UNIVERSIDAD DE MAGALLANES

 UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION
Ingeniero Constructor
Proyecto de Trabajo de Titulación
“El Uso del Refrentado No Adherido, en la Determinación de la Resistencia
a la Compresión en Probetas Cilíndricas de Hormigón”
Alumno: Guillermo Cifuentes Vera
Profesor Guía:
Profesor Co-referente: José Cárcamo
Punta Arenas, Mayo 2010
0 Educar no es dar carrera para vivir,
sino templar el alma para
las dificultades de la vida.
GRACIAS A TODOS
1 INDICE
Resumen
3.
Abstract
4.
Introducción
5.
Capítulo I, Refrentado con Azufre
7.
Terminología 8.
Aparatos
8.
Requisitos de la Capa de Refrentado
12
Refrentado de Probetas Desmoldadas y Testigos
14
Inspección de las Capas de Refrentado
19
Aspectos Negativos del Refrentado con Azufre
20
Costos de Implementación
21
Precio Unitario
22
Recomendaciones
23
Capítulo II, Refrentado No Adherido
33
Documentos de Referencia.35
Resumen del Método
36
Materiales e Instrumental
36
Probeta de Ensayo
40
Procedimiento
42
Calificación de las Placas de Elastómero
45
2 Calculo
48
Costos de Implementación
51
Precio Unitario
52
Capítulo III, Calificación para el Uso de Refrentado No Adherido
53
Proceso de Curado. 62
Proceso de Ensaye
63
Resultados
65
Capítulo IV, Análisis y Conclusiones
69
Anexos
74
Norma ASTM c 1231.75
Norma NTC 3708.
82
Norma IRAM 1709.97
Normas Chilenas.111
Memoria de Calculo Hormigón Pilotes.148
Memoria de Calculo Hormigón Calzada.152
Resultados Ensayos.156
Bibliografía
3 RESUMEN
En la actualidad por todos es reconocida la importancia de la protección y cuidado
medioambiental; lo que implica la salud e higiene de las personas.
Evitar la contaminación del ambiente es una tarea superlativa; que implica el
cuidado de todas las personas que habitamos el medio circundante, pero para ello
hay que tener un sistema de educación del medio.
Es conocido que en nuestro país hay que validar el proceso de introducción de un
método alternativo al refrentado con azufre; sin duda debemos dirigir nuestros
estudios en esa dirección; los altos niveles de gases tóxicos que produce esta
mezcla hacen necesario una alternativa no contaminante.
El refrentado con placas de neopreno reutilizables no contaminantes
para el
ensayo a la compresión de probetas de hormigón, es un método ya ampliamente
utilizado en otros países, y el presente trabajo de titulación describe la forma de
validarlo a modo de obtener resultados confiables y aceptables.
Una de las dificultades con la que nos encontramos, es la falta de una norma
chilena al respecto, por lo que fue necesario utilizar normas extranjeras, como la
ASTM, IRAM y NTC, entre otras, encontrando una gran similitud entre ellas, y
cuya metodología es descrita ampliamente en los capítulos siguientes.
4 ABSTRACT
Today is recognized by all the importance of environmental and care, protection
which implies the health and safety of people.
To avoid contamination of the environment is a superlative work, which involves
the care of all the people who inhabit the surrounding environment, but this
requires having a system of environmental education.
It is known that in our country has to be validate the process of introducing an
alternative to capping with sulfur, no doubt we should direct our research in this
direction, the high levels of toxic gases produced by the mixture mean researches
that a non-polluting alternative is necessary.
The facing plates clean reusable neoprene for compression testing of concrete
samples, it is a method already widely used in other countries, and this paper
describes how to validate it as too stain a reliable and acceptable results.
One of the difficulties with which we face, is the lack of a rule in Chile in this regard,
so it was necessary to use foreign standards such as ASTM, IRAM and NTC,
including others finding a great similarity between them, and whose methodology is
described fully in subsequent chapters. 5 INTRODUCCION
En Chile se utiliza el azufre, tanto puro como en morteros, para refrentar las caras
de carga de cilindros normales de hormigón, para ensayar la resistencia a la
compresión. Esto garantiza que estas caras tengan una superficie regular y
ofrezcan un paralelismo apropiado, para que la carga sea lo más axial posible.
La problemática radica en que su manejo puede producir quemaduras,
contaminación, inhalación y corrosión de las partes metálicas y electrónicas, ya
que el gas que produce el azufre en contacto con la humedad higroscópica,
produce ácido sulfúrico, particularmente toxico y peligroso para los operarios del
ensayo, el cual puede producir irritación de vías respiratorias y/u ojos, entre otros
órganos.
En el año 1993 se implementó en Colombia, un método que permite el uso de
discos de neopreno o caucho natural, retenidos en platos de acero para
reemplazar el refrentado tradicional con azufre, y a este sistema se le denominó
Refrentado no Adherido, donde las normas ASTM C 1231-95 y NTC 3708-95
hacen referencia a este sistema.
Los discos de caucho natural o neopreno, al deformarse logran acumular energía
que en algún instante será superior al esfuerzo residual del cilindro, lo cual al final
producirá una falla explosiva y fuera del comportamiento de falla típica.1
Es esta la razón, que obliga, a que este ensayo deba ser calibrado por la práctica,
para lograr su valides y así poder comparar resistencias a la compresión de
probetas cilíndricas de hormigón, es decir, tomar muestras gemelas y ensayar
una por el método de refrentado tradicional y la otra por el método de refrentado
no adherido.
Revista Universidad EAFIT. Vol. 40 Nª135 Julio agosto sept. 2004 1
6 Para luego poder evaluar las resistencias obtenidas y establecer parámetros de
comparación entre ambos métodos.
El presente trabajo de titulación expone la metodología a seguir para validar el
sistema de refrentado no adherido y poder ocuparlo como método alternativo.
En el capítulo I se describirá detalladamente el refrentado con azufre, sus
limitantes y desventajas, concluyendo con un análisis económico.
El capítulo II nos presenta el refrentado no adherido, sus fundamentos teóricos,
sus ventajas y un análisis económico.
En el capítulo III se presenta un ejemplo de validación del refrentado no adherido,
comparado con el refrentado tradicional con azufre.
El capítulo IV se entregan los comentarios y conclusiones de esta tesis.
Esperando que las conclusiones de los objetivos planteados puedan ser de ayuda
a futuros profesionales del área y a empresas relacionadas.
7 OBJETIVOS
El objetivo Principal será:
• Dar a conocer una alternativa no contaminante, al método de refrentado
tradicional con azufre.
Del cual se desprenden los siguientes objetivos secundarios:
• Hacer ensayos para obtener datos.
•
Analizar los datos obtenidos.
•
Mostrar experiencias en otros países.
•
Determinar las bondades y limitantes de ambos métodos.
•
Realizar un análisis económico de ambos métodos.
8 CAPITULO I
REFRENTADO CON AZUFRE
9 En primera instancia se dará a conocer la metodología y tecnonologia aplicada
actualmente en nuestro país, para el refrentado de probetas cilíndricas con
mortero o pasta de azufre.
Para ello, es de fundamental importancia presentar la norma chilena 1172 of. 78
Hormigón-Refrentado de Probetas. La cual estandariza y rige este procedimiento
en territorio nacional.
1. Terminología
1.1 “superficies de carga: superficies de las probetas de hormigón que
están en contacto con las piezas de apoyo y carga de la prensa durante el
ensayo”.
1.2 “refrentado: procedimiento de aplicación y moldeo de la capa de
refrentado sobre una superficie de carga en una probeta de hormigón, destinado a
corregir defectos de planeidad y/o paralelismo entre caras con el fin de obtener la
mejor coincidencia posible con las piezas de apoyo y carga de la prensa de
ensayo y una distribución uniforme de tensiones durante la aplicación de la carga”.
1.3 “capa de refrentado: capa de material aplicado y moldeado que
recubre una superficie de carga en una probeta de hormigón”.
