A técnica de avaliação das estruturas que utiliza ensaios não destrutivos (ENDs) cresce exponencialmente em todo o mundo e é aprimorada constantemente abrangendo vários ensaios. Dentre os que se destacam, pela praticidade, portabilidade e facilidade no manuseio, está o ultrassom.
Através do ultrassom é possível verificar: resistências mecânicas dos concretos, módulo de elasticidade, homogeneidade do concreto, defeitos internos, variações nas propriedades do concreto causadas pelo tempo, uso, etc.
MALHOTRA, V. M. et CARINO. N. J. [38] afirmaram que a técnica da velocidade de pulso ultrassônico tem sido usada sucessivamente para avaliar a
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qualidade dos concretos por mais de sessenta (60) anos. Esse método pode ser usado na detecção de trincas internas e outros defeitos, bem como alterações nos concretos com a deterioração devido ao ambiente químico agressivo. Ainda de acordo com o autor, a técnica ultrassônica possibilita estimar a resistência dos corpos de prova de concreto no local da obra e monitorar ás mudanças internas estruturais ao longo do tempo.
De acordo com DANIELLETO, C. C. [39], as primeiras sugestões para a determinação não destrutiva das propriedades mecânicas do concreto em obra, através da medição da velocidade de propagação do pulso ultrassônico, foram apresentadas em 1945. Entretanto, segundo o autor, este método não teve uso tão difundido quanto o da dureza superficial (esclerometria).
LOURENÇO, L. C. [40] ressaltou que o ensaio com o ultrassom, embora seja de vasta possibilidade de aplicação e de resultados confiáveis, é de difícil interpretação requerendo profissional experiente. EVANGELISTA, A. C. J. [41], usando a técnica do ultrassom, estabeleceu correlações entre a resistência a compressão de concretos (fc) com as velocidades de propagação das ondas ultrassônicas (v), onde concluiu que os fatores que mais influenciaram os resultados foram massa específica e o tipo de cimento. Em relação a massa especifica o autor encontrou diferenças de até 100%, nas resistências à compressão entre concretos leves e convencionais, devido ao uso respectivamente de agregados leves e agregados pesados. Este resultado pode ser visualizado na Figura 4, onde para uma velocidade de 4 km/s a resistência à compressão alcançada por M5 (agregado leve) é de aproximadamente 25 MPa, enquanto que M3 (agregado pesado) mostra um valor de resistência à compressão em torno de 12,5 MPa.
Figura 4: Correlações entre fc e V para as séries M1, M3 e M5. EVANGELISTA, A. C. J. [41].
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ALMEIDA, I. R. [42] estabeleceu correlação entre os ensaios esclerométricos com os ensaios de ultrassom para avaliação qualitativa de concretos de alto desempenho. Estabeleceu correlações entre os resultados com a técnica esclerométrica e a ultrassônica investigando as resistências mecânicas dos concretos de alto desempenhos.
MALHOTRA, V. M. et CARINO, N. J. [38] salientam que um grande número de variáveis afetam as relações entre os parâmetros de resistência do concreto e sua velocidade de pulso. Para se estimar as resistências a compressão e/ou a flexão dos concretos devem ser estabelecidas curvas de correlação.
CÁNOVAS, M. F. [43] correlacionou a qualidade do concreto em função da velocidade da onda ultrassônica conforme a Tabela 1.
Tabela 1. Classificação do concreto em função da velocidade do ultrassom
Fonte: CÁNOVAS-1998
CARMO, M. A. [44] utilizou a técnica de ultrassom para diagnosticar a deteriorização de marquises de concreto armado nas cidades de Uberlândia e Bambuí e depois sumarizou os resultados classificando segundo CÁNOVAS, M. F. [43].
