UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO

CENTRO DE CINCIAS E TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Jos Glayson Arago

ESTUDO DA RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE AGREGADO GRADO POR MEIO DA ANLISE DE

ENSAIOS ESCLEROMTRICOS E DE ULTRASSOM

Trabalho apresentado Universidade Catlica

de Pernambuco para a disciplina ENG1910 -

Projeto Final de Curso.

Orientadora: Prof. Eliana Cristina Barreto

Monteiro

Recife, 2014

II

ESTUDO DA RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE AGREGADO GRADO POR MEIO DA ANLISE DE

ENSAIOS ESCLEROMTRICOS E DE ULTRASSOM

Jos Glayson Arago

Projeto Final de Curso submetido ao curso de graduao em Engenharia Civil da Universidade Catlica de Pernambuco como parte dos requisitos necessrios obteno do

grau de Engenharia Civil.

Aprovado por:

Prof. Eliana Cristina Barreto Monteiro

Prof.

Prof.

III

Agradecimento Primeiramente agradeo a Deus, que permitiu que acontecesse tudo isso ao longo da minha vida, e no somente nesses anos como universitrio, mais que em todos os momentos o maior mestre que algum pode conhecer. A Universidade Catlica de Pernambuco, pela oportunidade de fazer o curso. Agradeo todos s professores, desde o meu primrio ate a faculdade, pr m proporcionar conhecimento n apenas racional, ms manifestao d carter afetividade d educao n processo d formao profissional, pr tanto q s dedicaram mim, n somente pr terem m ensinado, ms por terem m feito aprender. palavra mestre, nunca far justia s professores dedicados s quais sm nominar tero s meus eternos agradecimentos. minha famlia, por sua capacidade de acreditar em mim e investir em mim. Me, seu cuidado e dedicao foi que deram, em alguns momentos, a esperana para seguir. Pai, sua presena significou segurana e certeza de que no estou sozinho nessa caminhada. No podia deixar de falar dos meus Tios Edson e Maria do Carmo, na qual serei grato pelo apoio e fora na qual me ajudaram. Paloma Arago, pessoa com quem amo compartilhar a vida. Com voc tenho me sentido mais vivo de verdade. Obrigado pelo carinho, a pacincia e por sua capacidade de me trazer paz na correria de cada semestre. No esquecendo s minhas duas prolas: Matheus e Lucas Arago por compreender minhas ausncias e omisses, onde tudo isso foi para poder da um futuro melhor aos dois. Agradeo a todos que estiveram presentes em minha trajetria acadmica: amigos como Edgar Bezerra , Guilherme Ramon, Joo Victor, Heitor Gomes, Igor Snard, Breno Lemke, Renan Guimares,Tony Carneiro, Luis Eduardo, Francisco Elber, Rafael Claudino, os mais chegados e a todos que contriburam com sua fora, conselhos, ajuda e colaboraes. Jamais os esquecerei e sentirei bastante saudades deles. No posso dizer que este o fim. Este apenas o comeo da prxima jornada. At a prxima.

I

V

RESUMO

A resistncia compresso de um concreto uma caracterstica de extrema

importncia para a execuo de uma obra de engenharia, o mais comum de todos os ensaios

de concreto endurecido o de resistncia compresso, em parte porque um ensaio fcil

e, em parte, porque muitos, embora no todas, das caractersticas desejveis do concreto

so qualitativamente relacionadas com a resistncia: mas principalmente devido

importncia intrnseca da resistncia compresso do concreto em projetos estruturais.

Neste trabalho de projeto final de curso so investigados a correlao dos resultados obtidos

nos ensaios no destrutveis de ultrassom e esclerometria com a resistncia compresso

axial de concretos com diferentes tipos de agregados. Para tanto foram moldados corpos-

de-prova de concretos padronizados de dimenses 10x20cm, produzidos com dois tipos

diferentes de agregados, a brita e o seixo rolado, avaliados em duas idades de curas

diferentes, aos 7 e aos 28 dias de idade.

Os resultados dos ensaios demonstraram que os ensaios no destrutveis so uma

importante fonte de informao que conjuntamente com os resultados de resistncia

compresso fornecem um maior subsdio na tomada de deciso e diagnstico da estrutura,

mas que isoladamente podem trazer concluses errneas. Observou-se com este estudo que

a utilizao de tipos diferentes de agregados, com o uso de um mesmo trao, trouxe

diferenas da ordem de 25% maiores para a brita na resistncia aos 28 dias, e cerca de 50%

tambm maiores pra a brita na idade de 7 dias, tal diferena foi um resultado no esperado,

pois a literatura mostra que o tipo de agregado seixo e brita no leva a variaes

significativas da resistncia

V

SUMRIO

1. INTRODUO __________________________________________________________________________ 1

1.1 Justificativa ______________________________________________________________ 1

1.2 Objetivos ________________________________________________________________ 1 1.2.1 Objetivo geral _________________________________________________________ 1 1.2.2 Objetivo especfico _____________________________________________________ 2

1.3 Escopo do trabalho ________________________________________________________ 2

2. REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________ 3

2.1 Agregados para concreto ___________________________________________________ 3 2.1.1 Seixo rolado __________________________________________________________ 3 2.1.2 Brita ________________________________________________________________ 4

