Encontro Nacional BETÃO ESTRUTURAL - BE2012
FEUP, 24-26 de outubro de 2012
Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão:
influência do método de ensaio e das condições de cura
P.C. Silva 1
R.M. Ferreira 2
H. Figueiras 3
RESUMO
A resistividade elétrica é geralmente utilizada para avaliação da velocidade de corrosão em estruturas
de betão armado. A investigação desenvolvida demonstrou que em ambiente controlado (humidade e
temperatura) é possível correlacionar o ensaio de resistividade elétrica com outros parâmetros de
durabilidade e de resistência mecânica.
Neste trabalho, foram utilizadas diferentes técnicas de ensaio, a técnica dos 4-elétrodos e a técnica dos
2-elétrodos, utilizando corrente continua e corrente alternada, para medição da evolução da
resistividade elétrica, avaliada em provetes cúbicos e cilíndricos. Foi também estudado o efeito na
medição da resistividade elétrica das condições de cura, a 5ºC, 20 ºC, e 30 ºC em ambiente saturado e
a 20 ºC com 50 % de humidade relativa. Adicionalmente, as medições da resistividade elétrica foram
correlacionadas com a resistência mecânica e o coeficiente de difusão aos cloretos, no sentido de
implementar um procedimento de controlo de qualidade do betão.
Os resultados obtidos demonstraram que a resistividade elétrica é sensível às condições de cura e ao
tipo de provete. No que diz respeito às técnicas de ensaio, os resultados parecem mostrar que a técnica
dos 4-elétrodos (Sonda Wenner) é mais sensível comparativamente com a técnica dos 2-elétrodos, mas
que ambas as técnicas se correlacionam bastante bem. A correlação encontrada entre a resistividade
elétrica e a resistência à compressão e o coeficiente de difusão aos cloretos é boa.
A evolução da resistividade elétrica e da resistência à compressão apresentam um desenvolvimento
muito idêntico, sugerindo que a evolução da resistência mecânica possa ser estimada com base nos
ensaios de resistividade elétrica obtida desde as primeiras idades para condições de cura controladas.
Palavra chave
Resistividade elétrica, Condutividade, Sonda Wenner, durabilidade, desempenho.
1
2
3
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Civil, Porto, Portugal,
[email protected]
VTT - Technical Research Centre of Finland, Structural Performance Centre, Espoo, Finlândia, [email protected],
& C-TAC - Centro do Território, Ambiente e Construção, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Civil, Porto, Portugal, [email protected]
Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão: influência do método de ensaio e das
condições de cura
1. INTRODUÇÃO
O controlo de qualidade do betão está normalmente associado à verificação da conformidade das
caraterísticas mecânicas e de durabilidade, que geralmente exigem procedimentos de
acondicionamento, preparação e condução do ensaio. O ensaio destrutivo clássico para avaliação da
resistência mecânica, o ensaio de compressão, geralmente é realizado aos 28 dias de idade em provetes
com dimensões normalizadas. De modo a acompanhar o ritmo acelerado da construção, as amostras
são ensaiadas nas primeiras idades, de modo a poder estimar a tensão de rotura aos 28 dias de idade. A
influência do ambiente sobre e cura e maturidade do betão da estrutura, geralmente não são
consideradas.
Na tentativa de melhorar a qualidade de construção e de durabilidade das estruturas, têm sido
aplicadas nos últimos anos, novas técnicas de ensaio para o controlo de qualidade do betão durante a
fase de construção e de exploração, com base no ensaio não destrutivo da resistividade elétrica (RE).
A resistividade elétrica do betão pode ser medida de diversos modos [1]. A técnica de medição de
resistividade elétrica foi inicialmente desenvolvida por geólogos, utilizando o método clássico dos
quatro elétrodos, sistema desenvolvido por Wenner para avaliação da resistividade elétrica em solos.
Posteriormente, está técnica foi adotada para o betão para avaliação da resistividade elétrica em
laboratório e em estruturas in-situ.
