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• NAZARIO BAUTISTA HEREDIA

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“TECNOLOGÍA DEL CONCRETO” ENSAYOS PARA EL CONCRETO

ENSAYOS DE CONCRETO 1.- INTRODUCCION El concreto se diseña para cumplir ciertas características técnicas generales que son especificadas por el usuario. Los ensayos al concreto son el primer paso del desarrollo constructivo que marcará la pauta para un veredicto de calidad y durabilidad de las estructuras construidas con este material. Durante la ejecución de proyectos, en algunos casos, este procedimiento se considera un formalismo que se hace por cumplir, pero no porque su análisis represente importancia para la ejecución de la obra. Sin embargo, este procedimiento es requisito en las licitaciones para obtención de certificaciones o como base para un anticipo económico. Si se le da la importancia que corresponde, esto permite tomar decisiones para optimizar desempeños y una buena ejecución de los procesos constructivos. El Inspector podrá ordenar, en cualquier etapa de la ejecución del proyecto, ensayos de certificación de la calidad de los materiales empleados. El muestreo y ensayo de los materiales se realizará de acuerdo a las Normas ITINTEC correspondientes. 3.7.2. La selección de las proporciones de los materiales integrantes del concreto deberán permitir que:  Se logren la trabajabilidad y la consistencia que permitan que el concreto sea colocado fácilmente en los encofrados y alrededor del acero de refuerzo bajo las condiciones de colocación a ser empleadas, sin segregación ni exudación excesiva.  Se logre resistencia a las condiciones especiales de exposición a que pueda estar sometido el concreto. 

Se cumpla con los requisitos especificados para la resistencia en compresión u otras propiedades.

Cuando se emplee materiales diferentes para partes distintas de una obra, cada combinación de ellos deberá ser evaluada. Las proporciones de la mezcla de concreto, incluida la relación agua - cemento, deberán ser seleccionadas sobre la base de la experiencia de obra y/o de mezclas de prueba preparadas con los materiales a ser empleados Es importante recordar que la realización de la muestra debe hacerse por el personal idóneo, ya que el procedimiento no es complejo pero en ocasiones su actuar raya con lo obvio y se realizan procedimientos inadecuados que afectan el resultado final, dando pasos a dudas de las cuales se responsabilizará al material.

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Éste, en realidad, no hace otra cosa que responder a las acciones apropiadas o no de su manipulación. Una operación realizada de forma idónea refleja el profesionalismo del constructor, productor o laboratorista que realice el procedimiento. El material puede estar en óptimas condiciones pero un proceso de toma mal realizado lo arruina todo. 2. OBJETIVO Establecer los parámetros para realizar muestreos en el concreto fresco para lograr resultados representativos de su resistencia, trabajabilidad, adherencia en sus diferentes edades mediante pruebas en un laboratorio especializado. 3.- ENSAYO DE TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO (CONO DE ABRAMS) DEFINICION La trabajabilidad es una medición de que tan fácil resulta colocar, manejar y compactar el concreto. Esta prueba se realiza de acuerdo a la NTP 339.035 ASTM C 143 y se hace para asegurar que una mezcla de concreto sea trabajable. La muestra medida debe estar dentro de un rango establecido, . HERRAMIENTAS: - Cono estándar de revenimiento (10cm de diámetro en la parte superior x 20cm de diámetro en la parte inferior x 30cm de altura)

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Cucharon pequeño

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Varilla con punta redondeada (60 de largo x 16 mm de diámetro)

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Placa metálica

PROCEDIMIENTO Muestra de hormigón y acondicionamiento del equipo. Las muestras de concreto esta normado de acuerdo a la NTP 339.036 y ASTM C-172 deben extraerse directamente de la canaleta de la hormigonera en el momento de la descarga y nunca del hormigón colocado en los encofrados o descargado en el suelo. Si el ensayo se realiza para determinar la aceptabilidad del hormigón, las muestras deberán tomarse después de haber descargado los primeros y antes de los últimos 250 litros (1/4 m3) del pastón. Si el ensayo tiene por objeto verificar la uniformidad del hormigón o su densidad, la muestra debe tomarse aproximadamente en mitad de la carga y de cada uno de los tres pastones correspondientes a despachos diferentes. Cada muestra deberá tener una cantidad de hormigón de aproximadamente el doble del necesario para el ensayo, (no menos de un 40 % mayor) y antes de iniciarlo deberá volver a mezclar a mano.

