Estimation of compressive strength based on Pull-Out bond test results for on-site concrete quality control

Lorrain, M. S.; Barbosa, M. P.; Silva Fº, L. C. P.

doi:10.1590/S1983-41952011000400005

Abstracts

Quality control of structural concrete has been conducted for several decades based mainly on the results of axial compression tests. This kind of test, although widely used, is not exempt from errors and has some considerable drawbacks that may affect its reliability, such as the need for appropriate and careful specimen conditioning and adoption of adequate capping techniques. For these reasons, it would be useful to have complementary or alternative ways to check compressive strength, in order to improve concrete quality control. The use of a bond test to monitor concrete strength is being proposed by an international group of researchers from France, Tunisia and Brazil as a potential means to this end. Given the fact that the link between bond resistance and concrete strength is already well established, this type of test seems to be a viable alternative to traditional methods. Nonetheless, to check if the underlying principle is sound when used in different circumstances, the group has been gathering data from several studies conducted by different researchers in various countries, with distinct concretes and rebar types. An analysis of the data collected shows that there is a clear and strong correlation between bond resistance and compressive strength, no matter the influence of other variables. This result validates the basic idea of using an Appropriate Pull-Out (APULOT) bond test to assess concrete strength. If the general principle is valid for random data obtained from different studies, the definition of a clear and appropriate test will probably lead to the reduction of experimental noise and increase the precision of the strength estimates obtained using this method.

bond stress; concrete compressive strength; quality control of concrete; pull-out test

O controle de qualidade do concreto estrutural vem sendo realizado, há várias décadas, baseado principalmente nos resultados de ensaios de compressão axial. Este tipo de ensaio, embora amplamente utilizado, não está isento de erros e tem algumas desvantagens consideráveis que podem afetar sua confiabilidade, tais como a necessidade de condicionamento adequado e cuidadoso dos corpos-de-prova e de adoção de adequadas técnicas de nivelamento e capeamento. Por estas razões, seria útil ter maneiras complementares ou alternativas para verificar a resistência à compressão, a fim de melhorar o processo de controle de qualidade do concreto. O uso de um ensaio de arrancamento para monitorar a resistência do concreto está sendo proposto por um consósrcio internacional de pesquisadores da França, Tunísia e Brasil como um meio potencial de atingir essa meta. Dado que a existência de uma relação direta entre a tensão de aderência e a resistência do concreto já está bem estabelecida, este tipo de teste parece ser uma alternativa viável aos métodos tradicionais. No entanto, para verificar se o princípio subjacente é valido quando usado em diferentes circunstâncias, o grupo tem buscado recolher dados de vários estudos, realizados por diferentes pesquisadores, em diversos países, com concretos e barras de armadura de distintos tipos. Uma análise dos dados coletados confirma que há uma correlação clara e um forte vínculo entre a tensão de aderência e a resistência à compressão, independentemente da influência de outras variáveis. Esses resultados validam a idéia básica de usar um teste de Pull Out adequado (denominado APULOT) para avaliar a resistência do concreto. Se o princípio geral é válido para dados aleatórios obtidos em diferentes estudos, a definição de um procedimento de teste claro e adequado provavelmente levará à redução erros experimentais e aumentará a estimativa da precisão obtidas por esse método.

tensão de aderência; resistência à compressão do concreto; controle de qualidade do concreto; teste de pull-out

Estimation of compressive strength based on Pull-Out bond test results for on-site concrete quality control

Estimativa da resistência à compressão a partir de resultados de ensaios de aderência tipo Pull-Out para controle da qualidade do concreto na obra

M. S. Lorrain^I; M. P. Barbosa^II; L. C. P. Silva F¼^III

^IProfessor, Institut National des Sciences Apliquées de Toulouse, michel.lorrain@insa-toulouse.fr

^IIProfessor, São Paulo State University, Department of Civil Engineering, mbarbosa@dec.feis.unesp.br

^IIIProfessor, Federal University of Rio Grande do Sul, Civil Engineering Graduate Programme (PPGEC), lcarlos66@gmail.com