Foram ainda desenvolvidas e adaptadas outras técnicas para a medição da resistividade elétrica,
destacando-se a técnica dos dois elétrodos. Esta técnica utiliza dois elétrodos em contato com a
superfície do betão ou embebidos no seu interior, aplicando uma corrente elétrica e medindo-se a
diferença de potencial. A RE é obtida multiplicando a resistência elétrica por uma constante
geométrica que depende da secção da amostra do seu comprimento e do eléctrodo utilizado. A
resistividade elétrica como técnica de ensaio é relativamente recente, a revisão do estado atual do
conhecimento desenvolvida por alguns autores Portugueses e estrangeiros foi essencial para o
desenvolvimento do presente programa experimental.
2. RESISTIVIDADE ELÉTRICA
A RE do betão está relacionada com a microestrutura da matriz de cimento, a sua estrutura dos poros,
tortuosidade e distribuição do tamanho dos poros. Assim, a RE do betão evolui com o tempo. Um dos
fatores que controla o aumento da RE é o grau de hidratação da pasta de cimentícia do betão,
resultando num aumento da resistividade elétrica ao longo do tempo. Fatores que influenciam a rede
porosa são o tipo e dosagem de cimento e a razão água / ligante. Outros fatores que influenciam a RE
são os seguintes: humidade relativa, a temperatura e a concentração iónica e a mobilidade dos iões na
solução intersticial. Para uma humidade relativa constante e em condições estacionárias, a
resistividade aumenta quanto menor a relação água cimento, e evolui com o tempo, em função das
reações de hidratação e pela adição de minerais reativos, como as escórias de alto forno, cinzas
volantes e sílica de fumo.
Existe uma grande variedade de técnicas para avaliação da RE no betão, função do tipo de corrente
aplicada: corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA), e do tipo e número de elétrodos
utilizados. De acordo com Polder [3], as medições de resistividade devem ser realizadas usando
corrente alternada. Medições efetuadas em corrente contínua não são recomendáveis, especilamente
em medições da resistividade em estruturas de betão (medição in-situ), devido ao efeito de polarização
dos elétrodos, podendo traduzir-se em erros significativos nas medições de RE se não forem
corrigidos.
No presente trabalho experimental foram aplicadas duas técnicas de ensaio: a técnica dos dois
elétrodos exteriores, utilizando corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC), e a técnica dos 4elétrodos aplicando corrente alternada. Uma breve descrição das diferentes técnicas de ensaio serão
apresentadas nos parágrafos seguintes.
2
Silva, Ferreira e Figueiras
2.1 Técnica dos 2-elétrodos (CA, CC)
Na medição de resistividade elétrica utilizando a técnica dos 2-elétrodos exteriores foram realizadas
medições inicialmente em corrente alternada e imediatamente a seguir em corrente contínua. Para a
medição em corrente alternada foi utilizado um gerador de sinal e para a medição em corrente
contínua utilizou-se uma fonte de alimentação. Em ambos os sistemas de medição (CA e CC), e de
modo a poder monitorizar as medidas que se pretendem avaliar (intensidade de corrente e diferença de
potencial), foram utilizados dois multímetros digitais de elevada precisão.
As amostras eram retiradas das condições de cura poucos instantes antes da realização do ensaio de
resistividade elétrica (RE) e limpos com um pano húmido para remover o excesso de água à superfície.
De modo a garantir um bom contato elétrico, entre o elétrodo e o betão foi colocado um pano húmido
de secção idêntica à do provete, entre a amostra e o eléctrodo (chapa de aço inox de 1.95 mm de
espessura). As medições de RE foram realizadas em provetes com dimensões padrão, provetes cúbicos
de 150 mm de aresta e provetes cilíndricos de 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura.
