Avaliação Do Ensaio de Penetração de Pino Na Resistencia a Compressao Do Concreto

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Atualmente, o número de casos de concretos que apresentam não conformidade comrelação à resistência à compressão vem crescendo. Esta não conformidade ocorre quando ovalor estimado da resistência característica à compressão é inferior ao valor especificadodo fck de projeto. Uma forma de avaliar a resistência do concreto é por meio de ensaios nãodestrutivos ou por extração de testemunhos, geralmente utilizados quando a resistência àcompressão do concreto é duvidosa ou não se tem informações a seu respeito. O presenteestudo visa analisar parâmetros e fatores da composição do concreto relacionados aoensaio não destrutivo de penetração de pino, a saber: o tamanho do agregado graúdo; aresistência do concreto e o teor de argamassa do concreto. Foram moldados corpos-deprovaprismáticos, submetidos aos ensaios de penetração de pino. Nos mesmos corpos-deprovafoi realizado o ensaio de esclerometria com o intuito de verificar a homogeneidadeda dureza superficial entre as faces do corpo-de-prova. Para determinar a resistência doconcreto à compressão foram moldados corpos-de-prova cilíndricos. Como resultado dapesquisa, observou-se que à medida que a resistência à compressão do concreto aumenta,não se nota a influência do tamanho máximo do agregado graúdo e do teor de argamassano ensaio de penetração de pino. Constatou-se que quanto maior a dimensão máxima doagregado graúdo para os concretos estudados, maior a dispersão do ensaio. Obteve-setambém, curvas que correlacionam o ensaio de penetração de pino em função daresistência do concreto, sendo melhor obter a curva para cada material utilizado.

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  • UNIVERSIDADE DE BRASLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE

    ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

    AVALIAO DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO PARA MENSURAO INDIRETA DA RESISTNCIA

    COMPRESSO DO CONCRETO

    ENG IRENE DE AZEVEDO LIMA JOFFILY

    ORIENTADOR: ELTON BAUER

    DISSERTAO DE MESTRADO EM ESTRUTURAS E CONSTRUO CIVIL

    PUBLICAO: BRASLIA/DF: JUNHO 2010

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    UNIVERSIDADE DE BRASLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

    AVALIAO DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO PARA MENSURAO INDIRETA DA RESISTNCIA COMPRESSO DO

    CONCRETO

    ENG IRENE DE AZEVEDO LIMA JOFFILY

    DISSERTAO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE MESTRE EM ESTRUTURAS E CONSTRUO CIVIL.

    APROVADA POR:

    _________________________________________________

    Prof. ELTON BAUER, DSc (ENC-UnB) (Orientador)

    _________________________________________________

    Prof. JOO HENRIQUE DA SILVA RGO, DSc (ENC-UnB) (Examinador Interno)

    _________________________________________________

    Prof. IVO JOS PADARATZ, PhD (UFSC) (Examinador Externo)

    BRASLIA/DF, 24 DE JUNHO DE 2010

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    FICHA CATALOGRFICA Joffily, Irene de Azevedo Lima J64a Avaliao do ensaio de penetrao de pino para mensurao indireta da

    resistncia compresso do concreto/ Irene de Azevedo Lima Joffily.--2010.

    xvi, 139 f.: il.; 30 cm

    Dissertao (mestrado) Universidade de Braslia, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010.

    Inclui Bibliografia.

    1. Concreto. 2. Resistncia dos materiais. I. Bauer, Elton. II. Ttulo

    CDU 691.32

    REFERNCIA BIBLIOGRFICA JOFFILY, I. A. L. (2010). Avaliao do ensaio de penetrao de pino para mensurao indireta da resistncia compresso do concreto. Dissertao de Mestrado em Estruturas e Construo Civil, Publicao E.DM-003A/10, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Braslia, Braslia, DF, 139p.

    CESSO DE DIREITOS AUTOR: Irene de Azevedo Lima Joffily. TTULO: Avaliao do ensaio de penetrao de pino para mensurao indireta da resistncia compresso do concreto.

    GRAU: Mestre ANO: 2010

    concedida Universidade de Braslia permisso para reproduzir cpias desta dissertao de mestrado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte dessa dissertao de mestrado pode ser reproduzida sem autorizao por escrito do autor.

    ____________________________

    Irene de Azevedo Lima Joffily SGAN 911 Mdulo F Bl. H Ap. 208, Cond. Green Park Asa Norte 70.790.110 Braslia DF Brasil.

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    AGRADECIMENTOS

    Chegar ao final desta jornada no foi fcil. No fosse o apoio e incentivo recebidos de todas as partes, talvez no fosse possvel a concluso deste estudo. A todos vocs o meu sincero muito obrigada!

    Ao professor orientador Elton Bauer, pois sem a oportunidade que me foi dada no seria possvel obter o ttulo de mestre. Agradeo tambm pela dedicao, confiana e compreenso, essenciais para o desenvolvimento do trabalho alm do apoio e ensinamentos transmitidos nesses anos de convvio.

    Aos professores do Programa de Ps-Graduao em Estruturas e Construo Civil da Universidade de Braslia, pelo apoio e conhecimento adquirido.

    Ao Laboratrio de Ensaio de Materiais pela disponibilidade de equipamentos e instalaes para realizao dos ensaios. Aos tcnicos do Laboratrio de Ensaio de Materiais: Severo e Xavier pelo auxlio na realizao dos ensaios.

    Ao professor Afrnio do Departamento de Estatstica da Universidade de Braslia pela ajuda com a anlise estatstica.

    Concrecon, que cedeu os materiais utilizados na pesquisa e o equipamento para realizao do ensaio de penetrao de pino.

    Aos colegas de trabalho durante esses ltimos anos: Eliane, Neusa, Nabeel, Severo, Xavier e Gleidson.

    Aos meus pais, Antonio e Maria Teresa, a quem devo tudo hoje j alcanado alm de serem exemplos de vida nos quais sempre me espelhei. minha irm, Brbara, meu irmo Leandro e meu amor Rodrigo pelo apoio e ajuda na realizao dos ensaios. Ao Levy, pela contribuio e incentivo.

    A todos os meus amigos e familiares que contriburam para que esta etapa se concretizasse.

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    DEDICATRIA

    Aos meus pais, pelo incentivo e apoio ao longo de toda minha

    formao pessoal e profissional Ao Rodrigo, pela pacincia e

    compreenso da minha ausncia Neusa, quem no me deixou

    desistir quando faltava pouco

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    RESUMO

    AVALIAO DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO PARA MENSURAO INDIRETA DA RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO

    Autora: Irene de Azevedo Lima Joffily Orientador: Elton Bauer Programa de Ps-graduao em Estruturas e Construo Civil Braslia, junho de 2010

    Atualmente, o nmero de casos de concretos que apresentam no conformidade com relao resistncia compresso vem crescendo. Esta no conformidade ocorre quando o valor estimado da resistncia caracterstica compresso inferior ao valor especificado do fck de projeto. Uma forma de avaliar a resistncia do concreto por meio de ensaios no destrutivos ou por extrao de testemunhos, geralmente utilizados quando a resistncia compresso do concreto duvidosa ou no se tem informaes a seu respeito. O presente estudo visa analisar parmetros e fatores da composio do concreto relacionados ao ensaio no destrutivo de penetrao de pino, a saber: o tamanho do agregado grado; a resistncia do concreto e o teor de argamassa do concreto. Foram moldados corpos-de-prova prismticos, submetidos aos ensaios de penetrao de pino. Nos mesmos corpos-de-prova foi realizado o ensaio de esclerometria com o intuito de verificar a homogeneidade da dureza superficial entre as faces do corpo-de-prova. Para determinar a resistncia do concreto compresso foram moldados corpos-de-prova cilndricos. Como resultado da pesquisa, observou-se que medida que a resistncia compresso do concreto aumenta, no se nota a influncia do tamanho mximo do agregado grado e do teor de argamassa no ensaio de penetrao de pino. Constatou-se que quanto maior a dimenso mxima do agregado grado para os concretos estudados, maior a disperso do ensaio. Obteve-se tambm, curvas que correlacionam o ensaio de penetrao de pino em funo da resistncia do concreto, sendo melhor obter a curva para cada material utilizado.

    Palavras chave: Concreto; Resistncia dos materiais; Ensaios no destrutivos; Penetrao de pino.

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    ABSTRACT

    EVALUATION OF PIN PENETRATION TEST FOR INDIRECT MEASURE OF COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE.

    Author: Irene de Azevedo Lima Joffily Supervisor: Elton Bauer Programa de Ps-graduao em Estruturas e Construo Civil Braslia, June of 2010

    Nowadays, the number of cases that present noncompliance with respect to the compressive strength is growing. This noncompliance occurs when the estimated value of the resistance is less than the fck project. A way to evaluate the compressive strength is by nondestructive testing or extraction of cores generally used when the strength of concrete is questionable or when there is no information about it. The aim of this study is to analyze the specific parameters and factors of concrete composition related to the non-destructive testing of pin penetration: the nominal dimension of the coarse aggregate; the concrete strength and the amount of mortar in the concrete. Prismatic specimens were molded and tested by pin penetration. In the same specimens was perfomed the sclerometry test in order to verify the homogeneity from the faces of the specimen. To determine the strength of the concrete, cylindrical specimens were molded. The research brought to the observation that, while the resistance to compression of the concrete increases, no influence of the maximum size of coarse aggregate or of the mortar content is noted on the pin penetration test. It was found that the higher the maximum size of coarse aggregate for concrete studied, the greater the dispersion of the test. Curves that correlate the pin penetration test according to the resistance of the concrete were also obtained, being it shown that it is more reliable to obtain a curve for each material used.

    Keywords: Concrete; Strength of materials; Nondestructive testing; Pin penetration.

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    SUMRIO

    RESUMO ............................................................................................................................. vi

    ABSTRACT ........................................................................................................................ vii LISTA DE TABELAS .......................................................................................................... x

    LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................... xii LISTA DE SMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAES ................................... xv 1.INTRODUO .................................................................................................................. 1 1.1. IMPORTNCIA DO TEMA ....................................................................................... 2 1.2. OBJETIVOS ................................................................................................................ 3 1.3. ORGANIZAO DA DISSERTAO ..................................................................... 3 2. REVISO BIBLIOGRFICA ......................................................................................... 4 2.1. CONCRETO ................................................................................................................ 4

    2.2. RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO ............................................... 6 2.3. FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTNCIA DO CONCRETO .................. 9 2.3.1. Caracterstica e propores dos materiais .................................................................. 11 2.3.2. Condies de cura ...................................................................................................... 18 2.3.3. Parmetros de ensaio .................................................................................................. 20 2.4. RECEBIMENTO DO CONCRETO (NBR 12655) E A NBR 6118.......................... 22 2.5. AVALIAO DA RESISTNCIA MEDIANTE EXTRAO DE TESTEMUNHOS ................................................................................................................ 25 2.6. ENSAIOS NO DESTRUTIVOS ............................................................................. 28 2.6.1. Mtodo da velocidade de propagao da onda ultrassnica ...................................... 30 2.6.2. Ensaio de arrancamento ............................................................................................. 31 2.6.3. Ensaio escleromtrico ................................................................................................ 32 2.7. ENSAIO DE PENETRAO DE PINO ................................................................... 36 3. PROGRAMA EXPERIMENTAL .................................................................................. 48 3.1. ESTUDOS PILOTOS ................................................................................................ 49 3.1.1. DISTNCIA ENTRE PENETRAES ................................................................... 49 3.1.2. POTNCIA DA PISTOLA ........................................................................................ 54 3.2. MATERIAIS UTILIZADOS ..................................................................................... 58 3.2.1. Cimento ...................................................................................................................... 58 3.2.2. Agregado grado ........................................................................................................ 59 3.2.3. Agregado mido ......................................................................................................... 61