2.2 Ensaio de esclerometria ____________________________________________________ 4 2.2.1 Definio_____________________________________________________________ 4 2.2.2 Equipamentos ________________________________________________________ 4 2.2.3 Aplicao ____________________________________________________________ 5

2.3 Ensaio de ultrassom ________________________________________________________ 6 2.3.1 Definio_____________________________________________________________ 6 2.3.2 Equipamentos ________________________________________________________ 7 2.3.3 Aplicao ____________________________________________________________ 7

2.4 Ensaio de resistncia compresso ___________________________________________ 8 2.4.1 Definio_____________________________________________________________ 8 2.4.2 Equipamentos ________________________________________________________ 8 2.4.3 Aplicao ____________________________________________________________ 9

3. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL _________________________________________________________ 10

3.1 Materiais utilizados _______________________________________________________ 10 3.1.1 Cimentos e adies ___________________________________________________ 10 3.1.2 Agregados e aditivos __________________________________________________ 10

3.2 Dosagem e preparo dos corpos-de-prova _____________________________________ 11 3.2.1 Equipamentos utilizados _______________________________________________ 12

3.3 Moldagem dos corpos-de-prova _____________________________________________ 12

3.4 Execuo dos ensaios _____________________________________________________ 13

4. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS_______________________________________________ 15

5. CONSIDERAES FINAIS _________________________________________________________________ 21

5.1 Concluso _______________________________________________________________ 21

5.2 Sugesto para trabalhos futuros _____________________________________________ 22

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS _______________________________________________________________ 23

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema de utilizao do esclerometro ................................................................................. 5

Figura 2 - Mtodos de medidas de ultrassom (Fonte: ABNT NBR 8802) ................................................ 7

Figura 3 - Resistncias compresso do concreto com brita ............................................................... 15

Figura 4 - Resistncias compresso do concreto com seixo .............................................................. 16

Figura 5 - Comparativo entre resistncias do concreto ........................................................................ 17

Figura 6 - Indce escleromtrico X resistncia estimada (seixo) ........................................................... 18

Figura 7 - Indce escleromtrico X resistncia estimada (brita) ............................................................ 19

Figura 8 - comparativo entre resistncias e indces escleromtricos ................................................... 20

LISTA DE FOTOGRAFIAS

Fotografia 1 - seixo rolado (Fonte: internet) ........................................................................................... 3

Fotografia 2 - Brita grantica (Fonte: internet) ........................................................................................ 4

Fotografia 3 - Aparelho escleromtrico .................................................................................................. 4

Fotografia 6 - Aparelho de ultrassom PUNDIT ........................................................................................ 7

Fotografia 7 - Mquina universal de ensaios .......................................................................................... 9

Fotografia 8 - Pesagem dos materiais ................................................................................................... 12

Fotografia 9 - Betoneira utilizada na execuo do concreto ................................................................ 13

Fotografia 10 - Corpos-de-prova confeccionados para o estudo .......................................................... 13

Fotografia 11 Corpos-de-prova antes da realizao dos ensaios ....................................................... 14

Fotografia 12 - Realizao do ensaio de ultrassom ............................................................................... 14

Fotografia 13 - Escleromtro utilizado nos ensaios .............................................................................. 14

Fotografia 14 - Ensaio de resistncia compresso ............................................................................. 14

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Avaliao do concreto pela esclerometria (Fonte: CHEFDEVILLE, 1995 - notas de aula prof Eliana) ...................................................................................................................................................... 6

Tabela 2 - Caractersticas fsicas do cimento (Fonte: CIMPOR) ............................................................ 10

Tabela 3 - Caracterizao do agregado mido ...................................................................................... 10

Tabela 4 - Caracterizao do agregado grado ..................................................................................... 11

Tabela 5 - Tipo e quantidade de CP's ensaiados ................................................................................... 11

Tabela 6 - Resultados de resistncia aos 7 dias - brita .......................................................................... 15

Tabela 7 - Resultados de resistncia aos 28 dias brita ......................................................................... 15

Tabela 8 - Resultados de resistncia aos 7 dias - seixo ......................................................................... 16

Tabela 9 - Resultados de resistncia aos 28 dias - seixo ....................................................................... 16

Tabela 10 - Resultados de velocidade de propagao da onda ultrasnica ......................................... 17

Tabela 11 - Resultados da avaliao da dureza superficial atravs do esclermetro ........................... 18

Tabela 12 - Resultados mdios das resistncias e dos indces escleromtricos ................................... 19

1

UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: PROJETO FINAL DE CURSO

DATA: Abril de 2014

ESTUDO DA RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE AGREGADO GRADO POR MEIO DA ANLISE DE

ENSAIOS ESCLEROMTRICOS E DE ULTRASSOM

Jos Glayson Arago Glayson.aragao@msn.com

1. INTRODUO

1.1 Justificativa

Alguns mtodos de ensaio foram desenvolvidos, popularmente chamados de ensaios no destrutivos END, constituem de procedimentos mais rpidos, simples e mais econmicos, que ocasionam um dano mnimo ou superficial na estrutura e permitem obter informao das propriedades do concreto e uma estimativa da resistncia compresso medida in situ. A correlao entre resistncia compresso e os ensaios no destrutveis como o de esclerometria e ultrassom influenciada por diversos fatores, tais como: o tipo de cimento, relao gua/cimento, tipo de agregado e adensamento, idade, presena de umidade, etc.

