Métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de

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Métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de 
concreto 
 
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 
 
Figura 1 - Ilustração da sequência de execução do ensaio de 
esclerometria (Mehta & Monteiro, 2008) 
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 
 
Figura 2 - (A) Equipamento penetrômetro Windsor composto 
pela pistola (1), pino (2), modelo de sonda simples (3) e escala 
calibrada de profundidade (4); (B) Execução do ensaio de 
resistência à penetração em uma amostra de concreto 
(Malhotra & Carino, 2004) 
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. 
O procedimento para utilização do esclerômetro e, consequentemente, 
realização do ensaio é apresentado na figura 1. 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 (figura 2). 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). 
 
Figura 3 - Esquema para execução do método pullout 
(Malhotra & Carino, 2004) 
Como o método de resistência à penetração é basicamente um método de 
medida da dureza de um material, não se deve esperar que ele resulte em 
valores absolutos ou precisos da resistência do concreto de uma estrutura. 
Porém, é utilizado para medir o desenvolvimento de resistência do concreto nas 
primeiras idades, a fim de se determinar o momento adequado 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 
métodopullout mede a força necessária para extrair um fragmento metálico 
com geometria específica de uma estrutura de concreto (figura 3). 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 (figura 4) 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. 
 
 
Figura 5 - Ilustração do 
método pull-off mostrando os 
dois procedimentos que podem 
ser usados (Malhotra & 
Carino, 2004) 
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 (figura 5): 
 
Figura 4 - Equipamento para 
execução do método break-off 
(Malhotra & Carino, 2004) 
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, existemdois métodos 
básicos (figura 6): 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). 
 
Figura 6 - (A) Configuração 
do ensaio de absorção 
superficial inicial (Isat); (B) 
configuração do método de 
Figg (Mehta & Monteiro, 
2008) 
Método da maturidade 
O método da maturidade é uma técnica não destrutiva para estimar o ganho de 
resistência do concreto com base no histórico da temperatura desenvolvida 
durante a cura do material. Os efeitos combinados do tempo e da temperatura 
sobre o ganho de resistência são quantificados 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). 
Método da frequência de ressonância 
Uma propriedade dinâmica importante de qualquer sistema elástico 
corresponde à sua frequência fundamental de ressonância. Como a frequência 
fundamental de um material está relacionada principalmente com seu módulo 
de elasticidade dinâmico e sua densidade, é possível avaliar a integridade de 
uma estrutura a partir de correlações matemáticas entre eles (Malhotra & 
Carino, 2004). 
Embora o equipamento básico e o procedimento de ensaio associados ao 
método de frequência de ressonância tenham sido normalizados em diversos 
países e há equipamento de ensaio disponível comercialmente, a utilização 
desse método é limitada. Diversas tentativas têm sido feitas para se 
estabelecer relações empíricas entre o módulo de elasticidade dinâmico e a 
resistência do concreto. Algumas relações obtidas parecem se manter para 
tipos particulares de concretos, mas há dúvida de que uma relação 
generalizada qualquer possa ser estabelecida entre as propriedades em 
questão. 
Porém, apesar das limitações, a determinação da frequência de ressonância 
tem sido empregada positivamente no estudo dos efeitos de ciclos de gelo-
degelo e de condições ambientais agressivas em amostras de concreto, além da 
avaliação do dano sofrido pela ação do fogo e da deterioração decorrente da 
reação álcali-agregado. As vantagens com a utilização desse método se devem 
ao fato de que sucessivas determinações podem ser realizadas em uma mesma 
amostra, sendo capaz de identificar, com precisão, as alterações na 
microestrutura do concreto (Malhotra & Carino, 
2004). 
Método do ultrassom 
O método do ultrassom é baseado no conceito de 
que a velocidade de um pulso de ondas 
longitudinais através de um material depende de 
suas propriedades elásticas e densidade. O 
instrumento consiste de um gerador e um 
transmissor para a produção e introdução de um 
pulso de onda no concreto e de um receptor para 
detectar a chegada do pulso e medir com exatidão 
o tempo de trânsito do pulso pelo concreto. No 
mundo todo há equipamentos portáteis 
disponíveis para a execução do ensaio de ultrassom em estruturas de 
concreto (figura 7). No Brasil, o procedimento de ensaio pelo método do 
ultrassom é estabelecido na NBR 8802:1994. 
O método do ultrassom pode ser usado para a detecção de defeitos no interior 
do concreto, bem como de alterações decorrentes da deterioração devido a um 
ambiente agressivo e a ciclos de gelo-degelo. Além disso, esse método de 
ensaio possibilita estimar a resistência à compressão do concreto tanto em 
corpos de prova moldados durante a concretagem, quanto em testemunhos e 
na própria estrutura (Malhotra & Carino, 2004). Porém, essa estimativa é 
influenciada por diversos fatores relacionados com a composição (dimensão, 
granulometria, tipo e teor de agregados), cura do concreto, geometria da peça 
ensaiada e presença de armadura. 
Métodos magnéticos e elétricos 
Os métodos magnéticos e elétricos são usados de diversas maneiras para 
avaliar as estruturas de concreto: localizar a armadura e medir a espessura do 
elemento estrutural por indutância, medir o potencial de corrosão da armadura 
e determinar a espessura de um pavimento pela medida da resistividade 
elétrica (Malhotra & Carino, 2004). 
Os métodos magnéticos e elétricos têm recebido uma atenção considerável nos 
últimos anos. Seus princípios fundamentais variam de acordo com a 
complexidade de como fazer suas aplicações práticas no campo. 
 