Conforme referido, o ultrassom tem sido aplicado nas avaliações mecânicas e qualificativas da produção dos concretos. Entretanto, é importante ressaltar que essa técnica tem sido pesquisada para o uso da detecção de corrosão em armaduras. Embora ainda incipiente, na literatura é possível encontrar trabalhos relacionados ao tema.
Em 1998, YEIH, W. et HUANG, R. [45], demonstraram no concreto armado uma relação consistente entre a atenuação da amplitude média da onda ultrassônica e a taxa de corrosão instantânea. Com a Figura 5 pode-se observar uma correlação linear decrescente logarítmica na qual à medida que se aumenta a taxa de corrosão ocorre uma redução na amplitude média da atenuação da onda. É possível ainda interpretar que os
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concretos do grupo A (água/cimento = 0,35) apresentam menores taxas de corrosão que os concretos do grupo B (água/cimento = 0,4). Isso é facilmente justificado pelas porosidades resultantes. Os concretos mais porosos permitem a permeação de agentes agressivos mais facilmente que os concretos mais densos. Consequentemente os processos corrosivos serão mais acentuados nos concretos do grupo B.
Além da influência da porosidade os autores investigaram a influencia da área superficial das armaduras. Para isso foram usadas barras de ϕ 6 mm e 8 mm nos concretos dos grupos A e B, resultando as series 6A, 8A, 6B e 8B. As curvas mostram que em relação à variação da área superficial somente para o grupo B é possível observar a influencia na taxa instantânea de corrosão.
Figura 5: Correlação entre taxa de corrosão instantânea (método de polarização linear) e amplitude média de atenuação da onda ultrassônica [45].
SAKURADA et al [33] avaliaram o nível de corrosão em barras de reforço em estruturas de concreto usando a técnica de ultrassom. O desgaste das barras foi acelerado por meio de corrosão eletrolítica e a perda de massa foi calculada de acordo com a equação abaixo:
Perda de massa (%) = . 100
Os autores notaram que a intensidade espectral diminui a medida que a corrosão aumenta. Essa diminuição foi atribuída a mudança na superfície da barra de reforço,
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diferença na densidade entre os produtos de corrosão e a barra e por fim a presença de fissuras no concreto. É importante ainda ressaltar que as alterações na intensidade do espectro são mais pronunciadas para frequências acima de 100 kHz. A Figura 6 mostra os espectros obtidos para barras com perda de massa de 0 %, 2,3% e 3,0 %.
Figura 6: Correlação entre intensidade espectral e perda de massa nas barras de aço do concreto armado [33].
SAHAMITMONGKOL,R., CHOTESUWAN, A. et al [31] também investigaram a utilização do ultrassom para a detecção de corrosão em barras de aço usadas como reforma em estrutura de concreto. Os autores observaram que a razão entre o pico da onda refletida ao longo da armadura e o pico da onda refletida por baixo da armadura, tende a aumentar quando as barras são corroídas. Isso é colocado no Figura 7 a-b.
Explica-se pelo fato de que a corrosão cria microfissuras em torno da superficie da barra, Desta forma esta zona cria uma maior atenuação na velocidade da onda que se propaga ao longo da barra porque nas fissuras existirá ar. ZHU, J., KEE, SH. et al [46] chegaram a resultados experimentais que indicaram que a existência de bolhas de ar na massa cimentícia mesmo fresca diminui significativamente a velocidade da onda ultrassonora longitudinal, mas tem pouco efeito sobre a propagação da onda de corte transversal.
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Figura 7: Reflexão da onda ultrassônica: (a) antes da corrosão, (b) depois da corrosão [31].
Os resultados apresentados pelos artigos aqui citados são otimistas, no entanto uma pesquisa mais sistemática usando a técnica de ultrassom ainda se faz necessária, pois na literatura o número de trabalhos usando esta técnica para a detecção de corrosão ainda é reduzido. O ultrassom é principalmente utilizado e muito eficiente na avaliação da qualidade do concreto produzido, na determinação de vazios internos, fissuras, etc.