O uso de ensaios no destrutivos para controle da qualidade do concreto da obra permite detectar de maneira fcil, econmica e em pouco tempo possveis problemas que possam comprometer uma estrutura, alm de dar uma estimativa da potencial resistncia desta. Ter o conhecimento a respeito das correlaes entre os resultados destes ensaios de fundamental importncia para uma completa anlise da situao de uma estrutura.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Correlacionar os resultados obtidos nos ensaios no destrutveis de ultrassom e esclerometria com a resistncia compresso axial em duas famlias de concretos moldados em laboratrio com diferentes tipos de agregados.

2

1.2.2 Objetivo especfico

Verificar a influncia do tipo de agregado destes concretos nos resultados dos ensaios no destrutveis e de resistncia compresso.

Verificar a influncia do tempo de cura no estudo em questo;

1.3 Escopo do trabalho

Para uma melhor compreenso, este estudo foi dividido em captulos para um melhor entendimento do tema conforme descrito abaixo: CAPITULO 2 Reviso Bibliogrfica ser descrito um breve panorama sobre o tema em

estudo.

CAPITULO 3 Planejamento Experimental demonstrado todas as etapas do trabalho

desde a caracterizao dos materiais empregados at a execuo do mesmo.

CAPITULO 4 Resultados e Discusses apresentada uma anlise e interpretao dos

resultados.

CAPITULO 5 Consideraes Finais so apresentadas as concluses obtidas e efetuadas

algumas sugestes para pesquisas futuras.

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2. REVISO BIBLIOGRFICA

De maneira sucinta, pode-se afirmar que o concreto uma pedra artificial que se molda inventividade construtiva do homem. Este foi capaz de desenvolver um material que, depois de endurecido, tem resistncia similar s das rochas naturais e, quando no estado fresco, composto plstico: possibilita sua modelagem em formas e tamanhos os mais variados (IBRACON, 2009).

Duas propriedades do concreto que o destacam como material construtivo so: sua resistncia gua diferentemente do ao e da madeira, o concreto sofre menor deteriorao quando exposto gua, razo de sua utilizao em estruturas de controle, armazenamento e transporte de gua e sua plasticidade que possibilita obter formas construtivas inusitadas, como se v nas obras arquitetnicas de Niemayer. Mas existem outras vantagens: a disponibilidade abundante de seus elementos constituintes e seus baixos custos.

Segundo a ASTM (American Society for Testing and Materials), o concreto um material compsito que consiste de um meio aglomerante no qual esto aglutinadas partculas de diferentes naturezas: o aglomerante, o agregado, os aditivos e adies, e a gua (IBRACON, 2009).

2.1 Agregados para concreto

O agregado qualquer material granular, como areia, pedregulho, seixos, rocha britada, escria de alto-forno e resduos de construo e de demolio; so classificados quanto a origem em naturais e artificiais; quanto a graduao, ou tamanho dos gros, so classificados em grado, se as partculas de agregado so maiores do que 4,75mm, caso contrrio, o agregado chamado de mido; e quanto a massa especfica, so classificados em leves, mdios e pesados (VIEIRA FILHO, 2012).

2.1.1 Seixo rolado

Chama-se seixo a todo fragmento de mineral ou de rocha, pedra de formato arredondado e superfcie lisa, caractersticas dadas pelas guas dos rios, de onde retirada. Existem tambm os seixos obtidos artificialmente, rolados em mquinas. A Fotografia 1 monstra o seixo rolado utilizado nos concretos.

Fotografia 1 - seixo rolado (Fonte: internet)

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2.1.2 Brita

Brita a rocha quebrada mecanicamente em fragmentos de diversos dimetros, agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em depsitos geolgicos jazidas, pelo processo industrial de cominuio, ou fragmentao controlada da rocha macia. A Fotografia 2 apresenta um exemplo da brita grantica utilizada.

Fotografia 2 - Brita grantica (Fonte: internet)

2.2 Ensaio de esclerometria

2.2.1 Definio

A NBR 7584 (2012) a norma que estabelece os procedimentos para execuo deste ensaio; Segundo esta norma, o ensaio escleromtrico definido como um mtodo no destrutivo que mede a dureza superficial do concreto, fornecendo elementos para a avaliao da qualidade do concreto endurecido.

2.2.2 Equipamentos

O esclermetro de reflexo foi criado pelo Eng. suo Ernest Schmidt, em 1948. O aparelho constitudo por um tubo cilndrico em cujo interior h uma mola, um mbolo e uma massa, conforme apresentado na Fotografia 3 logo abaixo.

Fotografia 3 - Aparelho escleromtrico

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O mbolo colocado em contato com a superfcie do concreto de modo a deslocar a massa metlica por dentro do tubo cilndrico e a mola padro estendida. Quando a massa metlica chega ao final do tubo, um dispositivo do aparelho a libera de modo que, pela ao da mola, ela se choca no mbolo e rebota em certo grau. Pelo efeito do choque, a massa retorna em certa magnitude gerando um ndice indicado por um cursor que se move ao longo de uma escala graduada, de acordo como apresentado na Erro! Fonte de referncia no encontrada..

