem estar na

unidade Kelvin. A energia de ativação depende do tipo de cimento, tipo de dosagem e do fator

água/cimento utilizado no traço. Em geral, para cimentos do Tipo I ASTM sem adições ou

aditivos, o valor da energia de ativação varia entre 40000 e 45000 J/mol. Assim, o valor

aproximado de � é 5000K (constante do gás = 8,31 J/(K.mol)). Assim como na equação do


5

Fator Temperatura-Tempo, em casos diferentes do típico apresentado ou quando um nível alto

de precisão é requerido, há um processo experimental específico para determinação do valor de

� no Anexo A1 da ASTM C1074 [1].

A ASTM C1074 [1] prevê o uso de aparatos que monitoram e registram os valores de

temperatura do concreto ao longo do tempo, além de já calcular os índices de maturidade. A

precisão desses aparatos precisa ser de ±1°C e o intervalo de tempo entre as medições deve ser

de 30 minutos nas primeiras 48 horas e de 1 hora para as horas subsequentes.

2.2. Resumo da metodologia

A ASTM C1074 descreve a metodologia a ser seguida para o uso do método da maturidade do

concreto da seguinte forma:

- Inicialmente, é necessário ter uma curva de resistência à compressão versus maturidade que

servirá de calibração para determinado traço do concreto do qual se deseja estimar a resistência.

Esta curva é obtida por meio de corpos de prova moldados e curados em condições controladas

no laboratório. Dois desses corpos de prova devem receber sensores de temperatura. O índice

de maturidade destes corpos de prova deve ser calculado em diferentes idades (cinco, no

mínimo) utilizando uma das equações mencionadas no item anterior (Equações 1 e 2). O

restante dos corpos de prova deve ser ensaiado à compressão nas mesmas idades. A Figura 2-1

mostra dois gráficos: um da evolução da temperatura no tempo e outro da resistência à

compressão em diferentes idades. A maturidade deve ser calculada a partir da temperatura

numa determinada idade do concreto, a mesma idade que devem ser feitos os ensaios de

resistência. Assim, a partir dos pares de valores experimentas de resistência e maturidade,

aproxima-se uma curva. A Figura 2-2 mostra um exemplo da curva resistência-maturidade.


6

Figura 2-1 – Correspondência entre temperatura e resistência. Adaptado de [2]. O índice de

maturidade e a resistência à compressão devem ser obtidos para as mesmas idades.

Figura 2-2 – Exemplo de uma curva resistência-maturidade de calibração. Adaptado de [2].

- A temperatura ao longo do tempo do concreto in loco que se deseja estimar a resistência

também é medida e os valores são usados para determinar a maturidade deste concreto.


7

- Usando a curva de resistência-maturidade obtida para os corpos de prova ensaiados no

laboratório (curva de calibração) e a maturidade do concreto in loco, obtém-se a resistência

estimada, como mostrado na Figura 2-3.

Figura 2-3 – Procedimento para leitura do valor de resistência estimado, a partir da curva

resistência-maturidade de calibração. Adaptado de [2].

3 SENSOR DE TEMPERATURA SMARTROCK2TM

3.1. Sensor

O sensor SmartRock2TM da empresa Giatec Scientific Inc. é composto por dois fios de ativação,

sensor de temperatura e transmissor/registrador (logger), como mostrado na Figura 3-1. O

sensor é ativado ao se torcer os dois fios de ativação. Esses fios também servem para fixar o

conjunto à armadura. O sensor deve ser marcado e registrado no aplicativo antes de ser

instalado na estrutura. O vídeo [4] mostra de forma geral a instalação do sensor, bem como o

uso do aplicativo.


8

(a) (b)

Figura 3-1 – Esquema (adaptado de [3]) mostrando as partes do Sensor SmartRock2TM (a) e o

sensor SmartRock2TM (b).

3.2. Aplicativo para celular (Android) – SmartRock2TM

Um novo projeto é criado ao se clicar em New Project (Figura 3-2(a)). Na aba New Project, o

nome do projeto deve ser incluído em Name e, opcionalmente, o endereço do projeto pode ser

adicionado em Address of the Project (Figura 3-2(b)). O novo projeto criado (Exemplo) foi

adicionado à pasta de projetos ativos (Active Projects) (Figura 3-2(c)).