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    3.2.4. Aditivo ....................................................................................................................... 63 3.3. CONCRETOS ESTUDADOS ................................................................................... 64 3.4. MOLDAGEM E CURA DOS CORPOS-DE-PROVA ............................................. 71 3.5. ENSAIOS REALIZADOS ......................................................................................... 73 3.5.1. Ensaio de resistncia compresso............................................................................ 73 3.5.2. Ensaio do ndice escleromtrico................................................................................. 73 3.5.3. Ensaio de penetrao de pino ..................................................................................... 74 4. RESULTADOS E DISCUSSO .................................................................................... 78 4.1. Ensaio de resistncia compresso (fc,j) .................................................................... 78 4.2. Ensaio de esclerometria.............................................................................................. 87 4.3. Ensaio de penetrao de pino ..................................................................................... 90 4.3.1. Parmetros dos pinos e dos cartuchos utilizados ....................................................... 91 4.3.2. Resultados da penetrao de pino .............................................................................. 92 4.3.3. Anlise de varincia e teste de Tukey ...................................................................... 100 4.4. Correlao e regresso dos dados ............................................................................ 103 4.4.1. Resistncia compresso x Penetrao de Pino ...................................................... 103 4.4.2. Resistncia compresso x Esclerometria ............................................................... 105 4.4.3. Penetrao de pino x Esclerometria ......................................................................... 106 4.5. Aplicao do ensaio de penetrao de pino em obra ............................................... 106 5. CONCLUSO E SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................... 109

    APNDICE A AJUSTE DA POTNCIA DA PISTOLA ............................................. 117 APNDICE B RESULTADOS DAS PROPRIEDADES PINO E CARTUCHO ......... 119 APNDICE C ANLISE DE VARINCIA DO ENSAIO DE ESCLEROMETRIA ENTRE AS SRIES (ANOVA) ........................................................................................ 124 APNDICE D HISTOGRAMA E TESTE DE NORMALIDADE DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO ................................................................................................ 129 APNDICE E ANLISE DE VARINCIA DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO (ANOVA) ................................................................................................................ 134

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    LISTA DE TABELAS

    TABELA 2-1 PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIAM O RESULTADO DA RESISTNCIA COMPRESSO POTENCIAL DO CONCRETO MEDIDA NO ENSAIO DE CONTROLE (HELENE & TERZIAN, 1992). 11 TABELA 2-2 CLASSIFICAO DOS DIFERENTES TIPOS ADITIVOS DE CONCRETO (MARTIN, 2005) 16 TABELA 2-3 RESUMO DOS FATORES QUE AFETAM A RESISTNCIA COMPRESSO 21 TABELA 2-4 ALGUNS ENSAIOS NO DESTRUTIVOS PARA AVALIAO DA RESISTNCIA DO CONCRETO IN LOCO 29 TABELA 2-5 ENSAIOS DE RESISTNCIA MRITOS RELATIVOS (BUNGEY & MILLARD, 1996) 30 TABELA 2-6 FATORES QUE INFLUENCIAM OS RESULTADOS DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO (MODIFICADA - EVANGELISTA, 2002) 39 TABELA 2-7 QUADRO RESUMO DOS TRABALHOS REALIZADOS SOBRE O ENSAIO DE PENETRAO DE PINO. 44 TABELA 2-8 - COMPARATIVO ENTRE NORMAS (EVANGELISTA, 2002) 45 TABELA 2-9 EQUAES DE OUTROS AUTORES PARA CORRELAO ENTRE FC E LP 47 TABELA 3-1 RESULTADOS DO ESTUDO PILOTO DA DISTNCIA ENTRE PINOS OBRA A 51 TABELA 3-2 RESULTADOS DO ESTUDO PILOTO DA DISTNCIA ENTRE PINOS OBRA B 52 TABELA 3-3 TABELA RESUMO ANLISE DE VARINCIA 53 TABELA 3-4 RESULTADOS DO ESTUDO PILOTO DA POTNCIA 56 TABELA 3-5 TABELA ANLISE DE VARINCIA 57 TABELA 3-6 ANLISE FSICO-QUMICA DO CIMENTO CPV ARI 59 TABELA 3-7 GRANULOMETRIA, NDICE DE FORMA E PULVERULENTO DOS AGREGADOS GRADOS 60 TABELA 3-8 COMPOSIO GRANULOMTRICA, PULVERULENTO E MASSA ESPECFICA DOS AGREGADOS MIDOS 62 TABELA 3-9 PROPRIEDADES DO ADITIVO UTILIZADO 63 TABELA 3-10 PROPORES DOS CONCRETOS UTILIZADOS EM MASSA 67 TABELA 3-11 PARMETROS DOS CONCRETOS PRODUZIDOS EM LABORATRIO 68 TABELA 4-1 RESULTADOS DE FC,J DO CONCRETO E DESVIO PADRO PARA AS SRIES T20. 79

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    TABELA 4-2 PARMETROS DO CONCRETO PARA AS SRIES T30. 79 TABELA 4-3 PARMETROS DO CONCRETO PARA AS SRIES T40. 79 TABELA 4-4 RESUMO DO TESTE DE TUKEY 87 TABELA 4-5 NDICE ESCLEROMTRICO DA SRIE T20 88 TABELA 4-6 NDICE ESCLEROMTRICO DA SRIE T30 89 TABELA 4-7 NDICE ESCLEROMTRICO DA SRIE T40 89 TABELA 4-8 RESULTADOS DE MASSA DOS CARTUCHOS E DE MASSA E COMPRIMENTO DOS PINOS 91 TABELA 4-9 RESULTADOS DE PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T20 94 TABELA 4-10 RESULTADOS DE PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T30 94 TABELA 4-11 RESULTADOS DE PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T40 95 TABELA 4-12 ANLISE DE VARINCIA PARA AS SRIES T20 100 TABELA 4-13 ANLISE DE VARINCIA PARA AS SRIES T30 100 TABELA 4-14 ANLISE DE VARINCIA PARA AS SRIES T40 100 TABELA 4-15 ANLISE DE VARINCIA PARA AS FAMLIAS DOS CONCRETOS T20, T30 E T40 100

    TABELA 4-16 RESUMO DO TESTE DE TUKEY 101 TABELA 4-17 REGRESSO RESISTNCIA E PENETRAO 104 TABELA 4-18 REGRESSO RESISTNCIA E ESCLEROMETRIA 105 TABELA 4-19 RESULTADO DE PENETRAO DE PINO EM OBRA 107

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    LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 2-1 REPRESENTAO DO COMPORTAMENTO TENSO-DEFORMAO DO CONCRETO SOB COMPRESSO UNIAXIAL (GLUCKLICH APUD MEHTA & MONTEIRO, 2008) 5 FIGURA 2-2 SIGNIFICADO DA RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO OBTIDA ATRAVS DO CONTROLE DO CONCRETO (HELENE & TERZIAN, 1993) 8 FIGURA 2-3 FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTNCIA DO CONCRETO (MEHTA & MONTEIRO, 2008) 10 FIGURA 2-4 DEPENDNCIA ENTRE A RESISTNCIA E A RELAO A/C (NEVILLE, 1997). 18 FIGURA 2-5 INFLUNCIA DAS CONDIES DE CURA SOBRE A RESISTNCIA (CONCRETE MANUAL, 8TH ED., US. BUREAU OF RECLAMATION, 1981 APUD MEHTA & MONTEIRO, 2008) 19 FIGURA 2-6 INFLUNCIA DA VARIAO DA RAZO ALTURA/DIMETRO NA RESISTNCIA DO CONCRETO (CONCRETE MANUAL, U.S. BUREAU OF RECLAMATION, 1975 APUD MEHTA & MONTEIRO, 2008) 20 FIGURA 2-7 ENSAIO DA VELOCIDADE DE PROPAGAO DA ONDA ULTRASSNICA (HTTP://WWW.CMHTEST.CO.UK/PRODUCTS/PUNDIT.HTML) 31 FIGURA 2-8 ENSAIO DE ARRANCAMENTO (MEHTA & MONTEIRO, 2008) 32 FIGURA 2-9 DIAGRAMA DE OPERAO DO ESCLERMETRO DE REFLEXO 33 FIGURA 2-10 INFLUNCIA DO TEOR DE UMIDADE NO ENSAIO DE ESCLEROMETRIA PARA CONCRETO 25 MPA (CMARA, 2006) 35 FIGURA 2-11 EXECUO DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO 36 FIGURA 2-12 EQUIPAMENTO UTILIZADO NO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO 37 FIGURA 2-13 - RESISTNCIA COMPRESSO EM FUNO DO COMPRIMENTO EXPOSTO DO PINO 39 FIGURA 2-14 INFLUNCIA DA UMIDADE NO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO (PINTO ET AL, 2004) 40 FIGURA 2-15 INFLUNCIA DA UMIDADE NO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO, CONCRETO 20 MPA (CMARA, 2006) 41 FIGURA 2-16 PENETRAO DE PINO DEVIDO AO TIPO DE PINO E A CARGA UTILIZADA OBTIDOS POR MACHADO, A., (2005) 43 FIGURA 3-1 DIAGRAMA DAS ETAPAS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL 48 FIGURA 3-2 DISPOSIO DO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO 49

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    FIGURA 3-3 ESTUDO PILOTO DA DISTNCIA REALIZADO NA OBRA B 50 FIGURA 3-4 UTILIZAO DO DISCO PARA REALIZAO DA LEITURA 51 FIGURA 3-5 INTERLIGAO DA FISSURA NOS DISPAROS COM 5,0 CM DE DISTNCIA 53 FIGURA 3-6 ESTUDO PILOTO DE POTNCIA PARA A OBRA B (FCJ = 34,7 MPA) POTNCIA BAIXA 55 FIGURA 3-7 ESTUDO PILOTO DE POTNCIA PARA A OBRA B (FCJ = 34,7 MPA) POTNCIA ALTA 55 FIGURA 3-8 VARIAO DA PENETRAO DE PINO EM FUNO DA POTNCIA 57 FIGURA 3-9 CURVAS GRANULOMTRICAS DOS AGREGADOS GRADOS 61 FIGURA 3-10 CURVAS GRANULOMTRICAS DOS AGREGADOS MIDOS 62 FIGURA 3-11 VARIVEIS DA PESQUISA REALIZADA 65 FIGURA 3-12 VARIAO DA CONSISTNCIA DO CONCRETO AO VARIAR O TEOR DE ARGAMASSA 66 FIGURA 3-13 COMPOSIO EM VOLUME E PARMETROS TRAOS PADRES 69 FIGURA 3-14 COMPOSIO E PARMETROS - SRIE T20 70 FIGURA 3-15 COMPOSIO E PARMETROS - SRIE T30 70 FIGURA 3-16 COMPOSIO E PARMETROS - SRIE T40 71 FIGURA 3-17 CORPO-DE-PROVA PRISMTICO: PENETRAO DE PINO 72 FIGURA 3-18 DISPOSIO DAS FACES DO CORPO-DE-PROVA PRISMTICO 72 FIGURA 3-19 ENSAIO DE RESISTNCIA COMPRESSO 73 FIGURA 3-20 FACE DO CORPO-DE-PROVA PRISMTICO SUBMETIDA AO ENSAIO DE ESCLEROMETRIA E PENETRAO DE PINO 74 FIGURA 3-21 POSIO DO PINO DENTRO DO CANO DA PISTOLA 75 FIGURA 3-22 ENSAIO DE PENETRAO DE PINO E ESCLEROMETRIA 75 FIGURA 3-23 GABARITO PARA PINOS E CARTUCHOS 76 FIGURA 3-24 MEDIO DO COMPRIMENTO EXPOSTO DO PINO 76 FIGURA 3-25 PINO NO PENETROU DEVIDO AO AGREGADO GRADO 77 FIGURA 3-26 APLICAO EM OBRA 77 FIGURA 4-1 RESISTNCIA COMPRESSO MDIA AOS 28 DIAS DAS SRIES T20, T30 E T40 78 FIGURA 4-2 RESISTNCIA DO CONCRETO PARA AS SRIES T20. 82 FIGURA 4-3 RESISTNCIA DO CONCRETO PARA AS SRIES T30. 82 FIGURA 4-4 RESISTNCIA DO CONCRETO PARA AS SRIES T40. 83

