ENSAYOS DE ACELERACION DE RESISTENCIA DE CONCRETO
Las
pruebas de asentamiento se harán por cada cinco (5) metros cúbicos de concreto
a vaciar y serán efectuados con el consistímetro de Kelly o con el cono de
Abrams (ICONTEC 396). Los asentamientos máximos para las mezclas proyectadas
serán los indicados al respecto para cada tipo, de acuerdo con la geometría del
elemento a vaciar y con la separación del refuerzo.
Testigos de la
Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el
“Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación
C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de
prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será
obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la
supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de
por lo menos cuatro cuerpos de prueba.
La edad normal
para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para
anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas,
dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días,
calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días.
En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y
ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin
abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra,
el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere
necesarios para controlar la calidad del concreto.
El Contratista
proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al
Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor de
los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor serán por cuenta del
Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de
los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de
vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros
cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto.
Cuando el
volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor
de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de
concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para
atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos
de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o
tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea
que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros
provenientes de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La
resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las
resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán
una resistencia igual o mayor a esa resistencia.
En los casos en
que la resistencia de los cilindros de ensayo para cualquier parte de la obra
esté por debajo de los requerimientos anotados en las especificaciones, el
Interventor, de acuerdo con dichos ensayos y dada la ubicación o urgencia de la
obra, podrá ordenar o no que tal concreto sea removido, o reemplazado con otro
adecuado, dicha operación será por cuenta del Contratista en caso de ser
imputable a él la responsabilidad. Cuando los ensayos efectuados a los siete
(7) días estén por debajo de las tolerancias admitidas, se prolongará el curado
de las estructuras hasta que se cumplan tres (3) semanas después de vaciados
los concretos.
METODOLOGÍA PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CONCRETO
Hoy en día las
normatividad vigente en muchos países especifican métodos para evaluar la
calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del
concreto colocado en obra, en la forma de probetas cilíndricas, según
procedimientos normalizados.
Generalmente
para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se
realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2
de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los
especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados.
La edad para pruebas
de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el concreto va a
recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que deberá ser
especificada.
CRITERIOS PARA UNA BUENA EVALUACIÓN:
Los métodos de
evaluación difieren según la metodología de diseño aplicada en la estructura:
a) Para
estructuras diseñadas por esfuerzos permisibles, cargas de servicio y la teoría
aceptada de esfuerzos y deformaciones lineales en flexión, el procedimiento es
el siguiente:
Se considera
conforme el concreto de la construcción cuando el promedio de cualquier grupo
de cinco ensayos de resistencia consecutivos, de especímenes curados en el
Laboratorio, que representen a cada clase de concreto, sea igualo mayor que la
resistencia especificada (f'c) y no más de 20% de los ensayos de resistencia
den valores menores que la resistencia especificada.
b) Cuando se
trate de estructuras diseñadas por el método de diseño a la rotura, es decir,
cuando el dimensionamiento de los elementos de concreto armado se basa en
cálculos sobre la resistencia a la rotura, el concreto se considera conforme
cuando el promedio de cualquier grupo de 3 ensayos consecutivos de resistencia,
de especímenes curados en el Laboratorio, que represente a cada clase de
concreto, sea igual o mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más del
10% de los ensayos de resistencia tendrán valores menores que la resistencia
especificada.
Este método de
evaluación se aplica también en el caso de las estructuras de concreto
pretensado. En ambos casos, la evaluación y aceptación del concreto se puede
juzgar inmediatamente, dado que los resultados de las pruebas se reciben en el
curso de la obra.
Ejemplo:
Como ejemplo, se
expone el registro de control de calidad de un concreto de resistencia
especificada f'c = 245 con las siguientes series de resultados, cuyos promedios
en grupos de 5 y 3, para los casos señalados anteriormente, se anotan en las
columnas respectivas.
los dos
criterios reglamentarios, el concreto del ejemplo sería considerado conforme.