Figura 1 - Esquema de utilizao do esclerometro

O ndice escleromtrico proporcional a distncia percorrida pela massa no rebote e a resistncia do concreto diretamente proporcional distncia a que a massa refletida no interior do aparelho aps o choque. O prprio equipamento utilizado nos ensaios fornece curvas de correlao do ndice escleromtrico com a resistncia do concreto, porm a NBR 7584 (2012) recomenda a utilizao de curvas de correlao adequadas, obtidas por meio de ensaios com materiais da regio onde o concreto foi fabricado, quando se deseja usar o esclermetro para avaliar a resistncia compresso do concreto, garantindo-se assim maior segurana nos resultados.

As leituras atravs do esclermetro so bastante sensveis s variaes locais no concreto, especialmente a inertes e buracos prximos da superfcie e ainda a descontinuidades prximas da rea ensaiada.

Segundo Castro et al. (2009), os fatores que mais influenciam nos resultados do ensaio escleromtrico so o tipo de acabamento da superfcie, tipo de agregado, inclinao do esclermetro, carbonatao das camadas mais externas do concreto, idade da estrutura, umidade e tipo de cimento alm do proporcionamento do concreto.

2.2.3 Aplicao

O mtodo no destrutvel de ensaio escleromtrico o primeiro ensaio a ser requisitado quando ocorre suspeita de concreto com resistncia abaixo do fck estabelecido pelo calculista no projeto estrutural. Tambm utilizado para estimar a resistncia do concreto de obras antigas.

Segundo Bauer (2013), as vantagens deste ensaio alm da economia a facilidade para

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execuo em campo e no laboratrio, porm precisa ser acompanhado de outros ensaios para determinar a resistncia do concreto. Portanto, no pode ser considerado como substituto de ensaios normalizados para determinar a resistncia compresso do concreto, mas se pode considerar como um mtodo para determinar a uniformidade do concreto na estrutura e ser comparado com outros mtodos.

O ensaio de esclerometria possui outras aplicaes alm da medida quantitativa da resistncia mecnica do concreto. Castro et al. (2007) o aponta como til para avaliao da uniformidade da resistncia mecnica, com danos muito pequenos aos elementos estruturais, podendo ser comparadas diferentes regies de uma estrutura. possvel tambm estimar a evoluo da resistncia para prosseguimento das obras, peas pr-moldadas, aplicao de carregamentos em estruturas recm-executadas ou recm--descimbradas, alm da verificao da resistncia s cargas de servio em estruturas deterioradas.

Alm da curva de estimativa da resistncia da pea, disponibilizada no prprio equipamento, curva esta estimada em funo do ndice escleromtrico, alguns autores correlacionam o ndice indicado no aparelho aps a realizao do ensaio com a qualidade da cobertura do concreto avaliada, conforme a Tabela 1.

Tabela 1 - Avaliao do concreto pela esclerometria (Fonte: CHEFDEVILLE, 1995 - notas de aula prof Eliana)

2.3 Ensaio de ultrassom

2.3.1 Definio

O mtodo ultra-snico est baseado na propagao de ondas sonoras de alta freqncia pelo material analisado, sua metodologia descrita pela NBR 8802 (2012). Estas ondas variam de velocidade em funo da quantidade de poros e vazios, o que possibilita a deteco de descontinuidades. A idia projetar o som para dentro do material, medindo o tempo at que o mesmo se propague at um outro ponto qualquer. Sabendo a distncia entre os pontos, possvel ento determinar a velocidade mdia no trecho de propagao, que ir depender de diversos fatores como a natureza do material, a porosidade do mesmo, a presena ou no de gua nos poros, entre outros.

As ondas so transmitidas pelo transdutor emissor, que consiste em um cristal piezo-eltrico capaz de converter a energia eltrica em onda mecnica (sonora). Quando esse transdutor est em contato com o material a ser analisado, emite uma onda que atravessa o mesmo. Ao encontrar uma descontinuidade esta onda refletida, retardando o sinal que captado pelo receptor, quanto maior a velocidade de onda, maior ser a compacidade do concreto. Os ensaios podem ser realizados de forma indireta, quando se tem acesso a apenas uma das faces. Mas, para uma melhor resposta, os transdutores devem preferencialmente ser colocados em faces opostas, pois se torna menos provvel que ocorra a perda ou perturbao do sinal. A Figura 5, apresentada a seguir demonstra os principais

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mtodos de medidas de ultrassom

Figura 2 - Mtodos de medidas de ultrassom (Fonte: ABNT NBR 8802)

2.3.2 Equipamentos

A aparelhagem necessria para a realizao do ensaio est descrita a seguir:

Para esta pesquisa ser utilizado o aparelho PUNDIT (Portable Ultrasonic Non Destructive Digital Indicating Tester), disponvel no Laboratrio de Tecnologia dos Materiais da Universidade Catlica de Pernambuco, ilustrado na Fotografia 4 que se segue. Aparelho de pulso eltrico de baixa freqncia ultrassnica, com alta estabilidade e preciso de leitura de pelo menos 0,1 s, composto de transdutor-emissor; transdutor-receptor; circuito medidor de tempo; cabos coaxiais e uma barra de referncia.