Antes de dar-se início ao programa experimental propriamente dito, foram realizados estudos de
sensibilidade aos equipamentos em corrente alternada e corrente contínua. Na gama de medição de
corrente alternada, percorreu-se exaustivamente as diferentes frequências disponíveis na unidade de
corrente alternada, e diferentes funções, nomeadamente, função sinusoidal, quadrática e triangular, do
gerador de corrente da marca. Após o estudo preliminar concluiu-se que, para a composição de betão
estudada, e para o tipo de elétrodos utilizada uma função do tipo sinusoidal com uma frequência de 10
kHz apresentava boa reprodutibilidade ao longo do tempo. A Fig. 1 ilustra o esquema de medição para
medição utilizado na medida de resistividade elétrica (RE) pela técnica dos 2-elétrodos (CA, CC).
a)
b)
Figura 1. Esquema de medição de RE usando a técnica dos 2-elétrodos: a) representação esquemática [4]; b)
fotografia durante a condução do ensaio.
A resistividade elétrica do betão usando a técnica dos 2-elétrodosfoi avaliada através da imposição de
uma corrente e medição da tensão que passa através do provete. Aplicando a Lei de Ohm, conforme se
indica na Eq. 1, a relação entre a intensidade de corrente aplicada e a diferença de potencial medida
dá-nos a resistência elétrica do material. A resistividade elétrica é obtida multiplicando a resistência
por uma constante geométrica que depende da secção e comprimento do provete.
R=
(1)
V
L
V A
;R = ρ × ⇔ ρ = ×
I
A
I L
em que:
€
resistência elétrica (
),
intensidade de corrente (
3
), V - diferença de potencial (
),
Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão: influência do método de ensaio e das
condições de cura
resistividade elétrica (Ω.m),
- área do eléctrodo que esteve em contato com a amostra e
distância entre os elétrodos ( ).
2.2 Técnica dos 4-elétrodos (Sonda Wenner)
O método das 4 elétrodos – Sonda Wenner é atualmente a técnica mais utilizada para medidas de
resistividade “in-situ”. Durante o teste, é aplicada uma corrente alternada de baixa frequência entre os
dois elétrodos exteriores, enquanto a tensão é medida nos dois elétrodos interiores. Na investigação
desenvolvida, as medidas de resistividade elétrica foram realizadas com um equipamento comerical
cujo espaçamento entre os elétrodos é de 50 mm (constante), e aplica uma frequência de 72 Hz, com
uma impedância de 10 MΩ e permite a medição de resistividade até 99 kΩ.cm, com uma exctidão de
± 1 kΩ.cm. A RE usando a técnica dos 4-elétrodos é dada pela Eq. 2.
ρ = k × Re ;k = 2 × π × a ⇔ Re =
€
Eq. (2)
V
I
em que:
resistividade elétrica ( Ω.m ), a - espaçamento entre os elétrodos (
),
intensidade de corrente (A).
), V - diferença de potencial (
A medição da resistividade elétrica (RE) foi avaliada em provetes cúbicos (150 mm de aresta) em
faces opostas entre
€ si, e na direção perpendicular à face do provete. A resistividade média foi obtida a
partir de 12 medições, 6 medições em cada uma das faces analisadas. Em provetes cilíndricos (φ 150
mm e 300 de altura), foram realizadas duas medições afastadas de 120 °, sendo cada medição
constituída por três leituras. O procedimento de ensaio seguiu as recomendações da RILEM TC 154 –
ECM [3].
Figura 2. Princípio de funcionamento utilizando a técnica dos 4-elétrodos (esquerda), condução do ensaio
(direita).
3. PROGRAMA EXPERIMENTAL
O programa experimental foi desenvolvido no LABEST – FEUP, no âmbito de uma Pós-graduação
que decorreu na Universidade do Minho. O objetivo principal deste trabalho de investigação foi
analisar diferentes métodos de ensaio para medição da resistividade elétrica em provetes de betão,
nomeadamente, a técnica dos 2-elétrodos, em corrente alternada e corrente contínua, e a técnica dos 4elétrodos (Sonda Wenner), em provetes cúbicos e cilíndricos.