2. Aparatos
2.1 “Placas, que sean de metal, vidrio, o cualquier otro material rígido, no
absorbente, químicamente inerte con los componentes del material de refrentado y
deben cumplir con los siguientes requisitos:
a) su superficie de contacto debe ser plana con una tolerancia de planeidad
de 0,05 mm en 100 x 100 mm, medida por lo menos en tres direcciones con un
ángulo de 45º entre sí;
10 b) su largo y su ancho deben superar en 30 mm o más a las mismas
dimensiones de la superficie a refrentar;
c) el espesor de las placas de metal debe ser igual o mayor que 8 mm y el
de las de vidrio será igual o mayor que 6 mm;
d) si se requiere un rebaje en las placas metálicas, el espesor de la placa
en la zona rebajada debe ser igual o mayor que 8 mm y el rebaje será menor o
igual que 8 mm.
2.2 Dispositivos para refrentar cilindros para ensayo de compresión
2.2.1 Aparato vertical compuesto por una base provista de una placa
horizontal con un rebaje circular rectificado y un perfil metálico u otro dispositivo de
alineación vertical que permita asegurar la perpendicularidad del eje de la probeta.
(Imagen 1.1)
11 Imagen 1.1, Aparato Vertical de Refrentado. Fuente: Elaboración propia.
2.2.2 Anillos metálicos, ajustables a los extremos del cilindro y que se
emplean en conjunto con una placa.
2.2.3 Aparato horizontal, compuesto por una base de apoyo para colocar la
probeta horizontalmente y un par de placas paralelas dispuestas verticalmente en
ambos extremos. Las placas deben estar provistas de mordazas a fin de ajustarse
a ambos extremos de la probeta y conformar un molde que se pueda rellenar por
vaciado.
12 2.4 Dispositivo para refrentar testigos para ensayo de tracción por hendimiento.
Molde acanalado compuesto o por una plancha metálica curva con la forma de un
tercio de la pared de un cilindro y una base de apoyo que permita mantenerla
firmemente en posición horizontal.
2.5 Otros dispositivos
Se acepta el empleo de otros dispositivos similares que permitan obtener capas de
refrentado que cumplan con los espesores de refrentado.
2.6 Aparatos para fusión de mezcla de azufre
2.6.1 Recipiente, de metal o recubierto con un material inerte con el azufre
fundido. Debe estar provisto con control automático de temperatura. (Imagen 1.2)
Imagen 1.2, Aparato de fusión de Azufre. Fuente: Elaboración propia.
13 2.6.2 Cucharón, o similar, de metal o recubierto con un material inerte con
el azufre fundido. Su capacidad debe corresponder al volumen de material a
emplear en una capa de refrentado. (Imagen 1.3)
Imagen 1.3, Cucharon. Fuente: Elaboración propia.
2.6.3 Sistema de ventilación, campana con extractor de aire para eliminar
los gases de la fusión.
3 Requisitos de la capa de refrentado
3.1 Forma
Su superficie de carga debe ser plana, con una tolerancia de 0,05 mm en 100 x
100 mm medida por lo menos en tres direcciones con un ángulo de 45º entre sí y
perpendicular al eje vertical de la probeta en posición de ensayo. Se tolera una
desviación máxima equivalente a una pendiente de 1 mm en 200 mm.
14 3.2 Superficie
3.2.1 En las probetas para ensayo de compresión debe ser igual o
ligeramente mayor a la superficie de carga sin sobrepasar los bordes de la probeta
en más de 3 mm.
3.3 Material
Debe desarrollar una resistencia a compresión mayor que la prevista para la
probeta en el momento del ensayo e igual o mayor que 35 N/mm2 (≈ 350
kgf/cm2). (Imagen 1.4)
Imagen 1.4, Ensayo de Resistencia de la mezcla. Fuente: Elaboración propia.
15 NOTA - Se recomienda determinar las curvas edad/resistencia de cada tipo de material, a fin de
establecer los plazos mínimos entre la aplicación del refrentado y el ensayo.
3.4 Espesor
Este deberá ser menor a 5 mm.2
4 Refrentado de probetas desmoldadas y testigos
Es aplicable a cubos, cilindros y vigas desmoldadas o testigos de hormigón
endurecido para ensayos de compresión, tracción por flexión y tracción por
hendimiento. Debe efectuarse de acuerdo con uno de los procedimientos
siguientes:
2
Se recomienda moldear la capa de refrentado tan delgada como sea posible. En general es
aconsejable un espesor de aproximadamente 3 mm.
16 4.1 Procedimiento con pasta de azufre
4.1.1 Preparación del material
a) Elaborar una mezcla seca compuesta de 55 a 70 partes en masa de
azufre en polvo y 30 a 45 partes en masa de material granular que pase por el
tamiz de 0,315 mm ≈ nº 50;3 (Imagen 1.5)
3
Se recomienda emplear arcilla refractaria molida o arena silícica como material granular.
17 Imagen 1.5, Mezcla a Fundir. Fuente: Elaboración propia.
b) calentar la mezcla hasta su fusión a una temperatura controlada entre
130 y 145ºC sin exponer a fuego directo que pueda inflamar la mezcla y
expulsando al exterior los gases que resultan de la fusión; (Imagen 1.6)
Imagen 1.6, Mezcla Fundida. Fuente: Elaboración propia.
NOTA - La mezcla puede inflamarse por sobrecalentamiento. Si esto ocurre se puede extinguir la
llama tapando el recipiente.
18 c) Cuando sea necesario recalentar la mezcla fundir previamente la costra
superficial. En ningún caso recalentar el mismo material más de cinco veces4.
d) Una vez aplicada a la probeta dejar endurecer hasta que alcance una
resistencia a compresión mayor que la prevista para la probeta en el momento del
ensayo e igual o mayor que 35 N/mm2 (≈ 350 kgf/cm2).
4.1.2 Colocación
a) untar las placas y superficies de los dispositivos que entran en contacto
con el material de refrentado con una delgada capa de aceite mineral o de
cualquier otro material que prevenga la adherencia y sea químicamente inerte con
el material de refrentado;
b) retirar las probetas o testigos de su curado con la antelación suficiente
para que el material de refrentado desarrolle la resistencia requerida al momento
del ensayo;
c) eliminar la lechada superficial y partículas sueltas de las superficies de
carga mediante una escobilla de alambre o similar;
d) secar las superficies de carga (por ejemplo, mediante una corriente de
aire caliente) cuidando de no extender el secado más de lo estrictamente
necesario para asegurar la adherencia del material a la probeta;
e) moldear la capa de refrentado según el tipo de probeta y el aparato a
emplear como se indica:
4
La mezcla pierde resistencia y fluidez por contaminaciones y volatilización. 19 - Placas: colocar una porción de material en el centro de la superficie de carga y
prensarla con la placa, girándola suavemente y eliminando los excesos de
material. En el caso de vigas deben disponerse muestras a ambos costados de la
superficie de carga a fin de nivelar la placa;
- Dispositivo vertical: nivelar el aparato, distribuir uniformemente el material en el
rebaje de la placa, apoyar una generatriz del cilindro en la guía vertical y hacerlo
descender hasta presionar el material; (dispositivo más común, Imagen 1.7)
Imagen 1.7, Dispositivo vertical de Refrentado. Fuente: Elaboración propia.
20 - Anillos: nivelar y ajustar cada anillo en un extremo del cilindro de modo que su
borde superior sobresalga aproximadamente 3 mm sobre la superficie de carga.
Distribuir uniformemente el material en el molde que conforma el anillo y prensarlo
uniformemente con una placa, girándola suavemente hasta topar el borde del
anillo y eliminando excesos de material;
- Dispositivo horizontal: nivelar el aparato, colocar el cilindro ajustando sus
extremos con las mordazas, taponar las juntas para evitar pérdidas y rellenar
ambos extremos por vaciado;
f) volver las probetas a su curado o bien mantenerlas húmedas
protegiéndolas con arpilleras mojadas hasta el momento en que deban colocarse
en la máquina de ensayo.
5 Inspección de las capas de refrentado
5.1 Adherencia
Golpear ligeramente las capas de refrentado con el mango de un cuchillo, o
similar, antes de colocar en la prensa de ensayo. Si emite un sonido hueco la capa
debe removerse y reemplazarse antes de ensayar.
5.2 Planeidad y perpendicularidad
5.2.1 Cuando se empleen pastas de yeso o cemento se debe inspeccionar
todas las capas de refrentado.
21 5.2.2 Cuando se emplee mezcla de azufre, para cada aparato de refrentado
en uso se debe inspeccionar al azar a lo menos una capa de refrentado5.