Ainda utilizado como material de apoio para realizao das medidas ultrassnicas, um material acoplante, geralmente uma vaselina industrial; uma rgua ou trena para medida das distncias de leitura.

Fotografia 4 - Aparelho de ultrassom PUNDIT

2.3.3 Aplicao

O mtodo da medio da velocidade de propagao de ultrassons provavelmente entre os ensaios no destrutivos aquele que tem mais aplicaes, por ser um ensaio fcil e rpido de executar. Suas principais aplicaes so a determinao da homogeneidade do concreto, avaliao da existncia e estimativa da profundidade de fissuras, da existncia de grandes vazios ou buracos, estimativa da resistncia compresso e determinao do

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mdulo de elasticidade.

A velocidade do pulso das ondas longitudinais geradas funo das propriedades elsticas do material tais como mdulo de elasticidade e coeficiente de Poisson e de sua densidade, conforme citado por Castro et al (2009).

A dependncia entre as propriedades do material e o comportamento das ondas que por ele passam permite correlao que pode ser usada, por exemplo, para determinao da resistncia mecnica do concreto. Este mesmo autor, em seu trabalho de avaliao da resistncia mecnica do concreto atravs do ultrassom para diferentes traos de concreto e condies de umidade, obteve baixa sensibilidade do ensaio para essa avaliao. Para resistncia dos corpos-de-prova variando entre 41 e 64 MPa, a velocidade de propagao do ultrassom variou entre 4425 a 4721 m/s, sendo valores muito prximos, suscetveis a erros experimentais.

2.4 Ensaio de resistncia compresso

2.4.1 Definio

Segundo Neville (2007) o mais comum de todos os ensaios de concreto endurecido o de resistncia compresso, em parte porque um ensaio fcil e, em parte, porque muitos, embora no todas, das caractersticas desejveis do concreto so qualitativamente relacionadas com a resistncia: mas principalmente devido importncia intrnseca da resistncia compresso do concreto em projetos estruturais.

2.4.2 Equipamentos

De acordo com a NBR 5739 (2007) os ensaios de compresso simples so realizados com corpo-de-prova cilndricos, e seus dimetros variam entre 10 a 45 cm.

O sistema de medio de foras pode ser analgico ou digital. Em ambos dever ser previsto uma maneira de se indicar carga mxima atingida, devendo ser feita a leitura aps a realizao de cada ensaio. Os dois pratos de compresso (superior e inferior) devero ser de ao. A superfcie de contato com os corpos-de-prova tem que ter sua menor dimenso em 9% superior ao maior dimetro do que ser ensaiado.

A verificao da maquina devera acontecer periodicamente em intervalos no maiores que 12 meses. Dever ser calibrado todas as vezes que forem realizadas operaes de manuteno, ou transporte da mquina para outro lugar, e sempre que ocorrer variaes altas de resistncia do concreto durante um perodo quando nada foi mudado.

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Fotografia 5 - Mquina universal de ensaios

2.4.3 Aplicao

A determinao da resistncia compresso o ensaio mais comum para avaliao do concreto empregado em estruturas, e muitas das caractersticas desejveis do mesmo so relacionadas a essa propriedade. Segundo Neville (2007), pode-se atribuir a ampla atribuio deste ensaio a trs principais fatores: inicialmente, pela relao direta entre a resistncia do concreto com a capacidade da estrutura em resistir s cargas aplicadas; em seguida pela facilidade de execuo do ensaio e finalmente pela possibilidade do desenvolvimento de correlaes entre a resistncia com outras propriedades do concreto.

Na construo civil de maneira geral, a determinao da resistncia compresso axial utilizada para determinao e adequao de traos de concreto, ou ainda como parmetro no controle de qualidade da resistncia nas edificaes, onde existem mtodos sistematizados a serem seguidos, permitindo a padronizao e avaliao dos resultados. Em virtude da abundncia de variveis envolvidas na determinao das propriedades do concreto, sua qualidade esta diretamente ligada ao nvel de controle empregado em todas as etapas de produo, visto que a resistncia compresso tem sido empregada como medida de qualidade de um concreto.

Em estruturas acabadas, onde a resistncia do concreto duvidosa, testemunhos podem ser extrados e ensaiados compresso, a fim de se determinar a resistncia do concreto presente nas mesmas.

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3. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL

Neste captulo apresenta-se uma descrio das etapas necessrias a realizao do presente estudo: quantidade de amostras, tipo e materiais utilizados, preparao das amostras, ensaios, etc. Todo o trabalho desenvolvido nesta pesquisa foi realizado no Laboratrio de Materiais de Construo da Universidade Catlica de Pernambuco, seguindo as recomendaes das normas tcnicas vigentes.

3.1 Materiais utilizados

3.1.1 Cimentos e adies

O cimento utilizado neste estudo foi o CPII Z 32 da CIMPOR, fornecido em sacos de 50 kg e adquiridos em armazns da Regio Metropolitana do Recife. A Tabela 2 mostra as caractersticas fsicas desse cimento. Quanto as adies, para este estudo no foram utilizadas adies ao concreto.

