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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE APIZACO Concreto endurecido, Ingeniería civil

Tecnología del concreto

Docente: Ing. Miguel Ángel Daza Merino

Equipo 3: José Eduardo Román González Eduardo Cortez Coutiño Alondra Sanluís Montiel Román limón Grada Erick Fernando Torres Díaz María Guadalupe Esteves López

Diciembre de 2015

Índice

Objetivo general…………………………………………………………………..….4 Objetivos específicos……………………………..……………………………..….4 Resumen ejecutivo…………………………………………………………………..5 Introducción…………………………………………………………………..………6 1. Curado del concreto……………………………………………………………..7 2. Concreto endurecido…………………………………………………………….8 3. Pruebas destructivas del concreto endurecido…………………………….11 3.1 Muestreo de cilindros de concreto…………………………………….11 3.1 Ensayo a compresión de cilindros de concreto……………….……16 3.2 Resistencia a la flexión…………………………………………………..22 3.2.1 ¿Cómo utilizar la resistencia a la flexión?..............................24 3.3 Ensaye a compresión de bloques ladrillos y terrazos……………..26 3.4 Peso volumétrico de concreto fresco o seco………………………..28 3.5 Extracción de corazones de concreto endurecido………………….30 3.6 Perforaciones de concreto para paso de tubería……………………31 4. Pruebas no destructivas en el concreto endurecido………………………32 4.1 Esclerómetro……………………………………………………………....32 4.2 Prueba de resistencia a la penetración (ASTM C 803)……………..34 4.3 Prueba de pulsos ultrasónicos (ASTM C 597)……………………….37 4.4 Pruebas dinámicas o de vibración……………………………………..40 4.5 Cilindros moldeados in situ……………………………………………..41 4.6 Extracción de núcleos o corazones de concreto……………………44 4.6.1 Significancia y uso del método de extracción de núcleos o corazones de concreto…………………………………………….……45 4.6.2 Dirección de extracción respecto a la de fundida……………46 4.6.3 Altura de extracción respecto a la del elemento, dimensiones y tipo de estructura………………………………………………...47 4.6.4 Humedad y curado antes y durante el ensayo………………..48

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Conclusión…………………………………………………………………………...49 Referencias…………………………………………………………………………..50

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OBJETIVO GENERAL

Ampliar conocimiento acerca de los procesos que se aplican al concreto endurecido, además conocer las pruebas destructivas y pruebas no destructivas que pueden aplicarse a dicho elemento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Realizar una investigación teórica en diferentes medios la cual aporte conocimientos significativos.  Conocer cuando es necesario el proceso de curado del concreto.  Acudir a laboratorio(s) o lugares donde se realizan pruebas destructivas y no destructivas al concreto.  Sintetizar aportaciones de esta investigación a través de un video.

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RESUMEN EJECUTIVO

El concreto está en todas partes. Es el segundo material más consumido después del agua y moldea nuestro entorno. Hogares, escuelas, hospitales, oficinas, vías y aceras, todos se hacen a partir del concreto. El concreto es extremadamente perdurable y puede conservarse por cientos de años en muchas aplicaciones El propósito de este trabajo es reunir los conocimientos de que pruebas destructivas y no destructivas existen, el mismo consta de la investigación y observación de pruebas de laboratorio que permitirán la revisión de la consistencia de los resultados En los sistemas modernos de administración de puentes y, en general para los de diseño y operación de sistemas mecánicos complejos, la evaluación e inspección no destructiva juegan un papel preponderante desde el diseño hasta la operación. Nuevas teorías como la de la mecánica de la fractura y los modelos para determinar criterios de estimación de vida útil y vida residual, adquieren cada vez mayor importancia para garantizar la operación y servicio de dichos sistemas. De esta manera, el diseño y la operación se relacionan con la evaluación no destructiva a través de las características intrínsecas de los materiales y sus posibles mecanismos de falla, además de programas de mantenimiento que buscan prevenir fallas catastróficas o accidentes. Dentro del contexto general, las diferentes técnicas de inspección no destructiva se clasifican en tres principales tipos: superficiales, volumétricas y globales. Las primeras permiten detectar o identificar defectos superficiales en los materiales; mientras que las volumétricas consisten en “ver” el interior de los materiales. Las globales se refieren a métodos que evalúan una estructura o sistema en forma integral y, bajo un criterio pasa-no pasa, se define la presencia de un problema o daño potencial, sin que necesariamente se identifique plenamente.

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INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación, pretende ampliar conocimientos acerca del concreto endurecido y de las pruebas destructivas y no destructivas que se aplican a dicho elemento, para lo cual se ha estructurado en 3 apartados a fin de obtener un trabajo ordenado y dar al lector un panorama más amplio del tema a tratar. Como inicio se tiene una definición y diferentes características del curado del concreto y de las pruebas que en él se aplican, se presenta el resultado de la indagación en diferentes fuentes acerca del concreto endurecido. Posteriormente se da a conocer que son las pruebas destructivas y se describen algunas de ellas, el efecto que tiene su aplicación y los beneficios o resultados que son posibles obtener al realizar dichas pruebas al concreto. Al abordar el tema de pruebas no destructivas resulta necesario saber que la propiedad a determinar durante estas, puede consistir en conocer las características geométricas de una sección, las propiedades mecánicas, o conocer el estado interior de un elemento pero todo esto llevarlo a cabo sin la destrucción del espécimen o estructura de la cual se obtiene. Debido a que algunas de las pruebas mencionadas en el presente trabajo no se llevan a cabo en una distancia o tiempo que estén al alcance de las posibilidades del equipo de investigación, únicamente se documentara evidencia de algunas de las pruebas, por consiguiente las pruebas que no se pudieron realizar ni observar únicamente se analizara la información obtenida en diferentes fuentes de información.

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CURADO DEL CONCRETO. El curado consiste en el mantenimiento de contenidos de humedad y de temperaturas satisfactorios en el concreto durante un periodo definido inmediatamente después de la colocación y acabado, con el propósito que se desarrollen las propiedades deseadas. Nunca se exagerara al enfatizar la necesidad de un curado adecuado. En el caso específico del concreto el curado es el proceso con el cual se mantienen una temperatura y un contenido de humedad adecuados, durante los primeros días después del vaciado, para que se puedan desarrollar en él las propiedades de resistencia y durabilidad. La temperatura adecuada está entre los 10 °C y los 20 °C. A menos de 10 °C la ganancia de resistencia es prácticamente nula y por encima de 20 °C se comienza a correr el riesgo de someter el concreto a una temperatura superior a la que en promedio va a tener durante toda su vida, lo cual puede inducir a agrietamientos en el concreto.

Figura 1, Curado del concreto, tomada de civilgeecs.com En cuanto a la humedad, se trata de evitar que el concreto se seque velozmente. Dos terceras partes del agua que se adiciona al concreto en el momento del mezclado se evaporan a medida que el concreto va fraguando y va endureciendo. Si ese volumen de agua sale antes que el concreto desarrolle su resistencia, entonces se producirá un agrietamiento excesivo y no se alcanzarán ni la resistencia ni la apariencia que se esperaba. Al mezclar cemento Portland con agua, se lleva acaso la reacción química denominada hidratación. El grado hasta el cual esta reacción se llegue a completar, influye en la resistencia, la durabilidad y en la densidad del concreto. Los objetivos del curado son por consiguiente: 1.- Prevenir (o reaprovisionar) la pérdida de humedad del concreto. 2.- Mantener una temperatura favorable en el concreto durante un período definido.