Ao clicar no projeto Exemplo, a pasta de seções (Sections) é aberta (Figura 3-3 (a)). Diferentes

seções do projeto podem ser criadas ao clicar em + New Section. Nesta aba, a seção pode ser

nomeada e, como detalhes opcionais, é possível adicionar foto da seção e comentários (Figura

3-3 (b)). A nova seção criada, Teste, foi adicionada ao projeto Exemplo (Figura 3-3 (c)).


9

(a) (b) (c)

Figura 3-2- Tela inicial do aplicativo SmartRock2(a), tela de criação de novo projeto (b) e tela

inicial após a criação de um novo projeto.

(a) (b) (c)

Figura 3-3 - Tela do projeto Exemplo (a), tela de criação de nova seção (b) e tela do projeto

após a criação de uma nova seção.


10

Ao clicar na seção, uma lista de sensores é apresentada, caso haja algum sensor já registrado.

Caso contrário, é necessário adicionar novos sensores (Figura 3-4(a)), clicando em + New

Sensor. Dado que o bluetooth do aparelho celular esteja ativado, é possível ver a lista de

sensores disponíveis (Figura 3-4(b). Para adicionar o sensor a uma seção, basta clicar no nome

do sensor desejado. É possível renomear o sensor e preencher informações opcionais, como

mostrado na Figura 3-4 (c).

Uma vez registrado o sensor, ele é apresentado na seção onde foi criado (Figura 3-5 (a)). Ao

clicar no nome do sensor, as informações de temperatura, maturidade e resistência são

apresentadas (Figura 3-5 (b)). O momento da concretagem deve ser informado em Pouring

Time e a calibração do concreto usado deve ser informada em Select Concrete Mix. Ao deslizar

a tela para a direita, é possível ver o histórico de temperatura, maturidade e desenvolvimento de

resistência para o sensor (Figura 3-5 (c)).

(a) (b) (c)

Figura 3-4 - Tela da seção Teste antes do registro de sensores (a), lista de sensores próximos ao

aparelho celular (b) e tela de registro de um sensor (c).


11

(a) (b) (c)

Figura 3-5 Tela de exibição do aplicativo da seção Teste com o sensor registrado (a),

informações do sensor Sensor Teste (b) e histórico de temperatura do Sensor Teste (c).

A curva de calibração do concreto deve ser adicionada em Concrete Mix Calibrations. Na

página de Mix Calibrations, deve-se clicar em +New Mix para adicionar uma nova calibração.

O aplicativo SmartRock2TM permite que a curva seja informada de duas formas: por meio dos

coeficientes da curva logarítmica que melhor se aproxima ao gráfico índice de maturidade

versus resistência à compressão ou por meio dos pares índice de maturidade - resistência,

medidos a cada idade (Figura 3-6). O método de maturidade também deve ser informado

(Figura 3-6). Se for usado o método do Fator Temperatura-Tempo, a temperatura datum (To),

conforme definida na ASTM C1074 [1], deve ser informada. No caso do método da

Temperatura Equivalente ser usada, devem ser informadas a energia de ativação dividida pela

constante do gás (Q) e a temperatura especificada (Ts), também definidas pela ASTM C1074

[1].


12

(a) (b)

Figura 3-6- Tela de exibição do aplicativo da seção de calibração (Define a New Mix). A curva

de calibração pode ser informada pelos coeficientes da linha de tendência (Option 1) ou pelos

pares maturidade-resistência (Option 2). Caso o método de Fator Temperatura-Tempo seja

selecionado, a temperatura datum deve ser informa (a). Caso o método da Idade Equivalente

seja selecionado, devem ser informadas a energia de ativação dividida pela constante do gás (Q)

e a temperatura especificada (Ts) (b).


13

4 VALIDAÇÃO DO MÉTODO E EXEMPLOS DE

APLICAÇÃO

4.1. Validação do método da maturidade do concreto utilizando sensores

SmartRock2TM

A Empresa Giatec Scientific Inc. realizou estudos para comparação entre as curvas de

resistência-maturidade de calibração e pontos de validação. Dois casos são apresentados: o

primeiro consiste em dois tipos de misturas-prontas de um produtor que trabalha com a empresa

e o segundo caso consiste em três tipos de misturas.

