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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UNILESTE MG
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL
THIAGO OLIVEIRA DO CARMO
VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO PELO
MÉTODO DE ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DE ULTRASSOM
Coronel Fabriciano
2012
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THIAGO OLIVEIRA DO CARMO
VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO PELO
MÉTODO DE ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DE ULTRASSOM
Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Engenharia Industrial do Centro
Universitário do Leste de Minas Gerais, como
requisito parcial para obtenção do título de Mestre
em Engenharia Industrial.
Orientador: Dr. Fabrício Moura Dias
Coronel Fabriciano
2012
3
AGRADECIMENTOS
À todos que contribuíram com mais essa etapa de vida.
Aos meus familiares (avó, pai, mãe).
Ao Orientador Dr. Fabricio Moura Dias, por todas as dicas e auxílios prestados no decorrer
deste trabalho.
À minha esposa Priscila Ferreira, por compreender os momentos ausentes.
À Solução Engenharia, Consultoria e Tecnologia na Pessoa de Luís Eugenio Maia, que
auxiliou, permitindo que todos os ensaios fossem realizados em seu Laboratório.
Ao Marcus Palhares, por permitir que este estudo fosse realizado com concreto da Supermix.
Ao Edson Araújo, por ter incentivado tanto e abastecer com força sempre que essa se
esgotava.
À Deus, por todas as oportunidades que me deste, saúde e sempre, sempre me ajuda.
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RESUMO
Com o crescente aumento da construção civil no Brasil, seguindo tendência mundial, a
utilização do concreto como elemento estrutural, ganha cada vez mais espaço. Essa crescente
demanda na utilização do concreto tem estimulado estudos sobre o controle tecnológico do
concreto (ensaios de caracterização e controle de recebimento), que em alguns casos ainda é
visto como um acréscimo financeiro na obra. O objetivo desse controle é garantir e verificar a
qualidade de aplicação do concreto segundo especificações de projeto. Com cada vez mais
esbeltes nas peças de concreto, métodos de ensaios destrutivos comprometem a condição
estrutural. Geralmente, os controles, tanto em concretos para atender projetos quanto para
manutenção ou diagnostico de obras já em trabalho, adota metodologias com ensaios
destrutivos que podem dificultar e/ou comprometer esta análise. O ultrassom - ensaio não
destrutivo, tem sido uma ferramenta estudada para este tipo de análise na construção civil.
Com a utilização deste método pode-se estimar a qualidade do concreto e também estimar a
resistência à compressão axial simples verificando a velocidade de propagação de onda
ultrassônica através do material. Esses estudos em diferentes fatores água/cimento através de
correlações matemáticas possibilitam tais estimativas. Sendo assim, este trabalho apresenta
uma proposta de verificação de resistência à compressão com a utilização de ensaio não
destrutivo pelo método de ultrassom. Os concretos, objeto deste estudo, foram coletados em
uma concreteira da região do Vale do Aço. Foram adotados concretos com fatores
água/cimento de 0,48, 0,68, 0,73, 0,91, 0,95. Nestes concretos foram feitas leituras de
ultrassom na sua direção axial e também foram ensaiados à resistência à compressão axial
simples, segundo documentos normativos da ABNT. Foram realizadas correlações entre as
relações água/cimento e: resistências características à compressão e velocidade de propagação
de ondas. Foram obtidas equações matemáticas que representam estas correlações. O método
de ultrassom pode ser considerado um método alternativo na predição das propriedades dos
concretos.
Palavras chave: Concreto, Controle tecnológico, Ultrassom.
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ABSTRACT
With rising construction in Brazil, following a worldwide trend, the use of concrete as
structural element, has increased. This increasing demand on the use of concrete has
stimulated studies on concrete technological control (characterization tests and receiving
control), that may encumber the building. The purpose of this control is to ensure and verify
the quality of implementation of concrete according to design specifications. With
increasingly slenderness parts of concrete destructive testing methods compromise the
structural condition. Generally the control sample of concrete in structures or in situ, adopts
destructive testing methodologies that may hinder and / or compromise the analysis. The
ultrasonic non-destructive testing a tool has been studied for this type of analysis in building.
Using this method one can estimate the quality of the concrete and also to estimate the
compressive strength checking the speed of ultrasound wave propagation through the
material. These factors studies in different water / cement through mathematical correlations
enable such estimates. Therefore, this work proposes a verification of compressive strength
with the use of non-destructive testing method of ultrasound. The concrete in this study were
collected in a region of the Brazilian company Vale Steel with of water / cement ratio of 0.48,
0.68, 0.73, 0.91, 0.95 In these concrete ultrasound readings were made in its axial direction
and were also tested for compressive strength, according to Brazilian Code. Correlations were
made between water/cement ratios and: resistance to compression characteristics and speed of
wave propagation. We obtained mathematical equations that represent these correlations. The
method of ultrasound may be considered an alternative method for predicting the properties of
the concrete.
Keywords: concrete, control technology, Ultrassom.
6
Lista de figuras
Figura 1: Concreto no estado fresco......................................................................................... 27
Figura 2: Concreto Endurecido. ............................................................................................... 29
Figura 3: Comportamento tensão deformação do concreto...................................................... 15
Figura 4: Curva de Abrams hipotética...................................................................................... 25
Figura 5: Conjunto Abatimento do tronco de Cone. ................................................................ 27
Figura 6: Fôrmas de concreto. .................................................................................................. 28
Figura 7: Aumento do consumo de água para manter abatimento. .......................................... 30
Figura 8: Esclerômetro. ............................................................................................................ 33
Figura 9: Esquema ilustrando a operação do esclerômetro. ..................................................... 34
Figura 10: Diferentes tipos de transmissão de pulso ultrassônico............................................ 36
Figura 11: Equipamento de ultrassom...................................................................................... 37
Figura 12: Estimativa da profundidade da fissura.................................................................... 38
Figura 13: Agregados devidamente separados em baias.......................................................... 41
Figura 14: Pesagem do agregado para verificação da umidade. .............................................. 43
Figura 15: Adição de água no frasco de Chapman................................................................... 44
Figura 16: Adição de agregado no frasco de Chapman............................................................ 44
Figura 17: Pesagem de agregado.............................................................................................. 45
Figura 18: Transporte de agregado........................................................................................... 45
Figura 19: Slump test................................................................................................................ 46
Figura 20: Corpos de prova prontos para desmoldar................................................................ 48
Figura 21: Corpos de prova em Câmara úmida........................................................................ 48
Figura 22: Retifica de corpos de prova..................................................................................... 49
Figura 23: (A e B) Dispositivo de alinhamento de transmissores para ensaios de ultrassom. . 49
Figura 24: Adição de gel nos transmissores para ensaio de ultrassom..................................... 50
Figura 25: Execução de leituras dos corpos de prova no ensaio de ultrassom......................... 50
Figura 26: Rompimento de corpos de prova. ........................................................................... 51
Figura 27: Curva de Abrams para valores de resistência das relações estudadas. ................... 64
Figura 28: Equações Exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento. .. 65
7
Lista de tabelas
Tabela 1: Principais tipos de cimento encontrados no Brasil................................................... 17
Tabela 2: Influência da composição na denominação do cimento. .......................................... 17
Tabela 3: Limites granulométricos do agregado graúdo. ......................................................... 21
Tabela 4: Exigências granulométricas para agregados miúdos................................................ 21
Tabela 5: Classificação dos aditivos para concreto.................................................................. 23
Tabela 6: Correlação da qualidade do concreto em função da velocidade ultrassônica. ......... 38
Tabela 7: Quantitativo dos traços. ............................................................................................ 41
Tabela 8: Caracterização da areia artificial. ............................................................................. 42
Tabela 9: Caracterização da areia natural................................................................................. 42
Tabela 10: Caracterização da brita 1. ....................................................................................... 43
Tabela 11: “Slump test” apresentados pelos concretos estudados e suas respectivas faixas de
aceitação. .................................................................................................................................. 46
Tabela 12: Número de camadas e golpes para moldagem de corpos de prova. ....................... 47
Tabela 13: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,48. ..................................... 52
Tabela 14: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,68. ..................................... 53
Tabela 15: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,74. ..................................... 54
Tabela 16: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,91. ..................................... 55
Tabela 17: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,95. ..................................... 56
Tabela 18: Velocidade média de propagação de onda ultrassônica dos a/c estudados. ........... 57
Tabela 19: Qualidade do concreto............................................................................................ 57
Tabela 20: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,48. ........................ 58
Tabela 21: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,68. ........................ 59
Tabela 22: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,74. ........................ 60
Tabela 23: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,91. ........................ 61
Tabela 24: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,95. ........................ 62
Tabela 25: Resultados de rompimento médio das relações água/cimento. .............................. 63
Tabela 26: Comparação dos resultados obtidos e resultados de projeto. ................................. 63
Tabela 27: Equações Exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento... 65
Tabela 28: Equações exponenciais da correlação velocidade ultrassônica com o fator
água/cimento............................................................................................................................. 66
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SUMÁRIO
RESUMO................................................................................................................................... 4
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 9
2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 12
2.1. OBJETIVO GERAL ......................................................................................................... 12
2.2. OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................................. 12
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 13
3.1 MATERIAIS CONSTITUINTES DO CONCRETO-MCC ......................................................... 16
3.1.1 Cimento .................................................................................................................... 16
3.1.1.1 Tipos de Cimento Portland................................................................................ 17
3.1.2 Agregados para concreto......................................................................................... 18
3.1.3. Água para concreto................................................................................................. 22
3.1.4. Aditivos para concreto ............................................................................................ 22
3.1.4.1. Tipos de Aditivos ............................................................................................. 23
3.1.5 Estudo sobre a importância da Curva de Abrams ................................................... 25
3.2. PROPRIEDADES DO CONCRETO ..................................................................................... 26
3.2.1. Propriedades no estado fresco................................................................................ 26
3.2.2 Propriedades no estado endurecido ........................................................................ 28
3.3. LIMITAÇÕES DO CONCRETO .......................................................................................... 29
3.4. ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS APLICADOS AO CONCRETO .............................................. 32
3.4.1 Esclerômetro de reflexão ......................................................................................... 33
3.4.2 Penetração de pinos................................................................................................. 34
3.4.3 Ultrassom em concreto ............................................................................................ 35
4. MATERIAIS E MÉTODOS.............................................................................................. 40
4.1. MATERIAIS..................................................................................................................... 40
4.2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................................ 40
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 52
6. CONCLUSÃO..................................................................................................................... 67
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 69
9
1. INTRODUÇÃO
Com o aumento na demanda da construção civil e obras de infraestrutura, a utilização de um
material com características que nos permite facilidade de manuseio e moldagem a vários
tipos de forma, tornou o concreto um dos materiais mais consumidos no Brasil, seguindo
tendência mundial.