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CONCRETO ENDURECIDO

Conceptos fundamentales Fraguado del concreto Una vez que el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reacción química que determina el paulatino endurecimiento de la mezcla; mientras exista agua en contacto con el cemento, progresa el endurecimiento del concreto. Antes de su total endurecimiento, la mezcla experimenta dos etapas dentro de su proceso general que son: el fraguado inicial y el fraguado final. El primero corresponde cuando la mezcla pierde su plasticidad volviéndose difícilmente trabajable. Conforme la mezcla continua endureciendo, esta llegará a su segunda etapa alcanzando una dureza tan apreciable que la mezcla entra ya en su fraguado final. Concreto endurecido: es aquel que tras el proceso de hidratación ha pasado del estado plástico al estado rígido. Estado endurecido Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad el concreto endurecido no tendrá huellas de pisadas si se camina sobre él. Resistencia y durabilidad El concreto bien hecho es un material naturalmente resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al agua, capaz de resistir cambios de temperatura, así como también resistir desgaste por interperismo. La resistencia y la durabilidad son afectadas por la densidad del concreto. El concreto más denso es más impermeable al agua. La durabilidad del concreto se incrementa con la resistencia. La resistencia del concreto en el estado endurecido generalmente se mide por la resistencia a la compresión usando la prueba de resistencia a la compresión. La resistencia y la durabilidad son afectadas por: La compactación. Significa remover el aire del concreto. La compactación apropiada da como resultado concreto con una densidad incrementada que es más resistente y más durable. Curado. Curar el concreto significa mantener húmedo el concreto por un periodo de tiempo, para permitir que alcance la resistencia máxima. Un mayor tiempo de curado dará un concreto más durable. Clima. Un clima más caluroso hará que el concreto tenga una mayor resistencia temprana Propiedades del concreto Se denomina cemento a un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón o concreto.

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Figura 2, de arquitectura, aprendiendo a ser arquitecto. (Propiedades del concreto)

Las cuatro propiedades principales del concreto cohesividad, resistencia y durabilidad. (imcyc, 2004).

son:

trabajabilidad,

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias, aunque esté débil en otras. Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad. Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio. Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. (Frederick, 1992)

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Figura 3, de arkitectura, aprendiendo a ser arquitecto.(descripción del concreto)

Estados del concreto Estado fresco. Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la trabajabilidad y la cohesividad. Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no está blando, se conoce como FRAGUADO del concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y durante el acabado. Estado endurecido. Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.

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PRUEBAS DESTRUCTIVAS DEL CONCRETO ENDURECIDO

MUESTREO DE CILINDROS DE CONCRETO

Los cilindros de concreto para pruebas se usan para: • Pruebas de aceptación para resistencias especificadas. • Verificar las proporciones de la mezcla. • Control de calidad por el productor de concreto.

Figura 4, Felipe Hernández, elementos para elaboración de cilindros de concreto, tomada de: el concreto en la obra imcyc Cualquier desviación respecto a los procedimientos estándares dará como resultado una resistencia medida más baja. Los resultados de prueba de baja resistencia debido a procedimientos que no están de acuerdo con los estándares generan problemas, costos y retrasos excesivos al proyecto. Los resultados de la resistencia de cilindros curados en la obra se usan para: • Determinar el momento en que se puede permitir que una estructura sea puesta en servicio. • Evaluar la suficiencia del curado y protección del concreto en la estructura. • Programar la remoción de los moldes y de los puntales. Los requisitos de curado para cilindros curados en la obra campo son diferentes a los exigidos para los curados de manera estándar y no deben confundirse ambos. Equipo necesario para hacer los cilindros. • Moldes para colar especímenes cilíndricos y varilla de apisonamiento con punta semiesférica -15 mm de diámetro para cilindros de 15 x 30 cm. • Mazo de hule de 600gr ± 200 gr. • Pala, llana manual de madera y cucharón. • Carretilla u otro contenedor apropiado para la muestra. • Tanque de agua o caja de curado con disposiciones para mantener el ambiente requerido de curado durante el periodo de curado inicial.

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Tome las muestras de concreto del camión de concreto premezclado: • Es muy importante obtener la muestra de concreto que sea representativa del concreto en el camión mezclador. El muestreo debe realizarse de acuerdo con NMX C161, Concreto fresco muestreo, (ASTM C 172, Práctica estándar para el muestreo de concreto recién mezclado). • El concreto debe ser muestreado desde la parte media de la carga. La primera y la última descarga de la carga no proporcionaran una muestra representativa. El concreto debe ser muestreado desviando la canaleta hacia una carretilla, de tal modo que se recoja la descarga completa. Son necesarias al menos dos porciones durante la descarga para obtener una muestra compuesta. El tiempo entre la primera y la porción final de la muestra compuesta no debe exceder 15 minutos. El tamaño mínimo requerido de la muestra de concreto es de 28 l.

Figura 5, Felipe Hernández, concreto muestreado, tomada de: el concreto en la obra imcyc

Previamente al colado de los cilindros: • Proteja la muestra contra evaporación, luz solar y contaminación. Lleve la muestra hasta el lugar en donde han de realizarse las pruebas del concreto fresco, el cual debe estar cerca del lugar en donde los cilindros serán almacenados sin perturbación para el periodo de curado inicial. Después de que el concreto es llevado al sitio para el colado de los cilindros, mezcle nuevamente el concreto en la carretilla. Empiece las pruebas de revenimiento, densidad -peso unitario-, y contenido del aire a los cinco minutos y comience a moldear los cilindros a los 15 minutos después de haber obtenido la muestra.

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Figura 6, Felipe Hernández, prueba de revenimiento, tomada de: el concreto en la obra imcyc

Colado y manejo de los cilindros: • Ponga una etiqueta en el molde con la marca de identificación apropiada. • No ponga etiquetas en las tapas o en la parte superior. • Así mismo, coloque los moldes cilíndricos sobre una superficie nivelada. • También, determine el método de compactación. • Para concreto con un revenimiento menor de 2.5 cm el concreto se debe compactar por vibración. • Para concreto con revenimiento de 2.5 cm o más alto se permite la compactación por varillado o por vibración.

Figura 7, Felipe Hernández, canaleta hacia carretilla, tomada de: el concreto en la obra imcyc • Determine el número de capas de concreto que se colocarán en el molde:

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Para concreto compactado con varilla de apisonamiento coloque el concreto en tres capas iguales para cilindros de 15 x 30 cm.

Figura 8, Felipe Hernández, capas para compactado, tomada de: el concreto en la obra imcyc Para concreto que se compactará por vibración llene el molde en dos capas iguales.

Figura 9, Felipe Hernández, compactado por vibracion, tomada de: el concreto en la obra imcyc • Coloque el concreto en el molde distribuyéndolo alrededor del interior del molde con el cucharón. Compacte la capa varillando 25 veces uniformemente alrededor de la capa. Cuan- do use un vibrador, insértelo lo suficiente de modo que las grandes bolsas de aire dejen de salir de la parte superior. Se requieren dos inserciones del vibrador para un cilindro de 15 x 30 cm. Evite la vibración excesiva. • Golpee ligeramente los lados del molde de 10 a 15 veces con el mazo después de cada capa a fin de cerrar cualquier hoyo de inserción que se haya formado, ya sea por la varilla o por el vibrador.

