TÍTULO: AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO
ENSAIO DE ESCLEROMETRIA NA
DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA
DO CONCRETO ENDURECIDO
AUTOR(ES): Escobar, Celcio José; Cruz,
Darlinton Andreotti; Fabro,
Gilmar
ANO:2011
PALAVRAS-CHAVE: Ensaios não destrutivos,
concreto endurecido,
Esclerometro de reflexão,
rompimento axial.
e-Artigo: 049 – 2011
1
Av. Brigadeiro Faria Lima, 1993 – cj. 61 – São Paulo/SP– 01452-001 – fone: (11)3938-9400
www.abece.com.br – [email protected]
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO ENSAIO DE ESCLEROMETRIA NA
DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO
Avaliation of Concrete Rebound Hammer Performance of the tests with
Hardened Concrete
Escobar, Celcio José (1); Cruz, Darlinton Andreotti (2); Fabro, Gilmar (3)
(1) Professor Mestre, Departamento de Estruturas da UDC, Foz do Iguaçu – Pr,
email:[email protected]
(2) Especialista, Departamento de Estruturas da UDCr, Foz do Iguaçu – Pr,
(3) Gilmar Fabro, Laboratório de Concreto da Itaipu Binacional, Foz do Iguaçu - Pr
Endereço para Correspondência: Rua Lima 826, Beverly Falls Park , Foz do Iguaçu, Pr,CEP 85890-090
Resumo
Os ensaios não destrutivos são uma importante ferramenta para obter informações quanto às propriedades
do concreto das estruturas, seja durante a sua fase construtiva ou em estruturas prontas a algum tempo
cujas condições se desejam investigar. Este estudo estabelece parâmetros de confiabilidade para o uso da
técnica do ensaio não destrutivo por esclerometro de reflexão. Os resultados encontrados foram
correlacionados com a resistência à compressão do concreto endurecido obtido por rompimento axial. Esta
correlação foi analisada pela comparação da resistência à compressão do concreto com diferentes classes
de resistências, com Fck 15 MPa, 25 MPa, e 35 MPa. Os ensaios laboratoriais foram executados na Itaipu
Binacional, dividido em dois períodos, aos 28 e aos 60 dias. Os ensaios de esclerometria por reflexão foram
realizados em 16 (dezesseis) corpos de prova cúbicos nas dimensões: 20x20x20 cm, 30x30x30 cm e
40x40x40 cm e os ensaios de rompimento axial foram realizados em 8 (oito) corpos de prova cilíndricos
medindo 15 x 30 cm. Os resultados encontrados e a conclusão do trabalho confirmam em um determinado
intervalo a confiabilidade do ensaio de esclerometria.
Palavra-Chave: Ensaios não destrutivos, concreto endurecido, Esclerometro de reflexão, rompimento axial.
Abstract
The non destructive tests are an important tool to get information about the properties of concrete structures,
it can be during its phase is constructive or in structures ready for some time whose conditions whether to
investigate. This study establishes parameters of reliability for the use of the technique of non destructive
testing by Rebound Hammer of reflection. The results were correlated with resistance to compression of the
hardened concrete obtained by axial breaking. This correlation was analyzed by comparing the resistance to
compression of concrete with different classes of resistance, with Fck 15 MPa, e 35 MPa. The laboratory
tests were executed at Itaipu Binational Damm, and divided into two periods, the 28 and 60 days. The tests
of Rebound Hammer for reflection were performed on 16 (sixteen) bodies of proof in cubic dimensions:
20x20x20 cm, 30x30x30 cm and 40x40x40 cm and the axial breaking tests were performed on 8 (eight)
cylindrical bodies of proof measuring 15x30 cm. The results and the conclusion of this work confirm on a
particular range the reliability of the test for Rebound Hammer .
Keyword: Non destructive tests, hardened concrete, esclerômetro of reflection, axial breaking
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
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1.0
Introdução
O dimensionamento de estruturas de concreto armado está diretamente relacionado com
a resistência do concreto à compressão. Esta propriedade mecânica, de fundamental
importância no cálculo estrutural, é definida como sendo a resistência à compressão
adquirida pelo material em condições controladas de temperatura e umidade, numa
determinada idade. A comprovação de que o concreto utilizado na execução da estrutura
atende as exigências estabelecidas no projeto, é feita a partir de ensaios de resistência à
compressão geralmente aos 28 dias, em corpos-de-prova cilíndricos ou cúbicos, sendo
estes moldados, curados e rompidos de acordo com as normas técnicas vigentes em
cada país. Embora confiáveis e mundialmente aceitos, esses ensaios apresentam a
desvantagem dos corpos-de-prova não representarem de maneira fidedigna o concreto
existente na estrutura, devido às diferentes condições de lançamento, compactação e
cura. A necessidade de avaliar a resistência do material “in situ” em diferentes idades seja
por motivos inerentes às etapas construtivas, ou mesmo para avaliar a necessidade de se
efetuar reparos e/ou reforços, esta relacionando com a falta de uma correspondência
mais realista entre o material ensaiado (corpos-de-prova) e o material da estrutura.