A diversidade de aplicação a meios diversos vem difundindo sua utilização no meio da
construção civil. Outra justificativa para seu uso intenso é a facilidade com que seus
constituintes são encontrados, podendo ser de diversas origens (basalto, seixo, gnaisse,
calcário) entre outras.
Segundo Kett (1999) o concreto é composto por quatro ingredientes básicos: cimento,
agregados graúdos, agregados miúdos e água. Desde sua invenção o concreto é simplesmente
uma mistura de agregados, cimento e água. Nos dias atuais novos materiais vêm sendo
adicionados ao concreto com intuito de modificar algumas propriedades, entre estes materiais
estão às fibras, adições minerais e os aditivos químicos.
Mehta e Monteiro (2008) definem três razões principais que justificam a utilização do
concreto como material de engenharia. A primeira delas é a resistência do concreto à água, a
segunda razão é a facilidade com que elementos estruturais dos concretos podem ser obtidos
através de uma variedade de formas e tamanhos e a terceira razão é o baixo custo e a rápida
disponibilidade de materiais para uma obra de construção civil.
Macroscopicamente o concreto é um compósito, pois ele possui duas fases distintas, a fase
matriz e a fase particulada. A fase matriz é composta por pasta de cimento endurecida e
dispersas na matriz estão às britas (fase particulada). Já Rodolpho (2007) descreve o concreto
como sendo uma suspensão concentrada de partículas sólidas (agregados) em um líquido
viscoso (pasta de cimento).
Se testado separadamente a resistência dos materiais constituintes são diferentes. A pasta de
cimento hidratada e os agregados apresentam ruptura elástica linear (capacidade de
10
deformação) já o concreto apresenta comportamento inelástico a partir de 30% Fc. As
propriedades dos materiais compostos complexos não precisam ser iguais à soma das
propriedades de seus componentes. Assim, tanto a pasta de cimento hidratada e os agregados
mostram lineares propriedades elásticas, enquanto que o concreto não.
Suas propriedades diferem em dois estados distintos (estado fresco e estado endurecido). No
estado fresco, logo após os materiais constituintes serem homogeneizados, este pode
apresentar coesão, trabalhabilidade, tempo de pega entre outros. Já no estado endurecido
diversos ensaios destrutivos são utilizados para determinar sua resistência à tração, resistência
à compressão, resistência ao fogo e durabilidade.
Um importante estudo desenvolvido por Abrams1 mostra que a resistência axial simples do
concreto está diretamente ligada a seu fator água/cimento (a/c) conhecida mundialmente como
Lei de Abrams. Outra contribuição desse pesquisador foi introduzir a medida da consistência
do concreto por meio de um tronco cônico de altura 30 cm e bases de 10 cm e 20 cm
(IBRACON, 2005).
Nos concretos, a quantidade dos seus constituintes deve ser respeitada para assegurar a
resistência característica de projeto. Por exemplo, uma adição de água indevida pode
aumentar a porosidade e diminuir a resistência à compressão do concreto.
Os aglomerantes (cimentos) reagem com a água que ao solidificarem formam um compósito
resistente as mais diversas ações. Um fator que dificulta o manuseio do concreto e sua
trabalhabilidade, que diminui em função do tempo até atingir a pega, é o estado de
solidificação do material. Este fator de diminuição de trabalhabilidade é o principal vilão da
queda de resistência do concreto na obra, já que a trabalhabilidade do concreto comum (sem
aditivos) é relativamente baixa. A água pode ser facilmente adicionada na obra para aumentar
a trabalhabilidade do concreto mas isso acarreta uma queda de resistência à compressão já que
o concreto foi projetado com a utilização do fator água/cimento. Com objetivo de aumentar o
tempo de trabalhabilidade e melhorar outras propriedades do concreto utilizam-se os aditivos
químicos.
1
Duff A. Abrams (1880, Illinois, - 1965, New York) foi um pesquisador norte-americano no domínio da
composição e propriedades do concreto.
11
Os aditivos foram introduzidos em 1970 sobre grande desconfiança do mercado. Hoje eles são
praticamente utilizados em quase todos os traços de concreto. Por definição, o objetivo dos
aditivos é alterar determinadas propriedades do concreto. Para tal, eles são adicionados aos
concretos em pequenas porcentagens em relação à massa de cimento (geralmente constituem
até 5% desta). Os aditivos alteram, por exemplo, a consistência e o tempo de pega do
concreto. Na prática, podem possibilitar concretagens e desenformas mais rápida.
Além de melhorarem e modificarem as propriedades do concreto os aditivos reduzem o custo
do concreto, pois em quantidades adequadas estes permitem que reduções racionais no
consumo de aglomerante sejam feitas, reduzindo custos.
A resistência à compressão do concreto é a propriedade geralmente especificada no projeto.
Esta propriedade que é medida através de um ensaio destrutivo indica a quantidade de tensão
necessária para que o material se rompa. O concreto possui uma boa resistência à compressão,
mas sua capacidade de resistir à tração é cerca de 10 vezes menor que a resistência à
compressão, tornando uma limitação.
Comumente, a inspeção e o diagnóstico do desempenho de estruturas de concreto armado
estão relacionados com ensaios de resistência à compressão em testemunhos extraídos da
própria estrutura, ou seja, ensaios destrutivos que danificam ou comprometem seu
desempenho.
A utilização de ensaios não destrutivos ultrassom passa a ser uma alternativa mais atraente,
uma vez que os métodos se modernizaram, aumentando a precisão de análise. As vantagens
dos ensaios não destrutivos são: proporcionar pouco ou nenhum dano à estrutura, serem
aplicados com a estrutura em uso e permitir que problemas possam ser detectados em estágio
ainda inicial.
Sendo assim esse trabalho apresenta uma possibilidade de se estimar a resistência à
compreensão do concreto através de ensaio não destrutivo de leitura ultrassônica. Para tanto
foi realizado estudo em cinco relações água/cimento de concretos fornecidos na região de
Ipatinga – MG. Sendo possível elaborar a curva de Abrams e posteriores estudos com ensaio
de ultrassom, podendo assim estimar a resistência à compressão através de correlações
exponenciais.
12
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
Verificar a Resistência à Compressão Axial do concreto por meio do ensaio não destrutivo de
ultrassom.
2.2. Objetivo Especifico
· Verificar as características dos concretos executados por uma empresa da Região do
Vale do Aço com diferentes fatores água/cimento.
· Elaborar a curva de Abrams por meio da correlação entre os fatores água/cimento e a
Resistência à Compressão Axial para os concretos.
· Correlacionar os fatores água/cimento e velocidade de propagação de onda
ultrassônica.
13
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Segundo Callister (2006) o concreto é um material compósito que consiste em uma agregação
de partículas ligadas umas às outras por um tipo de ligante, neste caso o cimento Portland.
Neville (1997) ainda afirma que cimento pode ser considerado com um material com
propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos (agregados) de minerais entre si de
modo a formar um todo compacto.
Bauer (2011) define o cimento Portland como um produto obtido pela pulverização do clinker
constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com certa proporção de sulfato
de cálcio natural, contendo, eventualmente, adição de certas substâncias que modificam suas
propriedades ou facilitam seu emprego.
Fusco (2008) afirma que os componentes do cimento Portland são a cal (CaO), a sílica
(SiO2), a alumina (Al2O3) e o óxido de ferro. Esses componentes são aquecidos até a
sinterização e posteriormente moídos até a finura adequada.
Outro constituinte, os agregados compreendem 3/4 dos concretos e são os componentes de
menor custo. Existe uma gama de materiais que podem ser utilizados respeitando limites
mínimos e máximos predispostos nas normas técnicas. A NBR NM 12654 (1992) descreve
procedimentos para controle tecnológico de materiais. A água destinada para o amassamento
do concreto tem que ser livre de material orgânico, ou seja, potável de acordo com a NBR
6118 (2007).
De acordo com Bauer (2011), os agregados são materiais particulados de atividade química
praticamente nula, constituídos de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos.
Estes agregados são de origens naturais e artificiais e suas características diferem muito de
acordo com sua origem e sua formação geológica.
A Brita 1, brita 0, areia são algumas classificações que estes agregados podem ser
enquadrados e estas classificações dependem das dimensões das partículas, que é verificada
14
sobre instruções normativas da NBR 7211 (2009). Outra propriedade intrínseca aos agregados
é a densidade real e aparente, que varia de acordo com o tipo de formação rochosa.
Para produzir um bom concreto algumas observações devem ser feitas para que o mesmo
atenda alguns requisitos de projeto. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)
define os requisitos e define as variações dos materiais. Um exemplo é o uso de agregados em
conformidade com a NBR 7211 (2009) e NBR 12654 (1992). Outros fatores que influenciam
diretamente na qualidade e interferem nas propriedades é o uso de água potável, tempo de
mistura e o tipo de ligante (cimento).
Selecionados e classificados os agregados, métodos de dosagem podem ser aplicados para
melhor dimensionamento dos materiais, ou seja, quantidade de materiais para se realizar uma
mistura adequada dos agregados para que se tenha um bom concreto.
O concreto possui dois estados: o fresco e o endurecido. O estado fresco é o estado que o
material aceita imposição física, podendo ser citado, como exemplo, a capacidade de se
moldar a diversos tipos de formas, que ocorre logo após a mistura de todos os materiais
constituintes. Já no estado endurecido este material se apresenta como uma rocha sólida e não
aceita nenhuma trabalhabilidade.
Após a mistura dos agregados, cimento e água, em equipamento mecânico, o concreto está
pronto para ser utilizado, respeitando características do projeto, sendo que as principais
características previstas são a trabalhabilidade (estado fresco) e a resistência à compressão
axial simples (estado endurecido).
Segundo Castro (2009), a determinação da resistência à compressão axial é utilizada para
determinação e adequação de traços de concreto, ou ainda como parâmetros no controle de
qualidade da resistência nas edificações, onde existem métodos sistematizados a serem
seguidos, permitindo a padronização e avaliação dos resultados.
