Ensaios Tecnológicos em Concreto e Estruturas Metálicas

Os ensaios tecnológicos do concreto armado podem ser classificados em:

CONVENÇÕES SOBRE A COMPLEXIDADE E CUSTO DE CADA PROCEDIMENTO

(1) - Baixo (2) - Médio (3) - Alto (4) - Elevado

Ensaio de Ondas Ultrassônicas (Ultrassom) (NBR 8802/2019)

Consiste na medição da velocidade da onda ultrassônica com uma determinada frequência, sendo diretamente proporcional à resistência mecânica à compressão do concreto, ou seja, quanto mais resistente for o material, maior será a velocidade da onda ultrassônica. De forma análoga, quando uma estrutura apresentar fissuras ou outras manifestações patológicas, o tempo de propagação da onda será maior porque o seu percurso será mais longo, contribuindo para a diminuição da velocidade de propagação. Como base na velocidade de propagação da onda ultrassônica se pode estimar a resistência à compressão do concreto, além do seu módulo de elasticidade. O aparelho de ultrassom serve também para detectar falhas nos maciços estruturais e medir fissuras não visíveis no interior da estrutura, sem a necessidade de retirada de testemunhos.

Ensaio de alta tecnologia que pode localizar e medir fissuras Internas e externas do concreto, estimar a qualidade do material, estimar a tensão de compressão do material (fcm), estimar o seu módulo de elasticidade (E) além de identificar nichos internos com defeitos ou escassez de material, densidade e outras propriedades físicas e mecânicas a partir da velocidade da onda ultrassônica e suas correlações com curvas estatísticas já estabelecidas. Para o uso desse ensaio é necessário instrumentos confiáveis e reconhecidos pela comunidade técnica e científica mundial.

Ensaio de Resistividade Elétrica do Concreto (REC)

(MÉTODO DE WENNER)

O processo de corrosão das armaduras no concreto armado sofre grande influência das propriedades endógenas do próprio concreto, dentre as quais se destaca a sua resistividade elétrica superficial, normalmente medida em (KΩ.cm). A (REC) é uma das propriedades mais importante do concreto para o diagnóstico de manifestações patológicas de corrosão de armaduras (atual ou futura). Um valor elevado da (REC) consiste em um dos fatores mais importantes para controlar o processo de corrosão, mesmo que estejam presentes outros fatores como umidade, oxigênio e carbonatação do concreto.

A medição da (REC) é realizada através do método de Wenner, também conhecido internacionalmente como método dos quatro eletrodos. Seus valores mensurados estimam a probabilidade atual ou futura da corrosão em armaduras no concreto. Tanto pode ser aplicado em estruturas novas, quanto em estruturas antigas, fornecendo um norte importante para o diagnóstico e o prognóstico de problemas de corrosão no presente ou no futuro.

Este ensaio aponta o grau de facilidade ou dificuldade da migração da corrente iônica no interior do concreto armado, através da medição da resistividade elétrica superficial do concreto em unidades de (KΩ.cm), estimando a probabilidade de corrosão atual ou futura da estrutura.

Há casos em que o ensaio da resistividade elétrica do concreto é preponderante para a formulação do diagnóstico, sendo um dos fatores que controla a corrosão das armaduras. Em tese, valores de REC acima de 30 KΩ.cm dificulta a migração da corrente iônica, minimizando o processo de corrosão com o controle da reação eletroquímica. Estima também a qualidade eletroquímica do concreto, contribuindo como parâmetro para o controle e a propagação da corrosão nas armaduras do concreto armado, tendo como parâmetro aceitável a resistividade elétrica do concreto superior a (30 KΩ.cm).

Ensaio de Potencial Elétrico de Corrosão (ASTM C-876/2015)

Consiste na medição da diferença de potencial galvânica em (mV/DC) que é gerada através de uma reação eletroquímica, através da formação de zonas anódicas e catódicas, com a formação de uma pilha elétrica, mediante a propagação de íons pelo próprio concreto e de uma corrente elétrica que circula através das próprias armaduras.

Este processo origina a corrosão galvânica que é medida pelo método internacional da Meia Célula de Cobre x Sulfato de Cobre, cujos valores estimam a probabilidade da existência da corrosão galvânica atual. É muito importante para se estimar a probabilidade de corrosão presente na reação da corrosão.

Para valores do PC < -200 mV, implica em probabilidade baixa de ocorrência de corrosão. Para valores do PC < -350 mV, implica em probabilidade alta de ocorrência da corrosão. Para valores do PC entre -200 mV e -350 mV, ocorre uma faixa de incerteza, necessitando de outros ensaios para o diagnóstico.

O ensaio de resistência de polarização linear, conhecido internacionalmente por (LPR), é executado através da montagem de um espaço de uma estrutura com influência de um campo elétrico de tensões e correntes, sendo conduzido através de um Potenciostato ou Galvaniostato que são instrumentos eletrônicos com dispositivos amplificadores e controladores que mensuram as grandezas elétricas entre três eletrodos em um eletrólito que é o próprio concreto, medindo a diferença de potencial entre a armadura e o eletrodo de referência e a corrente total entre o eletrodo de trabalho e o contra eletrodo.