Para analizar el comportamiento del concreto se recomienda llevar
"Gráficos de Control" sobre los resultados de ensayos de resistencia
a compresión a 28 días, de modo de visualizar la información disponible. En
abscisas se indica la secuencia cronológica de resultados, mientras en
ordenadas se señalan las resistencias obtenidas. Para fijar los límites de
variación de las resistencias se trazan líneas paralelas correspondientes a la
resistencia especificada: f'c y la resistencia promedio utilizada para
dosificar el concreto: fc.
Alternativas:
Las
especificaciones del Reglamento Nacional fueron inspiradas en el "Building
code Requirements for Reinforce Concrete" del Instituto Americano del
Concreto (A.C.I.), vigente en la época de su promulgación. Posteriormente, el
ACI ha modificado el criterio. Es así que el Reglamento modificado en 1977
establece un sistema único para la aceptación de la resistencia, el cual es
aplicable a todo concreto usado en estructuras diseñadas de acuerdo con dicho
reglamento, sin tomar en cuenta el método de diseño utilizado. Se
considera que la resistencia del concreto es satisfactoria si el promedio de
cualquier conjunto de tres pruebas consecutivas permanece por encima de la
resistencia
especificada (f'c) y ningún ensayo individual de resistencia resulte menor que la especificada (f'c) en más de 35 K/cm2.
especificada (f'c) y ningún ensayo individual de resistencia resulte menor que la especificada (f'c) en más de 35 K/cm2.
Ocasionalmente,
pueden realizarse pruebas de resistencia en las que no se cumpla con estos
criterios (probablemente una vez en 100 pruebas), aunque el nivel de
resistencia y la uniformidad del concreto sean satisfactorios. Puede haber
tolerancia para tales desviaciones, estadísticamente normales, al decidir si el
nivel de resistencia que se produce es adecuado o no.
En términos de
probabilidad de falla, el criterio de un resultado de resistencia menor de 35
K/cm2 que la resistencia especificada (f'c) se adapta
favorablemente a un número pequeño de ensayos. Por ejemplo, si únicamente se
hacen cinco ensayos en una obra pequeña, es evidente que si los resultados de
cualquiera de ellas (promedio de dos cilindros) es menor que la resistencia
especificada (f'c) en más de 35 Kg/cm2, el criterio no se cumple.
Ensayos de
estructuras
Líneas de
investigación
- Ensayos de estructuras (estáticos,
dinámicos, de fatiga).
- Determinación del comportamiento
de estructuras frente a la vibración.
- Determinación experimental de
esfuerzo y fatiga.
- Certificación y homologación de
elementos estructurales.
Proyectos
- TANGO: Tecnología aplicada a
objetivos comerciales a corto plazo.Realización de un ensayo de fatiga de
un fuselaje de fibra de carbono (4 metros de diámetro X 6.5 metros de longitud),
con vistas a conseguir mayores reducciones de los costes de operación del
transporte de aeronaves civiles.
- Ensayos estructurales. Programa
METEOR.Ensayos estáticos y de fatiga, a temperatura ambiente y otras
temperaturas.
Servicios
- Realización de ensayos
estructurales: Estudio y realización de ensayos estructurales (estáticos,
fatiga y vibración) en estructuras dentro del campo aeroespacial.
Antiguamente se
decía que los agregados eran elementos inertes dentro
del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las
reacciones químicas, la tecnología moderna se establece que siendo
este material el que mayor % de participación tendrá dentro de la unidad cúbica
de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las
propiedades del concreto.
La influencia de
este material en las propiedades del concreto tiene efectos importante no sólo
en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la
trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la
durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios
volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.
La norma de
concreto E-060, recomienda que ha pesar que en ciertas circunstancias agregados
que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen comportamiento en
experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en cuenta que un
comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos resultados bajo
otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida de lo posible
deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones
del proyecto.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO
Los ensayos no
destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del hormigón
endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos.
En el caso de
estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de
elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de
efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio.
Efectuado éste,
se podrán investigar las zonas con mayor daño con técnicas destructivas, y
emitir una opinión más fundada sobre la estructura. En general se puede
señalar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los ensayos.
Entre las
pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta
prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras
características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad
ultrasónica sobre el material que se va a probar.