Têm-se incentivado o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de ensaios destrutivos e não
destrutivos para avaliação da resistência à compressão do concreto.
Um ensaio destrutivo bastante difundido é a extração de testemunhos, que consiste na
retirada de amostras de concreto in situ e seu posterior rompimento em ensaios de
compressão. Tal ensaio apresenta as desvantagens de ser oneroso e da restrição dos
locais de retirada das amostras, para que não se comprometa a estabilidade da estrutura
existente. A utilização de ensaios não destrutivos por esclerometro de reflexão surge,
então, como uma opção alternativa, uma vez que a peça estrutural a ser avaliada não
sofre dano algum e permite uma maior quantidade de ensaios.
Os ensaios de esclerometria, entretanto, devem ser realizados seguindo procedimentos
adequados e seus resultados analisados com cuidado, uma vez que eles são afetados
por diversos fatores, sendo alguns deles relacionados com a própria resistência à
compressão do concreto, enquanto outros são inerentes ao próprio ensaio.
Existe o consenso de que a obtenção de resultados será correlacionada com os ensaios
de rompimento axiais através de gráficos que apresentam curvas de correlação
adequadas, desenvolvidas para cada tipo de aparelho de esclerometro de reflexão. Sendo
assim, os parâmetros de confiabilidade para a técnica de esclerometria de reflexão em
que ensaios destrutivos e não destrutivos realizados em concreto endurecido com fck 15
MPa, 25 MPa, e 35 MPa, constituíram-se no principal objetivo deste trabalho. A
comparação entre o ensaio de esclerometria com o rompimento axial para diversas
classes de resistências do concreto, usualmente utilizados, visa assegurar uma maior
confiabilidade no ensaio por esclerômetro de reflexão.
1.1 Resistência do Concreto Endurecido obtida por ensaios Não Destrutivos
De acordo com Andriolo e Sgarboza (1993) as propriedades que podem ser avaliadas
pelo processo não destrutivo, são: a massa específica, o módulo de elasticidade e
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resistência. Também pode ser investigada a dureza superficial, absorção, permeabilidade,
condições de umidade, e também a localização das armaduras, existência de vazios e
fissuração.
Os ensaios considerados não destrutivos são aqueles que não causam nenhum dano no
elemento ensaiado ou podem deixar pequenos danos, fáceis de recuperar após o ensaio.
Esse método não provoca perda na capacidade resistente do elemento ensaiado. Os
ensaios não destrutivos podem ser utilizados em estruturas novas ou antigas.
No caso de estruturas novas, eles podem ser empregados para monitoramento da
evolução da resistência ou para esclarecer dúvidas sobre a qualidade do concreto, sabese que o surgimento de patologias em elementos de concreto, não esta vinculado
somente com a idade da obra, mas também com a mão de obra e materiais utilizada. Os
ensaios em estruturas já existentes visam avaliar a sua integridade e capacidade de
resistir às solicitações.
A determinação do valor da resistência do concreto endurecido (fc) utilizando ensaios não
destrutivos é feita empregando curvas de correlação entre as grandezas obtidas nestes
ensaios e a resistência à compressão do concreto.
Segundo Malhotra (1984), erros consideráveis poderão ocorrer na obtenção do (fc) do
concreto nos casos em que, as curvas de correlação fornecidas pelos fabricantes dos
aparelhos sejam utilizadas indiscriminadamente e caso haja mudança dos materiais
envolvidos na confecção do concreto. Para tal propõe-se que uma nova curva de
correlação seja estabelecida.
De acordo com o Instituto Americano do Concreto – ACI 228. 1R (2003), os ensaios não
destrutivos devem ser precedidos pela correlação dos resultados obtidos nos mesmos
corpos de provas (cúbicos ou cilíndricos).
Nestes corpos de provas são realizadas medições de uma determinada grandeza, por
meio de um ensaio não destrutivo e, logo a seguir, eles são submetidos a ensaios de
resistência à compressão. Por fim, os pares de resultados obtidos são submetidos a
análises para obtenção de expressões que melhor caracterizem resistência do concreto
ensaiado.
Em alguns casos, entretanto, os ensaios não destrutivos poderão ser feitos em corpos-deprova diferentes daqueles que são usados no ensaio de resistência à compressão. Nestes
casos, é imprescindível que ambos os ensaios sejam realizados em amostras com as
mesmas condições de maturidade e compactação, sendo isto obtido através da utilização
de condições de cura que garantam temperatura similar em todas as amostras.
Ainda segundo a ACI 228. 1R (2003), os ensaios não destrutivos não devem ser utilizados
como substitutos dos ensaios de resistência à compressão padronizada, mas somente
como uma técnica adicional. Neville (1997) ressalta que o maior obstáculo para a
obtenção dos valores da resistência do concreto consiste em fatores que influenciam a
resistência à compressão e nem sempre afetam nas mesmas proporções ou da mesma
forma as grandezas obtidas dos ensaios não destrutivos.