RESUMO

O controle de qualidade do concreto estrutural vem sendo realizado, há várias décadas, baseado principalmente nos resultados de ensaios de compressão axial. Este tipo de ensaio, embora amplamente utilizado, não está isento de erros e tem algumas desvantagens consideráveis que podem afetar sua confiabilidade, tais como a necessidade de condicionamento adequado e cuidadoso dos corpos-de-prova e de adoção de adequadas técnicas de nivelamento e capeamento. Por estas razões, seria útil ter maneiras complementares ou alternativas para verificar a resistência à compressão, a fim de melhorar o processo de controle de qualidade do concreto. O uso de um ensaio de arrancamento para monitorar a resistência do concreto está sendo proposto por um consósrcio internacional de pesquisadores da França, Tunísia e Brasil como um meio potencial de atingir essa meta. Dado que a existência de uma relação direta entre a tensão de aderência e a resistência do concreto já está bem estabelecida, este tipo de teste parece ser uma alternativa viável aos métodos tradicionais. No entanto, para verificar se o princípio subjacente é valido quando usado em diferentes circunstâncias, o grupo tem buscado recolher dados de vários estudos, realizados por diferentes pesquisadores, em diversos países, com concretos e barras de armadura de distintos tipos. Uma análise dos dados coletados confirma que há uma correlação clara e um forte vínculo entre a tensão de aderência e a resistência à compressão, independentemente da influência de outras variáveis. Esses resultados validam a idéia básica de usar um teste de Pull Out adequado (denominado APULOT) para avaliar a resistência do concreto. Se o princípio geral é válido para dados aleatórios obtidos em diferentes estudos, a definição de um procedimento de teste claro e adequado provavelmente levará à redução erros experimentais e aumentará a estimativa da precisão obtidas por esse método.

Palavras-chave: tensão de aderência, resistência à compressão do concreto, controle de qualidade do concreto, teste de pull-out.

ABSTRACT

Quality control of structural concrete has been conducted for several decades based mainly on the results of axial compression tests. This kind of test, although widely used, is not exempt from errors and has some considerable drawbacks that may affect its reliability, such as the need for appropriate and careful specimen conditioning and adoption of adequate capping techniques. For these reasons, it would be useful to have complementary or alternative ways to check compressive strength, in order to improve concrete quality control. The use of a bond test to monitor concrete strength is being proposed by an international group of researchers from France, Tunisia and Brazil as a potential means to this end. Given the fact that the link between bond resistance and concrete strength is already well established, this type of test seems to be a viable alternative to traditional methods. Nonetheless, to check if the underlying principle is sound when used in different circumstances, the group has been gathering data from several studies conducted by different researchers in various countries, with distinct concretes and rebar types. An analysis of the data collected shows that there is a clear and strong correlation between bond resistance and compressive strength, no matter the influence of other variables. This result validates the basic idea of using an Appropriate Pull-Out (APULOT) bond test to assess concrete strength. If the general principle is valid for random data obtained from different studies, the definition of a clear and appropriate test will probably lead to the reduction of experimental noise and increase the precision of the strength estimates obtained using this method.

Keywords: bond stress, concrete compressive strength, quality control of concrete, pull-out test.

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Received: 05 Oct 2010

Accepted: 27 Jun 2011

Available Online: 07 Oct 2011

01 Instructions relatives à lÕemploi du béton armé, Circulaire du 20 octobre 1906, in Annales des Ponts et Chaussées tome XXIV 1906, 4ème trimestre, Paris.
02 CEN. Testing hardened concrete. EN 12390, 2009.
03 ABNT. NBR 5739 Concreto: Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2003.
04 ACI. Guide for Obtaining Cores and Interpreting Compressive Strength Results. ACI 214.4R-03, 2003.
05 Rehm, G. The Basis Principles of the bond between steel and concrete, Cement an d Concrete Association, Cj.134(9/68), London translated from the German Publication No 138 of the Deutscher Ausschuss für Stalhbeton: "Uber die Grundlagen des Verbudes zwischen Stalh und Beton", Berlin 1961.
06 CEN. EUROCODE 2 P 18-711-3
07 BAEL.Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites, 1991 rev 1993 CSTB
08 ABNT, 2003. NBR 6118, Projeto de estruturas de concreto – procedimento Rio de Janeiro: ABNT, 2003.
09 Comité Euro-international du Béton - RILEM/CEB/FIP Recommendation RC6:"Bond test reinforcement steel – Pull Out Test." Concrete Reinforcement Technology, 1983.
¹⁰
ASTM. Standard test method for comparing concretes on the basis of the bond developed with reinforced steel, C 234, 1991; Philadelphia.
¹¹
RILEM/CEB/FIB. Bond test for reinforcing steel: 1-Beam test (7-II-28 D). 2-Pull-out test (7-II-128): tentative recommendations. Materials and Structures, v.32, n.6, 1973; p.96-105.
12 ACI. Bond and Development of Straight Reinforcing Bars in Tension, ACI 408R-03, 2003.
13 Lorrain, M.S., Maurel, O., Hamouine, A. Résistance à lŐarrachement dŐarmatures à haute adhérence de haute nuance ancrées dans du béton de hautes performances, Annales du BTP, nĄ5, novembre 1997.
14 Tavares, M. E. Ensaios de arrancamento em barras nervuradas. Seminário de doutorado, COPPE/ UFRJ, 1997.
15 Barbosa, M.T.G. Evaluation of the behavior of the bond in ordinary and high strength concrete. Doctoral Thesis, COPPE/UFRJ, 2001. (in Portuguese)
16 Almeida Filho, F.M. Contribution to study of the bond between steel bars and self-compacting concrete. Doctoral Thesis, Universidade de São Paulo, 2006. (in Portuguese)
17 Vale Silva, B, Investigação do potencial dos ensaios APULOT e pull-out para estimativa da resistência a compressão do concreto. Dissertação de Mestrado – FEIS/UNESP, 2010.
18 Makni, M., Daoud A., Lorrain, M.S., Karray, M.A. Essai dŐarrachement et contrôle de la qualité du béton sur chantier Č Colloque MS² Matériaux Sols et Structures, Hammamet, 163 mai 2009; Tunisie.
19 Vale Silva, B., Santana, I.V., Barbosa,M.P. Silva Fuilho, L.C.P., Lorrain, M., Bond test "APULOT": Experiments on the influence of format in PET BOTTLE I the ultimate bond stress, XXXIV Jornadas Sudamericanas de Ingenieria Structural, San Juan-Argentina, 2010.