5.2.3 Cuando una capa de refrentado no cumpla con los requisitos de forma
especificados en 5.1, la capa debe removerse y reemplazarse antes de ensayar y
el aparato en uso debe inspeccionarse (planeidad de placas, ángulos de
dispositivos de alineación).
6 Aspectos Negativos del Refrentado con Azufre
Estos se presentan particularmente durante el procedimiento de fundición, es en
este preciso instante donde la mezcla se vuelve particularmente dañina y
peligrosa.
Esto debido, a que la mezcla puede inflamarse por sobrecalentamiento,
provocando daños al personal y equipo, además desprende gases resultantes de
la fusión de los materiales, el cual genera
síntomas en las personas y
contaminación ambiental.
5
Se recomienda emplear una escuadra de precisión con un pequeño calado para no topar el borde
de la capa de refrentado.
22 Algunos síntomas o efectos en la salud humana6:
•
Puede producir efectos neurológicos y cambios comportamentales.
•
Puede provocar daños cardiacos.
•
Puede producir irritación en los ojos.
•
Puede originar fallos reproductores
•
Puede causar daños en el sistema inmunitario
•
Puede provocar desórdenes estomacales y gastrointestinales
•
Puede originar daños en las funciones del hígado y los riñones
•
Puede producir defectos en la audición
•
Puede alterar el metabolismo hormonal
•
Puede causar efectos dermatológicos
•
Puede producir irritación de las vías respiratorias, bronquitis, asfixia,
embolia pulmonar, asma.
•
Puede provocar ronquera y presión en el pecho
•
Puede causar dolores de cabeza
•
Puede provocar irritación en la boca, la faringe y los bronquios
6
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/s.htm 23 7 Costos de Implementación del Método:
Refrentado Tradicional
Item 1.‐
2.‐
3.‐
4.‐
5.‐
6.‐
7.‐
8.‐
9.‐
Descripcion Dispositivo para Refrentado de cilindros
Marmita para fundir la mezcla de Azufre
Implementacion de Sistema de Extraccion de gases
Azufre (25 Kg.)
Limo Cilicio
Cucharon
Aceite Mineral
Brocha
Electricidad
Costo
$ 85,000
$ 330,000
$ 190,000
$ 1,600
$ 35,000
$ 7,000
$ 10,000
$ 1,500
TOTAL
$ 660,100
Tabla 1.1, Costos de Implementación, Valores Netos. Fuente: Elaboración propia.
Imagen 1.8 Equipo para Ensayo, Fuente: Elaboración propia.
8 Análisis de precios Unitarios:
24 Codigo
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2
2.1
2.2
Insumo
Materiales
Azufre
Limo
Marmita
Electricidad
Dispositivo refrentado
Sistema extracción
Mano de Obra
Laboratorista
LS
Un.
Rend.
Precio Unidad
Precio Unitario
kg
kg
c/u
gl
c/u
c/u
0,084
0,036
0,000056
0,2
0,000056
0,000056
1600
300
330000
50
90000
190000
134,4
10,8
18,48
10
5,04
10,64
HD
%
0,025
56
30000
750
420
1359
Tabla 1.2, Costo Directo de un Ensayo, Valor Neto. Fuente: Elaboración propia.
8.1 Tiempos de Ensayo:
La tabla 1.3 muestra los tiempos promedios en la ejecución del ensayo de
refrentado Tradicional con azufre.
Refrentado Tradicional
Item Descripción Tiempo (min.)
1.‐
Fundir el Azufre
60:00
2.‐
Refrentado
05:00
3.‐
Endurecimiento del Azufre
60:00
4.‐
Ensayo
TOTAL
02:31
127:31
Tabla 1.3, Tiempos medios de Ensayo. Fuente: Elaboración propia.
9 Recomendaciones
25 Se puede indicar que las probetas cilíndricas de 15 cm x 30 cm. son las que se
utilizan normalmente para determinar la resistencia a compresión del hormigón.
Para que ellas puedan garantizar su resistencia de diseño, deben ser
confeccionadas,
curadas
y
ensayadas
siguiendo
un
protocolo
estricto
determinado en las Normas correspondientes7.
Si, por el contario, se permite que varíen las condiciones de muestreo, métodos de
llenado, compactación, terminación y curado de las probetas, los resultados de
resistencia que se obtengan en el ensayo respectivo, carecerá de valor, ya que no
podrá determinarse si eventuales resultados de resistencias bajas son debidos a
la mala calidad del hormigón o a las fallas cometidas durante las operaciones de la
preparación misma de las probetas, previas al ensayo.
Para obtener resultados dignos de confianza deberán aplicarse los siguientes
métodos:
9.1 Usar solamente moldes indeformables, no absorbentes, estancos y
químicamente inertes con los componentes del hormigón, generalmente de acero
(los cuales son reutilizables). Las medidas de la probeta son de 15 cm. de
diámetro por 30 cm. de altura, con las tolerancias que fija la Norma. El tamaño
máximo del agregado grueso no podrá superar 1/3 del diámetro del molde.
Antes de llenar los moldes, deberán ser colocados sobre una superficie horizontal,
rígida y lisa. Se tomarán tres probetas por cada muestra de hormigón, para ser
ensayada a los 7, 14 y 28 días, respectivamente.
9.2 Toma de muestras: se operará de acuerdo a las especificaciones de Norma
7
NCh 1017 of. 78 Hormigón – Confección y curado en obra de probetas para ensayos de compresión y tracción. 26 NCh 171 of. 75 Hormigón – Extracción de muestras. La cual indica el
procedimiento a seguir acorde al sitio de muestreo, ya sea, plantas hormigoneras
estacionarias, camiones mixer, hormigones de acopios u hormigones en una tolva.
En general la muestra deberá ser representativa de toda la partida de hormigón u
amasada, para ello se recomienda no incluir el principio, ni el final de la descarga,
sino la porción media.
En el caso de acopios u tolvas, se recomienda extraer muestras en puntos
distintos del lote, al menos cinco, es lo recomendado.
La muestra se tomará en un recipiente limpio, no absorbente y estanco, y deberá
ser totalmente remezclado en el mismo, antes del llenado de las probetas.
9.3 Compactación: la finalidad de compactar el hormigón en los moldes es la de
eliminar los huecos u aire intersticio que pueden quedar dentro de la masa por la
diferente forma y tamaño de los componentes que, al disminuir la sección de la
probeta, le hacen perder resistencia.
La compactación se realiza por dos métodos: manual y mecánica.
La elección de un método o del otro, depende del ensayo regido por la norma NCh
1019 of. 74 Construcción – Hormigón – Determinación de la docilidad – Método
de asentamiento del cono de Abrams. De la cual se puede extraer la siguiente
tabla:
27 Tabla 1.3, Fuente: NCh 1019 of. 74 Hormigón – Determinación de la docilidad – Método
de asentamiento del cono de Abrams
“En el caso del apisonado, hay algunas personas que utilizan para compactar el
hormigón de la probeta, el primer trozo de barra de hierro que encuentran en la
obra; otros se limitan a golpear el molde lateralmente y otros llenan el molde como
si el hormigón fuera un líquido autonivelante. Todos estos procedimientos son
errados y llevan a resultados deficientes, totalmente alejados de la resistencia real
del hormigón estudiado. En cambio, la Norma establece el uso de una varilla
normalizada con punta semiesférica para compactar el hormigón, ya que trabaja
mejor por dos razones:
a) Se desliza entre los agregados, en vez de empujarlos como lo hace una
varilla de corte recto en la punta, con la cual quedan espacios huecos al ser
retirada.
b) Al retirar la barra, permite que el hormigón vaya cerrándose tras ella, lo que
es facilitado por la punta redondeada.8
Para una compactación por medio mecánico o vibrado, llamado habitualmente, la
norma también hace referencia en cuanto al diámetro del vibrador, la frecuencia
de éste y la forma de vibrado.
9.4 Llenado de las probetas y compactación del hormigón: se procede al
llenado
de
las
probetas,
colocando
el
hormigón
en
tres
capas
de
aproximadamente 1/3 de la altura del molde, cada una. Una vez colocada cada
capa se la compacta con 25 golpes de la varilla, uniformemente distribuidos sobre
8
Manual de consejos prácticos sobre el concreto – Instituto costarricense del cemento y el concreto 28 su superficie. En la primera capa, los 25 golpes deben atravesarla íntegramente
pero sin golpear el fondo del molde. La compactación de la segunda y la tercera
capas se hace atravesando totalmente cada una de ellas y penetrando
aproximadamente 2 cm en la capa siguiente. El llenado de la última capa se hace
con un exceso de hormigón.