Com os dados de tensão e corrente, cria-se o gráfico de resistência de polarização linear, através do qual calcula a corrente elétrica de corrosão através da Lei de Ohm.

A partir dos dados obtidos, pode-se estimar a vida útil residual da estrutura e conduzir a parametrização de realcalização do concreto, extração de cloretos e corrente impressa para a implantação de um sistema de imunidade em um ambiente corrosivo.

Ensaio de Frente de Carbonatação (MÉTODO CPC18 – RILEM)

Consiste na aspersão de uma solução de fenolftaleína, indicando no concreto analisado a presença da frente de cabonatação provocada pela penetração do gás carbônico nas camadas da peça estrutural. A informação sobre a frente de carbonatação é importantíssima para a perícia técnica, porque a carbonatação no concreto é um dos fatores que provoca a corrosão nas armaduras, danificando o concreto armado como um todo e, consequentemente, diminuindo a capacidade portante da estrutura, podendo levá-la ao colapso.

Este ensaio é muito importante para complementar o diagnóstico do processo de degradação do concreto, visto que, aponta a faixa de PH, abaixo da qual as armaduras podem se despassivar, proporcionado o processo de corrosão das armaduras, desde que estejam presentes os demais elementos das células de corrosão (água, oxigênio, baixa resistividade, zonas anódicas e catódicas).

Este ensaio estima a frente de carbonatação no concreto através da medição do PH do material através de método colorimétrico que aponta a região carbonatada e a região não carbonatada. A principal finalidade do ensaio é estimar a qualidade química do concreto no ato do ensaio, no tocante a uma das possibilidades de provocar a corrosão de armaduras que consiste em PH menor que 11, podendo provocar a despassivação das armaduras.

Ensaio de Perfil de Cloretos– (OTSUKI et al., 1992)

Consiste na aspersão de uma solução de nitrato de prata, indicando no concreto analisado a presença ou não de sais livres provenientes da névoa marinha ou de outras fontes de sais endógenas ou exógenas.

A penetração dos íons cloretos provocam um dos tipos de corrosão nas armaduras mais nocivas, visto que pode atuar de forma localizada, mediante a destruição rápida da armadura, danificando o concreto armado como um todo e, consequentemente, diminuindo a capacidade portante da estrutura, podendo levá-la ao colapso.

Este ensaio é muito importante para complementar o diagnóstico do processo de degradação do concreto, visto que, a simples presença de cloretos livres acima de certos limites, podem proporcionar uma das formas mais severas de corrosão de armaduras, desde que estejam presentes os demais elementos das células de corrosão (água, oxigênio, baixa resistividade, zonas anódicas e catódicas).

Este ensaio tem por finalidade verificar no concreto analisado a presença ou não de sais livres provenientes da névoa marinha ou de outras fontes de sais endógenas ou exógenas.

Ensaio de Esclerometria (NBR 7584/2012)

Consiste na leitura da dureza superficial do concreto para a verificação de sua homogeneidade.

Mediante outros ensaios e parâmetros técnicos, pode-se em alguns casos específicos, estimar a resistência à compressão do concreto, sem a necessidade de retirada de corpo de provas, que é um processo trabalhoso e pode provocar algum dano à estrutura. Essa estimativa deve ser conduzida com muita cautela, pois existem inúmeros fatores que camuflam a estimativa de resistência à compressão por esclerometria. Dentre outros fatores, cita-se a frente de cabonatação e a taxa de umidade do concreto que alteram substancialmente os índices esclerométricos, e por sua vez, a projeção de resistência a compressão.

Este ensaio tem por finalidade principal a leitura da dureza superficial do concreto, através dos índices esclerométricos, identificar a homogeneidade do concreto, mediante processos de comparação. Outro objetivo deste ensaio consiste na estimativa da resistência do concreto através de uma curva de regressão com dados previamente conhecidos, cuja estimativa deverá ser conduzida com muita cautela, pois existem inúmeros fatores que podem influenciar artificialmente a resistência do concreto, citando-se como exemplo a carbonatação superficial.

Pacômetro Simples

Trata-se de um equipamento de baixa complexidade onde a meta é apenas localizar as barras longitudinais e estribos dentro do concreto armado, podendo indicar a necessidade de aprofundamento das investigações, através de pacômetros avançados.

Pacômetro Intermediário e Avançado

São os equipamentos de média e maior complexidade, dependendo do modelo utilizado. Além da localização de barras dentro do concreto, estes equipamentos estimam também os diâmetros e seus cobrimentos, além de apresentarem maiores sensibilidades, onde se pode detectar barras com profundidade de até 150 mm, para os modelos importados.

Os ensaios de pacometria consistem na localização de barras longitudinais e de estribos dentro do concreto armado, sendo muito útil para os diagnósticos e análises estruturais.

