Determinação da correlação entre o índice esclerométrico e ...

Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN 2358-5420 - 10ª edição – Maio de 2018 - página 1 de 20

Determinação da correlação entre o índice esclerométrico e a

resistência à compressão simples de concretos produzidos com

agregados da região de Maringá

Thiago Henrique Fransozoi, Engenheiro Civil, Universidade Estadual de Maringá,

Maringá/PR, [email protected]

Vladimir José Ferrari, Engenheiro Civil, Docente do Departamento de Engenharia Civil da

Universidade Estadual de Maringá, Maringá/PR, [email protected],

RESUMO

Através de resultados de esclerometria é possível estimar as propriedades mecânicas do

concreto de uma estrutura existente. Para tanto é necessária a utilização de curvas de

correlação que sejam confiáveis, efetuada com materiais locais como prescreve a ABNT

NBR 7584 (2012). Na prática da engenharia, o que ocorre é que os profissionais fazem uso

dos gráficos fornecidos pelos fabricantes do aparelho esclerométrico. No entanto, esses

gráficos não correspondem ao concreto em análise e referem-se geralmente a concretos

produzidos em outros países, com materiais totalmente diferentes dos agregados aqui

utilizados. Essa prática, portanto incorre em erro na estimativa da resistência do concreto da

estrutura em análise. Nesse sentido, o presente trabalho tem por objetivo geral estabelecer

uma curva de correlação entre o índice esclerométrico (IE) e a resistência à compressão do

concreto (fc) que possa ser aplicada na região metropolitana de Maringá. Para tanto, foram

reproduzidos em laboratório três composições de concretos, contendo os mesmos materiais

e variando-se somente a relação a/c de cada mistura. Os corpos de prova cilíndricos (150

mm x 300 mm) foram submetidos aos ensaios de esclerometria e de compressão simples

em idades variando-se de 7 a 56 dias. Os resultados obtidos mostraram que foi possível

obter uma curva de correlação confiável a partir do agrupamento dos dados obtidos com os

três tipos de misturas de concreto que foram estudadas.

Palavras-chave: esclerometria, concreto, compressão simples.


ABSTRACT

Through sclerometry results it is possible to estimate the mechanical properties of the

concrete of an existing structure. To do so, it is necessary to use correlation curves that are

reliable, made with local materials as prescribed by ABNT NBR 7584 (2012). In engineering

practice, what happens is that the professionals make use of the graphics supplied by the

manufacturers of the sclerométrico apparatus. However, these graphs do not correspond to

the concrete under analysis and generally refer to concretes produced in other countries,

with materials totally different from the aggregates used herein. This practice therefore errs in

estimating the concrete strength of the structure under analysis. In this sense, the present

work aims to establish a correlation curve between the sclerometric index (SI) and the

compressive strength of the concrete (fc) that can be applied in the metropolitan region of

Maringá. For this purpose, three different compositions of concrete, containing the same

materials and varying only the a / c ratio of each mixture will be reproduced in the laboratory.

Cylindrical specimens will be molded, which will be submitted to ages varying from 7 to 56

days, to the sclerometric test and then to simple compression.

Key words: sclerometry, concrete, simple compression.

1. INTRODUÇÃO

No Brasil grande parte das estruturas das edificações são formadas pelo concreto armado.

Material esse que reproduz em termos de danos (trincas, fissuras, desplacamentos,

corrosão, entre outros) o efeito da falta de qualidade na execução de uma obra, falta de

manutenção adequada e proteção contra a agressividade do meio ambiente. O que é

fundamental avaliar por meio de investigações as reais condições da estrutura das

edificações. Para essas avaliações podem ser utilizados ensaios destrutivos, parcialmente

destrutivos e os não destrutivos.