Tabela 2 - Caractersticas fsicas do cimento (Fonte: CIMPOR)

Ensaio Mtodo Resultado Especificao

Finura #75m (%) NBR11579 4,3 < 12

Superfcie especifica (cm/g) NBRNM76 4820 > 2600

Incio de pega (min) NBRNM65 180 > 60

Fim de pega (min) NBRNM65 450 < 600

Expansibilidade (mm) NBR11582 0 < 5

Resistncia compresso (MPa) NBR7215

15,0 (3d) > 10,0

25,1 (7d) > 20,0

36,8 (28d) >32,0

3.1.2 Agregados e aditivos

O Agregado mido utilizado na confeco dos concretos foi uma areia lavada natural quartzosa, comumente encontrada em armazns da Regio. Foram realizados os seguintes ensaios de caracterizao deste material: granulometria, massa especifica e massa unitria, apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 - Caracterizao do agregado mido

Mdulo

de

Finura

Dimenso Mxima

Caracterstica

(mm)

Massa

especfica

(g/cm3)

Massa unitria

Seca

(kg/m3)

2,37 2,4 2,60 1495

NBR NM 48 NBR 9776 NBRNM45

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Como o estudo envolvia a utilizao de dois tipos de agregados grados, o seixo rolado, oriundo de rios e o de origem grantica,comumente conhecido como brita a caracterizao desses materiais se deu pelos ensaios de granulometria. Os resultados so apresentados na Tabela 4.

Tabela 4 - Caracterizao do agregado grado

Mdulo

de

Finura

Dimenso Mxima

Caracterstica

(mm)

Origem do Material

7,19 25,0 Brita

7,45 25,0 Seixo

NBR NM 48 -

Quanto aos aditivos, para este estudo tambm no foi feito o uso destes para o preparo do concreto.

3.2 Dosagem e preparo dos corpos-de-prova

Para realizao deste estudo foram produzidos 2 traos de concreto, com mesma relao gua/cimento, esperando portanto atingir o mesmo nvel de resistncia, dois tipos de agregados grados, a brita grantica para utilizao no primeiro trao e o seixo rolado para utilizao no segundo trao.

Cada famlia de concreto foi composta por 06 corpos-de-prova destinados a realizao dos ensaios, sendo 03 CPs cilndricos de concreto com dimenses 10x20cm para ruptura compresso e realizao de ensaios no destrutivos na idade de 7 dias e outros 3 CPs cilndricos e de mesmas dimenses para realizao dos ensaios aos 28 dias, idade esta, considerada padro para anlise de propriedades do concreto endurecido, conforme a Tabela 5:

Tabela 5 - Tipo e quantidade de CP's ensaiados

Traos

Materiais Ensaio no destrutvel

Ensaio destrutvel

Cimento Areia Agregado grado

gua Esclerometria Ultrassom Compresso axial

T1 1,00 1,50 2,50 (brita)

0,50 6 6 6

T2 1,00 1,50 2,50 (seixo)

0,50 6 6 6

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3.2.1 Equipamentos utilizados

Para a realizao do trabalho os equipamentos utilizados esto a seguir descritos:

Balana digital com capacidade para 150 kg;

Betoneira capacidade 200 litros;

Formas cilndricas de dimenses 10x20 cm;

Vibrador de imerso;

Esclermetro de reflexo PROCEQ

Aparelho de ultrassom - PUNDIT

3.3 Moldagem dos corpos-de-prova

Para a moldagem dos corpos-de-prova foram produzidos 0,07 m de concreto no Laboratrio de Tecnologia dos Materiais de Construo da Universidade Catlica de Pernambuco, seguindo as recomendaes da normas tcnicas pertinentes.

Os materiais foram pesados com auxlio de balanas digitais, conforme demonstrado na Fotografia 6 abaixo:

Fotografia 6 - Pesagem dos materiais

Aps a pesagem dos materiais prosseguiu-se com a mistura de todos os materiais na betoneira (Fotografia 7) para em seguida executar a moldagem dos corpos de prova (Fotografia 8) com o a utilizao do vibrador de imerso.

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Fotografia 7 - Betoneira utilizada na execuo do concreto

Fotografia 8 - Corpos-de-prova confeccionados para o estudo

3.4 Execuo dos ensaios

Aps as moldagens, os corpos de prova foram deixados num perodo de cura ao ar durante 24h, procedendo-se com a desmoldagem, identificao dos CPs e incio da cura mida at as idades previstas para realizao dos ensaios (7 e 28 dias).

Antes da realizao dos ensaios, os cps foram retirados da gua para secagem superficial (Fotografia 9), logo em seguida foi realizado a leitura da velocidade de propagao da onda ultrassnica, conforme Fotografia 10; por fim os corpos-de-prova foram posicionados na mquina universal de ensaios para realizao da avaliao da dureza superficial atravs do esclermetro de reflexo (Fotografia 11) e do ensaio de resistncia compresso (Fotografia 12).

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Fotografia 9 Corpos-de-prova antes da realizao dos ensaios

Fotografia 10 - Realizao do ensaio de ultrassom

Fotografia 11 - Escleromtro utilizado nos ensaios

Fotografia 12 - Ensaio de resistncia compresso

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4. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

Resistncia compresso

Os resultados de resistncia compresso foram agrupados em funo do tipo do agregado e da idade de ruptura, as Tabelas 6 e 7 e a Figura 1 mostram estes resultados e apresentam uma anlise estatstica dos mesmos.