Terminada la compactación de la capa superior, se golpean los costados del
molde suavemente con una maza de madera o similar, a fin de eliminar
macroburbujas de aire que puedan formar agujeros en la capa superior.
Finalmente, se enrasa la probeta al nivel del borde superior del molde, mediante
una cuchara de albañil, retirando el hormigón sobrante y trabajando la superficie
hasta conseguir una cara perfectamente plana y lisa. (Imagen 1.8)
29 Imagen 1.8, Probetas Recién Moldeadas. Fuente: Elaboración propia.
9.5 Como se deben tratar las probetas terminadas: mientras quedan en obra
las probetas deben dejarse almacenadas, sin desmoldar durante 24 horas, en
condiciones de temperatura ambiente de 21º C +/- 6º C, evitando movimientos,
golpes, vibraciones y pérdida de humedad.
30 Probetas que quedan en el lugar de trabajo varios días, a temperaturas variables,
expuestas a pérdida de humedad, etc., darán resultados erróneos de resistencia,
siempre más baja y de mayor variabilidad que aquéllas que han sido tratadas
correctamente.
9.6 Manejo y curado de las probetas una vez fraguado el hormigón: después
de 24 horas de confeccionadas, las probetas se desmoldan y transportan al
laboratorio para su curado. (Imagen 1.9) Durante el transporte y manipulación, las
probetas deben ir acondicionadas para evitarles golpes y pérdida de humedad, así
como variaciones grandes de temperatura.
Llegadas al laboratorio, las probetas se almacenan a temperaturas de 23º C +/- 2º
C en una pileta con agua saturada con cal que las cubra totalmente, o en una
cámara de curado con humedad relativa ambiente superior al 95%, donde quedan
hasta el momento del ensayo. (Imagen 1.10)
Imagen 1.9, Desmoldado. Fuente: Elaboración propia.
31 Imagen 1.10, Cámara de Curado. Fuente: Elaboración propia.
“Existen estudios realizados donde se han demostrado que por falta de una buena
compactación, los hormigones pierden entre un 8 a un 30% de su resistencia.
Llegando hasta un 60% en los casos de ser muy secos (como en elementos
premoldeados). En deficiencias de protección y curado, las pérdidas llegan a ser
del 50% en hormigonados en tiempo frío, 14% en tiempo caluroso y del 40% si la
humedad relativa ambiente es menor del 45%”…9
9
Manual de uso del hormigón elaborado – asociación argentina del hormigón elaborado 32 A pesar de seguir “al pie de la letra” las recomendaciones establecidas en la
norma las caras de carga de las probetas cilíndricas de hormigón moldeadas no
son paralelas, esto se debe, generalmente a:
9.7 Muestreo deficiente
Si una probeta cilíndrica da un bajo resultado de resistencia a rotura, y muestra
una distribución irregular de agregados desde la parte superior a la inferior, o
exceso de finos o de agregado grueso, puede ser ello señal que ha habido una
toma de muestra deficiente. Un ensayo de resistencia debe ser representativo de
la masa entera de hormigón. Por ello, antes de moldear las probetas, la muestra
de hormigón deber ser totalmente remezclada a mano, en un recipiente de
paredes no absorbentes.
9.8 Llenado de las probetas
La aparición de un exceso de agregado grueso en el fondo de la probeta, puede
indicar también que se usó para la compactación una barra con extremo plano en
lugar de redondeado; también ese fenómeno aparece cuando se ha producido un
exceso en la compactación, en cuyo caso se observa que se ha acumulado una
considerable cantidad de finos en la parte superior de la probeta. Lo mismo
sucede en el caso de probetas compactadas por vibración, cuando se excede el
tiempo de la misma.
9.9 Desperfectos en las superficies de las probetas
Huecos sobre la superficie de las probetas cilíndricas, indican comúnmente que
estas no fueron llenadas en tres capas de un tercio de la altura de la probeta, ni
compactadas con 25 golpes por capa. Los huecos, al reducir la sección
transversal de la probeta, producen pérdidas importantes de resistencia.
33 9.10 Huecos internos
Si después de la rotura de las probetas se observa un cierto número de huecos
internos, ello puede indicar una inapropiada o insuficiente compactación. Si se
compacta con varilla debe utilizarse una barra de acero lisa de 1,6 cm. de
diámetro por 60 cm. de largo, con el extremo que entrará en contacto con el
hormigón, redondeado.
Las probetas nunca deben compactarse con métodos inadecuados para la
consistencia del hormigón que está utilizándose. Así se tendrá en cuenta que para
asentamientos en el Cono de Abrams de 5cm. o mayores, la compactación de las
probetas se ejecutará con varilla. Para asentamientos menores que 5cm. la
compactación se hará por vibración. Y para asentamientos entre 5 y 10 cm. La
compactación será a elección del operario.
9.11 Evaporación demasiado rápida del agua de la probeta
El curado es una de las etapas más importantes en la buena ejecución del
hormigonado. Cuando una probeta tiene baja resistencia por una evaporación muy
rápida del agua, se observa en el interior de la superficie de rotura variaciones
extremas de color. Aunque éste no sea siempre el caso, si aparecen estas
condiciones pueden correlacionarse con las condiciones atmosféricas existentes al
momento en que las probetas fueron confeccionadas; pueden ser indicativas de
un curado inadecuado.
9.12 Manejo poco cuidadoso
Aunque un manejo poco cuidadoso es difícil de señalar, es fácil de advertir cuando
las probetas muestran líneas de rotura anormales y grandes variaciones en los
resultados, en particular sobre probetas gemelas. Las probetas cilíndricas deberán
ser llevadas siempre al laboratorio tan pronto como sea posible, después de las 24
hs. de su fabricación.
34 Para su transporte, debe protegérselas con aserrín, arena fina u otros materiales
que absorben los golpes, evitándoles daños.
9.13 Preparación deficiente de las bases
El paralelismo de las caras de las probetas cilíndricas es primordial para obtener
un resultado representativo. Concavidades en las caras pueden producir un
descenso de hasta un 30% en la resistencia de la probeta. Debe emplearse, para
la preparación de las bases, un material que sea más resistente que el hormigón
que está sometido a ensayo. Líneas de rotura anormales, indican la posibilidad de
que no haya habido paralelismo entre las caras de la probeta.
Se recomienda prestar especial atención a la planeidad de las caras de las
prensas de ensayo.
La manera más común de corregir esta falta de planeidad en las caras de carga
de las probetas cilíndricas de hormigón, es por medio del refrentado con azufre o
mortero de este, para así poder lograr un paralelismo adecuado entre sus caras y
que la carga sea lo más axial posible. De esta manera se obtienen valores
fidedignos de su resistencia a la compresión.
35 CAPITULO II
REFRENTADO NO ADHERIDO
36 El presente capítulo explica una solución u alternativa al método de refrentado
tradicional, basado en una metodología no contaminante, el cual consiste en
almohadillas de neopreno retenidas en platos de metal. Esta alternativa de
refrentado es de práctica usual y se encuentra normada, en países como
Argentina, Colombia y E.E.U.U, por las normas IRAM 1709, NTC 3801 y por la
ASTM 1231c, respectivamente. Para su uso se requiere validar el ensayo, proceso
que será explicado ampliamente en el capítulo III.
A continuación se presenta un cuadro comparativo mostrando equivalencias entre
normas.
Norma
Chile
Argentina
Estados Unidos
Colombia
Procedimiento normalizado para el uso de refrentados no adheridos en la determinacion de la resistencia a la compresion de muestras cilindricas de hormigon.
No Existe
IRAM 1709
ASTM c1231
NTC 3708
Procedimiento para la preparacion y curado de los especimenes de prueba de hormigon en obra.
NCh 1017 of. 75
IRAM 1524
ASTM c31
NTC 550
Metodo de ensayo normalizado para determinar la NCh 1037 of. resistencia a la compresion de las muestras cilindricas 77
de hormigon.
IRAM 1546
ASTM c39
NTC 673
Procedimiento para la preparacion y curado de los especimenes de prueba de hormigon en laboratorio.