ALCANCES
Los materiales
que se ensayan con este método son heterogéneos, como la madera y el hormigón;
se excluyen los metales, ya que provocan una serie de irregularidades que
afectan los resultados obtenidos.
Así el equipo
hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades: homogeneidad, la
presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón debidos a diferentes
causas como ataques del fuego y bioquímicos, así como también la calidad del
hormigón.
GENERALIDADES
Equipo
pero en lo
esencial poseen transductores capaces de marcar el tiempo de propagación de una
onda a través del hormigón.
UTILIZACIÓN
Como Usar el Equipo
Cuidadosamente
se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se toman tres lecturas
como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la onda en el hormigón y la
distancia entre transductores o terminales; estas distancias no deben exceder
de 400 mm y se recomienda que sean lo más constantes posibles para asegurarse
de que las lecturas obtenidas sean uniformes.
Una vez que la
onda se transmite a través del hormigón, es captada por el transductor
receptor, el cual convierte la energía mecánica de la onda en pulso
electrónico. Después de recibido, se obtendrá el tiempo de propagación de la
onda en el hormigón que, junto con la distancia entre transductores, nos
ayudará a saber la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con diferentes
criterios existentes y es así como se conocerá el estado del hormigón ensayado.
Se
debe asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la
superficie del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de
hormigón y los transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá efectuar
un tartamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del
hormigón se debe:
-
Procurar no moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente lecturas
erróneas.
-
Mantener firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.
Criterios para la Selección de Puntos de Ensayo.
Antes de aplicar
la prueba, es necesario efectuar un reconocimiento visual de los puntos que se
van a ensayar, con el fin de determinar la rugosidad de la superficie, la
presencia de huecos y fisuras que afectarán nuestra prueba.
Es necesario
quitar el acabado de la superficie (yeso, cemento, pintura, etc) con el fin de
evitar resultados erróneos por la posible separación entre el acabado y el
elemento que se va ensayar.
Cuando la
superficie es rugosa, es necesario pulirla con una piedra de pulir, con el fin
de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.
En la figura se
muestran las opciones para instalar los transductores en la superficie de
prueba de la probeta. La transmisión puede ser directa, semidirecta o
indirecta.
Mientras sea
posible deberá utilizarse la transmisión directa, ya que proporciona la máxima
sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Sin embargo,
algunas veces tiene que examinarse el hormigón mediante el uso de trayectorias
diagonales y, en estos casos, la semidirecta puede usarse tomando en cuenta que
la distancia que se va a medir será en diagonal, aplicando el teorema de
Pitágoras.
La transmisión
indirecta es la menos satisfactoria, ya que además de su relativa
insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que usualmente tienen
la influencia de la capa de hormigón cercana a la superficie, que no serán
representativas del hormigón en estratos más profundos. Aún más, la longitud de
la trayectoria está menos definida y no resulta satisfactorio el tomarla como
la distancia de centro a centro de los transmisores; para corregir esto
perfectamente, debe adoptarse el método mostrado en la figura siguiente, para
determinar la velocidad de pulso.
En este método,
se coloca el transmisor en un punto elegido de la superficie y el receptor
sobre los puntos sucesivos a lo largo de una misma línea, la distancia centro a
centro se obtiene directamente para cada punto, con su tiempo de propagación
respectivo. El inverso de la pendiente de la línea recta dibujada entre dos
puntos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo, nos da la
velocidad promedio del pulso en la superficie. (Ver la figura adjunta)
También se ha
visto que la velocidad de pulso determinada por el método indirecto
es menor que la que se obtiene con el método directo. Cuando sea posible
efectuar mediciones por varios métodos, se establecerá una relación entre ellos
y podrá determinarse el factor de corrección.
Cuando no sea
posible el método directo, un valor aproximado para obtener la velocidad
mediante el método indirecto será:
VD =
1,05 V1
VD=
Velocidad de pulso obtenida usando el método directo.
V1=
Velocidad de pulso obtenida usando el método indirecto.