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    FIGURA 4-5 RESISTNCIA MDIA COMPRESSO EM FUNO DA RELAO GUA/CIMENTO E DAS IDADES PARA OS TRAOS PADRES. 84 FIGURA 4-6 RESISTNCIA MDIA COMPRESSO EM FUNO DA RELAO GUA/CIMENTO E DA IDADE DE 3 DIAS PARA AS SRIES COM DIFERENTES BRITAS. 85 FIGURA 4-7 RESISTNCIA MDIA COMPRESSO EM FUNO DA RELAO GUA/CIMENTO E DA IDADE DE 7 DIAS PARA AS SRIES COM DIFERENTES BRITAS. 85 FIGURA 4-8 RESISTNCIA MDIA COMPRESSO EM FUNO DA RELAO GUA/CIMENTO E DA IDADE DE 28 DIAS PARA AS SRIES COM DIFERENTES BRITAS. 86 FIGURA 4-9 NDICE ESCLEROMTRICO DAS SRIES TP20, TP30 E TP40 EM FUNO DA FACE ENSAIADA 88

    FIGURA 4-10 RESISTNCIA COMPRESSO E NDICE ESCLEROMTRICO 90 FIGURA 4-11 PENETRAO DE PINO SOBRE VAZIO 92 FIGURA 4-12 PINO INCLINADO 92 FIGURA 4-13 PONTA DO PINO ENCURVADA 93 FIGURA 4-14 RESULTADO PENETRAO DE PINO POR FACE PARA OS TRAOS PADRES 97 FIGURA 4-15 DIAGRAMA DE CAIXAS DA PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T20 98 FIGURA 4-16 DIAGRAMA DE CAIXAS DA PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T30 98 FIGURA 4-17 DIAGRAMA DE CAIXAS DA PENETRAO DE PINO PARA AS SRIES T40 99 FIGURA 4-18 RESULTADO ENSAIO DE PENETRAO DE PINO VERSUS RESISTNCIA COMPRESSO 99 FIGURA 4-19 GRFICO DE CORRELAO RESISTNCIA E PENETRAO DE PINO 103 FIGURA 4-20 GRFICO DE CORRELAO RESISTNCIA E PENETRAO DE PINO SEPARADOS POR TIPO DE AGREGADO E TEOR DE ARGAMASSA 104 FIGURA 4-21 GRFICO DE CORRELAO RESISTNCIA E NDICE ESCLEROMTRICO 105 FIGURA 4-22 GRFICO DE CORRELAO NDICE ESCLEROMTRICO E PENETRAO DE PINO 106 FIGURA 4-23 DIAGRAMA DE CAIXAS DA PENETRAO DE PINO PARA APLICAO EM OBRA 107 FIGURA 4-24 PENETRAO DE PINO E RESISTNCIA COMPRESSO PARA ENSAIOS NO LABORATRIO E EM OBRA 108

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    LISTA DE EQUAES

    Equao 2-1 7

    Equao 2-2 23 Equao 2-3 24

    Equao 2-4 24

    Equao 2-5 24

    LISTA DE SMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAES

    Siglas ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas ACI American Concrete Institute ASTM American Society for Testing and Materials BS Normas Britanicas British Standards CP corpo-de-prova CP I Cimento Portland comum CP II Cimento Portland composto CP III - Cimento Portland de Alto Forno CP IV - Cimento Portland Pozolnico CP V ARI - Cimento Portland DE Alta Resistncia Inicial CP RS - Cimento Portland Resistente Sulfatos CP BC - Cimento Portland com Baixo Calor de Hidratao CP B - Cimento Portland Branco NBR Norma Brasileira Registrada no INMETRO NM Norma Mercosul

    UnB Universidade de Braslia

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    Letras romanas

    a/c Relao gua/cimento Dmx dimenso mxima do agregado fcj resistncia mdia compresso fck resistncia caracterstica compresso

    fckest valor estimado da resistncia caracterstica compresso Lp penetrao de pino MPa Mega Pascal

    sd desvio padro

    Letras gregas

    c Coeficiente de ponderao da resistncia do concreto Mdia Aritmtica Desvio padro

    Unidades de medidas

    cm centmetros

    g grama

    kg quilograma

    mm milmetro

    MPa megaPascal

    % - Porcentagem

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    1. INTRODUO

    O concreto o material construtivo mais utilizado no mundo. Segundo Pedroso (2009), o concreto produzido no Brasil por centrais dosadoras de, aproximadamente, 30 milhes de metros cbicos por ano e a estimativa mundial de 11 bilhes de toneladas, o que, de acordo com a Federacin Iberoamericana de Hormign Premezclado (apud Pedroso, 2009, p. 14), leva a um consumo de 1,9 toneladas de concreto por habitante, por ano, menor, apenas, que o consumo de gua.

    Os quantitativos mencionados acima mostram a grandeza da produo de concreto em todo o mundo. A utilizao deste material deve-se basicamente a trs fatores: resistncia gua, plasticidade, que possibilita obter todo tipo de forma construtiva, e facilidade na obteno dos insumos necessrios para a sua produo.

    Trata-se, porm, de um material heterogneo. Sua qualidade depende de inmeras variveis, tais como materiais utilizados e forma como produzido, entre outras. Logo, a sua qualidade deve ser controlada, garantindo uma estrutura segura, de acordo com o que foi projetado.

    Atualmente, a forma mais usual de avaliar o concreto produzido a partir da determinao da resistncia compresso por meio do rompimento de corpos-de-prova moldados durante a concretagem. Esses ensaios podem no representar a realidade, pois a condio de lanamento, cura e adensamento diferente daquela obtida em obra, alm de possveis erros na amostragem1. Uma forma de avaliar a resistncia da pea aps concretada realizar ensaios destrutivos e no destrutivos in situ, que permitem controlar a verificar o concreto aplicado.

    1 Entretanto essas condies adversas so consideradas no coeficiente de ponderao no

    dimensionamento das estruturas.

  • 2

    1.1. IMPORTNCIA DO TEMA

    Ensaios destrutivos so aqueles que causam algum dano estrutura. Geralmente, utiliza-se a recomendao da NBR 6118 (ABNT, 2003) quando da no conformidade do concreto, que a extrao de testemunhos de concreto in situ e seu rompimento compresso. Os ensaios no destrutivos, como esclerometria, ensaio de propagao de onda ultrassnica, ensaio de penetrao de pino, ensaio de maturidade do concreto, entre outros, so, na verdade, uma opo para avaliao da resistncia do concreto. A vantagem que o dano mnimo ou superficial, no comprometendo o desempenho da estrutura e permitindo repeties.

    O ensaio de penetrao de pino foi escolhido como tema deste trabalho devido possibilidade de seu emprego para anlise de concretos no conformes em obras da regio de Braslia. A quantidade de casos em que o concreto no atende a resistncia estipulada em projeto considervel. Logo, nestes casos, o ensaio de penetrao de pino pode ser utilizado para estimar a resistncia in loco. O ensaio ainda no possui norma brasileira, tendo sido adaptado, no ano de 1978, pelo Engenheiro Pontes Vieira, a partir de um ensaio norte-americano denominado de Windsor Probe (Vieira, 1978).

    A maioria dos estudos realizados no Brasil, dentre eles: Machado M. (2005); Cmara (2006); da Silva et al (2008); buscava apenas obter uma curva de correlao entre resistncia do concreto e o ensaio de penetrao de pino. Evangelista (2002) foi a nica a avaliar alguns parmetros do concreto, como tipo de cimento, tipo e dimenso mxima do agregado grado. Este trabalho ir analisar algumas variveis que interferem no mtodo e sua aplicao em campo para permitir um maior entendimento do ensaio, alm de conhecer suas limitaes e aplicaes.

    Este trabalho encontra-se inserido na linha de pesquisa Sistemas Construtivos e Desempenho de Materiais do Programa de Ps-Graduao em Estruturas e Construo Civil do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Braslia.

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    1.2. OBJETIVOS

    Este trabalho tem como objetivo geral contribuir para o estudo do ensaio de penetrao de pino para mensurao indireta da resistncia compresso do concreto, principalmente em relao s caractersticas do concreto que afetam o ensaio. Como objetivos especficos tm-se:

    Verificar o comportamento da penetrao de pino para diferentes concretos comerciais na regio de Braslia;

    Analisar a influncia do teor de argamassa e tamanho do agregado grado nos concretos como elementos de aumento da variabilidade e impreciso quando submetidos ao ensaio de penetrao de pino;

    Verificar se o comportamento obtido em laboratrio para o ensaio de penetrao de pino similar ao obtido quando o mesmo aplicado em obra.

    Obter curva de relao entre resistncia compresso e o ensaio de penetrao de pino aplicvel aos concretos de Braslia/DF.

    1.3. ORGANIZAO DA DISSERTAO

    A dissertao encontra-se estruturada em cinco captulos, sendo este o primeiro deles, que contempla a introduo, alm de apresentar a importncia do tema e os objetivos do trabalho.

    O segundo captulo apresenta uma reviso da bibliografia com relao aos temas tecnologia e resistncia do concreto, ensaios destrutivos e no destrutivos, enfatizando o ensaio de penetrao de pino, objeto desta pesquisa. No terceiro captulo, descreve-se o programa experimental desenvolvido, alm da caracterizao dos materiais e metodologias utilizadas para realizao dos ensaios e anlises.

    Os resultados e discusso so apresentados no captulo quatro. Neste so encontrados os dados e anlises realizadas para os resultados dos ensaios de resistncia compresso, penetrao de pino e esclerometria. No quinto e ltimo captulo so apontadas as principais concluses e sugestes para pesquisas futuras.

  • 4

    2. REVISO BIBLIOGRFICA

    2.1. CONCRETO

    O concreto um material compsito, composto essencialmente de um meio aglomerante, geralmente o cimento hidrulico e gua, e de agregados. Apesar de no constar na definio de concreto, hoje em dia pode-se dizer que existe um quarto componente que seriam os aditivos e adies, usados frequentemente na mistura do concreto.

    O concreto utilizado nas mais diversas construes deve atender aos requisitos no estado fresco, como consistncia adequada e coeso para garantir o transporte e lanamento sem apresentar segregao, enquanto no estado endurecido os requisitos so resistncia e durabilidade.

    O concreto armado especificado para suportar as foras a ele aplicadas. As tenses que atuam na estrutura podem ser de compresso, trao e cisalhamento, sendo a resistncia de um material definida como a capacidade para resistir tenso sem se romper. O concreto simples apresenta bom comportamento quando submetido ao carregamento de compresso, sendo este o motivo da utilizao do parmetro resistncia compresso do concreto para o seu dimensionamento.

