UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE FACULTAD DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCION E INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION CIVIL
Control de Calidad
HORMIGÓN ENDURECIDO Integrantes: Vanesza Arenas D. Isabel Castillo J. Silvia González A. David Vega M.
Profesora: Lili lastra M.
Antofagasta, Antofagasta, 16 de Junio de 2010
INTRODUCCIÓN El hormigón es un material durable y resistente y dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular para exteriores e interiores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa modern moderna, a, un paso paso vehicu vehicular lar semici semicircu rcular lar frente frente a una una reside residenci ncia, a, o una modest modestaa entrada delantera, el hormigón proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. El hormigón de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmen gradualmente te pierde esta caracter característic ísticaa hasta hasta que al cabo de algunas algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el hormigón endurecido. Para cerciorarse que las propiedades del hormigón endurecido sean las exigidas, se realizan múltiples múltiples ensayos a probetas de este este material, dando como resultado resultado las verdaderas características características del hormigón que se está aplicando.
INTRODUCCIÓN El hormigón es un material durable y resistente y dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular para exteriores e interiores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa modern moderna, a, un paso paso vehicu vehicular lar semici semicircu rcular lar frente frente a una una reside residenci ncia, a, o una modest modestaa entrada delantera, el hormigón proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. El hormigón de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmen gradualmente te pierde esta caracter característic ísticaa hasta hasta que al cabo de algunas algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el hormigón endurecido. Para cerciorarse que las propiedades del hormigón endurecido sean las exigidas, se realizan múltiples múltiples ensayos a probetas de este este material, dando como resultado resultado las verdaderas características características del hormigón que se está aplicando.
HORMIGÓN ENDURECIDO El hormig hormigón ón experi experimen menta ta un proces proceso o de endure endurecim cimien iento to progre progresiv sivo o que lo transforma de un material plástico en un sólido, producido por un proceso físico químico complejo de larga duración. Pasa de su estado fresco a endurecido, perdiendo paulatinamente humedad y adquiriendo dureza.
Principales cualidades buscadas en el hormigón endurecido: endurecido: A fin de que el hormigón sea un material competitivo, tanto por su precio de costo como diversas razones prácticas, prácticas, se le exigirá sobre todo: •
Aspecto satisfactorio y de “buen ver”
•
Duración
•
Proteger perfectamente las armaduras contra la corrosión y ser adherente
•
Impermeable (lo más frecuente)
•
Resistente a la compresión y a la tracción
•
Tener deformaciones volumétricas débiles (retracción, fluencia)
•
Porosidad y absorción
PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO En esta etapa del hormigón, sus propiedades evolucionan con el tiempo, dependiendo de las características y proporciones de los materiales que lo componen y de las condiciones ambientales a que está expuesto durante su vida útil. Estas propiedades del hormigón endurecido son:
I.
Densidad :
Es la cantidad de peso por unidad de volumen (densidad = peso/volumen). Variará con la clase de áridos y con la forma de colocación en obra. La densidad normalmente experimenta ligeras variaciones con el tiempo, las que provienen de la evaporación del agua de amasado hacia la atmósfera y que en total puede significar una variación de hasta alrededor de un 7% de su densidad inicial. La densidad de los hormigones ligeros oscilará entre los 200 y los 1500 kg/m3. La densidad de los hormigones ordinarios: •
Apisonados: 2000 a 2200 kg/m 3
•
Vibrados: 2300 a 2400 kg/m3
•
Centrifugados: 2.400 a 2500 kg/m 3
•
Proyectados 2500 a 2600 kg/m 3
En los Hormigones Pesados la densidad puede alcanzar los 4000 kg/m3. Este tipo de Hormigón es el utilizado para construir pantallas de protección contra las radiaciones.
II.
