ENSAYO N° 11
INTRODUCCIÓN
Entre los ensayos destructivos y no destructivos, la experiencia pone en evidencia que estos últimos constituyen una herramienta útil para determinar la calidad del concreto endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los primeros.
Un ensayo destructivo es la extracción de núcleos de concreto el cual se lleva a cabo cuando se tiene duda del concreto colocado o la edificación ha presentado problemas de fisuras o grietas ya que en lo primero que se piensa es en el concreto de mala calidad o la mampostería colocada no es de buena calidad ya que es en estos puntos donde se evidencia la grieta o la fisura y lo mismo sucede en un pavimento de concreto.
El dispositivo conocido como esclerómetro nos cede a realizar un ensayo no destructivo el cual permite determinar la resistencia de un elemento de concreto a partir del número de rebotes del esclerómetro en el concreto endurecido, sin embargo se debe tomar en cuenta que este método de prueba no es conveniente como la base para la aceptación o el rechazo del concreto.
TEMA
"ENSAYOS DESTRUCTIVOS Y NO DESTRUCTIVOS
EN EL CONCRETO ENDURECIDO"
OBJETIVOS
Conocer el procedimiento, materiales y equipo necesario para la extracción de núcleos perforados de concreto y la determinación de su resistencia a la compresión.
Determinar la resistencia característica de un muro de concreto a partir del número de rebotes del esclerómetro en el concreto endurecido
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
3.1 Ensayo extracción de núcleos
Los corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada; por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la alteración del concreto y el calentamiento de la broca.
Pavimentos, losas, paredes o elementos estructurales tendrán un diámetro de al menos 95mm cuando las longitudes de estos estén de acuerdo con los métodos de prueba ASTM C 174.
Para núcleos que no están proyectados a determinar dimensiones estructurales (medir las longitudes más largas y más cortas en la superficie cortada a lo largo de las líneas paralelas al eje del núcleo) en promedio debe ser de 5 mm.
Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de hormigón tal como se colocó originalmente y cuidando de no hacerlo en vecindades de juntas o bordes obvios del elemento construido. Las probetas tomadas en dirección perpendicular a una superficie vertical o a una superficie irregular, se deberán extraer lo más cerca que sea posible del centro de la pieza y nunca cerca de juntas o bordes de ella.
3.1.1 Núcleos para resistencia a compresión
Diámetro.- Con el tornillo micrométrico o calibrador medimos el diámetro del espécimen. Se debe considerar lo siguiente:
En miembros estructurales soportantes de carga, un diámetro mínimo de 94 mm.
En miembros estructurales no soportantes de carga se deben obtener núcleos con una relación L/D mayor o igual a 1. No se prohíbe tomar un diámetro de 94 mm.
Para concreto con tamaño máximo nominal del agregado grueso mayor o igual a 37.5 mm será como se especifica en las pruebas el diámetro mínimo para un núcleo es de tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso.
Longitud.- La longitud útil del espécimen refrentado o pulido estará entre 1.9 y 2.1 veces su diámetro. Condición de humedad.- Los procedimientos para especificar las condiciones de humedad en este método están destinados a preservar la humedad del núcleo perforado para proporcionar una condición de humedad que reduzca al mínimo los efectos del gradiente de humedad presente durante la perforación y preparación del espécimen.
Después de perforados los núcleos secar la superficie externa del taladro y broca permitiendo la evaporación de la humedad de la superficie restante.
Después de un tiempo máximo de 1 hora luego de la perforación, ubicar los núcleos en fundas plásticas separadas o recipientes no absorbentes y sellarlos para evitar la pérdida de humedad. Evitar la exposición directa al sol.
Al aserrar o pulir los extremos del núcleo minimizar la exposición al agua durante la preparación de los extremos y hacerlo en un tiempo no mayor a 2 días después de perforado el núcleo.