A resistência à compressão é um ensaio destrutivo realizado no concreto e a propriedade
geralmente é requisitada em projetos, embora outras propriedades sejam de grande
importância como a durabilidade e a permeabilidade. Para Newman e Choo (2003), o
principal fator que determina a durabilidade é um concreto de boa qualidade e com baixa
15
porosidade. Não obstante, a resistência à compressão da idéia geral da qualidade do concreto,
pois ela esta diretamente relacionada com a estrutura da pasta de cimento hidratada
(NEVILLE, 1997).
A resistência do concreto depende essencialmente dos materiais constituintes, suas
proporções e dos procedimentos de mistura, cura e ensaio (CASTRO, 2009).. A figura 1
apresenta o diagrama tensão x deformação para o concreto sob esforço de compressão.
Segundo Newman e Choo (2003), para obter a resistência à compressão desejado é importante
entender os fatores que governam a resistência do concreto, as propriedades da pasta de
cimento, as propriedades da zona de transição entre a pasta e o agregado graúdo, as
propriedades do agregado e as proporções relativas dos materiais constituintes. Todos estes
fatores devem ser verificados para fazer um bom concreto.
Figura 1: Comportamento tensão deformação do concreto.
A não linearidade da curva tensão versus deformação é o resultado da ação de
microfissuração progressiva do material sob cargas. O avanço da microfissuração interna no
concreto passa por vários estágios, que dependem do nível de tensão aplicada (MEHTA E
MONTEIRO, 2008).
Mehta e Monteiro (2008) justificam a resistência de ruptura à compressão do concreto abaixo
resistência à compressão do agregado e da pasta de cimento, devido à nucleação e propagação
16
de trincas na interface brita pasta de cimento. Já que este material possui baixos índices de
deformação, a ruptura acontece de forma catastrófica.
3.1 Materiais constituintes do concreto-mcc
Conforme dito anteriormente o concreto é um material compósito, que tem em sua
composição materiais de diversas morfologias. Este material é composto de cimento,
agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia), água, aditivo e em alguns casos especiais
adições.
3.1.1 Cimento
Por cimento entende-se, aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer ao qual se
adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de
cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias
granuladas de alto-forno e/ou materiais carbonáticos, nos teores especificados, produzindo
assim os mais diversos tipos de cimentos fornecidos no Brasil, (NBR 5732, 1992).
O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes,
que endurece sob ação da água. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido
à ação da água, o cimento portland não se decompõe mais (ABCP, 2002).
O Cimento Portland é o material responsável pela aglutinação dos demais materiais. Quando
em contato com a água o cimento tende a enrijecer aglutinando os materiais e proporciona ao
material o poder de solidificar-se o transformando em uma rocha artificial em pouco tempo.
Segundo Neville (1997) a designação “Cimento Portland” foi dada originalmente devido à
semelhança de cor e qualidade a pedra de Portland – um calcário de Dorset. Esta designação
permanece até hoje no mundo todo, referindo-se ao cimento obtido pela mistura íntima de
materiais calcários e argilosos, ou sílica e alumina e óxidos de ferro, para queima e moagem
conjunta do gesso.
17
3.1.1.1 Tipos de Cimento Portland
No Brasil existem vários tipos de cimento, e esses materiais diferem principalmente de acordo
com sua composição, A tabela 1 apresenta os principais tipos de cimentos encontrados no
Brasil.
Tabela 1: Principais tipos de cimento encontrados no Brasil.
Tipo de Cimento Portland
Norma Técnica
Comum
NBR 5732 (1991)
Alta Resistência Inicial
NBR 5733 (1991)
Composto
NBR 11578 (1991)
Alto forno
NBR 5735 (1991)
Pozolanico
NBR 5736 (1999)
Resistente aos Sulfatos
NBR 5737 (1992)
Branco
NBR 11989 (1991)
Baixo calor de hidratação
NBR 9830 (2006)
Fonte: ABCP (2002).
Um exemplo de como a composição influencia na denominação do concreto está disposto na
NBR 5732:1991, conforme tabela 2.
Tabela 2: Influência da composição na denominação do cimento.
Componentes (% em massa)
Sigla
Classe de resistência
Clinquer + sulfato de
Material
cálcio
Pozolânico
25
CP I
32
100
0
99-95
1-5
40
25
CPI S
32
40
Fonte: NBR 5732 (1991).
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Na Tabela 2 lê-se:
CP I – Cimento Portland Puro
CP I S – Cimento Portland Composto
Todos os cimentos são caracterizados segundo suas composições e suas classes de resistência,
que indicam o valor mínimo de resistência que este cimento deve apresentar aos 28 (vinte e
oito) dias, seguindo procedimentos pré-dispostos na NBR 7215 (1996). O emprego dos mais
diversos tipos de cimento normalizados no Brasil dá-se conforme necessidade de cada projeto
e/ou estrutura a ser concretada.
3.1.2 Agregados para concreto
Segundo Neville (1997), 75 % (setenta e cinco por cento) partes do volume do concreto são
ocupadas pelos agregados, enfatizando sua contribuição para a resistência do concreto.
O agregado não só pode influenciar a resistência do concreto, pois
agregados com propriedades indesejáveis podem produzir um
concreto pouco resistente, mas também podem comprometer a
durabilidade e o desempenho estrutural do concreto, (NEVILLE,
1997).
Segundo Mehta e Monteiro (2008) os agregados são relativamente baratos e não reagem
quimicamente com a água. Neville (1997) reitera que o agregado era visto como material
inerte disperso por entre a pasta de cimento, mas afirma que suas propriedades físicas,
térmicas e às vezes químicas influenciam na qualidade do concreto.
As propriedades dos agregados diferem e influenciam na propriedade do concreto no seu
estado fresco e endurecido. Um exemplo é a porosidade do agregado que irá afetar de forma
significativa na trabalhabilidade do concreto, sendo prejudicial à aplicação do material.
Bauer (2011) dá indícios de como caracterizar a qualidade do agregado, mantendo os outros
agregados constantes e substitui-se a areia, confeccionando-se corpos de prova. Esses corpos
de prova serão rompidos nas mesmas idades. O que apresentar resultado superior foi
19
fabricado com um agregado (areia) melhor do que aqueles que apresentarem resultados
inferiores.
A resistência à compressão do agregado é muito superior à resistência da pasta de cimento
endurecido dos concretos de composição usual de 20 a 30 MPa.
Segundo Bauer (2011), a forma dos grãos do agregado graúdo influi na qualidade do
concreto, ao lhe alterar a trabalhabilidade, afetando, em sequência, as condições de
bombeamento, lançamento e adensamento do concreto. Os agregados podem ser classificados
segundo sua forma em cuboides, alongados e lamelares. Boggio (2000) ainda dá indícios da
influência dessas classificações dos agregados nas propriedades do concreto.
Os agregados podem ser de origem natural ou artificial, sendo os artificiais provenientes de
britamento em pedreiras devidamente legalizadas nos órgãos regulamentadores e ou
provenientes de extrações em rios denominadas naturais. Todos devem obedecer a limites
predispostos na (NBR 7211, 2009).
O que torna o concreto um material com baixo custo para sua aplicação em diversos
segmentos, principalmente na construção civil, é a facilidade com que seus agregados são
encontrados na natureza.
Os agregados graúdos e os agregados miúdos são descritos pela ABNT 7211 (2009) como
sendo:
Agregado miúdo: Areia de origem natural ou resultante do britamento
de rochas estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela
peneira ABNT 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm. E
Agregado graúdo: Pedregulho ou a brita proveniente de rochas
estáveis, ou mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de
malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na
peneira ABNT 4,8 mm (ABNT 7211, 2009).
Para a definição de parâmetros de dosagem é necessário realizar ensaios para conhecer certas
propriedades dos agregados. Massa específica, composição granulométrica, porosidade e teor
de umidade são características utilizadas para definir esses parâmetros.
20
Um exemplo da influência de parâmetros dos agregados nas propriedades do concreto é a
distribuição granulométrica que afeta diretamente a trabalhabilidade. Um aumento de material
retido na peneira de 0,15 mm exige aumento de água de amassamento e, consequentemente,
aumento de cimento para uma mesma resistência à compressão característica.
Dentre essas propriedades, a massa específica, composição granulométrica, forma e textura
superficial dos agregados influenciam nas características do concreto no estado fresco. A
porosidade e a composição mineralógica do agregado afeta a resistência, dureza e o módulo
de elasticidade do concreto(MEHTA e MONTEIRO, 2008). Ensaios de caracterização desses
agregados, também denominados materiais constituintes do concreto, seguem procedimentos
da NBR 7211 (2009) e a determinação da composição granulométrica segundo NM 248
(2003).
Segundo Damineli (2007), a porosidade do agregado influencia diretamente na estrutura do
concreto fresco e no concreto endurecido, sendo esta quando aumentada interfere diretamente
em propriedades com trabalhabilidade e resistência à compressão simples.
Os limites granulométricos para os agregados graúdos e agregados miúdos estão estabelecidos
na NBR 7211 (2009) e apresentados nas tabelas 3 e 4.
21
Tabela 3: Limites granulométricos do agregado graúdo.
Porcentagem, em massa, retida acumulada.
Peneira com abertura de
Zona Granulométrica
malha
4,75/ 12,5
9,5/ 25
19/ 31,5
25/50
37,5/ 75
75 mm
-
-
-
-
0–5
63 mm
-
-
-
-
5 – 30
50 mm
-
-
-
0–5
75 – 100
37,5 mm
-
-
-
5 – 30
90 – 100
31,5 mm
-
-
0–5
75 – 100
95 – 100
25 mm
-
0–5
5 – 25
87 – 100
-
19 mm
-
2 – 15
65 – 95
95 – 100
-
12,5 mm
0–5
40 – 65
92 – 100
-
-
9,5 mm
2 – 15
80 – 100
95 - 100
-
-
6,3 mm
40 – 65
95 - 100
-
-
-
4,8 mm
80 – 100
-
-
-
-
2,4 mm
95 - 100
-
-
-
-
Fonte: NBR 7211 (2009).
Tabela 4: Exigências granulométricas para agregados miúdos.
Peneira
Porcentagem passante
9,5 mm
100
4,75 mm
95-100
2,36 mm
80-100
1,18 mm
50-85
600 µm
25-60
300 µm
10-30
150 µm
2-10
Fonte: NBR 7211 (2009).
Além de estabelecer limites granulométricos para os agregados, a NBR 7211 (2009) também
estabelece métodos para cálculos de dimensão máxima característica e composição
granulométricas. Definir esses parâmetros é importante, pois influencia diretamente na
trabalhabilidade e no custo do concreto.
22
3.1.3. Água para concreto
A água a ser utilizada como material constituinte do concreto deve ser livre de impurezas e
materiais orgânicos, ou seja, potável.