As principais técnicas de ensaios não destrutivos para avaliar a resistência do concreto
endurecido são as técnicas da propagação de ondas ultra-Sônicas, a técnica do ensaio de
penetração de Pino e a esclerometria. A esclerometria, por ser o ensaio mais difundido, é
o método abordado neste trabalho.
2.0 O Ensaio de Esclerometria
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Por volta de 1930, iniciaram as primeiras tentativas para medir a dureza superficial do
concreto, baseado no princípio do ricochete (a massa elástica depende da superfície onde
ela se choca), tal conceito foi aceito mundialmente. Só em 1948, o esclerômetro de
reflexão foi criado pelo Engº suíço Enerst Schmitd. A NBR 7584/95, define o
funcionamento do esclerômetro de reflexão como: “uma massa martelo que impulsionada
por uma mola se choca através de uma haste com ponta em forma de calota esférica com
a área do ensaio”.
Segundo Thomaz (2007) o funcionamento do aparelho consiste em uma massa acoplada
a uma mola possuindo uma quantidade de energia devido à extensão da mola até uma
posição determinada quando se comprime o pistão do aparelho contra a superfície do
concreto que está sendo ensaiado (Figura 2.1).
Figura 2.1: Esquema simplificado do funcionamento do esclerômetro (Thomaz (2007)).
Ao comprimir o pistão do aparelho contra a superfície do concreto, a mola se solta e a
massa sofre um rebote e se choca contra o pistão, ainda em contato com o concreto e a
“distância percorrida pela massa no retorno (ver figura 2.2) em porcentagem da energia
absorvida pelo concreto, determina o índice esclerométrico”. (THOMAZ, 2007).
Figura 2.2: Funcionamento após o impacto, a massa repica e retorna (Thomaz (2007))
À distância percorrida pela mola depende do valor da energia cinética no martelo antes do
impacto com o êmbolo e o quanto desta energia é absorvido pelo concreto durante o
impacto. Uma pequena parcela desta energia é absorvida pela fricção mecânica
decorrente da utilização do aparelho, enquanto que a parcela restante é absorvida na
interação do êmbolo com o concreto, sendo este o fator que determina o índice
esclerométrico como um indicador das propriedades do concreto.
“A energia absorvida pelo concreto depende da relação tensão-deformação deste e,
portanto, ela está relacionada com a resistência e a rigidez do concreto” (ACI 228.1R
2003). A NBR 7584-1995 relata:
Quanto maior a dureza da superfície ensaiada menor a parcela de energia que se
converte em deformação permanentemente e, por conseguinte, maior deve se o recuo ou
a reflexão do martelo. A energia aplicada pelo aparelho de esclerometria vai depender
principalmente do tipo de estrutura a ser ensaiada e segundo o maior ou menor grau de
precisão. Para obras de grandes volumes de concreto deve-se utilizar aparelho com
energia de percussão de 30 N.m (NBR 7584, 1995). Já para obras normais de edifícios
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deve-se utilizar o aparelho com energia de percussão de 2,25 N.m (NBR 7584, 1995). No
entanto os ensaios realizados em concretos com baixa resistência a compressão o
aparelho que se deve utilizar deverá ter energia de percussão de 0,90 N.m. Ainda
segundo a NBR 7584 (1995) determina que a cada 300 (trezentos) impactos, é
necessário realizar a aferição do equipamento. Quando não existe registro do uso do
aparelho, deve-se realizar a aferição antes do inicio do ensaio. Para aferir o aparelho
utiliza uma bigorna de aço com massa superior a 16 kg, que deverá estar apoiada sobre
uma base rígida, aplica-se 10 golpes sobe a bigorna e nenhum índice esclerométrico (IE)
individual poderá divergir ± 3. Caso isso aconteça o aparelho terá que ser calibrado.
O equipamento é versátil por ser: leve, de simples operação, baixa aquisição e uma
grande quantidade de dados podem ser obtidas rapidamente. Os danos causados na
superfície são praticamente zero comparado com outros métodos não destrutivos.
De acordo com Helene (1992) a esclerometria está vocacionada para avaliar varias zonas
da mesma peça estrutural de concreto. No entanto, tendo como limitações ou
desvantagem que este método só é representativo da camada superficial, com uma
espessura variando entre 20 mm a 30 mm, as possíveis camadas interiores mal vibradas
ou segregadas não seria possível detectar com esse equipamento.
A utilização deste método permite comparar a qualidade do concreto em diferentes áreas
da estrutura sem necessidade de danificar o concreto, o que exigiria pequenos reparos, e
também estimar a sua resistência com base em curvas de correlação. No entanto, a NBR
7584 (1995) determina que o método esclerométrico não pode ser considerado substituto
de outros métodos, mas como um complemento ou método adicional.
De acordo com a NBR 7584 (1995) os fatores que influenciam os resultados dos ensaios
de esclerometria são: Tipo de cimento, tipo de agregado, direção do ensaio, condições de
Superfície, umidade e carbonatação, Idade do concreto e cura, massa especifica do
concreto, esbeltez do elemento ensaiado e o material utilizado nas fôrmas
(desmoldantes). Segundo Malhotra (1991) e diversas normas técnicas consultadas, são
estes os principais fatores que influenciam no resultado e ainda podendo acrescentar a
posição do aparelho.
