ESCLEROMETRO

ARQUITECTURA TÉCNICA ASIGNATURA:

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN I PRÁCTICAS DE LABORATORIO 2º Cu Cuat atri rime mest stre re – Curs Curso o 2003 2003/0 /044

D DEEPP A AR R TT A AM MEEN NTTO O DDEE CCO ON NSSTTR R UUCCCCIIO ON NEESS AAR R Q QUUIITTEECCTTÓ ÓN NIICC A ASS Cuaderno de Prácticas

ÍNDICE • Introducción

• Áridos 1. Análisis Análisis granulom granulométri étrico co de gravas gravas y aarena renas. s. 2. Determina Determinación ción del coefici coeficiente ente de forma forma del árido árido grueso grueso utilizado utilizado en la fabricación de hormigones. 3. Determinació Determinaciónn de finos finos en áridos emple empleados ados en la fabricació fabricaciónn de hormigones.

• Cementos 4. Det Determ ermina inació ciónn de resist resistenc encias ias mecáni mecánicas cas.. 5. Det Determ ermina inació ciónn de la fifinur nuraa de molid molidoo

• Hormigón 6. Determina Determinación ción del del índice índice de de rebote rebote del hormigón. hormigón.

• Los materiales de construcción

en

el

Campus

universitario

7. Estudio Estudio de los difere diferentes ntes materi materiales ales uti utilizad lizados os en edif edificios icios de de la Universidad.

2 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


PRESENTACIÓN Se pretende con este cuaderno-guía, que el alumno complete su formación en la asignatura de Materiales de Construcción, en los temas que se imparten en teoría durante este segundo cuatrimestre. El alumno con la lectura de la correspondiente práctica, así como con la interpretación de la norma o disposición, deberá resolver las cuestiones que en cada práctica se le presentan. Es más importante resolver de manera personal cada práctica que dejarse llevar por la “inercia” de que otro lo haga y yo miro. Aquí es válida la máxima: “Aprendiendo haciendo.” Realizando cada práctica y al comparar los resultados obtenidos con los parámetros de aceptación/rechazo, el alumno podrá decidir lo que él, realmente haría en la obra y las órdenes que impartiría.

Método de trabajo: El alumno deberá formar un grupo de entre sus propios compañeros en número de TRES, aunque excepcionalmente y por acuerdo con el profesor podrá ser de DOS o CUATRO, éste grupo será el operativo durante todo el presente cuatrimestre. Cada grupo ya formado estudiará este cuaderno de prácticas y se preparará con antelación a la clase práctica, las dos o tres prácticas correspondientes a las señaladas al calendario fijado al efecto; la preparación consistirá en la realización del guión de la práctica, (lo que los alumnos van a realizar), este guión lo revisará el profesor antes de que los alumnos realicen materialmente la práctica. Si el guión no se ha corregido y existen errores, lógicamente la práctica estará mal realizada. Cada práctica consta de tres apartados, a saber:

1. Redacción de lo que el alumno ha hecho realmente, sin copiar la norma.

2. Resultados obtenidos. 3. Contestación a las cuestiones que se formulen formul en en cada caso. Dado que es posible que exista desfase entre lo explicado en teoría y la realización de las prácticas, se entiende que algunas de las preguntas que se realizan no estarán bien resueltas; no obstante, antes de la evaluación final el profesor encargado de la asignatura devolverá las practicas indicando a cada grupo la parte que se encuentra mal realizada, procediendo los alumnos a su corrección y entrega según la fecha fijada por el profesor responsable. En estos casos, se indicará al alumno que adopte las medidas adecuadas, bien corrigiendo los resultados o realizando nuevamente la práctica. 3 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Introducción. Laboratorio de Ensayo de Materiales: Conceptos. Definiciones. • Grupo: Se denomina así al total de alumnos que hacen las prácticas en el mismo horario (1, (1, 2, etc.)

• Subgrupo: Se denomina así al equipo de trabajo formado por un mínimo de tres y un máximo de cuatro alumnos, de un mismo grupo. (Este subgrupo debe estar integrado por las mismas personas durante todo el curso).

• Laboratorio : Infraestructura necesaria para la realización de ensayos: local climatizado, maquinaria, material fungible, equipo humano, etc.

• Laboratorio de Ensayo para el Control de la Calidad en la Edificación : Específico de la construcción y destinado a las siguientes actividades:

• Control de calidad, área del hormigón. • Control de calidad, área de mecánica del suelo. • Control de otros materiales.

Terminología de control. • Lote: Conjunto de un mismo material que se somete a juicio de una sola vez. • Muestra: Cantidad representativa de un lote que se destina para realizar los ensayos.

• Probeta: Porción de una muestra destinada a un ensayo. • Ensayo: Proceso experimental que nos permite medir y definir las características de los ensayos.

• Norma de ensayo : Conjunto de especificaciones, datos técnicos, método de ensayo y procedimiento de control que son o pueden ser aplicables a distintos productos o materiales.

Organización de un laboratorio de ensayos para el control de calidad de la edificación. División del laboratorio por zonas de trabajo :

• Ensayos físicos. • Ensayos mecánicos. • Ensayos químicos. 4 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Maquinaria y útiles de trabajo más relevantes :

• Ensayos físicos: Balanzas, estufas de secado, picnómetros, calibres, tamices, cuarteadores, esclerómetros, ultrasonidos, etc. Amasadoras oras,, com compact pactador adoras, as, moldes moldes para para • Ensayos mecánicos: Amasad probetas, máquinas sacatestigos, prensas, etc.

• Ensayos químicos: Reactivos, pipetas, vasos de precipitados, tubos de ensayos, medidores de pH, hornos mufla, baños térmicos, etc.

Condiciones ambientales de los locales : Los locales dispondrán del espacio suficiente para la realización de los ensayos. Estarán protegidos contra excesos de temperatura, vibraciones, polvo, humedad, etc. Los recintos donde se realicen ensayos que exijan determinadas condiciones ambientales, como pueden ser de humedad y temperatura, estarán equipados con los dispositivos de control necesarios.

Utilización de maquinaria. • Balanzas: Cada pesada dependiendo de su tamaño, tipo de ensayo y precisión requerida necesitará un tipo de balanza. La balanza debe calibrarse con cierta periodicidad. Antes de pesar comprobar que la balanza está equilibrada y la lectura inicial es cero. Se colocará fuera de la balanza, el elemento a pesar y posteriormente se colocará sobre la balanza, nunca se pesará directamente.

• Estufas y baños térmicos : Comprobar en el termómetro de precisión del aparato que se cumple la lectura prefijada para el ensayo.

• Amasadoras y compactadoras : Son aparatos para fabricar probetas de ensayo. Deberán cumplir las especificaciones que marque la norma de ensayo.

• Moldes: Son recipientes que le dan forma a la probeta. Antes de llenar el molde, comprobar comprobar las dimensiones y colocarle el desencofrante adecuado para para su ppost osteri erior or desm desmoldea oldeado. do.