Caso 1: As duas misturas foram validadas pelo produtor das mesmas. Características

específicas das misturas não foram fornecidas. Para cada tipo de mistura, os ensaios que

correspondem aos pares de calibração (pontos azuis das Figura 4-1 e Figura 4-2) foram

realizados segundo as recomendações da ASTM C1074 [1]. A curva tracejada corresponde à

aproximação desses pontos a uma curva logarítmica, que é a curva de resistência-maturidade de

calibração. Os pontos laranjas das Figura 4-1 e Figura 4-2 foram obtidos por validação em

campo. Durante a concretagem, seis cilindros foram moldados com o concreto que estava sendo

usado e suas temperaturas foram monitoradas para o cálculo da maturidade, também de acordo

com a ASTM C1074 [2]. Esses cilindros foram curados em campo, sujeitos a flutuação de

temperatura e umidade. Pode-se observar que os dados de validação estão em boa concordância

com a curva de calibração original, com precisão de ±10%, como recomendado pela norma

ASTM C1074 [1].


14

Figura 4-1 – Validação da curva resistência-maturidade de calibração da mistura 1.


Caso 2: Neste caso, os ensaios foram realizados em colaboração com a Universidade de Ottawa

em três tipos de misturas de concretos. Mais uma vez, as características específicas das misturas

não foram fornecidas. No entanto, Além de concretos com traços tradicionais, cimentos com

adições de polímeros e de alta resistência inicial, por exemplo, também foram validados. A

metodologia usada foi a mesma do “Caso 1” com a curva de calibração feita segundo as

recomendações da ASTM C1074 [1] e os pontos de validação vieram de amostras sujeitas a

flutuações climáticas. As curvas de resistência-maturidade dos três tipos de concreto são

mostradas a seguir.


15





16

Em geral, assim como no “Caso 1”, a maioria dos dados de validação apresentou precisão de

±10% em relação à curva de calibração.

4.2. Exemplos de aplicação do método da maturidade utilizando

sensores SmartRock2TM

Alguns exemplos de obras em que o método da maturidade foi empregado utilizando os

sensores são apresentados a seguir:

McCormick Hotel: Hotel em Chicago (Illinois) que possui 42 andares de lajes em concreto

protendido. Três sensores foram instalados em cada andar e, a partir do método da maturidade,

os ciclos de protensão foram adiantados cada um em um dia. Somando todos os ciclos

necessários, ao fim da obra, por volta de16 semanas em ciclos de protensão foram poupadas.

1571 – Maple Avenue: Prédio residencial em Evaston (Illinois) de 13 andares onde os sensores

foram utilizados para acelerar o processo de concretagem por meio de formas deslizantes. Cada

ciclo de desforma levava de 7 a 10 dias. Com o uso do método da maturação, os ciclos foram

acelerados para 4 dias.

303 E Superior: Campus da Universidade Northwestern, em Chicago, em que a fundação

precisava de monitoramento para evitar as fissuras causadas por retração térmica. Os

engenheiros determinaram o diferencial de temperatura máximo que os elementos podiam

suportar, sabendo a resistência e temperatura do concreto. Assim, podiam adicionar ou remover

mantas térmicas quando necessário. Na Figura 4-6 é possível observar três sensores

SmartRock2TM instalados à armadura da obra.


17

Figura 4-6 – Sensores SmartRock2TM instalados na armadura da fundação da obra 303 E

Superior [2].


18

5 APLICAÇÃO 1 – LAJE - PUC-RIO

Um sensor SmartRock2TM foi instalado numa laje do Laboratório de Geoanálise e Materiais

Cimentícios Avançados (GeoMac) do Núcleo Regional de Competência em Petróleo (NRCP)

da PUC-Rio. O concreto utilizado foi fornecido pela empresa Supermix, de fck de 40 MPa, e sua

dosagem é apresentada na Tabela 5-1.

Uma curva de calibração para o método foi obtida seguindo a norma ASTM C1074. A

concretagem da laje e dos corpos de prova para calibração foi realizada em 22 de julho de 2017.

Tabela 5-1 – Composição do traço do concreto utilizado na laje do laboratório GeoMac/PUC-

Rio.