Resistencia Mecánica :
Es la capacidad que tiene el Hormigón para soportar las cargas que se apliquen sin grietarse o romperse. Es diferente según el tipo de esfuerzos de que se trate: su resistencia a la compresión es unas diez veces mayor que su resistencia a la tracción. El procedimiento de ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión del hormigón está establecido en NCh 1307. El valor de resistencia obtenido en el ensayo no es, sin embargo, absoluto, puesto que depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre estas condiciones, las de mayor influencia
son las que se analizan a continuación. La resistencia a tracción del hormigón ha sido considerablemente menos estudiada que la resistencia a compresión, en parte debido a la mayor incertidumbre que existe para su determinación. Esta incertidumbre empieza con la forma de ejecución del ensayo, existiendo tres formas distintas para efectuarlo: por tracción directa, por flexión y por tracción indirecta, cada uno de las cuales conduce a valores sensiblemente diferentes. Esta baja resistencia a la tracción es la que llevó a incorporar varillas de hierro o acero al Hormigón, para conformar el Hormigón Armado. La resistencia mecánica del Hormigón Endurecido, especialmente a compresión, depende más de la resistencia de la pasta de cemento y de su adherencia con los agregados, que de la resistencia propia de los agregados solos. Sin embargo, cuando se trata del concreto de muy alta resistencia, con valores superiores a los 500 kg/cm 2, o del concreto compactado con rodillo, en el cual sí se produce contacto entre las partículas de los agregados, la resistencia mecánica de éstos adquiere mayor influencia en la del concreto. Los áridos constituyen el 70-80% del volumen del hormigón endurecido, son volumétricamente estables y son los que le dan rigidez al hormigón. El módulo elástico de hormigón dependerá de los áridos.
III.
Resistencia Térmica: Es la capacidad de soportar diferencias térmicas notables. a) Bajas temperaturas. Hielo/deshielo b) Altas temperaturas. Mayores de 50ºC o más (según el tipo de hormigón).
El comportamiento del concreto sometido a cambios de temperatura, resulta notablemente influido por las propiedades térmicas de los agregados; sin embargo, como estas propiedades no constituyen normalmente una base para la selección de los agregados, lo procedente es verificar las propiedades térmicas que manifiesta el concreto, para tomarlas en cuenta al diseñar aquellas estructuras en que su influencia es importante. Entre las propiedades térmicas del concreto, la que interesa con mayor frecuencia para todo tipo de estructuras sujetas a cambios significativos de temperatura, es el coeficiente de expansión térmica lineal, que se define como el
cambio de dimensión por unidad de longitud, que ocurre por cada grado de variación en la temperatura, y que se expresa en millonésima/°C.
IV.
Variaciones de volumen:
El hormigón experimenta variaciones de volumen, dilataciones o contracciones, durante toda su vida útil por causas físico - químicas. El tipo y magnitud de estas variaciones están afectados en forma importante por las condiciones ambientales existentes de humedad y temperatura y también por los componentes presentes en la atmósfera. La variación de volumen derivada de las condiciones de humedad se denomina retracción hidráulica, y las que tienen por causa la temperatura, retracción térmica. Por su parte, de las originadas por la composición atmosférica, la más frecuente es la producida por el anhídrido carbónico y se denomina carbonatación. a) Retracción hidráulica Los parámetros preponderantes en la retracción hidráulica son: Composición química del cemento: Influye principalmente en la variación de volumen, dado que ésta deriva del desarrollo del proceso de fraguado. En estas condiciones, si la composición del cemento favorece un fraguado rápido de la pasta, ella también será favorable para una más alta contracción inicial, si existen condiciones ambientales no saturadas de humedad. Por las razones indicadas, un alto contenido de C3A favorecerá una rápida y alta contracción. Finura del cemento: Una mayor finura del cemento favorece también una evolución rápida de sus propiedades, en particular de su fraguado. Dosis de cemento: Existe una relación casi directa entre la dosis de cemento y la retracción hidráulica por estas causas. Dosis de agua: Dado que un mayor contenido de agua en el interior del hormigón conducirá a una mayor cantidad de fisuras y poros saturados, desde donde se origina la tensión superficial. Porosidad de los áridos: El valor de la retracción por esta causa queda condicionado
por la finura del árido, siendo mayor cuando ésta aumenta, puesto que ello implica una mayor cantidad de discontinuidades en la masa del árido. Humedad: Puesto que ella condiciona la velocidad de evaporación del agua interior del hormigón.
