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ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 1 O uso do ensaio de esclerometria como alternativa para controle tecnológico do concreto The use of the sclerometry test as an alternative for the technological concrete’s control HELEN OLIVEIRA TENORIO (1); ERLUCIVANIA SILVA (2); NATALIA ALMEIDA (3); THAISE FREIRE (4) (1) Professor Mestre, Engenharia Civil FacUnicamps/ Goiarte (2) Professor Mestre,Engenharia Civil Facunicamps (3) Graduando, Facunicamps (4) Graduando, Facunicamps helen.tenorio@gmail.com Resumo O concreto é largamente empregado na construção civil necessitando do acompanhamento de sua qualidade in loco. Um opção que pode ser empregada como controle tecnológico para avalição da resistência dos elementos estruturais é o ensaio não destrutivo esclerométrico. Segundo Evangelista (2002) a esclerometria é o método não destrutivo mais adotado para avaliação da resistência in loco e consiste em submeter a superfície da estrutura de concreto um impacto de maneira padronizada empregando uma determinada massa com certa energia, aferindo-se o a medida do ricochete (índice esclerométrico). Nesse trabalho, obteve-se parceria com construtora da região de Goiânia, que cedeu informações do controle tecnológico, sendo possível contar com os resultados de resistência à compressão de corpos de prova cilíndrico de 10 cm x 20 cm. Foram realizados 12 ensaios de esclerometria em pilares do 32º pavimento, 7 ensaios em vigas do barrilete buscando alcançar diversos pontos com diferentes lotes de concreto utilizados. A resistência foi estimada por meio de uma tabela fornecida no manual do fabricante relacionando o índice esclerométrico com a resistência à compressão do concreto. Para que esse ensaio não destrutivo possa ser utilizado em substituição ao ensaio de ruptura dos corpos de prova são necessários estudos levando em consideração a calibração do aparelho e um maior número de amostra. Palavra-Chave: Concreto; Ensaio, Esclerometria, Controle tecnológico. Abstract Concrete is widely used in civil construction, requiring the monitoring of its quality in loco. One option that can be used as technological control to evaluate the resistance of structural elements is the non-destructive sclerometric test. According to Evangelista (2002), sclerometry is the non-destructive method most used for the evaluation of in situ resistance and consists of subjecting the surface of the concrete structure to an impact in a standardized way employing a determined mass with certain energy, measuring the measure of the rebound (sclerometric index). In this work, a partnership with a construction company from the region of Goiânia was obtained, which yielded information on the technological control, being possible to count on the results of resistance to compression of 10 cm x 20 cm cylindrical specimens. Twelve trials of sclerometry were carried out on 32nd floor pillars, 7 trials on barrel beams in order to reach different points with different batches of concrete used. The resistance was estimated by means of a table provided in the manufacturer's manual relating the sclerometric index to the compressive strength of the concrete. In order for this non- destructive test to be used instead of the test specimen rupture, studies are required taking into account the calibration of the apparatus and a larger sample number. Keywords: concrete, test, scleromtric, technological control. ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 2 1 Introdução O elemento estrutural que se destaca intensamente em diversos projetos de engenharia é o concreto. Portanto, se torna evidente a necessidade de avaliação de sua qualidade, a qual pode ser definida através da análise da relação de sua resistência à compressão e os resultados, obtidos a partir de ensaios não destrutivos – velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas, índice esclerométrico, profundidade de penetração de pinos, maturidade e métodos combinados – (CÂMARA, 2006). De acordo com Mazer (2012), os Ensaios Não Destrutivos – END – do concreto, tornou-se uma das principais ferramentas do controle da qualidade de materiais e produtos, reduzindo assim custos e possíveis problemas. Ainda de acordo com o autor, esses ensaios são executados em estruturas acabadas ou semiacabadas, que buscam identificar possíveis patologias nas edificações por meio de princípios físicos determinados, sem alteração