MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DE LA ROCA MEDIANTE EL MÉTODO DEL MARTILLO DE REBOTE
Alcance Este método de prueba cubre el aparato de prueba, muestreo, preparación de muestra de prueba y procedimientos de prueba para determinar el número de dureza de rebote de material de roca usando un martillo de acero impulsado por resorte, conocido como martillo de rebote, martillo de prueba de impacto o martillo de prueba de concreto. Este método de prueba es el más adecuado para el material rocoso con resistencias de compresión uniaxiales (consulte el Método de prueba D 2938) que oscila entre aproximadamente 1 y 100 MPa. El aparato de prueba portátil se puede usar en el laboratorio o campo para proporcionar un medio de evaluación rápida de la dureza de la roca o para servir como un indicador de la dureza de la roca. Los valores indicados en unidades SI deben considerarse como el estándar. Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad, si l os hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas de seguridad y sal ud apropiadas y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
Documentos de referencia Estándares de ASTM: C 805 Método de prueba para rebote Número de concreto endurecido D 420 Guía para la caracterización del sitio para fines de ingeniería, diseño y construcción D 653 Terminología relacionada con rocas, suelo y fluidos contenidos D 2938 Método de prueba para la resistencia a la compresión no confinada de muestras intactas de testigos de rocas D 3740 Práctica para los requisitos mínimos para las agencias dedicadas a la prueba y / o inspección de suelos y rocas utilizadas en el diseño y la construcción de ingeniería D 4543 Práctica para preparar muestras de testigos de rocas y determinar tolerancias dimensionales y de formas D 4879 Guía para mapeo geotécnico de grandes aberturas subterráneas en roca
Estándares ISRM: Método sugerido para la determinación de la dureza de rebote Schmidt Método sugerido para la descripción cuantitativa de discontinuidades en masas rocosas
Terminología Para definiciones comunes de términos en este estándar, consulte la Terminología D 653. Definiciones de términos específicos a este estándar: MARTILLO DE REBOTE: un martillo de acero portátil, de resorte, tipo pistón, utilizado para clasificar la dureza de la roca en el campo o en el laboratorio. NÚMERO DE DUREZA DE REBOTE-HR, un número adimensional que representa la dureza relativa determinada empíricamente del material rocoso u otra sustancia dura mediante el uso de un martillo de rebote.
Significado y uso El método de dureza de rebote proporciona un medio para clasificar rápidamente la dureza de la roca durante la caracterización del sitio con fines de ingeniería, diseño y construcción (ver Guía D 420), mapeo geotécnico de grandes aberturas subterráneas en roca (ver Guía D 4879) o informes la descripción física del núcleo rocoso (ver Práctica D 4543). El número de dureza de rebote, Hr, puede servir en una variedad de aplicaciones de i ngeniería que requieren la caracterización del material de roca. Estas aplicaciones incluyen, por ejemplo, la predicción de las tasas de penetración para las perforadoras de túneles, la determinación de la calidad de la roca para fines de construcción y la predicción de la erosibilidad hidráulica de la roca. Este método de prueba es de uso limitado en rocas muy blandas o rocas muy duras (resistencias a la compresión no definidas inferiores a aproximadamente 1 MPa o superiores a 100 MPa). Los resultados de este método de prueba no están destinados a l a conversión a datos de resistencia adecuados para el diseño.
Aparatos REBOUND HAMMER (Martillo de rebote): consiste en un pistón accionado por resorte, o martillo, que se proyecta contra un yunque metálico en contacto con la superficie de la roca. El martillo debe viajar con una velocidad fija y reproducible. La distancia de rebote del pistón desde el émbolo de acero se mide en una escala lineal unida al marco del instrumento y se toma como una medida empírica de la dureza de la roca. BASE DE ACERO: una base de acero de una masa mínima de 20 kg a la que los especímenes se sujetan de forma segura. Las muestras de testigos de roca pueden probarse en una cuna de acero con una ranura mecanizada semicilíndrica del mismo radio que el núcleo, o asentadas firmemente en un bloque en V de acero. YUNQUE DE CALIBRACIÓN: el bloque de calibración estándar utilizado para calibrar el martillo de rebote. PIEDRA ABRASIVA: un carburo de silicio de textura de grano medio o material equivalente.