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Figura 10, Felipe Hernández, golpeo para cerrar cualquier hoyo de insercion, tomada de: el concreto en la obra imcyc • Enrase la parte superior con una llana de madera para producir una superficie plana, pareja y a nivel, y cubra con una bolsa de plástico. • Traslade los moldes cilíndricos con concreto fresco cuidadosamente, soportando la parte inferior. • Coloque los cilindros sobre una superficie plana y en un ambiente controlado en donde la temperatura se mantenga de 16 a 27°C. Cuando la resistencia especificada del concreto es mayor que 40 MPa, el rango de temperatura para el curado inicial debe mantenerse de 20 a 26°C. Sumergir los cilindros, completamente cubiertos por agua es un procedimiento aceptable y preferido que asegura resultados de resistencia más confiables. La temperatura en el almacenamiento, como por ejemplo en los cajones de curado debe controlarse según sea necesario. Deben registrarse y reportarse las temperaturas máxima y mínima durante el curado inicial. • Proteja los cilindros contra la luz directa del sol o calor radiante y contra temperaturas de congelación en invierno. • Los cilindros deben ser transportados de regreso al laboratorio a las 48 horas después del colado, y no deben ser movidos o transportados hasta, al menos, ocho horas después del fraguado final. Almacene los cilindros para evitar daño y mantenga la humedad durante la transportación. El tiempo de viaje desde el sitio de la obra hasta el sitio del laboratorio no debe exceder de cuatro horas.

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ENSAYO A COMPRESION DE CILINDROS DE CONCRETO Resistencia Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con maquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura.

Figura 11, ensayo de compresión de concreto, tomada de youtubedownloader.com La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección. ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 0.1 MPa. El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada. La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida.

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El rango entre los cilindros compañeros de los mismos conjuntos y probados a la misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente 2 a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensayo en el laboratorio. Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual. Materiales. -

Cilindro de concreto de longitud de 30cm con diámetro de 15cm.

-

Maquina universal para aplicar carga.

-

Dial de carga.

Figura 12, equipo electrónico test mark, tomada de www.dysconcsa.com La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del concreto, dada la importancia que reviste esta propiedad, dentro de una estructura convencional de concreto reforzado, la forma de expresarla es, en términos de esfuerzo, generalmente en kg/cm2 y con alguna frecuencia lb/pulg2(p.s.i). La equivalencia que hay entre los dos es que 1 psi es igual a 0.07kg/cm2. Aunque hoy en día se ha acogido expresarla en MPa de acuerdo con el sistema internacional de unidades.

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Figura 13, prueba al concreto, tomada de www.monografias.com La forma de evaluar la resistencia del concreto es mediante pruebas mecánicas que pueden ser destructivas, las cuales permiten probar repetidamente la muestra de manera que se pueda estudiar la variación de la resistencia u otras propiedades con el paso del tiempo. Para las primeras se utilizan tres tipos de muestras: cilindros, cubos y prismas. Para las segundas hay diferentes sistemas. El ensayo de compresión es meramente lo contrario del de tensión con respecto a la dirección o el sentido del esfuerzo aplicado. Las razones generales para la elección de uno u otro tipo de ensayo se establecieron. Asimismo, un número de principios generales se desarrolló a través de la sección sobre el ensayo de tensión sobre los cuales son igualmente aplicables al ensayo de compresión. Existen, sin embargo, varias limitaciones especiales del ensayo de compresión a las cuales se debe dirigir la atención: La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial. El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensiva, Existe siempre una tendencia al establecimiento de esfuerzos flexionantes y a que el efecto de las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida que la carga prosigue. La fricción entre los puentes de la máquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies de los extremos de la probeta debido a la expansión lateral de esta. Esto puede alterar considerablemente los resultados que se

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obtendrían si tal condición de ensayo no estuviera presente. Las áreas seccionales, relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad de una máquina de ensayo de capacidad relativamente grande o probetas tan pequeñas y por lo tanto, tan cortas que resulta difícil obtener de ellas mediciones de deformación de precisión adecuada. Se supone que se desean las características simples del material y no la acción de los miembros estructurales como columnas, de modo que la atención se limita aquí al bloque de compresión corto. El ensayo más universalmente reconocido para ejecutar pruebas de resistencia mecánica a la compresión simple es el ensayo de probetas cilíndricas, las cuales se funden en moldes especiales de acero o hierro fundido que tienen 150mm de diámetro por 300mm de altura (relación diámetro: altura 1:2).Los procedimientos relativos a este ensayo se encuentran especificados en las normas NTC 550 y 673 que hacen referencia a la confección de cilindros y al ensayo de resistencia compresión.

Figura 14, tipos de ensayo de contracción

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Una vez que la muestra de concreto fresco ha sido correctamente seleccionada de acuerdo con los procedimientos descritos en la norma NTC 454, de manera que sea representativa de toda la masa, se procede de la siguiente manera: Antes de colocar el concreto en el molde, es necesario aceitar el interior del cilindro para evitar que el concreto se adhiera al metal; para hacer esto, es suficiente untar las paredes y el fondo con una brocha impregnada de aceite mineral; la capa de aceite debe ser delgada y en el fondo no debe acumular aceite. El cilindro se llena en tres capas de igual altura (10cm) y cada capa se apisona con una varilla lisa de 16mm de diámetro con uno de sus extremos redondeados, la cual se introduce 25 veces por capa en diferentes sitios de la superficie del concreto, teniendo en cuenta de que la varilla solo atraviese la capa que se está compactando, sin pasar a la capa siguiente. Al final de la compactación se completa el llenado del molde con más mezcla y se alisa la superficie con la ayuda de un palustre o de una regla. Una vez que se ha llenado cada capa, se dan unos golpes con la varilla o con un martillo de caucho a las paredes de este, hasta que la superficie del concreto cambie de mate a brillante, con el objeto de eliminar las burbujas de aire que se hayan podido adherir al molde o hayan quedado embebidas en el concreto. Los cilindros recién confeccionados deben quedar en reposo, en sitio cubierto y protegidos de cualquier golpe o vibración y al día siguiente se les quita el molde cuidadosamente. Inmediatamente después de remover el molde, los cilindros deben ser sometidos a un proceso de curado en tanques de agua con cal, o en un cuarto de curado a 23ºC, con el fin de evitar la evaporación del agua que contiene el cilindro, por la acción del aire o del sol, y en condiciones estables de temperatura para que el desarrollo de resistencia se lleve a cabo en condiciones constantes a través del tiempo. En estas condiciones los cilindros deben permanecer hasta el día del ensayo. La resistencia a la compresión del concreto se mide con una prensa que aplica carga sobre la superficie del cilindro (Norma NTC 673). Generalmente esta superficie es áspera y no plana, lo cual puede conducir a concentraciones de esfuerzo que reducen considerablemente la resistencia real del concreto. Una falta de planicie de 0.25mm puede reducir a un tercio la resistencia. Para remediar esta situación, normalmente se hace un refrendado o cabeceado de las tapas del cilindro con materiales como yeso o mezclas compuestas de azufre, tal como se especifica en la norma NTC 504. La resistencia a la compresión,

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se acostumbra a dar en términos de esfuerzo o sea fuerza por unidad de área, en kg/cm2 Como realizar la prueba de resistencia del concreto. Los cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de (15x30cm), las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto.

Figura 15, prueba de resistencia del concreto, tomada de www.scielo.cl Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero azufre (ASTM C617) o con almohadillas (ASTM C1231).El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba. El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los diámetros medidos difieren en más de 2% no se debe someter a prueba el cilindro. Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más de 0.5% y en los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas.