Em geral, diz-se que a água de amassamento deve ser boa para beber, mesmo sabendo-se que
em muitos casos algumas águas não adequadas para beber podem ser utilizadas de forma
satisfatória para o preparo de concretos – desde que apresentam pH entre 6,0 e 8,0, sem serem
salobras (NEVILLE, 1997).
Tomando as devidas proporções, considerando todos os fatores que podem influenciar na
constituição do traço de concreto (temperatura ambiente, umidade dos agregados, modulo de
finura da areia e brita), os materiais podem ser misturados e esta mistura nos dará o concreto
convencional.
3.1.4. Aditivos para concreto
Aditivos são produtos químicos responsáveis por modificações consideráveis nas
propriedades dos concretos. Estes elementos passaram a ser introduzidos no concreto com
intuito de auxiliar no desempenho do material e diminuir custos.
Para Lisboa (2004), os aditivos são materiais que adicionados ao concreto durante seu
processo de mistura, em quantidade pequena em relação à massa de cimento, tem a finalidade
de modificar as propriedades frescas ou endurecidas do concreto.
Segundo Newman e Choo (2003), diversos tipos de aditivos podem ser utilizados para
aumentar a fluidez da mistura, com um mesmo teor de água, e para reduzir o teor de água da
mistura em uma mesma fluidez e melhorar a resistência e durabilidade. Certos aditivos são
capazes de reduzir a quantidade de água de uma mistura, deixando o concreto mais fluido.
Já Neville (1997) atribui aos aditivos à capacidade de proporcionar ao concreto consideráveis
mudanças físicas e econômicas e ainda acrescenta que, o uso racional desse modificador de
23
propriedades pode ajudar na redução de cimento e no adensamento do material em lugares de
difícil acesso.
Outra consideração feita por Neville (1997) é que o aditivo pode ser definido como um
produto químico, que exceto em casos especiais, pode ser adicionado à mistura de concreto
com teores inferiores a 5% em relação à massa de cimento, durante a mistura ou na hora da
aplicação do concreto na obra, para melhorar as propriedades.
Segundo Ibracon (2005), o uso correto dos aditivos permite: melhorar a reologia do concreto,
melhorar a pega e o endurecimento, diminuir o ar e outros gases aprisionados, aumentar a
resistência mecânica, ampliar campo de aplicações e diminuir custos.
Com o emprego da quantidade e do aditivo correto, o concreto tem um ganho nas suas
propriedades (trabalhabilidade, coesão e resistência à compressão) e pode oferecer reduções
de aglomerante mantendo a mesma resistência à compressão característica.
3.1.4.1. Tipos de Aditivos
Segundo NBR 11768 (1992) os aditivos são classificados conforme tabela 5:
Tabela 5: Classificação dos aditivos para concreto.
Tipo de aditivo
Aditivo
P
Plastificante
R
Retardador
A
Acelerador
PR
Plastificante Retardador
PA
Plastificante Acelerador
IAR
Incorporador de ar
SP
Superplastificante
SPR
Superplastificante retardador
SPA
Superplastificante acelerador
Fonte: NBR 11768 (1992).
24
A NBR 11768 (1992) ainda diz que os aditivos segundo seus tipos, devem apresentar as ações
a seguir quando utilizados de forma racional no concreto:
Aditivo plastificante (tipo P), produto capaz de aumentar o índice de consistência do
concreto mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução
de, no mínimo, 6% da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto
com determinada consistência.
Aditivo retardador (tipo R), produto que aumenta os tempos de início e fim de pega do
concreto.
Aditivo acelerador (tipo A), produto que diminui os tempos de início e fim de pega do
concreto, bem como acelera o desenvolvimento das suas resistências iniciais.
Aditivo plastificante retardador (tipo PR), produto que combina os efeitos dos aditivos
plastificantes e retardador.
Aditivo plastificante acelerador (tipo PA), produto que combina os efeitos dos aditivos
plastificantes e acelerador.
Aditivo incorporador de ar (tipo IAR), produto que incorpora pequenas bolhas de ar ao
concreto.
Aditivo superplastificante (tipo SP), produto que aumenta o índice de consistência do
concreto mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução
de, no mínimo, 12% da quantidade de água de amassamento, para produzir um
concreto com determinada consistência.
Aditivo superplastificante retardador (tipo SPR), produto que combina os efeitos dos
aditivos superplastificante e retardador.
Aditivo superplastificante acelerador (tipo SPA), produto que combina os efeitos dos
aditivos superplastificante e acelerador.
25
No Brasil há diversas empresas que produzem aditivos para concreto, sendo que os limites de
seus constituintes estão prescritos na NBR 10908 (2008).
3.1.5 Estudo sobre a importância da Curva de Abrams
Em 1918, Duff A. Abrams, após o estudo de inúmeros traços e análises de mais de 50.000
corpos de prova, enunciou a “Lei de Abrams”, mundialmente aceita. Abrams introduziu
também o “Módulo de Finura”, que propôs para representar, por meio de um único índice, a
distribuição granulométrica dos agregados. Esse índice mostrou ser tão útil que foi adotado
pela NBR 7211:2009 (IBRACON, 2005). Abrams introduziu também a noção de
trabalhabilidade do concreto disposto no Brasil pela NBR NM 67:1998.
A relação a/c foi muito bem caracterizada por Abrams no início do século XX, demonstrando
que para menores teores de água, para um teor específico de cimento, há ganho de resistência
à compressão, até o limite de hidratação do cimento. Naquela época o valor mínimo de a/c,
sem prejuízo da resistência estava na ordem de 0,3 (CARMO, 2006).
A Lei de Abrams estabelece que quanto maior o fator água/cimento menor será a resistência
do concreto, este evento pode ser demonstrado traçando empiricamente a curva de Abrams
conforme figura 2.
Figura 2: Curva de Abrams hipotética.
26
3.2. Propriedades do concreto
Após a homogeneização total dos materiais constituintes do concreto por meio mecânico ou
manual, este material apresenta dois estados, o estado fresco e o estado endurecido. As
propriedades do concreto também diferem nesses estados.
3.2.1. Propriedades no estado fresco
Logo após a homogeneização total dos constituintes do concreto este apresenta seu estado
fresco. Nesse estado é onde conseguimos impor ao material característica como forma e
adensamento, necessário para sua aplicação. Também é onde podemos medir algumas
propriedades como a trabalhabilidade, coesão, segregação e teor de ar.
Segundo Bauer (2011) a trabalhabilidade é uma noção subjetiva, aproximadamente definida
como o estado que oferece maior ou menor facilidade nas operações de manuseio com as
argamassas e concretos frescos.
A trabalhabilidade é a principal propriedade que é indicada, medida e verificada no concreto
no estado fresco. Em concreto sem a adição de aditivos esta propriedade é diretamente afetada
após a homogeneização dos materiais constituintes, pois decresce rapidamente com o passar
do tempo. Logo após o contato do cimento com a água, as reações ocorrem e a perda de
plasticidade é acentuada até a formação do concreto sólido, conforme conhecemos. Com a
adição de aditivos este tempo de permanência do concreto no seu estado fresco pode ser
estendido em torno de 50%. A figura 3 mostra o concreto no estado fresco sendo lançado.
Todo o procedimento para verificação previa da trabalhabilidade está descrita na NM 67
(1998).
27
Figura 3: Concreto no estado fresco.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
A trabalhabilidade é vista como a propriedade mais importante a ser medida no estado fresco,
pois esta determina o quanto de esforço será necessário para que o concreto flua, além de ser
determinante para o critério de aceitação do concreto na obra conforme (NBR 12655, 2006).
Segundo Rodolpho (2007) a trabalhabilidade é uma propriedade que engloba a capacidade do
concreto ser transportado e lançado.
Para medir esta propriedade, no Brasil é utilizado o abatimento de tronco de cone também
conhecido como “slump test”, pré-disposto na NBR NM 67 (1998), método simples, mas de
suma importância para garantir as demais propriedades do concreto endurecido. O conjunto
de “slump test” é composto de placa, haste de socamento, tronco de cone e pescoço, conforme
figura 4.
Figura 4: Conjunto Abatimento do tronco de Cone.
28
Ar incorporado e segregação são duas propriedades que podem ocorrer e estão relacionadas
com a eficiência do proporcionamento durante a dosagem racional do traço. Esta segregação é
prejudicial e a dosagem deve ser corrigida.
Para a moldagem do concreto são utilizadas fôrmas cilíndricas cuja altura deve ser duas vezes
o diâmetro sendo que o diâmetro da fôrma seja quatro vezes o tamanho do agregado NBR
5738 (2008) conforme figura 5.
Figura 5: Fôrmas de concreto.
Após o lançamento do concreto no local desejado, o material permanece fresco perdendo
plasticidade (enrijecendo) até se tornar uma rocha sólida e dura. Esta transformação é
conhecida como enrijecimento e acontece com todo os concretos.
3.2.2 Propriedades no estado endurecido
Quando o concreto passa do estado fresco para o estado endurecido ele apresentará algumas
propriedades necessárias para a obra de engenharia em questão, que depende das
características desejáveis, possíveis de modificações durante o estudo experimental de
dosagem.
Segundo o ACI (2000), a durabilidade do concreto é a capacidade de resistir à ação de
intemperismo, ataque químico, à abrasão, ou qualquer outro processo de deterioração.
Concretos duradouros devem manter sua forma original, qualidade e facilidade de
29
manutenção, quando expostos ao ambiente. A figura 6 mostra o concreto no estado
endurecido.
Figura 6: Concreto Endurecido.
Fonte: Mehta e Monteiro 2008
As propriedades que o concreto deverá apresentar no estado endurecido são: durabilidade,
resistência à compressão axial simples, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade
entre outras. Sendo a resistência à compressão axial simples a mais requisitada em projetos de
construções civil.
O uso da resistência à compressão axial simples como a principal propriedade do concreto dáse pela facilidade de execução do ensaio e por caracterizar a sua resistência. Esta propriedade
mede a capacidade do material em resistir aplicação de força à compressão até seu
rompimento.
3.3. Limitações do concreto
A falta de controle tecnológico nos materiais constituintes do concreto pode afetar diversos
fatores no concreto. Um exemplo é o controle do módulo de finura da areia que afeta
diretamente no consumo de água da mistura para uma mesma trabalhabilidade. Quanto menor
o módulo de finura, maior o consumo de água, que por sua vez deve ser controlado tomando
como requisitos instruções normativas da (NM 248, 1998).
