sábado, 8 de agosto de 2009

Confección y curado en obra de probetas para ensayos de compresión y tracción

procedimientos para confeccionar y curar en obra las probetas de hormigón fresco que se destinan a ensayos de compresión, tracción por flexión o tracción por hendimiento.

a. Aparatos y requisitos previos

- Moldes
Los moldes que se usan para confeccionar probetas destinadas a ensayos serán los que se indican en la Tabla IV.36.

Probeta

Molde

Ensayos

Dimensión básica interior preferida, mm.

Cubo

Cúbico

Compresión

200

Cilindro

Cilíndrico

Compresión- Tracción por hendimiento

150

Viga

Prismático

Tracción por flexión-compresión modificada

150



Tabla IV.36 Probetas para Ensayos

Los moldes deben ser de metal u otro material resistente, estancos a la lechada, de superficies interiores lisas, libres de saltaduras, hendiduras o resaltes. Las superficies interiores deberán ser perpendiculares entre sí y las opuestas, paralelas. La dimensión básica de las probetas (d) será igual o mayor a tres veces el tamaño máximo nominal del árido.
Los moldes cúbicos tendrán aristas interiores de dimensión básica "d". Los moldes cilíndricos tendrán diámetro interior de dimensión básica "d" y altura "2 d". Los moldes prismáticos tendrán sección cuadrada de arista interior de dimensión básica "d" y longitud preferida de dimensión "4 d".

b. Vibradores
Los vibradores internos tendrán acoplamiento rígido o flexible y de frecuencia igual o superior a 6.000 pulsaciones / minuto; el diámetro igual o inferior a "0,25 * d" y no mayor de 40 mm; la longitud de acoplamiento igual o superior a 500 mm.

Los vibradores externos serán de mesa o placa y de frecuencia igual o superior a 3.000 pulsaciones / minuto.

c. Requisitos previos
De la muestra de hormigón fresco extraída se deberán eliminar los sobretamaños o granos de árido ocasionales de tamaño superior a un tercio de la dimensión básica de la probeta.
La superficie de los moldes que entran en contacto con el hormigón se untarán con una delgada película de aceite mineral o cualquier otro material que prevenga la adherencia y no reaccione con los componentes del hormigón.

c. Moldeado de probetas
- Se elige como lugar del moldeado el mismo lugar donde se dejarán las muestras para el curado inicial, preparando una base de apoyo de modo que los moldes queden nivelados y protegidos.
- Se coloca el hormigón en los moldes evitando las segregaciones y en un número de capas que depende del método de compactación.
- Se uniforma la superficie de cada capa empleando la varilla-pisón.

d. Compactación

La compactación se podrá efectuar por apisonado o por vibrado, y debe ser lo más parecida posible a la compactación del hormigón empleada en la construcción. El procedimiento de compactación se seleccionará de acuerdo al asentamiento del cono de Abrams, según la Tabla IV.37, excepto cuando las especificaciones técnicas correspondientes establezcan un procedimiento determinado. Si se usa otro procedimiento o no se cumple lo prescrito en la Tabla, se debe dejar constancia en el informe.

Asentamiento del Cono

cm

Procedimiento de Compactación

< 5

Vibrado

5 – 10

Apisonado o Vibrado

>10

Apisonado


Tabla IV.37 Compactación de Probetas

e. Compactación por apisonado

- Se coloca el hormigón en dos capas en los moldes cúbicos y prismáticos, y en tres capas en los moldes cilíndricos, de igual espesor.

- Se apisona con la varilla - pisón cada capa, a razón de 8 golpes por cada 100 cm2 de superficie.

El número de golpes por capa está indicado en la Tabla IV.38 siguiente.

Molde

Dimensión

Número de capas

Número de golpes por capa

Cúbico

100 mm

2

8

Cúbico

150 mm

2

18

Cúbico

200 mm

2

32

Prismático

150 x 150 x 530 mm

2

64

Prismático

150 x 150 x 600 mm

2

72

Cilíndrico

Ø 100 mm

3

6

Cilíndrico

Ø 150 mm

3

14

Tabla IV.38 Número de golpes por capa
- La capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y la o las capas superiores se apisonan de modo que la varilla - pisón penetre aproximadamente 2 cm en la capa subyacente.

- Después de apisonar se recomienda golpear suavemente los costados de los moldes para cerrar los vacíos dejados por la varilla - pisón.

f. Compactación por vibrado

- Vibrado interno.

