Correlação entre as propriedades de resistência do concreto e a resistividade elétrica superficial

Araújo, Carla Cavalcante; Meira, Gibson Rocha

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 15 (1) • 2022 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952022000100003 copiar

Correlação entre as propriedades de resistência do concreto e a resistividade elétrica superficial

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resumo:

A realização de inspeções periódicas em estruturas de concreto armado é importante para a avaliação do seu estado de conservação. Neste cenário, ensaios não destrutivos podem ser uma opção adequada, uma vez que os testes destrutivos são invasivos e, em alguns casos, podem ser difíceis de serem realizados. Considerando essa opção, correlações entre parâmetros de ensaio não destrutivos e propriedades do concreto a serem analisadas são ferramentas úteis que facilitam a inspeção da estrutura. No presente trabalho, foram estudadas correlações entre a resistência à compressão (f_c), a resistência à tração por compressão diametral (f_t) e a resistividade elétrica superficial (ρ) de concretos. Concretos brasileiros com seis traços distintos foram analisados em cinco idades diferentes e foram obtidas curvas de correlação entre propriedades de resistência e resistividade elétrica superficial do concreto, as quais são representadas pelas relações gerais f_c = 14,18·ln (ρ) + 18,43 e f_t = 0,69·ln (ρ) + 2,15 para resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral, respectivamente. Além disso, foi proposta uma curva geral, considerando dados da literatura e resultados deste trabalho, para representar a relação entre a resistência à compressão e a resistividade elétrica superficial - f_c = 11,89·ln (ρ) + 18,90.

Palavras-chave:
concreto; resistência à compressão; propriedades elétricas; ensaios não destrutivos; propriedades de tração

Author	Equation	Determination coefficient (r²)	Specimens	Cement type	Age of test (days)	Additional information
Andrade and D'Andrea (2011) [²⁷27 C. Andrade and R. D’Andrea, "The electrical resistivity as a control parameter of the concrete and its durability," J. ALCONPAT, vol. 1, pp. 90–98, 2011.]	$f_{c} = 6.897 \cdot l n (ρ) + 6.827$	N.I.	Concrete cylinders (150 mm x 300 mm)	N.I.	N.I.	Four-point method (Wenner method) / ρ by Ω·m.
Ramezanianpour et al. (2011) [³⁰30 A. Ramezanianpour, A. Pilvar, A. Mahdikhani, and F. Moodi, "Practical evaluation of relationship between concrete resistivity, water penetration, rapid chloride penetration and compressive strength," Constr. Build. Mater., vol. 25, no. 5, pp. 2472–2479, 2011. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.11.069. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20... ]	$f_{c} = 3.587 ρ - 9.186$	0.87	Concrete cylinders (100 mm x 200 mm) and concrete cubes with 100 mm of edges	OPC	728	Four-point method (Wenner method) / ρ by kΩ·cmΩ·cmΩ·cm.
	$f_{c} = 33.58 \cdot l n (ρ) - 27.28$	0.88		OPC	728	Four-point method (Wenner method) / ρ by kΩ·cmΩ·cmΩ·cm.
Wei et al. (2012) [²⁹29 X. Wei, L. Xiao, and Z. Li, "Prediction of standard compressive strength of cement by the electrical resistivity measurement," Constr. Build. Mater., vol. 31, pp. 341–346, Jun. 2012. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.111. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20... ]	$f_{c 28} = 8.76. (ρ_{24 h}) + 20.4$	0.963	N.I	N.I.	28 – f_c	Electrical resistivity of cement paste in the fresh state measured by a non-contact device / ρ by Ω·m.
	$f_{c 28} = 8.76. (ρ_{24 h}) + 20.4$	0.963	N.I	N.I.	1 – ρ
Medeiros-Junior et al. (2014) [³¹31 R. A. Medeiros-Junior, M. G. Lima, M. H. F. Medeiros, and L. V. Real, "Investigation of the compressive strength and electrical resistivity of concrete with different types of cement," J. ALCONPAT, vol. 4, pp. 113–128, 2014.]	$f_{c} = 21.24 \cdot l n (ρ) + 11.20$	0.823	Concrete cylinders (100 mm x 200 mm) and concrete cubes with 250 mm of edges	FPC	28	Four-point method (Wenner method) / ρ by kΩ·cm.
	$f_{c} = 49.05 \cdot l n (ρ) - 43.03$	0.995		FPC	91
	$f_{c} = 32.34 \cdot l n (ρ) - 68.97$	0.997		PSC	28
	$f_{c} = 65.36 \cdot l n (ρ) - 208.67$	0.995		PSC	91
	$f_{c} = 41.50 \cdot l n (ρ) - 61.38$	0.999		PPC	28
	$f_{c} = 70.34 \cdot l n (ρ) - 175.80$	0.993		PPC	91
	$f_{c} = 14.66 \cdot l n (ρ) + 23.29$	0.992		HSPC	28
	$f_{c} = 32.28 \cdot l n (ρ) - 6.92$	0.999		HSPC	91
Bem et al. (2018) [⁹9 D. H. Bem, D. P. B. Lima, and R. A. Medeiros-Junior, "Effect of chemical admixtures on concrete’s electrical resistivity," Int. J. Build. Pathol. Adaptation, vol. 36, pp. 174–187, Apr. 2018. http://dx.doi.org/10.1108/IJBPA-11-2017-0058. https://doi.org/10.1108/IJBPA-11-2017-00... ]	$f_{c} = 21.49 \cdot l n (ρ) - 2.71$	0.81	Concrete cylinders (100 mm x 200 mm)	FPC	28	Four-point method (Wenner method) / ρ by kΩ·cm.
Sabbağ and Uyanik (2018) [²⁸28 N. Sabbağ and O. Uyanık, "Determination of the reinforced concrete strength by apparent resistivity depending on the curing conditions," J. Appl. Geophys., vol. 155, pp. 13–25, Feb. 2018. http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2018.03.007. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2018.0... ]	$f_{c} = 57.2 \cdot l n (ρ) - 84.3$	0.92	Unreinforced and reinforced cubes (150 x 150 x 150 mm)	FPC	7 – 90	Four-point method (Wenner method) / ρ by kΩ·cm.

