Durabilidade e Desempenho Estrutural Ricardo Ferreira

Ensaios Não Destrutivos END Ricardo Ferreira

O que são Ensaios Não Destrutivos? Ensaios Não Destrutivos (END) são definidos como testes para o controle da qualidade, realizados sobre peças acabadas ou semi-acabadas, para a detecção de falta de homogeneidade ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem prejudicar a posterior utilização dos produtos inspecionados.

Finalidade dos END Prevenção de acidentes Redução de custos Melhorar a confiabilidade de produtos Fornece informações para intervenções em estruturas

Vantagens dos END Baixo custo Pouco ou nenhum dano à estrutura Aplicados com a estrutura em uso Permitem que problemas possam ser detectados em estágio inicial Manutenção preditiva e preventiva (muito mais eficiente e de menores custos que a corretiva)

Aplicações na construção civil Localização das armaduras em concreto armado Detecção de corrosão em armaduras Avaliação de concretos com reação álcaliagregado Estimativa de propriedades mecânicas do concreto Avaliação da homogeneidade de lotes de concreto Análise de defeitos (fissuras, vazios etc) Determinação das propriedades geométricas de peças de concreto

Princípios Visual Magnético Esclerométrico Sônico Ultrassom Impacto-eco Tomografia acústica

Elétrico Químico Radioativo

Visual É considerado um método primário nos programas de controle de qualidade. A vistoria requer boa visão, boas condições de iluminação e experiência no reconhecimento de falhas e defeitos. Alguns equipamentos também podem ser usados tais como, lupas de pequeno aumento, câmeras fotográficas e de vídeo, drone etc.

Visual: Mapeamento de fissuras

Visual: Mapeamento de fissuras a) Fissurômetro b) Comparador de fissuras c) Medidor óptico. (Mesquita, C., 2007)

Visual: Mapeamento de fissuras Torre de microondas

Mapeamento de fissuras

Magnético: Pacometria A pacometria é utilizado na detecção de armaduras e permite estimar sua bitola, cobrimento e orientação. CEEAC: Bloco D, 2º pavimento, viga V402. Espessura de cobrimento de 7 mm.

Pacometria: localização das armaduras

Esclerométrico Objetivo Medição da dureza superficial do concreto endurecido pelo uso do esclerômetro de reflexão. Normalização: ABNT NBR 7584: 2012 Aplicação Avaliação de uniformidade Comparação com concreto de referência Comparação de qualidade Controle de qualidade de peças prémoldadas Estimativa da resistência à compressão do concreto, mediante correlação confiável e análise de fatores intervenientes.

Esclerométrico

Esclerométrico The ‘M’ type Schmidt Hammer. Impact energy of 29.43Nm.

Esclerométrico Princípio O princípio de funcionamento é baseado em determinar a energia de impacto da massa (martelo) que, ao ser impulsionada por uma mola, se choca através de uma haste com a superfície de concreto. O esclerômetro registra a parcela de energia de reflexão do martelo (recuo), chamado de índice esclerométrico (IE) Quanto maior a dureza da superfície, maior o recuo ou reflexão do martelo.

Esclerométrico Área de ensaio Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície por polimento. Faces verticais dos elementos, preferencialmente. Afastada de regiões com segregação, exsudação, concentração de armaduras, juntas de concretagem, arestas etc. Distar mais de 50mm de cantos e arestas. Estar geométrica e uniformemente distribuída na região da estrutura em análise. Possuir entre 80cm² e 400cm².

Pontos de impacto 16 impactos em cada área de ensaio. Aplicação ortogonal à área de ensaio.