  1. Se coloca el hormigón en una capa en los moldes cúbicos y prismáticos, en dos capas de igual espesor en los moldes cilíndricos.
  2. Se vibra la capa de los moldes cúbicos y las dos capas de los moldes cilíndricos con una inserción en la zona central. En los moldes prismáticos se vibra la capa con 4 inserciones en una línea longitudinal central.
  3. El vibrador se introduce verticalmente en la capa inferior, hasta aproximadamente 2 cm del fondo y en la capa superior hasta, que penetre aproximadamente 2 cm en la capa subyacente. El vibrado debe realizarse sin tocar con el vibrador las paredes ni el fondo del molde.
  4. El vibrador se retira tan lentamente como sea posible, rellenando la última capa con hormigón de modo de mantener el molde constantemente lleno y hasta que una delgada capa de lechada cubra la superficie.

- Vibrado externo.

  • El molde se fija firmemente al elemento vibrador, en forma manual o con algún dispositivo mecánico de modo que ambos vibren solidarios.
  • Se coloca el hormigón en una sola capa manteniendo siempre un exceso por sobre el molde y se vibra el tiempo necesario para asegurar la compactación, presionando simultáneamente la superficie del hormigón, hasta que una delgada capa de lechada cubra la superficie

g. Terminación superficial de las probetas

  • El hormigón se enrasa superficialmente con la varilla - pisón con un movimiento de aserrado, evitando separar el mortero del árido grueso. No se permite golpear la superficie del hormigón ya compactado con platacho o llana, porque se incorpora el árido grueso y se expulsa el mortero. Finalmente la superficie se alisa.
  • Las probetas se deben marcar por grabado superficial indeleble que no altere el tamaño, forma o características de las probetas y de modo que puedan ser perfectamente identificadas.
  • - Curado inicial
    Evitar desde el mismo momento del moldeado la evaporación, y mantener la temperatura de las probetas entre 16 y 27°C cubriendo la superficie del hormigón con láminas de material impermeable y proteger inmediatamente el conjunto de molde y probeta por todos sus lados con arena, aserrín o arpilleras húmedas, dentro de un envase adecuado hasta el desmolde.
  • - Desmolde
    Se permite desmoldar las probetas siempre que las condiciones de endurecimiento del hormigón sean tales, que no se cause daño a la probeta. En todo caso los tiempos mínimos para el desmolde son:

Cubos y cilindros : después de 20 horas

Vigas : después de 44 horas

h. Curado
Las probetas desmoldadas que permanecen en obra o que se trasladan al laboratorio, se mantendrán a temperatura controlada entre 17° y 23°C y en la condición de humedad que se indica a continuación:
- Las probetas cúbicas o cilíndricas: sumergidas en agua tranquila saturada en cal, cubiertas con arena húmeda o colocada en cámara con humedad relativa igual o superior a 90%.
- Las probetas prismáticas: sumergidas en agua tranquila, saturada en cal.

i. Traslado al laboratorio


- El curado puede interrumpirse para trasladar las probetas en sus moldes o desmoldadas al laboratorio. En todo momento se deberán proteger de golpes que puedan alterar sus aristas, vértices o superficies.

Se permite trasladar las probetas:
- En sus moldes: cubos y cilindros después de 20 horas; vigas después de 44 horas.
- Desmoldadas: en un plazo igual o superior a 5 días.


j. Al ensayar

Las probetas se retirarán de su curado inmediatamente antes de ensayar, protegiéndolas con arpilleras mojadas hasta el momento en que se deban colocar en la máquina de ensayo.

Las probetas cilíndricas deben refrentarse y las probetas cúbicas y prismáticas deberán refrentarse cuando no cumplan las tolerancias de planeidad y ángulos.

- Determinación de la densidad aparente, del rendimiento, del contenido de cemento y del contenido de aire del hormigón fresco
procedimientos para determinar la densidad aparente, el rendimiento, el contenido de cemento y el contenido de aire del hormigón fresco.

K. Medidas volumétricas

Las medidas volumétricas deben ser las que se indican en la Tabla IV.39, de acuerdo con el tamaño máximo nominal del árido empleado.

Tamaño Máxiemo Nominal mm

Capacidad

m3

litros

50

0,015

15

100

0,030

30

Tabla IV.39 Medidas volumétricas

Las medidas se deben calibrar midiendo previamente la tara, aproximando a 50 g. Periódicamente se debe verificar la capacidad volumétrica de las medidas con una precisión de 0,1% determinando la masa de agua que llena la medida y dividiendo esta masa por la densidad del agua a la temperatura que se encuentra.


l. Ensayo

- Compactación

La compactación se efectúa por apisonado o vibrado y debe ser lo más parecida posible a la compactación empleada en obra. El procedimiento de compactación se seleccionará de acuerdo al asentamiento del cono de Abrams (Tabla IV.37), excepto cuando se establezca un procedimiento determinado. Si se usa otro procedimiento o no se cumple lo prescrito, se debe dejar constancia en el informe.