30
Em virtude da abundância de variáveis envolvidas na determinação das propriedades do
concreto, sua qualidade está diretamente ligada ao nível de controle empregado em todas as
etapas de produção, isto se dá devido à necessidade de um parâmetro de controle (CASTRO
2009). Como todo material, o concreto possui algumas limitações, que prejudicam ou
dificultam sua aplicação. Estas limitações influenciam diretamente nas propriedades do
concreto. Um exemplo de limitação é a perda de trabalhabilidade com o tempo, que é até uma
propriedade desejável para que ocorra o enrijecimento da peça, só que aceleradamente esta
perda de trabalhabilidade prejudica a aplicação do material.
A perda de trabalhabilidade é definida como a perda de consistência do concreto fresco com
passar do tempo. Esse é um fenômeno normal para todas as misturas de concreto, que com
passar do tempo tem uma perda acentuada em virtude da reação que ocorre entre o cimento
(aglomerante) e a água. A temperatura ambiente influencia diretamente na perda de
trabalhabilidade, ou seja, quanto maior a temperatura ambiente maior a perda de
trabalhabilidade do concreto, isso resulta do enrijecimento gradual de uma pasta de cimento
portland hidratada (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
O efeito temperatura no concreto pode ser demonstrado conforme figura 7, a temperatura
fornece energia para que reações químicas acelerem, enrijecendo precocemente o concreto.
Mehta e Monteiro (2008) apresentam o aumento do consumo de água para manter a mesma
trabalhabilidade.
Figura 1: Aumento do consumo de água para manter abatimento.
Fonte: Mehta e Monteiro, (2008).
31
A figura 7 mostra que a necessidade de água para uma mistura de concreto aumenta com o
aumento da temperatura. Se a temperatura eleva de 10ºC para 38º C há um aumento de 14
kg/m³ de água para um abatimento de 75 mm. Este aumento de água reduz cerca de 15% na
resistência à compressão aos 28 dias (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Mehta e Monteiro (2008) listam três pontos para que ocorra a perda de abatimento do
concreto, são elas: (1) emprego de cimento com pega anormal; (2) período longo para
operações de mistura, transporte, lançamento, adensamento ou acabamento; (3) alta
temperatura do concreto devido ao calor de hidratação excessivos e/ou ao emprego de
materiais estocados em locais de temperatura ambiente muito alta.
A perda de trabalhabilidade pode ser facilmente corrigida, embora não indicada, com a adição
de água, mas vale salientar que adição de água que não esteja calculada durante o estudo de
dosagem, acarreta em um aumento do fator água/cimento diminuindo drasticamente a
resistência do concreto. Além disso, grandes adições de água podem provocar segregação e
exsudação no concreto, tornando-o impróprio para sua aplicação.
Após o lançamento de todo concreto este deve ser curado, para aliviar perda excessiva de
água da mistura. A falta de cura provoca a falta de resistência e durabilidade adequada no
concreto, já que a cura evita a perda de umidade e controla a temperatura por um período
suficiente para atingir o nível de resistência desejado.
A necessidade de cura após a aplicação do concreto, também é muito importante, pois a perda
excessiva de água resulta em fissuras internas causadas pela evaporação rápida de da água
efetiva da mistura, essas fissuras deixam o concreto mais suscetível a infiltrações e menos
resistente.
Outra limitação do concreto é a baixa capacidade de suportar tensão à tração. Sua resistência à
compressão é 10 vezes maior que sua resistência à tração, necessitando assim de armadura de
aço que resista bem a essa imposição de força.
A porosidade é outro fator que prejudica a durabilidade da estrutura de concreto. A
porosidade permite a percolação de água até atingir a armadura provocando a corrosão da
mesma.
32
3.4. Ensaios não destrutivos aplicados ao concreto
Com a utilização do concreto em larga escala, surgiram projetos e soluções estruturais
baseadas nas características desses materiais, as quais permitem cada vez mais a exiguidade
de atividades arrojadas. Caso as propriedades do concreto não sejam satisfeitas conforme
projeto, são necessários ensaios posteriores denominados ensaios não destrutivos, pois
permitem a inspeção estrutural sem danificar a estrutura (BAUER, 2011).
Segundo Evangelista (2002), os ensaios considerados não destrutivos são aqueles que não
causam nenhum dano no elemento ensaiado ou deixam pequenos danos para serem reparados
após o ensaio. Evangelista (2002) afirma também que os ensaios não provocam perda na
capacidade resistente do elemento que esta sendo analisando.
Para Machado (2005), ensaios não destrutivos e semi-destrutivos são aqueles que podem ser
usados para avaliar o elemento estrutural “in situ”, e se houver danos ao elemento durante a
execução dos ensaios, estes danos não deverão prejudicar a sua aparência e nem o seu
desempenho.
Já Abendi (2011) caracteriza os ensaios não destrutivos (END) como técnicas utilizadas na
inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, sendo executados nas etapas de
fabricação, construção, montagem e manutenção, podendo ser utilizados em qualquer etapa.
Estes ensaios, afirma Mendes (2010), não prejudicam a aparência e o desempenho, tendo
ainda a possibilidade de que o ensaio possa ser repetido no mesmo local, possibilitando o
acompanhamento das variações no decorrer do tempo.
Segundo Mehta e Monteiro (2008) o uso de ensaios não destrutivos para avaliação de
concretos tem lento desenvolvimento, devido à heterogeneidade existente em varias escalas
nesse material.
Os ensaios não destrutivos, aplicáveis ao concreto, podem ser classificados em duas
categorias, segundo Machado (2005):
33
· Aqueles que fazem a medição de alguma propriedade do concreto, a partir da qual se
pode estimar a resistência, durabilidade e propriedades elásticas do material;
· Aqueles que tentam determinar posições, tamanho e condições das armaduras, áreas
de mau adensamento, vazios, fissuras e teor de umidade do concreto na estrutura.
Para Machado (2005), os ensaios não destrutivos têm a capacidade de estimar a propriedade
que se necessita (resistência à compressão e modulo de elasticidade) através de correlação
feita do concreto que está sendo analisado, ou seja, estes ensaios não medem uma propriedade
com exatidão.
3.4.1 Esclerômetro de reflexão
Segundo Mendes (2010), o esclerômetro de reflexão figura 8, é um dos mais antigos entre os
ensaios não destrutivos e ainda é utilizado com grande frequência. Esse ensaio está
fundamentado no princípio da reflexão de uma massa elástica, em que a dureza da superfície
está relacionada com o quanto essa massa será lançada novamente. No ensaio com o
esclerômetro, uma massa adquire energia oriunda da compressão de uma mola, ao se
pressionar um pistão contra a superfície a ser ensaiada.
Figura 2: Esclerômetro.
Segundo a NBR 7584 (1995), o ensaio esclerométrico é um método não destrutivo que mede
a dureza superficial do concreto fornecendo elementos para avaliação da qualidade do
concreto endurecido.
34
O método consiste em submeter à superfície do concreto a um impacto de uma forma
padronizada, usando-se uma determinada massa com uma dada energia, medindo-se o valor
do ricochete, ou seja, o índice esclerométrico (EVANGELISTA, 2002).
Mehta e Monteiro (2008) descrevem o funcionamento do método do esclerômetro de reflexão
de Schmidt.
O método consiste em um martelo controlado por mola que transmite
uma carga a um embolo. No início, o embolo estendido é colocado em
contato com a superfície do concreto, figura 9 a. A seguir, o corpo
externo do instrumento é pressionado contra a superfície do concreto,
fazendo com que a mola se estenda, figura 9 b. A trava é liberada e o
martelo se move em direção à superfície de concreto, figura 9 c. O
martelo ocasiona um impacto sobre o êmbolo, e a massa controlada
pela mola sofre um recuo após o choque (chamado de reflexão ou
rebote), que é registrado em uma escala de medida, gerando um valor
numérico para a reflexão do martelo, figura 9 d.
Figura 3: Esquema ilustrando a operação do esclerômetro.
Fonte: Mehta e Monteiro, 2008.
3.4.2 Penetração de pinos
O método consiste no disparo de pinos com uma pistola, que penetram no concreto. A
essência do método envolve a energia cinética inicial do pino e a absorção de energia pelo
concreto. O pino penetra no concreto até que sua energia cinética inicial seja totalmente
35
absorvida pelo concreto. Parte da energia é absorvida pela fricção entre o pino e o concreto, e
outra parte na fratura do concreto, (EVANGELISTA, 2002 apud ACI 228, 1989).
Segundo Bottega (2010), o princípio que rege o ensaio é que quanto maior a profundidade de
penetração do pino, menor é a qualidade e resistência do concreto. Bottega (2010) ainda
afirma que este ensaio é classificado como semi-destrutivo, pois possui dano superficial no
local ensaio embora não sejam grandes.
3.4.3 Ultrassom em concreto
Segundo Mehta e Monteiro (2008), este método de velocidade de pulso ultrassônico consiste
em medir o tempo de percurso das ondas longitudinais de pulso ultrassônico passando através
do concreto.
Bauer (2011), salienta que os equipamentos denominados ultrassons emitem ondas de
pequeno comprimento e frequências correspondentes superiores a 20 Hz, acima do limiar da
audição humana.
A distância que os pulsos percorrem no material (isto é, o comprimento do caminho) deve
também ser medidos, para permitir que uma velocidade possa ser determinada a partir dos
comprimentos da peça ensaiada e dos tempos de percurso.
Segundo Costa (2004) existem três possibilidades de se medir a velocidade de propagação de
onda no concreto, que é o direto, o semi-direto e o indireto; e os resultados devem ser
apresentados referentes à velocidade, que é calculada utilizando-se a equação 1.
(1)
Em que:
V = velocidade de propagação (m/s).
L = distância entre os pontos de acoplamento dos centros das faces dos transdutores (m).
t = tempo decorrido desde a emissão da onda até a sua recepção (s).
36
Evangelista (2002), também enfatiza que as formas de se realizar o ensaio de ultrassom são a
direta, indireta e semi direta, conforme figura 10, tendo em vista que um bom acoplamento
entre a superfície do concreto e dos transmissores é crítica para medidas confiáveis, (MEHTA
e MONTEIRO, 2008).
Figura 4: Diferentes tipos de transmissão de pulso ultrassônico.
Fonte: Evangelista, 2002.
O
método
direto
é
o
mais
confiável
do
ponto
de
vista
de
trânsito
medição do tempo. Além disso, o caminho está claramente definido e pode ser medido
com precisão. E esta abordagem deve ser usada sempre que possível para avaliar
qualidade do concreto, (BUNGEY e MILLARD, 2004).