Esclerométrico Realizar a verificação do esclerômetro. Fazer a leitura do índice esclerométrico (IE). Avaliação apenas superficial do concreto (20mm para esclerômetro de 2,25Nm)

Influência de muitos fatores: Dosagem do concreto,tipo de cimento, tipo de agregado, tipo de cura Tipo de superfície, presença de armaduras, esbelteza da peça Umidade e temperatura Carbonatação e calcinação (incêndio) Operador

Esclerométrico Bloco C, L38 Esclerometria

Bloco D, P24 Esclerometria

Bloco A, V202 Esclerometria

Sônico: Ultrassom Objetivo Avaliar as características do concreto através da determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica. Normalização: ABNT NBR 8802: 2013 Aplicação Verificar homogeneidade do concreto. Falhas de concretagem internas, profundidade de fissuras e outras imperfeições. Monitoramento do concreto para avaliar alterações decorrentes de agressividade ambiental.

Sônico: Ultrassom Modo de execução Executar a verificação do equipamento com auxílio da barra de referência. Escolha de local limpo, liso e plano ou preparação da superfície. Medir a distância entre os pontos de acoplamento com precisão de ±1%. Aplicar fina camada de gel acoplante nas faces dos transdutores ou local de ensaio. Posicionar os transdutores na peça de concreto. Transmissão direta, semi-direta ou indireta (de superfície). Determinar o tempo de transmissão da onda com precisão de ±1%.

Sônico: Ultrassom Modo de execução Com o tempo de propagação e a distância entre os transdutores, determinar a velocidade de propagação (V ou UPV).

Pode-se obter uma correlação da velocidade de propagação com a resistência a compressão e com o módulo de elasticidade do concreto.

Lorenzi, A. PPGEC-UFRGS, 2009

Sônico: Ultrassom Fatores que influenciam na velocidade Distância entre as superfícies de contato dos transdutores. Presença de armadura, principalmente no sentido de propagação da onda. Densidade do concreto, que depende do traço e das condições de concretagem. Tipo, densidade e outras características dos agregados. Tipo de cimento e grau de hidratação. Direção de ensaio da peça. Tipo de adensamento do concreto. Idade do concreto.

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

UHE Furnas: Gel exsudado a partir de uma fissura na superfície do concreto da galeria de drenagem

UHE Furnas: Fissuração em pilar de vertedouro

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

Classe

Características observadas

0

Sem indícios

1

Presença de gel exsudado em quantidade pouco expressiva

2

Presença expressiva de gel na superfície do concreto com incidência de fissuração em algumas regiões

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

Fissura nos agregados com preenchimento de material branco na argamassa

24 20

y = 39,684ln(x) - 315,44 2 R = 0,8288

16

(GPa)

Módulo de elasticidade Secante

Avaliação da RAA através de ensaios ultra-sônicos

12 8 4 0 3000

3250

3500

3750

4000

4250

4500

Velocidade ultra-sônica (m/s)

UHE Furnas: testemunhos extraídos no sentido montante da galeria de drenagem

4750

5000

Sônico: Impacto-eco Poder ser usado para detecção de falhas no concreto e para sua caracterização geométrica Ondas mecânicas são geradas através do impacto de esferas metálicas na superfície do concreto Requer somente um transdutor (equipamento que converte pulsos mecânicos em sinais elétricos) Simples, eficiente, versátil, usado comercialmente e, relativamente, barato Mais indicado para uso nas inspeções e medições de espessura de pavimento em rodovias

Sônico: Tomografia ultrassônica O tomógrafo Ultrassônico é aplicado para avaliar estruturas de concreto, concreto armado e rocha Tem a finalidade de determinar a integridade do material na estrutura, cavidades, áreas não rebocadas , esfoliações e rachaduras, e também para medir e controlar a espessura do concreto (espessura de até 2 metros).

Sônico: Tomografia ultrassônica

Sônico: Tomografia ultrassônica Vantagens: A visualização da estrutura interna do objeto em 3D Alta eficiência - reconstrução de uma tomografia leva apenas 3 segundo Facilidade de usar (não necessita de treinamento para operar o equipamento) Alta precisão e sensibilidade do dispositivo Não há necessidade de preparar a superfície do objeto Transdutor resistentes ao desgaste (dicas na tela de quando você precisa trocar o transdutor)

Características: Não necessita de uso de computador para análise dos dados (analise diretamente no instrumento) Contato acústico a seco (não necessita de líquido acoplante) Antenas adaptadoras para superfícies ásperas Visualização das ondas ultrassônicas se propagando através do objeto Possibilidade de utilização do tomógrafo em modo manual e também em aplicações automatizadas.