Material Dosagem (kg/m3)

Cimento CPV ARI 390,00

Agregado miúdo – Areia natural cava média

708,00

Agregado miúdo - Areia artificial gnaisse média

177,00

Agregado graúdo – Brita gnaisse 0 196,00

Agregado graúdo – Brita gnaisse1 782,33

Aditivo Recover Grace Estabilizador de Hidratação

1,328

Super SX Concrelago Superplastificante

1,724

Água 170,00

5.1. Calibração

Para a calibração, foram moldados 15 corpos de prova cilíndricos (100 mm de diâmetro e 200

mm de altura), o número mínimo de amostras de acordo com a ASTM C1074 [1]. Os corpos de

prova foram moldados no momento da concretagem da laje, com o mesmo concreto. Na Figura

5-1 são mostrados alguns desses corpos de prova no momento da concretagem.


19

Dois corpos de prova foram moldados com sensores embutidos dentro de ± 15 mm do centro

dos moldes. Para tal, uma linha de nylon foi posicionada no centro da seção transversal de cada

molde metálico. O sensor de temperatura foi posicionado no meio da altura do molde e foi

seguro à linha por meio de fita crepe, conforme mostra a Figura 5-2(a). A fita foi colocada no

fio e não no sensor de temperatura propriamente dito a fim de evitar possíveis interferências. As

caixas do SmartRock2TM (transmissores/registradores) foram mantidas fora dos corpos de

prova, conforme mostra a Figura 5-2 (b). Os sensores foram ativados minutos antes da

concretagem.

Figura 5-1 - Corpos de prova moldados para ensaios de compressão.

(a) (b)

Figura 5-2 - Moldes metálicos com sensores posicionados nos seus centros antes da

concretagem (a) e após a concretagem (b). As caixas transmissoras/registradoras do

SmartRock2TM foram mantidas no exterior dos corpos de prova.


20

Tanto os corpos de prova com sensores quanto os destinados aos ensaios a tração foram curados

por 24 horas antes do desmolde, em temperatura ambiente em laboratório. Após o desmolde,

foram colocados em câmara úmida, a 22 ± 3 ºC e umidade relativa acima de 95% até a idade do

ensaio, no caso das amostras sem sensores.

Foram realizados ensaios de compressão nas idades de 1, 3, 7, 14 e 28 dias. Dois corpos de

prova foram ensaiados por idade. Quando o intervalo dos valores de resistência excedeu 10% de

sua média, um terceiro corpo de prova foi ensaiado e a média foi calculada para os três corpos

de prova. Os ensaios de compressão foram realizados em máquina servo hidráulica MTS,

modelo 311.11, com capacidade de 1000 kN a taxa de aplicação de força de 2,35 kN/s,

conforme recomendado na norma NBR 5739 [5]. As resistências à compressão obtidas são

apresentadas na Figura 5-3.

Figura 5-3 - Resistência à compressão cilindros da Aplicação 1 (laboratório GeoMac/PUC-Rio)

nas idades de 1, 3, 7, 14 e 28 dias.

As temperaturas dos corpos de prova com sensores puderam ser observadas na tela do

aplicativo, conforme mostrado na Figura 5-4. Alternativamente, o aplicativo permite exportar

os dados obtidos durante o ensaio em um relatório de formato PDF e em um arquivo CSV. A

Figura 5-5 mostra as curvas de temperatura dos corpos de prova com sensores, obtidas a partir

dos dados do arquivo CSV.


21

(a) (b)

Figura 5-4 – Telas de exibição do aplicativo da temperatura desenvolvida nos corpos de prova

A-cp1 (a) e A-cp2 (b) durante 28 dias.

Figura 5-5 – Temperaturas dos corpos de prova com sensores da Aplicação 1 (laboratório

GeoMac/PUC-Rio) durante 28 dias.


22

No caso estudado, os índices de maturidade foram obtidos pelo método Fator Temperatura-

Tempo. Logo após os ensaios a compressão nas diferentes idades, o Fator Temperatura-Tempo

de cada amostra com sensor foi registrado. Ao final dos 28 dias, a curva resistência a

compressão versus índice de maturidade foi obtida (Figura 5-6).

