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ENSAIOS TECNOLÓGICO
Dispomos de Laboratório Próprio
CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os ensaios tecnológicos do concreto armado 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.
Esse artigo técnico-científico contém a descrição das principais características e princípios dos ensaios tecnológicos do concreto, contendo o grau de tecnologia utilizado em cada um, as dificuldades operacionais e seus custos de execução.
Classificação dos Ensaios Tecnológicos
Os ensaios tecnológicos do concreto armado podem ser classificados em:
a) Quanto a capacidade de modificação ou não das propriedades mecânicas, físicas, químicas e eletroquímicas do local analisado: Ensaios não Destrutivos, Ensaios Semi-destrutivos e Ensaios Destrutivos
b) Quanto a complexidade da realização da execução: Baixa Complexidade (com facilidade, menores custos de execução e disponibilidade nos menores centros urbanos) e Alta Complexidade (com maiores custos e dificuldade de execução nos menores centros urbanos).
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS: são aqueles que não provocam nenhuma modificação nas propriedades físicas, químicas e eletroquímicas na parte do concreto armado ensaiado. Como exemplo cita-se os ensaios de Ultrassom, Pacometria e Esclerometria que não causam nenhuma modificação nas suas propriedades.
ENSAIOS SEMI-DESTRUTIVOS: são aqueles que não provocam modificações significativas nas propriedades físicas, químicas e eletroquímicas na parte do concreto armado ensaiado. Como exemplo, cita-se os ensaios de Potencial Elétrico de Corrosão, Frente de Carbonatação e Perfil de Cloretos. Nestes exemplos, há uma perturbação mínima no local da incisão, porém, sem provocar praticamente nenhuma consequência danosa para o concreto, por se tratar de uma pequena intervenção. Após os ensaios, os locais onde ocorreram as incisões são limpos e recompostos com argamassa polimérica e ponte de aderência adequada para cada caso.
ENSAIOS DESTRUTIVOS: são aqueles onde ocorrem modificações significativas nas propriedades físicas, químicas e eletroquímicas da parte do concreto armado, no local de retirada de material, geralmente com diâmetro mínimo de 10 cm. Como exemplo, cita-se a retirada de testemunhos do concreto para análise em laboratório.
ÁLBUM DE ENSAIOS
Estima a resistividade superficial do concreto e a probabilidade de corrosão das armaduras.
(C) ENSAIOS DESTRUTIVOS
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Extração de Testemunho p/ Resistência do Concreto
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Extração de Testemunhos p/ Módulo de Elasticidade
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Prova de Carga Ultrapassando o Limite de Elasticidade
CONSIDERAÇÕES SOBRE ENSAIOS DE ALTA COMPLEXIDADE
CLASSIFICAÇÃO DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ENSAIOS TECNOLÓGICOS
(A) ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS E SEMI-DESTRUTIVOS
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Pacometria
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Frente de Cabonatação
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Perfil de Cloretos
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Potencial Elétrico de Corrosão
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Resistividade Elétrica do Concreto
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Esclerometria
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Ultrassom
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Prova de Carga Simplificada no Regime Elástico
(B) ENSAIOS DESTRUTIVOS
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Extração de Testemunho p/ Resistência do Concreto
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Extração de Testemunhos p/ Módulo de Elasticidade
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Prova de Carga de Alta Complexidade Até o Limite da Interface entre os Regimes Elástico e Plástico
(C) ENSAIOS DE ALTA COMPLEXIDADE MAIS USUAIS
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Resistência de Polarização Linear
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Impedância Eletroquímica
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Ruído Eletroquímico
Ensaio de Ultrassom para Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de Alta Tecnologia
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Localiza Fissuras Internas
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Mede Extensão de Fissuras Internas
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Estima a Qualidade do Material
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Estima a Tensão de Compressão (fcm)
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Estima o Módulo de Elasticidade do Concreto (E).
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Mede a Velocidade da Onda Ultrassônica no Concreto.
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Ensaio Não Destrutivo.
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Ensaio de Custo 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
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de Alta Tecnologia.
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Mede a Resistividade Elétrica Superficial em Unidade de (KΩ.cm).
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Estima a Probabilidade de Corrosão Atual ou Futura da Estrutura de Concreto.
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Estima a Qualidade Eletroquímica Atual do Concreto Armado.
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Ensaios Não Destrutivo e de Fácil Execução.
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Ensaio de Custo Elevado.
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 do Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de Tecnologia Mediana.
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Mede o potencial eletroquímico do concreto com relação a 1/2 célula de cobre x sulfato de cobre.
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Estima a Qualidade Eletroquímica do Concreto
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Ensaio de baixo custo.
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Ensaios Não Destrutivo e de Fácil Execução.
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Ensaio de Custo Mediano.
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.
Ensaio de Frente de Carbonatação do Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de tecnologia mediana.
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Mede a extensão da frente de carbonatação do concreto em função do PH.