• Prensas : Máquina que somete a la probeta a una determinada fuerza progresiva y nos mide la carga en cada momento hasta la rotura de la pieza. Los dispositivos de control serán: escalas de trabajo, puesta a cero del aparato, indicador de fuerza y velocidad de ensayo. Antes del ensayo se dispondrá la escala de trabajo adecuada y velocidad de ensayo prevista. Como en los aparatos anteriores, las prensas deberán calibrarse periódicamente para garantizar su perfecto funcionamiento y como consecuencia sus resultados.



ARQUITECTURA TÉCNICA

Prácticas de Materiales I

Fecha

Apellidos

Nombre de la Práctica

Nombre

Hoja nº

Grupo

Firma

UNE



UNE



Áridos 0. Introducción El concepto de granulometría en los áridos tiene por objeto determinar y conocer la composición de los diferentes tamaños de los granos que configuran o constituyen un árido. Atendiendo a la vigente nomenclatura, los áridos que intervienen en la composición de los hormigones se denominan, gravas o áridos gruesos y arenas o áridos finos, atendiendo a la dimensión de la malla de un determinado tamiz, en el caso actual, a la malla cuadrada de 4 mm de lado.

OBSERVACIÓN MUY IMPORTANTE No obstante lo anterior, para una mejor operatividad en la práctica y atendiendo a las disponibilidades existentes en el laboratorio, utilizaremos la serie de tamices UNE 7050, estableciendo la subdivisión en árido grueso o fino en función de la parte de árido, retenida por el tamiz UNE 7050 de 5 mm o que pasa por dicho tamiz, respectivamente. (Ver artículo 7 de la Instrucción EH-91, derogada por la Instrucción de Hormigón Estructural EHE) Cada grupo de alumnos elegirá, un conjunto de granos y tras el seguimiento de la norma transcrita a continuación, realizará su granulometría, con lo que realizará la misma de una arena o una grava, utilizando al efecto el impreso correspondiente. Nunca realizará las dos granulometrías.

1. Análisis granulométrico. 1.1. OBJETO Esta práctica tiene por objeto describir un método de ensayo que consiste en cribar los áridos a través de una serie de tamices y cedazos para la determinación de su granulometría. El método no es aplicable a áridos recuperados de mezclas bituminosas ni a las cargas minerales.

1.2. APARATOS NECESARIOS Tamiz y cedazos. Se utilizarán los tamices y cedazos adecuados para que los resultados obtenidos permitan apreciar si el material cumple las especificaciones señaladas en el apartado correspondiente. 8 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


1.3. TOMA DE MUESTRAS Si el árido fino y el árido grueso se presentan mezclados, la mezcla se separará en dos tamaños con un tamiz UNE 7050 (5 mm), tratándose entonces las dos fracciones de acuerdo con lo expresado en los párrafos siguientes. La muestra de árido fino, que ha de ser representativa, se mezcla cuidadosamente en húmedo. A continuación se toma de ella una fracción de unos 600 g que se desecan a 100°-110°C hasta peso constante. Finalmente, se pesan 500 g de esta porción y se realiza el ensayo con esto cantidad de material. Las muestras de árido grueso deben tener un peso después de secos no inferior al que se indica en la tabla I:

Tabla I Tamaño máximo del árido en milímetros

10,0 12,5 20,0 25,0 40,0 50,0 63,0 80,0 100,0

Peso mínimo de la muestra, en gramos

1.000 2.500 5.000 10.000 15.000 20.000 26.000 30.000 35.000

Nota (1): Ver la correspondencia entre los tamices que aquí se indican y los que indica la EHE. Nota (2): Si por operatividad de los grupos deben utilizarse conjuntos referidos a la distribución de la Instrucción EHE, el grupo o grupos correspondientes, atenderán las consideraciones pertinentes. 1.4. MÉTODO DE ENSAYO Las muestras, una vez secas y pesadas, se separarán en tantas fracciones como sea necesario para que en ningún momento gravite un peso superior a 0,6 g/cm2 en los tamices menores al 5 UNE 7050. (Aproximadamente entre 150 y 190 gramos en el tamiz) La operación del tamizado se efectúa por medio de movimientos laterales y verticales, de tal modo que el material se mantenga en continuo movimiento sobre la superficie del tamiz. No debe emplearse procedimiento o dispositivo alguno para que las piedras y granos se orienten o giren y pasen con mayor facilidad por los orificios del tamiz. 9 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


1.5. OBTENCIÓN Y PRECISIÓN DE LOS RESULTADOS Los resultados del análisis granulométrico se expresarán de la forma siguiente: a) Porcentajes totales de material retenido por cada tamiz o cedazo b) Porcentajes totales que pasan por cada tamiz o cedazo. Estos porcentajes se expresaran redondeando los resultados hasta el número entero más próximo.

1.6. PREGUNTAS Antes de realizar la práctica. 1. ¿Qué significa la frase: “se mezcla cuidadosamente en húmedo” ? ¿Tenemos que sumergir el árido en agua? 2. ¿Que significa “tamaño máximo del árido” , para esta norma?. No para la EHE, pues el árido lo puedes emplear para hacer una base de una carretera u otra clase de obra, no necesariamente para hacer hormigón. 3. ¿Que quiere decir eso de “0,6 gr./cm2”?. Justificar numéricamente porque el valor indicado es “aproximadamente entre 150 y 190 gramos”

Posterior a la realización del guión de la práctica. 4. ¿A que se denomina huso granulométrico? 5. Dibujar el huso 6. Atendiendo a la curva obtenida ¿Aceptas o rechazas el árido para el huso granulométrico? 7. Suponiendo que la curva granulométrica quede representada por encima del huso correspondiente, ¿qué problema tendrías si lo utilizaras y cómo lo resolverías sin cambiar el árido? 8. Suponiendo que la curva granulométrica quede representada por debajo del huso correspondiente, ¿qué problema tendrías si lo utilizaras y cómo lo resolverías sin cambiar el árido?



Análisis Granulométrico de la Grava Peso Inicial en gr

Peso final en gr

UNE 7139

Diferencia en gr (no mayor de 1 gr)

Tamiz

Peso retenido

Peso ret. y acumulado

gr

gr

% Ret. Y acumulado. =R

g

* 100

Peso que pasa

% Que pasa y acumulado

gr

40 20 12,5 10 5 Fondo Peso Total G

GRÁFICA GRANULOMETRÍA DE LA GRAVA

Fondo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



Análisis Granulométrico de la Arena Peso Inicial en gr

Peso final en gr

UNE 7139

Diferencia en gr (no mayor de 1 gr)

Peso retenido gr

Tamiz

Peso ret. y % Ret. Y acumulado acumulado. R gr = * 100 g

Peso que pasa gr

% Que pasa y acumulado

5 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 Fondo Peso Total G

GRÁFICA GRANULOMETRÍA DE LA ARENA

Fondo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



2. Determinación del coeficiente de forma del árido grueso utilizado en la fabricación de hormigones. 2.1. OBJETO Esta práctica tiene por objeto establecer el método que se ha de emplear para determinar el coeficiente de forma del árido grueso empleado en la fabricación de hormigones.