b) Retracción térmica El hormigón puede experimentar variaciones de volumen causadas por la temperatura, las cuales pueden provenir tanto externamente de la temperatura ambiente como internamente de la generada durante el fraguado y endurecimiento de la pasta de cemento. Como consecuencia de lo expresado, los principales factores que condicionarán la magnitud de la retracción térmica son los siguientes: •
Variaciones derivadas de causas externas:
•
Magnitud y velocidad de las variaciones de temperatura ambiental
•
Variaciones por causas internas:
•
Características del cemento
•
Contenido de C3A
•
Finura de molienda
•
Temperatura en el momento de su incorporación en el hormigón
La evaluación de la retracción térmica puede efectuarse a partir del valor de las temperaturas producidas y de las características de dilatación térmica del elemento. Para paliar los efectos derivados de la retracción térmica pueden tomarse algunas medidas, como las que se describen a continuación: Para atenuar los efectos derivados de la temperatura externa, la medida más eficaz consiste en el aumento de la aislación térmica en los paramentos que limitan con el exterior. Para los efectos térmicos generados por el proceso de hidratación de la pasta de cemento pueden tomarse diversas medidas, tales como las siguientes: •
•
Empleo de cementos de bajo calor de hidratación, aceptándose normalmente como tales aquellos cuyo calor de hidratación a 7 días es inferior a 70 cal/g. Disminución de la temperatura interna del hormigón por alguno de los
siguientes sistemas: •
•
•
Reemplazo de parte del agua de amasado por hielo durante la revoltura en la hormigonera, con lo cual se logra rebajar la temperatura inicial del hormigón colocado en obra. Refrigeración del hormigón colocado, por circulación de agua fría a través de serpentines embebidos en su masa. Planificación de las etapas de hormigonado de la obra de manera tal que sean de espesor limitado, dejando transcurrir un lapso que permita la mayor disipación posible del calor generado en ese tiempo. El procedimiento habitual es relacionar el espesor de las etapas con el tiempo de espera, de manera de dejar transcurrir un plazo de un día por cada 0.5 mm de espesor de la etapa.
c) Retracción por carbonatación El proceso de hidratación de la pasta de cemento deja una cierta proporción de cal libre, es decir, sin participar en el proceso químico de fraguado. Esta cal libre es susceptible de combinarse con el anhídrido carbónico del aire, produciendo carbonato de calcio, combinación química que tiene un carácter contractivo, por lo cual el espesor de hormigón afectado por él disminuye su volumen inicial, generándose la denominada retracción por carbonatación. En general, el espesor afectado es pequeño, alcanzando sólo algunos milímetros en la zona cercana a la superficie en contacto con el aire. Sin embargo, por el confinamiento que produce el hormigón interior adyacente, esa capa queda sometida a tensiones de tracción, pudiendo fisurarse. El proceso alcanza mayor magnitud si el hormigón se presenta superficialmente seco, la humedad relativa del aire tiene un grado de humedad intermedio, alrededor de 50%, y el hormigón es poco compacto. Disminuye, en cambio, significativamente si el hormigón está saturado, pues el agua impide la difusión del anhídrido carbónico en los poros del hormigón, o la humedad ambiente es muy baja, inferior a 25%, pues el desarrollo de la carbonatación requiere de un cierto. Grado de humedad mínimo. En consecuencia, para atenuar los efectos de la carbonatación es necesario efectuar un buen curado del hormigón.
•
V.
Retracción Hidráulica y Térmica
Permeabilidad del hormigón El hormigón es un material permeable, es decir que, al estar sometido a presión
de agua exteriormente, se produce escurrimiento a través de su masa. El grado de permeabilidad del hormigón depende de su constitución, estando normalmente comprendido su coeficiente de permeabilidad entre 10-6 y 10-10 cm/seg.
Las medidas que pueden esbozarse para lograr un mayor grado de impermeabilidad son: •
•
•
Utilizar la razón agua/cemento más baja posible, compatible con la obtención de una trabajabilidad adecuada para el uso en obra del hormigón. Utilizar la dosis de cemento más baja posible, compatible con la resistencia y otras condiciones que establezcan las especificaciones del proyecto. Emplear un contenido apropiado de granos finos, incluido los aportados por el cemento, para lograr un buen relleno del esqueleto de áridos del hormigón. La cantidad ideal de granos finos puede establecerse a partir de los métodos de dosificación granulométricos.