De acordo com Lopes (2016), os ensaios destrutivos, podem provocar danos localizados na

estrutura. Já os ensaios não destrutivos, têm como vantagem o fato de não causar nenhum

dano ao elemento da estrutura. Segundo Evangelista (2002), os ensaios não destrutivos


podem ser utilizados em estruturas novas ou antigas. No caso de estruturas novas, eles

podem ser empregados para monitoramento da evolução da resistência ou para esclarecer

dúvidas sobre a qualidade do concreto. Os ensaios em estruturas já existentes visam avaliar

a sua integridade e capacidade de resistir às solicitações.

Entre os ensaios não destrutivos, um dos mais comuns, é a esclerometria pela simplicidade

e versatilidade de aplicação do esclerômetro de reflexão (Figura 1). Por meio dos resultados

de esclerometria é possível estimar as propriedades mecânicas do concreto de uma

estrutura. No entanto, faz-se necessário o emprego de curvas de correlação que sejam

confiáveis, efetuadas com materiais locais como prescreve a NBR 7584 (2012). Tratam-se

de curvas que correlacionam o índice esclerométrico (IE) obtido pelo ensaio de

esclerometria com a resistência à compressão axial de corpos de prova de concreto (fc).

Na prática da engenharia, o que ocorre é que os profissionais fazem uso dos gráficos de

correlação fornecidos pelos respectivos fabricantes dos aparelhos esclerométricos. No

entanto, esses gráficos não correspondem ao concreto em análise, pois referem-se

geralmente a concretos produzidos com materiais distintos dos aqui utilizados. Essa prática,

portanto, incorre em erro na estimativa da resistência do concreto da estrutura em análise.

A NBR 7584 (2012) ressalta que apesar do fabricante fornecer um gráfico de correlação,

esse foi possivelmente obtido em concretos de outros países e não correspondem ao

concreto em avaliação. Nesse sentido, o presente trabalho justifica-se com a proposta de

estabelecer uma curva de correlação entre o IE e a fc que possa ser aplicada na região

metropolitana da cidade de Maringá. Para tanto, serão reproduzidos em laboratório três

composições distintas de concreto, contendo os mesmos materiais e variando-se somente a

relação água cimento (a/c) em cada mistura. Foram moldados corpos de prova cilíndricos

150 x 300 mm, os quais foram submetidos ao ensaio esclerométrico ((aparelho analógico de

impacto Schmidt tipo “N” da Fortest com energia de percussão de 2,25 N.m) e em seguida a

compressão axial em idades variando-se de 7 a 56 dias.

Figura 1 – Esclerômetro de Reflexão


2. PROGRAMA EXPERIMENTAL

2.1.Materiais e moldagem das misturas

O programa experimental consistiu na reprodução de três traços distintos de concreto

variando-se a relação água/cimento de cada mistura. Para cada mistura foram moldados

oito corpos de prova cilíndricos com dimensões de 150 x 300 mm.

A areia utilizada como agregado miúdo é proveniente do Município de Porto Rico/Pr. Sua

massa unitária e massa específica foram determinadas conforme a norma Mercosul NBR

NM 45 (2006) e a ABNT NBR 9776 (1987), respectivamente. A composição granulométrica

foi obtida seguindo-se as recomendações da NBR NM 248 (2003) e a curva de inchamento

foi obtida conforme a ABNT NBR 6467 (2006).

A massa unitária e a massa específica do agregado graúdo foram determinadas conforme a

norma Mercosul NBR NM 45 (2006) e ABNT NM 53 (2003), respectivamente. Na Tabela 1

são indicadas as características dos agregados. O Cimento utilizado na pesquisa foi o CP-II-

Z-32.


Tabela 1 – Características dos agregados

Agregado Diâmetro Máximo (mm)

Massa específica (kg/dm³)

Massa unitária solta

(kg/dm³)

Massa unitária

compactada (kg/dm³)

Coeficiente Inchamento

Módulo de Finura

Graúdo brita 1 19,0 2,477 1,660 1,793 - -

Miúdo Areia fina 1,18 2,639 1,497 1,648 1,35 1,98

Para a determinação da dosagem de cada mistura foi utilizada as recomendações propostas

em Assunção (2002). As misturas foram produzidas no Laboratório de Materiais de

Construção Civil do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Estadual de

Maringá. Foi utilizada uma betoneira elétrica com capacidade de 520 litros e o concreto foi

dosado em massa com controle de umidade da areia.

