Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura
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- Penetration Resistance Tests on High Strength ConcretePublication . Lopes, Sérgio Manuel Rodrigues; Nepomuceno, MiguelThe aim of the investigation described here is to verify the applicability of penetration resistance tests on high strength concrete as a way of estimating its compressive strength “in situ”. A relationship between compressive strength of a given concrete and its resistance to penetration by a steel probe fired into the concrete surface is presented to a compressive strength range varying from 50 MPa to 90 MPa using an alternative firing apparatus to the standard apparatus Windsor Probe Test System.
- A Comparative Study of Penetration Resistance Apparatus on ConcretePublication . Lopes, Sérgio Manuel Rodrigues; Nepomuceno, MiguelThe existence of a relationship between the compressive strength of a given concrete and its resistance to penetration by a steel probe fired into the concrete is well known; the depth of penetration will be inversely proportional to the compressive strength. A test apparatus, designed for this purpose, using a special probe and standardised powder charge, was developed in the USA during the 1960s’ and is known as Windsor Probe Test and covered by the ASTM Standards (ASTM-C803-90). In Europe, similar standards are the British Standards (BS 1881: Part 207: 1992). The aim of this work is to perform studies concerning to a new apparatus application in comparison with the WPT System, which was called Alternative Firing Apparatus (AFA). Five different mix proportions were produced in order to obtain five sets of specimens with five different classes of compressive strength. The tests with the two described systems were performed at 28 days age for each set of specimens. The obtained results show that the Alternative Firing Apparatus could be a suitable mean for the assessment of in-place strength. The main physical limitation of penetration resistance tests is the surface damage and the danger of splitting of members, which limits the zones of testing. However, it was found that the Alternative Firing Apparatus causes less damage than WPT System. Consequently, minor distances between probes are possible.
- Evaluation of In-place Concrete Strength by Near-to-surface TestsPublication . Lopes, Sérgio Manuel Rodrigues; Nepomuceno, MiguelThe near-to-surface tests, as described by British Standard BS 1881: Part 207: 1992, comprises different techniques which were developed to evaluate in-situ strength of concrete, and it includes: internal fracture, pull-out, pull-off, penetration resistance and break-off tests. Since these tests measure only a property of concrete close to the surface, the evaluation of in-situ strength of concrete mass has to be obtain by a experimentally correlation between the near-to surface test results and the compressive strength of concrete mass. This paper discusses the reliability of two of this techniques, penetration resistance test and pull-out tests, as a construction tool for the evaluation of the in-place concrete strength both in normal and high strength concrete. For penetration resistance test applied to high-strength concrete an alternative firing apparatus to the standard apparatus, Windsor Probe Test System, is used. The obtained correlations are also presented and compared to those obtain by other research works.
- Ensaios não destrutivos em betãoPublication . Nepomuceno, MiguelNo presente trabalho são passados em revista os principais métodos de ensaio não destrutivos, destinados a avaliar as diferentes propriedades do betão “in situ” e são tecidas a este respeito algumas considerações de âmbito geral. Segue-se uma extensa revisão bibliográfica, retratando o atual estado do conhecimento de um conjunto de ensaios não destrutivos selecionados por terem uma vasta aplicação em betões da gama de resistência normal e/ou por serem fáceis de operar e relativamente económicos ao ponto de justificar a sua aplicação corrente. Os ensaios estudados no presente trabalho são os seguintes: o ensaio de dureza superficial, utilizando o esclerómetro de Schmidt Tipo N; o ensaio de medição da velocidade de propagação de ultrassons, utilizando o aparelho “Pundit”; o ensaio da resistência à penetração, utilizando a Pistola de Windsor e uma Máquina Alternativa de Ensaio (testada para este efeito pela primeira vez); o ensaio da força de arranque, utilizando o sistema “Capo-test” e, ainda, o ensaio da tensão de tração direta, utilizando o sistema “Bond-test”. À revisão bibliográfica segue-se a descrição de um programa de ensaios experimental, que inclui: a aplicação de todos os ensaios acima listados em 11 lajes com betões de resistências à compressão que variaram desde os 17 MPa até aos 82 MPa; o ensaio à compressão de cubos de 150 mm de aresta curados juntamente com as lajes; a estimativa da resistência equivalente em cubos obtida de carotes extraídas dessas lajes e, ainda, o ensaio à compressão aos 28 dias de cubos padrão sujeitos a cura normalizada. A variabilidade dos próprios ensaios é avaliada em pormenor; são apresentadas as correlações obtidas com a resistência à compressão; são avaliados e apresentados os limites de confiança de 95% para essas correlações; são discutidos os resultados obtidos, comparando-os com trabalhos similares observados na bibliografia consultada. Finalmente, são apresentadas as conclusões finais e sugeridos futuros trabalhos nesta área.