Foram moldados amostras com dimensões normalizadas, com o objetivo de avaliar a resistividade
elétrica, em diferentes condições de cura, humidade e temperatura, e correlacionar com as
propriedades de resistência mecânica e de durabilidade, ao longo do tempo. Para as diferentes
condições de cura, 30 ºC, 20 ºC e 5 ºC em ambiente saturado e 20 ºC e 50 % HR estudou-se a evolução
no tempo da resistividade elétrica, da resistência mecânica e da resistência à penetração dos cloretos.
4
Silva, Ferreira e Figueiras
3.1 Materiais, mistura e condição de cura
No presente programa experimental, utilizou-se uma composição de betão auto-compactável (BAC),
incorporando cimento Portland (CEM I 42.5R), fíler calcário, uma brita granítica, e duas areias
naturais, designadas neste trabalho como areia 1 e areia 2. O cimento e o fíler calcário apresentam
uma massa volúmica de 3110 kg/m3 e 2680 kg/m3, respetivamente. O superplastificante usado foi o
Viscocrete 3006, à base de policarboxilatos modificados em base aquosa, com um peso especifico de
1.05
0.02 Kg/dm3, e um teor de sólidos de 18.0 %
1.8. A brita granítica apresenta uma massa
volúmica de 2632 kg/m3, areia fina (areia 1) 2630 kg/m3, areia média (areia 2) 2620 kg/m3, e com um
coeficiente de absorção de água de 0.94%, 0.2 % e 0.4 %, respetivamente. A composição de betão
utilizada é apresentada no Quadro 1.
A composição de betão foi preparada em laboratório numa misturadora de eixo vertical com uma
capacidade de mistura até 100 L de betão fresco. A sequência de mistura consistiu em misturar os
agregados grossos e finos com ¼ de água total durante 2.5 minutos, parasse o movimento da
misturadora durante 2.5 minutos, de modo a ocorrer a absorção dos agregados, de seguida adicionasse
os finos (fíler e o cimento), e aos 6 minutos a restante água (3/4) da água total (a adição da água deve
demorar aproximadamente 1 minuto); adicionousse o superplastificante aos 8 minutos; parasse o
movimento aos 12 minutos; recomeça-se a mistura aos 13 minutos, e aos 14 minutos dasse por
terminada a mistura.
Após a mistura foram realizados os ensaios do BAC no estado fresco, através dos seguintes ensaios:
ensaio de espalhamento (ensaio de espalhamento) de acordo com a NP EN12350-8, o ensaio do funil
(NP EN 12350-9), o ensaio da caixa em L (NP EN 12350-10), e o ensaio de segregação (NP EN
12350-11). Os resultados médios obtidos em cada um dos ensaios encontram-se apresentados no
Quadro 2.
Quadro 1. Composição de Betão autocompactável (BAC)
Composição betão
(kg/m3)
Cimento (CEM I 42,5R)
Filer Calcário
407
186
Areia 1 (areia fina)
Areia 2 (areia média)
Brita granítica
Água
Superplastificante (líquido)
Água/cimento
Água/finos
422
327
823
159
7.7
0.41
0.28
Quadro 2. Resultados do BAC no estado fresco
Ensaio de espalhamento
(mm)
T50 (s)
Ensaio de escoamento do
funil em V (s)
Ensaio da Caixa (L-Box)
Ensaio de segregação (%)
735 (class SF2)
2.6 (class SF2)
10.4 (class VF2)
0.8 (class PA1)
5.3 (class SR1)
Após a caraterização do BAC no estado fresco foram moldados provetes cúbicos de 150 mm de aresta
e provetes cilíndricos de 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura, para ensaios de resistividade
elétrica e resistência à compressão, e provetes cilíndricos 100 mm
100 mm para ensaios de
resistência à penetração de cloretos. Os provetes foram desmoldados com 1 dia de idade e
posteriormente colocados em diferentes condições de cura: ambiente saturado a 30 ºC, 20 ºC e 5 ºC e
numa câmara climática a 20 ºC e 50 % de humidade relativa.