Figura 7 - Instrumento 
utilizado para execução do 
ensaio de ultrassom em 
estruturas de concreto 
(Malhotra & Carino, 2004) 
Métodos nucleares e radioativos 
Os métodos nucleares e radioativos destinados ao ensaio de concreto têm sido 
tópico de diversas pesquisas, mas com a exceção de um ou dois ensaios, eles 
não são amplamente usados. São métodos rápidos e precisos, porém sua 
utilização tem sido limitada pela tecnologia complexa normalmente envolvida, 
elevados custos iniciais e necessidades de treinamento e de licenciamento. 
Os métodos disponíveis utilizam radiação gerada por fontes de radioisótopos, 
geradores de raios-X e reatores nucleares para bombardear amostras de 
concreto, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. A radiação 
coletada após a interação com o concreto fornece informações sobre as 
características físicas do material, tais como sua composição, densidade e 
integridade estrutural (Malhotra & Carino, 2004). 
Radar (Radio Detection and Ranging) 
O Radar é uma ferramenta científica poderosa com uma faixa de aplicação 
ampla na avaliação do concreto. Ele vem ganhando aceitação como uma 
técnica não destrutiva rápida e útil para a detecção de defeitos, como 
delaminações, vazios e fissuras, além de armaduras sobrepostas em 
pavimentos de concreto. 
Esses sistemas operam pela transmissão de um pulso único seguida por um 
"tempo morto" no qual os sinais refletidos retornam ao receptor. Um sistema 
de Radar básico consiste de uma unidade de controle, uma antena monostática, 
um gravador oscilográfico e um conversor de corrente para operação em 
corrente contínua (figura 8). 
 
 
 