Muestreo Los especímenes de núcleo de perforación deben ser NX o arte de núcleo más grande en menos 15 cm de largo. Las muestras de bloques deben tener longitudes de borde de al menos 15 cm. Las superficies de las rocas sometidas a prueba en su lugar, incluidos los afloramientos naturales o las superficies preparadas, como las paredes de los túneles o los pisos, deberán tener un área de prueba lisa y plana de al menos 15 cm de diámetro. Las muestras deben ser representativas de la roca que se estudiará. Obtenga muestras mediante muestreo directo de unidades de roca subterránea con perforaciones de núcleo o muestreando bloques de material rocoso de afloramientos que se correlacionen con la unidad de interés de la roca subsuperficial. En los afloramientos superficiales, evite el muestreo y la prueba del material rocoso debilitado por la intemperie o la alteración o que no sea representativo del material rocoso de interés. El martillo de rebote generalmente no es adecuado para rocas muy blandas o muy duras. Lleve a cabo pruebas de campo simples para evaluar rápidamente la idoneidad de un material de roca para el método de prueba de martillo de rebote. Raspe la roca muy suave con una uña y pele con una navaja de bolsillo. Un espécimen intacto de rocas muy duras se rompe solo por golpes repetidos y pesados con un martillo geológico y no se puede rayar con una uña común de acero 20d.
Preparación de espécimen Para una muestra de bloque o núcleo, determine su longitud tomando el promedio de cuatro longitudes medidas en cuatro puntos igualmente espaciados en la circunferencia y registre a los 5 mm más cercanos. Para una muestra de bloque o núcleo, determine su diámetro tomando el promedio de dos diámetros medidos en ángulo recto entre sí aproximadamente a la mitad de la longitud de la muestra y registre a los 5 mm más cercanos. Informe la condición de humedad del bloque o muestra. La superficie de prueba de todas las muestras, ya sea en el laboratorio o en el campo, debe ser lisa al tacto y libre de juntas, fracturas u otras discontinuidades localizadas evidentes a una profundidad de al menos 6 cm. La roca in situ debe ser plana y estar libre de arena superficial sobre el área cubierta por el émbolo. Si la superficie del área de prueba está fuertemente texturizada, moler suavemente con la piedra abrasiva descrita anteriormente.
Calibración Antes de cada secuencia de prueba, calibre el martillo utilizando un yunque de prueba de calibración suministrado por el fabricante para tal fin. Coloque el yunque de calibración en el soporte del núcleo y realice diez lecturas en el yunque. Calcule el factor de corrección dividiendo el valor de dureza estándar del fabricante para el yunque por el promedio de las diez lecturas tomadas en el yunque.