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RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

¿Qué es la resistencia a la flexión? La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concr). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor. La resistencia a la flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio). El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla. El Módulo de Rotura determinado por la viga cargada en los puntos tercios es más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el punto medio, en algunas ocasiones tanto como en un 15%.

¿Por Qué es útil el ensayo de resistencia a flexión?

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Los diseñadores de pavimentos utilizan una teoría basada en la resistencia a la flexión, por lo tanto, puede ser requerido el diseño de la mezcla en el laboratorio, basado en los ensayos de resistencia a la flexión, o puede ser seleccionado un contenido de material cementante, basado en una experiencia pasada para obtener el Módulo de Rotura de diseño. Se utiliza también el Módulo de Rotura para el control de campo y de aceptación de los pavimentos. Se utiliza muy poco el ensayo a flexión para el concreto estructural. Las Agencias y empresas que no utilizan la resistencia a la flexión para el control de campo, generalmente hallaron conveniente y confiable el uso de la resistencia a compresión para juzgar la calidad del concreto entregado.

Figura 16, resistencia a la flexión

¿CÓMO UTILIZAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN?

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Las vigas probetas deben ser fabricadas adecuadamente en el campo. Las mezclas para pavimentos de concreto son secas, con asentamiento (revenimiento) de ½ a 2 ½ pulgadas (1,25 a 6,25 cm), se consolidan por vibración de acuerdo con la norma ASTM C31 y se golpean los laterales para liberar las burbujas de aire. Para asentamientos más altos, después de aplicarles golpes con varilla, se golpean los moldes para liberar las burbujas de aire y se agita o pincha a lo largo de los laterales para garantizar su consolidación. Nunca permita que se sequen las superficies de la viga en ningún momento. Manténgala inmersa en agua saturada con cal durante 20 horas como mínimo antes de ensayarla. Las especificaciones y las investigaciones que se hagan de las aparentes bajas resistencias deberán tener en cuenta la elevada variabilidad de los resultados de los ensayos de resistencia a la flexión. La desviación típica para las resistencias a flexión del concreto de hasta 800 libras por pulgada cuadrada (5.5 MPa) para proyectos con un buen rango de control está entre las 40 a 80 libras por pulgada cuadrada (0.3 a 0.6 MPa). Los valores de las desviaciones típicas por encima de las 100 libras por pulgada cuadrada (0.7 MPa) pueden indicar problemas en los ensayos. Existe una elevada probabilidad de que problemas en los ensayos, o diferencias en la humedad dentro de una viga, debido a un secado prematuro, puedan ocasionar baja resistencia. En aquellos lugares donde haya sido establecida en el laboratorio una correlación entre la resistencia a la flexión y la resistencia a compresión, se pueden utilizar las resistencias de los testigos para la resistencia a compresión, según la ASTM C42, para chequear contra el valor deseado, empleando el criterio de la ACI 318 del 85% de la resistencia especificada, para el promedio de tres testigos. No resulta práctico aserrar vigas de una losa para los ensayos a flexión, el aserrado de vigas reducirá en gran medida la resistencia a flexión medida y no debe ser hecho. En algunos casos se utiliza la resistencia a tracción indirecta de testigos por la ASTM C496, pero la experiencia de cómo analizar los datos de los ensayos es limitada.

Otro procedimiento para la investigación en sitio, consiste en evaluar la resistencia a compresión de núcleos extraídos (testigos, corazones) comparándolos con vaciados aceptables efectuados en la proximidad del concreto en cuestión.

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¿Cuáles son los problemas con la flexión? Los ensayos de flexión son extremadamente sensibles a la preparación, manipulación y procedimientos de curado de las probetas. Las vigas son muy pesadas y pueden ser dañadas cuando se manipulan y transportan desde el lugar de trabajo hasta el laboratorio. Permitir que una viga se seque dará como resultado más bajas resistencias. Las vigas deben ser curadas de forma normativa, y ensayadas mientras se encuentren húmedas. El cumplimiento de todos estos requerimientos en el lugar de trabajo es extremadamente difícil lo que da frecuentemente como resultado valores de Módulo de Rotura no confiables y generalmente bajos. Un período corto de secado puede producir una caída brusca de la resistencia a flexión. Muchas agencias estatales de vías han utilizado la resistencia a la flexión, pero ahora están cambiando hacia la resistencia a compresión o a los conceptos de madurez para el control de los trabajos y el aseguramiento de la calidad de los pavimentos de concreto. Las resistencias a compresión de las probetas cilíndricas son también utilizadas para las estructuras de concreto. Los datos obtenidos puntualizan la necesidad de hacer una revisión de los procedimientos corrientes de ensayo. Ellos sugieren también que, mientras el ensayo de resistencia a flexión es una herramienta útil en la investigación y en la evaluación de laboratorio de los ingredientes del concreto y de sus proporciones, es muy sensible a las variaciones de los ensayos para ser utilizado como base para la aceptación o rechazo del concreto en el campo. La NRMCA y la Asociación Americana de Pavimentos de Concreto (ACPA) tienen una política de que el ensayo de resistencia a compresión es el método preferido de aceptación del concreto y que el ensayo debe ser conducido por técnicos certificados. Los Comités del ACI 325 y 330 sobre la construcción y diseño de pavimentos de concreto, y la Asociación del Cemento Portland (PCA)

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puntualizan la utilización de los ensayos de resistencia a compresión como los más convenientes y confiables. La industria del concreto y las agencias de inspección y ensayos están mucho más familiarizados con los ensayos tradicionales a compresión de las probetas cilíndricas, para el control y la aceptación del concreto. La flexión puede ser utilizada con propósitos de diseño, pero la resistencia a compresión correspondiente debe ser utilizada para ordenar y aceptar el concreto. En el momento en que se realicen las mezclas de prueba, se deberán hacer tanto los ensayos a flexión como a compresión de manera que puede ser desarrollada una correlación para el control de campo.

ENSAYE A COMPRESIÓN DE BLOQUES LADRILLOS Y TERRAZOS Con el cemento se pueden fabricar toda clase de elementos constructivos: ladrillos, bloques, pavimentos, tubos, etc. Generalmente se emplea el cemento Portland, a veces aluminosos, y a para los tonos claros y de color, los cementos blancos. La naturaleza de los áridos varía según se quiera obtener mayor o menor densidad, dureza, resistencia al fuego, etc. Al principio se empezó utilizando morteros y hormigones fluidos para verterlos por colada, o secos para comprimirlos a mano o máquina; pero hoy día, con los procedimientos modernos de vibración, se prefiere la consistencia seca por resultar los objetos más compactos e impermeables. Los moldes, generalmente, se emplean metálicos, estancos y pulimentados o no y convenientemente enjabonados o engrasados, para que no se adhieran y sean de fácil desmolde. Se hacen de yeso cuando se fabrican molduras o esculturas. El desencofrado, empleando hormigones de consistencia blanda o fluida no puede hacerse hasta los dos o tres días en que se haya endurecido algo, necesitándose un gran número de moldes. Con la consistencia seca vibrada, se hace inmediatamente después de moldeados. La conservación de los aglomerados del cemento debe hacerse en ambiente húmedo, y algunos incluso debajo del agua.

Bloques de Hormigón. Los primeros bloques se hicieron macizos, pero como resultaban demasiado pesados y caros, se aligeraron, haciéndolos huecos en el sentido de su altura, llenando unos moldes metálicos con morteros de 150 a 200kg, de cemento por metro cúbico de arena gruesa.

