02 - Betão armado-patologia e inspecção - COR.pdf

DIAGNÓSTICO E PATOLOGIA DE CONSTRUÇÕES EM BETÃO ARMADO 1/272
DIAGNÓSTICO E PATOLOGIA
DE CONSTRUÇÕES EM
BETÃO ARMADO

EQUIPA TÉCNICA
Coordenação:
• Prof. Fernando Branco (fbranco@civil.ist.utl.pt)
• Prof. Jorge de Brito (jb@civil.ist.utl.pt)
Conteúdos:
• Eng.ª Inês Flores
• Eng.º Manuel Plantier
• Arq.ª Joana Aleixo
• Arq.ª Joana Couto
• Eng.º Paulo Pedro
• Eng.º Marques Lima
• Arq.ª Susana Peneda
• Prof. Jorge de Brito
E-learning:
• Eng.º Pedro Paulo
• Eng.º João Campos
• Eng.º Joel Alexandre

PROGRAMA
1. INTRODUÇÃO
1.1. A construção em betão armado
1.2. Campo de aplicação
1.3. Vantagens
1.4. Desvantagens
1.5. A durabilidade do betão armado
1.6. Conclusões do capítulo
2. METODOLOGIA DE INSPECÇÃO
2.1. Introdução
2.2. Estratégia de inspecção
2.3. Tipos de inspecção
2.4. Sistemas de inspecção e diagnóstico

PROGRAMA
3. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS
3.1. Introdução
3.2. Anomalias (processo de construção)
3.3. Anomalias estruturais
3.4. Anomalias de durabilidade
4. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO
4.1. Introdução
4.2. Ensaios estruturais em laboratório
4.3 Ensaios estruturais in-situ
4.4. Ensaios de durabilidade em laboratório
4.5 Ensaios de durabilidade in-situ
REVISÃO
BIBLIOGRAFIA

CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO
BETÃO ARMADO
Sub-capítulos:
1.1 A construção em betão armado
1.2 Campo de aplicação
1.3 Vantagens
1.4 Desvantagens
1.5 A durabilidade do betão armado
1.6 Conclusões do capítulo

1. INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO
O betão mais antigo que foi descoberto é datado de 5600 A.C. e
situa-se em Lepenski Vir, na ex-Jugoslávia, nas margens do rio
Danúbio, constituindo o pavimento térreo de uma habitação, com
a cal parda com função de ligante.
Pode considerar-se que o betão, tal como o conhecemos hoje em
dia, teve início no século XIX, com a invenção do cimento artificial
por Louis Vicat em 1817, através da cozedura conjunta de
calcário e argila, que começou a ter uma utilização mais ampla
devido à hidraulicidade e à rapidez com que endurecia.
Radiografia, com
raios X, de uma
amostra de betão
Aspecto do
betão fluido

1. INTRODUÇÃO
Em meados do século XIX, o betão teve o seu
grande impulso com a invenção do betão
armado, geralmente atribuída a Joseph-Louis
Lambot, que com ele construiu, em 1848, um
pequeno barco, exibido na Exposição Universal
de Paris em 1855.
A partir de 1890, o betão armado iniciou a enorme expansão,
graças às realizações do notável construtor François Hennebique
e aos estudos experimentais e teóricos de Considère, Rabut e
Mesnager que estabeleceram as leis fundamentais da resistência
do betão armado.
Em relação a Portugal, a moagem de António José Gomes no
Caramujo, Cova da Piedade, concluída em 1898, é considerada
a primeira construção portuguesa em que se aplicou esta
tecnologia.

1. INTRODUÇÃO
Das obras realizadas nesse período inicial da história do betão
armado em Portugal, destacam-se: a ponte sobre a ribeira de
vale de Meões, em Mirandela (actualmente destruída), a
barragem de Xarrama em Évora, entre outras.
Seguiram-se obras mais grandiosas como o Instituto Superior
Técnico em 1936, ou a Igreja de Nossa Senhora de Fátima,
concluída em 1938, nas Avenidas Novas, ambas em Lisboa.

1. INTRODUÇÃO
Verifica-se, em todo o mundo, um progressivo aumento do peso
relativo do betão nas construções em geral, em virtude de ter sido
este o material estrutural dominante nos últimos 50 anos.
Em Portugal e, em particular, nas décadas mais recentes, as
construções em betão armado (edifícios correntes e pontes
rodoviárias) têm sido uma esmagadora maioria.

1. INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO
• construção em altura;
• edifícios públicos;
• infraestruturas viárias;
• infraestruturas hidráulicas,
• edifícios industriais;
• superstruturas em edifícios correntes.
Aplicações correntes:

1. INTRODUÇÃO
Arranha-céus em
betão armado na
China
Um dos primeiros arranha-céus
em betão armado em Chicago
a) Construção em altura:

1. INTRODUÇÃO
Educatorium em Utrecht -
Arq.º Koolhaas
Museu Guggenheim em NY -
Arq.º Frank Lloyd Wright
Igreja na Eslovénia - Arq.º Ales Vodopivec
b) Edifícios públicos:

1. INTRODUÇÃO
Parlamento em Chandigardh
- Arq.º Le Corbusier
Estádio Alvalade XXI -
Arq.º Tomás Taveira
b) Edifícios públicos (cont.):

1. INTRODUÇÃO
Ponte Vasco da Gama
Viaduto de acesso à
Ponte 25 de Abril
c) Infraestruturas viárias:

1. INTRODUÇÃO
Reservatório de água em
Aveiro - Arq.º Siza Vieira
Barragem
d) Infraestruturas hidráulicas:

1. INTRODUÇÃO
Central nuclear
Fábrica prefabricada em betão
e) Edifícios industriais:

1. INTRODUÇÃO
f) Superstruturas em edifícios correntes:
Estrutura reticulada
• Reticuladas (pórticos) - constituídas por lajes (maciças ou
aligeiradas), vigas e pilares; as cargas verticais são transmitidas
de laje em laje através dos pilares; as acções horizontais são
exclusivamente resistidas pelas vigas e pilares;

1. INTRODUÇÃO
Superstruturas em edifícios correntes (cont.):
• mistas (pórticos e paredes) - constituídas por lajes (maciças ou
aligeiradas), vigas, pilares e paredes; as acções horizontais são
exclusivamente resistidas pelas vigas, pilares e paredes;
Estrutura mista

1. INTRODUÇÃO
• laminares (paredes) - constituídas por lajes (maciças ou
aligeiradas), vigas (ainda que nem sempre) e paredes; as cargas
verticais são transmitidas das primeiras lajes para as últimas; as
acções horizontais são exclusivamente resistidas pelas paredes.
Estrutura laminar

Identifique as superstruturas dos edifícios
1. INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO
Estrutura reticulada
Lajes, vigas e pilares
Estrutura laminar
Lajes e paredes

1. INTRODUÇÃO
Reticuladas (pórticos)
Mistas (pórticos e paredes)
Laminares (paredes)
baseadas em lajes vigadas

1. INTRODUÇÃO
• Lajes fungiformes - apoiam-se directamente nos elementos
verticais (pilares e paredes) e não só lhes transmitem as cargas
gravíticas como participam na resistência às acções horizontais.
a) Laje fungiforme maciça b) Laje fungiforme aligeirada
com moldes recuperáveis
c) Laje fungiforme aligeirada
com moldes perdidos

1. INTRODUÇÃO
Laje fungiforme aligeirada com moldes recuperáveis

1. INTRODUÇÃO
Com a evolução de novos produtos e conceitos, desenvolveu-se
uma série de novos tipos de betão, onde se procurou dar novas
aplicações a este produto e melhorar as já existentes:
• betões leves - betão de argila expandida , betão celular, betão de
silicatos expandidos, betão de granulados vegetais, betão de jôrra,
betão de “pedra-pomes”, betão sem finos;
• betões pesados - betões refractários e super-refractários;
• betões de elevado desempenho - betão de alta resistência,
betão com fibras; betões auto-compactáveis;
• betão ciclópico;
• betão arquitectónico - betão branco, betão colorido, betão à vista.
Outras aplicações:

Identifique os diferentes tipos de betões
1. INTRODUÇÃO

1. INTRODUÇÃO
Pavilhão de Portugal, Expo 98,
Parque das Nações
Torre do Tombo
Betão leve de argila expandida
Laje em forma de membrana parabólica
com 65 por 60 m e apenas 0.20 m de
espessura, em betão leve de argila
expandida, com um peso de 1850 kg/m3
Betão branco
Grânulos de argila
expandida

1. INTRODUÇÃO
1.3 Vantagens

• disponibilidade de matéria-prima;
• economia em relação a outros materiais;
• não precisa de mão-de-obra muito especializada;
• fácil adaptabilidade em termos geométricos;
• incombustibilidade;
• boa resistência às acções mecânicas;
• diversidade nas aplicações.
1. INTRODUÇÃO
1.3 Vantagens
Para um correcto comportamento da peça
que se deseja fabricar, é conveniente que
o betão apresente os seguintes requisitos:
compacidade, resistência à compressão,
impermeabilidade, aderência às
alvenarias, constância de volume durante
a presa e endurecimento, permanência de
resistência e facilidade de moldagem.

1. INTRODUÇÃO
1.4 Desvantagens

1. INTRODUÇÃO
1.4 Desvantagens
• elevado peso próprio (≈ 2400 kg/m3);
• impacte ambiental significativo (exploração
de pedreiras, consumo de energia e
produção de resíduos durante a
construção e após a demolição);
• baixo isolamento térmico.
Para responder às novas realidades e
exigências, nomeadamente ambientais e
de sustentabilidade, começa-se a utilizar
agregados reciclados na produção de
betão no sentido de diminuir os impactes
das explorações em pedreiras e, ao
mesmo tempo, a reutilizar materiais com
potencialidades, que neste momento são
enviados para vazadouros.

1. INTRODUÇÃO
1.5 A durabilidade do
betão armado

1. INTRODUÇÃO
O betão armado, ao contrário do que se possa talvez pensar, é um
material relativamente sensível e que se degrada ao longo do
tempo. Daí ser de esperar que as construções sofram um natural
envelhecimento provocado quer pelo meio ambiente (chuva, sol,
vento, poluição) quer pela utilização normal.
Verifica-se frequentemente
um envelhecimento precoce
das construções provocado
por outros factores (naturais
ou artificiais) e que interessa
evitar.
Estrutura de uma estufa
em avançado estado de
degradação

1. INTRODUÇÃO
A durabilidade do betão é, sem dúvida e nos dias de hoje, a
propriedade que mais preocupações traz, como é visível nas
situações de deterioração das primeiras construções de betão
armado, precisamente pela falta de conhecimentos que havia
então sobre os factores que aumentavam a durabilidade do betão:
a redução da relação água / cimento, a boa compactação e cura
do betão, conjuntamente com o recobrimento adequado para cada
situação (2 a 5 cm).

1. INTRODUÇÃO
Os aspectos relacionados com a durabilidade não foram
praticamente objecto de qualquer atenção nos primeiros
regulamentos nacionais. As preocupações com a durabilidade
apenas surgiram no Regulamento das Estruturas de Betão e Pré-
Esforçado (REBAP), de 1983, e mais explicitamente naquele que
se considerou dele fazer parte integrante, o Regulamento de
Betões de Ligantes Hidráulicos (RBLH), de 1971, actualmente
substituído pela NP EN 206, de 1993.
A NP EN 206 considera 5 classes de exposição relacionadas com
as condições ambientais (ambiente seco, ambiente húmido,
ambiente húmido com gelo e produtos descongelantes, ambiente
marítimo e ambiente quimicamente agressivo).

1. INTRODUÇÃO
Entretanto, a durabilidade tornou-se um critério de dimensionamento
nos novos regulamentos de países como o Japão, a Austrália e os
da União Europeia, devendo também o futuro regulamento
Português, baseado no Eurocódigo 2 (ENV 1999-1-1), por sua vez
apoiado na norma NP EN 206, vir a dar-lhe a devida relevância.
Ponte Vasco da Gama
Tempo de vida útil previsto - 120 anos

1. INTRODUÇÃO
1.6 Conclusões do
capítulo

1. INTRODUÇÃO
. O progressivo aumento do peso relativo do betão nas
construções em geral, justifica-se por este ser o material estrutural
dominante nos últimos 50 anos.
. O betão armado apresenta várias vantagens em relação a outros
materiais estruturais e permite inúmeras aplicações na construção
(edifícios, infraestruturas viárias, infraestruturas hidráulicas). O
elevado peso próprio constitui a sua principal desvantagem.
. Actualmente, vários anos após o grande “boom” da utilização do
betão na construção, observa-se um crescente envelhecimento
destas estruturas com o consequente aparecimento de anomalias.
Torna-se cada vez mais premente o desenvolvimento de técnicas e
de materiais que visem não só dotar as construções em betão
armado das características mecânicas, funcionais e estéticas
originais, como também prolongar o seu ciclo de vida útil.

CAPÍTULO 3
ANOMALIAS E CAUSAS

Sub-capítulos:
3.1 Introdução
3.2 Anomalias (processo de construção)
3.3 Anomalias estruturais
3.4 Anomalias de durabilidade
3. ANOMALIAS E CAUSAS
ANOMALIAS

3.1 Introdução

3.1 Introdução
O diagnóstico das anomalias em construções de betão armado
pode ser complexo devido à variedade dos fenómenos de
degradação causadores de anomalias.
As principais causas das anomalias no betão diferenciam-se
bastante no tempo de ocorrência: podem ocorrer antes da
construção (erros de projecto), durante esta (erros de
execução), no decurso da exploração normal da construção
(acções biomecânicas, acção do ambiente), em consequência
de catástrofes naturais imprevisíveis (acções de acidentes) ou
ainda pela vontade humana de uma forma activa (alteração das
condições de serviço).
Neste capítulo, as anomalias encontram-se divididas em três
grupos principais: anomalias decorrentes do processo de
construção, anomalias estruturais e de durabilidade.

3.1 Introdução
Anomalias decorrentes do processo de construção:
Diversas variáveis podem afectar este processo, principalmente
porque o betão é preparado, ou pelo menos colocado e
moldado, em obra, o que potencia a ocorrência de enganos ou
defeitos na construção:
• vazios e zonas porosas;
• segregação;
• erros de geometria;
• descontinuidades visíveis;
• manchas;
• fissuração.
Irregularidade do perfil da laje

3.1 Introdução
Anomalias estruturais:
As anomalias estruturais traduzem-se normalmente pelo
aparecimento de fissuras significativas ou deformações severas.
É de notar que, na maioria dos
casos (exceptuam-se
nomeadamente os casos de
carregamento excessivo), a
fissuração significativa surge
após processos de deformação
nos quais o movimento da peça
está restringido.
Deformação excessiva do tabuleiro da ponte

3.1 Introdução
Anomalias de durabilidade:
As anomalias de durabilidade estão relacionadas com a degradação
das construções ao longo do tempo:
• coloração do betão;
• exposição / corrosão das
armaduras;
• fissuração do betão;
• desagregação do betão;
• descasque do betão.
Exposição e corrosão das armaduras

3.2 Anomalias decorrentes do
processo de construção

3.2 Anomalias decorrentes do processo
de construção
Ocorrem junto às superfícies
exteriores ou no interior da massa
do betão.
a) Vazios e zonas porosas:
Principais causas:
• deficiente compactação do betão;
• segregação dos inertes;
• granulometria mal escolhida dos
inertes (deficiência de finos);
• baixa relação água / cimento;
• deficiente vibração;
• cofragem mal escorada ou de
rigidez insuficiente.
Zonas porosas

a) Vazios e zonas porosas (cont.):
“Chochos”
“Bolhas de pele”
Zonas porosas no betão Vazios no betão

A segregação do betão resulta numa distribuição não uniforme
dos seus constituintes. Em consequência, encontram-se finos
em excesso à superfície e percentagens elevadas de água /
cimento.
b) Segregação:
Principais causas:
• a preparação incorrecta do
betão;
• o excesso de vibração;
• betonagem de alturas
excessivas.