O tipo de cimento utilizado na peça a ser ensaiada é muito influente na obtenção dos
dados, fazendo-se necessário o ajuste da curva de correlação sempre que houver
mudança no tipo de cimento. (BS 1881 Part 201, 1986 e NBR 7584 – 1995). Segundo
Petrucci (1998), os resultados poderão divergir caso se utilize, em concretos feitos com
cimento luminosos ou supersulfato, curvas de correlação desenvolvidas para concretos
preparados com cimento portland comum. Ainda de acordo com Petrucci (1998) concretos
confeccionados com cimento aluminoso poderia ter um valor de resistência à compressão
50 % mais do que o indicado na curva de correlação fornecido pelo aparelho.
Segundo Mehta e Monteiro (1994) a energia absorvida pelo concreto está relacionada
tanto com a sua resistência como com a sua rigidez. A obtenção do índice esclerométrico
é a fusão desses dois fatores. Como a rigidez do concreto é influenciada pelo tipo e
quantidade do agregado graúdo utilizado, o valor do índice esclerométrico também. Ainda
Segundo a NBR 7584 (1995). podem se obter concreto com a mesma qualidade
utilizando diferentes tipos de agregados, porem, com diferentes índices esclerométricos,
“quando se empregam agregados leves ou pesados esta variação é mais acentuada”.
A BS 1881 Part 201 (1986), esclerometro pode ser utilizado em qualquer posição, desde
que o pistão esteja sempre em posição perpendicular à superfície ensaiada. Se a posição
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do aparelho não estiver na posição horizontal, deve-se corrigir o índice esclerométrico
(Tabela 4.1) de coeficiente fornecido pelo fabricante do aparelho. Anda segundo a norma,
esta correção esta relacionada com o efeito da gravidade sobre a massa do esclerometro.
Tabela 2.1 – Valores para correção dos índices esclerométricos (Shimidt (2007))
Valores de Correção para Impactos não Horizontais
Direção do Impacto
Valore
Médios (IE)
10
20
30
40
50
60
-5,5
-4,7
-3,9
-3,1
-2,3
-3,5
-3,1
-2,6
-2,1
-1,6
+2,8
+2,5
+2,2
+1,9
+1,6
+1,3
+3,9
+3,4
+3,0
+2,6
+2,2
+1,7
Este método correlaciona a dureza da superfície com a compressão axial do concreto. No
entanto a superfície da peça a ser ensaiada é, segundo Petrucci – (1998) um elemento
primordial para o método. Ainda segundo o autor para alcançar um resultado satisfatório,
com acurácia variando entre 15% a 20 %, procedimentos deverão ser adotados.
De acordo com a NBR 7584 (1995) as superfícies devem estar secas ao ar, perfeitamente
planas, isentas de pó. Devem dar preferências para as superfícies confinadas por fôrmas
lisas e não absorventes (metálicas ou chapas plastificadas). Casos as superfícies verticais
(ou não) apresentarem superfícies irregulares causados por segregação ou exsudações
poderá realizar-se ensaios desde que, essas irregularidades sejam removidas através de
polimentos enérgicos (NBR 7594-1995). As reações químicas do concreto como
carbonatação influenciam os resultados. Portanto essas superfícies terão que ser
tratadas, e caso necessário serão aplicados um índice de correção para os IE obtidos.
A diferença de idade do concreto ensaiado influência na dureza superficial do concreto,
em relação obtida nas condições normais aos 28 dias. Tais fatores como: condições de
cura, carbonatação e outros distorcem a correlação com a resistência obtida com o
rompimento axial (NBR 7584, 1995). Ainda segundo a norma, estas correlações não são
automaticamente validadas para idades superiores há 60 dias ou inferiores há 14 dias,
fatores especiais devem ser considerados para cada concreto em questão. Ainda
Segundo a NBR 7584 (1995) determina que as peças a serem ensaiadas estas deverão
ter dimensões superiores a 100 mm na direção do impacto para serem suficientemente
rígidas. Os elementos inferiores a 100 mm na direção do impacto devem ser apoiados
com um corpo de massa 20 kg no sentido contraria do impacto. Ainda segundo a norma,
os esclerômetro devem ser posicionados na maior inércia da peças.
A ACI 228 1 R (2003) recomenda que para os casos de ensaios em laboratórios, devem
ser utilizados nas fôrmas de madeira, os mesmos desmoldantes destinados para
confecção dos corpos de prova. As formas de madeiras absorvem a umidade do concreto,
produzindo camada superficial mais dura do que a obtida. Diversas normas pesquisadas:
NM 78 (1996), NBR 7584 (1995), ACI 228 1 R (2003) e ASTM C805 (1982), descrevem
que o menor número de ensaio que poderá realizar-se é com 5 (cinco) medições.
