Caracterización del módulo de elasticidad de concretos, hormigones, materiales cementosos y rocas

Los Sistemas Sonelastic® son una solución práctica con una excelente relación costo-beneficio para la medición del módulo de elasticidad de concretos, hormigones, materiales cimentícios y rocas. Emplean la Técnica de Excitación por Impulso de acuerdo con las normas ASTM C215 y ABNT NBR 8522-2, que es una técnica no destructiva y brinda resultados altamente precisos y reproducibles. La incertidumbre típica es del 1,5 % y la reproducibilidad del 0,6 %. Lo ensayo es rápido, para medir tres especímenes se necesitan alrededor de 6 minutos, incluido el pesaje y las medidas dimensionales.

Muestras de concretos y rocas
Sistema Sonelastic® para hormigones, midiendo un cilindro en el modo de vibración flexional
(haga clic aquí para ver el video de demostración).

El sistema mostrado arriba incluye: Software Sonelastic®, Laptop, Módulo USB de adquisición de Señal ADAC, Soporte ajustable para barras y cilindros SA-BC, Conjunto de dispositivos de impulso manual, Sensor Acústico CA-DP con base vertical y certificado de calibración trazable al SI. Los elementos opcionales de este sistema son el dispositivo de impulso automático IED y el trípode.

El módulo de elasticidad medido por los Sistemas Sonelastic® es el dinámico, sin embargo, es posible estimar el módulo de elasticidad cuasi-estático por el modelo de Popovic (Ver el Informativo Técnico-Científico Estimación del módulo de elasticidad estático del concreto usando la Técnica de Excitación por Impulso). La medida de los módulos elásticos y el amortiguamiento revela información sobre la presencia y evolución de defectos y microfisuras, y sobre los procesos de curado. También es posible obtener la velocidad del sonido de las ondas P y S del material.

Aplicaciones

Los Sistemas Sonelastic® poseen un amplio rango de aplicaciones para concretos, hormigones y materiales cementosos:
  • - Control de calidad de la fabricación de hormigón;
  • - Seguimiento del curado y secado;
  • - Evaluación de daños;
  • - Estudio de procesos de degradación por tratamientos termoquímicos y meteorización;
  • - Refinación de análisis de elementos finitos (FEA).
Muestra de concreto en el soporte ajustable SA-BC
Ejemplos de probetas de hormigón, mortero y rocas medibles por los Sistemas Sonelastic®. Para prismas y cilindros rectangulares, la altura máxima es de 450 mm y lo peso máximo de 30 kg.

Rocas y minerales

Los Sistemas Sonelastic® poseen un amplio rango de aplicaciones para concretos, hormigones y materiales cementosos:
  • - Clasificación.
  • - Control de calidad;
  • - Evaluación del daño termoquímico;
  • - Caracterización de propiedades mecánicas para la optimización del taladrado y minería.

Calibración

Los Sistemas Sonelastic® incluye certificado de calibración con trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades - SI.

Trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades - SI

Normas

Los sistemas Sonelastic® cumplen con las normas:

ASTM C215-19 - Standard Test Method for Fundamental Transverse, Longitudinal, and Torsional Resonant Frequencies of Concrete Specimens.

ABNT NBR 8522-2 - Concreto endurecido - Determinação dos módulos de elasticidade e de deformação Parte 2: Módulo de elasticidade dinâmico pelo método das frequências naturais de vibração.

Ejemplos de aplicaciones de los Sistemas Sonelastic®

Organização Polimix
Organización Polimix

Aplicación: Desarrollo y control tecnológico del hormigón.
Contato: Ing. Pedro Lopes.

Qualify Laboratório de Concreto, Materiais e Solos
Qualify Laboratorio de Concretos, Materiales y Suelos

Aplicación: Desarrollo y control tecnológico del hormigón.
Contato: Ing. Adriano Damasio Soterio.

Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP LAB
Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP LAB

Aplicación: Servicios de ensayo.
Persona de contacto: Ing. Rubens Curti.

PhD Engenharia
PhD Engenharia

Aplicación: Elaboración y control de calidad de hormigones.
Persona de contacto: Prof. Paulo Helene.

ITAIPU BINACIONAL - Laboratório de Tecnologia do Concreto
ITAIPU BINACIONAL - Laboratório de Tecnologia do Concreto

Aplicación: Elaboración y control de calidad de hormigones.
Persona de contacto: Ing. Fábio L. Willrich.

FURNAS' Technology Services and Support Management (GST.E)
FURNAS' Technology Services and Support Management (GST.E)

Aplicación: Servicios de soporte técnico.
Persona de contacto: Ing. Nilvane Teixeira Porfirio.

Department of Structural Engineering USP São Carlos (SET/EESC/USP)
Department of Structural Engineering USP São Carlos (SET/EESC/USP)

Aplicación: Investigación y desarrollo.
Persona de contacto: Prof. Ricardo Carrazedo.

Saint-Gobain Research Brasil
Saint-Gobain Research Brasil

Aplicación: Investigación y desarrollo de tableros de fibrocemento.
Persona de contacto: Ing. Caio Exposito.