A segregação pode também ocorrer quando o espaçamento das
armaduras é muito pequeno e não permite a passagem dos
agregados durante a betonagem.
b) Segregação (cont.):
Armaduras com espaçamento
demasiado reduzido para
betonagem / vibração

Por vezes, a colocação em obra dos elementos de uma
estrutura não respeita o projecto e não segue a geometria e
dimensionamento exacto das peças. Disto podem resultar por
exemplo pilares e paredes com inclinações ou excentricidades
entre elementos da estrutura.
c) Erros de geometria:
Principais causas:
• deficiente controlo da
qualidade na execução
(posicionamento incorrecto
da cofragem).

Juntas de betonagem são pontos de descontinuidade muito
frequentes, onde o betão não tem uma ligação forte e uniforme.
Acontecem quando novo betão é depositado sobre um betão já
em fase de presa. O novo betão não adere completamente ao
betão inicial ficando entre eles uma separação visível.
d) Descontinuidades visíveis no betão:
Principais causas:
• deficiente controlo da
qualidade na execução.
Junta de betonagem visível

d) Descontinuidades visíveis no betão (cont.):
“Esbabaçado”

d) Descontinuidades visíveis no betão (cont.):
“Crostas”

As manchas existentes à superfície do betão decorrentes do
processo de construção podem ser: manchas de humidade,
colorações ou eflorescências (sais).
Principais causas:
• acção dos materiais incorporados no fabrico do betão;
• ataque de ácidos, sulfatos e álcalis;
• deficiente colocação de armaduras (corrosão);
• deficiente colocação / preparação da cofragem;
• acção de óleos de descofragem.
e) Manchas no betão:

As manchas de humidade
no betão ocorrem por
perda de humidade
através da cofragem.
e.1) Manchas de humidade:

As colorações estão relacionadas com as variações de cor à
superfície do betão (agregados aparentes, salpicado, negrões,…).
Por exemplo:
• os óxidos metálicos (contidos nos inertes) que se encontram
próximo da superfície, oxidam e hidratam, originando
coloração avermelhada; estes óxidos são facilmente
detectados com água de cal;
• quando se utiliza o cloreto
de cálcio como acelerador
da presa, podem ocorrer
nódulos à superfície,
causando manchas.
e.2) Manchas coloridas:

A superfície do betão pode ser manchada (contaminada) devido à
oxidação das armaduras durante o processo de construção.
Deficiente colocação das armaduras,
que ficaram em contacto com a
cofragem
Oxidação das armaduras que
ainda não foram betonadas
e.2) Manchas coloridas (cont.):

As eflorescências são depósitos de sais cristalizados que aparecem
à superfície do betão endurecido e têm origem na circulação de
água através deste material.
Principais causas:
• sais solúveis e matéria
orgânica existente nos
agregados ou água de
amassadura.
e.3) Manchas brancas (eflorescências):

Durante o processo de construção, pode dar-se origem a fissuração
significativa.
Principais causas:
• colocação incorrecta
das armaduras e cabos
de pré-esforço;
• deficiente cura do betão;
• assentamento plástico do
betão;
• remoção prematura das
cofragens.
f) Fissuração:

• no caso das armaduras, uma colocação incorrecta pode
implicar deficiente recobrimento das mesmas, o que facilita a
fissuração e não protege da corrosão;
f.1) Fissuração devido à colocação incorrecta das
armaduras e cabos de pré-esforço:
Ausência de recobrimento
• os deslocamentos das
armaduras antes do
endurecimento do
betão podem provocar
igualmente fissuras.

• no caso dos cabos de pré-esforço, a sua excentricidade tem que
estar de acordo com o projecto, ou a capacidade resistente será
necessariamente menor podendo provocar fissuração e mesmo
colapso.
f.1) Fissuração devido à colocação incorrecta das
armaduras e cabos de pré-esforço (cont.):
Cabo de pré-esforço
mal colocado

• uma cura do betão mal executada pode levar à fissuração por
retracção do betão, pois não existe água para compensar a
evaporação natural durante a sua secagem;
• raramente este tipo de fissuras implica
a fractura dos agregados mas provoca
separação à volta dos agregados.
f.2) Fissuração devido à deficiente cura do betão / calor de
hidratação:
Retracção plástica
do betão

O betão fresco passa por um processo de aumento de
temperatura devido ao calor gerado pela hidratação do cimento.
O aumento de temperatura ocorre durante as primeiras horas ou
dias depois da betonagem e o betão arrefece de seguida até à
temperatura ambiente.
O calor de hidratação associado a baixa resistência do betão
pode levar a fissuras.
As fissuras devido ao calor de hidratação são mais severas com
a não existência de juntas de dilatação e em peças de grandes
dimensões.
f.2) Fissuração devido à deficiente cura do betão / calor de
hidratação (cont.):

• as fissuras causadas pelo assentamento plástico do betão
devem-se à migração da água do betão para a superfície
exterior antes de atingir a presa;
• a diminuição do volume de betão provoca assentamento que,
quando impedido localmente pela armadura ou cofragem, causa
fissuração.
f.3) Fissuração devido ao assentamento plástico do betão:

• a remoção da estrutura de suporte da cofragem antes de o betão
atingir a resistência necessária pode provocar fissuração,
deformações e até mesmo o colapso.
f.4) Fissuração devido à remoção prematura das cofragens:

1. Identifique as anomalias associadas ao processo de
construção

2. Identifique as anomalias associadas ao processo de
construção

Vazios e zonas porosas
Erros de geometria
Irregularidade do perfil do pilar
Bolhas de pele à superfície de uma viga

Segregação Descontinuidades visíveis
Aspecto de um betão mal vibrado em que
houve segregação e, consequentemente,
formação de “ninhos de pedras”
Deficiente junta de betonagem

As cargas de cálculo fendilham em geral o betão o que não é
preocupante. No entanto, se forem excessivas, darão origem a
níveis de fendilhação inaceitáveis.
O aspecto e desenvolvimento das fissuras dependem das acções
que as causam.
a) Fissuração devida às acções de cargas de cálculo:

As razões fundamentais da limitação da fendilhação são: aspecto
estético do elemento estrutural, protecção contra a corrosão e a
garantia de estanqueidade. Cada um destes aspectos conduz a
diferentes valores da largura máxima admissível das fendas.
Tipo de fendas em função da sua largura máxima:
• microfissuras - até 0.05 mm;
• fissuras médias - entre 0.05 mm
e 0.4 mm;
• macrofissuras - mais de 0.4 mm.
a) Fissuração devida às acções de cargas de cálculo (cont.):

Um elemento de betão em tracção pura sofre fissuras
perpendiculares à direcção do esforço, com espaçamento
relativamente uniforme e atravessando o elemento de lado a lado.
a.1) Fissuração gerada por tracção simples:
Esquema de rotura por tracção simples

Ao ser comprimido, o betão tem extensões negativas na direcção
do carregamento e extensões positivas na direcção perpendicular.
As fissuras geradas por compressão simples são paralelas à
direcção do esforço e irregulares.
O caso típico desta situação é o carregamento vertical dos pilares.
a.2) Fissuração gerada por compressão simples:
Esquema de rotura por
compressão simples

Um elemento de betão armado simplesmente apoiado e sujeito a
carregamento uniforme fissura em princípio no(s) ponto(s) de
tensão mais elevada (isto é, a meio vão ou nos apoios).
A fissuração ocorre normalmente depois de se atingirem flechas
excessivas no caso de vigas ou lajes.
a.3) Fissuração gerada por flexão simples:
Esquema de fissuração associada à flexão circular