Tabela 2.2 – Normalizações sobre o ensaio de Esclerometria
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BS 1881: Part. 202
(1986)
NM78 (1996)
NBR 7684 (1996)
Elemento
s
estruturai
s
Peças com no mínimo 100
mm espessuras
Peças com no mínimo
100 mm espessuras
Superfície
Seca, limpa e plana
Seca, limpa e plana
Seca, limpa e plana
Seca, limpa e plana
Área de
ensaio
70 mmx 70 mm a 200 mm
x 200 mm
90 mm x 90 mm a 200
mm x 200 mm
Inferior a 300 mm x
300 mm
100mmx 100 mm a
200 mmx200 mm
Nº de
medições
5 a 16
9 a 16
12
9 a 20 (em duas faces
opostas)
10
Mínimo de 50 mm
Mínimo de 50 mm
Mínimo de 20 mm
Mínimo de 30 mm
-
Mínima de 30 mm
Mínima de 50mm
Mínima de 20 mm
Mínima de 30 mm
Mínima de 25 mm
Distância
entre o
ponto de
medição
e os
cantos e
arestas
da peça
Distância
entre os
Pontos
-
ACI 228 R (2003)
ASTM C 806 (1982)
Evitar vigas, pilares e
lajes com esp. > 120
mm
Peças com no mínimo
100 mm espessuras
Molhar a superfície
24h antes do ensaio
Diâmetro > 150 mm
A NBR 7584(1995) determina que as medições estejam compreendidas entre 9 a 16
áreas de impactos por elemento ensaiado (Figura 4.3)
Figura 2.3: Área de impacto e números de ensaios (NBR 7584 (1995))
Após realizar os impactos (9 ou 16), calcula-se a média aritmética e desprezam-se os
valores que divergirem em mais de 10 % do valor médio alcançado e recalcula-se a nova
média. Ainda segundo a NBR 7584 (1995) o índice esclerométrico final só poderá ser
obtido com no mínimo cinco valores individuais, abandonando-se a área de impacto casso
isso não for obtido.
3.0 Estudo Experimental
Com objetivo de avaliar o desempenho do método de esclerometria de reflexão, efetuouse um estudo experimental baseado na correlação da dureza superficial do concreto, com
a resistência à compressão axial, utilizando o esclerômetro de flexão NBR 7584 (1995) e
prensa hidráulica NBR 5739 (1993). Os corpos de prova foram divididos em 2 grupos, na
1º fase, foram ensaiados com idade de 28 dias, e na 2º fase, com idade de 60 dias.
Ambos os concretos foram identificados neste trabalho como traço T1, T2 e T3.
Tabela 3.1: Quantidades moldadas e ensaiadas conforme a maturidade.
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Quantidade Moldado
Ensaios
Corpo de Prova Cúbico (cm)
Corpo de prova Cilíndrico
(cm)
Dimensão
Quantidade
Dimensão
Quantidade
T3-15 MPa
20x20x20
2
2
2
2
15x30
4
1
1
1
2
1
1
1
2
T2-25 MPa
30x30x30
40x40x40
20x20x20
2
2
2
15x30
4
1
1
1
2
1
1
1
2
T1-35 MPa
30x30x30
40x40x40
20x20x20
30x30x30
2
15x30
4
1
2
1
2
40x40x40
2
Resistência
Concreto
(fck)
28 dias - Quantidades
Cubos
Cilíndricos
1
1
60 dias Quantidades
Cubos
Cilíndrico
s
1
1
A divisão em grupos foi para avaliar a influência (ou não) das idades nos índice
esclerométricos. Os ensaios foram realizados utilizando dois aparelhos esclerômetro
simultaneamente, modelo Schmidt tipo ND com energia de percussão de 2,207 Nm (ver
figura 6.1). Foram ensaiados 9 CP cúbicos (20x20x20, 30x30x30 e 40x40x40) cm,
conforme as recomendações da NBR 7584 (1995). Esta norma brasileira apresenta a
metodologia do ensaio. Antes de cada ensaio foi efetuada a calibração do equipamento
para obtenção dos índices esclerométricos - IE.
Seguindo as recomendações da NBR 7584 (1995), foram efetuadas as calibrações dos
equipamentos empregando-se para tal uma bigorna de aço. O manual do aparelho
estabelece um intervalo do IE entre (80±2), para o equipamento ser considerado como
apto para os ensaios. Após os 10 impactos na bigorna, o índice de correção (k), de ambos
os aparelhos atenderam a NBR 7584 (1995) obtendo o valor de (k) ≥0,75. A (Tabela 3.2)
exemplifica como foram os procedimentos para obtenção do valor de (k).
Tabela 3.2: Procedimentos para obtenção do valor de K do aparelho da UDC e da Itaipu.
Aferição Aparelho Itaipu
Aferição Aparelho UDC
L1=80
L5=80
L9=80,2
L1=80
L5=80
L9=80,2
L2=80
L6=80,1
L10=80,1
L2=80,1
L6=80,1
L10=79,9
L3=80,1
L7=79
Somatória=800
L3=80,2
L7=80
Somatória-800,2
L4=80
L8=80,5
Média=80
L4=79,8
L8=80,5
Média=80,02
Valor de k= 1,0
Valor d K= 2,0
L1 a L10: Leituras efetuadas na Bigorna de aço.