NCh 1018 of. 77
IRAM 1534
ASTM c192
NTC 1377
Procedimiento normalizado para refrentar las muestras cilindricas de hormigon
NCh 1172 of. 78
IRAM 1553
ASTM c617
NTC 504
Tabla 2.1, Cuadro Comparativo. Fuente: Elaboración propia.
37 Para el desarrollo de este capítulo nos basaremos en la norma norteamericana
ASTM C 1231/C 1231M la cual nos indica el “Método para el uso de placas de
elastómero no adheridas en la determinación de la resistencia a la
compresión de probetas cilíndricas de hormigón endurecido y cubre los
requerimientos para el uso de placas de elastómero no adheridas en la
determinación de la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de
hormigón endurecido, de acuerdo con las normas ASTM C 31/C31M ó
C 192/C
192M. Para los ensayos de aceptación de hormigón, se utilizan las placas de
elastómero con resistencia a la compresión mayor que 1500 psi [10 MPa] y menor
que 12 000 psi [85 MPa]. (Tabla 2.2).
1 DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Los documentos normativos que se indican a continuación son indispensables
para la aplicación de este documento.
C 31/C 31M - Hormigón de cemento. Preparación y curado en obra de probetas
para ensayos de compresión y de tracción por compresión diametral.
C 192/C 192M - Hormigón. Preparación y curado de probetas en laboratorio para
ensayos de compresión y de tracción por compresión diametral.
C 39 - Hormigón de cemento. Método de ensayo de compresión.
C 617 - Hormigón de cemento. Preparación de las bases de probetas cilíndricas y
testigos cilíndricos, para ensayo de compresión.
38 2 RESUMEN DEL MÉTODO
El método consiste en distribuir uniformemente la fuerza desde los platos de carga
de la máquina de compresión hacia las bases de las probetas de hormigón
mediante placas de elastómero, las cuales se deforman para amoldarse a dichas
superficies. Para evitar su deformación lateral excesiva se confinan entre aros
metálicos.
Imagen 2.1, Sistema Armado. Fuente: Elaboración propia.
3 MATERIALES E INSTRUMENTAL NECESARIO
Los materiales y el instrumental necesarios para aplicar el método de
refrentado no adherido son:
3.1
Placas o almohadillas
Las placas o almohadillas, deben ser fabricadas de material elastomérico, el
cual se debe acomodar a las irregularidades de la superficie de las bases de las
probetas, y debe poseer la tenacidad suficiente para soportar repetidos usos. Las
placas deben ser de un espesor de 13 mm ± 2 mm y su diámetro debe ser como
máximo 2 mm menor que el diámetro interior del aro de retención.
39 Las placas o almohadillas se fabrican con diferentes niveles de dureza Shore10 y
para su adecuado uso, el nivel de dureza recomendado es el indicado en la tabla
2.2.
Tabla 2.2 – Requisitos para el uso de placas de policloropreno (neopreno)
10
Se determina mediante la altura de rebote de un martillo con punta de diamante redondeada de
2,36 g. que cae en la superficie de prueba desde una altura de 250 mm. 177 mm de altura de
rebote corresponden a 100 unidades Shore. 40 3.3
Anillos retenedores
Los anillos retenedores deben ser fabricados de un metal de resistencia
adecuada para usos repetidos11. La cavidad en los aros de retención debe tener
como mínimo una profundidad de dos veces del espesor de la placa.
Imagen 2.2, Anillos o Platos Retenedores. Fuente: Elaboración propia
El diámetro interior de los aros de retención debe estar comprendido entre
el 102% y 107% del diámetro de la probeta. La superficie del aro metálico que
apoya contra el plato de carga de la máquina de ensayos debe ser plana, con
tolerancias dentro de los 0,05 mm. Las superficies de apoyo de los aros no deben
tener estrías, ni muescas de una profundidad mayor que 0,25 mm o de un área
mayor que 32 mm2.
11
Los retenes fabricados con aleaciones de acero y aluminio tienen un comportamiento aceptable. La figura 1
muestra los aros de retención de acero utilizados con placas de neopreno de 13 mm de espesor.
41 3.4
Máquina de compresión
Imagen 2.3, Equipo de Compresión. Fuente: Elaboración propia.
42 4 PROBETAS DE ENSAYO
Las probetas a ensayar deben verificarse que cumplan las tolerancias y requisitos
indicados en la norma, como son:
4.1
Ninguna de las bases de la probeta debe apartarse de la perpendicularidad
al eje de la probeta en más de 0,5° (aproximadamente 3 mm en 300 mm). Foto
2.112
Imagen 2.4, Verificación Tolerancias. Fuente: Elaboración propia.
12
La perpendicularidad de las superficies de las bases de la probeta se debe medir utilizando una escuadra
de ángulo recto a través de la superficie cilíndrica. Alternativamente, la base de la probeta puede colocarse
sobre una superficie plana, y la escuadra apoyada en esta superficie.
43 4.2
Ningún diámetro individual de la probeta debe diferir de cualquier otro
diámetro medido en más del 2%.
4.3
Las depresiones bajo un filo recto medido con un calibre a lo largo de
cualquier diámetro no deben exceder de 5 mm. Si las bases de la probeta no
cumplen estas tolerancias, la probeta no debe ser ensayada, excepto que las
irregularidades sean corregidas mediante un aserrado o amolado. (Imagen 2.5)
Imagen 2.5, Verificación Tolerancias. Fuente: Elaboración propia.
44 5 PROCEDIMIENTO
5.1 Preparación de las bases
A diferencia del método de refrentado con azufre, la preparación de las bases con
elastómeros, en uno o ambos extremos de una probeta, se limita a la simple
instalación de los platos retenededores siempre que cumplan con los requisitos de
tolerancia indicados anteriormente.
Debe tenerse la precaución de examinar las placas para detectar un uso excesivo
o daño en las mismas13. Se deben reemplazar aquellas placas que presenten
agrietamientos
o
hendiduras
que
excedan
los
10
mm
de
largo,
independientemente de su profundidad. Se colocan las placas en los retenes
metálicos antes de ubicarlos sobre la probeta. (Imagen 2.6)
13
Algunos fabricantes recomiendan,
previo al ensayo, el empolvado de las placas y de las bases de las
probetas con talco.
45 Imagen 2.6, Placas Insertas en los Platos Retenedores Fuente: Elaboración propia.
Es importante indicar que las probetas de hormigón ensayadas con placas de
elastómeros rompen más violentamente, comparativamente, que las probetas con
sus bases preparadas en forma tradicional. Como una medida de seguridad, la
máquina de ensayo debe estar equipada con una jaula de protección. También
algunos usuarios señalan daño en la máquina de ensayos debido a la repentina
liberación de energía acumulada en las placas elastoméricas.
46 5.2
Colocación del dispositivo
Se centran la o las placas de elastómero sobre la probeta y se ubica la
probeta sobre el plato de carga inferior de la máquina de ensayos.
Se alinea cuidadosamente el eje de la probeta con el centro de carga de la
máquina de ensayos, centrando el aro de retención superior en el plato superior
de apoyo esférico.
Cuando el plato de apoyo esférico se baja para apoyar en el aro de retención
superior, se debe rotar su parte móvil suavemente con las manos, a fin de obtener
un apoyo uniforme.
Imagen 2.7, Probeta Lista para Ensayo Fuente: Elaboración propia
47 Luego se completa la aplicación de la carga hasta la rotura de acuerdo con la Nch
1037 Ensayo de Compresión de Probetas Cubicas y Cilíndricas. La cual nos dice
que la velocidad de carga no debe superar 0.35 N/m2/seg. (Aprox. 3.5
Kgf/cm2/seg)14. (Imagen 2.8)
Imagen 2.8, Falla por Compresion. Fuente: Elaboración propia
14
Debido a la violenta liberación de
la energía almacenada en las placas, la probeta ensayada raramente
presenta la fractura cónica típica de las probetas cuyas bases fueron preparadas de manera tradicional.
Algunas veces, las probetas cuyas bases fueron ensayadas con elastómero pueden desarrollar grietas
tempranas, pero continúan tomando incrementos de carga.
48 6. CALIFICACIÓN DE PLACAS DE ELASTÓMERO Y VERIFICACIÓN DE SU
REUTILIZACIÓN
La resistencia a la compresión de las probetas moldeadas y ensayadas de
acuerdo con la norma Ensayo de Compresión, pero con placas de elastómero,
debe ser comparada con la de las probetas del mismo pastón
o cachada
ensayadas con sus bases preparadas de acuerdo con la norma Refrentado de
Probetas (con pasta de azufre) o con sus bases pulidas.