de seus atributos físicos, mecânicos, químicos ou dimensionais, além de não afetar seu uso posterior. Frente a isso, Evangelista (2002) complementa que os ensaios não destrutivos não causam danos no elemento analisado ou, deixam apenas pequenos danos reversíveis que são reparados após o ensaio, por conseguinte, os END não ocasionam perda da capacidade de resistência da peça analisada. Quando realizados em estruturas novas, esses ensaios podem ser usados para averiguar a qualidade do concreto bem como monitorar sua resistência. Quando em estruturas já existentes, esses ensaios tendem a fazer a avaliação da integridade e a capacidade dessas estruturas resistirem às solicitações. Escobar, Cruz e Fabro (2008), relatam que para confirmação de que o concreto usado na estrutura está de acordo com os parâmetros de qualidade exigidos no projeto, são realizados os ensaios de resistência à compressão, comumente aos 28 dias, essa avaliação é feita a partir de um ensaio destrutivo, através de corpos-de-prova geralmente cilíndricos, os quais são curados, moldados e rompidos seguindo normas técnicas – no Brasil esse método é normatizado pela ABNT NBR 5738:2015, que estabelece o procedimento para moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos e prismáticos de concreto (ABNT, 2015). Contudo, os corpos-de-prova nesses ensaios podem demonstrar divergência do concreto presente na estrutura, uma vez que durante o transporte, lançamento, adensamento ou cura, pode surgir algum problema. Verifica-se então, a necessidade de investimento em novas formas de ensaio do concreto, bem como a importância do ensaio in situ. Dessa forma, Evangelista (2002) enfatiza a importância de se expandir o uso dos métodos de ensaios in situ não destrutivos, visando a garantia de um concreto de qualidade nas estruturas, bem como o investimento em pesquisas e qualificação da mão de obra nesse setor. Conforme consta em Castro (2009), dentre os métodos não destrutivos empregados para avaliação do concreto, temos: 1) Método do Ultrassom: Método que analisa a resistência da compressão do concreto através da medição do tempo para determinação da velocidade em que as ondas ultrasônicas transitam no concreto. A medição é feita de forma eletrônica. 2) Método da penetração de pinos: Através de uma pistola de pinos, posiciona-se o dispositivo contra a superfície de concreto, onde o mesmo é acionado ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 3 através de pólvora, a partir desse disparo faz-se a determinação da resistência do concreto a partir da profundidade em que esse pino conseguiu penetrar no concreto. 3) Método da maturidade: Nesse método, a temperatura do concreto é fator essencial para avaliação. Durante o processo de endurecimento, são feitas avaliações da temperatura interna do concreto, levando-se em conta os fatores temperatura e tempo para determinação da resistência. Já o Ensaio Esclerométrico é normatizado pela ABNT NBR 7584:2012, que traz as condições, métodos e informações normativas para avaliação da dureza superficial do concreto endurecido através do Esclerômetro de reflexão (ABNT, 2012). A respeito do esclerômetro, Pereira e Medeiros (2012) esclarecem que é um aparelho portátil e economicamente viável, o que possibilita uma maior quantidade de dados nos ensaios em um curto espaço de tempo. Este aparelho é constituído basicamente por um tubo cilíndrico, uma mola, um êmbolo e massametálica. Conforme mostrado na Figura 1, a mecânica de funcionamento deste aparelho se estabelece pela seguinte forma: o êmbolo é colocado em contato com a superfície da estrutura analisada, de modo que a massa metálica se desloque dentro do tubo cilíndrico e a mola seja estendida até que a mesma seja liberada causando assim, um choque entre a massa metálica e o êmbolo. Através do efeito desse choque, a massa retorna com certa força ao ponto inicial, força essa que é indicada por um cursor que se encontra na lateral do aparelho e que se move ao longo de uma escala graduada. Os valores obtidos nesse END, são diretamente proporcionais à distância percorrida pela massa metálica no interior do aparelho após o choque. Figura 1 - Mecanismo de funcionamento do esclerômetro. (Pereira e Medeiros (2012)) 2 Metodologia Para a realização do trabalho obteve-se parceria com construtora da região de Goiânia, que cedeu informações do controle tecnológico, sendo possível contar com os resultados de resistência à compressão de corpos de