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Se comprimen con pilones, bocartes o prensas hidráulicas, según la importancia de la fábrica, y desmoldan inmediatamente, dejándoles veinticuatro horas sobre la plancha que forma el fondo del molde, depositándoles en una cámara húmeda, regados dos veces por día en la primera semana, pudiendo ser empleados en obra a los 28 días. Según Palomar, con dosificación que alcanzan resistencias de 200 y 100, respectivamente.

Figura 17, pruebas de resistencia a la compresión, tomada de www.youtube.com

Por vibración se obtienen bloques huecos de hormigón, aligerados con numerosas celdas de paredes delgadas, que son muy aislantes. Se fabrican de diferentes formas, empleándose además de paramentos como bovedillas, haciéndose más ligeros utilizando hormigones de poca densidad.

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PESO VOLUMÉTRICO DE CONCRETO FRESCO O SECO

El concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios y otras estructuras, tiene un peso específico (densidad, peso volumétrico, masa unitaria) que varía de 2200 hasta 2400 kg/m3 (137 hasta 150 libras/piés3). La densidad del concreto varía dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad de aire atrapado (ocluido) o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y cemento. Por otro lado, el tamaño máximo del agregado influye en las cantidades de agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta (aumentándose la cantidad de agregado), se aumenta la densidad. Algunos valores de densidad para el concreto fresco se presentan en la Tabla 1-1. En el diseño del concreto armado (reforzado), el peso unitario de la combinación del concreto con la armadura normalmente se considera 2400 kg/m3 (150 libras/piés3).

El peso del concreto seco es igual al peso de los ingredientes del concreto fresco menos el peso del agua de mezclado evaporable. Parte del agua de la mezcla combina químicamente con el cemento durante el proceso de hidratación, transformando el cemento en un gel de cemento. Además, parte del agua permanece fuertemente retenida en los poros y en los capilares y no se evapora bajo las condiciones normales. La cantidad del agua de mezclado que se evaporará del concreto expuesto en un medio ambiente con humedad relativa del 50% es cerca del 1⁄2% al 3% del peso del concreto; la cantidad real depende del contenido inicial de agua, de las características de absorción de los agregados y del tamaño y forma de los miembros del concreto.

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Aparte del concreto convencional, hay una gran cantidad de concretos especiales para atender a las más variadas necesidades, los cuales varían de concretos aislantes ligeros (livianos) con densidad de 240 kg/m3 (15 libras por yardas cúbicas) hasta los concretos pesados con pesos unitarios de 6000 kg/m3 (375 libras por yardas cúbicas), usados como contrapesos o blindajes contra radiación.

Figura 18, peso volumétrico

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EXTRACCIÓN DE CORAZONES DE CONCRETO ENDURECIDO

Extracción de núcleos de concreto endurecido de 2” 2.5” para determinar su resistencia a la compresión y análisis dimensional. La extracción de las muestras de concreto endurecido se lleva a cabo una vez que se cumpla la edad especificada. Las muestras deben extraerse de zonas del concreto no dañadas; aquellas que presenten alteraciones o que se obtengan con acero de refuerzo o algún otro material, deben ser desechadas. El número de especímenes que componen a la muestra se determina en función del uso, ya sea para medir espesores, para conocer la resistencia de estructuras antiguas, para evaluar un producto una vez alcanzada la edad especificada, para conocer la tendencia de adquisición de la resistencia del material con relación al tiempo. La extracción de los especímenes, ya sea de un plano horizontal, vertical o inclinado, debe efectuarse en forma perpendicular a la superficie y en una zona alejada de aristas o juntas de colado. En el caso de losas y muros, esta distancia es cuando menos de peralte y medio

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PERFORACIONES DE CONCRETO PARA PASO DE TUBERÍA

Con un taladro industrial se llevan a cabo la perforación de elemento con un espesor hasta de 35 cm, a diferentes diámetros. Para la perforación, con un diámetro superior al menos en 2 cm. al diámetro exterior del tubo a instalar, se evitará cualquier sistema de percusión o impacto (puede ocasionar fisuras o desconchados importantes que acrecienten las mermas resistentes o de durabilidad de la viga) optando por un sistema de perforación por rotación con corona, similar al usado para la extracción de probetas testigo, con lo que obtendremos un cilindro-testigo que nos permitirá corregir o confirmar las previsiones iniciales de merma resistente y rediseñar, en caso necesario, el refuerzo previsto. Se deberá colocar una vaina que proteja tras sellar, los cortes de las varillas y que evite el contacto entre tubería y armado de la viga para prevenir corrosiones electroquímicas. El Diseño del Refuerzo, en una estructura existente y ya en servicio, te da fundamentalmente dos opciones. La primera, más tradicional, a base de chapas y /o perfiles metálicos fijados a la viga con anclajes químicos y adhesivos tipo epoxi. La segunda, más innovadora, más versátil y con menos impacto visual, a base de refuerzos con láminas-bandas de fibra de carbono.

Figura 19, perforaciones en paso de tubería

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PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS EN EL CONCRETO ENDURECIDO

El propósito de establecer procedimientos estándares para el desarrollo de pruebas no destructivas PND de estructuras de concreto es calificar y cuantificar las propiedades de los materiales del concreto en sitio sin la destrucción del espécimen o estructura de la cual se obtiene. La propiedad a determinar puede consistir en conocer las características geométricas de una sección, las propiedades mecánicas, o conocer el estado interior de un elemento, incluyendo la disposición de las barras de refuerzo.

ESCLERÓMETRO

El esclerómetro es un instrumento de medición empleado, generalmente, para la determinación de la resistencia a compresión en hormigones ya sea en pilares, muros, pavimentos, etc. En algunos países ya no se usa para determinar la resistencia del hormigón endurecido, sino que solamente se utiliza para evaluar la uniformidad del hormigón in situ, delinear zonas de hormigón deteriorado o de baja calidad o estimar el desarrollo de resistencias in situ. Su funcionamiento consiste en una pesa tensada con un muelle. Dicha pesa tensada es lanzada contra el hormigón y se mide su rebote. Aunque no es un método excesivamente fiable, su uso está muy extendido. Proporciona valores aproximados y se emplea principalmente como método de comprobación, siendo menos usado que el ensayo de compresión. En 1950 se diseñó el primer esclerómetro para la medición no destructiva del hormigón. Patentado con el nombre SCHMIDT, su valor de rebote "R" permite medir la dureza de este material. Se ha convertido en el procedimiento más utilizado, a nivel mundial, para el control no destructivo en hormigón. Esclerómetro digital: frente a los esclerómetros convencionales, la ventaja de incorporar una pantalla en la que se recogen valores mínimos y máximos de una serie cuyo número de medidas establece el usuario. Además de establecer de forma automática tablas de edad del hormigón, descartar valores erráticos, mostrar la desviación estándar y corregir directamente la dirección de impacto, traduce el valor medio R a las unidades convencionales de resistencia, asigna un número a la medida y puede transferir todos los datos a documentos digitales a través de un PC. Es un método muy subjetivo. Según quién lo haga y cómo lo haga, arrojará unos valores más o menos fiables. Algunas de las causas que pueden alterar el valor son:

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- Si no está el esclerómetro perfectamente perpendicular con la superficie, nos dará un rebote menor. - Si la superficie no está muy limpia y pulida nos dará valores menores (capas de pintura o polvo crean una capa blanda que amortigua el golpe). - El hormigón es una mezcla de cemento, grava y arena. Si golpeamos sobre una piedra nos dará una dureza mayor. - Si es hormigón armado corremos el riesgo de golpear cerca de una barra corrugada de acero, con una dureza mucho mayor.