4. RESULTADOS OBTIDOS
4.1 Evolução da RE com o tempo
O ensaio de resistividade elétrica foi avaliada ao longo do tempo em provetes cúbicos e em provetes
cilíndricos, utilizando as diferentes técnicas de ensaio (2-elétrodos (CA, CC) e Sonda Wenner). Em
5
Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão: influência do método de ensaio e das
condições de cura
provetes cúbicos foi avaliada à idade de 1, 3, 8, 29 e 91 dias de idade (correspondente à data de
realização dos ensaios à compressão, e em provetes cilíndricos a 1 dia de idade apenas sonda Wenner,
3, 8, 15, 22, 29 e 91 dias de idade, para todas as condições de cura à exceção da condição de cura a 5
ºC e ambiente saturado em que houve necessidade de interromper os ensaios devido à gestão de
utilização da câmara climática. Nas Figs. 3 e 4, e a título de exemplo, apresenta-se a evolução da
resistividade elétrica com o tempo, para as condições de cura ambiente saturado a 30 ºC e 20 ºC com
50 % de humidade relativa. No Quadro 3, apresenta-se a correlação obtida entre as diferentes técnicas
de medição para provetes cúbicos curados em diferentes ambientes.
Figura 3. Evolução da RE de provetes curados em ambiente saturado a 30 ºC, provetes cúbicos (esquerda) e
provetes cilíndricos (direita).
Figura 4. Evolução da RE de provetes curados a 20 ºC e 50 % HR, provetes cúbicos (esquerda) e provetes
cilíndricos (direita).
Quadro 3. Coeficiente de correlação
Condição de Cura
20 ºC, 50 % HR
20 ºC, saturado
30 ºC, saturado
ρW
€
€
€
€
ρW
ρCA
ρCC
ρW
-
1.00
1.00
-
ρCA
€ 1.00 € -
ρCC
1.00
1.00
1.00
5 ºC, saturado
€ρCA
ρCC
ρW
ρCA
ρCC
ρW
ρCA
ρCC
1.00
1.00
-
0.94
0.93
-
1.00
1.00
€1.00 € 1.00 € -
R 2 paras as diferentes condições de cura.
1.00
€1.00 € 0.94 € -
0.93
1.00
€ 1.0
-
€ 1.00 € 1.00
1.00
1.00
-
Nas Figs 3 e 4 é possível observar que a resistividade elétrica evolui ao longo do tempo, com uma
tendência semelhante nos provetes cúbicos e provetes cilíndricos, independente da metodologia de
medição. Os resultados parecem evidenciar que o método dos 2 – elétrodos, quer o CC como CA, são
menos sensíveis do que o método de Wenner à forma do provete. Da análise da Fig. 3 observa-se que
o resultado da resistividade elétrica avaliada em provetes cúbicos utilizando a sonda Wenner apresenta
resultados mais elevados comparativamente com os resultados obtidos em provetes cilíndricos, salvo
raras exceções, observadas às 24 horas de idade. As diferenças observadas podem ser justificadas
6
Silva, Ferreira e Figueiras
pelas condições fronteira apresentadas pelos provetes relativamente ao posicionamento dos elétrodos.