- Estudo da composição de betõesPublication . Nepomuceno, MiguelNeste relatório é descrita a metodologia de cálculo e estudo da composição de betões baseada no método das curvas de referência, nomeadamente as de Faury. Procede-se a uma breve exposição sobre a classificação dos betões, as várias fases da metodologia geralmente recomendada, as condicionantes impostas pelos documentos normativos e, finalmente, a descrição detalhada do método das curvas de referência de Faury. São apresentados fluxogramas de cálculo para a implementação do método e exercícios práticos de aplicação.
- Non-Destructive Tests on Normal and High Strength ConcretePublication . Lopes, Sérgio Manuel Rodrigues; Nepomuceno, MiguelOne of the most important concrete properties for structural concrete design or re-design is the compressive strength. Furthermore, other important concrete properties can be derived from the compressive strength. This property is typically obtained by standardised crushing tests on cast cubes or cylinders. However, cast cubes or cylinders may not be available for testing and, therefore, alternative tests need to be considered. The most reliable alternative test is the core test, which needs specimens extracted from the structure. Obviously, this is a very destructive test and other less destructive tests have been developed and deserve some attention. Some of non-destructive or partially destructive tests were carried out by the authors on normal and high strength concrete and compared with cube/cylinder common tests and also with core tests. This paper presents results from this study. Test procedures and reliability of non-destructive tests are analysed and discussed. Conclusions are presented.
- Non-destructive Tests on ConcretePublication . Nepomuceno, Miguel; Lopes, Sérgio Manuel RodriguesConcrete compressive strength of standard samples curing under standard conditions are of outmost importance for quality control of concrete as it is produced. However, those values can only be accepted as indicating the “potential strength” of concrete and may differ from the actual in-situ concrete compressive strength. The knowledge, as close as possible, of the in-situ concrete compressive strength is, in some situations, necessary in order to estimate, for instance: the time when precast concrete members can be moved and transported, the time of prestress, removal of moulds or propping, etc. Non-destructive tests (NDT) have been increasingly used in the last decades for this purpose, i. e., the assessment of in-situ quality and integrity of concrete elements, especially for estimation of the in-situ concrete compressive strength. The use of NDT methods on normal and high strength concrete elements will be evaluated on this paper qualitatively, taking as reference five different test methods, which imply the measurement of other five different properties. Such properties include the measurement of the surface hardness, ultra-sonic pulse velocity, penetration resistance, pull-out force and direct tensile strength (pull-off test).
- Deus como Luz e como AbismoPublication . Ferreira, AlcinoToda a expressão é visibilidade da vivência. É aqui, na vivência, que tudo acontece com naturalidade, tal como a erva cresce sem se ver, mesmo que seja contra minha vontade. No entanto, todas as vezes que me envolvo na expressão, que ainda é vivência minha, ao mesmo tempo que descubro quem eu sou, sinto também saudades do abrigo do silêncio onde melhor me encontro comigo mesmo. Só que este silêncio pressupõe ainda o desconforto da expressão, porque é na expressão que eu me reencontro no mundo humano, fazendo de mim quem sou. Desconforto este que aparece, por um lado, porque na expressão se dá a experiência radical da finitude, por outro lado, todo o acto de expressão é um rasgar da intimidade, abertura a um outro eu que em mim se instala. Sei que sou finito, não por saber que há um nascimento e uma morte na estrutura da vida que eu sou, mas sim porque na vivência da minha expressão descubro quão limitado sou a este nível. Nunca tenho pensamentos claros para mim. As palavras nunca são coincidentes com as minhas ideias, nem as minhas ideias coincidentes com a minha vivência. As palavras, ao mesmo tempo que manifestam o sentido, escondem sempre um outro sentido. Rigorosamente, "nós não sabemos o que pensamos." [...]