Procedimiento 1. Coloque la base de acero sobre una superficie plana y nivelada que proporcione un soporte firme y rígido, como un piso de concreto. 2. Sujete con seguridad las muestras de testigos de roca en una cuna de acero con una ranura mecanizada semicilíndrica del mismo radio que el núcleo, o asiéntelas firmemente en un bloque de acero en forma de V. Sujete con seguridad las muestras de bloques a la base rígida de acero de manera que se evite la vibración y el movimiento de la muestra durante la prueba. 3. Para las pruebas realizadas en muestras en el laboratorio, oriente el instrumento dentro de los 5 ° de la vertical con la parte inferior del pistón en ángulo recto y en contacto firme con la
superficie de la muestra de prueba. Se puede usar una guía para asegurar que el martillo de rebote esté posicionado para un rendimiento óptimo. Coloque el martillo a no menos de un diámetro del borde de la muestra. 4. Para los ensayos realizados in situ en una masa rocosa, el martillo de rebote se puede usar en cualquier orientación deseada siempre que el émbolo golpee perpendicularmente a la superficie probada. Los resultados se corrigen en una posición horizontal o vertical utilizando las curvas de corrección proporcionadas por el fabricante. 5. Antes de realizar las pruebas, asegúrese de que el martillo esté a la misma temperatura que las muestras de prueba exponiéndolo a las condiciones ambientales del área de prueba (en interiores o exteriores) durante al menos 2 h. 6. Comprima el resorte del martillo presionando gradualmente el émbolo hasta que el martillo se dispare y se produzca un impacto. 7. Lea y registre la altura del rebote del émbolo al número entero más cercano, tal como se midió en una escala arbitraria de 10 a 100 divisiones ubicadas en el costado del martillo, antes de restaurar el pistón a su extensión original. Repita este procedimiento en diez ubicaciones representativas en la muestra. Las ubicaciones de prueba deben estar separadas por al menos el diámetro del pistón y solo se puede tomar una prueba en cualquier punto. 8. Si una muestra se rompe durante la prueba de rebote, la energía se absorbe durante la rotura y, en consecuencia, la lectura del rebote será menor que si no se hubiera roto. Cualquier prueba de impacto individual que cause grietas o cualquier otra falla visible hará que esa prueba y la muestra sean rechazadas. 9. Algunos factores que pueden afectar los resultados de la prueba incluyen: i)
La roca a 0 ° C o menos puede exhibir valores de rebote muy altos.
ii) La temperatura del martillo de rebote en sí puede afectar el número de rebote. El martillo y los materiales a probar deben estar a la misma temperatura. iii) Para que se comparen las lecturas, la dirección del impacto, horizontal, ascendente, descendente, etc., debe ser la misma. iv) Los diferentes martillos del mismo diseño nominal pueden dar números de rebote que varían de una a tres unidades y, por lo tanto, las pruebas deben reali zarse con el mismo martillo para comparar los resultados. Si se va a utilizar más de un martillo, se debe realizar una cantidad suficiente de pruebas en superficies de rocas típicas para determinar la magnitud de las diferencias que se esperan.
Cálculo Usando los datos de las diez lecturas obtenidas, descarte lecturas que difieran del promedio de diez lecturas en más de siete unidades y determine el promedio de las lecturas restantes. Para calcular el número de dureza de rebote (HR) del material de roca probado, multiplique este promedio por el factor de corrección determinado en la cal ibración realizada y registre los resultados al número entero más cercano.
Informe Informe la siguiente información mínima para cada muestra o área de prueba: 1. Fuente de muestras, incluida la ubicación geográfica; número de perforación, profundidad, orientación y estacionamiento; y tipo de roca 2. Condiciones de meteorización y alteración de las muestras, particularmente cuando se muestrea un afloramiento superficial 3. Tipo de espécimen (núcleo, bloque o in situ); tamaño y forma de la muestra; y, si el tipo de bloque, ya sea cortado o arruinado 4. Fecha de muestreo y fecha de prueba 5. Condiciones de almacenamiento de las muestras (por ejemplo, exposición a temperaturas extremas, secado al aire y cambios de humedad), 6. Tipo y número de modelo de martillo 7. Orientación del eje del émbolo durante la prueba 8. Método para asegurar la muestra (por ejemplo, bloque V o abrazaderas) 9. Número de pruebas realizadas 10. Temperatura del sitio en el momento de la prueba 11. Los valores individuales y promedio del rebote del martillo, el valor del factor de corrección y el número de dureza del rebote, HR (obtenido en calculo). Precisión y Tendencia Precisión: No existen datos para determinar la precisión de este método de prueba para determinar la dureza de la roca. Sesgo: No hay un valor estándar aceptado para HR para ningún material, por lo tanto, no se puede determinar el sesgo. Palabras clave núcleo; dureza; masa rocosa; rock; resistencia a la com presión sin límites