2.2. DEFINICIÓN Se define como coeficiente de forma de un árido al obtenido a partir de un conjunto de n granos representativos de dicho árido, mediante la expresión siguiente: V1 +V2... + Vn

α = ----------------------/6 (di 3+d 32……+d 3n )

Π

en la que:

α = Coeficiente de forma Vi = Volumen de cada grano

d i = La mayor dimensión de cada grano.

2.3. TOMA DE MUESTRAS La determinación del coeficiente de forma, se hará sobre las distintas fracciones de árido grueso que hayan de emplearse. Las muestras para determinar el coeficiente de forma del árido, serán tales que se opere sobre un mínimo de 20 granos, en esta práctica se tomarán 40 granos, obtenidos por cuarteo de una muestra representativa de mayor volumen. En los áridos en que haya mucha diferencia entre los tamaños máximo y mínimo, se tomará mayor cantidad de muestra.

2.4. APARATOS NECESARIOS

• Galga. Una lámina rígida y perfectamente plana con muescas de distinta amplitud que da directamente el valor Π di 3/6 de cada grano. 13 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


• Calibre. Un calibre, con precisión de 0,1 mm, para medir la mayor dimensión de cada grano, cuando éstos sean de tamaño mayor del permitido por la galga.

• Aparato para medida de volúmenes. Un aparato para medida de volúmenes, siempre que pueda determinar volúmenes con error menor del 5 %.

2.5. PROCEDIMIENTO OPERATORIO Evaluación de Π di 3/6 de cada grano. Se determina el valor práctico de esta expresión para cada grano por medio de la galga. El valor de Π di 3/6 buscado, se expresa en centímetros cúbicos y es igual a la graduación de la muesca mayor de la galga sobre la que es posible retener el grano. La graduación que figura sobre cada muesca, no corresponde a la anchura de dicha muesca sino a una anchura media comprendida entre esta muesca y la de la muesca inmediatamente superior. Para buscar esta muesca, se prueba el grano en las diversas muescas comenzando por aquéllas cuyas anchuras sean aparentemente superiores a la mayor dimensión del grano en cuestión. Por tanteos sucesivos, se da al grano diversas orientaciones hasta que sea retenido por los bordes laterales de la muesca. Si el tamaño del grano fuera mayor del que corresponde a la mayor muesca de la galga de la figura, se mide su dimensión mayor con un calibre. También puede hacerse la determinación con un calibrador si no se quiere utilizar la galga. Evaluación de Vi . Con el aparato para medir volúmenes, se determina el de los distintos granos de árido uno a uno o el de todos en conjunto.

2.6. OBTENCIÓN Y PRECISIÓN DE LOS RESULTADOS El coeficiente de forma de un árido, se obtendrá mediante la expresión indicada en el punto 2, habiendo determinado previamente los dos términos de la fracción en centímetros cúbicos. El coeficiente de forma se calculará con dos cifras decimales.



2.7. PREGUNTAS 1. Define según lo que indica la norma a que se denomina- Coeficiente de forma 2. ¿Que significan los números impresos en la galga? 3. ¿Cuál es la manera más correcta de realizar el ensayo, utilizando la galga o el calibre? ¿Por qué? 4. ¿Cuál es la manera más correcta de realizar el ensayo, utilizando la balanza hidrostática o la probeta graduada? ¿Por qué? 5. Forma geométrica del árido ideal 6. ¿Cuál es el mayor coeficiente de forma, que se puede hallar con un árido ideal? Demuéstralo matemáticamente. 7. ¿Cuál de los cuatro resultados obtenidos es más fiable y por qué? 8. ¿Qué efecto tendríamos en una granulometría de árido grueso si tenemos un coeficiente de forma de 0,86 ? 9. Aceptación y/o rechazo del árido 10.Critica los resultados obtenidos, la Norma de ensayo correspondiente y el apartado correspondiente en la Instrucción EHE 11.Que ocurriría en TÚ hormigón, si utilizásemos un árido con un coeficiente de forma incorrecto, es decir, que no cumpliera lo prescrito en la EHE. Problemas que tendrías y forma de solucionarlo, sin cambiar de árido.



UNE 7238

Determinación de coeficiente de forma del árido grueso empleado en la fabricación de hormigones Nº. P.

∅

π

6

* d 1 3

Galga

Nº. P.

∅

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

21 22 23 24 25 26 27 28 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Vol. Galga

Vol. Calibre

VOLUMEN

Procedimiento probeta

1=

6

* d 1 3

Galga

Procedimiento Balanza Hidrostática

cm3

REAL

π

cm3

Valor del Coeficiente de Forma 2=

3=

4= 16

2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Áridos 3. Determinación de finos en áridos empleados en la fabricación de hormigones. 3.1. OBJETO Esta práctica tiene por objeto describir un método para determinar la cantidad total de finos existentes en los áridos utilizados para la fabricación de hormigones.

3.2. FUNDAMENTO DEL MÉTODO El procedimiento se basa en separar mediante lavados y tamizados sucesivos las partículas finas existentes en los áridos, entendiéndose por finos las porciones que pasan a través de un tamiz 0.080 UNE 7050.

3.3. APARATOS NECESARIOS Tamices. Un tamiz 0,080 UNE 7050. Recipiente. Un recipiente metálico de capacidad suficiente para poder mezclar y agitar convenientemente la muestra de árido con agua, de forma que no se produzcan pérdidas. 3.4. TOMA DE MUESTRAS Se homogeneiza la muestra del árido objeto del análisis, procurando evitar que en este proceso se pierda ninguna porción fina. Se ponen en una cápsula o recipiente del orden de 2,5 kg de material y se deseca en la estufa a 105°-110° C hasta peso constante.

3.5. MÉTODO DE ENSAYO Puesta una porción de árido convenientemente seco y pesado en el recipiente metálico, se añade agua hasta que cubra la materia sólida. Se agita la mezcla vigorosamente con el fin de mantener en suspensión las partículas finas. El agua y material que sobrenade se pasa por el tamiz 0,080 UNE 7 050, evitando que caigan sobre el tamiz partes de material grueso. El proceso de lavado se repite tantas veces como sea necesario para conseguir que el agua que sale a través del tamiz esté totalmente exenta de partículas en suspensión. Conseguido esto se pasa al recipiente metálico todo el material que haya quedado retenido sobre el tamiz y se vuelve a desecar el árido a 105º-110º C hasta peso constante. 17 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


3.6. OBTENCIÓN Y PRECISIÓN DE LOS RESULTADOS Se calculará el porcentaje de material fino que contiene el árido con arreglo a la fórmula siguiente:

P1 – P2 Finos % = --------------------x 100 P1

P1 = Peso de la muestra original (seca) P2 = Peso del material lavado (seco) Los resultados se expresarán con una sola cifra decimal cuando el valor encontrado sea superior al 1 % y con dos cifras decimales cuando el valor sea inferior al 1 %.