Si los datos de
la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo no están en línea recta
(ver figura 2), es decir, que hay cambios de pendiente, significa que el
hormigón cercano a la superficie es de calidad variable o que existe una fisura
en el hormigón en la línea sobre la cual se realiza la prueba. Lo anterior se
comprueba cuando la velocidad comienza a bajar el espesor del estrato afectado
se puede calcular como sigue:
T = (X0/2)*((Vs –
Vd)/(Vs + Vd))0.5
Donde:
t = espesor de
la capa de hormigón afectada.
X0=
distancia en la cual ocurre el cambio de pendiente.
Vd=
velocidad de pulso en hormigón dañado.
Vs=
velocidad de pulso en hormigón no dañado.
Las condiciones
de prueba influyen en la velocidad de pulso; por lo tanto, debemos tener en
cuenta las siguientes:
a) La
longitud de la trayectoria es insignificante cuando no es menor que 100 mm para
un agregado de 20 mm, o no menor que 150 mm para un agregado de 40 mm.
b) La
velocidad de pulso no se verá afectada al hacer mediciones en dos dimensiones
diferentes del elemento, siempre y cuando no se varíe el ángulo recto entre
ellos.
c) La
influencia del refuerzo generalmente es pequeña si las barras se encuentran perpendicularmente
a la trayectoria del pulso (cabe recordar que la velocidad del pulso será mayor
en las barras que el hormigón); la influencia es significativa si las barras
están en la dirección del pulso. En general, hay que evitar aplicar el pulso
ultrasónico cerca de las barras de acero, ya que entonces se deberán corregir
los resultados con factores de ajuste. Si al aplicar el pulso, el tiempo de
propagación se incrementa en gran medida, lo mejor es buscar otra parte del
elemento y hacer ahí las mediciones, ya que los factores de corrección son sólo
aproximaciones. Para evitar las mediciones en las zonas de armadura, es
conveniente utilizar un “Pacómetro” o detector de armaduras, este equipo
permite delinear laz zonas donde se encuentra el acero de refuerzo.
d) La
humedad en el hormigón puede ser reducida; sin embargo puede ser significativa
en el pulso ultrasónico. En general, la velocidad se incrementará a medida que
aumenta el contenido de humedad, y con ello se puede obtener un hormigón de
buena calidad en lugar de un hormigón pobre.
Al emplear el
pulso ultrasónico, el aspecto más importante que se debe considerar es el
número de elementos ensayados, ya que entre mayor sea la muestra se tendrán más
elementos de comparación para poder obtener un juicio acerca de la calidad del
hormigón, la selección de los puntos debe hacerse en forma aleatoria.
Cuando hay una
fisura en el hormigón, el pulso ultrasónico nos permitirá determinar su
profundidad e inclinación. Para obtener la profundidad, las mediciones se harán
colocando los transductores uno a cada lado de la fisura a una distancia ”x”,
procurando que sean en la parte más gruesa de la misma. A continuación se
repetirá la lectura a doble distancia de la anterior. (Ver figura 3)
Para determinar
la inclinación, se colocan los transductores a los lados de la fisura y después
se mueve uno de ellos alejándolo de la fisura. Si al efectuar esta operación la
lectura del tiempo de propagación disminuye, significa que la fisura presenta inclinación
hacia ese lado (ver figura 4).
Registro de Datos.
Para llevar el
registro de datos se necesita una libreta de registro, una planta tipo o
croquis de los puntos que se van a muestrear y datos del edificio. En la
libreta se registra la distancia, el tiempo de propagación y tipo de lectura
para cada elemento ensayado, ubicación exacta del elemento ensayado, T°
ambiente y humedad.
INTERPRETACIÓN DE DATOS
Gráficas y
tablas de correlación de datos obtenidos.
El primer
resultado que se debe obtener de los datos recopilados es la velocidad de pulso
en el elemento que se va a ensayar, la cual se obtiene mediante la siguiente
expresión.