São utilizados também como coadjuvantes de outros ensaios, onde a localização exata das barras é um fator preponderante. No caso de ensaios de ultrassom e resistividade elétrica do concreto, as barras não podem ficar na linha de ação dos transdutores e eletrodos. Já no caso do potencial de corrosão a situação é inversa e o sensor de medição da 1/2 célula de cobre x sulfato de cobre do equipamento necessita estar na mesma linha de ação das armaduras.

Finalmente, os ensaios de pacometria têm uma importância impar na engenharia diagnóstica, quer para auxiliar outros ensaios, quer para localizar e catalogar as armaduras, seus diâmetros e seus cobrimentos.

O ensaio de pacometria tem por finalidade a localização de barras longitudinais e de estribos dentro do concreto armado, sendo muito útil para a formulação de diagnósticos, análises estruturais e realização de outros ensaios como fator coadjuvante.

Os principais ensaios tecnológicos que necessitam da pacometria para serem realizados são os seguintes: ultrassom, resistividade elétrica do concreto, esclerometria, potencial de corrosão, extração de corpo de prova, carbonatação e perfil de cloretos. Para alguns ensaios as barras não podem ficar na linha de ação dos transdutores e eletrodos, enquanto para outros ensaios a determinação da linha de armadura é preponderante.

Os instrumentos mais simples são utilizados apenas para a localização de barras com profundidades inferiores a 50 mm, enquanto os instrumentos de média complexidade localiza as armaduras de aço no concreto armado e estima o seu diâmetro e cobrimento em profundidade de até 50 mm. Já os instrumentos de alta complexidade localizam armaduras de aço no concreto e estima o cobrimento e diâmetros em profundidade de até 200 mm.

Ensaio de Retirada de Testemunhos de Concreto

Esse ensaio é realizado de acordo com a NBR 7680-1, e consiste na demolição parcial do concreto de parte da estrutura que será analisada a partir da retirada de corpo de prova com amostras cilíndricas para o rompimento posterior em laboratório, visando estimar as medições da tensão de compressão e do módulo de elasticidade do concreto.

Porém, trata-se de ensaio de custo relativamente elevado, além de causar transtornos nos ambientes habitados com uso de equipamento pesado e barulhento, manuseado geralmente por dois ou três operários.

Utiliza água para esfriamento da serra copo que poderá melar o ambiente, além da diminuição pontual da resistência do concreto em função da perda de massa nos locais da retirada dos testemunhos. Trata-se de um ensaio oneroso e somente deverá ser executado quando outros ensaios não destrutíveis forem suficientes para a obtenção dos parâmetros técnicos de resistência mecânica e módulo de elasticidade.

Geralmente esses ensaios são utilizados em pequena quantidade, apenas para calibrar os procedimentos ultrassônicos que poderão fazer as mensurações mecânicas com menores custos e menos transtornos.

Teste de Carga Este ensaio estima a resistência de uma estrutura em função do carregamento controlado, com a finalidade de medir tensões e deformações para cada plano de carga, visando a estimativa dos parâmetros técnicos do concreto armado. Trata-se de um ensaio oneroso e somente deverá ser executado quando outros ensaios mais simples e econômicos não forem suficientes para a avaliação da estrutura.

Este ensaio tem por finalidade de estimar os parâmetros técnicos de uma estrutura por meio indireto de carregamento controlado. Ao aplicar cargas, mede-se as deformações para cada plano de carga, visando a estimativa do módulo de elasticidade e de outros parâmetros do concreto através das medições realizadas.

Consiste basicamente em carregamento adicional, acompanhado por especialista em estrutura, podendo ser utilizado sacos de cimento, armazenamento de água, areia ou outro qualquer material onde se tenha o concreto de sua densidade e do seu peso.

Os ensaios de alta complexidade são definidos em função dos valores elevados de aquisição de equipamentos, utilização exclusiva de especialistas nas execuções e uso de tecnologia avançada, minimizando o número de empresas que os executam no Brasil.

Os ensaios tecnológicos realizado em estruturas metálicas estão para a engenharia diagnóstica, assim como os exames de laboratório, exames de raios X, ressonância magnética e demais exames médicos, estão para a medicina. Não dá para trabalhar com empirismo, nem na medicina, nem na área de engenharia diagnóstica estrutural, sendo de fundamental importância o uso dessas tecnologias avançadas para nortear o diagnóstico e o prognóstico da perícia técnica, contribuindo significativamente para a indicação da qualidade das soluções de correção ou de manutenção estrutural.

Os procedimentos do ensaio de ultrasom para estruturas metálicas são de alta complexidade e necessitam de equipamentos e conhecimento técnico específico para a formulação do diagnóstico, do prognóstico e das soluções de reparos ou de reabilitação estrutural.

Esses ensaios são fundamentais na área de engenharia diagnóstica estrutural, sendo de fundamental importância do uso destas tecnologias que não provocam nenhuma modificação nas propriedades dos materiais e pode nortear os procedimentos de manutenção preventiva e corretiva de forma simples e sem riscos operacionais, por se tratar de ensaios não destrutivos.

Nas estruturas metálicas os ensaios de ultrassom são usados para verificar a existência ou não de corrosão em local inacessível, estimar propriedades mecânicas, tipo de aço e realizar inspeções em soldas e emendas.