PÁGINA PARA LA SOLUCIÓN A LA PRÁCTICA DE FINOS (ESTA PÁGINA CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE ADJUNTARÁ A LAS PÁGINAS DE TIPO GENERAL DONDE SE EXPLICARÁ EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ASÍ COMO LAS CUESTIONES PLANTEADAS)

Determinación de Finos en áridos utilizados para la fabricación de hormigones

U N E 7135

DETERMINACIÓN DE FINOS Peso inicial de la muestra en seco P1 =

gr

Operación a realizar: Lavar por el tamiz 0,080 UNE 7050 Peso final lavado y seco P2

=

% Finos que pasan por el Tamiz 0,080 %=

P1 − P2 P1

gr

%

x 100 =



3.7. PREGUNTAS 1. ¿Qué es “homogeneizar una muestra”? 2 .¿Cómo lo harías? 3 .¿Qué cantidad en gramos será una porción de la muestra correspondiente para la realización del ensayo.? 4 .Intenta encontrar otro método más sencillo y tan fiable como el que marca la norma pero más rápido 5 .Acepto y/o Rechazo del árido en función de lo especificado en la EHE 6 .Tienes una obra en Jávea, ¿ Puedes utilizar este árido para fabricar hormigón? 7 .Que ocurriría en TÚ hormigón, si utilizamos árido fino con un porcentaje muy elevado de finos. Problemas que tendrías y forma de solucionarlo, sin cambiar de árido.



Cementos 4. Determinación de resistencias mecánicas. 4.1. OBJETO Esta práctica tiene por objeto describir un método para la determinación de las resistencias mecánicas a compresión y flexión del mortero de cemento. Esta norma describe el procedimiento de referencia; la utilización de procedimientos alternativos únicamente se permite en casos bien definidos, con la condición de que no afecten significativamente a los resultados obtenidos. En caso de litigio, se aplicará únicamente el procedimiento de referencia descrito en esta norma.

4.2. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL METODO El método comprende la determinación de las resistencias a compresión y opcionalmente a flexión de probetas prismáticas, de dimensiones 40 mm x 40 mm x 160 mm. Las probetas se fabrican con un mortero plástico, compuesto de una parte de cemento y tres de arena normalizada, en masa y con una relación agua /cemento de 0,50. Se pueden utilizar arenas normalizadas de diferentes orígenes y regiones. El molde que contiene las probetas se conserva en atmósfera húmeda durante 24 horas, y las probetas desmoldadas se sumergen inmediatamente en agua hasta el momento de los ensayos de resistencia. A la edad requerida, las probetas se retiran de su medio de conservación húmedo, se rompen en dos mitades a flexión y cada mitad se somete al ensayo de resistencia a compresión.

4.3. LABORATORIO Y EQUIPO El laboratorio donde se efectúa la preparación de las probetas, deberá ser mantenido a una temperatura de 20 ± 2 ºC, y una humedad relativa no menor del 50%. El recipiente para la conservación de las probetas en el molde, se mantendrá a una temperatura de 20 ± 1 ºC y una humedad relativa no menor de 90%. La temperatura del agua en los recipientes de conservación será de 20 ± 1 ºC.



La temperatura y la humedad relativa del aire en el laboratorio y la temperatura del agua de los recipientes de conservación, se anotarán al menos una vez al día durante las horas de trabajo.

Tamices de ensayo Las telas de los tamices deberán cumplir las prescripciones de ISO 2591 e ISO 3310/1 y deberán ser de las medidas según ISO 565 que figuran en la tabla I. Luz de los tamices de ensayo Dimensiones malla cuadrada mm 2,00 / 1,60 / 1,00 / 0,50 / 0,16 / 0,08

Amasadora La amasadora consta esencialmente de un recipiente de acero inoxidable de una capacidad aproximada de 5 l y equipado de forma que pueda ser fijado firmemente al bastidor de la amasadora durante el amasado y que la altura del recipiente con relación a la pala y por consiguiente, la separación entre pala y recipiente, pueda ser ajustada y mantenida con precisión. 4.4. COMPONENTES DEL MORTERO Arena Para determinar la resistencia del cemento de acuerdo con esta norma se utilizarán arenas normalizadas CEN, que son producidas en varios países. La arena de referencia CEN es una arena natural silícea, preferentemente de granos redondeados y cuyo contenido en sílice sea al menos del 98%. Su composición granulométrica está comprendida entre los límites definidos en la tabla siguiente. PARTE DE LA PRÁCTICA A REALIZAR POR LOS ALUMNOS A los efectos de la presente práctica, el alumno preparará la composición granulométrica de la arena, partiendo de fracciones de arena silícea o cálcica que le serán proporcionadas o, en su defecto, partiendo de una muestra compuesta, compondrá la arena correspondiente para la confección de las probetas del presente ensayo.



Composición granulométrica de la arena de referencia CEN Dimensiones malla cuadrada mm

Residuo acumulado sobre los tamices %

2,00

0

1,60

7 ±5

1,00

33 ± 5

0,50

67 ± 5

0,16

87 ± 5

0,08

99 ± 1

Una vez obtenidos los pesos necesarios para cada tamiz se homogeneiza adecuadamente mediante el cuarteador. El análisis granulométrico de la arena se deberá realizar sobre una muestra representativa. Se continuará el tamizado hasta que la cantidad de arena que pasa a través de cada tamiz sea menor de 0,5 g/min. La arena normalizada CEN puede ser suministrada en fracciones separadas o mezclada en bolsas de plástico, con un contenido de 1.350 ± 5 g.

Cemento Si van a transcurrir más de 24 horas entre la toma de muestras y los ensayos, el cemento se conservará en recipientes completamente llenos y herméticos, fabricados con material que no reaccione con el cemento. Agua Se puede utilizar agua potable o destilada. 4.5. PREPARACION DEL MORTERO Composición del mortero La composición, en masa, del mortero será: una parte de cemento, tres partes de arena normalizada y media parte de agua (relación agua /cemento 0,50). Cada amasada para tres probetas estará compuesta de 450 ± 2 g de cemento, 1.350 ± 5 g de arena y 225 ± 1 g de agua. Por las condiciones existentes en el laboratorio –ambiente, materiales, etc.-, se recomienda utilizar 275/290 g de agua, en sustitución de los 225 g prescritos en la norma. Preparación del mortero El cemento, la arena, el agua y los aparatos estarán a la temperatura del laboratorio. Realizar las pesadas por medio de una balanza con una precisión de ±1g 23 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Amasado del mortero Mezclar cada lote de mortero mecánicamente, utilizando la amasadora. Con la amasadora en posición de trabajo: 1. Verter el agua dentro del recipiente y añadir el cemento. 2. Inmediatamente arrancar la amasadora a velocidad lenta y, después de 30 segundos, introducir regularmente toda la arena durante los 30 segundos siguientes. Poner la amasadora a la velocidad rápida y continuar el amasado durante otros 30 segundos. 3. Parar la amasadora durante 1 min. 30 s. En los primeros 15 s, quitar, por medio de una espátula todo el mortero adherido fuera de la zona de amasado y volverlo a la mezcla. 4. Continuar el amasado a la velocidad rápida durante 60 segundos. La duración de los distintos períodos de amasado, se debe cumplir con una precisión de ±1 s.