La determinación del coeficiente de permeabilidad debe efectuarse necesariamente en base a ensayos de laboratorio, entre los cuales pueden mencionarse dos tipos principales: •
•
VI.
Los de permeabilidad radial, en los que se utiliza una probeta cilíndrica con una perforación central, desde la cual se aplica agua a presión, midiéndose el agua escurrida en un cierto tiempo. Este tipo de ensayo permite determinar el coeficiente de permeabilidad por medio de las fórmulas de escurrimiento en medios permeables. Los de penetración del agua en el hormigón, en los cuales una losa de hormigón es sometida a presión de agua por un lado y se mide la penetración del agua en su masa después de un cierto tiempo. Este ensayo se utiliza generalmente en forma comparativa, aunque también permite el cálculo del coeficiente de permeabilidad en forma similar a la del ensayo radial. Durabilidad:
Es la capacidad del hormigón de resistir el paso del tiempo sin perder sus otras propiedades. La durabilidad del hormigón depende de los agentes que pueden agredir el material, ya sean: mecánicos, físicos o químicos. Los que mayor daño producen al hormigón son: el agua, las sales que arrastra, el calor o variaciones bruscas de temperatura, agentes contaminantes.
VII.
Porosidad y Absorción:
Es la relación de su volumen de vacíos entre su volumen total, incluyendo los vacíos, y se expresa como porcentaje en volumen. Todas las rocas que constituyen los agregados de peso normal son porosas en mayor o menor grado, pero algunas poseen un sistema de poros que incluye numerosos vacíos relativamente grandes (visibles al microscopio), que en su mayoría se hallan interconectados, y que las hace permeables. De este modo algunas rocas, aunque poseen un bajo porcentaje de porosidad, manifiestan un coeficiente de permeabilidad comparativamente alto, es decir, más que el contenido de vacíos, tiene mayor influencia en este aspecto su forma, tamaño y distribución. Por ejemplo, una roca de estructura granular con un porcentaje de porosidad, puede manifestar el mismo coeficiente de permeabilidad al agua, que una pasta de cemento hidratada con 50 por ciento de porosidad pero con un sistema de poros submicroscópicos.
VIII.
Curado:
La retracción que sufre la pasta de cemento al endurecerse produciendo fisuras, se puede minimizar realizando un curado exhaustivo del hormigón. En zonas calurosas se recomienda hacer un curado como mínimo durante un par de semanas, y envolver los elementos estructurales tales como los pilares o vigas en telas las cuales se remojan en agua constantemente durante algunas semanas para obtener un material con máxima resistencia y durabilidad.
Agrietamiento:
Es un fenómeno típico y representa un síntoma de alguna falla o reacción de la estructura ante un efecto anormal o su comportamiento normal. La fisuras pueden aparecer transcurridas algunas horas del hormigonado o en semanas y hasta años después. El agrietamiento genera problemas estéticos y además permite el paso de los compuestos agresivos.
Causas del Agrietamiento: •
Retracción plástica
•
Sedimentación
•
Retracción hidráulica
•
Retracción térmica
•
Reacciones expansivas
•
Impurezas en el cemento
•
Ciclo hielo deshielo
•
Reacción álcali-agregado
•
Reacción álcali-carbonato
•
Ataque por sulfatos
•
Sobrecargas
•
Asentamientos diferenciales
•
Corrosión de armaduras
•
Entre otras causas
ENSAYOS CONTROL DE CALIDAD DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
PREPARACIÓN PARA REALIZAR UN ENSAYO Extracción de Probetas Testigo Generalidades: Cuando sea necesario determinar la resistencia del hormigón pueden obtenerse probetas talladas directamente de la obra. Las probetas se extraen mediante perforadoras tubulares, con las que se obtienen testigos cilíndricos cuyas caras extremas se cortan posteriormente con disco. Cuando se trata de pilares, conviene muestrear en el tercio superior de los mismos. Dimensiones de las probetas : Probetas cilíndricas: diámetro de 10 cm y altura como mínimo el doble del diámetro. El diámetro no debe ser inferior al triple del tamaño máximo del árido. Es conveniente que las probetas no se extraigan antes de los 28 días. Sus bases de ensayo no deben tener irregularidades grandes y deben ser perpendiculares al eje de la probeta. Preparación y conservación de las probetas : En el caso en que la obra o estructura de la que se han extraído las probetas vaya a estar sometido a humedad continuamente, o a saturación de agua, las probetas talladas y refrentadas deben mantenerse antes del ensayo durante 40 a 48 horas en agua. Clasificación de Ensayos Destructivos: determinan la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de hormigón. No destructivos: determinan la calidad sin destruir la estructura.