De acordo com a norma ASTM C1074 [1], a relação entre resistência a compressão e índice de

maturidade (curva de calibração) deve ser obtida a partir da curva que melhor se aproxime do

gráfico. No presente caso, a curva foi informada por meio dos pares índice de maturidade –

resistência à compressão para cada idade ensaiada, mostrados na Tabela 5-2. A temperatura

datum foi considerada nula. A Figura 5-7 mostra a tela de calibração do aplicativo para o

concreto utilizado na laje.

Figura 5-6 – Gráfico de resistência à compressão versus fator temperatura-tempo para o

concreto usado na laje do laboratório GeoMac. A linha de tendência (curva tracejada) foi obtida

pelo aplicativo SmartRock2TM.


23

Tabela 5-2 –Valores de temperatura-tempo e de resistência à compressão para o concreto usado

na Aplicação 1 (laboratório GeoMac/PUC-Rio).

Idade

(dias)

Fator temperatura-

tempo (°C.h)

Resistência a

compressão (MPa)

1 571,0 ± 1.0 23,1 ± 1,1

3 1638,5 ± 9,5 35,8 ± 1,8

7 3817,0 ± 27,0 40,1 ± 0,5

14 7391,0 ± 54,0 46,4 ± 0,7

28 14302,0 ± 48,0 49,3 ± 2,3

Figura 5-7 – Tela do aplicativo com a calibração do concreto usado na laje do laboratório

GeoMac/Puc-Rio.

5.2. Aplicação do Sensor SmartRock2TM em laje

Previamente à concretagem, um sensor SmartRock2TM foi instalado na armadura da laje do

Laboratório de Geoanálise e Materiais Cimentícios Avançados (GeoMac). O sensor foi


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registrado e marcado antes da concretagem. A instalação do sensor e a concretagem da laje são

mostrados na Figura 5-8.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-8 – Instalação do sensor SmartRock2TM na laje do laboratório GeoMac (a), sensor

instalado na armadura da laje (b), concretagem da laje (c) e (d).

O gráfico da Figura 5-9 (a) mostra a temperatura da laje durante 28 dias. Nas primeiras horas, a

temperatura observada na laje foi superior à observada nos corpos de prova, devido ao volume

de concreto maior da laje, que dificulta a dissipação do calor produzido durante a hidratação do

cimento. A Figura 5-9 (b) mostra a estimativa de resistência à compressão da laje durante 28

dias.

O aplicativo SmartRock2TM permite a visualização das curvas de temperatura, índice de

maturidade e resistência à compressão ao longo do tempo. A Figura 5-10 mostra essas curvas

como vistas no aplicativo.


25

(a) (b)

Figura 5-9 - Temperatura (a) e estimativa da resistência à compressão (b) da laje do laboratório

GeoMac/PUC-Rio durante 28 dias.

(a) (b) (c)

Figura 5-10 – Tela do aplicativo SmartRock2TM mostrando os gráficos de temperatura (a),

maturidade (b) e resistência (c) ao longo do tempo para a laje do laboratório GeoMac/Puc-Rio.


26

6 APLICAÇÃO 2 – PAREDE - CONQUISTA

RESIDENCIAL – DIRECIONAL

Um sensor SmartRock2TM foi instalado numa parede do empreendimento Conquista

Residencial - Tomás Coelho, da empresa Direcional. O sensor instalado numa parede dos

apartamentos 203 e 204 do bloco 4. O concreto utilizado pela empresa foi fornecido pela

Supermix, de fck ≥ 25 MPa e as especificações técnicas de projeto são mostradas na Tabela 6-1.

Assim como para o caso da Aplicação 1, uma curva de calibração para o método foi obtida

seguindo a norma ASTM C1074 [1]. A concretagem da parede e dos corpos de prova para

calibração foi realizada em 27 de julho de 2017.

Tabela 6-1 – Especificações técnicas de projeto para o concreto utilizado no empreendimento

Conquista Residencial.

