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FT.02.00
Janeiro de 2015
ENSAIO DE ULTRA-SONS EM BETÃO
1) INTRODUÇÃO
O Ensaio de ultra-sons em betão é uma técnica não destrutiva que consiste na determinação da velocidade de
propagação de um impulso ultra-sónico entre dois pontos, emissor e receptor, com o propósito de obter informações
relativas às características mecânicas do material, sua integridade física e existência de defeitos tais como vazios ou
fissuras.
Neste ensaio é utilizado um equipamento capaz de produzir um sinal eléctrico que, através do seu transdutor
emissor é transformado num impulso ultra-sónico, atravessa o elemento de betão em estudo, até que este chegue a ao
transdutor receptor, convertendo-o novamente num sinal eléctrico. Este percurso é monitorizado pela unidade central
do aparelho, que nos revela a velocidade de propagação da onda.
Podemos também através deste ensaio obter a classe do betão em estudo, através de uma correlação entre o
módulo de elasticidade conhecido e a velocidade de propagação da onda.
2) OBJECTIVO
A aplicação do teste ultra-sónico permite-nos prever a existência de anomalias no elemento de betão em
estudo, através da avaliação da velocidade de propagação da onda. Por definição, sabemos que quanto maior for essa
velocidade, mais elevada é a qualidade do elemento de betão.
Apoiados em estudos e medições in situ, podemos também recorrer a esta técnica para determinar com rigor
a profundidade de fissuras visíveis.
Sendo assim, podemos definir como principal objectivo do ensaio de ultra-sons, a detecção, medição e
caracterização de delaminações e heterogeneidades tais como fendas, fissuras, vazios ou juntas, danos causados pelo
fogo ou pelo gelo e presença de materiais externos( fragmentos de madeira, papel ).
3) DOCUMENTAÇÃO DE REFERÊNCIA
Os procedimentos para este ensaio seguem as normas NP EN 12504-4 e EN ISO 8047-1994.
4) EQUIPAMENTO UTILIZADO
Para a implementação desta técnica, necessitamos de um aparelho constituído por um modulo central, que é
responsável pela emissão e recepção dos impulsos eléctricos e pela leitura das velocidades de propagação das ondas.
Ligados ao modulo central, encontram-se dois transdutores (Fig1) um emissor e um receptor, que têm como
funções transformar o sinal eléctrico recebido em sinal ultra-sónico e, emitir e receber, respectivamente, esse mesmo
sinal ultra-sónico, devolvendo-o de novo ao modulo central em forma de impulso eléctrico. É também imprescindível
a presença da barra de calibração do aparelho. (Fig.2)
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(Fig. 1)
(Fig. 2)
5) DESCRIÇÃO DO ENSAIO
5.1) PREPARAÇÃO
Temos que ter presente que este ensaio é realizado com base na transmissão de ondas ultra-sónicas, logo os
transdutores têm que estar com o máximo da sua superfície em contacto directo com o elemento de betão. Devemos
então que tentar uniformizar o máximo possível a superfície a estudar com os meios abrasivos mais adequados.
Dependendo do método a utilizar, devemos então ter a preocupação de preparar e escalonar as áreas de ensaio.
Depois de o aparelho estar convenientemente montado, temos que proceder à sua calibração. Este é um
procedimento que não podemos menosprezar, pois se o fizermos, estamos a correr o risco de obter valores não reais.
Cada aparelho vem preparado com um dispositivo de calibração próprio (Fig 2).
Neste ensaio, são conhecidos três métodos: o método directo, semi-directo e indirecto, sendo esta também a
sua ordem de fiabilidade.
Sendo assim, sempre que for possível devemos recorrer ao método directo.
Para obtenção de uma leitura de valores mais fidedigna, temos também que nos certificar, recorrendo a um
aparelho de detecção de armaduras ou a outras técnicas, que não existe nenhum elemento metálico que percorra