    A resistncia trao da ordem de 10% da resistncia compresso, enquanto a resistncia flexo da ordem de 15%. Esta grande diferena entre resistncia trao e compresso pode ser explicada pela microestrutura do concreto ser complexa e heterognea (Mehta & Monteiro, 2008).

    Ainda conforme os autores anteriores, o concreto um material composto de vrias fases, no entanto, algumas caractersticas no so similares aos materiais que o compem. Por

    exemplo, o agregado e a pasta de cimento quando ensaiados separados compresso apresentam rompimento elstico, enquanto o concreto apresenta comportamento inelstico antes da ruptura, alm disso a resistncia do concreto geralmente menor que a resistncia individual dos componentes. Esse comportamento pode ser explicado pela existncia da zona de transio entre o agregado grado e a pasta de cimento.

  • 5

    O mdulo de elasticidade a razo entre tenso e deformao, que no caso do concreto essa relao complexa. O concreto no um material elstico e nem as deformaes e restries so uniformes, logo a distribuio de tenso dentro do concreto varia de um ponto a outro (Mehta & Monteiro, 2008).

    A Figura 2-1 apresenta o comportamento tenso-deformao do concreto. O concreto, quando submetido ao ensaio de compresso apresenta quatro nveis de solicitao, definidos em porcentagem da resistncia mxima. De forma geral, para nveis baixos de solicitao (cerca de 0% a 30% da resistncia) o concreto apresenta poucas alteraes, com falhas pr-formadas e fissuras na zona de transio, com comportamento da curva linear (Mehta & Monteiro, 2008).

    Figura 2-1 Representao do comportamento tenso-deformao do concreto sob compresso uniaxial (Glucklich apud Mehta & Monteiro, 2008)

    Para uma tenso de at 50% da resistncia, ocorre o crescimento das fissuras na zona de transio e a relao tenso-deformao aumenta e a curva comea a se desviar de uma linha reta. O sistema de microfissuras na zona de transio ainda permanece estvel e a fissurao da matriz insignificante (Mehta & Monteiro, 2008). .

  • 6

    Por volta de 75% da resistncia, a fissurao na zona de transio fica instvel e ocorre um aumento do nmero de fissuras na matriz. A curva tenso-deformao inclina consideravelmente para a horizontal. Entre 75% e 80% da resistncia, a taxa de liberao de energia de deformao alcana um nvel crtico, resultando um crescimento espontneo das fissuras sob tenso constante e o material se deforma at a ruptura. (Mehta & Monteiro, 2008).

    2.2. RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO

    A resistncia compresso do concreto a propriedade mais utilizada por projetistas, primeiramente porque considera-se o concreto adequado para suportar cargas de compresso. Outro motivo a simplicidade do procedimento de moldagem dos corpos-de-prova e ensaio de compresso axial. (Mehta & Monteiro, 2008). No dimensionamento da estrutura, a propriedade adotada a resistncia compresso do concreto e dela depender a segurana da estrutura.

    Os valores obtidos de resistncia compresso para condies de produo e ensaio usuais2 apresentam uma distribuio normal dos dados, que pode ser descrita pelos parmetros estatsticos: mdia () e desvio padro ().

    Pereira (2008) analisou os dados obtidos de resistncia compresso pelo controle tecnolgico do concreto em trs obras localizadas no Distrito Federal. Das trs obras estudadas apenas uma delas apresentou uma adequao dos resultados distribuio normal. O autor atribuiu a inadequao curva normal dos dados das outras duas obras devido ao fato da produo do concreto ter sido de forma no estacionria3.

    A NBR 6118 (ABNT, 2003) e a NBR 12655 (ABNT, 2006) definem a resistncia caracterstica compresso do concreto (fck) como o valor de resistncia compresso, para um lote de material, acima do qual se espera obter 95% de todos os resultados possveis de ensaio.

    2 De acordo com as normas NBR 5738, NBR 5739, NBR 12655 e NBR 7212.

    3 Variaes de fornecedores de matria prima e procedimentos de produo.

  • 7

    Cabe ao projetista determinar o valor da resistncia caracterstica compresso necessria ao concreto. J o produtor deve determinar a resistncia de dosagem do concreto compresso associado a um desvio padro de produo, de forma a garantir o atendimento maior ou igual ao fck. A variabilidade considerada a partir do desvio padro (sd), de acordo com a equao 2.1.

    dckcj sff += 65,1 (Equao 2-1) onde:

    fcj a resistncia mdia do concreto compresso, na idade de j dias, em megapascal; fck a resistncia caracterstica do concreto compresso, em megapascal; sd o desvio padro da dosagem, em megapascal.

    A resistncia compresso do concreto da estrutura depende de diversos fatores como os processos de transporte, lanamento, adensamento e cura do concreto em obra, sendo

    designada de resistncia real ou efetiva do concreto.

    O valor obtido atravs do ensaio de resistncia compresso de amostras retiradas da betoneira, sob condies especficas de cura, adensamento entre outras, de acordo com a

    NBR 5738 (ABNT, 2003), denominado resistncia potencial do concreto. A Figura 2-2 apresenta de forma esquemtica o significado da resistncia potencial e efetiva.

    As condies de execuo da estrutura envolvem o tipo de adensamento, tipo de cura,

    condies climticas da regio. Por exemplo, uma laje concretada em um dia ensolarado e com temperaturas elevadas pode apresentar fissuras de retrao e resistncias baixas em

    caso de cura inadequada (resistncia real). Enquanto que a amostra retirada para ensaio em laboratrio tem adensamento padronizado e cura em cmara mida (resistncia potencial).

  • 8

    Cimento Agregados gua Aditivo

    DosagemMo-de-obraequipamentos

    Betoneira

    Operaes de execuo da

    estrutura

    Operaes de ensaio e controle

    Resistncia real ou efetiva do concreto na obra

    Resistncia potencial de controle do concreto

    Figura 2-2 Significado da resistncia compresso do concreto obtida atravs do controle do concreto (Helene & Terzian, 1993)

    Existem inmeras variveis que contribuem para a existncia das diferena entre as resistncias real e potencial. Devido a esta diferenciao das resistncias, adota-se um

    coeficiente de ponderao da resistncia do concreto (c). O seu valor para obras consideradas normais de 1,4, o que equivale dizer que a resistncia compresso do

    concreto da estrutura ser sempre menor que a obtida pelos corpos-de-prova. No entanto, em alguns casos especiais, pode ocorrer o contrrio (Helene & Terzian, 1993).

    Cremonini (1994) em seu estudo buscou quantificar a diferena existente entre resistncia real por meio de extrao de testemunhos e potencial, obtida pela moldagem de corpos-de-prova. O coeficiente de ponderao do concreto alcanado foi de 1,24, inferior ao

    estipulado pela NBR 6118 (ABNT, 2003) para condies normais, que 1,4.

    A NBR 6118 (ABNT, 2003) ressalta que, para obras que apresentem condies desfavorveis de transporte, adensamento manual ou concretagem deficiente por

    concentrao de armadura, o valor de c deve ainda ser multiplicado por 1,1.

  • 9

    Na verdade, o coeficiente de ponderao (c) pode ser interpretado como resultado da multiplicao de 3 outros coeficientes parciais, de acordo com Fusco (2008):

    c1 = considera a efetiva aleatoriedade das resistncias, levando em conta a possvel

    existncia de fraes de concreto com resistncias menores que fck,28;

    c2 = considera a diferena entre os processos de moldagem, adensamento e cura do

    concreto da estrutura e dos corpos-de-prova de controle de resistncia;

    c3 = leva em conta possveis defeitos localizados de concretagem e possveis

    imperfeies do mtodo de avaliao da resistncia da pea estrutural em funo da resistncia do concreto.

    A diferena entre a resistncia da estrutura e aquela obtida em laboratrio, discutida

    anteriormente, fomentou um maior desenvolvimento de ensaios no destrutivos in situ, pois os mesmos oferecem condies para realizar a mensurao da resistncia efetiva.

    Estes ensaios, porm, no substituem o ensaio de resistncia compresso, mas podem resultar na diminuio de custos no controle de qualidade do concreto, quando usados

    juntamente com a extrao de testemunhos (Mehta & Monteiro, 2008).

    2.3. FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTNCIA DO CONCRETO

    Muitos so os fatores que influenciam as resistncias mecnicas do concreto. A Figura 2-3

    apresenta uma viso da complexa rede de inmeras variveis que influenciam a resistncia do concreto.

    Como mostrado na Figura 2-3 a resistncia depende tanto dos parmetros de ensaio como

    da resistncia das fases componentes do concreto. Em geral, existe uma relao inversa entre porosidade e resistncia dos slidos. Porm, para o concreto, esta relao

    respeitada, no entanto no to simples. A presena de microfissuras na zona de transio na interface entre o agregado grado e a matriz faz do concreto um material complexo para

    obteno de relaes exatas de resistncia-porosidade (Mehta & Monteiro).

  • 10

    Resistncia do concreto

    Resistncias das fases componentes

    Porosidade do agregado

    Parmetros do corpo-de-prova:

    - Dimenses- Geometria- Estado de umidade

    Parmetros de carregamento:

    - Tipo de tenso- Velocidade de aplicao da tenso

    Porosidade da matriz:

    Relao gua/cimento

    Adies minerais

    Grau de hidratao - Tempo de cura- Temperatura- Umidade

    Teor de ar

    - Ar arpisionado- Ar incorporado

    Porosidade da zona de transio:

    Relao gua/cimento

    Adies minerais

    Caractersticas de exsudao- Granulometria do agregado- Dimenso max. e geometria

    Grau de adensamento

    Grau de hidratao

    - Tempo de cura- Temperatura- Umidade

    Interao qumica entre agregado e pasta de cimento

    Figura 2-3 Fatores que influenciam a resistncia do concreto (Mehta & Monteiro, 2008)

    Helene & Terzian (1992) conseguiram quantificar a mxima variao que alguns fatores responsveis pela variabilidade da resistncia compresso do concreto, podendo ter como

    causas os materiais, a mo de obra, os equipamentos e o procedimento de ensaio (Tabela 2-1). Neste levantamento no foram considerados erros grosseiros de fabricao e operaes de ensaio.

  • 11

    Tabela 2-1 Principais fatores que influenciam o resultado da resistncia compresso potencial do concreto medida no ensaio de controle (Helene & Terzian, 1992).

    Causas de Variao Efeito mximo no resultado

    A Materiais Variabilidade da resistncia do cimento Variabilidade da quantidade total de gua Variabilidade dos agregados (principalmente

    midos)

    12% 15% 8%

    B Mo-de-Obra Variabilidade do tempo e procedimento de

    mistura

    - 30%

    C Equipamento Ausncia de aferio de balanas Mistura inicial, sobre e subcarregamento,

    correias, etc.

    - 15% - 10%

    D Procedimento de ensaio Coleta imprecisa Adensamento inadequado Cura (efeito considerado a 28 dias ou mais) Remate inadequado dos topos

    Ruptura (velocidade de carregamento)

    - 10% - 50% 10%

    - 30% para concavidade -50% para convexidade

    5%

    Devido resistncia do concreto depender da interao complexa entre vrios fatores, para

    facilitar o entendimento, Mehta & Monteiro (2008) dividem os mesmos em trs categorias: caractersticas e propores dos materiais, condies de cura e parmetros de ensaio, que

    sero descritos a seguir.