Para cada mistura foi realizado o ensaio do abatimento do tronco seguindo-se as

recomendações da NBR NM 67 (1996). Uma vez que o resultado do ensaio do Slump TesT

fosse considerado satisfatório, ou seja, no intervalo de 100 ± 20 mm, procedeu-se com a

moldagem dos corpos de prova conforme recomendações da ABNT NBR 5738 (2003). A

composição obtida para cada uma das misturas é a indicada na Tabela 2, tendo-se como

referência o teor de argamassa definido em 51%. Na Figura 2 ilustram-se os corpos de

prova sendo moldados. Após 24 horas da moldagem os corpos de prova foram

desmoldados e levados à cura úmida, onde foram mantidos em uma temperatura e umidade

controlada até 24 horas antes da realização dos ensaios esclerométrico e de compressão

simples.

Tabela 2 – Composição das misturas

Misturas a/c Agregados

Miúdo Graúdo 1 0,5 1,92 2,80

2 0,9 3,54 4,64

3 0,7 2,73 3,58

Figura 2 – Moldagem e armazenamento dos corpos de prova cilíndricos


2.2.Ensaios: esclerometria e compressão simples

Para a realização do ensaio esclerométrico em cada corpo de prova foi utilizada a ABNT

NBR 7584 (2012). Antes, portanto, os mesmos foram capeados para proporcionar a

regularização da superfície superior e inferior por meio de uma camada de enxofre. As

dimensões de cada corpo de prova foram obtidas utilizando-se um paquímetro com precisão

de 0,05 mm, sendo realizadas três medidas do diâmetro em posições diferentes no centro

do corpo de prova e três medidas de altura paralelas ao eixo do corpo de prova em

diferentes posições.

O aparelho esclerométrico foi calibrado utilizando-se a bigorna padrão de calibração. Para

tanto, foram efetuadas 10 leituras do índice esclerométrico (IE) e calculada a média das

leituras. O valor obtido foi igual a 80, não sendo necessária, portanto a utilização de um

coeficiente na correção das leituras.

Para realização do ensaio esclerométrico os corpos de prova foram identificados e na sua

superfície foi desenhada uma malha quadrada para delimitação da área de ensaio. A

distância entre os centros de dois pontos de impacto foi mantida em 50 mm. Os corpos de

prova foram posicionados na prensa universal de ensaio com o objetivo de promover um

leve travamento dos mesmos entre os pratos da máquina através da aplicação de uma

carga de aproximadamente 15% da prevista para a ruptura, conforme recomenda a norma

mercosul NBR NM 78 (1996). Esse procedimento possibilitou a aplicação dos golpes com o


aparelho esclerométrico sobre a área de ensaio na superfície do corpo de prova como é

indicado na Figura 3.

Figura 3 – Ensaio esclerométrico na superfície do corpo de prova

Os resultados do IE foram anotados e então procedeu-se com o cálculo da média. Os

valores individuais que diferiram em mais de 10% da média foram descartados e então o IE

foi obtido pelo valor da nova média das leituras, atentando-se para não tomar uma média

com uma quantidade de resultados inferior a 5.

Após o ensaio esclerométrico, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de

compressão simples usando-se da metodologia indicada na ABNT NBR 5739 (2007). Os

ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais em Construção Civil do Departamento

de Engenharia Civil da UEM utilizando-se para tanto uma prensa da marca EMIC – Modelo

100 – 1981, número 1456, número de série 029. O carregamento foi mantido a velocidade

constante até que se registrasse uma queda do valor da força indicando-se ruptura do corpo

de prova como é mostrado na Figura 4.