As fissuras geradas por flexão podem ser:
• sem esforço transverso - perpendiculares ao eixo de peça; não
atravessam a secção; aumentam de fibra neutra para a mais
traccionada;
• com esforço transverso - tendem a inclinar na direcção dos
apoios; aumentam a inclinação à medida que se aproximam do
apoio.
a.3) Fissuração gerada por flexão simples (cont.):
Esquema de rotura por flexão
simples com esforço transverso

As fissuras geradas devido ao esforço transverso começam no
ponto de aplicação do esforço, desenvolvendo-se em direcção aos
apoios.
a.4) Fissuração gerada por esforço transverso:
Fissuração associada ao esforço transverso

As fissuras geradas devido à torção apresentam-se inclinadas
aproximadamente a 45º nas diversas faces da peça, formando no
seu conjunto uma linha helicoidal quebrada.
a.5) Fissuração gerada por torção:
Esquema de fissuração associada à torção

Podem ainda surgir fissuras resultantes da solicitação simultânea
das acções referidas anteriormente. As ligações laje-viga-pilar
constituem pontos particularmente sensíveis ao aparecimento de
fissuras.
a.6) Fissuração gerada pela solicitação simultânea das
acções anteriores:
Esquema de fissuração na
zona de compressão
associada à flexão composta

O efeito da temperatura nas estruturas de betão refere-se
basicamente à variação de volume.
As fissuras causadas apresentam normalmente espaçamento
uniforme e, no caso de vigas, atravessam-nas.
O indício mais simples da acção da temperatura em dada
estrutura é a oscilação das juntas de dilatação.
b) Fissuração devido às acções termo-higrométricas:
b.1) Fissuração gerada por acções térmicas:

As variações térmicas uniformes afectam as estruturas de
diferentes modos consoante a sua geometria e o seu grau de
estatia.
b.1.1) Variações térmicas uniformes:

Distribuições de temperaturas diferenciais numa estrutura (e.g.
se uma face está exposta a altas temperaturas enquanto que a
face oposta se encontra protegida).
Quando as peças estão
constrangidas, aquelas provocam
grandes tensões no interior da
estrutura, que podem provocar
fissuras.
b.1.2) Variações de gradientes térmicos:

b.2) Fissuração gerada por retracção do betão:
Retracção do betão devido a diferentes
gradientes de humidade
A retracção a longo prazo é independente do carregamento e
ocorre devido à diminuição do volume do betão por perda de
água. O aspecto das fissuras depende das restrições impostas à
estrutura em causa e das restrições internas (armaduras).
Juntas de dilatação abertas por
retracção do betão
T = -15 ºC  = 10x10-6 /ºC

O deslocamento relativo dos apoios normalmente devido a
assentamentos do terreno de fundação pode introduzir fissuras ou
deformações pois corresponde a alterações impostas à estrutura.
c) Fissuração devida aos assentamentos diferenciais de apoios:

As fissuras geradas são normalmente inclinadas a 45º nas
paredes perpendiculares ao deslocamento das fundações;
são tanto mais severas quanto mais rígida for a estrutura.
c) Fissuração devida aos assentamentos diferenciais
de apoios (cont.):
Fissuras de assentamento

Acções de acidente:
• sismos;
• incêndios;
• choques;
• explosões;
• inundações;
• movimentações de terras;
• cargas excessivas;
• ventos excepcionais.
d) Fissuração devida às acções de acidente:
Acção sísmica

A acção dos sismos causa geralmente anomalias graves nas
estruturas, podendo ir desde deformações até ao colapso total.
Quando se geram fissuras, estas
são irregulares, atravessando as
paredes (fissuras inclinadas que
aparecem em vários sentidos) e
nos pilares são de flexão e
também em vários sentidos.
d.1) Fissuração gerada pela acção sísmica:

O fogo causa fortes variações de volume (provocando gradientes
de temperatura extremos), resultando em fissuração.
d.2) Fissuração gerada pela acção do fogo:

Podem dever-se a dois factores:
• utilização indevida da estrutura
(contra as indicações de projecto);
• cálculo deficiente para as acções
em causa.
d.3) Fissuração gerada pela acção de cargas excessivas:
Fissuração devido ao aumento da
carga máxima permitida e posterior
assentamento da laje de transição

e) Zonas fragmentadas do betão:
As zonas fragmentadas caracterizam-se
pela perda localizada do betão de
recobrimento.
Ocorrem em geral junto aos nós de
ligação entre os pilares e as vigas.
Principais causas:
• sismos;
• cargas verticais excessivas;
• choques ou explosões;
• corrosão das armaduras.
Acção de acidente - colisão
(acidente de tráfego)

A expansão rápida do betão perto da origem do fogo provoca a
delaminação do betão. Por outro lado, a argamassa de cimento
converte-se em cal viva, contribuindo também para a
desagregação do betão.
f) Desagregação por acção do fogo:
Danos numa ponte devido ao fogo
Deterioração de um pilar

1. Identifique as anomalias estruturais e respectivas causas

2. Identifique as anomalias estruturais e respectivas causas

Fissuração a 45º
Assentamento diferencial de
apoios
Fissuração transversal
Cargas excessivas (ex: alongamento do
tabuleiro superior ao previsto) ou
deficiente cálculo para as acções
previstas

Fissuração vertical
Acções termo-higrométricas
(retração do betão)
Rotura por corte
Acção sísmica

A coloração superficial do betão pode dar indicações sobre as
propriedades do betão, ataque de ácidos, sulfatos e álcalis,
eflorescências, corrosão das armaduras, etc..
Dos factores referidos, o que pode causar maiores problemas
na estrutura é a corrosão das armaduras, a qual geralmente
acontece devido ao ataque de cloretos e/ou à carbonatação.
a) Coloração do betão:
Outro tipo de corrosão - manchas de
ferrugem causadas pela corrosão das
armaduras após fixação de guardas
galvanizadas (corrosão entre materiais
de potencial eléctrico diferente)

O ataque de cloretos ocorre em:
• ambientes marítimos;
• ambientes em que o uso do sal
seja predominante;
• obras em que se utilizem
agregados salinos (areias);
• sais de degelo.
b.1) Corrosão de armaduras devida ao ataque de cloretos:
Corrosão das armaduras
por ataque de cloretos
b) Exposição / corrosão de armaduras:

Para que o processo de
ataque por cloretos seja
possível, é necessário haver
humidade à superfície do
betão. A penetração de
cloretos processa-se da
superfície para o interior. A
concentração de cloretos em
contacto com o aço causa
corrosão quando houver
humidade e oxigénio
presentes.
b.1) Corrosão de armaduras devida ao ataque de cloretos
(cont.):

O 1º indício desta anomalia consiste no aparecimento de
manchas castanhas de óxido de ferro.
b.1) Corrosão de armaduras devida ao ataque de cloretos
(cont.):
As armaduras aumentam de volume por expansão do óxido de
ferro, gerando tensões de tracção no interior do betão. O resultado
é a fissuração do betão ou até a separação de partes do betão.