    2.3.1. Caracterstica e propores dos materiais

    2.3.1.1. Cimento

    O cimento utilizado pode influenciar no aumento de resistncia, assim como na velocidade das reaes qumicas envolvidas no processo de hidratao, dependendo da composio

    qumica do mesmo. Cimentos com maior teor de C3S e C3A iro apresentar resistncias maiores nas idades de 3, 7 e 28 dias, enquanto cimentos com maior concentrao de C2S

    resultam em resistncias mais baixas nas primeiras idades. Como as reaes de hidratao do cimento esto relacionadas liberao de calor de hidratao, cimentos com maior teor

    de C3S e C3A liberam uma maior energia em idades menores quando comparados com cimentos com alto teor de C2S.

  • 12

    Outra propriedade do cimento que pode alterar as reaes qumicas a finura do mesmo. Quanto maior a rea superficial Blaine dos cimentos, maior ser a velocidade das reaes levando a um ganho mais acentuado de resistncia. Porm, esta propriedade limitada devido aos custos envolvidos no processo de moagem, alm de aumentar o calor de

    hidratao liberado durante a hidratao do cimento (Mehta & Monteiro, 2008)

    Devido a essas variaes que o cimento pode apresentar, desenvolveram-se vrios tipos de cimento, com caractersticas adequadas a cada situao: alta resistncia inicial, baixo calor

    de hidratao e resistncia sulfatos. A seguir sero descritas aplicaes para cada tipo de cimento comercializado no Brasil (Kihara & Centurione, 2005):

    CPI e CPI-S: usado em servios de construo em geral, sempre que no sejam exigidas propriedades especiais. No devem ser utilizados em locais com presena de sulfatos no solo ou em guas subterrneas.

    CPII-Z: por liberar calor de hidratao mais lentamente que o CPI, recomendado para concretagens de grande volume. Esse cimento tambm apresenta melhor

    resistncia ao ataque de sulfatos do solo. O concreto proveniente deste cimento mais impermevel.

    CPII-E: um cimento intermedirio, entre o CPI e o CPIII, sendo recomendado para peas que necessitem um desprendimento de calor moderado ou que possam

    ser atacadas por sulfatos. CPII-F: utilizado para aplicaes gerais, como argamassas de assentamento,

    revestimento, concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, concreto-massa, dentre outros.

    CPIII apresenta maior impermeabilidade e durabilidade, alm de baixo calor de

    hidratao e alta resistncia expanso devido reao lcali-agregado, alm de ser resistente a sulfatos. Sua aplicao geral: argamassas de assentamento,

    revestimento, concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, entre outras. Tambm recomendado para concreto-massa, obras em ambiente agressivo,

    concretos com agregados reativos, pistas de aeroportos, entre outras. Devido ao endurecimento mais lento, necessita de maior tempo de cura.

  • 13

    CPIV possui resistncias menores nas primeiras idades. Mas a resistncia final , em geral, maior. Devido menor velocidade das reaes de hidratao do cimento,

    libera energia lentamente. Logo, recomendado para construo de barragens e outras estruturas macias de concreto. O concreto produzido apresenta menor

    porosidade, sendo, ento, mais durvel. CPV-ARI: cimento de alta resistncia inicial, obtido devido ao aumento de C3S na

    sua composio e pela moagem mais fina. Desprende maior calor de hidratao do que o cimento Portland comum, tornando o concreto mais suscetvel a fissurao. recomendado em casos em que for preciso a desforma rpida ou para liberao rpida de um servio, sendo muito utilizado na indstria de pr-moldados.

    CP RS: apresenta resistncia aos meios agressivos sulfatados, como redes de esgoto, gua do mar e alguns tipos de solos. Deste modo, podem ser utilizados em

    estaes de tratamento de gua e esgoto, regies litorneas, subterrneas e martimas. Cinco tipos bsicos de cimento podem ser resistentes a sulfato: CP I; CP

    II; CP III; CP IV e CP V. CP BC: cimento de baixo calor de hidratao e que tem a propriedade de retardar a

    liberao de calor em peas de grande volume, evitando o aparecimento de fissuras de origem trmicas.

    CP B: o cimento branco classificado em dois subtipos: estrutural e no estrutural. O estrutural aplicado com fins arquitetnicos e o no estrutural aplicado em

    rejuntamento e em aplicaes no estruturais.

    2.3.1.2. Agregado

    A resistncia compresso dos agregados influenciada por sua porosidade. Entretanto, os

    agregados utilizados na produo do concreto apresentam resistncia mecnica superior do concreto, sendo dificilmente um fator limitante para concretos convencionais (Neto, 2005). No entanto, outras caractersticas do agregado, como dimenso mxima, forma, textura superficial, granulometria e mineralogia, podem afetar a resistncia do concreto.

  • 14

    Santos (2008) avaliou a influncia dos parmetros de forma, textura e natureza petrogrfica dos agregados midos nas propriedades dos concretos frescos. O resultado obtido foi de

    que o aspecto mais influente nas propriedades de consistncia, segregao e teor de gua exsudada foi a esfericidade dos gros, no importando a angulosidade de cantos e arestas e

    a textura superficial.

    Com relao ao dimetro caracterstico mximo do agregado, ao alter-lo, mantendo uma distribuio granulomtrica bem graduada e uma dada mineralogia, tm-se dois efeitos

    opostos sobre a resistncia do concreto. Concretos com partculas de agregados grados maiores, para o mesmo teor de cimento e mesma consistncia, requerem menos gua de

    amassamento do que concretos com partculas menores. Contudo, partculas grandes tendem a formar zonas de transio mais fracas, com mais fissuras. O resultado final

    depender da relao gua/cimento do concreto e da tenso aplicada (Jacintho & Giongo, 2005).

    A distribuio granulomtrica do agregado grado, mantendo constante a dimenso

    mxima e a relao gua/cimento, quando alterada, pode influenciar a resistncia do concreto devido alterao da consistncia e da exsudao da mistura. De acordo com

    Neto (2005), deve-se buscar uma distribuio granulomtrica equilibrada que resultar em concretos mais trabalhveis e econmicos, alm de proporcionar uma estrutura interna do

    concreto mais fechada, com menos vazios, e uma maior dificuldade de penetrao dos agentes agressivos na forma de lquidos, gases ou vapores.

    Os parmetros de forma e textura superficial dos agregados influenciam mais o concreto no estado fresco do que no estado endurecido. As partculas de textura spera, angulosas e

    alongadas necessitam de mais pasta de cimento para produzir concretos trabalhveis, aumentando o custo, quando comparadas s partculas lisas e arredondadas. As partculas

    alongadas e lamelares devem ser evitadas ou limitadas a 15%, em massa, do total do agregado. Essa limitao importante tanto para o agregado grado quanto para areias

    artificiais, que contm gros alongados e produzem concretos muito speros (Mehta & Monteiro, 2008).

  • 15

    Neville (1997) afirma que prefervel ao agregado grado a forma equidimensional das partculas, pois as que se afastam deste formato tm maior rea superficial e tendem a se

    acomodar de modo anisotrpico4. So elas as alongadas e lamelares. As partculas lamelares ainda podem prejudicar a durabilidade do concreto, pois tendem a se orientar em planos, resultando em acmulo da gua de exsudao e em bolhas de ar sob as mesmas.

    Com relao textura dos agregados, Mehta & Monteiro (2008) afirmam que a resistncia do concreto nas primeiras idades pode ser afetada pela textura do agregado, principalmente

    flexo. Uma textura mais spera propicia uma melhor aderncia fsica entre a pasta de cimento e o agregado. Porm, em idades mais avanadas, esse efeito pode no ser to

    importante.

    2.3.1.3. gua

    A gua utilizada na produo do concreto com quantidade excessiva de impurezas pode afetar a resistncia do concreto e o tempo de pega, alm de gerar eflorescncias e causar

    corroso da armadura. Geralmente, a gua no causa preocupao, pois se utiliza a gua proveniente de redes de abastecimento e adequada ao consumo humano.

    2.3.1.4. Aditivos

    Os aditivos vm tomando um espao cada vez maior na indstria. Hoje, a maior parte do concreto produzido no mundo contm um ou mais aditivos/adies. Estima-se que de 80%

    a 90% do concreto produzido nos pases desenvolvidos contenham aditivos qumicos . So, geralmente, usados no concreto para melhorar a trabalhabilidade, acelerar ou retardar o tempo de pega, controlar o desenvolvimento da resistncia, intensificar a resistncia ao

    do congelamento, a fissurao trmica, a expanso lcali-agregado, o ataque por sulfato e a corroso de armadura (Mehta & Monteiro, 2008).

    4 Caracterstica que uma substncia possui em que uma certa propriedade fsica varia com

    a direo.

  • 16

    A Tabela 2-2 mostra os diferentes tipos de aditivos e as designaes segundo a ABNT (EB 1763, 1992) e a ASTM (C494, 2005), conforme Martin (2005).

    Tabela 2-2 Classificao dos diferentes tipos aditivos de concreto (Martin, 2005) EN 934, parte 2 Descrio/Caractersticas ABNT ASTM

    Redutores de gua/ plastificantes

    Sem afetar a consistncia, permitem uma reduo no contedo de gua de uma determinada mistura

    de concreto, ou sem afetar o contedo de gua aumentam o abatimento/fluidez ou produzem

    ambos efeitos simultaneamente

    EB 1763 Tipo P

    C 494 Tipo A

    Redutores de gua de alto desempenho/ superplastificantes

    Sem afetar a consistncia, permitem uma alta reduo no contedo de gua de uma

    determinada mistura de concreto, ou sem afetar o contedo de gua, aumentam consideravelmente

    o abatimento/fluidez ou produzem ambos os efeitos simultaneamente

    EB 1763 Tipo SP

    C 494 Tipo F

    Aditivos incorporadores de ar

    Permitem a incorporao controlada de uma determinada quantidade de microbolhas de ar, uniformemente distribudas, que incorporada durante a mistura e que permanece na matriz aps o endurecimento. A incorporao de ar

    resulta em um concreto com maior resistncia a ciclos de gelo/degelo, reduzindo a presso

    interna no concreto congelado.

    EB 1763 Tipo IAR C 260

    Aditivos retardadores

    Estendem o tempo do comeo de pega do concreto

    EB 1763 Tipo R

    C 494 Tipo B

    Aditivos aceleradores

    Reduzem o tempo do comeo de pega do concreto

    EB 1763 Tipo A

    C 494 Tipo B

    Aditivos retentores de gua

    Reduzem a perda de gua do concreto atravs do controle da exsudao - -

    Aditivos impermeabilizantes Reduz a absoro capilar do concreto endurecido - -

    Aditivos de retardo/ Retentores de

    gua/Plastificantes

    Produzem efeitos combinados de reduo de gua/plastificantes (funo primria) e de retardo

    (funo secundria) EB 1763 Tipo PR

    C 494 Tipo D

    Redutores de gua de alto

    desempenho/superplastificantes e Retardadores

    Produzem os efeitos combinados de alta reduo de gua/superplastificantes (funo primria) e

    de retardo (funo secundria) EB 1763 Tipo SPR

    C 494 Tipo G

    Redutores de gua/plastificantes e

    Aceleradores

    Produzem os efeitos combinados da reduo da gua/plastificante (funo primria) e de

    acelerao (funo secundria) EB 1763 Tipo PA

    C 494 Tipo E

    EN 934, parte 2 Norma Europia

  • 17

    Aditivos redutores de gua, geralmente tm influncia positiva nas taxas de hidratao do cimento e desenvolvimento de resistncias iniciais, para uma dada relao gua/cimento.

    Entretanto, consumos acima do recomendado pelo fabricante resultam em retardo de pega e resistncia iniciais muito baixas. Os aditivos retardadores ou aceleradores tm grande

    influencia no ganho da taxa de resistncia, porm as resistncias finais podem ser afetadas (Mehta & Monteiro, 2008).