Figura 4 – Corpo de prova após a ruptura

3.RESULTADOS

Na Tabela 3 são indicados os valores obtidos para o IE em cada corpo de prova. Os valores

individuais que diferiram em mais ou menos 10% do valor da média estão destacados em

vermelho e, portanto, descartados para o cálculo do novo valor da média (IEcorr). Os

impactos do esclerômetro junto aos corpos de prova foram dados em 9 pontos conforme

recomendação da NBR NM 78 (1996).


Tabela 3 – Índice esclerométrico (IE)

Misturas ID Idade Le1 Le2 Le3 Le4 Le5 Le6 Le7 Le8 Le9 Média IEcorr

1 -

a/c=

0,5

13-1 7d 31 28 28 31 32 28 30 36 31 31 30

13-2 7d 32 29 29 32 32 32 32 28 40 32 31

13-3 14d 37 35 38 34 30 35 35 35 32 35 35

13-4 14d 26 34 37 34 36 33 37 33 33 34 35

13-5 28d 32 33 36 33 36 43 34 35 35 35 34

13-6 28d 40 36 33 39 33 34 34 37 40 36 36

13-7 56d 41 41 37 35 36 36 39 39 39 38 38

13-8 56d 43 35 37 35 36 35 39 49 42 39 39

2 -

a/c=

0,9

17-1 7d 23 20 22 22 21 27 23 23 20 22 22

17-2 7d 21 22 22 22 21 22 23 25 23 22 22

17-3 14d 23 24 22 24 24 24 24 27 25 24 24

17-4 14d 23 22 23 24 21 25 26 24 24 24 24

17-5 28d 25 24 25 24 26 27 25 25 26 25 25

17-6 28d 22 26 22 26 25 23 26 25 31 25 24

17-7 56d 26 29 28 28 27 30 31 28 28 28 28

17-8 56d 31 24 28 31 28 29 28 29 28 28 29

3 -

a/c=

0,7

18-1 7d 26 24 27 25 26 25 26 28 27 26 26

18-2 7d 23 24 25 26 26 24 25 22 24 24 24

18-3 14d 27 26 28 24 30 24 26 28 28 27 27

18-4 14d 24 28 28 26 26 27 32 34 24 28 27

18-5 28d 27 28 28 31 29 30 31 31 28 29 29

18-6 28d 30 28 29 30 29 27 33 28 26 29 28

18-7 56d 30 31 32 29 31 32 31 30 33 31 31 18-8 56d 33 30 34 34 33 37 30 32 31 33 32

Le: leituras do índice esclerométrico

ID: identificação do corpo de prova

Na Tabela 4 são indicados os valores obtidos para a resistência a compressão simples dos

corpos de prova.


Tabela 4 – Resultados do ensaio de compressão

Misturas ID Idade fcj (MPa) Média (MPa)

1 -

a/c=

0,5

13-1 7d 26,2 26,0

13-2 7d 25,8

13-3 14d 32,9 32,4

13-4 14d 31,8

13-5 28d 39,3 38,8

13-6 28d 38,3

13-7 56d 45,7 42,8

13-8 56d 39,9

2 -

a/c=

0,9

17-1 7d 9,9 10,0

17-2 7d 10,1

17-3 14d 12,1 12,0

17-4 14d 11,9

17-5 28d 14,2 14,5

17-6 28d 14,7

17-7 56d 18,6 18,8

17-8 56d 19,0

3 -

a/c=

0,7

18-1 7d 11,9 12,0

18-2 7d 12,1

18-3 14d 14,2 14,5

18-4 14d 14,8

18-5 28d 16,6 16,5

18-6 28d 16,4

18-7 56d 18,0 18,7

18-8 56d 19,3

Na Figura 5 é possível observar a evolução da resistência a compressão de cada uma das

misturas com a idade.


Figura 5 – Evolução da resistência a compressão do concreto de cada mistura

A partir dos valores indicados nas Tabelas 3 e 4 foi possível obter curvas correlacionando-se

os valores do ensaio de compressão (fcj) e o índice esclerométrico (IEcorr) para cada mistura

de concreto conforme é indicado nas Figuras 6 a 8. A curva de correlação para o conjunto

de pontos (IE x f c) de cada mistura foi obtida através de procedimento gráfico, tendo-se no

eixo das abscissas o IE e na ordenada o fc. Para cada correlação, foram analisados cinco

modelos de curva: linear, potência, exponencial, polinômio de segundo grau e logarítmica.