paralelamente o trajecto das ondas ultra-sónicas.
5.2) EXECUÇÃO
Qualquer que seja o método utilizado, devemos sempre aplicar na face dos transdutores um acoplante
especifico para facilitar a transmissão dos ultra-sons.
Os resultados devem ser registados para serem analisados e, através de formulas específicas, permitirem a
obtenção do resultado final.
No entanto, existem alguns factores que podem influenciar os resultados finais e que têm que ser levados em
conta. São eles o teor de humidade e a temperatura do betão.
Poderá assim haver lugar a uma correcção percentual nos valores obtidos, como demonstra o quadro seguinte:
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5.2.1) MÉTODO DIRECTO
Como já referido anteriormente, o método directo é aquele que apresenta uma maior fiabilidade de resultados.
Desta forma o comprimento do percurso das ondas ultra-sónicas pode ser medido com o máximo de rigor, ajudandonos assim a obter um resultado final muito mais aproximado da realidade.
Neste caso, os transdutores devem ser colocados simetricamente, alinhados e em faces opostas do elemento
de betão.
A velocidade do impulso é calculada através da seguinte formula:
𝑉(
𝑘𝑚
𝐿 (𝑚𝑚)
)=
𝑠
𝑇 (𝜇𝑠)
5.2.2) MÉTODO SEMI-DIRECTO
Este método é utilizado quando a morfologia da estrutura e/ou a sua localização in situ não permitem a
utilização do método directo. Neste caso concreto, os transdutores devem ser colocados em fases adjacentes.
Tal como no método directo, a velocidade do impulso é calculada através da formula que se segue:
𝑉(
𝑘𝑚
𝐿 (𝑚𝑚)
)=
𝑠
𝑇 (𝜇𝑠)
5.2.3) MÉTODO INDIRECTO
O Método Indirecto é o menos eficaz de todos os que já referimos, no que diz respeito à determinação da
velocidade do impulso, pois é-nos desconhecido o percurso exacto que a onda ultra-sónica vai percorrer. Por isso,
devem ser realizadas diversas medições e de forma escalonada.
Com os transdutores colocados na mesma face do elemento de betão, é desenhada uma recta com pontos
colocados, usualmente, de 150 em 150mm. O transdutor emissor é colocado sempre num dos pontos mais extremos
enquanto o transdutor receptor percorre todos os outros pontos seguintes.
Os resultados obtidos através deste método não devem ser relatados através de valores exactos, mas sim em
forma de um gráfico representativo.
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Apesar de tudo, este método pode ser muito importante na detecção de vazios ou materiais estranhos ao betão,
ou ainda na determinação da profundidade das fissuras localizadas.
Quando uma fissura é localizada, devem ser realizadas duas (ou mais) leituras: uma é realizada numa área
homogénea e outra onde se encontra a fissura. Neste ultimo caso, os transdutores devem estar simetricamente colocados
em relação à fissura mas colocados entre si a uma distância igual à utilizada no ensaio da área homogénea.
A profundidade dessa fissura é calculada através da formula seguinte:
𝑟𝑐 2
ℎ = 𝑥√ 2
𝑟𝐿
Onde:
rc = tempo de percurso de contorno da fissura
rL= tempo de percurso verificado na leitura da área homogénea
h= profundidade da fissura
x= distância entre o transdutor e a fissura
6) RELATÓRIO
No relatório elaborado, devem constar os seguintes elementos:

Identificação da estrutura de betão ensaiada;

Local da realização do ensaio;

Data do ensaio;

Idade do betão;

Modelo do equipamento utilizado;

Dimensões dos transdutores, frequência e eventuais características especiais;

Posição dos transdutores durante o ensaio;

Indicação da presença de armaduras;

Estado geral do betão na zona de ensaio;

Valores do comprimento do percurso;

Valores de cálculo da velocidade dos ultra-sons para cada percurso;

Responsável.
Direção Técnica
Direção de Produção
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