Para ser aceptables, los ensayos deben demostrar que con un nivel de
confianza del 95% (α = 0,05), la resistencia a la compresión promedio obtenida
utilizando las placas de elastómero es, como mínimo, del 98% de la resistencia
promedio de las probetas del mismo pastón y preparadas de acuerdo con la
norma Refrentado de Probetas (con pasta de azufre) o con sus bases pulidas.
Los ensayos de calificación se deben realizar al comienzo del uso de una placa
de elastómero, en los niveles de resistencia máximo y mínimo, para establecer el
intervalo de resistencia a la compresión de las probetas para el cual su uso es
aceptable. Además, los ensayos de calificación se deben repetir siempre que haya
un cambio en el diseño o en las dimensiones de los aros de retención, o cuando
haya un cambio en el espesor o en la composición de las placas, o cuando la
dureza Shore A de las placas cambie en más de cinco unidades.
6.1
Verificación del número de usos
El número máximo de reutilización de una placa es el indicado en la tabla
2.3, excepto que los ensayos según 6.2, realizados por quien usa las placas,
demuestre que los requisitos de 6 se cumplen para un número de usos mayor. Se
deben realizar los ensayos de verificación para el mayor nivel de resistencia al que
van a ser utilizadas las placas.
49 Tabla 2.3 – Reusos de placas de policloropreno (neopreno)
NOTA. El número máximo de usos de un juego de placas de elastómero está generalmente entre 100 y 300.
La vida útil de las placas puede depender de la dureza Shore A y del tipo de material que constituye la placa,
la resistencia a la compresión del hormigón, la diferencia entre el diámetro de la probeta y el diámetro interior
del aro de retención de la placa, la irregularidad y rugosidad de la superficie de las bases de las probetas, y
otros factores.
La abrasión del perímetro de las placas es normal, siempre que no se reduzca el espesor de la placa
alrededor del perímetro. Algunos informes indican que las fisuras y hendiduras en las placas reducen
seriamente la resistencia a la compresión de las probetas de hormigón.
6.2 Cuando los ensayos se realizan para establecer el número de usos que
exceden el indicado en la tabla 2.3, sólo deben ser incluidos en la cuenta de usos
aquellos ensayos o usos de las placas que estén hasta 14 MPa por debajo,
respecto del máximo nivel de resistencia que se quiere calificar15. Los laboratorios
deben llevar un registro del número de veces que han sido usadas las placas.
15
. Si los laboratorios lo desean, se puede establecer el máximo número de usos de una placa a distintos
niveles de resistencia. Es conocido que la vida útil de una placa es mayor para menores niveles de
resistencia. Las placas más blandas, de menor dureza Shore A, pueden ser calificadas para ser usadas con
hormigones de menor resistencia a la compresión.
50 6.3
Preparación de las probetas para los ensayos de calificación y número
de usos de placas
Los pares de probetas deben ser moldeados de la misma muestra, y
curados de la misma manera, y tan cerca uno del otro como sea posible. Una
probeta del par es para ser ensayada con sus bases preparadas de manera
tradicional o con sus extremos pulidos, y la otra es para ser ensayada utilizando el
sistema de preparación de bases con placas de elastómero.
Para cada nivel de resistencia deben moldearse 10 pares de probetas como
mínimo. El nivel de resistencia es el promedio de las resistencias de las 20 ó más
probetas cuyas resistencias estén dentro de un intervalo de 7 MPa16 . De una
misma muestra de hormigón pueden moldearse más de un par de probetas, pero
para cada nivel de resistencia del hormigón, las probetas deben provenir de un
mínimo de dos muestras realizadas en diferentes días17.
7. CÁLCULO
Para cada nivel de resistencia, se calcula la diferencia de resistencia para cada
par de probetas, y se calcula la resistencia promedio de las probetas con
encabezado de referencia, y la resistencia promedio de las probetas con
encabezado de elastómero, como sigue:
16
Se hace notar que el ámbito de resistencias permitido en los ensayos de calificación para definir el nivel de
resistencia es de 7 MPa, pero en la cuenta de usos sólo se incluyen las probetas dentro de un ámbito de 14
MPa.
17
Las probetas para los ensayos de calificación pueden ser de pares de probetas ensayadas en operaciones
de rutina de laboratorio, por lo que en la mayoría de los casos, no se requieren pastones de prueba
especiales.
51 Siendo:
di la diferencia de resistencia a la compresión de un par de probetas, calculada
como la resistencia a la compresión de la probeta ensayada con placas de
elastómero, y la resistencia a la compresión de la probeta preparada con mortero
de azufre ó pulida (puede ser positiva o negativa), en megapascal;
la resistencia a la compresión de la probeta ensayada con placas de
elastómero, en megapascal;
xpi
xsi la resistencia a la compresión de la probeta preparada con mortero de azufre
ó pulida, en megapascal;
xs la resistencia a la compresión promedio de las probetas preparadas con
mortero de azufre ó pulidas, en megapascal;
xp la resistencia a la compresión promedio de las probetas ensayadas con placas
de elastómero, en megapascal;
n el número de pares de probetas ensayadas por niveles de resistencia a la
compresión.
52 7.1 Se calcula la diferencia promedio, d, y el desvío estándar de la diferencia, Sd,
para cada nivel de resistencia, como sigue:
Siendo:
d, la diferencia promedio de resistencia de un par de probetas, calculada como la
resistencia a la compresión de la probeta ensayada con placas de elastómero y la
resistencia a la compresión de la probeta preparada con mortero de azufre ó
pulida (puede ser positiva o negativa), en megapascal;
Sd el desvío estándar de las diferencias de resistencia a la compresión de los
pares de probetas, en megapascal.
Para cumplir con la presente norma, se debe satisfacer la siguiente
relación:
Siendo:
t el valor de la t de student para (n-1) pares y para α = 0,05, según la tabla 2.4
53 Tabla 2.4 – t de student
54 8. Costos de Implementación del Método:
Refrentado No Adherido
Item 1.‐
2.‐
3.‐
4.‐
Descripcion
Platos Retenedores
Discos de Neopreno
Escuadra
Medidor de espesor
Costo
$ 270.000
$ 25.000
$ 3.100
$ 7.000
TOTAL
$ 305.100
Tabla 2.5, Costos de Implementación, Valores Netos. Fuente: Elaboración propia.
Imagen 2.6, Equipo Utilizado. Fuente: Elaboración propia
55 9 Análisis de precios Unitarios:
Codigo
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
Insumo
Materiales
Placas retenedoras
Discos Neopreno
Mano de Obra
Laboratorista
LS
Un.
Rend.
Precio Unidad
Precio Unitario
par
kg
0,000056
0,01
270000
30000
15,12
300
HD
%
0,01
56
30000
300
168
783
Tabla 2.5, Costo Directo de una Probeta, Valores Netos. Fuente: Elaboración propia.
10 Tiempos de Ensayo:
La tabla 2.6 muestra los tiempos promedios en la ejecución del ensayo de
refrentado no adherido.
Refrentado No Adherido
Item Descripción
Tiempo (min.)
1.‐
Verificar Tolerancias
05:00
2.‐
Preparacion de la Probeta
03:00
3.‐
Ensayo
06:22
TOTAL
14:22
Tabla 2.6, Tiempos medios de Ensayo. Fuente: Elaboración propia.
56 CAPITULO III
Calificación para el uso de refrentado no adherido
57 Para el refrentado no adherido, según nos indica la normativa, debe aplicarse un
proceso de calificación que valide su utilización. Este proceso no solo debe
aplicarse cuando decidimos abandonar el refrentado tradicional con azufre, sino,
cuando dentro del propio método de refrentado no adherido se producen variantes
que podrían invalidar los resultados y que se detallan en profundidad en el
presente capítulo.
Proceso de Calificación Refrentado No Adherido
Tal como indica la norma, la calificación debe ejecutarse para los siguientes
casos:
• Para cada hormigón con dosificación diferente.
• Cuando se produce un cambio en la dosificación del hormigón
• Cuando se han sobrepasado los 100 usos sucesivos de las almohadillas.