Code	Maximum diameter (mm)	Fineness module	Specific density (g/cm³)	Bulk density (g/cm³)	Powder material (%)
AS1	2.36	1.88	2.64	1.61	3.59
AS2	2.36	1.98	2.67	1.71	4.53
BS1	1.18	1.96	2.62	1.56	2.21

Code	Size distribution interval (mm/mm)	Maximum diameter (mm)	Fineness module	Specific density (g/cm³)	Bulk density (g/cm³)	Powder material (%)
AG1	-	12.50	5.34	2.77	1.65	4.76
AG2	9.5/25	25.00	8.50	2.78	1.52	0.42
BG1	4.75/12.5	12.50	7.00	2.76	1.43	0.34
BG2	9.5/25	25.00	9.10	2.77	1.46	0.12

Analyzed characteristics		A Cement	B Cement
Chemical composition (%) XRF	Calcium oxide (CaO)	59.33%	58.51%
	Silicon dioxide (SiO₂)	24.99%	25.49%
	Ferric oxide (Fe₂O₃)	4.05%	5.89%
	Aluminum oxide (Al₂O₃)	3.91%	4.55%
	Sulfuric oxide (SO)	3.76%	2.42%
	Magnesium oxide (MgO)	2.33%	1.98%
	Phosphorus pentoxide (P₂O₅)	0.48%	0.03%
	Titanium dioxide (TiO₂)	0.46%	0.44%
	Sodium oxide (Na₂O)	0.33%	0.28%
	Potassium oxide (K₂O)	0.33%	0.20%
	Strontium oxide (SrO)	0.10%	0.04%
	Manganese oxide (MnO)	0.04%	0.14%
	Chloride (Cl)	0.03%	-
	Chromium oxide (Cr₂O₃)	0.03%	-
	Zinc Oxide (ZnO)	0.02%	-
	Zirconium dioxide (ZrO₂)	-	0.02%
	Nickel oxide (NiO)	-	0.02%
Specific weight (g/cm³)		3.07	3.08
Blaine specific surface (cm²/g)		3855.63	3377.34

Concrete	Concrete mixtures (by weight)
Concrete	Portland cement A (kg/m³)	AS1 sand (kg/m³)	AS2 sand (kg/m³)	AG1 gravel (kg/m³)	AG2 gravel (kg/m³)	w/c ratio
C30-A	304	-	875	325	720	0.54
C40-A	393	-	798	315	680	0.45
C50-A	497	348	348	318	616	0.41
	Portland cement B (kg/m³)	BS1 sand (kg/m³)		BG1 gravel (kg/m³)	BG2 gravel (kg/m³)	w/c ratio
C30-B	316	987		421	645	0.69
C40-B	328	994		515	601	0.60
C50-B	491	1007		540	550	0.41

Curve function	Coefficient of determination (r²)
Curve function	C30	C40	C50
Exponential (f_c = a^(ρ))	0.58	0.53	0.61
Linear (f_c = a·(ρ) + b)	0.67	0.52	0.63
Logarithmic (f_c = a·ln(ρ) + b)	0.83	0.73	0.84
Power (f_c = a·(ρ)^b)	0.67	0.63	0.74

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[1] Corresponding author: Gibson Meira. E-mail: gibsonmeira@yahoo.com, gibson.meira@ifpb.edu.br