Métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de concreto
Fonte: Revista Téchne, PINI Web.
Para garantir a segurança das estruturas de concreto é necessário averiguar sua condição com um nível elevado de precisão e detalhe. De longa data, a maneira usual de se inspecionar e fazer diagnósticos do desempenho das estruturas de concreto está relacionada com ensaios de resistência à compressão em testemunhos extraídos da própria estrutura. Porém, esse procedimento nem sempre é recomendado devido à geometria dos elementos estruturais, que muitas vezes não permite extrair testemunhos com as dimensões padronizadas para os
ensaios, bem como os próprios riscos e danos que o seccionamento de estruturas pode causar. A utilização de ensaios não destrutivos, ora restritos à avaliação da uniformidade da resistência mecânica do concreto, passa a ser então uma alternativa mais atraente, uma vez que os métodos se modernizaram, aumentando a precisão de análise pela combinação de métodos e detalhamento de outras características.
Na inspeção de metais, a utilização de métodos de ensaios não destrutivos já está consolidada, porém, para o concreto, isso é uma prática relativamente nova. O
desenvolvimento lento de técnicas não destrutivas para inspeção e avaliação das propriedades do concreto se deve ao fato desse material ser heterogêneo, causando interferências nas medidas realizadas, como atenuação, dispersão, difração e reflexão dos sinais (Mehta & Monteiro, 2008). Apesar disso, algum progresso tem sido observado no desenvolvimento de métodos de ensaios não destrutivos para aplicação em concreto, e vários deles têm sido normalizados por diversos órgãos regulamentadores no mundo todo.
De maneira geral, existem duas classes de métodos de ensaios não destrutivos para aplicação em estruturas de concreto. A primeira consiste em métodos usados para estimar a resistência do material, tais como o ensaio de dureza superficial (esclerometria), resistência à penetração, ensaios de arrancamento e método da maturidade. A segunda classe inclui os métodos que medem outras características e defeitos internos do concreto por meio de propagação de ondas e termografia infravermelha. Além desses métodos, existem outros que fornecem informações sobre a armadura, como a localização das barras de aço, seu diâmetro e o potencial de corrosão (Malhotra & Carino, 2004).
Ensaio de dureza superficial ou esclerometria
Os métodos de ensaio desenvolvidos para medir a dureza superficial do concreto são
baseados na realização de um entalhe na superfície ou no princípio do ricochete. O método da indentação consiste principalmente no impacto de uma determinada massa com uma dada energia cinética sobre a superfície do concreto, sendo medida a profundidade do entalhe
resultante. O método baseado no princípio do ricochete, mais aceito e praticado mundialmente, consiste em medir o retorno de uma força no regime elástico após seu impacto com a
superfície do concreto (Malhotra & Carino, 2004).
O esclerômetro de reflexão de Schmidt é o instrumento utilizado para a avaliação da dureza superficial do concreto com base no princípio do ricochete. No Brasil, o procedimento para execução desse ensaio é estabelecido na NBR 7584:1995.
O esclerômetro é um equipamento leve, simples de operar e barato. Com esse instrumento é possível avaliar a uniformidade da resistência mecânica do concreto "in loco", com danos praticamente nulos à superfície do material (Evangelista, 2002), mas os valores obtidos não são precisos já que dependem da uniformidade da superfície, da condição de umidade, da carbonatação superficial e da rigidez do elemento estrutural (Mehta & Monteiro, 2008), mesmo se corrigindo a localização do êmbolo.
Técnicas de resistência à penetração
Para medir a resistência à penetração de concretos, tanto em laboratório quanto em campo, utiliza-se o penetrômetro Windsor. Esse equipamento emprega um dispositivo ativado à base de pólvora (pistola finca-pinos) para disparar um pino constituído de uma liga de elevada dureza contra o concreto. O comprimento do pino que fica exposto é uma medida da resistência à penetração do concreto e pode ser relacionada com sua resistência à compressão (Mehta & Monteiro, 2008).
para a remoção de fôrmas (Mehta & Monteiro, 2008).
Ensaios de arrancamento
Existem três tipos de ensaios de arrancamento: pullout, break-off e pull-off. O método pullout m ede a força necessária para extrair um fragmento metálico com geometria específica de uma estrutura de concreto
.
Essa força de arrancamento é convertida em resistência à compressão equivalente por meio de correlações estabelecidas previamente.
O método break-off consiste no rompimento de uma amostra cilíndrica no plano paralelo à superfície do elemento de concreto. O equipamento para a execução do método consiste de uma célula de carga, de um manômetro e de uma bomba hidráulica manual. A amostra é obtida por meio de uma luva plástica tubular descartável, a qual é inserida no concreto fresco e removida no tempo planejado para o ensaio, ou ainda, pela perfuração do concreto endurecido.
O método pull-off é baseado no conceito de que a força de tração necessária para arrancar um disco metálico, junto com uma camada da superfície de concreto à qual ele está colado, está relacionada com a resistência à compressão do material. Existem duas configurações para o ensaio: um disco metálico é colado diretamente à superfície de concreto e o volume de material destacado fica perto da face do disco; e a carbonatação e demais efeitos de superfície
presentes podem ser evitados pela utilização de um corte parcial a uma profundidade adequada (Malhotra & Carino, 2004).
Os ensaios de arrancamento podem ser usados para o controle da qualidade do concreto. A utilização mais prática destina-se à determinação do tempo adequado para a remoção segura das fôrmas e do tempo de liberação para a transferência da força em elementos de concreto protendidos ou pós-tensionados. Além disso, a tensão de ruptura medida pode ser relacionada às resistências de compressão e de flexão do concreto usando correlações predeterminadas.
Ensaios de absorção e de permeabilidade
Os ensaios de absorção envolvem a entrada de um fluido devido à sucção capilar nos poros do concreto, enquanto os ensaios de permeabilidade medem o fluxo de um líquido ou de um gás dentro do concreto sob a ação de um gradiente de pressão (Malhotra & Carino, 2004).
Existem diversos métodos de ensaio para medir a sucção capilar, a resistência à penetração de água e a permeabilidade em laboratório, porém, para medida em campo, existem dois métodos básicos: o ensaio de absorção superficial inicial (Isat) e o método Figg. No Isat uma coluna de pressão constante é aplicada sobre a superfície do concreto, sendo medida a taxa resultante de fluxo de água pelo material por unidade de área. O método Figg consiste em fazer um furo perpendicular à superfície do concreto e, após o preparo devido, é inserida uma agulha hipodérmica pelo tampão de espuma quando, então, é aplicada uma coluna d'água, sendo medido o volume de água absorvida em um tubo capilar calibrado; para determinar a permeabilidade ao ar substitui-se a seringa por uma bomba a vácuo e um manômetro de pressão (Mehta & Monteiro, 2008).
por meio de uma função de maturidade: assume-se que amostras das mesmas misturas de concreto de mesma maturidade atingirão a mesma resistência, independentemente das combinações tempo-temperatura que levam àquela maturidade (Mehta & Monteiro, 2008).
As principais aplicações desse método estão relacionadas com o monitoramento do desenvolvimento da resistência à compressão nas idades iniciais do concreto, visando à retirada das fôrmas e do escoramento. Suas limitações devem-se ao fato do ensaio estar relacionado com medições pontuais, sendo que para investigar as variações internas do concreto uma grande quantidade de pontos seria necessária, encarecendo o ensaio (Evangelista, 2002). . .