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Posición del operador Se coloca el molde sobre la placa de apoyo horizontal. El operador se para sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado.

Llenado del molde- 1ra capa Se llena el molde en tres capas de igual volumen, apisonadas con 25 golpes de varilla, distribuidos uniformemente. La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm de altura, se compacta con 25 golpes de varilla-pisón; los primeros golpes con la varilla ligeramente inclinada alrededor del perímetro, continuando hacia el centro en espiral.

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Llenado del molde- 2da capa Se llena el cono hasta 2/3de su volumen (15 cm o media altura) y compacte nuevamente con 25 golpes de pisón, penetrando algunos centímetros en la 1ra capa. El apisonado se distribuye uniformemente. Llenado del molde- 3ra y última capa Se llena el cono hasta desbordarlo y se compacta nuevamente con 25 golpes de pisón, penetrando algunos centímetros en la 2da capa.

Enrase y limpieza Terminada la compactación de la capa superior, se enrasa la superficie haciendo rotar sobre ella la varilla-pisón. Sin dejar de pisar las pisaderas se limpia el hormigón derramado alrededor del molde.

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Levantamiento del molde Se carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres. Luego se levanta en dirección vertical sin perturbar el hormigón en un tiempo de 5 a 10segundos.

Toda la operación de llenado y levantamiento no debe demorar más de 3minutos.

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Medición del asentamiento Se coloca el pisón horizontalmente atravesado sobre el cono invertido, de modo que se extienda por sobre el hormigón asentado. Se mide la distancia entre la barra y el centro original de la cara superior del hormigón, aproximando a 0,5 cm. Esta distancia es el ASENTAMIENTO del hormigón.

Tablas del reglamento CONSISTENCIA

SLUMP

TRABAJABILIDAD

METODO DE COMPACTADO

SECA

0-2”

Poco trabajable

Vibrado normal

PLÁSTICA

3-4”

Trabajable

Vibrado ligero mas chuseado

FLUIDA

>5”

Muy trabajable

Chuseado

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ASENTAMIENTO RECOMENDADO PARA VARIOS TIPOS DE CONSTRUCCION TIPOS DE CONSTRUCCION

MAXIMO

MINIMO

Zapata y muros de cimentación reforzados

3”

1”

Zapata simple, cajones y muros de subestructura

3”

1”

Vigas y muros reforzados

4”

1”

Columna de edificio

4”

1”

Perímetros y losas

3”

1”

Concreto ciclópeo

2”

1”

CONSIDERACIONES AL ENSAYO  El método se aplica a hormigones con áridos tamaño máximo igual o inferior a 50mm..  Se ejecuta entre el 10 y 90% de la descarga.  Si el hormigón moldeado se inclina decididamente hacia un lado, o sufre segregaciones o corte, se deberá repetir el ensayo.  El ensayo debe ser realizado por personal capacitado.  El resultado permite determinar si el hormigón contiene la cantidad de agua considerada en el diseño. CASOS QUE DEMANDA REPETIR EL ENSAYO

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4. PESO UNITARIO DEL CONCRETO DEFINICION El peso unitario normado de acuerdo a la NTP 339.046 y ASTM C 138 es el peso varillado expresado en kilos por metro cúbico Kg/m³ de una muestra representativa del concreto. El peso unitario normalmente está entre 2240kg/m³ a 2460kg/m³ Peso unitario del concreto = Peso tota l- Peso del molde Volumen del molde

Cuando las mezclas de concreto experimentan incremento de aire, disminuye el peso unitario la mayor compactación incrementa el peso unitario. Pero las modificaciones del peso unitario son debidas al tipo de agregado empleado. El peso unitario del concreto se emplea principalmente para determinar o comprobar el rendimiento de mezcla, determinar el contenido de los materiales (cemento, agua y agregados) por metro cúbico de concreto, así como el contenido del aire, formamos una idea de la calidad del concreto y de su grado de compactación. HERRAMIENTAS  Balanza: Exactitud 45 g o dentro de 3% de peso de prueba.  Varilla o vibrador: Varilla de Ø 5/8” (16 mm) x 24” (600mm)  Recipiente cilíndrico: Capacidad de acuerdo a TM  Placa de Enrasado: Espesor ≥ ¼” (6mm),Largo y ancho Ø recipiente + 2”  Mazo de goma. PROCEDIMIENTO  Determinar el peso del recipiente vacío (en kg) y humedecerlo.  Se debe conocer el volumen.