4.6. PREPARACION DE LAS PROBETAS Tamaño de las probetas Las probetas serán prismáticas de 40 mm x 40 mm x 160 mm.

Enmoldado de las probetas Las probetas serán enmoldadas inmediatamente después de la preparación del mortero. Con el molde y la tolva firmemente unidos a la mesa de la compactadora, introducir directamente de la cubeta de la amasadora, en una o varias, veces, con una cuchara adecuada, la primera de las dos capas de mortero (cada una aproximadamente de 300 g) en cada compartimento del molde. Extender la capa uniformemente, utilizando el enrasador mayor, mantenida verticalmente y con sus ensanchamientos en contacto con el borde superior de la tolva, pasándola a lo largo de cada compartimento del molde, una vez hacia adelante y hacia atrás. A continuación se compacta la primera capa de mortero con sesenta golpes. Se introduce la segunda capa de mortero, se iguala con la espátula pequeña, y se compacta la capa con otros sesenta golpes. Retirar con precaución el molde de la mesa de sacudidas y separar la tolva. Inmediatamente quitar el exceso de mortero, con la regla plana, manteniéndola casi vertical, con lentos movimientos transversales de sierra, una vez en cada dirección. Alisar la superficie de las probetas utilizando el enrasador mantenida casi horizontal. Etiquetar o marcar los moldes para identificar las probetas y su posición relativa sobre la compactadora. 24 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


4.7. CURADO DE LAS PROBETAS Manipulación y conservación antes de desmoldar Quitar con un trapo el mortero que quede en el perímetro del molde como consecuencia del enrasado. Colocar sobre el molde una lámina de vidrio de 210 mm x 185 mm y 6 mm de espesor. Se puede utilizar una chapa de acero inoxidable o de otro material impermeable de medidas similares. Sin pérdida de tiempo, colocar cada molde cubierto, convenientemente identificado, sobre una base horizontal, en el cuarto o armario húmedo. El aire húmedo tendrá acceso a todos los lados del molde. Los moldes no se apilarán uno sobre otro. Cada molde se sacará de la cámara húmeda a la hora prevista para el desmoldeado.

Desmoldeado de las probetas Llevar a cabo el desmoldeado con las debidas precauciones. Para los ensayos a 24 horas, el desmoldeado se realizará, como máximo, 20 minutos antes de que las probetas vayan a ser ensayadas. Para los ensayos a edades superiores a 24 horas, el desmoldeado se realizará entre 20 y 24 horas después del enmoldado. Las probetas, desmoldeadas, elegidas para ensayar a 24 horas (o a 48 horas cuando el retraso en el desmoldeado haya sido necesario) se mantendrán cubiertas con un paño húmedo hasta el momento del ensayo. Las probetas seleccionadas para curado en agua, deben marcarse adecuadamente para su identificación posterior, por ejemplo, con lápiz o tinta resistente al agua.

Conservación de las probetas en agua Sumergir rápidamente las probetas marcadas, colocadas horizontal o verticalmente en agua a 20 ± 1º C en depósitos adecuados. Si el almacenamiento es horizontal, se deben mantener verticales las caras que en el molde eran verticales y la superficie enrasada hacia arriba. Colocar las probetas sobre emparrillados no corrosibles, en depósitos adecuados y mantenerlas separadas unas de otras, de forma que el agua tenga libre acceso a las seis caras de la probeta. En ningún momento durante la conservación, la separación entre probetas y la lámina de agua sobre la cara superior de las mismas, debe ser menor de 5 mm. NOTA- Los emparrillados de madera no son adecuados .

En cada depósito solamente se deben almacenar probetas fabricadas con cementos de similar composición química. Para el llenado inicial y para las ocasionales adiciones para mantener un razonable nivel constante en los depósitos, se utilizará agua potable. Durante la conservación de las probetas, no se permite el cambio total de agua. 25 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Las probetas que deban ensayarse a una edad determinada (distinta de 24 o 48 horas en caso de retraso en el desmoldeado), se sacarán del agua no antes de 15 minutos antes del ensayo. Quitar cualquier sedimento que se haya depositado en las caras de ensayo. Cubrir las probetas con un trapo húmedo hasta el momento del ensayo.

Edad de las probetas para los ensayos de resistencias mecánicas. Se calcula la edad de las probetas desde el momento de la mezcla de cemento y el agua hasta el comienzo de ensayo. Se realizarán ensayos de resistencia a diferentes edades dentro de los siguientes límites:

♦ ♦ ♦ ♦ ♦

24 horas ± 15 minutos 48 horas ± 30 minutos 72 horas ± 45 minutos 7 días ± 2 horas 28 días ± 8 horas

4.8. ENSAYO DE LAS PROBETAS Procedimiento de ensayo Para la determinación de la resistencia a flexión utilizar el método de carga concentrada y centrada por medio del equipo especificado en el apartado 4.7. Las porciones de prismas rotos a flexión, se ensayan a compresión sobre las caras laterales del moldeo, sobre una superficie de 40 mm x 40 mm. Cuando no se exige la resistencia a flexión este ensayo puede omitirse, aunque los ensayos de resistencia a compresión se realizarán sobre las dos mitades del prisma roto por medios adecuados, que no someterán los semiprismas a esfuerzos perjudiciales.

Resistencia a flexión Colocar el prisma en un dispositivo de flexión, con una cara lateral sobre los rodillos soporte y con su eje longitudinal normal a los soportes. Aplicar la carga verticalmente por el rodillo de carga sobre la cara lateral opuesta del prisma e incrementarla uniformemente, a una velocidad de 50±10 N/s hasta rotura. Mantener las mitades del prisma húmedas hasta el ensayo a compresión. Calcular la resistencia a flexión Rf según:

Rf = 1,5 Ff l/b3=

N/mm2



Donde: b es el lado de la sección cuadrada del prisma (mm) F f es la carga aplicada en el medio del prisma en la rotura (N) L es la distancia entre soportes (mm). Resistencia a compresión Ensayar los semiprismas a compresión sobre las caras laterales. Centrar cada semiprisma lateralmente con relación a los platos de la máquina a ± 0,5 mm, y longitudinalmente de forma que la base del prisma no sobresalga de los platos o placas auxiliares alrededor de 10 mm. Aumentar la carga uniformemente, a una velocidad de 2.400 ± 200 N/s durante todo el tiempo de aplicación de la carga hasta la rotura. Cuando el incremento de carga se regula a mano, se debe reducir la velocidad en las proximidades de la carga de rotura. Calcular la resistencia a compresión Rc según:

Rc = f c/1600=

N/mm2

Donde:

f c, es la carga máxima a rotura(N) 1600 = 40 mm x 40 mm es la superficie de los platos o placas auxiliares (mm2).

4.9. ENSAYOS DE CONFORMIDAD DEL CEMENTO Generalidades El método de determinación de la resistencia a compresión tiene dos aplicaciones fundamentales, ensayos de conformidad y ensayos de aceptación. Este capítulo describe los ensayos de conformidad; es decir, los medios por los que se juzga si un cemento cumple con una especificación de resistencia a compresión.