prova cilíndrico de 10 cm x 20 cm. Além disso, ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 4 a construtora liberou a realização de ensaio de esclerometria nos elementos estruturais no edifício em construção. Os procedimentos de ensaio de esclerometria e análises dos resultados seguiram as recomendações da NBR 7584 (ABNT, 2012). Como amostra para o ensaio de esclerometria, escolheu-se um pavimento tipo, onde foram realizadas leituras nos pilares e a estrutura do barrilete, sendo realizadas as medições nas vigas. A escolha foi motivada pela possibilidade de realizar o ensaio de esclerometria no mesmo dia em que seriam rompidos os corpos-de prova cilíndricos de 10 cm x 20 cm, para obtenção da resistência à compressão. Pelo mapa de concretagem, apresentado na figura 2, cedido pela construtora, foi possível verificar a resistência de cada elemento e em seguida comparar com os resultados obtidos pelo esclerômetro. Figura 2 - Mapa de concretagem da construtora parceira. Para a avaliação do índice esclerométrico efetivo foram desprezados os valores inferiores e superiores a 10% das 16 leituras aferidas na área de impacto de cada elemento estrutural selecionado, e realizada nova média aritmética dos pontos restantes. A correlação entre o índice esclerométrico e a propriedade do concreto foi obtida utilizando a tabela presente no manual do aparelho fornecido pelo fabricante, a qual relaciona o índice esclerométrico efetivo e a direção do ângulo de impacto, para se obter o valor da resistência do concreto à compressão em MPa. 3 Resultados Para esse estudo foram realizados 12 ensaios de esclerometria em pilares do 32º pavimento e 7 ensaios em vigas do barrilete buscando alcançar diversos pontos com diferentes lotes de concreto utilizados. Esses ensaios foram realizados na idade de 28 dias, para que fosse possível compará-los com as resistências provenientes das rupturas dos corpos de prova. ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 5 A Tabela 1 apresenta as resistências à compressão obtidas a partir dos ensaios de esclerometria e as resistências à compressão axial dos corpos de prova curados e rompidos em laboratório na idade de 28 dias, conforme recomenda a NBR 12655 (ABNT, 2015), isto é, adotando-se o maior entre os dois resultados da idade de ensaio. Tabela 1- Resultado dos ensaios realizados. Elementos Localização Corpo de Prova Ensaio de Esclerometria Resistência IE Desvio Padrão Coeficiente de Variação (%) (MPa) (MPa) Pilares P4 34,70 33,60 2,12 4,5 P5 37,60 28,72 2,55 6,5 P6 32,00 34,95 2,93 8,6 P7 35,43 27,71 3,43 11,8 P9 35,43 30,40 2,39 5,7 P13 37,60 32,03 3,37 11,4 P14 37,60 29,60 1,92 3,7 P15 32,00 30,40 2,28 5,2 P19 31,30 29,40 1,50 2,3 P20 32,60 30,00 1,58 2,5 P24 32,00 28,52 0,90 0,8 P25 32,60 29,50 1,42 2,0 Vigas V3a 32,10 33,20 3,72 13,86 V3b 31,30 32,93 1,22 1,50 V11 30,60 29,00 1,51 2,28 V19 30,60 26,93 2,54 6,44 V20 30,60 28,20 1,32 1,75 V21a 32,10 32,93 3,33 11,11 V21b 32,10 27,14 2,20 4,86 Os desvios padrão e coeficientes de variação apresentados na Tabela 1 fazem referência aos valores aferidos durante os ensaios. Observa-se que o pilar P7, e a viga V3a obtiveram um desvio padrão de 3,43 e 3,72, respectivamente, o que pode ter ocorrido devido à sensibilidade do ensaio, as variações localizadas, como a presença de uma ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 6 partícula grande de agregado logo abaixo do ponto de impacto, aumentando a dureza medida. Os gráficos da Figura 2 e da Figura 3 apresentam uma comparação entre os resultados de resistência por compressão axial e por esclerometria. Figura 2 – Gráfico comparativo entre os valores de resistência dos pilares. Figura 3 – Gráfico comparativo entre os valores de resistência das vigas. No gráfico da Figura 2 observa-se que as resistência obtidas dos ensaios de esclerometria para os pilares, com exceção do P6, foram menores que os valores obtidos da ruptura dos corpos de prova. No gráfico da Figura 3 verifica-se que os resultados de resistência das vigas V3a, V3b, V21 por esclerometria foram maiores que os resultados ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 7 dos ensaios de ruptura, enquanto que os resultados das vigas V11, V19, V20 e V21b não apresentaram um padrão de valores o que pode estar relacionado com a mudança de operadores do aparelho durante os ensaios. A partir das resistências do ensaio esclerométrico e das resistências à compressão proveniente dos corpos de