Dentre esses modelos selecionou-se aquele que proporciona melhor ajuste dos pontos

experimentais tendo-se como referência o coeficiente de determinação (R2).


Figura 6 – Curva de correlação para a mistura 1



Na Figura 9 é estabelecida a correlação contendo os resultados das três misturas.

Figura 9 – Correlação de todas as misturas

Na Tabela 5 são reunidas as equações que melhor representam a correlação entre os

pontos de cada mistura. A correlação mais forte foi a obtida para a mistura 2 que teve um


valor de R² igual a 0,95, bem próximo de 1,0, indicando-se assim uma boa correlação entre

os dois parâmetros analisados.

Tabela 5 – Curvas obtidas a partir das correlações

Misturas Curva R²

1 I.E.=4, 5997.e(0, 0579.fc) 0,80

2 I.E.=1, 2575.e(0, 0955.fc) 0,95

3 I.E.=2, 4628.e(0, 0648.fc) 0,91

Para efeito de comparação as curvas de correlação aqui obtidas foram confrontadas na

Figura 10 com curvas obtidas em outros trabalhos (Machado et al, 2009 e Soares &

Alburquerque, 2012) e também com a curva fornecida pelo fabricante do próprio aparelho

utilizado na nesta pesquisa.

Machado et al (2009) apresentaram uma curva que correlaciona o índice esclerométrico e a

resistência a compressão do concreto. Nesse trabalho foram moldados 400 corpos de prova

e realizadas 3600 medições do Índice esclerométrico. Os corpos de prova foram rompidos

em com 3, 7, 14, 28 e 90 dias de idade.

Em Soares & Albuquerque (2012) foi proposta uma curva de correlação do valor da

resistência a compressão e do índice esclerométrico. Os autores ensaiaram 24 corpos de

prova, divididos em 3 traços de concreto, sendo o primeiro com a/c igual a 0,45, o segundo

com a/c igual a 0,50 e o terceiro com a/c igual a 0,60.

Figura 10 – Comparação entre as curvas de correlação


Na Tabela 6 é indicada a diferença percentual de cada ponto para cada uma das curvas. Ao

observar o gráfico que compara a curva do fabricante com a curva obtida neste trabalho,

observa-se uma grande semelhança nos pontos em que o valor do índice esclerométrico

varia entre 30 e 35.

As diferenças nos valores de resistência estimada do concreto era esperado quando da

comparação dos resultados aqui obtidos com aqueles indicados pelo fabricante do aparelho

esclerométrico. Nesse sentido, ressalta-se a importância do estabelecimento de curvas de

correlação a partir de concretos contendo materiais da mesma natureza daqueles do

concreto da estrutura em que se realiza o ensaio esclerométrico.

Pela Tabela 6 fica evidente que o uso da curva de correlação indicada pelo fabricante pode

incorrer em erros quanto a estimativa da resistência do concreto de uma estrutura. Esses,

são mais significativos quanto maior for a dureza do concreto e consequentemente do valor

do índice esclerométrico.

A partir da comparação dos resultados, pode-se observar que para valores de índices

esclerométrico próximos de 36, as curvas de Machado et al (2009), Soares & Albuquerque

(2014), a curva do fabricante e a curva proposta pelo autor, apresentam resultados de fc

muito próximos, com diferenças de aproximadamente 10% entre um e outro.


