USO DE ESCÂNER COMERCIAL PARA IDENTIFICAÇÃO DE POROS EM
CONCRETO ENDURECIDO
Rodrigo E. Wilson 1,2 (D), Alanderson de M. André 1, João Flávio V. Vasconcellos 1, Joaquim T. Assis 1, José
Renato de C. Pessôa 1,
Av. João Jasbick, s/n, Bairro Aeroporto - Santo Antônio de Pádua - RJ - CEP 28470-000
1 - Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ, IPRJ, Nova Friburgo – RJ, [email protected]
2 - Universidade Federal Fluminense – UFF, INFES, Santo Antônio de Pádua – RJ
Resumo: Neste trabalho propomos o uso de escâner comercial para determinar a porosidade de concreto endurecido,
Para tanto foram produzidos corpos de prova de concreto para uma resistência esperada de 20 MPa. Em seguida
imagens dessas amostras formas adquiridas com uso de escâner comercial, e posteriormente processadas por algoritmo
implementado em MATLAB ®, no qual as áreas ocupadas por poros foram identificadas. Para validação dos resultados
foi feito um comparativo entre a porosidade da matriz do concreto e a resistência a compressão mecânica esperada.
Palavras-chave: Processamento de Imagens, Concreto, Porosidade, Escâner Comercial.
Use of Commercial Scanner for Pores Identification in Hardened Concrete
Abstract: In this paper we propose the use of commercial scanner to determine the porosity on hardened concrete.
Therefore, we produced concrete specimens to an expected strength of 20 MPa. We acquired images from those
samples using a commercial scanner; those images were processed by algorithm implemented in MATLAB ®, in which
the areas occupied by pores were identified. The validation of the results was made by comparison between the porosity
of the concrete matrix and expected resistance to mechanical compression.
Keywords: Image Processing, Concrete, Porosity, Commercial Scanner.
Introdução
Atualmente o concreto é considerado um dos materiais mais utilizados do mundo. Tal fato decorre
da facilidade de sua preparação aliada a seu baixo custo quando comparado a outros materiais
utilizados na construção civil.
Contudo as características do concreto podem sofrer grandes variações relacionadas aos materiais e
processos construtivos utilizado no seu preparo. Em especial, a porosidade é a característica física
que mais interfere nas propriedades do concreto como durabilidade, que é sua capacidade de resistir
à ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração que
ocorre quando exposto ao seu meio ambiente. (Araujo, 2000).
Justificam se, portanto, a busca de métodos eficientes de análise de concreto endurecido, utilizados
para entender melhor o processo utilizado na elaboração do concreto, bem como avaliar a qualidade
de estruturas existentes.
Experimento
Preparação da amostra.
Foi utilizado um traço com resistência de 20 MPa aos 28 dias de cura para a confecção dos corpos
de prova de referência, com uso do cimento CPII-E-32, seguindo a norma ABNT NBR 11578 de
1991 e agregados seguindo a norma ABNT NBR 7211 de 1983. O traço utilizado foi o da Tabela 1.
Tabela 1 – Traço para 1m3 de concreto com resistência aos 28 dias de 20 MPa.
Componentes
Traço para 1m3
Cimento CP II E 32
Areia
Brita 0
Brita 1
Água
350 kg
830 kg
100 kg
830 kg
223 L
A cura úmida dos corpos de prova foi realizada em tanque de água segundo a norma ABNT NBR 9479 de
1994, iniciada imediatamente após a desenforma dos mesmos.
Processamento das Imagens
A amostra foi então colocada em um escâner comercial HP DESKJET F4180 com resolução de
2400 dpi onde foram produzidas imagens de 3 (três) corpos de prova, sendo cada um destes
seccionado em 4 fatias. Cada uma das fatias produziu duas superfícies a serem analisadas.
Descartando-se o topo da primeira fatia e a base da última temos então 6 (seis) fatias por corpo de
prova. De cada fatia por sua vez, foram obtidas cinco imagens de áreas distintas Fig. 1 (a)
totalizando 30 (trinta) imagens por corpo de prova.
Por não entrarem em contato direto com o vidro do escâner, as áreas dos poros apresentavam
aspecto borrado, ou seja, a predominância de sinais de baixa frequência. Buscando a identificação
destas regiões, para cada imagem foi aplicado procedimento de identificação das áreas com
componentes de alta frequência por meio da aplicação de filtro Sobel (Gonzales, 2000). Fig 1 (b)(c).
Em Wilson (2013), é proposto um processo de remoção de ruído com a aplicação de filtros
morfológicos de abertura e fechamento, repetimos aqui o método proposto aplicando uma
binarização com Threshold a 60%, e uma abertura seguida de um fechamento morfológico com
elemento estruturante em forma de disco de raio igual a 3 (três) pixels.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 1 – (a) Imagem em tons de cinza obtida pelo escâner; (b) Resultado da aplicação do filtro de Sobel;
(c) Equalização de Histograma; (d) Remoção Morfológica de Ruído.