Figura 20, esclerómetro proetisa, tomada de proetisa.com

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PRUEBA DE RESISTENCIA A LA PENETRACION (ASTM C 803)

Una prueba conocida comercialmente como la prueba de la sonda de Windsor calcula la resistencia del concreto a partir de la profundidad de la penetración de una varilla metálica impulsada por una carga estipulada de pólvora. El principio en que se funda es que, para condiciones estándar de prueba, la penetración es inversamente proporcional a la resistencia a la compresión del concreto, pero la relación depende de la dureza del agregado. Así pues, tiene que determinarse la dureza del agregado en la escala de Moh, pero esto no representa dificultad alguna.

Figura 21, Instrumentos para ensayo Prueba de Penetración.

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Figura 22, 23, 24, Mecanismos de ensayo prueba de Penetración

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Existen gráficas de resistencia contra penetración (o longitud expuesta de la sonda) para agregados con dureza de 3 y 7 de la escala de Moh, pero, en la práctica, la resistencia a la penetración debe estar correlacionada con la resistencia a la compresión de muestras estándar para pruebas. En la figura 2.7 se muestra una relación común. Debe recordarse que la prueba mide básicamente la dureza y que no puede proporcionar valores de resistencia absolutos aunque es muy útil para determinar la resistencia relativa, es decir para hacer comparaciones.

Figura 25, Relación entre la longitud expuesta de la sonda y la resistencia de cubos aserrados de 152 mm a la edad de 35 días.

Las sondas se introducen en grupos de tres, cercanos entre sí, y se emplea la penetración promedio para calcular la resistencia. La prueba de resistencia a la penetración puede considerarse casi no destructiva, ya que el daño causado al concreto por las sondas de 6.3 mm sólo es local, y queda la posibilidad de volver a ensayar en las áreas cercanas. Aún no se dispone de la evaluación completa de la prueba, ya que no se ha aplicado extensamente, pero se dispone de un método de ASTM C 803. Es probable que la prueba de la resistencia a la penetración llegue a sustituir en menos en parte, a la prueba del martillo de rebote, a la que es superior en muchos aspectos, ya que la medición no sólo se lleva a cabo en la superficie del concreto, sino también a profundidad: de hecho, la sonda fractura el agregado y comprime el material dentro del cual se introduce.

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PRUEBA DE PULSOS ULTRASONICOS (ASTM C 597)

Las pruebas tradicionales de resistencia del concreto se practican sobre especímenes especialmente preparados que, por su forma, no son verdaderamente representativos del concreto de la estructura real. Prueba de esto es que el grado de compactación del concreto de la estructura no se refleja en los resultados de la prueba de resistencia, y no es posible determinar si la resistencia potencial de la mezcla, como lo indica la prueba del cilindro o del cubo, se ha desarrollado en realidad. Ciertamente es posible cortar una muestra de la misma estructura, pero esto da necesariamente como resultado el daño al elemento afectado; además, este procedimiento es demasiado costoso para aplicarlo como método estándar.

Figura 26, Se presenta el instrumento que toma los pulsos de Ultrasonido

Por estas razones, se ha intentado medir de manera no destructiva alguna propiedad física del concreto relacionada con su resistencia. Se ha tenido mucho éxito con la determinación de la velocidad de ondas longitudinales en el concreto. No existe ninguna relación especial entre esta velocidad y la resistencia del concreto, pero, en condiciones específicas, las dos cantidades se relacionan directamente. El factor común es la densidad del concreto: un cambio en la densidad del concreto da como resultado un cambio de la velocidad de pulso. De manera similar en una mezcla dada, la relación de la densidad real con la densidad potencial (bien compactada) y la resistencia resultante se relacionan estrechamente. Así pues un descenso en la densidad causado por un incremento en la relación agua cemento debe disminuir tanto la resistencia la compresión como la velocidad de un pulso a través de éste.

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La prueba ultrasónica de la velocidad del pulso, según lo prescrito en ASTM C 597, determina la velocidad de la propagación de un pulso de energía vibratoria a través de un miembro de concreto. El principio operacional del equipo moderno de prueba se ilustra en la Figura 2,13. Un transductor envía una onda de cortaduración, señal de alto voltaje a un transductor de recepción, haciendo el transductor vibrar en su frecuencia resonante. En el comienzo del pulso eléctrico, se enciende con un temporizador electrónico. Las vibraciones del transductor se transfieren al concreto a través de un líquido viscoso como acoplador.

Figura 27, Esquema del equipo de ensayo de pulsos ultrasónicos.

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Figura 28, Esquema de ensayo.

El pulso vibratorio viaja a través del miembro y es detectado por un transductor de recepción juntado a la superficie opuesta del concreto. Cuando se recibe el pulso, el temporizador electrónico se da vuelta y se visualiza el tiempo transcurrido del recorrido. La longitud de camino directa entre los transductores se divide por el tiempo del recorrido para obtener la velocidad del pulso a través del concreto. Es también posible medir la atenuación del pulso ultrasónico pues viaja del transmisor al receptor. (Teodoru 1988).

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PRUEBAS DINÁMICAS O DE VIBRACIÓN.

Una prueba dinámica o de vibración (velocidad de pulso) (ASTM C-597) se basa en el principio de que la velocidad del sonido en un sólido se puede medir: 1) determinando la frecuencia resonante de un espécimen ó 2) registrando el tiempo de recorrido de pulsos cortos de vibración a través de una muestra. Las velocidades elevadas indican que el concreto es de buena calidad, y las velocidades bajas indican lo contrario.

Figura 29, pruebas dinámicas NECESIDAD DE PRUEBAS IN SITU DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

Por más de 70 años en la práctica norteamericana, la prueba lo más extensamente posible usada para el concreto, ha sido la prueba de compresión del cilindro estándar. El método de prueba es relativamente fácil de realizar en términos del muestreo, preparación de especímenes, y determinación de la fuerza. Cuando se realiza correctamente, esta prueba tiene una baja variación de resistencia dentro del laboratorio, y por lo tanto se presta fácilmente para ser utilizada como estándar.

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CILINDROS MOLDEADOS IN SITU.

Esta es una técnica para obtener especímenes cilíndricos de concretos de losas recientemente vaciadas sin la necesidad de perforar para obtener muestras. El método se describe en ASTM C 873 e implica el usar un molde. La funda externa se clava al encofrado y se realiza esto para utilizar un molde cilíndrico. La funda se puede ajustar según los diversos espesores de la losa. Se llena cuando se vacía el concreto en la losa, y el concreto en el molde se permite curar junto con la losa. El objetivo de la técnica es obtener una muestra de prueba que se ha sujetado a la misma historia termal que el concreto en la estructura. Cuando se desea saber la fuerza sobre el terreno, el molde se quita de la funda y se elimina del cilindro de concreto. El cilindro se cápsula y se prueba en la compresión. Para los casos en los cuales la relación de transformación del longitud-diámetro de los cilindros es menos de dos, las fuerzas compresivas medidas necesitan ser corregidas por los factores en ASTM C 42.