Dejar los núcleos en bolsas selladas o recipientes no absorbentes al menos 5 días desde la última vez que han sido mojados antes de la prueba.
Aserrado de los extremos.- Los extremos de los especímenes deben ser planos y perpendiculares al eje longitudinal, de no ser posible deben cumplir los siguientes requisitos:
Las proyecciones de los extremos no se extenderá en más de 5 mm sobre las superficies del extremo.
Las superficies de los extremos no se separarán desde la perpendicularidad del eje longitudinal por más de 0.5°.
Refrentado. - Si los extremos no cumplen con los requisitos de perpendicularidad y planeidad de ASTM C 39, ellos se serrucharan o pulirán para reunir los requisitos de refrentado de ASTM C 617.
Si son refrentados estos deberán ajustarse a los diámetros reales del núcleo y se elaborará capas que sean concéntricas con los extremos del núcleo. Mida las longitudes de los núcleos a los 2 mm más cercanos antes del refrentado.
Medición.- Medir la longitud del espécimen refrentado o pulido a los 2 mm más cercanos en dos lugares distintos del mismo en un ángulo de 90°. Medir 3 diámetros del núcleo a los 0.2 mm más cercanos en los extremos y en el centro del espécimen, cuando la diferencia en los diámetros del núcleo no sobrepase el 2 % de su promedio, pero si sobrepasa medirlo hasta los 2 mm. No probar el espécimen si sobrepasa el 5% de los diámetros promedios.
Ensayo del martillo de rebote esclerómetro
Una ayuda importante para determinar y asegurar la calidad del concreto y una obra en general son los métodos de prueba no destructivos en el sitio. Uno de estos métodos de utilización es el esclerómetro. Este aparato mide la dureza superficial del concreto mediante el empleo de un martillo ligero, formado por un pequeño cilindro macizo de acero, que al momento de hacerlo chocar contra la superficie de la muestra nos mide la resistencia superficial del concreto. Este estudio es necesario para la determinación de la dispersión en la calidad del concreto en las diferentes partes de la construcción.
Para utilizar el esclerómetro debemos calibrarlo mediante la aplicación de un yunque de calibración en el cuál se realizan disparos de calibración hasta obtener una lectura especificada (R=75), si no se obtiene este factor debemos calcular el factor de corrección para dicha lectura; este valor nos servirá para la obtención del valor R en las pruebas resistencia del concreto.
EQUIPOS E INSTRUMENTAL
4.1 Ensayo extractor de núcleos
Equipo Perforador o Taladro de Núcleos: Básico para la obtención de especímenes cilíndricos mediante brocas con pequeños diamantes impregnados en la punta. Este equipo consta de:
Taladro perforador de especímenes cilíndricos y soporte con caucho especial en la base para vacío.
Compresor de aire con dispositivo especial para vacío y caucho para vacío
Brocas
Manguera de agua con adaptador de grifo de agua y adaptador al taladro perforador
Llaves de tubo para asegurar la broca
Sierra cortadora de concreto.
Flexómetro.
Tornillo micrométrico o calibrador.
Balanza
Detector de metales
Ensayo del martillo de rebote esclerómetro
Esclerómetro DIGITAL TEST HAMMER (B-110/D)
4.3 Material empleado
Ensayo realizado en un muro de concreto
ESQUEMA
FIGURA 1: Esquema, Extractor de núcleos empleados en el presente ensayo
Elaborado por: Edison G. Tierra
FIGURA 2: Esquema, Esclerómetro empleado en el presente ensayo
Elaborado por: Edison G. Tierra
PROCEDIMIENTOS
6.1 Ensayo extracción de núcleos
Verificamos que la base del aparato tenga un caucho especial a lo largo de su base para que se conecte con la bomba de vacío, y se adhiera a cualquier superficie.
Ubicamos el taladro en el lugar a perforar donde previamente no se detectó ningún elemento metálico con un detector de metales.