prova, buscou-se realizar uma correlação linear entre estes valores conforme apresentados nos gráficos da Figura 4 e da Figura 5. Figura 4 – Gráfico de correlação para os pilares. Figura 5 – Gráfico de correlação para as vigas Analisando os gráficos da Figura 4 e da Figura 5, percebe-se que as correlações apresentaram variabilidade alta. Assis (2011) afirma que uma interpretação prática do valor de r² das equações de correlação pode ser realizada considerando os seguintes critérios: 0,00 ≤ r²≤ 0,20 – dependência insignificante; 0,21 ≤ r²≤ 0,40 – dependência fraca; 0,41 ≤ r²≤ 0,70 – dependência marcante; 0,71 ≤ r²≤ 1,00 – dependência forte; ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 8 Conforme esses critérios, observa-se que as correlações obtidas dos ensaios dos pilares e vigas apresentaram dependência insignificante e fraca, respectivamente, demonstrando que são necessários mais ensaios com corpos de prova e esclerométrico para que as correlações sejam validadas, visando obter um controle estatístico com maior confiabilidade. Também se pode observar uma provável interferência no lançamento e adensamento do concreto nos resultados do esclerômetro. Nas vigas o lançamento do concreto acontece na direção da altura da seção transversal e no pilar na direção da altura do comprimento, de uma maneira geral a altura de lançamento numa viga é em torno de 30% da altura de lançamento no pilar. Portanto, é provável que essa diferença explique que para as vigas os resultados do esclerômetro foram maiores quando comparados com os resultados da resistência à compressão dos corpos-de-prova cilíndricos, o que não aconteceu com os resultados dos pilares. 4 Considerações finais A análise dos resultados obtidos demostrou que o ensaio de esclerometria pode ser utilizado como um ensaio complementar na obtenção das resistências, auxiliando na tomada de decisão e estabelecimento de estratégias de intervenção. Por ser pontual e de baixa energia, vários pontos como presença de agregados, limpeza da superfície, interferem consideravelmente nos valores aferidos,exigindo cuidado e atenção na execução do ensaio para que os resultados possam ser confiáveis. Para que esse ensaio não destrutivo possa ser utilizado em substituição ao ensaio de ruptura dos corpos de prova são necessários estudos levando em consideração a calibração do aparelho e um maior número de amostra. O conhecimento e experiência profissional de quem executa o ensaio esclerométrico juntamente com as curvas de correlação adotadas para a determinação das resistências são decisivos no sucesso do ensaio por esclerometria. 5 Referências ASSIS, A. P. Regressão e Correlação Capitulo 8. Brasília. 2011. 37p. Apostila do curso Métodos Estatística em Geotecnia. Facultade de Tecnologia da Universidade de Brasília ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro. 2015. ______ NBR 7584: Concreto Endurecido — Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão – Método de Ensaio. Rio de Janeiro. 2012. CÂMARA, E. Avaliação da resistência à compressão de concretos utilizados na grande Florianópolis através de ensaios não destrutivos. 2006. 212 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. 2006. CASTRO, E. Estudo da resistência à compressão do concreto por meio de testemunhos de pequeno diâmetro e esclerometria. 2009. 126 f. Dissertação ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 9 (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2009. ESCOBAR, C. J; CRUZ, D. A; FABRO, G. Avaliação de desempenho do ensaio de esclerometria na determinação da resistência do concreto endurecido. In: Congresso Brasileiro do Concreto da Ibracon, 50., 2008, São Paulo. Anais do 50º Congresso Brasileiro do Concreto. São Paulo: Ibracon, 2008. EVANGELISTA, A. C. J. Avaliação da resistência do concreto usando diferentes Florianópolis ensaios não destrutivos. 2002. 239 f. Dissertação (Doutorado em Ciências em Engenharia Civil), Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. 2002. MAZER, W. Inspeção e ensaios em estruturas de concreto. Curitiba: Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Departamento Acadêmico de Construção Civil, 2012. PEREIRA, E; MEDEIROS, M. H. F. Ensaio de “Pull Off” para avaliar a resistência à compressão do concreto: umab alternativa aos ensaios normalizados no Brasil. Revista Ibracon de Estruturas e Materiais. São Paulo, v. 5, n. 6, p. 757-780. Dez., 2012.
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