Extração e ensaio de carotes

Aquando da inspeção de uma estrutura, pode ser necessário determinar as características de resistência dos betões aplicados em obra. Sendo assim, podem ser extraídas amostras da própria estrutura, designadas por carotes, as quais são posteriormente ensaiadas em laboratório.

Este é o ensaio mais eficaz na avaliação da resistência à compressão, pois é aquele que apresenta maior nível de confiança, além de permitir uma inspeção visual direta de zonas interiores. Com ensaios completares, é ainda possível determinar propriedades físicas como densidade, absorção de água e permeabilidade, químicas, tais como cloretos e carbonatação e mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração.

O recurso a este ensaio acarreta algumas limitações que devem ser tidas em conta. A extração e o ensaio

acarretam reparação. Por esta razão, este ensaio deve ser levado a cabo em conjunto com outros ensaios, menos demorados e não destrutivos. Desta forma é possível reduzir ao mínimo o número de carotes necessárias. No entanto, a aplicação do ensaio é aconselhável em situações em que é exigido um grau de exatidão elevado, ou quando existe necessidade de confirmar os resultados obtidos a partir de outros ensaios não destrutivos.

O procedimento para extração de carotes está presente na norma NP EN 12504-1 de 2003, a qual descreve o método para extração de carotes em betão endurecido, examinação, preparação para ensaio e determinação da resistência à compressão. Já o ensaio de resistência à compressão, propriamente dito, encontra-se normalizada para provetes cilíndricos ou cúbicos, pela norma NP EN 12390-3, a qual define os parâmetros de cura do betão, assim com os procedimentos de ensaio.

A localização dos pontos de carotagem depende dos objetivos do ensaio, pode pretender-se estimar a resistência de uma zona crítica ou danificada, ou obter um valor de resistência representativo de toda a estrutura, sendo que nesse caso os pontos escolhidos serão zonas típicas da estrutura. Recorrendo a ensaio não destrutivos é possível avaliar a uniformidade do betão e deteção de zonas críticas. Outro fator a ter em conta na localização dos pontos é a presença de armaduras e implicações estruturais resultantes da extração de carotes. As armaduras introduzem incerteza na determinação da resistência à compressão, devendo assim optar-se por realizar um ensaio não destrutivo que permita a deteção da armadura, recorrendo, por exemplo, ao “Ferroscan”.

A norma NP EN 13791 refere que uma carote extraída horizontalmente com 100 mm de diâmetro e uma altura na razão de comprimento/diâmetro igual a um, corresponde à resistência à compressão de um cubo com 150 mm de lado. Na norma NP EN 12504-1 refere ainda que a escolha do diâmetro deve ter em conta a máxima dimensão do agregado, não devendo a razão entre o diâmetro e a dimensão máxima do agregado não deve ser inferior a 3.

Operação de carotagem:

O processo inicia-se posicionando e fixando a caroteadora (ver Figura 5.1) à superfície de betão garantindo a verticalidade da broca diamantada face à mesma. Ligando o motor do aparelho, verifica-se o fornecimento de água que garanta a lubrificação da broca, podendo assim dar-se início à extração. O avanço é lento e ocorre normalmente por rotação de uma manivela. É importante que a pressão seja uniforme, sendo que a rotação não necessita de ser constante. Por estas razões o operador deve ser experiente. Atingindo a profundidade desejada interrompe-se o processo e retira-se a carote, sendo, normalmente, inserida uma cunha no espaço deixado pela broca, com ajuda da qual se parte carote.

Figura 5.1 – Extração de carote

Após a extração a carote deve ser marcada de forma inequívoca e clara, registando a sua localização e orientação dentro do elemento de onde foi retirada.

As carotes utilizadas para a determinação da resistência à compressão não podem conter qualquer varão de aço. Após a extração é necessário efetuar uma inspeção visual do provete, para identificar possíveis anomalias. Para a realização do ensaio, não podem ser ensaiadas carotes com fissuras, buracos ou má aderência do capeamento. A superfície do provete deve ser limpa removendo quaisquer areias ou outro material. Esta inspeção permite detetar possíveis evidências de segregação/anomalias, assim como identificar o tipo, forma e dimensão do agregado.

É necessário efetuar uma série de medições da carote, as quais devem ser efetuadas da seguinte forma (NP EN 12504-1, 2003):

a) Diâmetro do tarolo, dm: a medida deve ser efetuada com uma aproximação de  1%, a partir de pares de medidas obtidas em ângulo reto, até pontos a metade e a um quarto do comprimento do tarolo;

b) Comprimento da carote: os comprimentos máximo e mínimo devem ser medidos com uma aproximação de  1%, como rececionados, e o comprimento após terminar a preparação final, em conformidade com o normalizado;

c) Armadura: deve ser medido o diâmetro e a posição desde o centro do varão exposto à(s) extremidade(s) ou eixo do tarolo, ambas como recebidas e após a preparação final. As medições devem ser efetuadas com aproximação a 1mm.