- Contribuição para o estudo da remoção de residuais de carbono em filtros biológicos de leito imerso e fluxo descendentePublication . Albuquerque, Antonio; Santana, Fernando José PiresOs sistemas de tratamento biológicos convencionais não removem a totalidade dos constituintes presentes nas águas residuais domésticas, sendo frequente a presença nos seus efluentes de residuais (e.g. matéria orgânica solúvel, biodegradável ou refractária, produtos resultantes da actividade microbiológica e compostos inorgânicos solúveis) que podem causar impactes ambientais significativos nas massas hídricas e no solo, nomeadamente nos seus potenciais usos. Quando o meio receptor é sensível à descarga destes constituintes remanescentes ou, a jusante é utilizado para determinados usos, é necessário efectuar a sua remoção, podendo ser utilizados sistemas de tratamento avançados ou de afinação como é o caso dos filtros biológicos de leito imerso. Apesar de existirem vários estudos sobre a aplicabilidade destes sistemas na eliminação de nutrientes, a sua utilização para a remoção de residuais de carbono não tem sido, contudo, avaliada. Nestes termos, o objectivo principal deste trabalho centrou-se no estudo da biodegradação de residuais de carbono, comuns em efluentes de tratamento secundário de águas residuais urbanas e água bruta de origem superficial, através da utilização de um filtro biológico de leito imerso, tendo, complementarmente, sido estudada a remoção de azoto (amónio e formas oxidadas de azoto). Realizaram-se ensaios complementares para o estudo das condições hidrodinâmicas no filtro e ensaios para avaliar as condições básicas de operação, tendo em atenção a estabilidade do processo e a evolução da perda de carga no leito ao longo do tempo. Nos ensaios de biodegradação foram utilizados substratos simples (acetato) e complexos (água residual doméstica e água de origem superficial), tendo-se testado diferentes condições de carga (carga orgânica aplicada e razão C/NH4+-N) e de operação (arejamento, ciclo de lavagem e número de passagens pelo leito). Os resultados permitiram concluir, para a gama de cargas orgânicas (5,2 g C m-3 h-1 a 77,3 g C m-3 h-1) e de azoto amoniacal (0,2 g NH4+-N m-3 h-1 e 38,7 g NH4+-N m-3 h-1) aplicadas, que o filtro utilizado permitia obter remoção carbonada, nitrificação e desnitrificação, a taxas de eliminação satisfatórias. Não se observou, contudo, remoção de qualquer dos compostos para cargas inferiores a 5,2 g C m-3 h-1 e 1,5 g NH4+-N m-3 h-1. A remoção mais importante, quer de carbono, quer de azoto amoniacal, foi observada no intervalo de cargas orgânicas médias entre 25,7 g C m-3 h-1 e 77,3 g C m-3 h-1, em particular na parte superior do leito (8,0 cm iniciais) onde ocorreu forte dispersão, o oxigénio dissolvido apresentou as concentrações mais elevadas, foram observadas maiores produções de biomassa e uma camada de biofilme mais densa. A adopção de uma segunda passagem pelo leito contribuiu para o aumento da remoção de ambos os compostos, apenas para cargas orgânicas médias superiores a 25,7 g C m-3 h-1. Os resultados permitiram, ainda, constatar que a remoção de formas oxidadas de azoto, essencialmente constituídas por nitratos, independentemente do tipo de substrato e das condições de carga e de operação utilizadas, ocorreu, principalmente, por desnitrificação. Nestes termos, a utilização de filtros biológicos de leito imerso para a remoção de residuais de carbono, poderá constituir alternativa económica e tecnicamente vantajosa tendo em vista, quer a redução de impactes ambientais de descargas em meios hídricos e no solo, quer a produção de efluentes com potencial de reutilização, podendo, complementarmente, ser obtida a remoção de azoto.