Conectamos el dispositivo de la bomba de vacío a la base del taladro de extracción mediante tornillo.
Conectamos la manguera de agua a una llave cercana y al taladro para que el agua bañe la punta de la broca diamantada y no se dañe.
Tomar especímenes solamente cuando el concreto endurecido, para lograr una perfecta unión entre el mortero y el agregado grueso. No usar especímenes dañados, podrán utilizarse siempre y cuando se remueva la parte dañada y se ajuste a la longitud conveniente. No usar especímenes que contengan refuerzo embebido para determinar su resistencia.
Humedecemos la superficie de asentamiento de la base del taladro. Colocamos la base del taladro sobre la superficie a perforar. Nivelamos la base del taladro con los tornillos niveladores. Encendemos el compresor con la bomba de vacío para que quede acoplada la base del taladro con la superficie del espécimen a perforar dándonos una lectura en el manómetro. El espécimen se debe taladrar perpendicular a la superficie, no se debe taladrar cerca de juntas formadas o de bordes de unidad de depósito. Registrar y reportar el ángulo entre el eje del taladro y el plano horizontal.
Conectamos el taladro de extracción a una toma de corriente o al generador de energía y empezamos a taladrar perpendicularmente a la superficie, abriendo el paso de agua para no dañar la broca.
Evitar el movimiento del taladro, horizontalmente porque puede romper el espécimen, además se puede perder la adhesión de la base del taladro.
Una vez que ya se tenga el espécimen requerido, determinar su longitud y verificar si es aceptable.
En la extracción de una losa remueva especímenes lo suficientemente grandes para realizar la prueba requerida, las cuales no se encuentren dañadas.
Tener en cuenta las condiciones de humedad, aserrado de los extremos, transporte, almacenamiento y métodos de prueba después de la extracción del núcleo según la necesidad del ensayo a realizarse. Más adelante se dan los parámetros a seguirse para cada ensayo.
Sellar el orificio dejado por el taladro con concreto fresco.
6.2 Ensayo del martillo de rebote esclerómetro
Apoyarse ligeramente sobre la cabeza de la barra de percusión del esclerómetro, pegado al concreto.
Al realizar esto, se libera la fijación, y la barra por sí misma fuera del armazón.
Luego, la barra de percusión se aprieta contra el lugar a examinar de la superficie del concreto.
Antes de que la barra de percusión desaparezca enteramente en el armazón, se descarga el golpe de martillo.
Esta descarga debe ser provocada por un aumento lento de la presión.
Al momento de la percusión, el instrumento debe ser sostenido exactamente perpendicular a la superficie.
Después de la percusión, el martillo rebota una cierta distancia indicada por una placa sobre la escala graduada.
La lectura de la posición de la placa representa la medida del retroceso en porcentaje con el avance del martillo.
Al retirar el esclerómetro del concreto, leer el registro y suprimirlo, la placa nunca vuelve a cero; la varilla de percusión se queda, cuando esta fuera, oblicuamente al eje del instrumento.
Al finalizar el uso del esclerómetro la barra de percusión con la barra de deslizamiento y el disco guía son bloqueados en el fondo del armazón con la ayuda del botón. El blocaje debe hacerse siempre después de la liberación del golpe, es decir, cuando el resorte de percusión está flojo.
El blocaje sirve también para fijar la lectura de retroceso cuando las medidas son efectuadas en lugares sombríos o difícilmente accesibles.
CALCULOS
Ensayo extracción de Núcleos
Calcular la resistencia a la compresión usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.
Si la relación longitud-diámetro (L/D) es 1.75 o menos, multiplicar el valor de la resistencia a la compresión por el Factor de Corrección especificado en la siguiente Tabla o utilizando su respectiva interpolación.