Sônico Há ainda dois métodos sônicos para concreto normatizados nos Estados Unidos: Arrasto de correntes Aplicação de impactos na superfície do concreto e gravação do som produzido A produção de sons ocos indica a presença e extensão de rachaduras laminares Técnica de baixo custo

Radioativo: Densímetro nuclear Eficiente na determinação de descontinuidades em lajes de concreto. Empregado na determinação do grau de compactação de camadas de solo e concreto (CCR e concreto Massa) em barragens. Técnica de alto custo

Radioativo: Densímetro nuclear

ISOLAMENTO

EM ISSÃO DE RAIOS GAMA

Radioativo: Densímetro nuclear

Controle de compactação com densímetro nuclear na UHE Belo Monte – PA

Radioativo: Densímetro nuclear

Métodos minimamente invasivos Ricardo Ferreira

Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973) Furos: pelo menos 3 furos de 5,5 mm de diâmetro por 30mm de profundidade na superfície do concreto Vedação dos furos: com borracha e silicone nos 20 mm superficiais

Esquema de ensaio

Princípio do método: medida do tempo que o ar leva para penetrar através do concreto e diminuir o vácuo imposto na cavidade do furo de -55 KPa para -50 KPa

Permeabilidade ao ar: Método de Figg (FIGG, 1973) Preparação dos furos

Realização do ensaio

Penetrabilidade de íons cloreto - ASTM C 1202: 2005 Amostra: cilindro de 10 cm de diâmetro por 5 cm de altura Saturação à vácuo

2 semicélulas: uma contendo solução de hidróxido de sódio a 0,3 N e a outra contendo solução de cloreto de sódio a 3% de concentração em massa Diferença de potencial de 60 V (corrente contínua) entre as semicélulas Critério de avaliação: ASTM C 1202: 2005 Carga passante (C)

Penetração de íons cloretos

> 4000 2000 - 4000 1000 - 2000 100 - 1000 90 Mais positivo que –126

< 10

Entre –126 e –276

Incerta

Elétrico: Potencial de corrosão [ASTM C 876: 1999] Realização do ensaio

Apresentação dos resultados

Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001]

Elétrico: Resistividade elétrica superficial [ASTM G 57:2001] Resistividade elétrica do concreto (kΩ.cm) > 20 10 a 20 5 a 10 20 10 a 20 5 a 10 12

Ca(OH)2 + CO2

H2O

CaCO3 + H2O

Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988] Região carbonatada

Região não carbonatada Fenolftaleína ( 8,0 – 9,8 )

Amarelo de Alizarina (10,0 – 12,0)

Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988] Redução do pH (despassivação e risco de corrosão das armaduras) Alteração de volume dos poros (colmatação e redução da permeabilidade)

Químico: Carbonatação [RILEM CPC 18:1988] Torre de microondas

Superfície do bloco

Profundidade de carbonatação

Químico: Teor de cloretos livres [NT BUILD 492:2000] Torre de microondas

Aspersão de nitrato de prata [AgNO3]

Corrosão de armaduras no concreto: Fase de propagação Ricardo Ferreira Potencial de circuito aberto Resistência de polarização Impedância eletroquímica Taxa de corrosão gravimétrica

Potencial de circuito aberto, Resistência de polarização e Impedância eletroquímica Realização do ensaio

Apresentação dos resultados

Nível de corrosão Desprezível Baixo Moderado Alto

Taxa de corrosão µm/ano µA/cm2 < 1,15 < 0,1 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0 > 11,5 > 1,0

Taxa de corrosão gravimétrica - ASTM G1:1999 Realização do ensaio

Nível de corrosão Desprezível Baixo Moderado Alto

Taxa de corrosão µm/ano µA/cm2 < 1,15 < 0,1 1,1 – 5,75 0,1 - 0,5 5,75 - 11,5 0,5 – 1,0 > 11,5 > 1,0