Tabela 6 - Resultados de resistncia aos 7 dias - brita

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Carga de

ruptura (kgf)

Tenso de ruptura (MPa)

Brita

1

7d

21.750 27

2 20.500 26

3 19.750 25

Mdia 26

Desvio Padro

1,29

Coeficiente de Variao (%) 4,89

Tabela 7 - Resultados de resistncia aos 28 dias brita

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Carga de

ruptura (kgf)

Tenso de ruptura (MPa)

Brita

1

28d

29.750 37

2 28.100 35

3 29.750 37

Mdia 37

Desvio Padro

1

Coeficiente de Variao (%) 3

Figura 3 - Resistncias compresso do concreto com brita

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Pelos resultados apresentados constatamos que as resistncias compresso dos corpos-de-prova moldados com brita apresentaram resistncias aos 7 dias inferiores aos de 28 dias, de acordo com o que aborda a literatura em funo do crescimento da resistncia com a idade. Os exemplares moldados com brita, para ambas as idades, em geral apresentaram um pequeno desvio padro e um baixo coeficiente de variao, o que indica uma boa homogeneidade das amostras estudadas.

Tabela 8 - Resultados de resistncia aos 7 dias - seixo

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Carga de

ruptura (kgf)

Tenso de ruptura (MPa)

Seixo

1

7d

10.000 12

2 8.100 10

3 10.250 13

Mdia 12

Desvio Padro

1

Coeficiente de Variao (%) 12

Tabela 9 - Resultados de resistncia aos 28 dias - seixo

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Carga de

ruptura (kgf)

Tenso de ruptura (MPa)

Seixo

1

28d

21.990 28

2 25.320 32

3 24.500 31

Mdia 30

Desvio Padro

2

Coeficiente de Variao (%) 7

Figura 4 - Resistncias compresso do concreto com seixo

Para os concretos moldados com seixo, apesar da pequena amostra, foi observado um maior desvio padro e um coeficiente de variao superior ao apresentado pelos

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resultados do concreto produzido com brita, conforme resultados apresentados nas Tabelas 8 e 9 e na Figura 2. Quanto resistncia, o comportamento foi semelhante ao observado no concreto com brita, porm com resultados aos sete dias mais baixos. O grfico 3 apresenta um comparativo entre as resistncias dos dois tipos de concreto em funo da idade e utilizando-se de valores mdios.

Figura 5 - Comparativo entre resistncias do concreto

Ultrassom

Para a apresentao dos resultados dos ensaios de velocidade de propagao da onda ultrassnica foi elaborado uma tabela constando os valores obtidos aps os ensaios em ambos os grupos de concreto e nas duas idades estudadas.

Tabela 10 - Resultados de velocidade de propagao da onda ultrasnica

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Tempo (s)

Velocidade de

propagao (m/s)

Mdia (m/s)

Condies do

concreto

Seixo

1

7d

41 4866

4774 excelente 2 42 4739

3 42 4717

1

28d

39 5050

5054 excelente 2 39 5025

3 39 5089

Brita

1

7d

42 4739

4570 excelente 2 45 4395

3 43 4576

1

28d

41 4784

4807 excelente 2 41 4830

3 41 4807

Pela Tabela 10 observamos que em ambas as idades e em ambos os concretos, a velocidade de propagao da onda ultrassnica obtida condiz com um concreto homogneo e compacto, e que em termos comparativos no apresentaram em geral grande variao em

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funo do tipo de agregado, mas com relao a idade apresentaram resultados levemente menores aos sete dias e maiores aos 28 dias. Tais resultados, devido a proximidade de valores, no foram suficientes para se obter uma correlao entre a resistncia e os resultados do ultrassom.

Esclermetro

Com os resultados de avaliao da dureza superficial do concreto foi elaborada a Tabela 11 agrupando todos os resultados encontrados. Atravs das Figuras 4 e 5 foram feitas comparaes entre o ndice escleromtrico e a resistncia estimada.

Tabela 11 - Resultados da avaliao da dureza superficial atravs do esclermetro

Tipo de agregado

Amostra n

Idade (dias)

Indice escleromtrico

mdio (IE)

Tenso estimada

(MPa)

Tenso estimada

mdia (MPa)

Seixo

1

7d

30 9

10 2 31 10

3 35 12

1

28d

37 13

13 2 38 14

3 36 12

Brita

1

7d

38 14

14 2 39 15

3 38 14

1

28d

40 15

15 2 39 15

3 40 15

Figura 6 - Indce escleromtrico X resistncia estimada (seixo)

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Figura 7 - Indce escleromtrico X resistncia estimada (brita)

De acordo com a tabela e os grficos apresentados, verificamos que independente da idade ou do tipo de agregado utilizado no concreto, os ndices escleromtricos obtidos tiverem uma baixa variabilidade levand,o de acordo com a curva do equipamento utilizado, a estimar valores de resistncia bastante prximos, porm com valores menores para a idade de 7 dias e ligeiramente maiores para os 28 dias.

Quando analisamos os valores mdios das resistncias estimadas, das resistncias obtidas e dos ndices escleromtricos encontrados, de acordo com o apresentado na Tabela 12 que se segue, chegamos a algumas consideraes.

