Comportamento de ondas ultrassônicas em concreto aquecido até 400 ºC

Abstract

O ultrassom é um método de ensaio não destrutivo que tem sido utilizado tradicionalmente para avaliar a integridade de estruturas de concreto por meio da medida da velocidade de propagação da onda. No entanto, outros parâmetros associados, principalmente amplitude máxima e energia têm sido pesquisados por indicarem maior sensibilidade para a detecção de danos internos na estrutura. O ensaio de ultrassom pode ser aplicado, por exemplo, na avaliação de edificações submetidas à situação de incêndio, possibilitando definir as medidas corretivas a serem tomadas com relação à recuperação da estrutura. Desse modo, avaliou-se a influência das altas temperaturas no concreto utilizando o método do ultrassom, por meio da análise de parâmetros associados à propagação de onda. Para tanto, foram moldados corpos de prova de 10x30 cm, os quais foram aquecidos a 100 ºC, 200 ºC, 300 ºC e 400 ºC. Posteriormente, verificou-se a alteração de cor, perda de massa e resistência à compressão das amostras. Além do ensaio de ultrassom, para um ganho de 1x e 2x, analisando parâmetros como a velocidade de propagação de pulso e de grupo, amplitude máxima, energia, energia acumulada e tempo. Foram ainda realizados ensaios de microestrutura, entre eles a microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios X. Como resultados, as amostras de concreto sofreram alteração na coloração, e de modo geral, a massa, a resistência à compressão e a velocidade de pulso ultrassônico decresceram com o acréscimo da temperatura, conforme previsto. Além disso, os parâmetros alternativos do ultrassom também indicaram sensibilidade à detecção de alterações internas no concreto em virtude das altas temperaturas. Nesse caso, o tempo referente à porcentagem de energia se destacou por apresentar alterações ao passo que a temperatura aumentou. Ademais, o ganho de 1x apresentou dados mais confiáveis devido, a ausência de truncamento de amplitudes. Análises estatísticas também foram realizadas para avaliar os resultados encontrados.

Abstract : The ultrasound is a nondestructive method of test that has been traditionally used to evaluate the integrity of concrete structures by measuring the wave propagation velocity. However, other parameters, especially the maximum amplitude and the energy have been investigated for showing better sensitivity in detecting damage to the internal structure. The ultrasonic test can be applied, for example, to evaluate buildings exposed to fire situation, making possible to define the corrective measures to be taken regarding the recovery of the structure. Thus, it was evaluated the influence of high temperatures on concrete using the ultrasound method by analyzing parameters associated with wave propagation. Therefore, samples of 10x30 cm, heating to 100 ºC, 200 ºC, 300 ºC e 400 ºC. Subsequently, it was verified the change of color, mass and compressive strength of the samples. Besides the ultrasound test, using a gain of 1x and 2x and analyzing parameters such as pulse propagation velocity, group velocity, maximum amplitude, energy, accumulated energy and time. Were still performed microstructure tests such as scanning electron microscopy and X-ray diffraction. As results, the color of concrete samples changed, and generally, the mass, the compressive strength and the ultrasonic pulse velocity decreased with temperature increase, as expected. Moreover, alternative parameters of ultrasound also indicated sensitivity to detect internal changes in concrete due to high temperatures. In this case, the time related to the percentage of energy stood out by presenting changes as the temperature increased. In addition, the gain of 1x presented more reliable data due to the absence of truncation of amplitudes. Statistical analyzes were also performed to evaluate the results.