Tabela 6 – Comparação das curvas obtidas com resultados de outros autores e do fabricante

IE Autor (2016)

Soares e Albuquerque

(2014) Diferença Machado et al

(2009) Diferença Fabricante Diferença

20 8,50 8,27 -2,7% 11,87 39,6% 10,3 21,2%

21 9,30 9,01 -3,2% 13,11 40,9% 11,4 22,6%

22 10,18 9,81 -3,6% 14,42 41,6% 12,5 22,8%

23 11,15 10,69 -4,1% 15,79 41,6% 13,7 22,9%

24 12,20 11,65 -4,6% 17,22 41,1% 14,9 22,1%

25 13,36 12,69 -5,0% 18,72 40,2% 16,2 21,3%

26 14,62 13,82 -5,5% 20,29 38,7% 17,5 19,7%

27 16,01 15,06 -6,0% 21,91 36,9% 18,9 18,1%

28 17,53 16,40 -6,4% 23,60 34,7% 20,3 15,8%

29 19,19 17,87 -6,9% 25,36 32,2% 21,8 13,6%

30 21,00 19,46 -7,3% 27,18 29,4% 23,3 10,9%

31 22,99 21,20 -7,8% 29,06 26,4% 24,9 8,3%

32 25,17 23,10 -8,2% 31,01 23,2% 26,5 5,3%


33 27,55 25,16 -8,7% 33,02 19,8% 28,2 2,3%

34 30,16 27,41 -9,1% 35,10 16,4% 30 -0,5%

35 33,02 29,86 -9,6% 37,24 12,8% 31,8 -3,7%

36 36,15 32,53 -10,0% 39,45 9,1% 33,6 -7,1%

37 39,57 35,44 -10,5% 41,72 5,4% 35,5 -10,3%

38 43,32 38,60 -10,9% 44,06 1,7% 36,5 -15,7%

39 47,43 42,05 -11,3% 46,46 -2,0% 39,5 -16,7%

40 51,92 45,81 -11,8% 48,93 -5,8% 41,6 -19,9%

41 56,84 49,90 -12,2% 51,46 -9,5% 43,7 -23,1%

42 62,22 54,36 -12,6% 54,06 -13,1% 45,9 -26,2%

43 68,11 59,22 -13,1% 56,73 -16,7% 48,1 -29,4%

44 74,56 64,52 -13,5% 59,46 -20,3% 50,4 -32,4%

45 81,63 70,28 -13,9% 62,25 -23,7% 52,7 -35,4%

46 89,36 76,56 -14,3% 65,11 -27,1% 55 -38,5%

47 97,82 83,41 -14,7% 68,04 -30,4% 57,5 -41,2%

48 107,09 90,86 -15,2% 71,03 -33,7% 60 -44,0%

4. CONCLUSÕES

Tendo como base os resultados obtidos, podem ser extraídas as seguintes conclusões:

• Foram obtidas correlações confiáveis para cada uma das três misturas analisadas

visto que, o menor índice de confiabilidade (R2) foi igual a 0,81;

• A curva de correlação obtida a partir do agrupamento dos dados obtidos com os três

tipos de concreto analisados apresentou um forte grau de correlação (R2 = 92%);

• Foi verificado que a equação da curva que melhor representa a correlação obtida é

do tipo exponencial;

• Para valores do IE na faixa de 30 a 37, verificou-se que a diferença entre a curva

aqui obtida e a do fabricante ficou abaixo de 10%. Já para valores do IE acima de 37,

a diferença entre os valores das curvas aumentou consideravelmente. Essa mesma

tendência foi verificada quando comparadas as curvas obtidas pelos dois outros

autores com a curva do fabricante;

• Nesse sentido, recomenda-se novos estudos para concretos com resistência a

compressão acima de 45 MPa.

5. REFERÊNCIAS


ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12655. Concreto –

Preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro, 1996.

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______. ABNT NBR 5739: ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos de

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______. ABNT NBR 6467 – Agregados – determinação do inchamento de agregado miúdo –

Método de ensaio, 2006.

______. ABNT NBR 7584: Concreto endurecido: avaliação da dureza superficial pelo

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______. ABNT NM 248 – Agregados – Determinação da composição granulométrica, 2003.

______. ABNT NM 53 - Agregado Graúdo - Determinação de Massa Especifica, Massa

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______. NBR NM 45: Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de vazios,

2006.

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