Nos provetes cúbicos, o fato dos elétrodos mais exteriores da sonda Wenner se encontrarem muito
próximo da extremidade do provete (ver Fig. 2), altera as linhas de fluxo de corrente no provete,
podendo afetar o valor da resistividade elétrica medido. Os provetes de betão curados em diferentes
ambientes apresentam diferentes microestruturas, o que justifica que a evolução do valor da
resistividade elétrica seja diferente ao longo do tempo consoante o tipo de cura utilizada. Na Fig. 4 é
ainda possível observar que a partir dos 28 dias de idade, os provetes colocados a 20 ºC e 50 % HR, a
resistividade elétrica evolui significativamente, comparativamente com as diferentes condições de
cura, isto pode ser justificado pela perda de humidade da amostra analisada. Devido à diminuição da
quantidade de água presente nos poros do betão que transporta a corrente, conduzindo a um aumento
significativo da medição de resistividade elétrica. Os resultados Wenner demonstraram maior
sensibilidade para as diferentes condições de cura, na verdade, o método dos 2-elétrodos mede a
resistividade média de todo o provete enquanto que o método de Wenner apenas avalia a resistividade
da camada superficial do betão. Uma outra conclusão que pode ser retirada do presente programa
experimental é que existem diferenças significativas entre a técnica dos 2-elétrodos e a sonda Wenner
(4-elétrodos), no entanto, observaram-se excelentes correlações entre as diferentes técnicas de ensaio
(ver Quadro 3). Analisando os resultados obtidos pelos diferentes métodos, utilizando a sonda Wenner
e a técnica dos 2-elétrodos exteriores (CA/CC), observa-se que, a resistividade elétrica usando a sonda
Wenner é mais elevada, aproximadamente 46% CA e de 42% CC, quando avaliada em provetes
cúbicos. A mesma tendência se observa em provetes cilíndricos, as medições da resistividade elétrica
utilizando a sonda Wenner são mais elevados comparativamente com a medição utilizando a técnica
dos 2-elétrodos, cerca de 67% (CA) e de 55% (CC). Relativamente à técnica dos 2-elétrodos usando
corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC), observa-se que, o valor da resistividade elétrica em
corrente alternada é mais baixa comparativamente com a medição em corrente contínua, cerca de 7%
em provetes cúbicos e de 6.7 % em provetes cilíndricos.
4.2 Correlação entre a resistividade elétrica e resistência à compressão
A evolução da resistividade elétrica ao longo do tempo apresenta um comportamento idêntico ao da
resistência mecânica do betão. Os dois parâmetros, durabilidade e resistência mecânica, avaliada em
diferentes idades (1, 3, 8, 29 e 91 dias de idade) apresentam uma boa correlação ao longo do tempo.
Na Fig. 5 apresentam-se a correlação obtida entre a resistência mecânica e a resistividade elétrica
(Sonda Wenner), para as diferentes condições de cura.
Figura 5. Diagrama de correlação entre a resistência mecânica e a resistividade elétrica para provetes
curados em diferentes condições.
Os resultados obtidos experimentalmente parecem indicar que a técnica de medição de resistividade
elétrica pode ser usada para estimar a resistência mecânica ao longo do tempo. Em laboratório ou
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Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão: influência do método de ensaio e das
condições de cura
numa unidade de pré-fabricação de betão, se um dado betão está perfeitamente caraterizado, e se não
forem introduzidas novas variáveis, o controlo de qualidade do betão pode ser realizado com base no
ensaio não destrutivo – resistividade elétrica. A resistência mecânica pode ser estimada a partir dos
resultados obtidos experimentalmente nas primeiras idades, com base no ensaio de resistividade
elétrica (menor produção de resíduos, menor consumo de energia).
4.3. Correlação entre a resistividade elétrica e resistência à penetração de cloretos
A evolução da resistência à penetração de cloretos foi avaliada ao longo do tempo (8, 29 e 91 dias de
idade) para as diferentes condições de cura (30 ºC, 20ºC e 5 ºC em ambiente saturado e 20 ºC e 50 %
HR). O ensaio foi conduzido de acordo com a especificação do LNEC E463 [5]. Os ensaios foram
realizados em amostras cilíndricas de 100 mm de diâmetro e 50 mm de altura. No ensaio de
penetração de cloretos é possível determinar nos instantes iniciais, a resistividade elétrica do betão de
acordo com a Eq. 1. Na Fig. 8 ilustra-se todo o esquema de ensaio, e o sistema de monitorização das
amostras.
Figura 6. Esquema geral do ensaio para determinação da resistência à penetração dos cloretos.
Os resultados obtidos na avaliação da resistividade elétrica através do método do ensaio de migração,
encontram-se apresentados no Quadro 4.