• Cuando hay recambio de almohadillas
• Cuando se produce un cambio en la dureza de las almohadillas.
En la presente Tesis se explica este proceso de calificación mediante el análisis
de un hormigón HB30 utilizado en la obra “Puente Costanera/Pilotes”, y un
hormigón H30 para la obra denominada “Construcción Costanera del Estrecho 2 y
Tramo 3.2.
Debido a que ambos hormigones tienen dosificaciones diferentes, se debe realizar
un proceso de calificación para cada uno de ellos. Esquemáticamente, el proceso
se muestra en la imagen 3.1
Imagen 3.1, Diagrama del Proceso de Muestreo. Fuente: Elaboración Propia
58 Apreciamos del esquema que el proceso se inicia con la toma de muestras, el cual
se realiza de acuerdo a la normativa chilena vigente, específicamente la NCh 171
of. 75 Extracción de Muestras de Hormigón.
La normativa vigente para la calificación para el uso del método de refrentado no
adherido nos entrega las siguientes restricciones con relación al muestreo para
cada nivel de resistencia:
Un mínimo de 10 pares de probetas cilíndricas por lote.
Un mínimo de dos muestras elaboradas en días diferentes para el mismo lote o
nivel de resistencia de las cuales serán obtenidas las probetas cilíndricas, siendo
aconsejable 5 pares por muestra.
La imagen 3.2, nos muestra un esquema del muestreo para ambos hormigones
sometidos al proceso de calificación.
Imagen 3.2, Diagrama de Muestreo. Fuente: Elaboración Propia.
59 Es necesario mencionar que la toma de muestras se realizó a camiones mixer, en
las dos obras de la región de Magallanes, específicamente en la comuna de
Punta Arenas, ya mencionadas anteriormente.
La primera Corresponde a la obra “Puente Costanera/Pilotes” en el sector
comprendido entre las calles Mejicana y Croacia. (Imagen 3.3)
Imagen 3.3, Proceso de Hormigonado. Fuente: Elaboración Propia
60 Y la segunda, a la obra denominada “Construcción Costanera del Estrecho 2 y
Tramo 3.2”, en el tramo comprendido entre las calles Santiago Díaz y Francisco
Bilbao. (Imagen 3.4)
Imagen 3.4, Proceso de Hormigonado. Fuente: Elaboración Propia
61 En primer lugar se dará a conocer la designación de los hormigones por su
resistencia final, el cual se resume en la siguiente tabla.
Tabla 3.1, Fuente: NCh 170 of. 85
Dada a conocer la clasificación de los hormigones de acuerdo a su resistencia
final, se puede mencionar que la totalidad de las muestras extraídas para la
realización del presente ensayo corresponden a un hormigón de grado H30.
Del proceso de extracción de muestras, se puede mencionar, que este se realizó
acorde al mínimo de muestras establecidas en la normativa ASTM c1231,
requeridas para la calibración del método de refrentado no adherido.
62 El proceso de extracción y posterior ensayo de las probetas con sus detalles, se
presenta a continuación en la siguiente tabla.
Hormigón
Utilizado en
Muestra
Nº
Hormigón
Elaborado
por
Fecha
Extracción
Muestra
Fecha
Ensayo
Muestra
Apisonado
Pilotes
1
MAQSA
27-oct-2009
24-nov-2009
10
Apisonado
Pilotes
2
MAQSA
2-nov-2009
30-nov-2009
10
Vibrado
Calzada
1
LAFARGE
29-oct-2009
26-nov-2009
10
Vibrado
Calzada
2
LAFARGE
12-nov-2009
10-dic-2009
10
Grado
Método
Cono
Hormigón
Compactación
H30
H30
H30
H30
18
7
Total de
Nº
Probetas Probetas
20
20
Tabla 3.2, Fuente: Elaboración Propia
Es necesario destacar que la totalidad de las muestras extraídas en obra,
corresponde a hormigones de grado H30, lo cual no es de extrañar, ya que, es
esté el hormigón de uso más frecuente, sin embargo, las dosificaciones son
distintas en su gran mayoría y esto se ve reflejado en el ensayo de asentamiento
de cono, el cual nos indica una mayor o menor fluidez del hormigón, esto
dependiendo obviamente en qué proceso se utilice.
Imagen 3.5, Ensayo Cono (Pilotes). Fuente: Elaboración Propia
63 Imagen 3.6, Ensayo Cono (Calzada). Fuente: Elaboración Propia
Esto no debería reflejar ninguna diferencia entre hormigones, puesto que el
ensayo propiamente tal, compara resistencias finales a la compresión y este es el
parámetro en el cual centraremos el análisis.
Esto quiere decir, que para el hormigón utilizado en la confección de pilotes se
tomaron dos muestras, equivalentes a 5 pares de probetas cada una, dando un
total de 10 pares de probetas para este tipo de hormigón. Cabe aclarar que
hablamos de pares de probetas, ya que, estas deberán de compararse una
mediante el ensayo tradicional de refrentado con azufre, y la otra con el método
propuesto en esta tesis.
El mismo procedimiento fue el utilizado en la extracción de las muestras del
hormigón de calzadas, en el sector de la costanera. De este hormigón se extrajo la
misma cantidad de probetas en igual número de muestra. (Imagen 3.7 y 3.8)
64 Imagen 3.7, Probetas Recién Moldeadas Fuente: Elaboración Propia
65 Imagen 3.8, Probetas Recién Moldeadas Fuente: Elaboración Propia
Proceso de Curado
En Chile, desde 1975 se cuenta con la norma NCh 1017 of. 75. En este
documento nos indica que lo importante es asegurar que el rango de temperatura
de las probetas antes de desmoldar sea de 16 a 27 °C y que se debe evitar la
pérdida de humedad del hormigón que compone a las probetas mientras
permanecen en las obras.
66 No curar adecuadamente en las primeras horas de vida del hormigón deriva en
una disminución, no despreciable, de las resistencias que alcanzan las probetas a
los 28 días de edad.
Por otra parte, el curado posterior de las probetas mientras permanecen en el
laboratorio hasta la edad de ensayo, también debe realizarse en un ambiente de
alta humedad y con rangos de temperatura más estrechos, con el propósito de
determinar la resistencia potencial del hormigón de una probeta, es fundamental
que ésta sea curada en forma estandarizada y acorde a los procedimientos
establecidos en la normativa pertinente.
Nuestra norma, la NCh 1017 of. 75 indica una temperatura media de 20 °C (+3ºC) y una humedad relativa mínima de 90%. (Imagen 3.9)
Imagen 3.9, Cámara de Curado. Fuente: Elaboración Propia
67 Proceso de Ensaye
Antes de realizar el ensayo de refrentado no adherido, es necesario realizar a la
probeta de hormigón un procedimiento sencillo y así poder establecer si esta
cumple con las condiciones mínimas que requiere el propio ensayo para su
aplicación.
Para esto, verificaremos que ninguna de las bases de la probeta debe apartarse
de la perpendicularidad del eje en mas de 0.5º (aproximadamente 3mm en
300mm). Ningún diámetro individual de la probeta deberá inferir de otro diámetro
medido en más de un 2%.
Además las depresiones en las bases bajo un filo recto (escuadra) medido con un
calibre a lo largo de cualquier diámetro no deben exceder de 5 mm.
Si las bases no cumplen con estas tolerancias, la probeta no podrá ser ensayada,
excepto que las irregularidades sean corregidas, una vez hechas éstas
verificaciones, se puede continuar con el ensayo.
68 Resultados del ensayo
En la tabla 3.3 se pueden apreciar los resultados de resistencia obtenidos y su
diferencia (di), de la muestra correspondiente al hormigón de pilotes.
PILOTES
NºCilindro Resistencia c/neopreno Resistencia c/azufre
1
49,0
50,0
2
48,5
50,0
3
48,5
47,0
4
47,0
48,0
5
48,0
48,0
6
51,0
50,0
7
51,5
48,5
8
49,5
52,5
9
51,5
52,5
10
50,5
52,5
di
‐1,000
‐1,500
1,500
‐1,000
0,000
1,000
3,000
‐3,000
‐1,000
‐2,000
Tabla 3.3, Resumen de Resultados. Fuente: Elaboración Propia
La norma establece como requisito en relación a la resistencia de los cilindros lo
siguiente:
El rango de las resistencias debe ser menor o igual 7 MPa para cada nivel de
resistencia.