Relación Longitud / Diámetro (L / D)
Resistencia Factor de Corrección
1.75
0.98
1.50
0.96
1.25
0.93
1.00
0.87
Tabla 1: Tabla de interpolación para la relación l/d
Fuente: Norma ASTM C 42
7.2 Ensayo del martillo de rebote esclerómetro
Dónde:
S= Desviación Estándar
Xi= Dato i
X= Promedio de datos
n= número de datos
f´c=fm-1.64*K*S
f´c=459.475-(1.64*1*22.49)
f´c=422.36 kg/cm²
Dónde:
F´c= Resistencia característica
Fm=Resistencia promedio
K= Factor k para incrementar la desviación estándar
S= desviación Estándar
TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
Ensayo extracción de Núcleos
No se realizó por avería en el equipo extractor de núcleos
8.2 Ensayo del martillo de rebote esclerómetro
N°
Números de Rebotes
Resistencia (kg/cm²)
1
45
420
2
47
452
3
47
452
4
48
467
5
49
483
6
45
420
7
48
467
8
47
452
9
48
467
10
49
483
11
46
436
12
47
452
13
48
467
14
48
467
15
48
467
16
48
467
17
45
420
18
49
483
19
46
436
20
47
452
21
46
436
22
47
452
23
48
467
24
50
499
25
49
483
26
45
420
27
47
452
28
48
467
29
49
483
30
49
483
31
47
452
32
48
467
33
45
420
34
50
499
35
48
467
36
47
452
37
46
436
38
47
452
39
50
499
40
49
483
Fm = 459.475 kg/cm²
S = 22.4967
K =1
F´c= 422.36 kg/cm²
Tabla 2: Tabla de datos para el cálculo de la resistencia característica en un ɑ=0°
Elaborado por: Edison G. Tierra
FIGURA 3: Curva resistencia a la compresión VS número de rebote del esclerómetro
Elaborado por: Edison G. Tierra
CUESTIONARIO
¿Cuál es el orden secuencial de los ensayos en el concreto endurecido?
Compresión de cilindros de hormigón
Ensayo esclerométrico
Extracción de núcleos
Prueba de carga
CONCLUSIONES
En el ensayo de estraccion de núcleos los factores que influyen sobre la determinación de la resistencia son: el diámetro del núcleo, la relación longitud / diámetro, presencia de armadura dentro del núcleo y las condiciones de humedad antes y durante el ensayo.
Realizado el ensayo con esclerómetro digital Test Hammer, la resistencia característica del muro de concreto es de 422.36 kg/cm².
Los ensayos esclerométricos permiten conocer la evolución de la resistencia de una manera económica y en poco tiempo, además de conocer la homogeneidad y calidad del concreto sin deteriorar la estructura, lo cual trae ciertas ventajas con respecto a los ensayos que se usan normalmente para conocer la resistencia a compresión del concreto.
El ensayo esclerométrico no sustituye el ensayo a compresión como método para conocer la resistencia a la compresión del concreto, ya que este tiene un acierto del 95% y margen de error de 5%.
RECOMENDACIÓNES
En el ensayo de extractor de núcleos, no mover el taladro horizontalmente para no romper el espécimen ni separar la base con la superficie.
En el ensayo del martillo de rebote esclerómetro, se debe tomar 10 puntos o rebotes mínimos en cada punto en un área sugerida de 20*20cm.
BIBLIOGRAFÍA
Método Normalizado de Ensayo de Obtención y Ensayo de Núcleos Perforados y Vigas Aserradas de Concreto; ASTM C42; Fecha de consulta: 10 de julio de 2014. Disponible en: http://www.astm.org/Standards/C42C42M-SP.htm
Método de prueba estándar para ensayo con esclerómetro; ASTM C805; Fecha de consulta: 10 de julio de 2014. Disponible en: http://www.astm.org/Standards/C42C42M-SP.htm
}
12
Curva para la determinación de la resistencia
a la compresión del concreto
de acuerdo al rebote del esclerómetro
Número de Rebote
Resistencia compresión (Kg/cm²)