Publication Dates

Publication in this collection
21 Aug 2014
Date of issue
Oct 2011

History

Accepted
27 June 2011
Received
05 Oct 2010

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[1] 01 Instructions relatives à lÕemploi du béton armé, Circulaire du 20 octobre 1906, in Annales des Ponts et Chaussées tome XXIV 1906, 4ème trimestre, Paris.

[2] 02 CEN. Testing hardened concrete. EN 12390, 2009.

[3] 03 ABNT. NBR 5739 Concreto: Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2003.

[4] 04 ACI. Guide for Obtaining Cores and Interpreting Compressive Strength Results. ACI 214.4R-03, 2003.

[5] 05 Rehm, G. The Basis Principles of the bond between steel and concrete, Cement an d Concrete Association, Cj.134(9/68), London translated from the German Publication No 138 of the Deutscher Ausschuss für Stalhbeton: "Uber die Grundlagen des Verbudes zwischen Stalh und Beton", Berlin 1961.

[6] 06 CEN. EUROCODE 2 P 18-711-3

[7] 07 BAEL.Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites, 1991 rev 1993 CSTB

[8] 08 ABNT, 2003. NBR 6118, Projeto de estruturas de concreto – procedimento Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

[9] 09 Comité Euro-international du Béton - RILEM/CEB/FIP Recommendation RC6:"Bond test reinforcement steel – Pull Out Test." Concrete Reinforcement Technology, 1983.

[10] ¹⁰
ASTM. Standard test method for comparing concretes on the basis of the bond developed with reinforced steel, C 234, 1991; Philadelphia.

[11] ¹¹
RILEM/CEB/FIB. Bond test for reinforcing steel: 1-Beam test (7-II-28 D). 2-Pull-out test (7-II-128): tentative recommendations. Materials and Structures, v.32, n.6, 1973; p.96-105.

[12] 12 ACI. Bond and Development of Straight Reinforcing Bars in Tension, ACI 408R-03, 2003.

[13] 13 Lorrain, M.S., Maurel, O., Hamouine, A. Résistance à lŐarrachement dŐarmatures à haute adhérence de haute nuance ancrées dans du béton de hautes performances, Annales du BTP, nĄ5, novembre 1997.

[14] 14 Tavares, M. E. Ensaios de arrancamento em barras nervuradas. Seminário de doutorado, COPPE/ UFRJ, 1997.

[15] 15 Barbosa, M.T.G. Evaluation of the behavior of the bond in ordinary and high strength concrete. Doctoral Thesis, COPPE/UFRJ, 2001. (in Portuguese)

[16] 16 Almeida Filho, F.M. Contribution to study of the bond between steel bars and self-compacting concrete. Doctoral Thesis, Universidade de São Paulo, 2006. (in Portuguese)

[17] 17 Vale Silva, B, Investigação do potencial dos ensaios APULOT e pull-out para estimativa da resistência a compressão do concreto. Dissertação de Mestrado – FEIS/UNESP, 2010.

[18] 18 Makni, M., Daoud A., Lorrain, M.S., Karray, M.A. Essai dŐarrachement et contrôle de la qualité du béton sur chantier Č Colloque MS² Matériaux Sols et Structures, Hammamet, 163 mai 2009; Tunisie.

[19] 19 Vale Silva, B., Santana, I.V., Barbosa,M.P. Silva Fuilho, L.C.P., Lorrain, M., Bond test "APULOT": Experiments on the influence of format in PET BOTTLE I the ultimate bond stress, XXXIV Jornadas Sudamericanas de Ingenieria Structural, San Juan-Argentina, 2010.