Figura 30, Esquema de ensayo para cilindros moldeados in situ, tomada de www.monografias.com

Preparación de los moldes cilíndricos. Para el colado de especímenes, se utilizan moldes cilíndricos de lámina metálica gruesa no absorbente y rígida, se limpian previamente para no contaminar el concreto con sustancias ajenas y para tener un acabado dentro de lo posible libre de imperfecciones, se ajustan las tuercas y se comprueba el diámetro del cilindro midiendo con un fluxómetro en diferente sentidos, después se aplica una capa de diésel en el interior de los cilindros para facilitar el desmolde a las 24 hrs de fraguado del concreto.

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Figura 31, Remigio Rojas Reyes, Moldes ya preparados para la elaboración de cilindros, tomada de tesis: “determinación de la resistencia a la compresión de cilindros a edades tempranas”

Obtención de la muestra De la revoltura del concreto se obtiene la fracción representativa para las pruebas y para elaborar los especímenes. Cuando el concreto no esté en proceso de mezclado o de muestreo, se cubre con un paño húmedo para evitar así la evaporación del agua.

Figura 32, Remigio Rojas Reyes, Vaciado, mezclado y obtención de la temperatura del concreto en carretilla para iniciar el llenado de cilindros, tomada de tesis: “determinación de la resistencia a la compresión de cilindros a edades tempranas” Vaciado, mezclado y obtención de la temperatura del concreto Sitio de elaboración Los especímenes se elaborarán lo más cerca posible al lugar en donde se almacenarán durante 24 h. Si no es posible su elaboración en el mismo lugar de almacenaje, se deben transportar cuidadosamente los moldes con los especímenes a dicho lugar inmediatamente después de su enrasado.

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Cilindros Después de la compactación, se termina la superficie superior enrasándola con un enrasador de metal. Si se desea, se puede cabecear la superficie del cilindro recién elaborado con una capa delgada de pasta de cemento, que se endurezca, y se cure con el espécimen de acuerdo con la norma mexicana NMX-C-1090NNCCE. Curado, Protección después del acabado: Para evitar la evaporación del agua en los especímenes de concreto sin fraguar, se deben cubrir inmediatamente después de terminados, de preferencia, con una placa no absorbente y no reactiva, o con una tela de plástico durable e impermeable. Se puede emplear yute húmedo, pero debe cuidarse de mantenerse con humedad y evitar el contacto con el concreto hasta que los especímenes sean extraídos de los moldes. Descimbrado, Los especímenes deben ser descimbrados no antes de 20h ni después de 48h de su elaboración. Ambiente de curado A menos que en otro método se especifique lo contrario, todos los especímenes deben ser curados en humedad a temperatura de 296 K ± 3 K (23°C ± 3 ºC) durante las primeras 24 h después de ese tiempo deben mantenerse a una temperatura de 296 K ± 2 K (23°C ± 2°C), con una humedad relativa de 95 % mínima, hasta el momento de la prueba. El almacenaje durante las primeras 48 h debe ser en un sitio libre de vibraciones Con relación a los especímenes extraídos de los moldes, el curado húmedo significa que los especímenes de prueba pueden mantenerse con agua libre en su superficie en todo tiempo. Esta condición se logra por inmersión en agua saturada con cal, o por almacenamiento en un cuarto húmedo o gabinete que cumpla con los requisitos de la NMX-C-148-0NNCCE. Los especímenes no deben ser expuestos a goteo directo o agua corriente. Expresión de los resultados Cuando sea procedente se debe especificar en el informe lo siguiente: • Propiedades físicas de los agregados utilizados. • Tipo de aditivo utilizado y su dosificación. • Tipo de cemento. • Tipo de agregado. • Revenimiento obtenido de la mezcla. • Relación agua/cemento. • Relación grava/arena. • Toda información que haga posible repetir el diseño en igualdad de condiciones.

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EXTRACCION DE NÚCLEOS O CORAZONES DE CONCRETO

Corazones Son los núcleos cilíndricos de concreto, que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada. Cabeceo Es el procedimiento empleado para preparar las bases de los especímenes cilíndricos de concreto con los materiales adecuados. Máquina para la obtención de corazones Es un taladro equipado con una broca cilíndrica de pared delgada con corona de diamante, carburo de silicio o algún material similar; debe contar con un sistema de enfriamiento para la broca que impida la alteración del concreto y el calentamiento de la misma.

Es considerada la prueba más concluyente para determinar la resistencia a compresión de un concreto. Consiste en una broca cilíndrica hueca en cuyo extremo van engastados cristales de diamante y que por abrasión desgasta el material circundante. Existen no obstante una serie de factores que pueden influir sobre la determinación de la resistencia, encontrándose entre otros: Diámetro del núcleo: Con el fin de disminuir la preponderancia del agregado grueso en la superficie de falla, se estipula que el diámetro del núcleo debe ser por lo menos tres veces el tamaño máximo del agregado. La dispersión de resultados es menor en la medida en que aumenta el diámetro del núcleo. Relación longitud / diámetro o de “esbeltez” e Se busca que esta sea en lo posible lo más cercana a 2, reconociendo que valores mayores de ella disminuyen los valores de resistencia a compresión determinados y viceversa. Parece ser que la resistencia del concreto también influye, haciendo que sean diferentes los factores de corrección por esbeltez (para hacer comparables los resultados con los obtenidos en cilindros estandarizados), como también las condiciones de curado. Las normas británicas establecen las siguientes fórmulas para calcular factores de corrección en núcleos, dependiendo del sentido de extracción, con el fin de correlacionar con resistencias en cubos estándar: 2.5 / (1.5 + (1/ e)) sentido horizontal 2.3 / (1.5 + (1/ e)) sentido vertical: Relación de Esbeltez (1 / e)

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Figura 33, Equipo de ensayo con una porción de muestra extraída, tomada de www.cismid-uni.org SIGNIFICANCIA Y USO DEL MÉTODO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS O CORAZONES DE CONCRETO

Este método de ensayo brinda procedimientos estandarizados para obtener y ensayar especímenes para determinar la resistencia a la compresión, a la tracción indirecta y a la flexión de concreto colocado. Generalmente, los especímenes de ensayo se obtienen cuando existen dudas sobre la calidad del concreto colocado debido a resultados bajos de ensayos de resistencia durante la construcción o bien a signos que evidencien que la estructura está sobre exigida. Otro uso de este método es brindar información sobre la resistencia en estructuras más antiguas. La resistencia del concreto es afectada por la ubicación del concreto en un elemento estructural, así el concreto en la parte inferior tiende a ser más fuerte que el concreto en la parte superior. La resistencia del núcleo también depende de la orientación del núcleo respecto al plano horizontal del concreto colocado, con la resistencia tendiendo a ser menor cuando se mide paralela al plano horizontal3. Estos factores deben ser considerados cuando se planean las ubicaciones para obtener las muestras de concreto y cuando se comparar los resultados de ensayos de resistencia. La resistencia del concreto medida por ensayos de núcleos depende de la cantidad y distribución de humedad en el espécimen en el momento del ensayo. No hay procedimiento estandarizado para acondicionar un espécimen que asegure que en el momento del ensayo tendrá la misma condición de humedad que el concreto en la estructura. Los procedimientos de acondicionamiento de humedad en este método de ensayo están destinados a brindar condiciones de humedad reproducibles que minimicen las variaciones dentro de un laboratorio y entre laboratorios y que reduzcan los efectos de la humedad introducida durante la preparación del espécimen. La resistencia compresiva medida de un núcleo, por lo general será menor que aquella del cilindro estándar correspondiente, adecuadamente curado y moldeado, al que se le realizó una prueba en la misma época. Sin embargo, para un concreto determinado, no existe una relación única entre las resistencias de estos dos tipos de especímenes. La relación se ve afectada por varios factores tal como el nivel de resistencia del concreto, los historiales de temperatura y humedad en el lugar, el grado de consolidación, la variabilidad de lote a lote, las