Resultados e Discussão
Os resultados dos ensaios de resistência à compressão uniaxial são os mesmos apresentados em
(André, 2013), estes foram obtidos por meio de relatório enviado pela empresa PROJEMART
ENGENHARIA após a conclusão dos ensaios no laboratório da empresa.
Tabela 2 – Resultados dos ensaios de compressão uniaxial.
Ensaios de resistência à compressão
Corpo de
prova
CP1
Fator A/C (Litros/kg)
Carga máxima (Kgf)
Tensão máxima (Mpa)
0,545
18540
23,6
CP2
0,697
17200
21,9
CP3
0,848
13970
17,8
Após o processamento dos conjuntos de imagens de cada corpo de prova, foi contado o número de
pixels das áreas referentes aos poros, obtendo-se assim o percentual de poros (porosidade) de cada
amostra, a partir das quais foi feita uma média para o cálculo da porosidade do corpo de prova.
Tabela 3 – Número de imagens analisadas, porosidade média e desvio padrão.
CORPO DE
PROVA
CP1
CP2
CP3
IMAGENS
30
30
30
POROSIDADE
(%)
2,65
2,80
3,91
DESVIO
PADRÃO (%)
1,37
1,36
1,18
De posse destes dados, a Fig. 2 relaciona em um gráfico, a resistência do corpo de prova,
relacionada à porosidade encontrada pelo método aplicado.
Figura 2 – Gráfico porosidade x resistência.
Conclusões
Foram obtidos valores crescentes de porosidade e valores decrescentes de resistência à compressão
com o aumento do fator A/C nas amostras de concreto, o que mostra que o aumento da porosidade
tem influência direta na redução da resistência do concreto, confirmando o que a literatura técnica
diz a respeito. Ou seja, a partir dos resultados obtidos nesse trabalho pode-se concluir pela eficácia
da técnica utilizada para a quantificação de vazios nas amostras.
A técnica para determinação da porosidade forneceu resultados dentro do esperado. Contudo, o
programa desenvolvido em MATLAB® precisaria ser calibrado antes de processar cada imagem a
ser trabalhada obtida pelo escâner. Essa calibração depende diretamente de especificações do
aparelho/ambiente onde foram obtidas as imagens, bem como da qualidade da amostra,
principalmente quanto ao corte, onde erros do operador podem introduzir erros na resposta.
A detecção de poros grandes nas imagens foi tarefa simples, o que não aconteceu com os poros
menores. Observou-se que algumas superfícies não estavam perfeitamente planas, o que prejudicou
a qualidade de algumas imagens obtidas, sendo que outros corpos de prova tiveram até mesmo que
ser descartados. Isto pode ser corrigido com uma retificação da superfície estudada.
Agradecimentos
Agradecemos aos professores e técnicos do IPRJ, que direta ou indiretamente contribuíram para a
realização deste trabalho.
Referências Bibliográficas
1.
R. C. L. Araujo; E. H. V. Rodrigues; E. G. A. Freitas. Materiais de construção, UFRRJ, 2000.
2.
R. C. Gonzales; R. E. Woods. Processamento de Imagens Digitais. Tradução Roberto
Marcondes César Júnior, Luciano de Fontoura Costa. São Paulo: Edgard Blücher, 2000. 509 p.
3.
R. E. Wilson. Dissertação de Mestrado - Sistema para Identificação de Fitas de Quartzo em
Imagens de Pedra Madeira utilizando Morfologia Matemática,IPRJ/UERJ, 2005
4. J. R. Pessôa. Tese de Doutorado - Microtomografia com Raio X e Processamento de Imagem
na Obtenção da Porosidade do Concreto. IPRJ/UERJ, Rio de Janeiro, 2011.
5. A. de M. André. Trabalho apresentado como pré-requisito para obtenção do título de
Engenheiro Mecânico - Análise da porosidade e resistência à compressão do concreto
reforçado com fibras de polipropileno para diferentes dosagens de água, 2013. 58 f. –
IPRJ/UERJ, Nova Friburgo, 2012.
6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 11578 ”Cimento Portland
Composto”, Rio de Janeiro, 1991.
7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 5738 “Procedimento para
moldagem e cura de corpos-de-prova”, Rio de Janeiro, 2003.
8. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 5739 “Ensaio de
compressão para corpos-de-prova cilíndricos”, Rio de Janeiro, 2007.
9. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 7211 ”Agregado para
concreto”, Rio de Janeiro, 1983.