    Ainda segundo os mesmos autores, a utilizao de adies pozolnicas apresenta um efeito

    retardador sobre as resistncias iniciais, porm a reao da adio mineral com o hidrxido de clcio produzindo silicato de clcio leva a uma reduo da porosidade da matriz e da

    zona de transio. Como consequncia, obtm-se um concreto mais impermevel e melhor resistncia final.

    2.3.1.5. Relao gua/cimento

    De acordo com Neville (1997), na prtica da engenharia considera-se que a resistncia de um concreto a uma certa idade, curado em gua sob temperatura estabelecida, depende apenas de dois fatores: relao gua/cimento e grau de adensamento. Considerando-se um

    concreto plenamente adensado, cerca de 1% de vazios, a resistncia ser inversamente proporcional relao gua/cimento. Esta relao foi estabelecida por Duff Abrams em

    1919.

    A lei de Abrams, como conhecida, pode ser compreendida pelo fato de que o aumento da relao gua/cimento leva a um aumento da porosidade, que resulta em um enfraquecimento progressivo da matriz cimentcia. A Figura 2-4 apresenta a curva da

    dependncia da resistncia em funo da relao gua/cimento.

  • 18

    Figura 2-4 Dependncia entre a resistncia e a relao a/c (Neville, 1997).

    2.3.1.6. Ar incorporado

    Conforme mostrado na Figura 2-3, o fator que determina a resistncia compresso do concreto a porosidade das fases componentes. Esta relao entre resistncia e volume de

    vazios no uma propriedade apenas do concreto e sim de todos os materiais frgeis, nos quais os poros so formados por ao da gua (Neville, 1997).

    Na prtica, os vazios podem ser incorporados ao concreto devido a um adensamento

    inadequado ou pela utilizao de aditivos incorporadores de ar, que resultam em elevado teor de ar incorporando e possvel diminuio da resistncia do sistema. Porm, a

    incorporao de ar melhora a trabalhabilidade do concreto e a resistncia quando submetido a ciclos de gelo /degelo.

    2.3.2. Condies de cura

    As condies de cura englobam as variveis que o concreto submetido aps o seu lanamento, so elas: tempo, temperatura e umidade. A hidratao do cimento s ocorre

    sob a condio saturada. Se a umidade nos capilares for inferior a 80%, a hidratao praticamente cessa. Portanto, a umidade e o tempo so fatores importantes no processo de

    hidratao, pois determinam a difuso da gua. J a temperatura atua como acelerador das reaes qumicas (Mehta & Monteiro, 2008).

  • 19

    A cura mida deve ser realizada para garantir as reaes de hidratao e retardar a retrao do concreto. Em geral, a retrao do concreto que ocorre nos 7 primeiros dias da ordem

    de 50 a 70% da retrao total. A cura se torna mais importante quando da utilizao de cimentos mais finos e com adies minerais (escria de alto-forno, materiais pozolnicos, cinzas volantes, microsslica), pois estes materiais no desenvolvem suas propriedades aglomerantes se no houver gua (Thomaz, 2005).

    A resistncia compresso funo do tempo. Contudo se as condies de cura no forem

    adequadas e a estrutura ficar submetida s condies de cura ao ar, a resistncia no aumentar com tempo. A Figura 2-5 apresenta a influncia da cura sobre a resistncia do concreto. Porm, as diferenas no ganho de resistncia dependem tambm do tipo de cimento utilizado, como mencionado anteriormente.

    Figura 2-5 Influncia das condies de cura sobre a resistncia (Concrete Manual, 8th Ed., US. Bureau of Reclamation, 1981 apud Mehta & Monteiro, 2008)

    As reaes qumicas do concreto quando submetido a baixas temperaturas se tornam muito lentas e abaixo de 0C podem nem acontecer. Ao contrrio, em temperaturas muito

    elevadas (acima de 40C), as reaes acontecem rapidamente, resultando em estrutura interna com menor nmero de cristais e sem entrelaamento. Como consequncia, o

    concreto apresenta maiores resistncias iniciais. No entanto, as resistncias finais so

    menores.

  • 20

    2.3.3. Parmetros de ensaio

    Os parmetros de ensaio que podem influenciar o resultado da resistncia compresso

    so os parmetros do corpo-de-prova e incluem: tamanho; geometria; condio dos topos e estado de umidade.

    Alguns fatores dificultam o estabelecimento de uma relao numrica precisa com relao

    s dimenses dos corpos-de-prova para a mensurao da resistncia. Um fator o aumento significativo do atrito existente entre o prato da prensa e o corpo-de-prova, com o

    acrscimo nas dimenses do mesmo. Outro ponto a necessidade de um equipamento que permita controlar os nveis de carga sem influenciar na dinmica do rompimento, pois os

    nveis de carga podem se elevar a nveis nos quais no se pode garantir a indeformabilidade da prensa (Coutinho & Gonalves, 1994).

    Outro fator que altera a resistncia compresso a relao altura/dimetro do corpo-de-

    prova utilizado. Quanto maior esta relao, menor ser a resistncia do corpo-de-prova. A norma NBR 5739 (ABNT, 2007) recomenda a utilizao de corpos-de-prova com relao altura/dimetro de 2. Para os casos em que esta relao for menor, apresenta uma tabela para minorao dos resultados obtido. A Figura 2-6 apresenta a influncia da relao altura/dimetro na resistncia compresso.

    Figura 2-6 Influncia da variao da razo altura/dimetro na resistncia do concreto (Concrete Manual, U.S. Bureau of Reclamation, 1975 apud Mehta & Monteiro, 2008)

  • 21

    A NBR 5739 (ABNT, 2007) recomenda que o ensaio de resistncia compresso seja realizado assim que os corpos-de-prova sejam retirados do seu local de cura, ou seja, na condio saturada. O ensaio de resistncia compresso nesta situao leva a menores resultados do que na condio seca ao ar. Mehta & Monteiro (2008) atribuem esta reduo presso separadora gerada dentro da pasta de cimento.

    A superfcie do corpo-de-prova em contato com os pratos da prensa irregular. Neste caso, surgem concentraes de tenses levando a uma diminuio na resistncia compresso.

    Esta reduo muito maior para concretos de alta resistncia.

    Para evitar esta reduo, a NBR 5738 (ABNT, 2003) coloca a preparao das bases do corpo-de-prova antes da realizao do ensaio como imprescindvel, visando tornar as

    superfcies planas e perpendiculares ao eixo longitudinal deste. A norma estabelece ainda trs formas para a obteno dessa condio nas superfcies: regularizao com pasta de

    cimento; retificao ou capeamento.

    A partir do levantamento realizado neste item, construiu-se a Tabela 2-3, que apresenta um

    resumo dos fatores que afetam a resistncia compresso do concreto.

    Tabela 2-3 Resumo dos fatores que afetam a resistncia compresso Fatores Caracterstica Como afetam a resistncia

    Cimento Maior Finura Maior teor de C3S

    - Maior resistncia inicial

    Agregado

    Maior Dmx. Distribuio granulomtrica adequada Textura spera

    - Maior ou menor resistncia

    - Menor porosidade

    - Maior resistncia inicial

    Aditivo Redutores de gua Consumo elevado

    - Maiores resistncias - Retardo de pega e menor resistncia inicial

    Relao a/c Maior a/c - Menor resistncia Teor de ar Maior teor de ar - Menor resistncia

    Cura Adequada - Maior resistncia

    Corpo-de-prova

    Maior dimenso do cp Maior relao h/d Maior teor de umidade Mau preparo dos topos

    - Menor resistncia

    1 Depende da relao gua/cimento e da tenso aplicada

  • 22

    2.4. RECEBIMENTO DO CONCRETO (NBR 12655) E A NBR 6118

    A qualidade da execuo de estruturas em concreto interfere no comportamento mecnico

    da obra e pode ser refletida em outros sistemas, como alvenaria, revestimento de piso, impermeabilizaes e etc. Outro ponto importante so custos e prazos de execuo do

    empreendimento, pois desaprumos, embarrigamentos e outras no conformidades geram atrasos de cronograma, alm de desperdcios (Thomaz, 2005).

    O concreto, por ser material de extrema importncia no quesito de segurana da estrutura,

    deve ser submetido a rigoroso controle de qualidade. Devido a vrios fatores que interferem em suas caractersticas, deve ser realizada uma seleo de materiais criteriosa,

    um estudo de dosagem adequado, controle durante a sua execuo, assim como o controle das caractersticas do concreto endurecido (Bauer, 2000).

    A NBR 12655 (ABNT, 2006) apresenta os critrios necessrios para as fases de preparo e aceitao do concreto. Como requisitos bsicos para o concreto, tm-se a composio e a seleo de materiais adequados que devem atender s exigncias da norma para concreto

    fresco e endurecido. No item 5.2 da referida norma, tambm so apresentados requisitos e condies de durabilidade da construo, que classificam a estrutura em relao

    agressividade ambiental, de acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2003), e correspondente qualidade do concreto, limitando a relao gua/cimento, teor de cloretos, entre outros.

    A mesma norma ainda determina critrios para armazenamento, mistura e dosagem do

    concreto. Quando finalmente o concreto chega a uma obra, ele deve ser submetido a dois ensaios de controle de aceitao: o de consistncia e o de resistncia compresso, que na verdade ser realizado em idades posteriores. O ensaio de consistncia realizado no tero

    mdio do caminho betoneira e serve como uma aceitao preliminar do concreto. Deste mesmo concreto fresco retirada uma amostra para aceitao definitiva ou no atravs do

    ensaio de resistncia compresso. A NBR 12655 (ABNT, 2006) estabelece os procedimentos para este controle e recebimento e aceitao do concreto.

  • 23

    O motivo da utilizao da resistncia compresso do concreto como parmetro principal de dosagem e controle de qualidade dos concretos deve-se simplicidade do procedimento

    de moldagem dos corpos-de-prova e do ensaio de compresso axial. Outro fator que contribui o fato de a resistncia compresso ser um parmetro sensvel s alteraes de

    composio da mistura (Helene e Terzian, 1993).

    A resistncia do concreto obtida a partir de corpos-de-prova curados sob condies pr-estabelecidas de temperatura e umidade - conforme NBR 5738 (ABNT, 2003) -, rompidos idade de 28 dias. O concreto tambm pode ser ensaiado a idades inferiores, de 3 e 7 dias, por exemplo, para previso, no caso de desforma rpida ou protenso.

    A NBR 12655 (ABNT, 2006) estabelece a amostragem de dois corpos-de-prova da mesma amassada para cada idade de rompimento, os resultados obtidos devem ser utilizados para aceitao ou rejeio dos lotes de concreto.

    Existem dois tipos de controle de resistncia: o controle estatstico do concreto por

    amostragem parcial, onde so retirados exemplares de algumas betonadas de concreto, e o controle por amostragem total, quando todas amassadas de concreto so avaliadas por meio

    de exemplares.

    Quando o controle for parcial, calcula-se o fck estimado (fckest) em funo do nmero de exemplares do lote. Um exemplar constitudo de dois corpos-de-prova da mesma

    betonada, moldados no mesmo ato e o valor admitido como resistncia compresso do exemplar o maior dos dois valores. Lotes com nmero de exemplares (n) entre 6 e 20 devem ser calculados de acordo com a Equao 2-2.

    m

    m

    ckest fm

    ffff

    +++=

    1...2 121 (Equao 2-2)

    Onde:

    fckest valor estimado da resistncia caracterstica m = n/2. Despreza-se o valor mais alto de n, se for mpar

    f1, f2, ..., fm valores das resistncias dos exemplares, em ordem crescente n = nmero de exemplares

  • 24

    No se deve tomar para fckest valores inferiores a 6.f1, adotando-se para 6 os valores da tabela 8 da NBR 12655 (ABNT, 2006), em funo da condio de preparo do concreto e do nmero de exemplares da amostra, admitindo-se interpolao linear.