K : Coeficiente de correção
K=
n.IE nom
n
∑ IE
l =1
(Equação 1)
l
IEnom : Fornecido pelo fabricante (80).
IEt: IE obtido de cada impacto na bigorna de aço.
De acordo com a NBR 7584 (1995), as superfícies dos corpos-de-prova deverão estar
perfeitamente planas e adequadas, preparadas por meio de polimento enérgico utilizando
prisma ou disco de carburundum com movimentos circulares.
Tomou-se este cuidado, para não confundir as bases e os topos dos cubos, pois se
desejava avaliar se sofrem influência provocada por exsudação ou segregações nestas
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faces. Para tanto, fizeram necessária a identificação conforme a (Figura 3.1).
Figura 3.1: Esquemática do procedimento de marcação dos CP
Em todas as faces dos cubos foram realizados ensaios conforme mostrado na Tabela 3.3.
Tabela 3.3: Esquemática das medições realizadas nos CP – cúbicos
Topo
A
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
IE6
IE7
IE8
IE9
Lateral
B
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
IE6
IE7
IE8
IE9
Índice Esclerométrico (IE)
Lateral
Lateral
C
D
IE1
IE1
IE2
IE2
IE3
IE3
IE4
IE4
IE5
IE5
IE6
IE6
IE7
IE7
IE8
IE8
IE9
IE9
Lateral
E
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
IE6
IE7
IE8
IE9
Fundo
F
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
IE6
IE7
IE8
IE9
Utilizou-se 2 aparelhos esclerômetro simultaneamente para a realização dos ensaios
obtendo em todas as faces dos cubos 9 medições por aparelho.
Os índices esclerométricos de cada aparelho foram considerados individuais, ou seja,
após as 9 medições por aparelho, obtinha-se a média aritmética destes valores e efetuava
se necessário o descarte dos valores considerados distantes em mais de 10% de cada
índice individual (Tabela 3.4 e 3.5), caso fosse descartado um ou mais valores, nova
média era calculada (NBR 7584, 1995). Os ensaios em uma face eram considerados
válidos se a nova média fosse calculada com pelo menos 5 valores restantes.
Tabela 3.4: Procedimento para obter o valor do IE do esclerômetro da UDC
PONTO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Média
M-Real
>10%
<10%
Lateral
A
20
21
21
22
20
22
25
23
20
21,56
21,56
23,71
19,40
Lateral
B
22
20
24
19
22
22
19
20
22
21,11
21,11
23,22
19,00
Esclerometria (UDC)
Lateral
Lateral
C
D
22
19
20
21
20
22
20
20
22
28
19
22
20
24
14
20
19
28
19,56
22,67
20,28
21,50
21,51
24,93
17,60
20,40
Lateral
E
22
22
20
20
22
24
22
19
20
21,22
21,22
23,34
19,10
Fundo
21
22
23
23
21
28
20
22
20
22,22
21,50
24,44
20,00
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
9
Média
M Real
>10%
<10%
= média aritimética da somatória dos pontos 1 a 9
= nova média aritimética após o descarte dos índices distantes em + 10%
=média multiplicado por 1,10%
= média multiplicado por 90%
Tabela 3.5: Procedimento para obter o valor do IE do esclerômetro da Itaipu
Esclerometria (UDC)
Lateral
Lateral
Lateral
Lateral
Lateral
PONTO
Fundo
A
B
C
D
E
1
19
21
18
17
17
20
2
20
19
17
22
17
21
3
20
22
19
25
17
21
4
19
19
22
28
18
22
5
20
18
21
27
18
14
6
20
18
20
22
22
27
7
20
17
22
23
21
20
8
20
20
15
21
18
21
9
20
18
17
14
19
20
Média
19,44
19,11
19
22,11
18,56
20,67
M-Real
19,44
18,75
18,67
21
18,13
20,71
>10%
21,39
21,02
20,90
24,32
20,41
22,73
<10%
17,50
17,20
17,10
19,90
16,70
18,63
= média aritimética da somatória dos pontos 1 a 9
Média
M Real = nova média aritimética após o descarte dos índices distantes em + 10%
=média multiplicado por 1,10%
>10%
= média multiplicado por 90%
<10%
Nos ensaios de esclerometria (ver figura 3.2) todos os corpos de provas foram marcados
conforme recomenda a NBR 7584-1995. Em todos os ensaios, as medições foram
realizadas com o aparelho na horizontal.
Figura 3.2: Ensaio de esclerometria.
Para correlacionar a dureza superficial do concreto com a resistência à compressão
(Figura 3.3) utilizou-se a curva padrão, fornecido pelo fabricante conforme a mostrado na
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
10
(Figura 3.4). Utilizou-se à curva com indicação na posição “A” de acordo com a mesma
posição adotada para a realização dos ensaios. Os ensaios de resistência à compressão
nos CP cilíndricos (150 mm x 300 mm) foram realizados conforme a NBR 5739 (1994).