1) REFRENTADO DE PROBETAS
TERMINOLOGIA Superficies de carga: Superficies de las probetas de hormigón que están en contacto
con las piezas de apoyo y carga de la prensa durante el ensayo. Refrentado: Procedimiento de aplicación y moldeo de la capa de refrentado sobre una
superficie de carga en una probeta de hormigón, destinado a corregir defectos de planeidad y/o paralelismo entre caras con el fin de obtener la mejor coincidencia posible con las piezas de apoyo y carga de la prensa de ensayo y una distribución uniforme de tensiones durante la aplicación de la carga. Capa de refrentado: Capa de material aplicado y moldeado que recubre una
superficie de carga en una probeta de hormigón.
La norma NCh 1172. Of 78 establece los procedimientos para refrentar probetas de hormigón destinadas a ensayos de compresión y tracción. El procedimiento de refrentado es indispensable en probetas cuyas superficies de contacto con la máquina de ensayo no cumpla con los requisitos de planeidad y/o paralelismo, especificadas en las respectivas normas.
a. Requisitos de la capa de refrentado La superficie de carga debe ser plana con una tolerancia de 0,05 mm en 100 x 100 mm, medida por lo menos en tres direcciones, y perpendicular al eje vertical de la probeta en posición de ensayo, con desviación máxima de 1 mm en 200 mm. La superficie de carga en probetas para compresión debe ser igual o ligeramente mayor sin sobrepasar los bordes en más de 3 mm. En probetas para ensayo de tracción por flexión o hendimiento, la línea de carga debe ser de longitud igual o mayor, sin sobrepasar los bordes de la probeta en más de 3 mm y de un ancho de 20 ±. 5 mm. El material de refrentado debe desarrollar una resistencia a compresión mayor que la prevista para la probeta en el momento del ensayo e igual o mayor que 350 kg/cm2.
El espesor de la capa de refrentado debe ser menor a 5 mm, recomendándose conseguir una capa de 3 mm.
b. Refrentado de probetas •
De probetas recién moldeadas
•
Es aplicable a cilindros para ensayo de compresión.
•
Procedimiento con pasta de cemento
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•
•
•
Elaborar una pasta pura de cemento alta resistencia y de consistencia normal o plástica. Aceitar la placa de refrentado. Retirar los cilindros de su curado inicial sin desmoldarlos, a una edad entre 2 y 4 horas y eliminar la lechada superficial mediante raspado. Vaciar una porción de pasta en el centro de la probeta y prensar con una placa lisa y plana hasta topar el borde del molde; retirar el exceso de pasta.
•
•
•
Devolver el conjunto a su curado inicial, depositándolo sobre una superficie plana y nivelada.
Procedimiento con mortero de cemento Elaborar un mortero compuesto de: 1000 g cemento grado alta resistencia, 1000 g arena fina seca que pase por el tamiz de 1,25 mm, 450 g agua. Dejar reposar 1 ó 2 horas y remezclar antes de colocar.
•
De probetas desmoldadas
•
Es aplicable a cubos, cilindros o vigas desmoldadas.
•
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Procedimiento con pasta de azufre Elaborar una mezcla de azufre compuesto de 55 a 70 partes en peso de azufre en polvo y 30 a 45 partes en peso de material granular que pase por el tamiz de 0,315 mm (arcilla refractaria o arena silícea).
•
Calentar la mezcla en marmita a temperatura controlada entre 130 y 145°C.
•
Colocar en las probetas por medio de los dispositivos de refrentado.