 Llenar y compactar en tres capas de igual volumen, en la tercera capa sobrellene el recipiente.

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 Enrasar la superficie del concreto y dar un acabado suave con la placa de enrasado  Limpiar completamente el exterior del recipiente y determinar el peso (kg) de recipiente lleno con concreto.

CALCULO - PESO UNITARIO Y RENDIMIENTO PUCF (kg/m3) =

Rendimiento =

Peso total (kg) - Peso recipiente (kg) Volumen del recipiente (m3)

Peso total de la tanda (kg) Peso unitario promedio (kg/ m3)

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5. CONTENIDO DE AIRE El objeto de este ensayo es determinar el contenido de aire atrapado en una mezcla fresca, con cualquier tipo de agregado. El control del contenido de aire en el concreto fresco es esencial para mantener la calidad deseada. El aire presente en los vacíos de la pasta de un concreto puede tener su origen en las siguientes causas:  Aíre original en los espacios de cemento y agregados pero después depositados en la pasta antes de endurecer.  Aíre originalmente presente en los espacios ínter granulares del cemento y agregados.  Aíre originalmente disuelto en el agua de la mezcla.  Aíre incorporado en el concreto durante los procesos de mezcla y colocación. Existen dos métodos para el cálculo de contenido de aire, el primero es el método presión que se da de acuerdo a la NTP 339.083 y ASTM C 23. El segundo es el método volumétrico el cual se da de acuerdo a la NTP 339.081 y ASTM C173.el aire generalmente ocupa del 1% al 3% del volumen de la mezcla, está en función de las proporciones, las características físicas de los agregados y del método de compactación. En algunas condiciones se incorpora aire adicional para mejorar la durabilidad, la inclusión de aire es necesaria en concreto que estará expuesto a ciclos de congelación y deshielo o a químicos descongelantes.

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CONTENIDO DE AIRE DEL CONCRETO FRESCO POR MÉTODO DE PRESIÓN  Es el de mayor uso y sirve para determinar el contenido de aire de concretos con agregados densos y relativamente densos.  Se usa un medidor de aire tipo Washington

MATERIALES  Varilla.- Debe ser redonda, de acero de 5/8, teniendo el extremo redondeado.  Placa para remover exceso de hormigón.- Rectangular y plana de metal o al menos ¼” (6 mm) de espesor, de vidrio o acrílico con una longitud y ancho de al menos 2” (50 mm)  Mazo.- Con cabeza de goma, de peso aproximadamente 1.25 ± 0.50 lb (600 ± 200 g.) para usarse con recipientes de 0.5 ft3 (14 L) o menores. Para recipientes más grandes que 0,5 ft3 un mazo que pese aproximadamente 2.25 ± 0.50 lb (1000 ± 200 g). PROCEDIMIENTO  Seleccionar una muestra representativa.  Humedecer el interior del tazón y colocarlo en una superficie plana nivelada y firme.  Llenar el recipiente con tres capas de igual volumen, sobrellenando ligeramente la última capa.  Compactar cada capa con 25 penetraciones de la punta semihemisférica de la varilla, distribuyendo uniformemente las penetraciones en toda la sección.  Compactar la capa inferior en todo su espesor, sin impactar en el fondo del recipiente con la varilla.  Compactar la segunda y tercera capa penetrando 1 pulgada (25 mm) de la capa anterior.  Golpear firmemente los lados del tazón de 10 a 15 veces con el mazo, después de compactar cada capa. Para evitar que las burbujas de aire queden atrapadas en el interior de la muestra  Enrasar el hormigón utilizando la regla enrasadora apoyada sobre el borde superior del molde; y luego limpie el exceso de muestra del borde del recipiente.  Limpiar y humedecer el interior de la cubierta antes de acoplarla con las mordazas a la base; las mordazas se sujetan dos a la vez y en cruz  Inyectar agua a través de una de las llaves de purga hasta que se salga por la otra.  Continuar inyectando agua por la llave de purga, mientras mueve y golpea el medidor para asegurar que todo el aire es expulsado.