Definición del resultado del ensayo Se define un resultado de ensayo como la media aritmética de seis determinaciones de resistencia a compresión, realizadas sobre una serie de tres prismas. Si dentro de las seis determinaciones uno de los resultados difiere de la media en ± 10%, se desecha este resultado y se calcula la media de los cinco 27 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


restantes. Si un nuevo resultado dentro de estas cinco determinaciones difiere de su media en más de ± 10%, desechar toda la serie.

Cálculo del resultado del ensayo Calcular la media de los valores individuales de resistencia obtenidos sobre los semiprismas, redondeando a 0,1 N/mm2 y expresar también esta media redondeada a 0,1 N/mm2. Informe de los resultados Deben figurar todos los valores individuales. Informar de la media calculada y si algún resultado ha sido desechado. Métodos de ensayo de cementos DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS MECÁNICAS Número

Fecha fabricación

Fecha de rotura

U N E - 80-101-88 EN 196-1 Flexión

Compresión

a 7 días

a 28 días

a 28 días

Gráfica de resistencias

0

7

28

Días 28 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


4.10. PREGUNTAS 1.

Calcula la composición granulométrica de la arena suministrada, para hacerla equiparable a la arena CEN.

2.

¿Por qué aumentamos la cantidad de agua necesaria para amasar el mortero, si utilizamos una arena de la cantera más cercana a la Universidad?

3.

Dados los valores de resistencias por el profesor a 7 días y a 28. Calcular el Recorrido y la desviación típica sobre los resultados obtenidos.

4.

Calcular y dibujar la recuperación de las resistencias de 7 a 28 días.

5.

¿La resistencia obtenida es suficiente para aceptar el cemento ensayado, sabiendo que es del tipo CEM II/A-L 32,5 R?

6.

¿Que ocurriría si el cemento no cumple con este ensayo y lo tienes que emplear? ¿Problemas que presentaría el hormigón o la estructura realizada y su posible solución, sin cambiar el cemento?.

7.

Critica los ensayos.



5.- Determinación de la finura del cemento 5.1. OBJETO DE LA PRÁCTICA PROPUESTA. La vigente Instrucción para la recepción de cementos (RC03), publicada mediante el REAL DECRETO 1797/2003, de 26 de diciembre –BOE de 16 de enero de 2004- establece entre los cementos comunes las características que deben cumplir en cuanto a las prescripciones mecánicas y físicas, fijando el término clase de resistencia, atendiendo a los siguientes valores:

32,5N y 32,5R; 42,5N y 42,5R; 52,5N y 52,5R Los valores se refieren a la resistencia a comprensión expresada en N/mm2 (Mpa), determinada según la norma de ensayo UNE-EN 196-1:1996. Es evidente que cuando disponemos del envase original en el que se nos suministra el cemento aparece identificado en el misma la clase del cemento en cuestión, no obstante, el alumno para cualquiera otra circunstancia en su vida profesional, debe conocer la forma de determinar ante una muestra no identificada las características mecánicas del cemento que tiene a su disposición. Ante esta eventualidad, se pretende que mediante el conocimiento de la norma de ensayo que permite determinar la finura de molido del cemento y la realización de dicho ensayo, el alumno esté en condicione de evaluar la clase de cemento propuesta.

5.2. NORMA DE APLICACIÓN. Norma Europea UNE 80.122-91 – EN 196-6 Métodos de ensayo de cementos: Determinación de la finura



La presente Norma UNE 80-122-91 es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 196-6, de fecha diciembre de 1989 Esta norma europea ha sido adoptada por el CEN el 16 de junio de 1989. Los miembros del CEN están obligados a someterse al Reglamento interior del CEN/CENELEC, que define las condiciones en las que debe conferirse, sin modificación, el estatuto de norma nacional a la Norma Europea.

PARTE 6: Determinación de la finura 1. Objeto y campo de aplicación Esta norma europea describe dos métodos para determinar la finura del cemento. El método de tamizado sirve solamente para detectar la presencia de partículas gruesas en el cemento. Este método es apropiado, principalmente, para comprobar y controlar el proceso de producción. Con el método de permeabilidad al aire (Blaine), la superficie específica (masa referida a la superficie) se mide por comparación con una muestra de cemento de referencia. La determinación de la superficie específica sirve principalmente para comprobar la uniformidad del proceso de molienda de una sola y misma planta. Este método sólo permite un juicio limitado sobre las propiedades del cemento utilizado. Los métodos son aplicables a todos los cementos definidos en la norma ENV 197.

2. Normas para consulta ENV 197 – Cemento. Composición, especificaciones y criterios de conformidad ISO 383-1976 – Material de vidrio de laboratorio. Juntas cónicas esmeriladas intercambiables ISO 3310/1-1982 – Tamices de ensayo. Requerimientos técnicos y verificaciones. Parte 1: Tamices de ensayo en tela metálica ISO 4803-1978 – Material de vidrio de laboratorio. Tubo en vidrio borosilicatado

3. Método de tamizado 3.1. Principio La finura del cemento se mide mediante su tamizado sobre tamices normalizados. De este modo, se determina la proporción de cemento cuyo grano es mayor que el tamaño de la malla especificada.



Una muestra de referencia con una proporción conocida de material más grueso que el tamaño de la malla especificada, se usa para comprobar el tamiz especificado.

3.2. Aparatos 3.2.1. Tamiz de ensayo, debe tener un bastidor cilíndrico, rígido, resistente, no corrosible, de 150 mm a 200 mm de diámetro nominal y de 40 mm a 100 mm de espesor, y con el fondo formado por una malla metálica de 90 ì m (micras) de abertura de alambre de acero inoxidable u otro alambre resistente a la abrasión y no corrosible. La malla del tamiz debe cumplir con los requisitos de la tabla 1 de la norma ISO 565-1983 y la norma ISO 3310/1 y debe estar exenta de irregularidades visibles en la dimensión de la malla cuando se inspecciona visualmente con los métodos de la norma ISO 3310/1. Para impedir la pérdida del material durante el tamizado, se colocarán una bandeja debajo del bastidor del tamiz y una tapadera sobre el mismo.

3.2.2. Balanza, capaz de pesar hasta 10 g con aproximación de 10 mg. 3.3. Material para comprobar el tamiz Se deberá disponer de un material de referencia con un residuo conocido sobre el tamiz especificado para comprobar este tamiz. El material será almacenado en recipientes estancos y sellados para evitar cambios en sus características debidas a la absorción o depósitos de la atmósfera. Los recipientes serán marcados con el residuo sobre el tamiz de referencia.