Tabela 12 - Resultados mdios das resistncias e dos indces escleromtricos

Tipo de agregado

Idade (dias)

Indice mdio

(IE)

Tenso estimada

mdia (MPa)

Tenso mdia obtida (MPa)

Fator de correo

Seixo

7d 32 10 12 1,14

28d 37 13 30 2,29

Brita

7d 38 14 14 1,00

28d 40 15 37 2,42

A resistncia estimada em funo do ndice escleromtrico obtido somente se comprovou para o concreto produzido com brita e na idade de 7 dias, para o seixo tambm na mesma idade se chegou a um fator de correo da ordem de 14%.

Para as idades de 28 dias em ambos os concretos, verificamos que a resistncia estimada foi cerca de 130% menor para o seixo e 142% menor para a brita. Tais valores comprovam que a utilizao do esclerometro tem uma forte dependncia de uma curva de correlao ajustada para se chegar a valores reais, conforme observado neste estudo. A Figura 5 abaixo sintetiza tais consideraes.

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Figura 8 - comparativo entre resistncias e indces escleromtricos

Por fim, listaremos as principais concluses obtidas nesta pesquisa que so apresentadas no captulo seguinte.

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5. CONSIDERAES FINAIS

5.1 Concluso

Observamos com este estudo que a utilizao de tipos diferentes de agregados, com o uso de um mesmo trao, trouxe diferenas da ordem de 25% maiores para a brita na resistncia aos 28 dias, e cerca de 50% tambm maiores pra a brita na idade de 7 dias, tal diferena foi um resultado no esperado, pois a literatura mostra que o tipo de agregado seixo e brita no leva a variaes significativas da resistncia;

No entanto foi demonstrado que a resistncia do concreto varia em funo da idade. Verificamos um crescimento da resistncia da ordem de 42% entre as resistncias das idades dos concretos produzidos com brita dos 7 para os 28 dias e de mais de 100% para os concretos com seixo;

Os ensaios de propagao da onda ultrassnica demonstraram uma excelente homogeneidade nas amostras estudadas, contudo no foi possvel obter uma correlao confivel entre as resistncias e os resultados de ultrassom pois para uma mesma faixa de velocidade de propagao obtivemos resistncias diferentes;

Para os ensaios de dureza superficial foi constatado que a curva de correlao indicada no aparelho no demonstra resultados satisfatrios para diferentes tipos de concretos e em idades diferentes;

Apesar da literatura no indicar o uso de esclerometro para concretos com baixas idades, a correlao se aproxima de 1,00, ou seja apresenta resultados compatveis, entre a resistncia estimada utilizando-se o esclerometro e a resistncia obtida no ensaio de resistncia compresso na idade de 7 dias utilizando-se a brita como agregado e 1,15 para os concretos com seixo.

Na idade de 28 dias a correlao entre as resistncias estimadas (indicadas no aparelho de esclerometro) e as devidamente encontradas (ensaiadas com a ruptura dos corpos-de-prova) chegaram a 130% nos concretos com seixo e cerca de 140% para os concretos com brita;

Os resultados obtidos demonstraram que os ensaios no destrutveis so uma importante fonte de informao que conjuntamente com os resultados de resistncia compresso fornecem um maior subsdio na tomada de deciso, mas que isoladamente podem trazer concluses errneas.

Os ensaios no destrutivos apresentaram em geral a mesma tendncia que os resultados encontrados para resistncia compresso para os dois tipos de agregados;

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5.2 Sugesto para trabalhos futuros

Como sugesto para trabalhos futuros, sugerimos as seguintes linhas de pesquisa:

Aumentar o nmero de amostras, para uma quantidade estatisticamente representativa;

Variar o tipo e as dimenses dos agregados para os que no foram utilizados nesta pesquisa;

Estudar a influncia do tipo de cimento e o comportamento dos ensaios no destrutivos para concretos com diferentes nveis de resistncia;

Efetuar estes ensaios comparativamente em concreto estrutural j executado para comparao com os resultados aqui obtidos atravs de utilizao de corpos-de-prova.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS (ABNT). Concreto endurecido Determinao da velocidade de propagao de onda ultrassnica NBR 8802. Rio de Janeiro, 2013.

BAUER, F. . Materiais de construo civil, vol. 1. So Paulo, LTC.2003.

CASTRO, A. L. et al. Mtodos de ensaios no destrutivos para estruturas de concreto.

Revista de Tecnologia da Construo - Tchne (So Paulo), v. 17, pp. 56-60, 2009.

GUZMN, BAUER. E OUTROS. Artigo Estudo da resistncia do concreto - Comparao entre ndice Escleromtrico e Resistncia de Testemunhos, 2013

MONTEIRO, E. C. B. Recuperao estrutural. 2012 Notas de Aula, digital.

NEVILLE, Adam M. Propriedades do concreto. 2. ed. So Paulo: Pini, 2007.

REVISTA CONCRETO E CONSTRUES. Concreto: as origens e a evoluo do material construtivo mais usado pelo homem. IBRACON,n 53 Jan-Mar 2009.

VIEIRA FILHO, J. O. Mdulo 1 Estudo dos agregados. 2012. 3 f. Notas de Aula, digital.