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Estima a qualidade química do concreto no ato do ensaio.
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Estima a área potencial para a corrosão de armaduras no momento do ensaio.
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Ensaios Não Destrutivo e de Fácil Execução.
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Ensaio de baixo Custo.
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 Cloretos Livres no Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de tecnologia mediana.
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Mede a extensão do perfil de cloreto livres presentes no concreto no ato do ensaio.
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Estima a qualidade química do concreto no ato do ensaio em função dos cloretos livres.
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Estima a área potencial para a corrosão de armaduras no momento do ensaio em função dos cloretos livres.
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Ensaios Não Destrutivo e de Fácil Execução.
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Ensaio de baixo Custo.
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 no Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de tecnologia mediana.
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Mede o índice esclerométrico e a resistência superficial do concreto, através de uma curva de regressão.
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Estima a homogeneidade do concreto em função dos índices esclerométricos.
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Ensaios não destrutivo e de fácil execução, apenas exigindo boa experiência do perito.
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Ensaio de custo mediano.
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Ensaio não destrutivo.
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.
Ensaio de Pacometria por Indução Magnética nas Armaduras do Concreto
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de tecnologia mediana a avançada dependendo do tipo de instrumento.
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O instrumento de média complexidade localiza as armaduras de aço no concreto armado e estima o cobrimento de armaduras e seus diâmetros dentro de uma faixa de até 50 mm e precisão mediana.
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O instrumento de alta complexidade localiza as armaduras de aço no concreto armado e estima o cobrimento de armaduras e seus diâmetros dentro de uma faixa de até 200 mm e alta precisão.
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Ensaio de custo baixo, mediano e elevado, dependendo do instrumento.
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Ensaios não destrutivos
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.
Ensaios de Pacometria
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.
Pacometria por Indução Eletromagnética
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.
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.
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 para Posterior Rompimento
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de tecnologia mediana a alta tecnologia.
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Retira testemunho do concreto original e estima a sua resistência à compressão (fcm) no laboratório.
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Pode estimar o módulo de elasticidade do concreto ( E), dependendo da tecnologia de laboratório utilizada.
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Ensaio pode causar instabilidades na estrutura.
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Ensaio de custo elevado.
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Ensaios destrutivo e de execução trabalhosa.
Ensaio de Retirada de Testemunhos de Concreto
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. Este procedimento visa estimar as medições da tensão de compressão e do módulo de elasticidade do concreto, porém é um ensaio que causa transtornos nos ambientes habitados, tais como: uso de equipamento pesado, manuseado por no mínimo três operários, utilização de água para esfriamento da serra copo, barulho excessivo semelhante aos de ambientes industriais, além da diminuição pontual da resistência do concreto armado em função da perda de massa estrutural nos locais da retirada dos testemunhos. 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 a retirada de testemunho do concreto original para estimar a sua resistência à compressão (fcm) no laboratório. Dependendo do grau de tecnologia utilizado neste tipo de ensaio, pode-se estimar também o módulo de elasticidade do concreto ( E) e outras propriedades físicas, químicas eletroquímicas e mecânicas. 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.
Ensaio de Teste de Carga em Estruturas de Concreto Armado
CARACTERÍSTICAS DO ENSAIO
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Ensaio de alta tecnologia , dependendo das cargas aplicadas e dos equipamentos utilizados.
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Estima as deformações de uma estrutura em função das cargas aplicadas.
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Pode estimar o módulo de elasticidade do concreto (E), dependendo da tecnologia aplicada.
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Ensaio de custo elevado.
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Ensaios não destrutivo, porem de execução trabalhosa.
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.
Classificação dos Ensaios Quanto a sua Complexidade e Custo
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Pacometria simples - Baixo Nível - Custo Baixo
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Frente de Cabonatação - Baixo Nível - Custo Baixo
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Perfil de Cloretos - Baixo Nível - Custo Baixo
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Esclerometria - Médio Nível - Custo Moderado
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Pacometria Avançada - Médio Nível - Custo Moderado
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Potencial Elétrico de Corrosão - Médio Nível - Custo Moderado
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Prova de Carga no Regime Elástico - Alto Nível - Custo Elevado
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Resistividade Elétrica do Concreto - Alto Nível - Custo Elevado
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Ultrassom - Alto Nível - Custo Elevado
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Resistência de Polarização Linear - Alto Nível - Custo Muito Elevado
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Impedância Eletroquímica - Alto Nível - Custo Muito Elevado
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Ruído Eletroquímico - Alto Nível - Custo Muito Elevado
Considerações Sobre Ensaios de Alta Complexidade
Os ensaios de alta complexidade são assim definidos com status de "Alto Nível", pois são ensaios complexos e consequentemente de alto custo operacional, em função dos valores elevados dos equipamentos e da dificuldade da oferta de empresas especializadas que detenham os equipamentos e o domínio da tecnologia aplicada no Brasil.