•
Procedimiento con pasta de yeso •
•
Preparar una pasta de yeso de alta resistencia, agregando agua entre 26% y 30% en peso. Una vez aplicado a la probeta dejar endurecer.
c. Inspección de las capas de refrentado •
•
Golpear las capas de refrentado con el mango de un cuchillo o similar antes de colocar en la prensa, verificando la adherencia a la probeta. Cuando una capa de refrentado no cumpla la especificación expresada en, debe retirarse.
•
•
Cuando se emplee pasta de yeso o cemento se debe inspeccionar todas las capas de refrentado.
Ilustración de Refrentado de Probetas:
ENSAYO DE COMPRESIÓN DE PROBETAS: La norma NCh 1307. Of 77 establece el método para efectuar el ensayo a rotura por compresión de probetas cúbicas y cilíndricas de hormigón, obtenidas según la norma NCh 1017.
a) Medición de probetas •
Las probetas se retiran del curado inmediatamente antes del ensayo y se protegen con arpilleras mojadas hasta el momento en que se colocan en la máquina de ensayo.
b) •
•
•
•
Probetas cúbicas
Colocar el cubo con la cara de llenado verticalmente. Medir los anchos de las cuatro caras laterales del cubo (a1, a2, b1 y b2) aproximadamente a media altura y las alturas de las caras laterales (h1, h2, h3 y h4) aproximando a 0,1 cm (1 mm).
Determinar la masa del cubo (M), aproximando a 50 g. Cuando se trate de probetas refrentadas, se debe medir y pesar antes del refrentado.
c) Probetas cilíndricas •
•
Medir dos diámetros perpendiculares entre sí (d1 y d2) aproximadamente a media altura; y la altura de la probeta en dos generatrices opuestas (h1 y h2) antes de refrentar, aproximando a 0,1 cm (1 mm).
Determinar la masa del cilindro (M) antes de refrentar, aproximando a 50 g.
Procedimiento: •
•
•
Limpiar las superficies de contacto de las placas dé carga y de la probeta y colocar la probeta en la máquina de ensayo alineada y centrada. Las probetas cúbicas se colocan con la cara de llenado verticalmente y las cilíndricas, asentadas en una de sus caras planas refrentadas. Acercar la placa superior de la máquina de ensayo y asentarla sobre la probeta de modo de obtener un apoyo lo más uniforme posible.
P rensa
•
•
de ensayo (Ensayo de compresión de probetas)
Aplicar carga en forma continua y sin choques a velocidad uniforme cumpliendo las siguientes condiciones: •
Alcanzar la rotura en un tiempo igual o superior a 100 segundos.
•
Velocidad de aplicación de carga no superior a 3,5 kgf/cm2/seg.
Registrar la carga máxima (P) expresada en kg.
Resultados: Previamente se calculan las dimensiones promedio de las probetas a, b, h, y d.
Cálculo de la resistencia a compresión : Calcular la resistencia a compresión del hormigón (Rc) por la siguiente fórmula (siendo “S” la superficie de carga):
Resistencia a Compresión en Probetas cúbicas y Cilíndricas:
Los resultados se expresan con una aproximación igual o inferior a 5 kgf/cm2.
Cálculo de la densidad aparente : Calcular la densidad aparente del hormigón (Da) por la siguiente fórmula (siendo “M” la masa de la probeta medida en gramos y “V” el volumen aparente medido en cm3):
Con fines prácticos, la densidad aparente se puede expresar en kg/m3. Densidad aparente en Probetas cúbicas y Cilíndricas:
2) ENSAYO DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN: La norma NCh 1038 Of. 77 establece los procedimientos para efectuar el ensayo de tracción por flexión de probetas prismáticas de hormigón simplemente apoyadas, obtenidas según la norma NCh 1017. Para el ensayo de tracción por flexión se aplica uno de los dos procedimientos siguientes, según sea la dimensión básica (d) de la probeta: Dimensión básica de la probeta ≥ 150 mm
< 150 mm
Ensayo
Descripción
Cargas P/2 en los límites del tercio central de la luz. Carga P en el centro de la luz de ensayo
Estos dos procedimientos no son alternativos y sus resultados no son comparables.