Quadro 4. Avaliação da resistividade elétrica através do ensaio de migração
Idade, t (dias)
8
29
91
Condições de cura
30 ºC , Saturado 20 ºC , 50 % HR 20 ºC , Saturado
5 ºC , Saturado
Resistividade elétrica, ρ (kΩ.cm), δ (%)
8.25 (3.18)
7.28 (3.78)
7.36 (6.20)
5.73 (8.24)
9.02 (5.11)
9.06 (3.98)
7.88 (3.56)
5.96 (3.57)
9.45 (1.35)
9.71 (3.05)
8.23 (4.06)
-
Da análise do Quadro 4, observa-se que, existe uma evolução da resistividade elétrica ao longo do
tempo, para as diferentes condições de cura. A oportunidade de determinar a resistividade elétrica a
partir do ensaio de difusão
, e para o tipo de betão utilizado, parece ser uma excelente técnica
para aferir adicionalmente mais um parâmetro de durabilidade, a partir de um único ensaio. Nos
resultados obtidos experimentalmente, observaram-se boas correlações com as diferentes técnicas de
ensaio, nomeadamente com a técnica dos 2-elétrodos e a técnica dos 4-elétrodos (Sonda Wenner),
avaliada em provetes cúbicos de 150 mm de aresta, com um ajuste linear superior a 0.9, à exceção da
condição de cura a 5 ºC e ambiente saturado. Para as mesmas amostras onde foi determinado a
resistividade elétrica, determinou-se a profundidade média de penetração de cloretos (Quadro 5) e do
coeficiente de difusão não estacionário (
) (Quadro 6), respetivamente, segundo a especificação do
LNEC E 463 / 2004 [5]. A profundidade de penetração média ( ) dos iões de cloro é possível por um
processo colorimétrico, aplicando uma solução de nitrato de prata sobre as superfícies de fratura dos
provetes abertos por compressão diametral.
8
Silva, Ferreira e Figueiras
Quadro 5. Profundidade média de penetração dos cloretos para provetes curados em diferentes condições de cura
e com diferentes idades
A. 30 ºC,
Saturado
Idade, t (dias)
8
29
91
24.34 (3.45)
19.86 (1.50)
21.90 (2.66)
Condições de cura
B. 20 ºC, 50 %
C. 20 ºC,
HR
Saturado
Profundidade média (mm), δ (%)
20.04 (3.66)
21.70 (1.94)
19.58 (5.29)
21.81 (3.85)
19.31 (1.48)
20.74 (8.11)
D. 5 ºC,
Saturado
25.55 (0.62)
22.39 (2.42)
-
Quadro 6. Coeficiente de difusão do ião cloro para provetes curados em diferentes condições de cura e com
diferentes idades
A. 30º C,
Saturado
Idade, t (dias)
8
29
91
10.99 (3.2)
9.38 (1.8)
10.22 (2.0)
Condições de cura
B. 20º C, 50 %
C. 20 ºC,
HR
Saturado
Coeficiente de Difusão, Dns (1×10-12 m2/s)
11.16 (3.6)
12.24 (3.2)
10.04 (2.4)
10.04 (2.4)
8.72 (0.6)
9.42 (7.1)
D. 5 ºC,
Saturado
14.34 (0.5)
12.84 (0.8)
-
No ensaio de migração em regime não estacionário é possível ainda determinar a permeabilidade do
betão aos cloretos, de uma forma indireta, segundo o descrito na norma ASTM C1202-97 (1997),
conhecido na comunidade técnica ou científica como ensaio AASHTO. No ensaio de determinação do
coeficiente de difusão de cloretos, os provetes são submetidos a diferentes condições de ensaio, tensão
aplicada e duração do ensaio. O sistema de ensaio possibilita monitorizar a tensão aplicada em cada
instante, a variação da intensidade de corrente e a temperatura da solução anódica. Assim, e como
informação adicional, determinou-se a carga passada, de modo a poder estimar a resistência à
permeabilidade do betão aos cloretos. Os Coulombs medidos durante a duração do ensaio, 24 horas, e
para a tensão aplicada, foram normalizados para as condições de ensaio AASHTO, para uma tensão
aplicada de 60 V e duração do ensaio de 6 horas. O valor de Coulombs obtido ao longo do tempo
encontram-se apresentados no Quadro 7. De salientar que, como a duração do ensaio e a tensão
aplicada são diferentes do descrito na ASTM C1202-97 (1997), os resultados obtidos poderiam ser
eventualmente diferentes dos apresentados no quadro seguinte, caso o ensaio fosse conduzido de
acordo com o referido documento normativo.