A.- Compactación por apisonado

- Se coloca el hormigón en la medida en tres capas de igual espesor, teniendo la última capa un exceso sobre el borde de la medida.
- Se compacta cada capa con la varilla - pisón distribuyendo uniformemente el número de golpes por capa que se indica en la Tabla IV.40.

Medida empleada

Número de golpes por capa

15 litros

25

30 litros

50

Tabla IV.40 Compactación por apisonado

la capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo de la medida y las capas superiores, de modo que la varilla - pisón penetre en la capa subyacente en aproximadamente 2 cm.
- Después de apisonar cada capa se debe golpear diez o más veces los costados de la medida, para cerrar los vacíos dejados por la varilla - pisón.

B. Compactación por vibrado

- Se coloca el hormigón en la medida en dos capas de igual espesor.

- Se compacta cada capa con tres inserciones del vibrador introduciendo el vibrador verticalmente en la capa inferior hasta aproximadamente 2 cm del fondo de la medida, y en la capa superior, de modo que el vibrador penetre aproximadamente 2 cm la capa subyacente. La operación de vibrado se debe realizar sin que el vibrador toque las paredes y fondo de la medida.

- El vibrador se retira tan lentamente como sea posible rellenando la última capa con hormigón de modo de mantener la medida constantemente llena y hasta que una delgada capa de lechada cubra la superficie del hormigón.


C. Terminación superficial y pesada

- El hormigón se enrasa superficialmente dejando un exceso de aproximadamente 3 mm sobre el borde de la medida. Se termina de alisar con la placa de enrase, justo hasta el borde de la medida.

- Inmediatamente se limpia el exterior de la medida y se pesa. Conocida esta masa de la medida volumétrica se resta la tara y se registra la masa del hormigón que llena la medida (m), aproximando a 50 g para la medida de 15 litros y a 100 g para la medida de 30 litros.

m. Resultados

a.- Cálculo de la densidad aparente

La densidad aparente del hormigón fresco (Da) se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula, aproximando a 1 kg/m3:

siendo,

m = masa del hormigón fresco que llena la medida, Kg

V = capacidad volumétrica de la medida, m3 (con fines prácticos se permite expresar la densidad en kg/l)

B.- Cálculo del rendimiento de la amasada

El rendimiento de la amasada del hormigón fresco, (Va), se calcula como el volumen aparente de hormigón elaborado en cada amasada, de acuerdo a la siguiente fórmula, aproximando a 0,001 m3/amasada:

siendo,

mc = masa de cemento incorporado a la amasada, kg

ma = masa de los áridos en la condición de humedad en que fueron incorporados a la amasada, kg

mw = masa del agua incorporada a la amasada, kg

C.- Cálculo del rendimiento relativo

El rendimiento relativo (Rr) del hormigón fresco se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando al 1 %:

siendo,

Vt = volumen aparente teórico de hormigón fresco de la dosificación especificada, m3.

También puede obtenerse a partir de las densidades aparente y teórica del hormigón por una fórmula análoga.

D. Cálculo del rendimiento por saco de cemento

El rendimiento por saco de cemento (Rsc), se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula, aproximando a 0,001 m3/saco:

siendo,

N = número de sacos de cemento empleados en cada amasada.

Cuando se calcula este rendimiento (Rsc), se debe indicar la capacidad del saco, sea 42,5 kg o 50 kg.

E. Cálculo del contenido efectivo de cemento

El contenido efectivo de cemento fresco (c), se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula:

F. Cálculo del contenido estimado de aire

El contenido estimado de aire del hormigón fresco (A), se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando al1 %.

siendo,

Vr = volumen real del hormigón fresco elaborado en cada amasada, m3, calculado según la fórmula siguiente:

Vr = Vrc + Vra + Vw

donde Vrc, Vra y Vw son los volúmenes reales del cemento, áridos y agua incorporados a la amasada.


NOTAS:

(1) El volumen real de cada material es su masa dividida por su densidad real. Para los áridos se les determina en condición saturada superficialmente seca según las normas NCh 1116. y 1117, y para el cemento según la norma NCh 154.

(2) La densidad real del hormigón fresco es una determinación de laboratorio, cuyo valor es constante para todas las amasadas elaboradas con la misma dosificación y los mismos materiales.

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