Para este ensaio utilizou-se uma prensa tipo TORSEE (capacidade de 200 tf), instalada
no laboratório de Tecnologia do concreto da Itaipu Binacional. (Figura 6.9)
Já os CP cúbicos 40x40x40 cm, 30x30x30 cm e 20x20x20cm foram ensaios em uma
prensa tipo MFL SYSTEME (capacidade de 1000 tf).
Figura 3.3: Ensaio de resistência à compressão
Figura 3.4: Curva para correlacionar o IE com resistência a compressão axial (Shimdt (2005))
Nesta pesquisa realizaram-se 12 ensaios nos CP cilíndricos e 18 ensaios nos CP cúbicos.
De acordo com a classe de concreto (T1, T2 e T3).e as idades, 28 dias e 60 dias. Foram
calculados as médias aritméticas dos CP cilíndricos e os coeficientes de variação -CV
entre CP cilíndrico e cúbico. A Tabela 3.6 demonstra os valores obtidos neste ensaio.
Tabela 3.6: Valores obtidos no ensaio de resistência à compressão aos 28 dias 3 aos 60dias
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11
Rompimento Axial 1º Fase - 28 dias
Corpo de
Prova
CP15x30 cm
Cubo 20
Cubo 30
Cubo 40
Rompimento Axial 2º Fase – 60 dias
T-1 35 MPa
T-2 25 MPa
T-3 15 MPa
39,00
38,22
39,39
40,47
31,26
28,91
29,69
30,47
18,71
20,59
20,76
21,36
Corpo de
Prova
CP15x30 cm
Cubo 20
Cubo 30
Cubo 40
T-1 35 MPa
43,60
40,00
41,10
42,50
T-2 25 MPa
35,80
31,80
32,85
34,44
T-3 15 MPa
21,35
22,25
23,10
24,00
Os resultados obtidos nestes ensaios foram os valores adotados para correlacionar com
os ensaios de esclerometria. Os valores da resistência dos CP foram obtidos conforme
os cálculos á seguir:
F
F
2
Corpos de prova cilíndricos: fc= Π.r
(Equação 2); Corpos de prova cúbicos: fc= A .Ftc
10
10
(Equação 3)
Onde: F – força kgf./cm² , A - área do quadrado (L x L)./cm² , Ftc - fator de correção para CP cúbicos
De acordo o Comitê Européen Dú Béton - CEB os corpos de provas padrão para obter a
resistências são os cilíndricos nas dimensões 15x30 cm. No entanto utilizaram os
seguintes fatores de correções:
Tabela 3.7: Fatores de correções para CP cúbicos
Formato dos CP
Ftc
Cubo 20x20
0,83
Cubo 30x30
0,90
Cubo 40x40
1,00
As curvas que relacionam fc com as grandezas medidas nos ensaios não destrutivos
realizado por esclerômetro foram o modelo padrão, ou seja, a que consta no manual do
equipamento. Nos estudos, visando à utilização da curva padrão do equipamento
utilizaram-se os dados experimentais obtidos na 1ª e na 2ª face simultaneamente. As
figuras a seguir, apresentam comparações de resultados entre fc x IE, seguindo a
metodologia quanto à classe e a idade do concreto.
Figura 3.5: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-3 15 Mpa.
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
12
Figura 3.6: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-2 25 Mpa.
Figura 3.7: Apresenta comparação entre fc x IE aos 28 dias para o concreto T-1 35 MPa.
Os gráficos acima apresentam os valores dos ensaios realizados aos 28 dias nos
concretos elaborados com as mesmas características de materiais. Observou-se que, de
um modo geral, o ensaio de esclerometria apresenta uma diferença menor para a classe
de resistência do concreto T - 3 15 MPa, já as maiores estão na classe de resistência do
concreto T-1 35 Mpa. Os índices esclerométrico sofrem influencia quanto a esbeltez da
peça ensaiada, de modo geral os gráficos apresentam as menores diferenças entre fc x IE
nos ensaios realizados nos corpos de prova com maiores dimensões. Os IE sofrem
alterações quanto aos tipos e as quantidades de agregados utilizados no concreto
Nos ensaios realizados na 2º etapa com maturidade de 60 dias observou-se que as
diferenças (%) entre fc x IE também sofreram influencia quanto a esbeltez das peças,
onde os corpos de provas 20x20x20 apresentarão as maiores variações entre fc x IE,
variações apresentadas em percentuais (%).As Figuras abaixo ilustram de maneira clara
os valores do rompimento axial, os valores esclerométrico dos 2 aparelhos e a diferença
entre fc x IE nos ensaios realizados aos 60 dias.
Constatou-se que nos ensaios realizados aos 60 dias ao correlacionar o ensaio de
esclerometria com rompimento axial o concreto com maior rigidez (T1-35 MPa),
apresentou a maior diferença, sendo este traço que possuem a menor quantidade de
agregado no seu emassamento.
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
13
Figura 3.8: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 60 dias para o concreto T-3 15 MPa.
Figura 3.9: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 60 dias para o concreto T-2 25 MPa.
Figura 3.9: Gráfico comparativo entre fc x IE aos 60 dias para o concreto T-1 35 MPa.