a) Marcado y medición de las probetas •
•
Las probetas se retiran del curado inmediatamente antes del ensayo y se protegen con arpilleras mojadas hasta el momento en que se colocan en la máquina de ensayo. La luz de ensayo debe cumplir las siguientes condiciones:
Ensayo
Luz de Ensayo
Carga P/2 aplicada en los tercios
Igual o mayor que tres veces la altura de la probeta
Carga P centrada
Igual o mayor que dos veces la altura de la
probeta
•
•
•
La distancia entre las líneas de apoyo y los extremos de la probeta debe ser igualo mayor a 2,5 cm. Con líneas rectas, finas e indelebles se marcan sobre las cuatro caras mayores las secciones de apoyo y de carga, que servirán para colocar y alinear la probeta en la máquina de ensayo. Se registra la luz de ensayo (L), con aproximación a 0,1 cm.
Procedimiento: •
•
•
•
•
Se limpian las superficies de contacto de la probeta y máquina de ensayo y se coloca la probeta alineada y centrada dejando la cara de llenado en posición vertical. Se aplica hasta un 5% de la carga prevista de rotura verificando que los contactos cumplen las tolerancias. Para mejor contacto entre la probeta y las superficies de apoyo y cargas se acepta el uso de bandas de apoyo de cuero interpuestas en las superficies de contacto. Estas láminas serán, de espesor mínimo 5 mm, ancho máximo 25 mm y largo mínimo igual al ancho de la probeta. Se continúa la aplicación de la carga sin choques y a velocidad uniforme, cumpliendo las siguientes condiciones: •
Alcanzar la rotura en un tiempo igual o mayor a 300 segundos.
•
Velocidad de aplicación de carga no superior a 0,16 kg/cm2/seg.
Registrar la carga máxima (P) expresada en kg. Medir y registrar el ancho promedio (b) y la altura promedio (h) de la probeta en la sección de rotura, con aproximación de 0,1 cm (1 mm).
Resultados:
Ensayo con P/2 en los tercios
•
•
Si la fractura se produce en el tercio central de la luz de ensayo, calcular la resistencia a tracción por flexión (Rf ) del hormigón, por la fórmula siguiente:
Si la fractura se produce fuera del tercio central de la luz de ensayo, pero en la zona comprendida entre el plano de aplicación de la carga y una distancia de 0,05L de ese plano, calcular la resistencia a tracción por flexión del hormigón por la fórmula siguiente:
Siendo “a” la distancia en cm, entre la sección de rotura y el apoyo más próximo,
medida a lo largo del eje central de la superficie inferior de la probeta. Si la fractura se produce en otro sector se desecha el ensayo.
Ensayo con P en el centro de la luz: Calcular la resistencia a tracción por flexión del hormigón por la fórmula siguiente:
Los resultados de resistencia a tracción por flexión se expresan con una aproximación igual o inferior a 0,5 kgf/cm2
ENSAYO DE TRACCIÓN POR HENDIMIENTO: La norma NCh 1170. Of 77 establece el procedimiento para efectuar el ensayo de tracción por hendimiento de probetas cilíndricas de hormigón confeccionadas en obra o laboratorio.
Marcado y medición de las probetas Las probetas se retiran del curado inmediatamente antes del ensayo y se protegen con arpilleras húmedas hasta el momento en que se colocan en la máquina de ensayo. •
•
•
Se trazan con línea fina en cada una de las bases del cilindro, dos diámetros paralelos que deberán estar en un mismo plano. Se unen ambos diámetros mediante el trazado de dos generatrices, que definirán las líneas de contacto con las tablillas de apoyo. Registrar el diámetro (d) de la probeta como el promedio de tres diámetros,
medidos sobre el trazado de las generatrices en el centro y los extremos del cilindro, aproximando a 0,1 cm (1 mm). •
•
Registrar la longitud (l) del cilindro como el promedio de las longitudes de las dos generatrices trazadas, aproximando a 0,1 cm (1 mm). Registrar la masa del cilindro (M), aproximando a 20 g.