O pH do betão é um factor muito relevante para a corrosão.
No entanto, a corrosão do aço pode acontecer até num meio
altamente alcalino se os cloretos estiverem presentes. Os cloretos
aceleram a corrosão, seja qual for a sua origem. Acima de 0.2-0.4%
por massa de cimento, os cloretos destroem o óxido passivante.
b.1) Corrosão de armaduras devido ao ataque de cloretos
(cont.):
% máxima de
teor de cloretos
no betão (tabela
10 da NP EN
206-1:2000)

b.2) Corrosão de armaduras devida à carbonatação:
O dióxido de carbono do ar penetra nos poros do betão por difusão e
reage com o hidróxido de cálcio dissolvido na água existente no
interior do betão formando carbonato de cálcio, com consequente
redução do pH de 13-13.5 para < 9-9.5.
Consequentemente, o betão deixa de funcionar como uma camada
protectora para as armaduras e a corrosão acelera.
Ca(OH)2 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2H2O (pH ↓)

A carbonatação não ocorre quando o betão está constantemente
debaixo de água mas sim quando alterna os estados de presença
de água.
b.2) Corrosão de armaduras devida à carbonatação (cont.):
O insuficiente recobrimento facilita
os processos de degradação
(carbonatação)

b.2) Corrosão de armaduras
devida à carbonatação
(cont.):
O processo de corrosão por
carbonatação é semelhante
ao de corrosão por acção de
cloretos, excepto no facto de
este tipo de corrosão ser
contínuo e não pontual
como no caso da acção dos
cloretos.

A fissuração exagerada é uma das anomalias de durabilidade
mais frequente.
Principais causas:
• solidificação precoce da água capilar;
• ciclos gelo / degelo;
• corrosão das armaduras;
• ataque dos álcalis.
c) Fissuração:
Fissuração devido a
reacções álcalis-sílica

A expansão da
água quando
solidifica associada
a baixa resistência
do betão gera
fissuras.
c.1) Fissuração gerada pela solidificação da água capilar:

Geralmente ocorre em superfícies horizontais expostas a água
ou em superfícies verticais que estejam em contacto
(permanente ou quase permanente) com a água.
A água contida nos poros expande ao congelar, causando
tensões no interior do betão e fissuras à superfície.
c.2) Fissuração gerada por ciclos gelo / degelo:

A oxidação provoca o aumento de volume das armaduras
gerando tensões no interior do betão, o que causa fissuração.
c.3) Fissuração gerada pela corrosão das armaduras:
Dimensões aceitáveis para as fissuras (tabela ACI224R-90):
Condições de
exposição
Dimensão tolerável das fissuras
(in.) (mm)
Ar seco 0.016 0.41
Presença de
químicos para degelo
0.012 0.30
Humidade 0.007 0.18
Ambientes marítimos 0.006 0.15
Estruturas de
retenção de água
0.004 0.10

Dos mecanismos que causam
estes tipos de reacções,
sabe-se que certos
agregados que contêm sílica
reactiva reagem com o
potássio, sódio e hidróxido de
cálcio do cimento e formam
um gel envolvendo os
agregados (brita).
c.4) Fissuração gerada pelas reacções álcalis-sílica:

Este gel expande exposto à humidade, criando tracções no betão,
de que resultam fissuras à volta dos agregados. A humidade
acelera a reacção álcalis - sílica.
Este tipo de reacção pode
não ser perceptível durante
muito tempo e revelar-se
subitamente num estado já
avançado.
b.4) Fissuração gerada pelo ataque dos álcalis (cont.):

Efeitos simultâneos de reacções álcalis-sílica e de esforços
(compressão longitudinal de pré-esforço), que criam fissuração
orientada.
b.4) Fissuração gerada pelo ataque dos álcalis (cont.):

Consiste na libertação dos agregados após a perda progressiva
da união conferida pela pasta de cimento. O fenómeno inicia-se
à superfície, com mudança na coloração seguida de aumento na
largura das fissuras entrecruzadas que vão surgindo.
Principais causas:
• ataque de sulfatos;
• ataque de cloretos;
• ataque de ácidos;
• erosão.
c) Desagregação do betão:

Os sulfatos de sódio e cálcio
são os mais comuns em solos,
água e processos industriais.
Os sulfatos de magnésio são
menos comuns mas mais
destrutivos.
Solos ou águas que
contenham estes sulfatos são
geralmente denominados de
alcalinos.
c.1) Desagregação gerada
pelo ataque de sulfatos:

Os sulfatos atacam a matriz cimentícia e transformam-na numa
espécie de gesso. Deixa de haver aderência entre o cimento
e os agregados, podendo-se atingir a completa desagregação do
betão. Dá-se uma reacção expansiva devido à formação de
etringite.
c.1) Desagregação gerada pelo ataque de sulfatos (cont.):
Desagregação de
um provete atacado
pelos sulfatos
Sapata de uma torre de rede
eléctrica. Betão contaminado –
cimento com alto teor em sulfatos

A oxidação provocada pelo ataque de cloretos leva à fissuração e
posteriormente à desagregação e delaminação do betão.
c.2) Desagregação gerada pelo ataque de cloretos:
Delaminação por corrosão

Consiste na reacção entre o ácido e o hidróxido de cálcio
resultante da hidratação do betão.
Os ácidos atacam a matriz cimentícia, provocando a
desagregação dos agregados do betão.
Consideram-se as seguintes
5 categorias:
• ácidos inorgânicos;
• ácidos orgânicos;
• soluções alcalinas;
• soluções salinas;
• mistos.
c.3) Desagregação gerada pelo ataque de ácidos:
Ataque químico do
betão e subsequente
corrosão da armadura
(laje de cobertura
duma fábrica)

c.3) Desagregação gerada pelo ataque de ácidos (cont.):

Após fissuração devida a ciclos gelo / degelo, podem gerar-se
fracturas que provocam a desagregação / delaminação do betão,
da superfície exterior para o interior.
c.4) Desagregação devida aos ciclos gelo / degelo:
Efeito dos ciclo gelo-
degelo numa estrutura
de um parque de
estacionamento

A erosão consiste numa acção mecânica violenta
provocando a desagregação do betão.
Divide-se em:
• erosão por cavitação;
• erosão por abrasão (fenómeno mais raro).
c.5) Desagregação devida à erosão:
Impregnação de
betão com fibras e
polímeros para
reparar os danos
da cavitação,
Dwarshak Dam,
Idaho

Erosão por cavitação:
Consiste na erosão do betão por colapso das bolhas de vapor
que são geradas na água devido à diferença de pressão, em
locais onde a água corre a uma velocidade elevada ou cai com
grande impacto.
c.5) Desagregação devida à erosão (cont.):

Erosão por abrasão:
Consiste no desgaste por fricção da matriz cimentícia e agregados
e ocorre principalmente por acção do vento.
A abrasão afecta:
• a resistência à compressão;
• as propriedades dos agregados;
• as superfícies de acabamento.
c.5) Desagregação devida à erosão (cont.):
Erosão por acção continuada do vento

O descasque caracteriza-se pela perda localizada do betão de
recobrimento e ocorre preferencialmente em arestas salientes ou
cantos, deixando à vista a armadura longitudinal.
Principais causas:
• corrosão das armaduras;
• formação de sulfo-aluminatos;
• existência de agregados
altamente reactivos;
• concentração excessiva de
armaduras.
d) Descasque do betão:
Descasque de um pilar de canto provocado
pela corrosão das armaduras

1. Identifique as anomalias de durabilidade e causas prováveis

2. Identifique as anomalias de durabilidade e causas prováveis

Fissuração à superfície /
desagregação
Fissuração irregular tipo
“craquelet”
Reacções álcalis-sílica (fissuração à
volta dos agregados)
Gelo (ciclos gelo / degelo)

Exposição /
corrosão de armaduras
Corrosão das armaduras em
resultado da carbonatação ter
reduzido a alcalinidade
passivante do betão

3.5 Conclusões do
capítulo

. As anomalias mais frequentes em construções de betão armado
são fissuras (com maior predominância), desagregações,
delaminações ou perdas de secção das armaduras ou elementos
de betão.
. Neste capítulo, as anomalias foram divididas em três grupos
principais: anomalias que ocorrem durante o processo de
construção, anomalias estruturais e de durabilidade.
. Anomalias decorrentes do processo de construção apresentadas:
vazios / zonas porosas, segregação, erros de geometria,
descontinuidades, manchas e fissuração. Estas anomalias
resultam geralmente da utilização de materiais inadequados no
fabrico do betão fresco, erros na colocação da cofragem, ausência
de recobrimentos mínimos, deficiente vibração e cura do betão
(deficiente libertação ou excesso de calor de hidratação).