De acordo com a NBR 7584 (1995) as faces superiores e inferiores
apresentam maiores valores nos resultados, esta afirmação foi comprovada nos ensaios
realizados tanto na primeira etapa (28 dias) com na segunda. A tabela 3.8 apresenta os
valores dos IE obtido pela média aritmética dos nove pontos em cada face.
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
14
Tabela 3.8: Valores obtidos pela média dos nove pontos
Esclerometria (aparelho da UDC)
Face ( MPa) – Concreto T-2 25 MPa
CP
A
B
C
D
E
20x20
35
23
24
26
33
30x30
34
29
26
26
31
40x40
36
34
31
30
29
F
33
36
30
Esclerometria (aparelho da Itaipu)
Face (MPa) – Concreto T1-35 MPa
CP
A
B
C
D
E
20x20
32
31
29
30
30
30x30
38
30,5 31,5 31,5
34
40x40
38
37
33
35
32
F
33
33
37
As faces A (topo) e F (inferior) apresentaram os maiores valores nos
ensaios de esclerometria. Observou-se que esta influencia está relacionada com a
exsudação e segregação e independe da dimensão do corpo de prova ensaiado. .Nestes
concretos foram realizados, ao todo, 30 ensaios à compressão, 18 ensaios de
esclerometria (972 medições de IE). Com base na análise dos resultados obtidos, podem
ser feitas as seguintes observações:
• Com relação a esbeltez das peças, constataram-se as maiores diferenças (%) da
correlação entre o índice esclerométrico e a resistência à compressão nos cubos
20x20x20 cm. Seguido de ordem crescente das dimensões e variações. O fato de que a
esbeltez influencia o ensaio poderia ser explicado, segundo a NBR 7584 (1995), pelo
impacto causado pelo martelo do esclerometro, causando interferência no fenômeno de
ressonância, vibrações, e dissipação de energia. A norma faz as recomendações que os
corpos de provas devam ter dimensões superiores 100 mm na direção do impacto e que
CP menores devem ser apoiados de encontro com a face ensaiada. Neste trabalho, o CP
de menor dimensão foi de 20x20x20 cm e na direção do impacto a dimensão era de 200
mm e portanto, não seguiu estas recomendações. Para corrigir este fato a sugestão seria
aplicar uma carga axial de 15% da estimativa de ruptura do concreto. Na realização dos
ensaios em campo, este fator poderá não ocorrer, pois as peças ensaiadas estarão
associadas entre si, o que dá maior rigidez na área ensaiada.
• Com relação à quantidade de agregado utilizado no emassamento, constatou-se que o
traço que continha menor quantidade de agregado apresentou a maior diferença entre
índice esclerométrico e resistência à compressão. O fato poderia ser explicado pela
energia de repique e está relacionado à rigidez do concreto e a rigidez esta intimamente
relacionada com o modulo de elasticidade do concreto. O módulo de elasticidade do
concreto depende de vários fatores, os mais importantes são o teor de cimento, o tipo
litológico e o modulo de elasticidade do agregado. O módulo de elasticidade do concreto é
sempre menor do que a do agregado. Este fato pode ser comprovado pelos ensaios
realizados. Os traços com maior quantidade de agregado obtiveram a menor diferença
entre o índice esclerométrico e a resistência a compressão. De acordo com Thomaz
(2007), o repique do esclerometro teria sido influenciado pelo módulo de elasticidade do
concreto, apresentando os maiores valores e por conseqüência a menor acurácia.
• As faces superiores e inferiores apresentaram os maiores valores nos ensaios de
esclerometria. O fato poderia ser explicado, segundo a NBR 7584 (1995), pela exsudação
ou segregação. Observou-se que na parte superior do corpo de provas acumulou-se a
argamassa e na parte inferior os agregados eram visíveis. Com base na norma, concluise que estas propriedades aumentaram os índices esclerométrico dos ensaios realizados
ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
15
neste trabalho. Apesar dos ensaios apresentarem nesta pesquisa, resultados com
diferenças variando entre 3,66% a 19,34% entre a correlação do índice esclerométrico e
resistência a compressão o uso do método de esclerometria não deve ser descartado. A
confiabilidade do método quando se deseja avaliar a resistência à compressão é tanto
maior quanto melhor for o conhecimento da composição do concreto sob investigação.
Com a utilização de curvas mais apropriadas, maior será a acurácia dos resultados
obtidos. Existe, no Brasil, um vasto campo a ser explorado com relação ao aprimoramento
dos ensaios não destrutivos visando a obtenção de resultados mais confiáveis, a
formação de mão de obra qualificada e a alteração de procedimentos adotados que
relacionam as grandezas obtidas nos ensaios não destrutivos com a resistência à
compressão do concreto.
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ANDRIOLO, F. R. SGARBOZA, B. C. Inspeção e Controle de Qualidade do Concreto. São
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COMITÉ EURO-INTERNATIONAL DU BÉTON-CEB,1995:Thomas Telford Services228, London.
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ANAIS DO 50º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2008 – 50CBC0636
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