O ensaio à compressão é realizado segundo o preconizado na NP EN 12390-3:2011, que contém os pressupostos e procedimentos que devem ser seguidos na realização do ensaio. Segundo esta:

- A carote necessita ser ensaiada em condições saturadas. Assim, após o capeamento as carotes devem ser mantidas em água a 202^oC durante, pelo menos, 40 horas. Existe, contudo, a possibilidade de ensaiar a carote consoante as condições de serviço na estrutura, normalmente seca.

- A relação preferencial entre o comprimento e a diâmetro varia consoante a comparação entre resistência de provetes cilíndricos ou cúbicos. No caso de o resultado da resistência ser comparada a resistência do cilindro, a relação deve ser de 2. Para comparação com a resistência do cubo a relação deve ser de 1.

Na execução do ensaio, a carote deve ser posicionada na máquina de ensaio, de preferência centrada e não se deve utilizar nenhum material assessor entre os pratos da prensa e a superfície da carote. A carga deve ser aplicada de forma constante até à rotura, devendo o seu tipo ser registado. A Figura 5.2 exemplifica os vários tipos de rotura satisfatória. Por sua vez, na Figura 5.3 são visíveis alguns tipos de rotura não satisfatórios.

Figura 5.2 - Tipos de rotura satisfatória em provetes cilíndricos (NP EN 12390-3:2011).

Figura 5.3 - Tipos de rotura não satisfatória em provetes cilíndricos (NP EN 12390-3:2011)

A determinação da resistência à compressão de cada carote é obtida dividindo a carga máxima pela área da seção transversal, a qual é calcula a partir do diâmetro médio. O resultado final é aproximado ao 0,5 MPa ou 0,5 N/mm².

Existem diferentes fatores que influenciam os valores de resistência à compressão das carotes, alguns são relativos às características do betão e outros às variáveis de ensaio.

No que diz respeito às características do betão temos os seguintes fatores (NP EN 13791, 2008):

- Teor de água - um provete saturado apresenta uma resistência à compressão inferior em cerca de 10%

a 15% relativamente ao mesmo provete seco ao ar;

- Porosidade do betão – um aumento da porosidade diminiu a resistência. Aproximadamente 1% de vazios decresce em cerca de 5% a 8% da resistência;

- Direção relativa da betonagem – no caso de uma carote cortada verticalmente na direção de betonagem, a resistência dependa da estabilidade do betão fresco, obtendo-se uma resistência maior se for extraída horizontalmente no mesmo betão. A diferença é tipicamente entre 0% e 8%;

- Imperfeições – as carotes podem apresentar defeitos locais por diversas causas, tais como, aumento de água por baixo de partículas planas ou armaduras horizontais e vazios devidos à segregação. Desta forma, a validade da avaliação da resistência a partir de tais carotes e a sua aptidão para representar a resistência geral deverá ser avaliada separadamente;

As às variáveis de ensaio que influenciam a resistência à compressão são (NP EN 13791, 2008):

- Razão comprimento/diâmetro (l/d) – a resistência medida é influenciada pela razão comprimento/diâmetro, para l/d > 1 a resistência diminui e para l/d < 1 aumenta.

- Diâmetro da carote – o diâmetro da carote influencia a resistência medida , assim como a variabilidade da resistênicia. Uma carote extraída horizontalmente com 100 mm de diâmetro e uma altura com (l/d=1) a resistência corresponde à de um cubo com 150 mm de lado.

No caso de carotes com diâmetro inferiores a 100 mm e l/d=1, a variabilidade é geralmente maior. Sendo assim, com carotes de 50 mm pode ser conveniente utilizar um número de carotes três vezes superior ao utilizado com um diâmetro de 100 mm e interpolar linearmente para carotes com diâmetro entre 50 e 100 mm.

A variabilidade da resistência medida aumenta com o decréscimo da razão diâmetro da carote/máxima dimensão do agregado.

As carotes com diâmetro inferior a 50 mm necessitam de procedimentos não cobertos pela norma NP EN 13791;

- Planura das superfícies de topo – desvios de planura diminuem a resistência medida. A tolerância da planura deverá ser igual a de provetes normalizados, consoante a NP EN 12390-1;

- Capeamento das superfícies de topo – capeamento de baixa resistência diminuem a resistência. No caso de serem utilizados capeamentos finos de argamassa ou de enxofre de alta resistência, a resistência não é influenciada significativamente. De outra forma, é preferível recorrer à rectificação das superfícies de topo;

- Efeito da carotagem – operações de carotagem realizadas em betão imatur ou fraco podem danificar o mesmo, não sendo, normalmente, possível ver os efeitos na superfície cortada.

Uma carore pode ser inerentemente mais fraca que um cilindro porque a sua superfície pode incluir partes do agregado, as quais pouco contribuem para a resistência da carote ;

- Armadura – carotes utilizadas para medir a resistência do betão não devem conter armadura. Quando tal não pode ser evitado, é expectável que ocorra uma redução da resistência. As carotes com armaduras no seu eixo longitudinal ( ou próximo dele) não são adequadas para ensaios de resistência.