. Anomalias estruturais caracterizadas: fissuras e / ou deformações
devidas a acções de cálculo, acções termo-higrométricas,
assentamentos diferenciais de apoio e acções de acidente.
. Anomalias de durabilidade apresentadas: coloração do betão,
exposição e/ou corrosão de armaduras, fissuração, desagregação
e descasque do betão.
. As anomalias associadas à corrosão das armaduras são as que
causam maiores danos nas estruturas de betão armado e devem-
se, principalmente, ao ataque de cloretos ou à carbonatação.
. As restantes anomalias de durabilidade estão associadas às
acções climatéricas e à agressividade do ambiente (ataque dos
álcalis, de ácidos, sulfatos, ciclos de gelo / degelo e acções
biomecânicas).

. As anomalias aparecem frequentemente devido à conjugação de
diversos fenómenos e mecanismos de degradação, dificultando o
seu diagnóstico.
. Resumo das causas mais comuns:

CAPÍTULO 4
TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO

Sub-capítulos:
4.1 Introdução
4.2 Ensaios estruturais em laboratório
4.4 Ensaios de durabilidade em laboratório
4.5 Ensaio de durabilidade in-situ
DIAGNÓSTICO

4.1 Introdução

4.1 Introdução
Durante a inspecção, através da observação visual das anomalias,
deverão ser caracterizados os mecanismos físicos e químicos que
estão na sua origem e estabelecidas relações causa-efeito.
Para além do conhecimento aprofundado dos materiais, do seu
comportamento e das técnicas de construção, devem ser seguidas
metodologias rigorosas de observação, registo, análise dos defeitos,
com a eventual realização de ensaios, preferencialmente,
não-destrutivos ou semi-destrutivos.

4.1 Introdução
Neste capítulo, as técnicas de ensaios são divididas em 2 tipos :
• ensaios estruturais (têm como objectivo determinar as
características estruturais dos materiais utilizados e analisar o
comportamento da estrutura);
• ensaios de durabilidade (determinam as características dos
materiais e estrutura que possam vir a provocar anomalias
a longo prazo).
Para cada tipo, existem ensaios in-situ e ensaios de laboratório.
É de referir a importância da realização destes dois tipos de
ensaios em paralelo pois muitas vezes os resultados obtidos são
diferentes (normalmente devido à betonagem e ao processo de
cura), podendo ser complementares.

4.2 Ensaios estruturais em
laboratório

Obtém-se através do ensaio de rotura por compressão de
amostras (cilíndricas ou cúbicas) geralmente com 28 dias. É
necessário testar mais do que uma amostra para que o resultado
seja fiável; considera-se o valor característico através da seguinte
equação: fck = fcm - 1,48 
em que: fck = tensão de compressão característica;
fcm = tensão de compressão.
a) Tensão de compressão:
Prensa que aplica uma carga de compressão axial
cilindros de betão
cubos de betão

Obtém-se através do ensaio de rotura por compressão diametral
(o chamado ensaio brasileiro) que pode ser realizado de acordo
com as normas de ensaio (EN 12390-6).
Frequentemente, a tensão de tracção
é estimada a partir da correlação entre
as tensões de compressão e de tracção
(patente nos regulamentos de betão
estrutural).
b) Tensão de tracção:
Ensaio “brasileiro”

Ensaio realizado através da colagem de
placas metálicas nas bases dos prismas de
betão, para posterior tracção.
Ainda existe uma 3ª modalidade, o ensaio de
tracção por flexão, em que um prisma apoiado
junto às extremidades é carregado a meio vão.
Ensaio realizado através da
aplicação de cargas uniformes ao
longo das geratrizes opostas de
um cilindro de betão - ensaio por
compressão diametral.
Conheça a diferença entre estes dois ensaios de tracção

• através do ensaio de amostras de acordo com as especificações
técnicas, sujeitando-as a compressão elástica e medindo
simultaneamente as deformações e as tensões axiais.
c) Módulo de elasticidade (módulo de Young):
Determinação do módulo
de elasticidade

c) Módulo de elasticidade (módulo de Young):
Medição com
deflectómetro mecânico
Medição com
extensómetros eléctricos

As tensões de fluência são medidas em amostras prismáticas
testadas num ambiente de temperatura e humidade controladas.
Estas amostras são sujeitas a tensões de compressão constantes
durante vários meses.
O efeito de fluência a determinada
idade é definido através da relação
entre a deformação total àquela
idade e a deformação elástica
inicial menos 1 (coeficiente de
fluência).
d) Fluência:
Ensaio de fluência à flexão sob
carga constante

As tensões de retracção são medidas em amostras prismáticas
testadas num ambiente de deformação livre e com parâmetros de
humidade e temperatura controlados.
Os níveis de deformação (diminuição do comprimento) atingidos
definem o efeito de retracção para determinada idade da estrutura.
e) Retracção:
Amostras para avaliação da
fluência e retracção do betão

A utilização de carotes para testar o comportamento do betão à
compressão é um dos procedimentos mais frequente e fiável.
As carotes devem ter uma proporção de 2 para 1 (comprimento
e diâmetro respectivamente) e um comprimento mínimo de 10 cm.
As partes superior e inferior são rectificadas e, de seguida, as
carotes são testadas à compressão para obter a tensão de
compressão de cada uma.
a) Tensão de compressão:
Equipamento para
retirar carotes em obra

Tensão de compressão
em carotes:
- Relacionar resistência
das carotes com a
resistência em
cubos “in situ”
Relação  = L/D
Local de extracção
- Relacionar
resistência cubos
“in situ” com cubos
standard (produção
inicial)
- D/(1.5+1/)
D = 2,5 (H); 2,3 (V)
- m = 1,5

O esclerómetro determina a dureza superficial do betão. Esta
técnica não-destrutiva baseia-se na relação entre a dureza
da superfície do betão e a sua tensão de rotura por compressão.
b) Dureza superficial:
y = 1,2683x - 11,633
R
2
= 0,9152
0
5
10
15
20
25
30
35
40
15 20 25 30 35 40
Rebound Index
Concrete
Strength
(MPa)
Gneiss #1,0 Linear (Gneiss #1,0)

Devido à falta de precisão da técnica, os melhores resultados
são obtidos testando a mesma área com o esclerómetro e com
o ensaio sobre as carotes. Depois de calibrar o esclerómetro, é
possível então utilizar apenas este aparelho para verificar
variações no betão em outros pontos da estrutura.
b) Dureza superficial (cont.):
Esclerómetro de Schmidt

O ensaio de pull-off é utilizado para obter a resistência à tracção
do betão in-situ por arrancamento ou para verificar a aderência de
betão novo (ou outro material) colocado sobre betão antigo.
Consiste em fazer uma carote que não é retirada. Aplica-se de-
pois tracção até à rotura, através de uma patilha metálica colada,
registando a tensão à qual a carote parte e o local por onde parte.
c) Tensão de tracção:

A determinação do módulo de elasticidadedo betão in-situ é feita
do mesmo modo que em laboratório mas utilizando carotes
obtidas em obra.
d) Módulo de elasticidade
Caroteadora de coroa
diamantada

O ensaio de ultra-sons permite verificar o estado da estrutura,
analisando a homogeneidade do material (uniformidade do
betão) e a existência de fendas ou vazios (anomalias internas).
O ensaio consiste basicamente em medir o tempo de
propagação do som desde um transmissor até a um receptor
colocados dos dois lados de uma amostra.
A velocidade do som
é maior em sólidos do
que no ar e aumenta
também com a
compactação do betão.
e) Uniformidade do betão:

O ensaio permite determinar a tensão de compressão do betão,
através de correlações empíricas.
e) Uniformidade do betão (cont.):
y = 39,932x - 141,49
R
2
= 0,9264
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
3,5 3,75 4 4,25 4,5
Pulse Velocity (km/s)
Concrete
Strength
(MPa)
Gneiss #1 Linear (Gneiss #1)