3.4. Procedimiento operatorio 3.4.1. Determinación del residuo del cemento. Agitar la muestra de cemento a ensayar, sacudiéndola durante 2 min, en un recipiente cerrado para dispersar los grumos. Esperar 2 min. Remover suavemente el polvo resultante, usando para ello una varilla limpia y seca para distribuir los finos por todo el cemento. Colocar la bandeja debajo del tamiz. Pesar aproximadamente 10 g de cemento con aproximación de 0.01 g y colocarlo sobre el tamiz, teniendo cuidado en evitar pérdidas. Dispersar cualquier grumo del cemento. Colocar la tapa sobre el tamiz. Agitar el tamiz con movimientos lineales, planetarios y de vaivén, hasta que ningún material fino pase a través de él. Recoger y pesar el residuo. Expresar su masa como un porcentaje, R1, con aproximación del 0,1 %, de la masa colocada sobre el tamiz en primer lugar. Recoger sobre la bandeja, mediante un cepillado suave todo el material fino adherido a la parte inferior del tamiz. Repetir todo el proceso usando una nueva muestra de 10 g para obtener R2. Luego calcular el residuo del cemento R como la media aritmética de R1 y R2 expresándolo como porcentaje con aproximación del 0.1 %. 32 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Cuando los resultados difieren en más del 1%, en valor absoluto, realizar un tercer tamizado y calcular la media de los tres valores. El proceso de tamizado se realiza manualmente por un operador hábil y experto.

3.4.2. Comprobación del tamiz. Agitar la muestra del cemento a ensayar, sacudiéndola durante 2 min, en un recipiente cerrado, para dispersar los grumos. Esperar 2 min. Remover suavemente el polvo resultante usando una varilla limpia y seca para distribuir los finos por todo el cemento. Colocar la bandeja debajo del tamiz. Pesar aproximadamente 10 g de material de referencia (véase 3.3.), con aproximación de 0,01 g y colocarlo en el tamiz, procediendo con cuidado para evitar pérdidas. Realizar el proceso del tamizado como en el apartado 3.4.1, incluyendo la repetición de la determinación del residuo para obtener dos valores P1 y P2, expresados con aproximación del 0.1 %. Los dos valores de P1 y P2, no deberán diferir en más del 0.3 % para considerar el tamizado satisfactorio. Su media aritmética P caracteriza el estado del tamiz. Dado el residuo conocido sobre la malla de 90 ì m (micras) del material de referencia, R0, calcular el factor de tamizado F = R0/P, expresándolo con aproximación de 0,01. El residuo, R, determinado como en el apartado 3.4.1 se puede corregir multiplicándolo por F, que puede tener un valor de 1.00 ± 0.20. Comprobar el tamiz después de cada 100 tamizados

3.5. Expresión de los resultados Se registrará el valor de R, con aproximación del 0.1 % como el residuo sobre le tamiz de 90 ì m (micras) (ISO 565) para el cemento ensayado. La desviación estándar de la repetibilidad es alrededor del 0.2 % y la reproducibilidad es alrededor del 0.3 %.

5.3. EVALUACIÓN DE RESULTADOS. Una vez realizado el ensayo, el alumno dispondrá de una serie de datos evaluados en función de la realización del mismo. El profesor y/o el personal técnico del laboratorio le facilitará los datos de referencia o de los cementos patrón y a la vista de los mismos y por comparación con los obtenidos podrá dictaminar su informe el cual obligatoriamente deberá contener lo siguiente:      

Porcentaje sobre la muestre tamizado retenida en el tamiz del ensayo Porcentaje sobre la muestra tamizada que pasa por el tamiz del ensayo A la vista de estos resultados y por comparación con el patrón facilitado, ¿clase de cemento ensayado?. La respuesta debe ser razonada. 33



Se utilizará la página de respuesta generalizada que aparece en las páginas nº 5 y 6 de este cuaderno.



Hormigón 6. Determinación del índice de rebote del hormigón. Esclerómetro 6.1. GENERALIDADES. Existen 8 modelos diferentes de esclerómetros, sin embargo los más utilizados en construcción son los dos modelos siguientes:

• El modelo N energía de percusión igual a 2,207 N.m. sirve para el control del hormigón en los casos ordinarios la construcción de edificios y puentes.

• El modelo NR energía de percusión igual a 2,207 N.m. en principio es análogo al modelo N, pero con un dispositivo registrador. El esclerómetro N sirve para el control no destructivo de la calidad de hormigón en obras ya ejecutadas (construcción normal de edificios y de puentes). El ensayo consiste en medir la dureza al choque, la cual depende de la resistencia del mortero (hormigón menos granos gruesos de la gravilla) cerca de la superficie. Como la resistencia del mortero determina en general la del hormigón, es posible, partiendo de la dureza al choque, estimar la resistencia del hormigón. Contrariamente a este examen directo del hormigón sobre la obra, el recurso habitual del ensayo sobre probetas presenta la desventaja que la densidad del hormigón de las probetas y sus condiciones de dureza, difieren siempre en mayor o menor escala de las de la obra. Frecuente es también una diferencia (voluntaria o involuntaria) en la composición del hormigón. Por otra parte el número de estas probetas de ensayo es generalmente tan pequeño que limitan el valor del ensayo en probetas a una prueba al azar. El uso del esclerómetro en cambio, permite examinar en muy corto tiempo todos los elementos de una obra, cualquiera que sea su importancia. Este examen es necesario para la determinación de la dispersión en la calidad del hormigón en las diferentes partes de la construcción. Como este examen no deteriora el hormigón, es un ensayo No destructivo. Permite seguir de una forma precisa, a partir de la puesta del hormigón, su proceso de endurecimiento. La relación entre la dureza al choque y la resistencia del hormigón ha sido deducida con la ayuda de una gran serie de ensayos sobre probetas; siendo comprimidas hasta la rotura cada una de estas probetas bajo la prensa, directamente después del ensayo con el esclerómetro. En condiciones normales, la precisión en la determinación de la resistencia del hormigón en una obra con el esclerómetro, es considerablemente mayor que con la ayuda de un número pequeño de probetas enmoldadas. Sin embargo el valor de los ensayos con el esclerómetro se acrecentará todavía, si 35 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


se hacen algunos ensayos sobre probetas las cuales han sido fabricados con el mismo hoprmigón de nuestra obra. Con esas probetas se determinará la dureza al choque antes de llevarlas a la prensa, de tal forma que se pueda establecer exactamente la relación que vale en el determinado caso entre la dureza al choque y la resistencia a la compresión. Frecuentemente se requiere una determinada resistencia del hormigón en consideración de una resistencia suficiente contra el desgaste (carreteras); y la erosión (obras hidráulicas). En esos casos la dureza al choque, medida con el esclerómetro es complementaria para obtener un mejor criterio a fin de determinar su resistencia. a la compresión.

6.2.DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL HORMIGÓN. 6.2.1. Elección de los puntos de ensayo: En primer lugar deben considerase las superficies verticales, preferentemente sobre las horizontales o inclinadas de la obra. Las juntas de encofrado, los nidos de grava y las regiones con poros deben ser evitadas. Se deberá proceder con especial cuidado en elementos delgados (losas y paredes de menos de 10 cm, y pilares de menos de 12 cm de espesor), pues la elasticidad de la pieza puede influir en las indicaciones del esclerómetro y dar así resultados erróneos. En un hormigón de poca calidad deberá considerarse que la dureza al choque, y en forma análoga la resistencia, puede ir disminuyendo considerablemente de abajo hacia arriba en una misma amasada.