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características de ganancia de resistencia del concreto, la condición del aparato de extracción de muestras, y el cuidado puesto en la extracción de núcleos. Se dispone de un procedimiento para calcular la resistencia equivalente del cilindro a partir de la resistencia medida de un núcleo. A falta de requisitos de resistencia del núcleo, de un código de construcción vigente o de otros documentos legales o contractuales que puedan regular el proyecto, el especificador de las pruebas debe establecer en las especificaciones del proyecto los criterios de aceptación de resistencias de núcleos. En ACI 318, se proporciona un ejemplo de criterios de aceptación de resistencia del núcleo, los cuales se utilizan para evaluar los núcleos tomados para investigar los resultados de pruebas de baja resistencia de cilindros curados estándar durante la construcción. De acuerdo con ACI 318, el concreto representado por los núcleos se considera estructuralmente adecuado si la resistencia promedio de tres núcleos es al menos 85ı% de la resistencia especificada y ninguna resistencia de núcleo es menor de 75ı% de la resistencia especificada. Alcance Este método de ensayo trata sobre la obtención, preparación y ensayo de núcleos perforados a partir de concreto para determinaciones de longitud o resistencia a la compresión o resistencia a la tracción indirecta. Este método de prueba no se aplica a núcleos de concreto lanzado. El método de prueba C1604/C1604M se aplica para obtener, preparar y probar núcleos de concreto lanzado. Presencia de armadura dentro del núcleo En lo posible no deben extraerse núcleos conteniendo armadura. En caso de ser necesario, su efecto es mínimo si su dirección es perpendicular a la de aplicación de la carga de ensayo, pero muy importante, llegando a ser inválidos los resultados, cuando se halla paralela a esta.

DIRECCIÓN DE EXTRACCIÓN RESPECTO A LA DE FUNDIDA Debido al fenómeno de exudación o “sangrado” existen diferencias si los núcleos son extraídos en dirección horizontal o vertical. En general, son menores las resistencias de núcleos extraídos en dirección horizontal (perpendicular a la dirección de fundida) que en dirección vertical, en valores aproximados de un 10%. El espécimen que se tome, ya sea de superficie horizontal, vertical o inclinada, debe extraerse perpendicularmente a la superficie y cerca del centro, alejado de las aristas o juntas de colado. Extracción de secciones de losa: La sección extraída de una losa para la obtención posterior de corazones o vigas, debe ser lo suficiente grande para

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asegurar que los especímenes no tengan fallas en el concreto, tales como fisuras, grietas, fallas internas o cualquier otro tipo de defecto.

Figura 34, Extracción de núcleo de forma vertical, tomada de www.tritontv.com

Figura 35, Extracción de núcleo de forma horizontal, tomada de www.slgarro.blog.com ALTURA DE EXTRACCIÓN RESPECTO A LA DEL ELEMENTO, DIMENSIONES Y TIPO DE ESTRUCTURA

Resulta lógico que se presenten variaciones de resistencia de un elemento de concreto con 20 su altura, debido principalmente a la presión que ejerce el material colocado por encima de ese punto. No obstante, la distribución de presiones no muestra una variación lineal, sino que en elementos con altura considerable la variación es de tipo parabólico, con los valores mayores a h/4 o h/3. También la relación superficie / volumen índice en la velocidad de evaporación del agua y en el aumento de temperatura por la mayor o menor velocidad de disipación del calor de hidratación. Se afirma que la variación de la resistencia por este concepto puede ser hasta del 40%.

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CONDICIONES DE HUMEDAD Y CURADO ANTES Y DURANTE EL ENSAYO

Dependiendo de las condiciones de humedad a las que estará sometido el concreto en la realidad, se prescribe que los núcleos sean conservados en agua durante por lo menos 40 horas y ensayados húmedos en un caso o al aire durante siete días y ensayados secos en el otro. Investigaciones realizadas en nuestro medio muestran variaciones de resistencia de 16% en promedio para un mismo concreto entre ambos métodos, llegando a alcanzar en ocasiones diferencias hasta del 30%. Los corazones que se hayan extraído de un elemento cuyas condiciones de servicio sean las de un ambiente superficialmente seco, deben permanecer durante 7 días –a menos que se acuerde otro lapso– en un ambiente cuya temperatura sea de 288 K-299 K (15°C a 20°C) y con una humedad relativa no mayor de 60%, antes de probarse a la compresión. Los corazones que se hayan extraído de un elemento que estará sujeto durante su servicio a una completa saturación, deben curarse de acuerdo con lo siguiente: sumérjanse los especímenes de prueba en agua saturada de cal, cuya temperatura debe ser de 296 K ± 2 K (23°C ± 2°C), por lo menos 40 h inmediatamente antes de sujetarlos a la prueba de compresión. Cabe señalar que durante el periodo entre su retiro del agua de almacenamiento y la prueba, deben conservarse los especímenes húmedos, cubriéndolos con telas mojadas. Cabeceo: Antes de efectuar la prueba de compresión, deben cabecearse las bases de los especímenes con azufre fundido, de acuerdo con el procedimiento establecido en la NMX-C-109. Medición: Antes de la prueba, se mide la longitud del espécimen con las bases preparadas con una aproximación de 1 mm. Es deseable la obtención del diámetro con una aproximación de 0,5 mm pero debe ser por lo menos de 1 mm, promediando dos medidas tomadas en ángulo recto una de otra, aproximadamente a la altura media del espécimen. Prueba: Se limpian las superficies de las placas superior e inferior y las cabezas del espécimen de prueba. Se coloca este último sobre la placa inferior alineando su eje cuidadosamente con el centro de la placa de carga. EI contacto que se produce entre el espécimen y las placas superior e inferior debe asegurarse que sea suave y uniforme.

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CONCLUSIÓN El curado del concreto es recomendable en el caso específico del concreto pues es el proceso con el cual se mantienen una temperatura y un contenido de humedad adecuados, para que se puedan desarrollar en él las propiedades de resistencia y durabilidad necesarias. Para determinar la calidad y sabiendo que con el paso del tiempo en el concreto se producen cambios se determina que se deben realizar pruebas al concreto endurecido ya sean destructivas o no destructivas, la intención es obtener resultados de dichas pruebas y con estos resultados dar sugerencias constructivas o de seguridad para ser aplicadas a las obras. Las pruebas destructivas tienen como propósito fundamental determinar la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de concreto, son las pruebas en las que es posible obtener más que una indicación de la resistencia del concreto en una estructura puesto que la mima depende, entre otras cosas, de lo adecuado de la compactación y del curado. Las pruebas no destructivas a estructuras de concreto tienen el propósito de calificar y cuantificar las propiedades de los materiales del concreto sin la destrucción de la estructura de la cual se obtiene. Las propiedades del concreto en estado endurecido incluyen la resistencia mecánica, durabilidad, elasticidad e impermeabilidad, resistencia al desgaste, propiedades térmicas que pueden ser determinadas con las pruebas mencionadas en el presente trabajo de investigación y que son de gran importancia para conocer y poder describir estructuras concreto.

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REFERENCIAS

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