Segundo Bauer (2010), a umidade exerce influência na velocidade de propagação da onda,
pois pode ocorrer um aumento de 3 a 6% na velocidade de propagação do concreto úmido.
37
No Brasil este ensaio também é regulamentado pela NBR 8802 (1994), que prescreve o
método de ensaio não destrutivo para determinar a velocidade de propagação de ondas
longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos, através de um componente de concreto, e tem
como principais aplicações: verificação da homogeneidade do concreto, detecção de eventuais
falhas internas de concretagem, profundidade de fissuras e outras imperfeições,
monitoramento de variações no concreto, ao longo do tempo, decorrentes de agressividade do
meio principalmente pela ação de sulfatos.
A figura 11 apresenta o equipamento que é utilizado para realizar as leituras de
monitoramento do concreto nos seus mais diversos estágios.
Figura 5: Equipamento de ultrassom.
Fonte: Proceq (2010).
Segundo Prado (2006), a velocidade de propagação do som apresenta valores diferentes de
acordo com o meio de propagação. De fato, o valor da velocidade do som é maior nos sólidos
e menores nos gases, apresentando, portanto, valor intermediário nos líquidos.
velocidade do som
(sólidos)
velocidade do som
>
(líquidos)
velocidade do som
>
(gases)
Segundo Newnam e Choo (2003), a velocidade de pulso ultrassônico pode ser influenciada
pelo
comprimento
do
caminho,
dimensões
laterais
presença de armaduras de aço, teor de umidade do concreto.
da
amostra
testada,
38
Bauer (2010), apresenta uma correlação da qualidade do concreto com a velocidade de
propagação da onda ultrassônica conforme tabela 6.
Tabela 6: Correlação da qualidade do concreto em função da velocidade ultrassônica.
Velocidade da onda
Ultrassônica (m/s)
V > 4500
Qualidade do concreto
3500 < V < 4500
Ótimo
3000 < V < 3500
Bom
2000 < V < 3000
Regular
V < 2000
Ruim
Excelente
Fonte: Bauer (2010)
Bauer (2010) ainda salienta a utilização do método ultrassônico para detecção de defeitos no
concreto, detecção de falhas de concretagem e estimativa de profundidades das fissuras
conforme Figura 12.
Figura 6: Estimativa da profundidade da fissura.
Fonte: Bauer (2010).
Newman e Choo (2003) ressaltam várias determinações que podem ser feitas utilizando o
método de ultrassom em concreto tais como:
· Estimativa da profundidade de trincas superficiais
· Detecção de grandes espaços vazios ou cavidades
· Detecção de defeitos
· Homogeneidade do concreto
39
· Acompanhamento da evolução de concreto com o tempo
40
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1. Materiais
- Concretos de diferentes relações água/cimento fornecidos pela Supermix Concreto S/A.
- Conjunto de Slump Test (haste, base, tronco de cone, funil.);
- Formas cilíndricas 10X20 cm;
- Tanque de cura/ Câmera úmida;
- Retifica de corpos de prova;
- Equipamento de leitura ultrassônica Proceq Pundit (Portable Ultrasonic Non-destructive
Digital Indicating Tester);
- Prensa digital Elétrica, Capacidade 100 ton;
4.2. Procedimentos Metodológicos
Os estudos foram realizados com concretos produzidos na região de Ipatinga- Minas Gerais
fornecidos pela Supermix Concreto. A empresa disponibilizou todas as cartilhas de traço que
foram utilizados nos estudos com seus respectivos quantitativos por cada m³ de concreto. A
tabela 7 apresenta esses quantitativos para cada relação água/ cimento.
41
Tabela 7: Quantitativo dos traços.
Quantitativos dos traços (m³)
a/c
FCK
Cimento
Areia
Areia
natural
Artificial
Brita 1
Água
0,48
35,0
390
523
224
1098
187,2
0,68
25,0
278
646
277
1020
189,04
0,74
20,0
257
670
287
1004
189,02
0,91
15,0
198
688
295
1044
180,2
0,95
13,5
190
696
298
1035
178,6
Fonte: Supermix.
Antes da homogeneização, ensaios de caracterização dos agregados são realizados para a
verificação da integridade do concreto.
Os materiais que constituem o concreto (objeto dessa pesquisa) são brita 1 de gnaisse , brita 0
de gnaisse , areia natural fluvial e areia artificial de gnaisse. Estes materiais são armazenados
em baias conforme figura 13.
Figura 7: Agregados devidamente separados em baias.
Durante os estudos os agregados apresentaram as seguintes caracterizações físicas,
apresentados nas tabelas 8 a 10.
42
Tabela 8: Caracterização da areia artificial.
Descrição
Resultados
Massa unitária
1,546 kg/dm3
Massa específica
2,700 kg/dm3
Materiais pulverulentos
Módulo de finura
Diâmetro máximo
Coeficiente de vazios
5,00 %
2,618
4,8 mm
42,74 %
-
Fonte: Supermix.
Tabela 9: Caracterização da areia natural.
Descrição
Resultados
Massa unitária
1,443 kg/dm3
Massa específica
2,610 kg/dm3
Materiais pulverulentos
Módulo de finura
Diâmetro máximo
Coeficiente de vazios
-
Fonte: Supermix.
2,00 %
2,641
4,8 mm
44,71 %
43
Tabela 10: Caracterização da brita 1.
Descrição
Resultados
Massa unitária
1,544 kg/dm3
Massa específica
2,667 kg/dm3
Materiais pulverulentos
0,31 %
Módulo de finura
6,94
Diâmetro máximo
19,0 mm
Coeficiente de vazios
42,09 %
-
Fonte: Supermix.
Outra metodologia adotada pela concreteira foi a verificação da umidade dos agregados
miúdos antes do início das atividades diária, para garantir que a quantidade de água que está
constituída no traço de concreto foi respeitada.
A umidade foi verificada pelo método do frasco de Chapman e a metodologia do ensaio está
disposto na NBR 9775 (2011). Esta estabelece que se deve pesar 500 ± 1 g do material Figura
14, e adicionar água no frasco até a marca entre os bulbos conforme figura 15.
Figura 8: Pesagem do agregado para verificação da umidade.
44
Figura 9: Adição de água no frasco de Chapman.
Posteriormente com auxílio de um funil foi adicionado o material no frasco de Chapman
agitando-o para retirar o ar que fica retido entre as partículas de material conforme figura 16.
Figura 10: Adição de agregado no frasco de Chapman.
Após, este procedimento foi registrada a leitura na escala do frasco de Chapman obtendo a
umidade. Isso garante a integridade do concreto mantendo um controle rigoroso.
Os materiais foram pesados com auxilio de uma pá carregadeira. O primeiro material
colocado na balança foi à brita, posteriormente areia natural e areia artificial conforme figura
17.
45
Figura 11: Pesagem de agregado.
Finalizando a pesagem dos materiais constituintes do concreto, foi iniciada a descarga do
material através de uma correia transportadora até o caminhão betoneira, conforme figura 18 e
então adicionada à água.
Figura 12: Transporte de agregado.
Quando cerca de 30% (trinta por cento) dos agregados já estavam no caminhão betoneira
iniciou-se a descarga de cimento. O aditivo e 10% (dez por cento) de toda água foram
adicionados logo no final da mistura. Feito a adição de seus materiais constituintes, o concreto
foi misturado até a sua completa homogeneização.
Terminada a homogeneização dos agregados foram coletados volumes suficientes de concreto
para realizar o “slump test” e moldagens de corpos de prova figura 19.
46
Figura 13: Slump test.
O “Slump Test” é verificado seguindo recomendações da NBR NM 67 (1998) e a moldagem e
segundo a NBR 5738 (2008).
A facilidade de realização do ensaio de abatimento de tronco de cone “ slump test” tornou
este um ensaio necessário para tomada de decisões à respeito do concreto a ser aplicado na
obra. A NBR NM 67 (1998) regulamenta os procedimentos a serem adotados para realização
do ensaio, dispor de equipamento e local plano são condições exigidas pela NBR.
Os “Slump Test” e suas faixas de aceitação, para os concretos são apresentados na tabela 11.
Tabela 11: “Slump test” apresentados pelos concretos estudados e suas respectivas faixas de
aceitação.
Fator água/cimento
Faixa de Slump Test (mm)
Slump medido (mm)
0,48
100 ± 20
115
0,68
100 ± 20
120
0,74
100 ± 20
110
0,91
100 ± 20
115
0,95
100 ± 20
120
Após a verificação do “slump test” e a aceitação do concreto na obra (o concreto fresco
apresentando as características desejáveis em projeto/nota fiscal), os corpos de prova foram
moldados conforme procedimentos da NBR 5738 (2008). Os moldes para os corpos de prova
47
obedeceram a uma relação de sua altura ser duas vezes o diâmetro e os golpes distribuídos
conforme tabela 12.
Tabela 12: Número de camadas e golpes para moldagem de corpos de prova.
Tipo de
corpos de
prova
Cilíndrico
Prismático
Número de camadas em função
Dimensão
do tipo de adensamento
básica
Número de golpes
para adensamento
Mecânico
Manual
manual
100
1
2
12
150
2
3
25
200
2
4
50
250
3
5
75
300
3
6
100
450
5
9
225
150
1
2
75
250
2
3
200
450
3
--
--
Fonte: NBR 5738 (2008).
A fôrma utilizada para moldagem foi a cilíndrica (10 X 20) cm e foram distribuídas duas
camadas iguais de 12 (doze) doze golpes em cada. Foram moldados 45 corpos de prova,
sendo 15 para 3 (três) dias, 15 para 7 (sete) dias e 15 para 28 (vinte e oito) dias. Após a
moldagem estes corpos de prova foram desmoldados, (figura 20), registrados e colocados em
câmara úmida (figura 21) até a data de seu rompimento.
48
Figura 14: Corpos de prova prontos para desmoldar.
Figura 15: Corpos de prova em Câmara úmida.
No dia de rompimento de cada corpo de prova, obedecendo à data de sua moldagem, os
corpos de prova foram retirados da câmara úmida e retificados, conforme figura 22 para
retirada de irregularidades superficiais. Essas regularidades interferem diretamente na
resistência à compressão do concreto.
49
Figura 16: Retífica de corpos de prova.
Após a retífica dos corpos de prova os mesmos foram direcionados para o ensaio de ultrassom
e colocados em um dispositivo onde o transdutor e o receptor se alinham, garantindo que a
leitura seja mais axial possível conforme figura 23 A e figura 23 B.