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 Cerrar la válvula de escape de aire y bombear aire dentro de la cámara hasta que el manómetro este en la línea de presión inicial.  Esperar unos segundos para que el aire comprimido llegue a una temperatura normal y se estabilice la lectura de presión.  Ajustar el manómetro en la línea de presión inicial por bombeo o deje escapar aire si es necesario dando ligeros golpes con la mano.  Cerrar ambas llaves de purga.  Abrir la válvula principal entre la cámara de aire y el tazón.  Dar pequeños golpes en los lados del tazón con el mazo.  Leer el porcentaje de aire, golpeando con la mano ligeramente el manómetro para estabilizar la lectura 6. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (F`C) NTP 339.034 ASTM C 39

La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en megapascales (MPa) en unidades SI. Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒ´c, del proyecto.  Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeados se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar las operaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de manera estándar según la norma ASTM C31 “Práctica estándar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto encampo”. Para estimar la resistencia del concreto in situ, la norma ASTM C31 formula procedimientos para las pruebas de curado en campo. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto”.  Un resultado de prueba es el promedio de, por lo menos, dos pruebas de resistencia curadas de manera estándar o convencional elaboradas con la misma muestra de concreto y sometidas a ensayos a la misma edad. En la mayoría de los casos, los requerimientos de resistencia para el concreto se realizan a la edad de28 días. R

EQUIPO NECESARIO Moldes: deben ser de acero, hierro forjado, PVC ú otro material no absorbente y que no reaccione con el cemento. Antes de usarse los moldes deben ser cubiertos ligeramente con aceite mineral o un agente separador de encofrado no reactivo.

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Varilla: debe ser de fierro liso diámetro 5/8”, de 60 cm de largo y con una de sus extremos boleados. Mazo: debe usarse un mazo de goma que pese entre 0.60 y 0.80 Kg. Equipo adicional: badilejo, plancha de metal y depósito que contenga el íntegro de la mezcla a colocar en la probeta (una carretilla de obra cumple este requerimiento). MUESTREO 1. Los especímenes deben ser cilindros de concreto vaciado y fraguado en posición vertical, de altura igual a dos veces el diámetro, siendo el especímen estándar de 6×12 pulgadas, ó de 4×8 pulgadas para agregado de tamaño máximo que no excedan de las 2”. 2. Las muestras deben ser obtenidas al azar, por un método adecuado y sin tener en cuenta la aparente calidad del concreto. Se deberá obtener una muestra por cada 120 m3 de concreto producido ó 500 m2 de superficie llenada y en todo caso no menos de una diaria. Este ya es un tema sujeto al criterio del ingeniero residente ó del supervisor de obra, ya que la importancia de determinado elemento estructural puede ameritar la toma de un mayor número de muestras para control 3. Colocar el molde sobre una superficie rígida, horizontal, nivelada y libre de vibración. 4. Colocar el concreto en el interior del molde, depositándolo con cuidado alrededor del borde para asegurar la correcta distribución del concreto y una segregación mínima. 5. Llenar el molde en tres capas de igual volumen. En la última capa agregar la cantidad de concreto suficiente para que el molde quede lleno después de la compactación. Ajustar el sobrante ó faltante de concreto con una porción de mezcla y completar el número de golpes faltantes. Cada capa se debe compactar con 25 penetraciones de la varilla, distribuyéndolas uniformemente en forma de espiral y terminando en el centro. La capa inferior se compacta en todo su espesor; la segunda y tercera capa se compacta penetrando no más de 1” en la capa anterior. Después de compactar cada capa golpear a los lados del molde ligeramente de 10 a 15 veces con el mazo de goma para liberar las burbujas de aire que puedan estar atrapadas (es usual dar pequeños golpes con la varilla de fierro en caso de no contar con el mazo de goma). 6. Enrasar el exceso de concreto con la varilla de compactación y completar con una llana metálica para mejorar el acabado superior. Debe darse el menor número de pasadas para obtener una superficie lisa y acabada. 7. Identificar los especímenes con la información correcta respecto a la fecha, tipo de mezcla y lugar de colocación. Hay que proteger adecuadamente la cara descubierta de los moldes con telas humedecidas ó películas plásticas para evitar la pérdida de agua por evaporación.

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8. Después de elaboradas las probetas se transportarán al lugar de almacenamiento donde deberán permanecer sin ser perturbados durante el periodo de curado inicial. Si la parte superior de la probeta se daña durante el traslado se debe dar nuevamente el acabado. Durante las primeras 24 horas los moldes deberán estar a las siguientes temperaturas: para f´c>422 kg/cm² : entre 20 y 26°C y para f´c