Desenvolvimento de um equipamento de ensaio em laboratório para a determinação do módulo de elasticidade de betões baseado na análise de vibrações

Abstract

O betão é um dos materiais estruturais mais usados na construção de infraestruturas. Em idades jovens, principalmente o período que compreende o processo de cura, o betão apresenta alguns fenómenos de extrema importância para a sua durabilidade. Fenómenos esses que têm influência direta no desenvolvimento das propriedades mecânicas. O conhecimento da evolução das propriedades mecânicas do betão, nomeadamente do módulo de elasticidade, é crucial para a otimizar o seu emprego. A avaliação do módulo de elasticidade em betões realizada através da identificação modal é bastante credível, sendo corroborada por ensaios tradicionais de compressão. Esta tem um enorme potencial de aplicabilidade prática, uma vez que possibilita a monitorização contínua da evolução do módulo de elasticidade, desde o momento de colocação em molde e ao longo do tempo de cura dos materiais. O conhecimento desta informação em idades jovens permite estimar a rigidez dos materiais a curto/médio prazo, possibilitando desde cedo prever o comportamento de cura dos materiais. Baseando-se na avaliação contínua do módulo de elasticidade, através da identificação modal, surgiu recentemente uma metodologia denominada EMM-ARM. Na presente dissertação pretendeu-se efetuar melhoramentos na metodologia EMM-ARM. Para tal, foi desenvolvido um equipamento capaz de induzir uma temperatura controlada a provetes de betão, podendo assim verificar a influência da temperatura no desenvolvimento do módulo de elasticidade. Pretendeu-se de igual forma, uma análise sobre a possível redução do provete usado nesta metodologia. De forma a corroborar os resultados provenientes da metodologia EMM-ARM, foram realizados vários métodos normalizados para a obtenção do módulo de elasticidade do betão.

Concrete is one of the most common materials used in civil infrastructures. In early-ages, particularly during the period that comprises the curing process, the concrete presents some phenomena of extreme importance for its durability that have direct influence on the development of its mechanical properties. The knowledge of the evolution of these properties, namely the elasticity, is crucial to optimize its use. The modulus of elasticity of concrete can be evaluated by modal identification that is a reliable method confirmed through traditional compression tests. This evaluation has a great potential for practical applicability, since it allows a continuous monitoring of the evolution of the elasticity modulus. In early-ages, this information can estimate the stiffness of the material in the short to medium term, and may predict the behavior of materials. In the last years, based on the continuous evaluation of the elastic modulus through the modal identification has emerged a methodology called EMM-ARM. In the present study it was intended to improve the EMM-ARM methodology. For this purpose, it was developed one equipment capable to induce a controlled temperature to concrete specimens, and to determine the influence of temperature on the increasing modulus. Furthermore, it was analyzed one possible to reduce the mold used in this methodology to cast the specimens. Several standardized methods were carried out to obtain the modulus of elasticity of concrete and to confirm the results of EMM-ARM methodology applied with the new developments.