Especificações Técnicas

Classe de agressividade ambiental II (ABNT - NBR 6118)

fck ≥ 25,0 MPa

fc14h ≥ 3,0 MPa (desenforma de 14 horas)

Relação água/cimento: a/c ≤ 0,60

Consistência: 220 ± 30 mm ou classe SF2 para concreto auto adensável

Diâmetro máximo agregado: dmax ≤ 19,0 mm

Classificação massa específica: Concreto Normal

Adição de fibra de polipropileno ≥ 300 g/m3

6.1. Calibração

Assim como no caso anterior, foram moldados 15 corpos de prova cilíndricos (100 mm de

diâmetro e 200 mm de altura) para a calibração (ASTM C1074 [1]). Os corpos de prova foram

moldados no momento da concretagem da parede, com o mesmo concreto.


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Dois corpos de prova foram moldados com sensores embutidos dentro de ± 15 mm do centro

dos moldes. Para tal, a mesma configuração da Figura 5-2 foi usada, com uma linha de nylon

centrada no molde servindo de guia para o sensor de temperatura. Os sensores foram ativados

minutos antes da concretagem.

Tanto os corpos de prova com sensores quanto os destinados aos ensaios a tração foram curados

por 24 horas antes do desmolde. A cura pré-desmolde foi realizada parcialmente no campo de

obra (por volta de 20 horas), devido à logística envolvida no transporte das amostras ao

laboratório. Após o desmolde, os corpos de prova foram colocados em câmara úmida, a 22 ± 3

ºC e umidade relativa acima de 95% até a idade do ensaio, no caso das amostras sem sensores.

Como previsto na norma ASTM C1074 [1], foram realizados ensaios de compressão nas idades

de 1, 3, 7, 14 e 28 dias, da mesma forma como descrito na Seção 5.1. Os ensaios foram

realizados em máquina servo hidráulica MTS, modelo 311.11, com capacidade de 1000 kN a

taxa de aplicação de força de 2,35 kN/s (NBR 5739 [5]). As resistências a compressão obtidas

são apresentadas na Figura 6-1. As curvas de temperatura dos corpos de prova cilíndricos com

sensores são apresentadas na Figura 6-2.

Figura 6-1 – Resistência à compressão cilindros da Aplicação 2 (empreendimento Conquista

Residencial) nas idades de 1, 3, 7, 14 e 28 dias.


28

Figura 6-2 – Temperatura dos cilindros com sensores da Aplicação 2 (empreendimento

Conquista Residencial) durante 28 dias.

No caso da Aplicação 2, os índices de maturidade também foram obtidos pelo método Fator

Temperatura-Tempo. Para isso, logo após os ensaios a compressão, o Fator Temperatura-

Tempo de cada amostra com sensor foi registrado. Ao final dos 28 dias, a curva resistência a

compressão versus índice de maturidade foi obtida (Figura 6-3).

Figura 6-3 - Gráfico de resistência à compressão versus fator temperatura-tempo (curva de

calibração) para o concreto da Aplicação 2 (empreendimento Conquista Residencial). A linha

de tendência (curva tracejada) foi obtida pelo aplicativo SmartRock2TM.


29

Assim como na Seção 5.1, a curva de calibração foi adicionada ao aplicativo por meio dos pares

índice de maturidade – resistência à compressão para cada idade ensaiada, mostrados na Tabela

6-2. A temperatura datum foi considerada nula.

Tabela 6-2 Valores de fator temperatura-tempo e de resistência à compressão do concreto do

empreendimento Conquista Residencial.

Idade (dias)

Fator temperatura-tempo (°C.h)

Resistência a compressão (MPa)

1 549,5 ± 1.5 12,6 ± 0,3

3 1541,5 ± 3,5 20,0 ± 1,8

7 3484,5 ± 0,5 22,1 ± 1,1

14 7029,0 ± 12,0 27,1 ± 0,6

28 13972,5 ± 31,5 31,2 ± 1,5

6.2. Aplicação do Sensor SmartRock2TM em parede

No dia anterior à concretagem, um sensor SmartRock2TM foi instalado na armadura de uma

parede do empreendimento Conquista Residencial - Tomás Coelho, da empresa Direcional. O

sensor instalado numa parede dos apartamentos 203 e 204 do bloco 4. A instalação do sensor e

a concretagem da parede são mostrados na Figura 6-4.

