Avaliação da sensibilidade dos parâmetros de ultrassom difuso na caracterização de misturas de concreto

Abstract

Para garantir a segurança de estruturas de concreto, com detecção de fissuras em estágios iniciais, tem-se a necessidade da realização do monitoramento e acompanhamento das estruturas ao longo de toda a vida útil. A aplicação do método do ultrassom difuso, na análise das ondas de chegada tardia em monitoramentos ultrassônicos no concreto, tem se mostrado um método eficiente na caracterização do concreto. No entanto, muitas são as incertezas atreladas às possíveis influências nos parâmetros difusos, uma vez que é um método recente e ainda pouco aplicado, quando comparado ao estudo da velocidade do pulso ultrassônico (VPU). Diante disso, o objetivo da presente pesquisa foi avaliar a sensibilidade dos parâmetros difusos na caracterização de misturas de concreto, verificando influências em relação ao método de ensaio (influências da geometria da amostra) e ao material. Para atingir os objetivos propostos, foram realizados ensaios de ultrassom com aplicação do método difuso em corpos de prova produzidos com concreto convencional, com formato de placas e prismas, em idades que variaram de 1 a 135 dias, nas posições pré-determinadas que abrangeram toda a dimensão do corpo de prova. As placas foram concretadas com dimensões de 100 x 100 x 10 cm e os prismas 10 x 10 x 40 cm. Após a obtenção das ondas ultrassônicas, foi realizado o processamento do sinal e obtenção dos parâmetros difusos: difusividade, dissipação e ATME, para cada idade e posição analisada. Ainda, simultaneamente à realização do monitoramento ultrassônico, foram realizados ensaios de resistência à compressão para correlacionar a evolução da resistência com os parâmetros difusos no tempo. Com os resultados dos parâmetros difusos e os dados obtidos experimentalmente, a partir de análises estatísticas, foi possível concluir que a distância do transdutor à borda do corpo de prova, a partir de 5 cm, não influenciou nos parâmetros difusos, em análises nas placas de concreto. No entanto, os parâmetros difusos sofreram influência do formato do corpo de prova e da solução analítica utilizada no processamento dos sinais ultrassônicos em corpos de prova prismáticos. Quanto às verificações relacionadas ao material, o único parâmetro considerado sensível ao avanço da idade do concreto foi a dissipação, o qual, ainda, apresentou boa correlação com a evolução da resistência à compressão no tempo. Por fim, foi possível concluir que a dimensão do agregado graúdo teve influência sobre os parâmetros difusos.

Abstract: To ensure the safety of concrete structures, with crack detection in early stages, it is necessary to carry out monitoring and follow-up of the structures throughout their useful life. The application of the diffuse ultrasound method, in the analysis of late arrival waves in ultrasonic monitoring of concrete, has included an efficient method in the characterization of concrete. However, there are many uncertainties linked to the possible influences on the diffuse parameters, since it is a recent method and still little applied when compared to the study of the ultrasonic pulse velocity (UPV). Therefore, the objective of this research was to evaluate the sensitivity of the diffuse parameters in the characterization of concrete mixtures, verifying the influences in relation to the test method (influences of the sample geometry) and the material. To achieve the proposed objectives, ultrasound tests and application of the diffuse method were carried out on specimens obtained with conventional concrete, shaped like plates and prisms, at ages ranging from 1 to 135 days, in predetermined positions that covered the entire dimension of the specimen. The concrete plates measured 100 x 100 x 10 cm and the prisms 10 x 10 x 40 cm. After obtaining the ultrasonic waves, the signal processing and obtaining the diffuse parameters were performed: diffusivity, dissipation and ATME, for each age and analyzed position. Also, simultaneously with the ultrasonic monitoring, compressive strength tests were carried out to correlate the resistance evolution with the time-diffuse parameters. With the results of the fuzzy parameters and the data obtained experimentally, from statistical analyses, it was possible to conclude that the distance from the transducer to the edge of the specimen, larger than 5 cm, did not influence the fuzzy parameters, in analyzes on the concrete plates. However, the diffuse parameters were influenced by the shape of the specimen and the analytical solution used in the processing of ultrasonic signals in prismatic specimens. Regarding the verifications of the material, the single parameter considered sensitive to the advance of the concrete age was the dissipation, which also presented a good correlation with the evolution of the compressive strength over time. Finally, it was possible to conclude that the size of the coarse aggregate had an influence on the diffuse parameters.