Figura 17: Dispositivo de alinhamento de transmissores para ensaios de ultrassom. (A) foto
lateral, (B) foto em perspectiva do dispositivo.
Após a fixação dos corpos de prova no dispositivo de alinhamento, foi colocado o gel de
leitura nos transmissores para garantir amplo acoplamento dos transmissores com os corpos
de prova figura 24, esse acoplamento se faz necessário para medidas confiáveis (MEHTA e
MONTEIRO 2008).
50
Figura 18: Adição de gel nos transmissores para ensaio de ultrassom.
Após o devido acoplamento dos transmissores nos corpos de prova, foram feitas 3 (três)
leituras com o equipamento Pundit lab em cada corpo de prova das relações água/cimento
evidenciadas no estudo, conforme figura 25.
Figura 19: Execução de leituras dos corpos de prova no ensaio de ultrassom.
Terminado a leitura de velocidade de pulso ultrassônico dos corpos de prova, os mesmos
foram colocados na prensa para rompimento, e suas respectivas cargas máximas registradas,
conforme figura 26.
51
Figura 20: Corpos de prova a serem rompidos.
Posteriormente à realização do ensaio de compressão axial simples, foram traçadas as curvas
de Abrams, que relaciona o fator água/cimento dos concretos estudados com o resultado de
rompimento dos corpos de prova em MPa e uma curva semelhante à curva de Abrams, que
relaciona a fator água/cimento com a velocidade de propagação da onda ultrassônica.
A utilização do R², o coeficiente de determinação, também chamado de coeficiente de
correlação múltipla, utilizou-se o programa Mini Tab para obtenção desta correlação (R²)
entre a leitura de pulso ultrassônico e a fator água/cimento do concreto e outra relação à
resistência à compressão axial simples e a fator água/cimento. Sua definição como a
proporção de variância "explicada" pelo modelo de regressão faz com que seja útil como uma
medida de sucesso da predição da variável dependente a partir das variáveis independentes
(ARAUJO, 2009).
Também com a utilização do Mini Tab foram obtidas equações exponenciais que estimam
valores de resistência à compressão simples e estimam valores de leituras ultrassônicas para
os concretos estudados.
52
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados dos valores das leituras de ultrassom obtidos durante os ensaios dos corpos de
prova de concreto, das diversas relações, são listados na tabela 13 a tabela 17.
Tabela 13: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,48.
Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s)
3 dias
7 dias
Média
Média
28 dias
Média
3921
3934
3987
3947 4074 4083 4091
4083
4118 4127 4162 4136
3879
3876
3856
3870 4046 4063 4080
4063
4179 4161 4253 4198
3980
3936
3985
3967 3979 3995 4004
3993
4067 4059 4042 4056
3885
3870
3845
3867 3884 3907 3900
3897
4193 4202 4193 4196
3910
3989
3912
3937 4016 4032 4041
4030
4113 4131 4157 4134
3901
3875
3840
3872 4074 4083 4065
4074
4219 4210 4229 4219
3980
3992
3911
3961 4100 4095 4075
4090
4097 4080 4115 4097
3976
3890
3845
3904 3983 4016 4032
4010
4166 4157 4148 4157
3945
3900
3888
3911 4074 4091 4109
4091
4197 4197 4197 4197
3967
3870
3840
3892 4028 4020 4028
4025
4163 4154 4154 4157
3840
3822
3874
3845 4038 4000 3002
3680
4168 4159 4168 4165
4001
3980
3985
3989 4109 4117 4126
4117
4075 4092 4101 4089
4042
4030
4012
4028 4078 4095 4121
4098
4168 4150 4141 4153
3903
3945
3903
3917 3987 3995 4012
3998
4164 4155 4164 4161
3911
3934
3945
3930 4159 4168 4177
4168
4192 4173 4210 4192
53
Tabela 14: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,68.
Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s)
3 dias
7 dias
Média
Média
28 dias
Média
3518
3521
3557
3532 3661 3682 3716 3686 4049 4057 4066 4057
3670
3576
3570
3605 3766 3817 3847 3810 3967 3883 3991 3947
3436
3474
3455
3455 3709 3723 3766 3733 4074 4090 4099 4088
3548
3535
3555
3546 3762 3798 3769 3776 4070 4079 4088 4079
3492
3505
3479
3492 3721 3721 3721 3721 4041 4057 4074 4057
3518
3565
3593
3559 3697 3711 3683 3697 4230 4239 4267 4245
3451
3470
3458
3460 3695 3716 3737 3716 4179 4188 4188 4185
3686
3650
3657
3664 3698 3776 3783 3752 4078 4112 4087 4092
3582
3490
3503
3525 3658 3665 3679 3667 4012 4028 4028 4023
3525
3512
3551
3529 3700 3760 3767 3742 4053 4053 4095 4067
3562
3522
3529
3538 3702 3695 3710 3702 4091 4109 4126 4109
3600
3634
3655
3630 3704 3711 3740 3718 4179 4188 4188 4185
3510
3582
3542
3545 3703 3696 3696 3698 4202 4211 4211 4208
3538
3558
3591
3562 3629 3629 3636 3631 4145 4154 4172 4157
3622
3650
3664
3645 3709 3774 3702 3728 4148 4166 4175 4163
54
Tabela 15: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,74.
Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s)
3 dias
7 dias
Média
Média
28 dias
Média
3497
3535
3629
3554 3676 3704 3711 3697 3843 3858 3913 3871
3562
3568
3562
3564 4038 4063 4072 4058 3874 3913 3946 3911
3629
3636
3699
3655 3680 3659 3701 3680 3904 3912 3943 3920
3490
3544
3564
3533 4071 4097 4106 4091 3801 3816 3831 3816
3549
3450
3468
3489 3975 4008 4016 4000 3898 3946 3922 3922
3453
3568
3595
3539 4016 4058 4033 4036 3786 3794 3779 3786
3446
3409
3446
3434 3908 3947 3940 3932 3874 3872 3872 3873
3587
3621
3614
3607 3832 3840 3855 3842 3789 3774 3766 3776
3527
3553
3494
3525 3835 3843 3843 3840 3906 3891 3914 3904
3394
3419
3431
3415 3687 3694 3701 3694 3855 3855 3863 3858
3492
3499
3512
3501 3765 3727 3757 3750 3991 4000 3975 3989
3615
3580
3601
3599 3705 3726 3740 3724 3925 4050 3983 3986
3600
3587
3614
3600 3798 3813 3783 3798 3850 3835 3835 3840
3655
3713
3669
3679 3811 3841 3856 3836 3865 3857 3857 3860
3453
3453
3459
3455 3698 3691 2747 3379 3959 3951 3975 3962
55
Tabela 16: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,91.
Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s)
3 dias
7 dias
28 dias
Média
Média
Média
2995
3000
2995
2997 3395 3302 3395 3364 3780 3788 3745 3771
3362
3339
3380
3360 3386 3372 3386 3381 3731 3745 3765 3747
3178
3205
3200
3194 3491 3521 3544 3519 3824 3845 3743 3804
3219
3230
3230
3226 3409 3409 3403 3407 3744 3821 3832 3799
3196
3238
3255
3230 3481 3559 3466 3502 3765 3821 3711 3766
3244
4360
3288
3631 3507 3575 3507 3530 3721 3789 3788 3766
3260
3282
3260
3267 3511 3533 3526 3523 3731 3755 3741 3742
3233
3228
3233
3231 3339 3360 3395 3365 3789 3787 3777 3784
3227
3211
3265
3234 3358 3344 3379 3360 3765 3743 3732 3747
3134
3129
3206
3156 3511 3511 3511 3511 3888 3890 3881 3886
3228
3250
3228
3235 3263 3263 3289 3272 3645 3633 3621 3633
3204
3162
3226
3197 3481 3410 3459 3450 3678 3654 3664 3665
3234
3255
3272
3254 3369 3410 3403 3394 3782 3711 3776 3756
3277
3277
3322
3292 3392 3340 3355 3362 3788 3721 3745 3751
3226
3178
3232
3212 3284 3251 3218 3251 3843 3846 3874 3854
56
Tabela 17: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,95.
Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s)
3 dias
7 dias
Média
Média
28 dias
Média
2980
2974
2935
2963 3317 3332 3325 3325 3449 3440 3532 3474
2771
2786
2786
2781 3312 3358 3320 3330 3400 3408 3414 3407
2725
2742
2757
2741 3263 3277 3298 3279 3494 3402 3486 3461
2651
2686
2692
2676 3251 3298 3319 3289 3479 3477 3479 3478
2629
2667
2667
2654 3276 3205 3220 3234 3508 3500 3508 3505
2622
2660
2622
2635 3362 3214 3341 3306 3632 3624 3640 3632
2725
2722
2722
2723 3240 3254 3347 3280 3586 3512 3595 3564
2672
2686
2714
2691 3226 3233 3240 3233 3697 3613 3613 3641
2728
2750
2742
2740 3242 3350 3393 3328 3504 3554 3562 3540
2540
2514
2566
2540 3240 3347 3376 3321 3500 3576 3500 3525
2725
2882
2762
2790 3375 3334 3282 3330 3428 3487 3439 3451
2810
2822
2817
2816 3229 3322 3310 3287 3358 3401 3310 3356
2772
2781
2788
2780 3364 3327 3326 3339 3235 3351 3367 3318
2588
2628
2627
2614 3341 3361 3354 3352 3345 3462 3479 3429
2681
2662
2694
2679 3287 3316 3338 3314 3412 3487 3471 3457
A tabela 18 apresenta os resultados médios das leituras ultrassônicas apresentadas pelos
corpos de prova de diferentes relações água/cimento.
57
Tabela 18: Velocidade média de propagação de onda ultrassônica dos a/c estudados.
Velocidade média de propagação de onda ultrassônica.
3 dias
7 dias
28 dias
* CV (%)
* CV (%)
* CV (%)
a/c
0,48
3922
1,29
4028
2,87
4154
1,10
0,68
3552
1,75
3719
1,16
4111
1,92
0,74
3543
2,18
3824
4,85
3885
1,69
0,91
3248
4,04
3413
1,08
3765
2,59
0,95
2722
3,69
3303
2,64
3483
1,66
* Coeficiente de Variação
Essas leituras médias dos corpos de prova, apresentadas na tabela 18, atenderam a expectativa
proposta por vários autores de quanto menor a fator água/cimento, maior a leitura de pulso
ultrassônico, dando uma idéia de melhor condição do concreto.