La velocidad se
determina para las tres lecturas realizadas a cada elemento y, posteriormente,
se obtiene un promedio. Esta velocidad de pulso es la más conveniente. Con este
dato, podemos determinar la calidad del elemento probado, consultando algunos
de los criterios de clasificación de calidad que se muestran en las tablas
siguientes.
|
Clasificación
de la calidad del hormigón por medio de la velocidad de onda según Leslie y
Cheesman.
|
|
|
Velocidad de
la onda longitudinal m/seg
|
Condición del hormigón
|
|
Más de 4570De
3050 a 4570
De 3050 a 3650
De 2130 a 3050
Menos de 2130
|
ExcelenteBuena
Regular a
dudosa
Pobre
Muy pobre
|
|
Evaluación la
calidad mediante la velocidad de pulso según Agraval y otros.
|
|
|
Velocidad de
pulso m/seg
|
Condición del hormigón
|
|
Más de 3000De
2500 a 3000
Menos de 2130
|
BuenaRegular
Pobre
|
|
Velocidad
mínima de pulso en estructuras típicas.
|
|
|
Tipo de obra
|
Velocidad
mínima de pulso para su aceptación m/seg
|
|
Selecciones T
de hormigón reforzadoUnidades de anclaje de hormigón reforzado
Marcos de
edificios de hormigón reforzado
Losas de entre piso
|
45704360
4110
4720
|
Para determinar
la profundidad de una fisura, se cuentan con dos tiempos t1 y t2 para
distancias X y 2X, respectivamente, dicha profundidad se obtiene mediante la
siguiente expresión:
C= X (4(t12 +
t22)/(t22 – t12))0.5
Donde:
C = profundidad
de la grieta
X = distancia
inicial
t1 = tiempo de
la distancia inicial (X)
t2 = tiempo del
doble de la distancia (2X)
Todos los datos
y resultados obtenidos se anotan en la tabla de interpretación de datos.
Para obtener el
módulo de elasticidad dinámico a partir de la velocidad de pulso, se cuenta con
las siguientes expresiones:
- Para probetas de laboratorio :
Ed = 1.02 * V2 * W * 105
- Para
losas
: Ed = 0.961 * V2 * W * 105
- Para hormigón en
masa : Ed = 0.866 * V2 * W
* 105
Donde:
Ed = módulo
dinámico de elasticidad del hormigón
V =
velocidad de pulso
W = Peso
volumétrico del hormigón
No es fácil
estimar la relación que existe entre el pulso ultrasónico y la resistencia del
hormigón; pues el tipo de agregado, la relación agregado-cemento, la edad del
agregado y las condiciones de curado influyen en ella.
El equipo puede
emplearse para llevar el control del hormigón en una construcción, esto se
logra mediante el uso de cilindros de prueba. En ellos se hacen mediciones de
la velocidad de pulso y resistencia a compresión, con estos datos se hace una
gráfica de resistencia en contraposición con la velocidad de pulso (ver figura
5) que servirá como referencia y así poder hacer ensayos al hormigón ya
colocado en elementos estructurales, para lo cual basta con medir la velocidad
de pulso en cada elemento y compararla con la gráfica obtenida de antemano en
los cilindros de prueba.
CALIBRACIÓN Y MANTENCIÓN
Proceso de calibración del Equipo.
El equipo cuenta
con una barra de calibración, la que tiene grabado en su costado el tiempo de
propagación del pulso por dicha barra. Para calibrarse se colocarán los
transductores debidamente engrasados en los extremos de la barra calibradora y
por medio del botón de ajuste, que se encuentra al frente del aparato, se
iguala la lectura de la barra calibradora. Esta operación se efectuará al
iniciar las mediciones y estando en operación durante períodos de una hora.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL EQUIPO
El equipo
proporciona grandes ventajas, entre ellas podemos mencionar su poco peso, fácil
uso y manejo, pero sobre todo la confiabilidad en sus resultados, ya que una
forma rápida y sencilla permite conocer el estado que guarda el hormigón del
elemento ensayado.
Presenta como desventaja,
que los cables transmisores en varias ocasiones presentan falsos
contactos debido al exceso de movimiento, con lo cual se dificulta efectuar las
lecturas.
VÍDEO
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