Y además se debe cumplir que:
69 Para este tipo de hormigón el requisito N°1 se cumple ya que esta diferencia es de
5,5 MPa.
Luego se procede a verificar el punto N°2 calculando la resistencia promedio de
las probetas ensayadas con azufre. Lo cual nos da como resultado:
Igual procedimiento para probetas ensayadas con neopreno. Lo cual nos da como
resultado:
Se continúa el procedimiento, tal como lo indica la norma, es decir se calcula la
desviación estándar de las diferencias de resistencias entre ambos métodos,
dando el siguiente resultado:
Finalmente se debe cumplir la siguiente relación, la cual siendo satisfactoria, se da
por cumplido este procedimiento.
70 El procedimiento se repite de igual manera para la muestra extraída del hormigón
de calzada. Cuyos resultados se muestras como sigue:
CALZADA
NºCilindro Resistencia c/neopreno Resistencia c/azufre
1
48,0
49,0
2
48,5
48,5
3
51,0
50,0
4
51,0
51,5
5
53,0
53,0
6
48,0
49,5
7
49,0
50,5
8
50,5
48,5
9
49,5
50,0
10
50,0
49,0
di
‐1,000
0,000
1,000
‐0,500
0,000
‐1,500
‐1,500
2,000
‐0,500
1,000
Tabla 3.4, Resumen de Resultados. Fuente: Elaboración Propia
La mayor diferencia entre resistencias es de 5 MPa. Por lo que la primera
condición se cumple. Para cerciorarnos que cumpla con la segunda procedemos
como sigue.
Resistencia promedio de las probetas ensayadas con azufre. Lo cual nos da como
resultado:
Probetas ensayadas con neopreno. Lo cual nos da como resultado:
71 Se continúa el procedimiento, tal como lo indica la norma, es decir se calcula la
desviación estándar de las diferencias de resistencias entre ambos métodos,
dando el siguiente resultado:
Finalmente se debe cumplir la siguiente relación, la cual siendo satisfactoria, se da
por cumplido este procedimiento.
Por lo cual, Cumple. Lo que implica que este método ha sido calificado para su
uso en hormigones de características iguales al del presente estudio.
72 CAPITULO IV
ANALISIS Y CONCLUSIONES
La decisión de implementar el método de refrentado de probetas de hormigón
mediante placas de neopreno para el ensayo de compresión depende del
resultado del análisis técnico-económico que se efectúe. En los puntos siguientes
73 se detallan las conclusiones más importantes de los resultado de los ensayos
efectuados, literatura consultada, y normativa aplicada.
1.- El costo unitario de refrentar una probeta de hormigón mediante el método de
mezclas con azufre es de $1359, mientras que utilizando discos de neopreno
resulta un precio unitario de $ 783, lo que representa un ahorro cercano al 40%.
2.- Las probetas refrentadas con discos de neopreno requieren un tiempo de
preparación muy breve, cercano a los 5 minutos empleados básicamente en la
verificación de las tolerancias, comparado con las casi dos horas requeridas en el
método de refrentado con azufre. Este ahorro de tiempo se traduce en una mayor
productividad del laboratorio.
3.- El tiempo de duración del ensayo a compresión de cada probeta refrentada
con azufre es en promedio de 2 minutos, en comparación con los 6 minutos en
promedio de duración en cada ensayo de las probetas refrentadas con discos de
neopreno. La tabla N° 4.1 compara los tiempos empleados en ambos ensayos.
Refrentado No Adherido
Item Descripción
Refrentado Tradicional
Tiempo (min.) Item Descripción Tiempo (min.)
1.‐
Verificar Tolerancias
05:00
1.‐
Fundir el Azufre
60:00
2.‐
Preparacion de la Probeta
03:00
2.‐
Refrentado
05:00
3.‐
Ensayo
06:22
3.‐
Endurecimiento del Azufre
60:00
4.‐
Ensayo
02:31
127:31
TOTAL
14:22
TOTAL
Tabla 4.1, Tiempos de Ensayo. Fuente: Elaboración propia.
4.- La liberación repentina de energía que produce el neopreno al sobrepasar la
resistencia del cilindro de hormigón, genera una falla explosiva que rompe por
74 completo la probeta alejándose del tipo de rotura cónica de las probetas
refrentadas con azufre. Esta forma de provocar la falla podría, acortar y/o provocar
daños en equipos de compresión livianos, de mayor flexibilidad y deformación.
Esta situación puede influenciar negativamente la decisión de
implementar y
validar este método.
5.- En las probetas de hormigón obtenidas de la obra “Puente Costanera/Pilotes”
de la costanera se pudo apreciar que
Por lo que Y por lo tanto se válida la utilización de discos de neopreno para el refrentado de
probetas que utilicen hormigón HB 30(90) 25/18 (Hormigón Bombeable de
resistencia 30 MPa a los 28 días y 90% nivel de confianza). De similar
dosificación.
Esta validación se mantiene mientras no se cambie el tipo de
hormigón o modifique la dureza de los discos de neopreno.
6.- En las probetas de hormigón obtenidas de la obra “Construcción Costanera del
Estrecho 2 y Tramo 3.2” se pudo apreciar que
75 Y
Por lo que
Y por lo tanto se válida la utilización de discos de neopreno para el refrentado de
probetas que utilicen hormigón HF 4,7(90) 25/06 (Hormigón Diseñado a la
flexotraccion, de resistencia 30 MPa mínima a la compresión a los 28 días y 90%
nivel de confianza). De similar dosificación. Esta validación se mantiene mientras
no se cambie el tipo de hormigón o modifique la dureza de los discos de neopreno.
7. A principios del año 1993, se implemento la metodología que permite el uso de
discos de neopreno, retenidos en platos metálicos para reemplazar el refrentado
tradicional con azufre, no fue hasta el año 1995 en que se publica las normas NTC
3708 (Colombia) y ASTM c1231 (Estados Unidos), las cuales hacen referencia a
esta práctica. Al igual que la IRAM 1709 (Argentina), pero solo hasta el 2008.
Después de Analizar estas normas se puede deducir, que la esencia del
procedimiento es una sola, sin variación en el aspecto técnico.
76 8.- La dificultad más importante en la utilización en el método de refrentado no
adherido radica en la carencia de una normativa nacional que permita
implementarlo y ser considerado como una alternativa válida. Además, el hecho
de producir una falla explosiva crea la sensación de un mayor deterioro de la
máquina de compresión, pudiendo incluso afectar de mayor forma, a las máquinas
de estructuración más liviana.
Esto podría solucionar creando comisiones de estudio sobre el tema que permitan
elaborar una norma nacional e implementarla.
BIBLIOGRAFIA
77 • Julián Vidal Valencia, Julio-agosto-sept. 2004. Uso de Refrentado no
Adherido en Ensayos de Resistencia a la Compresión de cilindros de
Hormigón. Revista Universidad EAFIT. Vol. 40 Nª135
• Norma Chilena 1017 of. 78. Hormigón – Confección y curado en obra de
probetas para ensayos de compresión y tracción.
• Norma Chilena 1037 of. 77.
Hormigón – Ensayo de Compresión de
Probetas Cubicas y Cilíndricas.
• Norma Chilena 1172 of. 78. Hormigón – Refrentado de Probetas.
• Norma Colombiana NTC 3708, 1995. Hormigón de Cemento – Uso de
refrentado no adherido en la determinación de la resistencia a la
compresión de cilindros de concreto endurecido.
• Norma
ASTM C 1231/C 1231M - 07.
Standard Practice for Use of
Unbonded Caps in Determination of Compressive Strength of Hardened
Concrete Cylinders1
.
•
Norma Argentina IRAM 1709, 2008. Hormigón de Cemento – Método para
el uso de placas de elastómero no adheridas en la determinación de la
resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de hormigón endurecido.
• Instituto costarricense del cemento y el concreto, 1999. Manual de consejos
prácticos sobre el concreto.
• Asociación argentina del hormigón elaborado, 2006. Manual de uso del
hormigón elaborado.
• Wikipedia,
2010.
Oxido
de
Azufre.
Disponible
en:
http://es.wikipedia.org/wiki/oxido_de_azufre_(IV)
78 • Water treatment Solutions. LennTcht, 2010 http://www.lenntech.es/periodica/elementos/s.htm
79