YAMANAGOLD
YAMANAGOLD

Aplicación: Caracterización de rocas para la optimización de procesos mineros.
Persona de contacto: Ing. Leandro Ribes de Lima.

Publicaciones que emplearon los Sistemas Sonelastic®

W. A. Thomaz, D. Y. Miyaji, E. Possan.Comparative study of dynamic and static Young's modulus of concrete containing basaltic aggregates. Case Studies in Construction Materials, Volume 15, 2021, ISSN 2214-5095, https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00645.

G. M. S. Gidrão, P. A. Krahl, R. Carrazedo. Internal Damping Ratio of Ultrahigh-Performance Fiber-Reinforced Concrete Considering the Effect of Fiber Content and Damage Evolution. Journal of Materials in Civil Engineering, volume 32, number 12, 2020, doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003407.

O. A. Quaglio; J. M. da Silva; E. C. Rodovalho, L. V. Costa. Determination of Young’s Modulus by Specific Vibration of Basalt and Diabase. Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2020, Article ID 4706384, 8 pages, 2020, https://doi.org/10.1155/2020/4706384.

F. Roberti, V. F. Cesari, P. R. Matos, F. Pelisser, R. Pilar. High- and ultra-high-performance concrete produced with sulfate-resisting cement and steel microfiber: Autogenous shrinkage, fresh-state, mechanical properties and microstructure characterization. Construction and Building Materials, Volume 268, 2021, ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121092.

V. G. Haach, R. Carrazedo, P. O. Ribeiro, L. P. A. Ferreira. Evaluation of Elastic Anisotropic Relations for Plain Concrete Using Ultrasound and Impact Acoustic Tests. Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 33, Issue 2, February 2021, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003562.

N. H. de Azevedo, P. J.P. Gleize. Effect of silicon carbide nanowhiskers on hydration and mechanical properties of a Portland cement paste. Construction and Building Materials, Volume 169, 2018, Pages 388-395, ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.185.

CARRAZEDO, R., HAACH, V.G., MONFRINATO, E. F., PERISSIN, D. A. M., CHAIM, J. P. Mechanical Characterization of Concrete by Impact Acoustics Tests. JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING, v. 30, p. 05018001, 2018. http://dx.doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0002231

AZEVEDO, N.H., GLEIZE, P.J.P. Effect of silicon carbide nanowhiskers on hydration and mechanical properties of a Portland cement paste. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, v. 169, p. 388-395, 2018. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.185

HAACH, V.G., CARRAZEDO, R., OLIVEIRA, L. M. F. Resonant acoustic evaluation of mechanical properties of masonry mortars. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS , v. 152, p. 494-505, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.032

DIOGENES, H. J. F. et al. Determinação do módulo de elasticidade do concreto a partir da resposta acústica. Rev. IBRACON Estrut. Mater. 2011, vol.4, n.5, pp.803-813. ISSN 1983-4195. http://dx.doi.org/10.1590/S1983-41952011000500007

VLADIMIR G. HAACH, et al. Application of acoustic tests to mechanical characterization of masonry mortars. NDT & E International, Volume 59, 2013, Pages 18-24. ISSN 0963-8695. http://dx.doi.org/10.1016/j.ndteint.2013.04.013

RIBEIRO, R. R. J et al. Um estudo das propriedades mecânicas do concreto para fins estruturais preparado em canteiros de obras. Rev. IBRACON Estrut. Mater. 2016, vol.9, n.5, pp.722-744. ISSN 1983-4195. http://dx.doi.org/10.1590/S1983-41952016000500005

BILESKY, Pedro Carlos. Contribuição aos estudos do módulo de elasticidade do concreto. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT, 2016.

BILESKY, Pedro; SANTOS, Rafael; PACHECO, Jéssika; HELENE, Paulo. Módulo de elasticidade estático versus módulo de elasticidade dinâmico. Anais do 59° Congresso Brasileiro do Concreto CBC2017. ISSN 2175-8182.

M. Gorett dos Santos Marques, J. de Almeida Melo Filho, J. C. Molina, R. D. Toledo Filho, R. P. de Vasconcelos, C. Calil Junior. Numerical-Experimental Assessment of the Arumã Fiber as Reinforcement to the Cementitious Matrix. Key Engineering Materials, Vol. 600, pp. 460-468, 2014. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.600.460

Otani, L.B., Pereira, A.H.A.. Estimativa do módulo de elasticidade estático de concretos utilizando a Técnica de Excitação por Impulso - Informativo técnico-científico ITC-07. ATCP Engenharia Física, Divisão Sonelastic. Revisão 1.2, 01/05/2017. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.26010.24001


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Informativo Científico-Técnico: Concretos

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Este documento presenta la teoría y la propuesta de una metodología para la caracterización no destructiva de los módulos elásticos de concretos utilizando la Técnica de Excitación por Impulso.

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Los Sistemas Sonelastic® son instrumentos modulares y personalizables utilizados para la caracterización rápida, precisa y no destructiva de los módulos elásticos y del amortiguamiento de materiales utilizando la Técnica de Excitación por Impulso.