Os coeficientes de variações apresentados na tabela 18 satisfazem a condição de aplicação do
ensaio de ultrassom, já que Hamakassi (1987) considera um coeficiente de variação aceitável
para grandes estruturas de 6 a 9%, sendo que o maior coeficiente encontrado é 4,85%.
Vale destacar que Bauer (2010) apresenta uma relação de velocidade ultrassônica com a
quantidade do concreto, conforme tabela 6 que consta no item revisão bibliográfica deste
trabalho.
Ao comparar os valores apresentados por Bauer (2010) e os obtidos nesta pesquisa (tabela 19)
tem-se:
Tabela 19: Qualidade do concreto.
Água/cimento
0,48
Qualidade do concreto
0,68
Ótimo
0,74
Ótimo
0,91
Bom
Ótimo
58
0,95
Bom
Os valores de resistência à compressão axial simples dos corpos de prova estudados para as
diversas relações água/cimento são listados nas tabelas 20 a 24.
Tabela 20: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,48.
Resistência dias (MPa)
3 (dias)
7 (dias)
28 (dias)
19,43
28,65
41,46
18,76
34,19
45,56
19,47
28,42
44,68
22,32
29,88
44,49
18,90
32,81
41,62
19,90
32,00
44,87
20,87
32,98
40,82
21,76
21,03
40,49
19,67
29,64
42,38
22,54
32,53
41,07
19,87
31,53
41,09
19,80
33,19
42,87
18,90
29,09
41,76
19,79
31,72
44,32
20,87
33,54
43,98
Média 20,19
30,75
42,76
59
Tabela 21: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,68.
Resistência dias (MPa)
Média
3 (dias)
7 (dias)
28 (dias)
10,01
15,72
28,12
11,52
17,13
28,17
10,09
15,71
29,01
9,12
16,68
27,99
9,05
17,17
26,28
9,35
16,36
27,83
8,95
14,44
28,93
8,84
16,64
27,04
9,14
16,79
28,84
10,39
14,37
29,5
10,65
17,67
2,91
9,77
15,34
22,84
9,17
16,42
22,42
8,25
14,73
22,23
9,51
15,05
23,63
9,59
16,01
22,65
60
Tabela 22: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,74.
Resistência dias (MPa)
3 (dias)
7 (dias)
28 (dias)
10,08
15,71
27,27
10,84
15,19
26,94
10,47
14,77
28,37
11,69
15,04
26,96
10,45
15,33
27,83
11,51
14,97
28,52
12,73
15,20
27,24
11,94
15,19
28,52
10,83
14,96
27,78
12,67
15,30
29,56
11,27
18,55
28,42
11,69
16,81
27,40
10,01
14,17
27,52
10,61
14,50
28,60
12,68
15,46
29,86
Média 11,30
15,41
28,05
61
Tabela 23: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,91.
Resistência dias (MPa)
3 (dias)
7 (dias)
28 (dias)
9,79
15,45
22,15
7,24
14,99
22,06
8,09
16,99
22,51
9,5
16,03
23,23
7,92
16,46
22,59
7,55
17,43
23,60
9,28
18,45
22,59
7,68
14,13
22,05
9,98
15,47
22,39
8,09
15,21
23,29
8,39
15,41
20,24
7,18
16,25
22,37
8,09
15,80
20,52
8,99
15,75
23,67
8,42
15,82
24,62
Média 8,41
15,98
22,53
62
Tabela 24: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,95.
Resistência dias (MPa)
3 (dias)
7 (dias)
28 (dias)
5,21
12,77
14,87
5,23
12,39
16,49
5,77
11,99
17,09
4,99
12,31
15,57
5,44
10,89
18,89
6,44
13,67
15,98
5,92
11,47
16,51
6,12
11,64
16,06
5,60
12,04
17,23
5,25
12,87
16,59
4,84
11,46
15,27
5,35
13,88
16,04
5,46
13,88
15,78
5,22
11,00
15,76
5,12
11,55
15,65
Média 5,46
12,25
16,25
63
Os resultados médios das relações água/ cimento estudadas dispostos na tabela 25.
Tabela 25: Resultados de rompimento médio das relações água/cimento.
Fator água/cimento
Resultados médios (dias)
(a/c)
3
7
28
0,48
20,19
30,75
42,76
0,68
9,59
16,01
28,05
0,74
11,30
15,41
26,85
0,91
8,41
15,98
22,53
0,95
5,46
12,25
16,25
Os resultados médios de resistência à compressão axial simples dos corpos de prova
apresentados na tabela 25 atendem à expectativa, tomando como base que quanto menor a
fator água/cimento maior a resistência apresentada do concreto. Isto é verificado por meio da
curva de Abrams apresentada por (IBRACON, 2005).
A conformidade dos resultados indica um bom controle tecnológico no processo, garantindo a
qualidade do concreto fornecido.
Os resultados satisfazem a condição da resistência característica do traço, atendendo a
condição especificada pela cartilha de traço apresentada na tabela 26. Na tabela 26 a
resistência específica do traço corresponde à resistência requerida de projeto, e o resultado
médio corresponde aos valores de resistência obtidos neste trabalho.
Tabela 26: Comparação dos resultados obtidos e resultados de projeto.
Fator
Resultado médio –
Resistência especifica do
Resultado Médio Fc
traço (MPa) **
28 dias (MPa)
0,48
35,0
42,76
7,8 (22,3%) *
0,68
25,0
28,05
3,1 (12,4%) *
0,74
20,0
26,85
6,9 (34,5%) *
0,91
15,0
22,53
7,5 (50,0%) *
0,95
13,5
16,25
2,8 (20,7%) *
água/cimento
(a/c)
Resistência
especifica (MPa)
* Valor percentual referente à diferença entre as resistências. ** Valores das resistências dos traços fornecidos pela Supermix.
64
Esses resultados apresentados na tabela 26 satisfazem os resultados previstos na cartilha de
traço com mínimo de 2,8 MPa acima da resistência especificada, garantindo a integridade da
peça onde o concreto foi aplicado. Observa-se que os valores percentuais representam os
ganhos de resistências obtidos nos concretos objetos desses estudos.
Com os valores da resistência à compressão axial simples, das relações água/cimento, da
tabela 25 foi traçada a curva de Abrams conforme figura 27.
Figura 21: Curva de Abrams para valores de resistência das relações estudadas.
Nesta curva é possível relacionar um fator água/cimento compreendido entre 0,4 e 1,0 para as
idades de 3, 7 e 28 dias, podendo estimar a resistência à compressão do concreto. Estas curvas
foram obtidas pela correlação entre a resistência à compressão e a fator água/cimento. Nesta
correlação foram obtidas também as equações apresentadas na tabela 27, que possibilitam
trabalhar com as respectivas estimativas.
65
Tabela 27: Equações exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento.
Idade (dias)
Equações exponenciais
R²
3
Y= 54,152 e-2119x
0,9979
7
Y=73,190 e-1,871x
0,9870
28
Y= 100,83 e-1,777x
0,9838
Na equação Y corresponde à resistência à compressão e X a fator água/cimento.
Observa-se que todos os valores de coeficientes de correlação (R²) apresentaram valores
próximos a unidade, indicativo da confiabilidade das equações.
Na figura 28 é apresentada a relação entre a velocidade de propagação de onda ultrassônica e
fator água/cimento.
Figura 22: Relação entre a velocidade de propagação de onda ultrassônica e fator
água/cimento.
As curvas obtidas para essa correlação foram exponenciais. Por meio dessas curvas poderá
estimar a velocidade de propagação de onda ultrassônica com o fator água/cimento desejada,
66
evitando assim a necessidade de ensaios destrutivos na peça. Tendo a velocidade de
propagação de onda ultrassônica da figura 28, é possível estimar a fator água/cimento. Com
este valor de fator água/cimento utilizando a figura 27 é possível estimar a resistência à
compressão do concreto.
Foram obtidas também as equações que correlacionam à velocidade ultrassônica com o fator
água/cimento (tabela 28).
Tabela 28: Equações exponenciais da correlação velocidade ultrassônica com o fator
água/cimento.
Idade (dias)
Equações exponenciais
R²
3
Y= 5001,9 e-0,341x
0,8104
7
Y=4972,033 e-0,412x
0,9110
28
Y= 5512,9 e-0,653x
0,8142
Na equação Y corresponde a velocidade de propagação da onda ultrassônica e X a fator
água/cimento.
Observa-se que todos os valores de coeficientes de correlação (R²) apresentaram valores
próximos a unidade, sendo que o resultado obtido para 7 dias apresenta mais próximo da
unidade.
67
6. CONCLUSÃO
Todos os concretos analisados atenderam o Fck (resistência característica) de projeto, sendo
estes satisfatórios quanto aos resultados apresentados aos 28 dias, apresentando assim um
valor mínimo de 12 % acima do valor esperado conforme tabela 26.
Com a obtenção das resistências características à compressão e suas relações água/cimento
foi possível traçar a curva de Abrams para os concretos estudados. As correlações entre a
resistência característica à compressão e a relação água//cimento apresentaram valores
satisfatórios quanto ao R², sendo este bem próximo da unidade, podendo assim estimar
através das equações exponenciais com confiança o valor da resistência à compressão axial
simples para outras relações água/cimento.
As leituras de ultrassom apresentaram um coeficiente de variação de 4,85%. Na correlação
entre estas leituras e a fator água/cimento os valores de R² apresentaram-se próximos da
unidade. Isto é um indicativo da possibilidade de se estimar a resistência à compressão axial
simples através de propagação de onda ultrassônica, evitando a necessidade de realizar
ensaios destrutivos no concreto.
Outra importante verificação é a possibilidade de se estimar a qualidade do concreto por meio
do ensaio de ultrassom em consonância com o estabelecido em documentos referenciais.
Segundo estes documentos os concretos estudados foram classificados como bons e ótimos.
O uso desse procedimento não substitui nenhum outro método de controle tecnológico como,
moldagem, esclerometria e outros. Sendo que é possível realizar uma estimativa da resistência
à compressão axial simples e sua resistência com idades mais avançadas.
Sugestões para trabalhos futuros:
· Realizar o estudo em concretos com idades mais avançadas (acima de 28 dais) para
possível estimativa de resistência à compressão axial simples.
68
· Verificar a propagação de onda ultrassônica em diferentes tipos de cimentos, e
estabelecer as respectivas equações de correlações com as propriedades do concreto.
· Realizar o estudo para a verificação da resistência à compressão axial simples de
concretos “in-loco” para certificação da aplicabilidade do método.
69
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