    Para lotes com nmero de exemplares maiores do que 20, utiliza-se a Equao 2-3.

    dcmckest sff 65,1= (Equao 2-3)

    Onde: fcm a resistncia mdia dos exemplares do lote, em megapascals;

    sd o desvio padro da amostra de n elementos,calculado com um grau de liberdade a menos [(n-1) no denominador da frmula], em megapascals.

    No controle por amostragem total o valor estimado da resistncia caracterstica dado por:

    a) Para n 20, fckest = f1; (Equao 2-4) b) Para n > 20 , fckest = fij (Equao 2-5)

    Onde: i = 0,05n. Quando o valor de i for fracionrio, adota-se o nmero inteiro imediatamente superior.

    O valor de 0,05 refere-se ao percentual de probabilidade proveniente da definio de fck, ou seja, 5% dos exemplares.

    Os lotes de concreto sero aceitos, quando o valor estimado da resistncia caracterstica, calculado de acordo com o tipo de controle e nmero de exemplares, for maior que a

    resistncia caracterstica (fck).

    O concreto deve ser recebido desde que atendidas todas as condies estabelecidas na NBR 12655 (ABNT, 2006). Nos casos em que existir no-conformidades, devem ser obedecidos os critrios estabelecidos na NBR 6118 (ABNT, 2003).

  • 25

    A NBR 6118 (ABNT, 2003) apresenta como aes corretivas a serem adotadas no caso de no conformidades:

    a) Reviso do projeto para determinar se a estrutura pode ser aceita no todo ou em parte, considerando os valores obtidos nos ensaios

    b) Em caso negativo, devem ser extrados e ensaiados testemunhos conforme NBR 7680, se houver tambm deficincia de resistncia do concreto cujos resultados devem ser avaliados de acordo com a NBR 12655, procedendo-se a seguir nova verificao da estrutura visando sua aceitao

    c) No sendo finalmente eliminada a no conformidade, decide-se por uma das trs opes: determinar as restries de uso da estrutura; providenciar projeto de reforo ou decidir pela demolio parcial ou total. Existem casos em que se pode realizar a

    prova de carga, desde que no haja risco de ruptura frgil.

    2.5. AVALIAO DA RESISTNCIA MEDIANTE EXTRAO DE TESTEMUNHOS

    A extrao de testemunhos recomendada pela NBR 6118 (ABNT, 2003) para verificar a resistncia de estruturas de concreto que apresentam no-conformidade. Porm, Cnovas (1988) tambm recomenda a utilizao da extrao de testemunhos para os seguintes casos:

    Mudana de uso da estrutura, resultando em maiores solicitaes desta;

    Comportamento deficiente de uma estrutura em servio (ex: fissuras e deformaes excessivas);

    Determinao da capacidade residual de uma estrutura submetida a incndio,

    sobrecarga no prevista, impacto acidental, etc.

    A extrao de testemunhos consiste em retirar amostras de concreto da estrutura para mensurar a resistncia compresso do mesmo. Os testemunhos so, geralmente,

    cilndricos e so retirados por meio de extratoras rotativas com coroa diamantada, sob refrigerao de gua. A habilidade do operador de extrema importncia, a fim de

    minimizar os danos causados ao testemunho pela vibrao do equipamento (Castro, 2009).

  • 26

    Geralmente as resistncias dos testemunhos obtidas no ensaio de resistncia compresso (resistncia efetiva) so inferiores quelas obtida pelos corpos-de-prova cilndricos moldados e curados normalmente (resistncia potencial). Algumas razes para esta reduo da resistncia so as condies de transporte, lanamento, microfissuras geradas

    durante o processo de extrao, entre outras.

    Devido diferena da resistncia compresso obtida por testemunhos de concreto (resistncia efetiva) e a resistncia potencial, a NBR 6118 (ABNT, 2003) permite dividir o coeficiente de ponderao do concreto (c) por 1,1, o que equivale a multiplicar os resultados obtidos por 1,10.

    O ACI 214 4R-2003 (apud Vieira Filho, 2007) recomenda que o resultado da resistncia compresso obtida no rompimento do testemunho deva ser majorado pelo coeficiente de 1,06. Vieira Filho (2007), em sua pesquisa, obteve um valor para o coeficiente de correo dos efeitos de broqueamento de 1,07, muito prximo ao recomendado pelo ACI.

    Os testemunhos extrados no devem conter materiais estranhos ao concreto, como pedaos de madeira e barras de ao. Testemunhos que contenham barras de ao sero

    aceitos se estas barras de ao estiverem na direo ortogonal, variando de 70 a 110 ao seu eixo, e cuja rea da seo no ultrapasse 4% da rea da seo transversal do testemunho (NBR 7680, 2007).

    O local da extrao de extrema importncia, principalmente em elementos verticais como pilares, cortinas, paredes diafragmas, devido a fenmenos como o de segregao e exsudao do concreto. Nas regies mais altas pode-se chegar a uma reduo de 20% da

    resistncia quando comparada s partes mais baixas. A NBR 7680 (ABNT, 2007) recomenda, nesses casos, que a extrao seja realizada a uma distncia de 30 cm abaixo da superfcie de concretagem.

    O dimetro mnimo permitido pela norma brasileira NBR 7680 (ABNT, 2007) de trs vezes maior que a dimenso nominal do agregado grado e preferencialmente superior a

    100 mm. Porm, h casos em que no possvel retirar amostras com o dimetro estabelecido em norma devido a riscos para a estrutura, espaamento entre barras muito

    pequeno, e tambm, por questes estticas.

  • 27

    Os dimetros reduzidos mais utilizados so os de 75 mm, 50 mm e at de 25 mm. A desvantagem de se trabalhar com testemunhos de dimenses pequenas que os mesmos

    apresentam maior variabilidade que os padronizados. Logo, quando se utiliza dimetros menores, como o de 50 mm, a quantidade de testemunhos extrados deve ser 3 vezes maior (Neville, 1997).

    Da Silva et al. (2008) confirmaram a afirmao acima, obtendo um aumento do coeficiente de variao com a diminuio do dimetro do testemunho, alm de uma diminuio na

    mdia da resistncia para os dimetros menores. Os dimetros utilizados na pesquisa foram os seguintes: 25 mm, 32 mm, 50 mm, 100 mm e 150 mm.

    Vieira Filho (2007) tambm chegou a resultados semelhantes aos mencionados anteriormente. Em sua pesquisa ele utilizou testemunhos nos dimetros de 15 cm, 10 cm, 7,5 cm, 5,0 cm e 2,5 cm e a concluso a que o autor chegou foi que a variabilidade do ensaio aumenta com a diminuio do testemunho. Ele obteve, porm, boas correlaes estatsticas, permitindo a utilizao dos testemunhos de dimetro reduzido (7,5 mm, 5,0 cm e 2,5 cm) na avaliao de estruturas.

    A norma de Extrao, preparo e ensaio de testemunhos de concreto - NBR 7680 (ABNT, 2007) - determina que a amostragem possa ser definida de acordo com os lotes da concretagem ou em funo da importncia dos elementos que compem a estrutura. Caso no seja possvel a separao em lotes, a norma recomenda a utilizao de ensaios no destrutivos realizados paralelamente.

    Uma dificuldade encontrada atualmente para a utilizao da extrao de testemunhos em

    estruturas a presena elevada de barras de armadura. Em alguns casos possvel a utilizao de testemunhos de dimetro reduzido, entretanto, como mostrado anteriormente,

    necessrio uma maior quantidade de ensaios. Esta maior quantidade de testemunhos pode se tornar invivel do ponto de vista de estabilidade da estrutura.

    Para evitar danos estrutura, uma opo trabalhar com uma combinao da extrao de

    testemunhos e dos ensaios no destrutivos, pois os mesmos oferecem condies para realizar o controle de qualidade do concreto em obra. Outra vantagem seria uma possvel

    diminuio de custos na avaliao do concreto in loco.

  • 28

    2.6. ENSAIOS NO DESTRUTIVOS

    O controle de qualidade do concreto, que geralmente realizado por meio dos ensaios de resistncia compresso de amostras dos caminhes betoneiras, no apresenta a real

    situao da estrutura. O resultado obtido, nesse caso, a resistncia potencial do concreto, enquanto que o concreto da estrutura apresenta caractersticas diferenciadas (resistncia real), devido ao lanamento, compactao e cura, entre outras.

    Os ensaios no destrutivos so utilizados com a finalidade de avaliar o concreto aplicado nas estruturas com o intuito de dirimir dvidas respeito do controle tecnolgico do

    concreto, bem como avaliar a capacidade de estruturas antigas em resistir s solicitaes. O termo no destrutivo deve-se ao fato de permitir a anlise dos materiais a partir das

    condies internas ou superficiais, sem a destruio da pea sob anlise (Bauer, 2000).

    Segundo o ACI 228.2R (1998), os mtodos de ensaios no destrutivos podem ser utilizados para: controle de qualidade de construes novas, deteco de problemas em obras novas,

    avaliao do concreto antigo para reabilitao do edifcio e assegurar a qualidade de reparos com concreto.

    Os ensaios no destrutivos, alm de avaliar a resistncia do concreto, podem ser utilizados

    para determinar informaes importantes, como dimenses das peas, localizao de fissuras, grau de adensamento, presena de vazios, localizao e dimetro das barras de

    ao, corroso na armadura, extenso de danos devido a congelamento, fogo ou exposio qumica.

    A Tabela 2-4 apresenta alguns ensaios no destrutivos utilizados para avaliar a resistncia do concreto em obra, com uma breve descrio do princpio do mtodo, normas existentes

    e preciso. Nota-se que a maioria dos ensaios tem preciso de 15 a 20%.

  • 29

    Tabela 2-4 Alguns ensaios no destrutivos para avaliao da resistncia do concreto in loco Ensaio Princpio Norma Preciso

    Esclerometria

    Impactar uma superfcie de concreto com energia constante e medir o rebote da massa padro.

    NBR 7584 ASTM C805

    BS 1881: Parte 202

    15 a 20% em laboratrio 25% em estruturas de

    concreto (Malhotra e Carino, 2004)

    Ultrassom Mede o tempo que uma onda demora para percorrer uma certa distncia

    NBR 8802 NM 58

    ASTM C597 BS 1881: Parte 203

    20% em laboratrio (Popovics, 2001 apud

    Evangelista, 2002)

    Penetrao de pino

    Disparo, plvora, de um pino contra o concreto e mede-se o comprimento exposto do pino.

    ASTM C803 BS 1881: Parte 207

    15 a 20% (Malhotra (1984, apud Evangelista,

    2002)

    Ensaio de arrancamento

    Mede a fora necessria para arrancar uma pea metlica de dentro do concreto.

    ASTM C900 BS1881: Parte 207

    15% (BS 1881:Part 201, 1986)

    Mtodo da maturidade

    Mede-se o tempo e a temperatura de cura

    ASTM C1074

    BS 1881: Parte 201

    ---

    Mtodo da fratura interna

    Mede-se a fora necessria para arrancar um parafuso de fixao, instalado com o concreto endurecido.

    BS 1881: Parte 207

    30% (Chabowski e Bryden-Smith, 1980 apud

    Carino, 1997)

    A seguir sero apresentados os mtodos no destrutivos mais utilizados para avaliao da resistncia do concreto in loco: ultrassom; esclerometria e ensaio de arrancamento. O ensaio de penetrao de pino, por ser o principal objetivo deste estudo ser discutido no item seguinte.