- Metodologia para a composição de betões auto-compactáveisPublication . Nepomuceno, Miguel; Oliveira, Luiz António Pereira de; Lopes, Sérgio Manuel RodriguesNo presente trabalho são revistos alguns dos principais métodos de estudo da composição de betões auto-compactáveis, com especial incidência nos métodos propostos por Okamura et al., pela JSCE, pelo CBI e pelo LCPC. São também abordados os aspectos relativos ao desenvolvimento, aos materiais constituintes, às propriedades do betão fresco e endurecido e ainda à produção e manuseamento do material. A revisão efectuada permitiu observar que os métodos propostos por Okamura et al. e pela JSCE são os mais generalizados pela sua simplicidade, mas apresentam algumas limitações inerentes, associadas à dificuldade em optimizar e modelar as misturas com vista à obtenção de um qualquer valor médio especificado para a resistência à compressão do betão na fase de estudo da composição. Em resultado da apreciação efectuada, entendeuse adequado investigar a possibilidade de se delinear uma nova abordagem ou introduzir novos parâmetros para o cálculo da composição dos betões auto-compactáveis que permitissem responder a algumas dessas limitações, admitindo como ponto de partida o método proposto por Okamura et al.. A proposta a desenvolver deveria assentar em procedimentos de cálculo expeditos, cuja primeira e fundamental abordagem seria suportada por ensaios em argamassas, como propôs Okamura. Analisadas as propostas de diferentes autores, foi definido um intervalo de variação para cada um dos parâmetros que caracterizam o escoamento das argamassas (Gm e Rm), conducente à obtenção de betões auto-compactáveis. Para cada família de materiais finos (i.e., para cada associação de materiais finos), as dosagens de superplastificante e de água de amassadura que conduziram aos parâmetros Gm e Rm pretendidos, foram determinados por estudos experimentais em argamassas adoptando uma metodologia que difere ligeiramente daquela proposta por Okamura et al.. Foram introduzidos novos parâmetros para quantificar as dosagens de agregados finos (Vp/Vs) nas argamassas e de agregados grossos (Vm/Vg) nos betões e fizeram-se variar estes parâmetros abaixo e acima dos valores correspondentes propostos por Okamura et al., por forma a avaliar uma possível optimização das misturas, principalmente através da redução do volume de pasta. Finalmente, foram analisados os parâmetros que melhor se adequaram ao controlo da resistência à compressão das argamassas e, indirectamente, ao controlo da resistência dos betões. A análise efectuada foi direccionada unicamente para os betões do tipo finos (solução mais corrente) e apenas foram avaliados os aspectos físicos e mecânicos do seu comportamento. Foram efectuados estudos em argamassas e betões utilizando associações binárias e ternárias de materiais finos, que combinaram dois tipos de cimentos (CEM I 42,5R e CEM II/B-L 32,5N) e quatro adições: fíler calcário, cinzas volantes, sílica de fumo e fíler granítico. O fíler granítico utilizado, proveniente de desperdícios industriais, foi testado a título experimental como adição, com resultados promissores. Sob condições idênticas de escoamento, o fíler granítico revelou consumos de superplastificante idênticos àqueles obtidos com as cinzas volantes e fíler calcário (reconhecidamente úteis na produção de betões auto-compactáveis), enquanto que a sílica de fumo revelou consumos excessivos de superplastificante, quer em termos absolutos, quer comparativamente às restantes adições. Os resultados obtidos foram satisfatórios e culminaram com a apresentação de uma proposta para o estudo do betão auto-compactável do tipo finos, a qual facilita a optimização da mistura e permite estimar, na fase de estudo da composição, a resistência à compressão do betão.