Procedimiento: •
•
•
•
•
•
•
Limpiar las superficies de contacto de las placas de carga y la probeta. Colocar una tablilla de apoyo centrada sobre el eje de la placa inferior de la máquina de ensayo. Las tablillas deben ser de madera contrachapada de 4±1 mm de espesor, de 15±5 mm de ancho y de longitud igual o mayor a la de la probeta. Colocar la probeta sobre la tablilla de apoyo y alinear de modo que las líneas de trazado diametral queden verticales y centrada sobre la tablilla. Colocar una segunda tablilla de apoyo centrada sobre la línea de contacto superior de la probeta. Aplicar aproximadamente un 5% de la carga de rotura prevista, verificando que la probeta se mantiene centrada y alineada. Seguir aplicando carga en forma continua y sin choques, a una velocidad uniforme entre 0,3 y 0,7 kgf/cm2/seg hasta la rotura. Registrar la carga máxima (P) expresada en kgf.
Resultados: Calcular la resistencia a tracción por hendimiento (Rb) del hormigón por la fórmula siguiente:
3) DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE ESCLEROMÉTRICO La norma NCh 1565 Of 79, establece el procedimiento para determinar el índice esclerométrico del hormigón endurecido mediante el empleo de un martillo de acero impulsado por resorte, cuyo rebote se registra en una escala lineal incorporada al instrumento. El uso de este dispositivo no es aplicable a la determinación de la resistencia del hormigón, por lo tanto no es alternativo respecto de los ensayos que se usan normalmente con este objeto como es el de compresión, flexotracción, etc. El índice esclerométrico se aplica para evaluar la uniformidad del hormigón, delimitar zonas de hormigón pobre o deteriorado dentro de una estructura, determinar
cambios en el tiempo de ciertas características del hormigón o para supervisar en forma rápida grandes áreas de hormigones similares. •
Selección del área de ensayo
Los hormigones que se van a comparar deben ser del mismo tipo con un espesor igual o mayor a 100 mm, tener aproximadamente la misma edad y estado de humedad; la superficie debe ser de una textura similar evitando nidos de piedra y zonas escamosas o muy ásperas. •
Preparación de la superficie del ensayo
En el área seleccionada debe marcarse una superficie cuadrada de a lo menos 200 mm por lado, la que, en caso de ser áspera, blanda o con mortero suelto, debe ser emparejada con piedra abrasiva. La superficie a ensayar debe ser humedecida totalmente por 24 horas previas al ensayo. •
Calibración
Además de la mantención periódica a la que debe ser sometido, el martillo debe calibrarse antes de su empleo, accionándolo hacia abajo sobre un yunque especial colocado sobre una base firme. El valor de rebote debe ser entre 78 y 82. •
Ensayo
Los ensayos comparativos deben efectuarse con un mismo martillo, el que debe sujetarse firmemente en posición perpendicular a la superficie de ensayo. La posición normal es la horizontal y en caso de utilizarse en otras posiciones, las lecturas deben ser corregidas de acuerdo a las indicaciones del fabricante. En el caso de las losas éstas deben ser ensayadas por su cara inferior. El martillo se presiona gradualmente hasta que se dispara. Después de cada disparo se examina el lugar del impacto y si se nota trituración o daño superficial se descarta la medida. Si el punto de impacto se nota sano se registra la lectura aproximándola a la menor división de la escala y se repite la operación hasta completar 10 valores. Cálculo e interpretación de resultados •
Se saca el promedio de las 10 lecturas realizadas y se descartan aquellas que difieren en más de 7 puntos con respecto a este valor. Si las lecturas
descartadas son 3 o más, el ensayo debe repetirse. •
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El índice esclerométrico es el promedio de las 8 o más lecturas que se consideraron apropiadas. La interpretación de estos resultados debe ser realizada por personas calificadas y experimentadas en materias de tecnología del hormigón.
CONCLUSIÓN El ensayo del hormigón se realiza en sus dos estados; fresco para conocer sus características y endurecido para determinar sus cualidades y resistencia. El comportamiento de un hormigón frente a los distintos esfuerzos es variable y complejo. Los ensayos para el hormigón endurecidos son realizados para certificar que las características y cualidades del hormigón sean las exigidas en el proyecto y no inferiores, de esta manera dependiendo de los resultados de los ensayos se tomaran medidas en la obra para continuar la ejecución o reforzar un hormigón deficiente.