    Dentro dos ensaios apresentados, os mais prticos de utilizao dentro dos canteiros de obra e capazes de fornecer informaes para avaliao das estruturas de concreto so o

    ensaio de esclerometria e penetrao de pino. Os equipamentos so simples e os resultados imediatos.

  • 30

    O ensaio de ultrassom influenciado pela armadura. Esta, por sua vez, se torna mais densa, devido a projetos cada vez mais carregados, tornando difcil a aplicao do ensaio de propagao de onda ultrassnica em campo. J os ensaios de maturidade e arrancamento precisam ser planejados, o que dificulta a sua utilizao quando da no conformidade dos concretos aplicados em estruturas.

    A Tabela 2-5 apresenta de forma resumida algumas caractersticas dos ensaios no destrutivos para avaliao da resistncia do concreto segundo Bungey & Millard (1996).

    Tabela 2-5 Ensaios de resistncia mritos relativos (Bungey & Millard, 1996)

    Ensaio Custo Velocidade do ensaio Dano Represen_ tatividade

    Confiabilidade das correlaes com resistncia

    Apl

    ica

    es

    ge

    rais

    Extrao de testemunhos Alto Lenta Moderado Moderada Boa

    Pull-out e Resistncia penetrao

    Moderado Rpida Pequeno Prximo da superfcie Moderada

    Pull-off e Break-off Moderado Moderada Pequeno

    Prximo da superfcie Moderada

    Fratura Interna Baixo Rpida Pequeno

    Prximo da superfcie Moderada

    Av

    alia

    o

    com

    para

    tiva

    Ultrassom Baixo Rpido Nenhum Boa Ruim

    Esclerometria Muito baixo Rpida Improvvel Superficial Ruim

    Des

    env

    olv

    imen

    to

    da re

    sist

    nci

    a

    Maturidade Moderado - Muito pequeno Boa Moderada

    Temperatura de cura Alto -

    Muito pequeno Boa Boa

    2.6.1. Mtodo da velocidade de propagao da onda ultrassnica

    A determinao da velocidade de propagao da onda ultrassnica o mtodo de ensaio no destrutivo mais antigo para avaliar a resistncia do concreto. O mtodo se baseia no

    tempo que uma onda longitudinal leva para percorrer um comprimento conhecido, em funo da densidade e do mdulo de deformao do concreto. Trata-se de um ensaio

    simples, barato e de fcil operao, alm de no causar nenhum dano estrutura.

  • 31

    O ensaio consiste em mensurar o tempo que a onda ultrassnica leva para atravessar o concreto, entre o transmissor e o receptor (Figura 2-7). A velocidade obtida pela distncia entre os transdutores dividida pelo tempo de propagao. As freqncias de onda normalmente utilizadas so de 20 kHz a 150 kHz e o tempo de percurso medido de forma eletrnica (Mehta & Monteiro, 2008).

    Figura 2-7 Ensaio da velocidade de propagao da onda ultrassnica (http://www.cmhtest.co.uk/products/pundit.html)

    De acordo com Popovics (2001 apud Evangelista, 2002), o ensaio de ultrassom permite estimar a resistncia do concreto com uma preciso de 20%, quando realizado em

    laboratrio. Em campo este valor pode ser ainda maior.

    2.6.2. Ensaio de arrancamento

    O ensaio de arrancamento ou pullout test, como tambm conhecido, consiste em

    arrancar um elemento metlico inserido no concreto ainda fresco. A fora necessria para arrancar a pea medida com o auxlio de um dinammetro. A extrao do elemento de

    ao acompanhada de um cone de concreto, danificando a superfcie da pea, que deve ser reparada aps o ensaio (Mehta & Monteiro, 2008). A Figura 2-8 ilustra o ensaio descrito.

    De acordo com Malhotra apud Neville (1997), o ensaio de arrancamento melhor que os ensaios com esclermetro e de penetrao, pois abrange um volume maior de concreto.

    Caso o objetivo do ensaio seja o de verificar se o concreto atingiu uma certa resistncia, o ensaio no precisa ser levado at a ruptura da superfcie, podendo-se interromper o ensaio

    aps a obteno da fora previamente determinada pela curva de correlao, relacionada com a resistncia necessria.

  • 32

    Figura 2-8 Ensaio de arrancamento (Mehta & Monteiro, 2008)

    Segundo Stone & Carino apud ACI 437R (1997), o ensaio mede uma fora esttica e no existe um consenso sobre qual fora obtida no ensaio. Deve-se, ento, obter curvas de correlao com a resistncia compresso para utilizao deste ensaio. Assim como para

    os demais ensaios no destrutivos, a correlao vlida apenas para concretos com as mesmas propriedades e materiais utilizados na obteno da curva de correlao.

    Mehta & Monteiro (2008) afirmam que o ensaio de arrancamento excelente para determinar o desenvolvimento da resistncia do concreto nas primeiras idades, alm de ser simples e rpido. A desvantagem do mtodo a de que o mesmo deve ser planejado com antecedncia, pois o elemento metlico deve ser inserido durante a concretagem.

    Segundo a norma britnica BS 1881:Part 201 (1986, apud Evangelista, 2002), a preciso do ensaio de arrancamento para estimar a resistncia compresso do concreto 15%.

    2.6.3. Ensaio escleromtrico

    O ensaio escleromtrico foi idealizado em 1948 por Ernst Schmidt, sendo conhecido tambm por esclermetro de Schmidt. O princpio do ensaio consiste em impactar, sobre a superfcie do concreto, uma massa elstica, com uma dada energia. O rebote ou reflexo

    desta massa padro fornece a dureza superficial, denominada ndice escleromtrico. A Figura 2-9 ilustra a forma de operao do esclermetro de reflexo, que deve sempre estar na direo normal superfcie ensaiada.

  • 33

    Figura 2-9 Diagrama de operao do esclermetro de reflexo (Mehta & Monteiro, 2008)

    No Brasil, este ensaio normalizado pela NBR 7584 (ABNT, 1995) que determina a rea do ensaio: de 90 x 90 mm a 200 x 200 mm; devendo ser efetuados de 9 a 16 impactos distantes entre si de 30 mm. Para o clculo do ndice escleromtrico, utiliza-se a mdia dos

    impactos realizados em uma rea de ensaio e desprezam-se os ndices escleromtricos afastados mais do que 10% da mdia.

    De acordo com Malhotra & Carino (2004), apesar de o ensaio de esclerometria obter a dureza superficial do concreto e no apresentar relao terica com a resistncia compresso do concreto, o mesmo pode ser utilizado para obter curvas de correlao com a

    resistncia, dentro de certos limites.

    A NBR 7584 (ABNT, 1995) estabelece como campo de aplicao do ensaio os seguintes casos: verificar a homogeneidade do concreto; comparar peas de concreto, tendo para isso

    um referencial, e estimar a resistncia compresso do concreto, desde que obtida uma curva de correlao confivel e o concreto fabricado com materiais locais.

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    De acordo com Mehta & Monteiro (2008), o mtodo de uso simples, permitindo avaliar o concreto endurecido in loco de forma rpida e barata. Os seguintes parmetros influenciam os resultados:

    - Dosagem do concreto: o tipo e a quantidade de agregado alteram o resultado. No caso de se utilizar o ensaio para comparar a uniformidade do concreto, este fator no

    relevante. No entanto, para se estabelecer curvas de correlao entre o ndice escleromtrico e a resistncia, este fator crtico, devendo-se identificar o agregado e obter

    uma curva de correlao para o mesmo. - Idade e tipo de cura: para perodos de tempo longos, existe diferena na relao entre

    ndice escleromtrico e resistncia. No caso de cura trmica, deve ser feita uma calibrao especial.

    - Uniformidade da superfcie: o ensaio deve ser realizado em superfcie lisa e bem compactada. O mtodo no deve ser utilizado em superfcies irregulares ou com agregado

    exposto.

    - Condio de umidade: quanto maior a umidade da superfcie, menor ser o ndice escleromtrico obtido, afetando a curva de calibrao do equipamento. - Carbonatao superficial: o carbonato de clcio proveniente da carbonatao superficial um composto rgido que pode aumentar o ndice escleromtrico. No caso de avaliaes em estruturas mais antigas, recomenda-se retirar a camada superficial do concreto para

    realizao do ensaio, comparando-se com o resultado obtido na superfcie original. - Rigidez do elemento: a rigidez da pea a ser submetida ao ensaio deve ser elevada o

    suficiente para evitar vibraes durante o impacto da massa. Se houver vibrao, o valor do ndice de reflexo ser menor, comprometendo o ensaio. - Localizao do mbolo: caso o impacto ocorra sobre um agregado rgido ou barra de armadura, o resultado obtido extremamente elevado e incorreto. Caso o mbolo seja projetado sobre um vazio ou sobre um agregado mole, o valor do ndice escleromtrico ser muito baixo.

    A Figura 2-10 apresenta os resultados obtidos por Cmara (2006) ao variar a umidade do concreto ensaiado. Como esperado, obteve-se menores ndices escleromtricos para os

    corpos-de-prova midos (ECH L-25b) quando comparados com os corpos-de-prova curados ao ar (ECH L-25a).

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    Figura 2-10 Influncia do teor de umidade no ensaio de esclerometria para concreto 25 MPa (Cmara, 2006)

    A direo do equipamento, em relao horizontal, tambm interfere no ndice

    escleromtrico obtido devido ao da gravidade sobre a massa do equipamento. Deste modo, deve ser feita a correo da leitura conforme a inclinao utilizada do esclermetro

    (Bauer, 2000).

    Uma considerao importante com relao ao ensaio que o ndice escleromtrico obtido avalia apenas uma profundidade de 20 mm do concreto, quando utilizado esclermetro

    com energia de percusso por volta de 2,25 N.m (NBR 7584, 1995).

    Malhotra & Carino (2004) afirmam que a preciso do ensaio escleromtrico, na estimativa da resistncia compresso do concreto, em torno de 15% a 20% para corpos-de-prova moldados, curados e testados sob condies de laboratrio e com equipamento devidamente calibrado. Entretanto, a preciso provvel para estimar a resistncia das

    estruturas de 25%.

    Machado, M. (2005) obteve, para o ensaio de esclerometria, um coeficiente de variao de 3,1% e, na estimativa da resistncia do concreto, uma preciso de 7,9%.

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    2.7. ENSAIO DE PENETRAO DE PINO

    O ensaio de penetrao de pino foi desenvolvido na dcada de 60 nos Estados Unidos, com o intuito de correlacionar a resistncia compresso do concreto com a profundidade de

    penetrao de um pino ou parafuso, quando disparados por uma pistola (Gonalves, 1986 apud Evangelista, 2002).

    O ensaio de penetrao de pino pode ser utilizado para estimar a resistncia compresso

    do concreto a partir de curvas de correlao, para verificar a homogeneidade do concreto e, tambm, para determinar quando a forma da estrutura pode ser retirada, pois a penetrao

    pode ser realizada sobre a mesma. A Figura 2-11 ilustra a realizao do ensaio de penetrao de pino.

    Figura 2-11 Execuo do ensaio de penetrao de pino

    O mtodo consiste no disparo de um pino de elevada dureza contra uma pea de concreto. Para isso utiliza-se uma pistola ativada base de plvora (pistola finca-pino). O princpio deste ensaio de que a energia cintica inicial do pino parcialmente absorvida pelo concreto, outra parte na fratura e no atrito entre o pino e o concreto e o restante liberado

    na forma de calor.

    Conhecendo-se o comprimento total do pino, obtm-se o comprimento cravado do mesmo. A parti