Quadro 7. Total de carga passada (Coulombs) para provetes curados em diferentes condições de cura e com
diferentes idades
A. 30º C,
Saturado
Idade, t (dias)
8
29
91
2344.33 (3.6)
2242.01 (6.7)
2258.93 (6.3)
Condições de cura
B. 20º C, 50 %
C. 20 ºC,
HR
Saturado
Carga passada (Coulombs, δ (%))
2530.20 (2.6)
2254.26 (1.7)
2235.80 (4.4)
2874.77 (4.0)
2529.90 (3.3)
2640.91 (3.8)
D. 5 ºC,
Saturado
3570.92 (9.0)
3339.86 (5.3)
-
De salientar que, a gama de valores obtidos para a carga total passada, pertence ao intervalo entre
[2000, 4000] Coulombs, o que é um valor típico para betões correntes com uma razão água/ligante
compreendida entre 0.4 e 0.5. Nesta análise de resultados determinou-se a correlação entre as
diferentes técnicas de medição de RE (2-elétrodos, 4-elétrodos, e a medição de RE pelo método do
ensaio de migração) e o coeficiente de correlação é geralmente superior a 0.9. A correlação encontrada
entre o coeficiente de difusão e os restantes parâmetros avaliados, mecânicos e de durabilidade,
apresentaram de um modo geral boas correlações (> 0.90).
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Medições de resistividade elétrica avaliada em provetes de betão: influência do método de ensaio e das
condições de cura
5. CONCLUSÕES
As medições de resistividade elétrica são influenciados por diferentes condições de cura, temperatura e
humidade relativa. À medida que se aumenta a temperatura, aumenta a mobilidade dos iões que
transporta a corrente elétrica, que provoca uma diminuição da resistividade. À medida que a humidade
do betão diminui, diminui a quantidade de água presente nos poros que transporta a corrente,
aumentando assim a resistividade elétrica. A avaliação de diferentes técnicas de ensaio para medição
da resistividade elétrica, técnica dos 4-elétrodos, e a técnica dos 2-elétrodos, em corrente alternada
(CA) e corrente contínua (CC), revelou que apesar de existirem algumas diferenças, as diferentes
técnicas apresentam uma boa correlação (> 0.90).
A correlação obtida entre a resistividade elétrica (diferentes técnicas de ensaio) e a resistência à
penetração dos cloretos, foi satisfatória, à exeção da condição de cura a 30 ºC e ambinte saturado. Para
a condição de cura a 5 ºC e ambiente saturado não foi possível obter uma correlação por não se dispor
de pontos necessários (apenas 2 ensaios).
A medição da resistividade elétrica do betão apresenta uma excelente metodologia a implementar em
laboratório e na industria da construção para o controlo de qualidade de betões, durante a fase
construtiva e durante a fase de exploração.
AGRADECIMENTOS
Os autores gostariam de agradecer ao LABEST todo o apoio concedido para a realização deste
trabalho.
REFERÊNCIAS
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MEASURING METALLIC CORROSION. Test methods for on site measurement of resistivity
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Australia.
Polder, R.B., Test methods for on site measurement of resistivity of concrete - a RILEM TC154 technical recomendation. Construction and Building Materials, 2001. 15: p. 125-131.
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em regime não estacionário., 2004, LNEC: Lisboa, Portugal.
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in Departamento de Engenharia Civil 2011, Universidade do Minho: Guimarães.
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