Podem efectuar-se ensaios de carga para analisar a frequência
própria da estrutura (ensaios dinâmicos) e as deformações da
estrutura (ensaios estáticos).
f) Frequência própria e deformações da estrutura:
Acelerómetro para medições em ensaios
dinâmicos
Medições da frequência de
um cabo solicitado pelo vento

Destinam-se a verificar se a estrutura se encontra em condições
de suportar, com a segurança necessária, as acções previstas
de acordo com a utilização que se pretende dar à estrutura.
Estes ensaios consistem em analisar o comportamento da
estrutura a uma solicitação.
f) Frequência própria e deformações da estrutura (cont.):
Ensaio de carga de uma ponte através
de camiões carregados com areia
Ensaio de carga de
uma laje
Sistema de leitura
das deformações
verificadas

f) Frequência própria e deformações da estrutura (cont.):
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tempo (s)
Deslocamento
(mm)
Acelerómetro Registo no tempo
0.E+00
2.E+03
4.E+03
6.E+03
8.E+03
1.E+04
1.E+04
1.E+04
2.E+04
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Frequência (Hz)
Valor
espectral
(mm^2/Hz)
f = 4,00 Hz
FFT

Ensaio de carga estáticos no Estádio da Luz

Ensaio de carga dinâmicos no Estádio da Luz

Ensaio de carga em estrutura de pára-sóis

Ensaio de carga na cisterna da Quinta da Regaleira - Sintra

Ensaio de carga num espaço de comércio automóvel

Ensaio de carga no Palácio Nacional em Sintra

Esta análise (realizada para o betão armado) consiste em expor
as armaduras ao ar em determinado ponto da estrutura para que
seja possível a colocação de um extensómetro nas armaduras.
Em seguida, corta-se um dos varões da armadura e verifica-se
a variação na leitura do extensómetro.
g) Tensões instaladas na estrutura:
Varões de armaduras com sensores
Corte do varões de armadura

h) Localização das armaduras :
O pacómetro permite localizar a armadura no interior do betão
armado, determinar a espessura do betão de recobrimento e o
diâmetro dos varões de aço.
Malha de armaduras da face
inferior duma laje, levantada
com o pacómetro

h) Localização das armaduras :
O pacómetro permite localizar a armadura no interior do betão
armado, determinar a espessura do betão de recobrimento e o
diâmetro dos varões de aço.

Ensaio de tracção de provetes de varão de aço para betão.
j) Ensaio de tracção em varões de aço
Aço macio
Aço endurecido

1. Identifique as seguintes técnicas de ensaios estruturais (em
laboratório ou in-situ)

2. Identifique as seguintes técnicas de ensaios estruturais (em
laboratório ou in-situ)

Esclerómetro
Ultra-sons
Ensaio de
compressão em
cubos de betão
Ensaio in-situ para
determinar a dureza
superficial do betão Ensaio in-situ para
identificação de armaduras
(pacómetro)
Ensaio em laboratório
para determinar a
tensão de rotura do
betão por compressão

Ensaio estático de carga de uma ponte Ensaio pull-off
Ensaio em laboratório para
avaliar a resistência à tracção do
betão por arrancamento (pull-off)
Ensaio de carga com camiões carregados de
areia

4.4 Ensaios de durabilidade em
laboratório

• a absorção de água do betão está relacionada com a penetração
da água no betão através da superfície e pode ser obtida
segundo dois ensaios diferentes: ensaio de absorção por
capilaridade ou ensaio de imersão.
a) Absorção de água:
Ensaio de absorção por capilaridade Ensaio de imersão

Ensaio de absorção por capilaridade
As amostras são colocadas com uma face dentro de água (até 5
mm), durante 4 horas. A área molhada vai aumentando com o
tempo e pode calcular-se o coeficiente de absorção de acordo
com a seguinte fórmula:
I = a t 0,5
em que: I = absorção de água por unidade de área (mm3/mm2);
a = coeficiente de absorção (mm/min0,5);
t = tempo (min).
a) Absorção de água (cont.):

Ensaio de imersão
As amostras (normalmente com h = 75 mm) são inicialmente
secas durante 72 horas a uma temperatura de 105 ºC. São
depois arrefecidas e pesadas (= M1) e de seguida colocadas em
água durante 30 minutos e pesadas de novo (= M2).
A absorção de água (= A) é obtida através de:
A = (M2 - M1) / M1
a) Absorção de água (cont.):

• as características de permeabilidade à água são obtidas
considerando uma amostra sujeita a pressão de água numa
face e medindo o volume de água que atravessa a amostra.
b) Permeabilidade à água:
Ensaio de
permeabilidade à água

Estes ensaios são muitas vezes usados em substituição dos
ensaios de permeabilidade à água pois permitem uma
determinação mais rápida da permeabilidade do betão.
O procedimento é muito semelhante ao da permeabilidade à
água, só que com a utilização de oxigénio em vez de água.
c) Permeabilidade ao gás:

d) Difusão de cloretos:
• ensaios de difusão;
• ensaios de migração.
Embora sejam mais rápidos do que os ensaios de difusão, os
ensaios de migração são mais eficientes para verificar a
qualidade do betão do que para quantificar o coeficiente de
difusão.

Ensaios de difusão
 célula difusora: uma amostra de betão é colocada entre duas
câmaras, uma saturada com cloretos e a outra sem cloretos.
Passado algum tempo, e medindo a concentração de cloretos
nas duas câmaras, é possível determinar o coeficiente de difusão.
Teste de célula difusora
d) Difusão de cloretos (cont.):

Ensaios de difusão (cont.)
 método de imersão: coloca-se uma amostra de betão em água
saturada com cloretos. Passado algum tempo, mede-se a
percentagem de cloretos a diferentes profundidades da amostra,
com o que é possível determinar o coeficiente de difusão na
amostra.
Ensaios de migração
O processo de difusão dos cloretos é acelerado aplicando um
potencial eléctrico entre as duas câmaras da célula difusora.

Ensaios de migração (cont.)
Entre os ensaios de migração, o mais utilizado é o AASHTO T277
1983, em que é aplicado um potencial de 60 volt entre as duas
câmaras e passadas 6 horas, mede-se a intensidade da corrente
em Coulomb.
Ensaio AASHTO T277 1983

e) Difusão de gás:
O coeficiente de difusão ao gás, à semelhança do coeficiente de
permeabilidade ao gás, é normalmente determinado com
oxigénio.
Consiste na medição dos valores de oxigénio que atravessam a
amostra em ambientes controlados.

f) Carbonatação acelerada:
Este é o ensaio mais frequente para estimar a resistência do
betão à carbonatação.
Demora cerca de duas semanas para
testar um fenómeno que naturalmente
dura anos, pelo que é considerado rápido.
Carotes
Câmara de carbonatação

f) Carbonatação acelerada (cont.):
As amostras são colocadas numa câmara controlada com humidade
relativa de cerca de 60%, temperatura de cerca de 23 ºC e
percentagem de CO2 de cerca de 5%.
A profundidade de carbonatação é depois medida periodicamente e
o coeficiente de carbonatação é obtido segundo a lei de difusão:
Kt = x / t0,5
em que :
Kt = coeficiente de carbonatação acelerada (mm/ano0,5);
x = profundidade de carbonatação (mm);
t = tempo (anos).

• com a carbonatação do betão, o meio básico passa a ácido;
a profundidade da frente de carbonatação in-situ obtém-se
fazendo um furo na superfície do betão junto a uma armadura;
depois de remover cuidadosamente o pó resultante do furo,
aplica-se um spray de fenolftaleína calibrado para pH = 9.5
(adquire cor lilás sendo incolor na zona carbonatada);
a) Profundidade de carbonatação:
• o aparecimento da cor lilás indica
aproximadamente a profundidade
da frente de carbonatação.