O sensor foi registrado e marcado antes da concretagem. O sensor foi ativado quando foi

instalado, já que os fios de ativação foram usados para a fixação. Pedaços de arame foram

também usados na fixação, para evitar que o peso do concreto durante o lançamento movesse o

sensor. A Figura 6-4 (d) mostra a parede já concretada. A temperatura e a estimativa de

resistência à compressão da parede durante 28 dias após a concretagem são apresentadas na

Figura 6-5.


30

(a) (b)

(c) (d)

Figura 6-4 - Instalação do sensor SmartRock2TM em uma parede do empreendimento Conquista

Residencial - Tomás Coelho, da empresa Direcional (a), sensor instalado na armadura da parede

(b), concretagem da parede (c) e parede concretada (d).


31

(a) (b)

Figura 6-5 – Temperatura (a) e estimativa da resistência à compressão (b) da parede do

empreendimento Conquista Residencial durante 28 dias.

7 CONCLUSÃO

No presente projeto foram realizadas duas aplicações do sensor de temperatura e maturidade

para concreto SmartRock2TM. As temperaturas de uma laje (laboratório GeoMac/PUC-Rio) e de

uma parede (empreendimento Conquista Residencial) foram monitoradas por 28 dias, a partir

do momento da concretagem. Foram realizadas as calibrações dos concretos comerciais usados

em cada elemento, de acordo com a norma ASTM C1074. Dessa forma, as resistências à

compressão dos concretos da laje e da parede foram estimadas pelo método da maturidade.

O sensor SmartRock2TM demonstrou ser uma ferramenta adicional importante ao controle de

qualidade de um empreendimento. Como observado em obras passadas, o uso do sensor

SmartRock2TM traz o potencial de acelerar etapas da obra, tais como a remoção de formas,

reduzindo ciclos de 7-10 dias para 4 dias. Por ser embutido no concreto, o sensor é protegido, o

que elimina o risco dos dados serem alterados ou registrados incorretamente. O controle de

qualidade tradicional, por meio da realização de ensaios de compressão no canteiro de obra,

pode envolver erros tais como registro errado de valores de resistência ou de idade do concreto

testado, assim como problemas com a calibração da máquina de testes utilizada.


32

Durante o desenvolvimento do presente projeto, ao comparar os resultados de resistência à

compressão obtidos em ensaios no canteiro de obra com aqueles obtidos no Laboratório de

Estruturas e Materiais da PUC-Rio, divergências foram observadas (Figura 7-1). Uma vez que o

equipamento usado no LEM-DEC tem sua calibração periodicamente averiguada, é provável

que os resultados de resistência obtidos pela Direcional para as idades de 7 e 28 dias estejam

superestimados. Esse tipo de problema é indesejável, principalmente no momento de retirada da

forma, quando a superestimação da resistência do concreto pode resultar em acidentes. O uso

do sensor combinado com o controle de qualidade tradicional auxilia a detecção de falhas que

possam ocorrer, de forma a prover maior segurança principalmente no momento de etapas

críticas tais como remoção de formas e escoramento.

.

Figura 7-1 – Comparação entre os valores de resistência à compressão obtidos no Laboratório

de Estruturas e Materiais da PUC-Rio (LEM-DEC) e aqueles obtidos no canteiro de obra do

empreendimento Conquista Residencial (Direcional).


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8 REFERÊNCIAS

[1] ASTM C1074 – 11 - Standard Practice for Estimating Concrete Strength by The Maturity

Method, 2011.

[2] Vídeo: Real-Time Concrete Strength Monitoring - Maturity Method, Giatec Scientific Inc.

https://youtu.be/UaUJk65UV8E . Acessado em 31 de agosto de 2017.

[3] Giatec Scientific Inc., SmartRock2™ User Guide, version 1.2.

[4] Vídeo: SmartRock2™ - Wireless Concrete Temperature, Giatec Scientific Inc.

https://youtu.be/ZXSEuA_IadA, Acessado em 11 de setembro de 2017

[5] ABNT NBR 5739 – Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos, 200


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Rio de Janeiro, 08 de Setembro de 2017

FLÁVIO DE ANDRADE SILVA

COORDENADOR DO PROJETO

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Estudo Experimental para Estimativa da Resistência à ... · temperatura do concreto ao longo do tempo, além de já calcular os índices de maturidade. A precisão desses aparatos