Avaliação do preenchimento com sistema epóxi de fendas induzidas em estruturas de concreto pela análise do sinal ultrassônico

Abstract

Os ensaios não destrutivos (ENDs) são importantes ferramentas para auxiliar no entendimento do mecanismo de ocorrência de manifestações patológicas e oferecem suporte na tomada de decisões para o diagnóstico de uma estrutura danificada assim como na verificação da qualidade de reparos. A técnica de injeção de fissura com o sistema epóxi já está consagrada nos serviços de reabilitação de edificações e permite restaurar o monolitismo do concreto. O procedimento usual para a comprovação da efetividade da injeção é realizado pela retirada de testemunhos, sendo esse um ensaio destrutivo que nem sempre é capaz de analisar a estrutura por completo. Em um estudo realizado pelo GPEND (Grupo de Pesquisa em Ensaios Não Destrutivos) da UFSC, verificou-se que a velocidade de propagação da primeira onda do sinal ultrassônico não permite a detecção do pleno preenchimento de uma injeção com o sistema epóxi uma vez que tal parâmetro considera a chegada da primeira onda a qual atravessa o caminho com epóxi ao invés de contornar a fenda semipreenchida. A proposta deste trabalho foi verificar se os parâmetros relacionados à energia do sinal ultrassônico (energia total, energia acumulada, janelas de tempo e amplitude máxima) com o modo de leitura indireto são sensíveis às diferentes proporções de aplicação de resina a fim de avaliar se o preenchimento foi parcial ou completo. Para as análises foi desenvolvido um programa experimental com prismas de concreto contendo diversas profundidades de fendas superficiais induzidas que foram preenchidas com epóxi em diferentes frações da profundidade a fim de averiguar as alterações da energia do sinal. Como variáveis do experimento teve-se: 6 profundidades da fenda, 3 resinas com diferentes valores de impedância acústica, 5 posições de leitura (distância a fenda), 2 frequências de transmissão do transdutor (54 kHz e 200 kHz); 2 pressões de acoplamento para o transdutor de 54 kHz. Pôde-se observar que para o transdutor de 54 kHz os parâmetros da energia total e amplitude máxima foram sensíveis aos diferentes níveis de preenchimento, e o aumento da pressão aumentou o número de posições de leitura sensíveis à detecção; já para o transdutor de 200 kHz, além do parâmetro de amplitude, a energia acumulada e as janelas de tempo também foram sensíveis à detecção de preenchimentos parciais de epóxi. Com relação ao tipo de resina, observou-se que as resinas com maior coeficiente de transmissão foram melhores detectadas pelos parâmetros de energia e amplitude, já para as janelas de tempo, a melhor detecção foi para resinas de maior coeficiente de reflexão. Por fim, analisou-se se a leitura realizada no concreto íntegro poderia ser utilizada como referência para um sinal com a fenda plenamente preenchida e contatou-se que a leitura no concreto são não foi adequada, possivelmente devido ao uso de uma superfície diferente da região utilizada para a obtenção do sinal com a fenda preenchida.

Abstract: The nondestructive testing (NDT) are important tools to assist in the understanding of the mechanism of occurrence of pathological manifestations and offer support for the decision making for the diagnosis of a damaged structure and the inspection of the repair quality. The crack injection technique using epoxy systems is consecrated in the services of rehabilitation of edifications and allows to restore the monolithism of the concrete. The usual technique to evaluate the injection process is done by the removal of cores, which is a destructive testing that is not always able to analyse the structure completely. In a research done by the research group of nondestructive testing at Federal University of Santa Catarina, it was verified that the ultrasonic pulse velocity is not a good parameter to detect the full filling of an injection with epoxy resins because the parameter considers the arrival of the first wave which crosses the path with epoxy instead the semi-filled slit. The proposal of this research was verifying if the parameters related to the ultrasonic signal energy (total and accumulated energy, time windows, and maximum amplitude) using the indirect measure are sensible to the different proportions of the applied epoxy resins in order to evaluate the full filling. For the analysis it was developed an experimental program with concrete prisms with induced superficial slits with different depth that was filled with epoxy in different depth fractions in order to investigate the changes of the signal s energy. The experiment variables were: 6 slit depths, 3 resins with different dynamic viscosity values, 5 reading positions (distance to slit), 2 transducer frequencies (54 kHz and 200 kHz); 2 coupling pressure for the 54 kHz transducer. It was observed that for the 54 kHz transducer the parameters of the total energy and the maximum amplitude were sensitive to the different filling levels, and the increase in the pressure increased the number of positions sensitive to the detection; for the 200 kHz transducer, besides the parameter of amplitude, the accumulated energy and the time windows were also sensitive to the detection of partial fillings of epoxy. Regarding the type of epoxy, it was observed that the resins with the highest transmission coefficient were better detected by the energy and amplitude parameters, and for the accumulated energy the best detection was using resins with high reflexion coefficient. Finally, it was analysed whether the measure performed on the intact concrete could be used as a reference for a full filled slit signal and it verified that the reading on the concrete were not adequate, possibly due to the use of a surface different from the region used for the signal with the slit filled