Estimativa do tempo para despassivação das armaduras
1) Obtenção do coeficiente de carbonatação
segundo a lei de difusão x = Kt t0.5 :
Kt = x / t1
0,5 com Kt = coeficiente de carbonatação (mm/ano0,5);
x = profundidade de carbonatação actual (mm);
t1 = idade do edifício na altura do ensaio (anos).
2) Cálculo do período de tempo t2 entre a construção e a despassivação
segundo a mesma lei de difusão para x = rec (valor do recobrimento)
rec = Kt trec
0.5 => trec = (rec / Kt)2
3) Cálculo do período de tempo t entre o presente e a despassivação
t = t2 - t1
t1
t2
t
Construção
Ensaio
Despassivação

• a determinação da penetração de cloretos in-situ obtém-se
fazendo um furo na superfície do betão e recolhendo o pó de
betão a diferentes profundidades (cada 5 mm);
b) Penetração de cloretos:
Recolha in-situ de pó de betão

• a percentagem de cloretos é então medida para cada nível em
termos de total de cloretos (ataque ácido) e cloretos livres
(extracção de água), para que se obtenha o perfil dos cloretos
variando com a profundidade.
b) Penetração de cloretos (cont.):
Análise da penetração de cloretos

Este ensaio é efectuado principalmente para verificar se entre
uma armadura e a superfície do betão existe humidade
suficiente para provocar corrosão.
Esta técnica utiliza um eléctrodo de
referência que está ligado a um cabo
da armadura. A análise do potencial
entre a armadura e o eléctrodo permite
definir um mapa de corrosão potencial.
c) Potencial de corrosão:
Medição do potencial
de corrosão

A circulação de iões no betão pode ser analisada através da
sua resistividade eléctrica. Daqui se retira informação sobre a
qualidade do betão, nomeadamente no que se relaciona com a
difusão de cloretos.
Esta técnica consiste na
colocação de quatro eléctrodos
em linha na superfície do betão.
Uma corrente eléctrica passa
entre as duas extremidades e o
potencial associado é medido nos
eléctrodos do meio.
d) Resistividade do betão:

• para teores de humidade inferiores a 50%, raramente ocorre
corrosão; a humidade no betão pode ser medida a partir de
amostras retiradas da estrutura e colocadas em contentores
isolados para que o teor de humidade seja depois medido em
laboratório (de acordo com o procedimento já descrito).
Em alternativa, podem também utilizar-se sensores químicos
ou eléctricos para medir a humidade do betão imediatamente
in-situ.
e) Humidade no betão:
Sonda para medir o
teor de humidade do
betão in-situ

g) Espessuras de recobrimento:
Recobrimentos com espessuras inadequadas facilitam a acção dos
fenómenos de degradação ao longo do tempo.
O pacómetro permite determinar a espessura do betão de
recobrimento.

h) Espessuras de recobrimento (cont.):
Espaçadores
(de betão e de PVC)
Os recobrimentos mínimos, para armaduras ordinárias em
elementos não laminares e com betão de classe inferior a
C25/30, são:
• em ambientes pouco agressivos - 2.0 cm;
• em ambientes moderadamente agressivos - 3.0 cm;
• em ambientes muito agressivos - 4.0 cm.

1. Identifique as seguintes técnicas de ensaios de durabilidade
(em laboratório e in-situ)

2. Identifique as seguintes técnicas de ensaios de durabilidade
(em laboratório e in-situ)

Ensaio de imersão
Ensaios de absorção de água em laboratório
Ensaio de absorção por
capilaridade
Lâmina de água com 5 mm

Verificação da humidade
residual do betão
Ensaio de carbonatação
com fenoftaleína
Ensaios in-situ
Determinação da profundidade de
carbonatação. Neste caso não há
carbonatação (fenolftaleína ficou
vermelho-carmim).

4.6 Conclusões do
capítulo

. A realização de ensaios permite complementar a caracterização
das anomalias e a avaliação das suas causas.
. O tipo de diagnóstico a efectuar e os meios e recursos disponíveis
justificam os ensaios a realizar.
. Os ensaios a realizar deverão ser, preferencialmente,
não-destrutivos ou semi-destrutivos.
. As técnicas de ensaios dividiram-se em ensaios estruturais
(características estruturais dos materiais utilizados e análise do
comportamento da estrutura) e de durabilidade (características
dos materiais e estrutura que possam vir a provocar anomalias
a longo prazo), realizados in-situ e / ou laboratório.

REVISÃO
Objectivo:
Avaliar os conhecimentos adquiridos nos capítulos 1 a 4.
1. INTRODUÇÃO
2. METODOLOGIA DE INSPECÇÃO
3. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS

REVISÃO
1. Qual o indicador de durabilidade que a técnica de
ensaio permite obter (figura da esquerda)?
a) recobrimento mínimo
b) teor de cloretos à superfície
c) potencial eléctrico
d) profundidade de carbonatação
e) humidade residual à superfície
Matriz pergunta-resposta:
Seleccione apenas uma única resposta para cada pergunta.
2. Qual a técnica de ensaio utilizada durante uma inspecção
detalhada e que tem como objectivo determinar a tensão de
rotura por compressão através da dureza superficial do
pilar de betão que se encontra submerso?
a) ensaio de ultra-sons
b) pacómetro
c) ensaio “brasileiro”
d) esclerómetro
e) ensaio de carga estático

REVISÃO
4. Identifique a técnica de ensaio de durabilidade
representada na figura da direita.
a) profundidade de carbonatação
b) penetração de cloretos
c) difusão de cloretos - célula difusora
d) difusão de cloretos - método de imersão
e) resistividade do betão
3. Identifique quais as carotes de betão que
se encontram totalmente carbonatadas
(figura da esquerda).
a) carote 4
b) carotes 1 e 4
c) carotes 1, 2 e 3
d) carotes 1 e 5
e) carotes 4 e 5
1
2 3 4
5

REVISÃO
5. Identifique as anomalias observadas nas seguintes
figuras:
a) deformações (1), eflorescências (2), colorações (3)
b) vazios (1), corrosão das armaduras (2), fissuração (3)
c) vazios (1), fissuração (2), eflorescências(3)
d) irregularidade (1), desagregação (2), manchas (3)
e) erros de geometria (1), delaminação (2), descasque (3)
1 2
3

REVISÃO
Resultados da matriz pergunta-resposta
1. a) recobrimento mínimo - Sub-capítulo 3.5 (slides 151 e 152)
2. d) esclerómetro - Sub-capítulo 3.3 (slides 115 e 116)
3. c) carotes 1, 2 e 3 - Sub-capítulos 3.3 (slides 141 e142) e 3.5 (slides 144)
4. b) penetração de cloretos - Sub-capítulos 3.4 (slides 136 a 139) e 3.5
(slides 145 e 146)
5. b) vazios (cofragem mal escorada), corrosão das armaduras (cloretos),
fissuração (reacções álcalis-sílica) - Sub-capítulo 4.3 (slides 219, 225,
226, 230 e 231)

REVISÃO
Auto-avaliação dos resultados obtidos:
BOM
(acima de 4)
MÉDIO
(3 certas)
INSUFICIENTE
(até 2 respostas certas)
CAPÍTULO 5
CAPÍTULO 1

BIBLIOGRAFIA

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Management. From Design to Service Life”, ASCE Press, American
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Curso de Mestrado em Construção, IST, Lisboa
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folhas de apoio à cadeira de Reabilitação de Construções - Estudo de
Casos, Curso de Mestrado em Construção, IST, Lisboa
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Técnicas de Inspecção e Avaliação Estrutural, 13º Curso de Mestrado
em Construção, IST, Lisboa
Publicações por ordem cronológica decrescente

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Construção de Edifícios, Curso de Mestrado em Construção, IST,
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Monografia da cadeira de Tecnologia da Construção, IST, Lisboa

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http://www.structural.net/Repair/repair_concrete.html
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