Figura 8 - (A) Componentes de um 
sistema de radar típico (Malhotra & 
Carino, 2004); (B) e (C) exemplos de 
equipamentos de radar comercialmente 
disponíveis para inspeção em concreto 
Métodos de propagação de ondas de tensão 
Diversos métodos de ensaio baseados na propagação de ondas de tensão ou 
ecotécnicas têm sido usados em inspeções de campo de estruturas de concreto, 
sendo adotados procedimentos padrões para alguns deles. Os ecométodos são 
usados para medir a espessura e detectar fissuras em estacas de fundação, 
bem como determinar a espessura de pavimentos e o módulo de elasticidade 
de sistemas de pavimentos em camadas. 
Nesses ensaios, as ondas de tensão são introduzidas no objeto de ensaio e a 
resposta da superfície é monitorada, sendo necessário o acesso a apenas uma 
das superfícies. Dependendo dos detalhes da configuração de ensaio e da 
resposta medida, são obtidas diferentes informações sobre a estrutura. 
Termografiainfravermelha 
A termografia infravermelha constitui uma técnica não destrutiva de 
sensoriamento remoto que tem se mostrado como um método de ensaio 
eficiente, útil e econômico para avaliação do concreto. É baseada no princípio 
fundamental de que anomalias abaixo da superfície dos materiais afetam o 
fluxo de calor através dos mesmos. Assim, com esse método, é possível 
detectar, com precisão, grandes defeitos e delaminações no interior de 
estruturas de concreto, tais como tabuleiros de pontes, pavimentos de 
estradas, pisos de garagens, pavimentos de estacionamento e muros de 
arrimo. Como uma técnica de ensaio, destaca-se dentre suas qualidades a 
precisão, a repetitividade, a economia e a não inconveniência ao público 
durante a execução do ensaio (Malhotra & Carino, 2004). 
Métodos de emissão acústica 
De uma maneira geral, emissões acústicas são definidas como fenômenos em 
que ondas elásticas transitórias são geradas devido à rápida liberação de 
energia por fontes localizadas dentro do material, indicando mudanças 
irreversíveis. No concreto, as emissões acústicas devem-se principalmente à 
fissuração do concreto, à perda de aderência entre o concreto e a armadura, e 
à fratura ou descolamento das fibras em concretos reforçados com fibras. As 
ondas geradas se propagam através do material e sua chegada na superfície 
pode ser detectada por transdutores piezoelétricos (Malhotra & Carino, 2004). 
Os métodos de emissão acústica podem ser bastante úteis para a 
complementação de medidas em laboratório de outras propriedades do 
concreto, porém sua utilização em campo permanece problemática. 
 
Perspectivas para a utilização de método não-destrutivos na 
construção civil 
A prática corrente no emprego de ensaios não-destrutivos para se avaliar o 
desempenho mecânico de uma estrutura de concreto tem sido restrita ao uso 
do ensaio de dureza superficial e de velocidade de propagação de ondas 
ultrassônicas. Estas ferramentas permitem analisar a uniformidade da estrutura 
e orientam a definição dos locais para extração de testemunhos destinados à 
determinação da resistência à compressão, racionalizando o processo de 
avaliação. Este procedimento, mesmo que confiável, é lento, de custo elevado, 
além de causar danos nas estruturas. 
Nos últimos anos, verificou-se um grande avanço tecnológico na área de 
medições com auxílio da eletrônica, o que permitiu o desenvolvimento de 
equipamentos modernos e mais precisos para avaliar as propriedades dos 
materiais, sem danos ao mesmo. Em paralelo, a construção civil teve um 
crescimento considerável, com desenvolvimento de novos materiais e 
aprimoramento das propriedades do concreto. Porém, em função da 
heterogeneidade do material, as tecnologias mais avançadas de medida de 
propriedades por técnicas não-destrutivas empregadas em outros materiais não 
têm sido aplicadas com a eficiência e nem com a freqüência necessárias no 
campo do concreto. A carência de normalização nacional e internacional 
correspondente reflete o cenário tecnológico e, ao mesmo tempo, dificulta a 
sua aplicação na indústria da construção civil. 
Neste contexto, a equipe do Laboratório de Materiais de Construção Civil do IPT 
está atuando no âmbito do desenvolvimento de um procedimento para a 
caracterização de estruturas de concreto por meio de métodos de ensaios não-
destrutivos, a fim de definir parâmetros adequados e confiáveis, de avaliação 
das estruturas. Com isso, prospecta-se contribuir para o estabelecimento de 
uma metodologia nacional necessária que seja atualizada, otimizada e, na 
medida do possível, econômica para a caracterização de estruturas de concreto.