6.2.2. Preparación de la superficie a examinar: Antes del ensayo deberá eliminarse todos los recubrimientos de un posible estuco o pintura. Las pequeñas desigualdades debidas a un encofrado con madera no cepillada, pueden ser suprimidas a mano con la piedra de pulir adjunta al instrumento. Para conseguir esto en forma segura, es casi siempre necesario pulir el hormigón hasta que aparezca su estructura normal. En un hormigón viejo deberá eliminarse hasta unos 10 mm la capa carbonatada. si ésta existe. Según la experiencia se puede emplear para este trabajo una máquina portátil de pulir, de altas revoluciones (más o menos 750 Watt de potencia y 6000 revoluciones por minuto), con una muela de 120 mm de diámetro. La superficie pulida deberá ser lo suficientemente grande para poder aplicar los golpes necesarios con el esclerómetro sobre el mortero sin tocar granos grandes.



MODELO DE ESCLERÓMETRO

6.2.3. Realización del ensayo: Se procede al ensayo de percusión en los puntos que se hayan previsto en la superficie preparada. Se establece el promedio mentalmente (X) de las 5 o 10 primeras lecturas del esclerómetro. Al calcularse el promedio deberá ser considerada cada una de las mediciones particulares Cuando ya tenemos este valor de la “media de prueba”, procederamos a realizar la lecturas con el esclerómetro, se realizarán 20 lecturas válidas realizadas sobre la retícula que indica la norma UNE correspondiente, no se tendrán en cuenta los valores evidentemente falsos los cuales deben ser eliminados y reemplazados por nuevas mediciones. Según la experiencia, valores de este tipo se presentan cuando el golpe es dado sobre un grano grueso, que se encuentra inmediatamente debajo de la superficie, o sobre un poro. 37 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


Cuando ya tengamos los 20 valores válidos calcularemos su media será, a este valor se le realizaran diversas correcciones como más tarde se verá.

6.2.4. Resultados: Se obtendrán de la tabla adjunta el valor más probable Wm y el valor mínimo Wmin . de la posible resistencia a la compresión sobre esta cubo de hormigón. Esta resistencia tendrá una dispersión que podrá ser hallada igualmente con una precisión suficiente en la figura que se adjunta. Gracias a ella podremos determinar con una cierta aproximación (ver valores de la dispersión), la resistencia a compresión en N/mm2 en función de la resistencia al choque y de la inclinación del aparato. Las curvas son valederas para hormigones compactos, con materiales arena grava resistente. Con edad de 14 a 56 días solamente y una superficie del hormigón lisa y seca.

W m = valor más probable de la resistencia a la compresión sobre el cubo en N/mm2 Los limites de dispersión W max . y W min. Tienen una probabilidad de ser válidos en un 80% de la totalidad de ensayos.



6.3. EL YUNQUE DE TARADO Para controlar el buen funcionamiento del esclerómetro, se emplea el yunque de tarado. El tarado del aparato se deberá de realizar antes de proceder al ensayo sobre nuestro hormigón objeto de estudio. El yunque debe de ser colocado sobre el suelo. El lugar preparado para recibir la barra de percusión está pulido en forma plana, el peso del yunque será de aproximadamente. 16 kg. de acero duro, dureza Brinell HB igual a 500. El modelo N del esclerómetro debe dar, sobre el yunque, medidas comprendidas entre 78 y 82. Si, a pesar de un ajuste exacto, no indica por lo menos 78, es probable que sólo esté sucio y debe ser limpiado. Cada instrumento debe someterse a un control periódico sobre el yunque. Sí el valor del retroceso· - R . - sobre el yunque de ensayo se aparta gradualmente del valor nominal 80, entonces el valor del retroceso medido sobre 39 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


el hormigón será falso en la misma proporción. Por lo que los valores obtenidos deberán de corregirse, bien multipicándolos o dividiéndolos por R. Para interpretar los ensayos se dispondrá de la siguiente formula: 80

R = R α

Tarado del Esclerómetro

Por lo tanto se establece el anterior factor de correción, valor por el que habrá que multiplicar todos los valores obtenidos. Siendo Rα el valor obtenido como media de los veinte valores resultantes del tarado La fórmula es prácticamente utilizable hasta R = 72. Para menores valores de R el aparato debe ser limpiado y nuevamente ajustado.

El fabricante da una tabla para corregir las lecturas del I.E. cuando los impactos no son horizontales y que se pueden comprobar haciendo las correcciones a los valores obtenidos en la posición 0° y leyendo en la curva correspondiente. Aunque se recomienda que los impactos sean siempre horizontales, por lo tanto aquí la corrección es nula. I.E

CORRECCIÓN hacia arriba

hacia abajo

+ 90º

+ 45º

- 90º

- 45º

10

-

-

+ 2,4

+ 3,2

20

- 5,4

- 3,5

+ 2,5

+ 3,4

30

-4,7

-3,1

+2,3

+3,1

40

- 3,9

- 2,6

+ 2,0

+ 2,7

50

-3,1

-2,1

+ 1,6

+2,2

60

- 2,3

- 1,6

+ 1,3

+ 1,7



• El hormigón debe estar seco; en caso contrario los resultados obtenidos serán más bajos.

• No se aplicará en zonas donde se vean manifiestas grietas o coqueras. • No se harán varias aplicaciones en el mismo punto. • No confundir las tablas de calibrado de los aparatos al hacer la lectura de las mismas, al venir las lecturas en tablas distintas para cubo o cilindro.

• Las resistencias obtenidas con el esclerómetro son poco fiables para hormigones de I.E.<30.

• No deben tomarse, por su poca representatividad, lecturas esclerométricas en hormigones de menos de 21 días.

• El calibrado del aparato debe hacerse sobre hormigones realizados con áridos iguales a aquellos que los empleados en los hormigones sobre los que vamos a trabajar.

• Los ensayos de tarado del esclerómetro, se realizan mediante probetas cuya

resistencia se obtiene con esclerómetro y posteriormente se rompen para obtener la curva de tarado, hay que tener en cuenta que los valores que obtengamos variarán según:

• La probeta sea cilíndrica o cúbica. • Si se carga en la prensa o se deja libre. • Si se apoya sobre caucho o acero. • Si los moldes en los que se fabrican las probetas son de acero, madera, cartón, hojalata o plástico.

La curva de posición 0° del eje del aparato normal al eje vertical se obtiene dando valores sucesivos a la ecuación planteada por Chefdeville 1 , 97

 I . E .   Rc =   2,07 

Con los valores determinados por medio del esclerómetro, se pueden sustituir estos valores en la fórmula de Chefdeville y se puede estimar, aunque no con la fiabildad que se requiere en estos casos una resistencia aproximada de nuestro hormigón. En el caso de la aplicación de esta fórmula la resistencia viene expresada en KG/cm2 y no en N/mm2 .

6.4. CASO REAL EN UNA OBRA Se deben de tomar lecturas de acuerdo a la correspondiente norma U.N.E. Se controlarán todos los elementos o el número que designe la Dirección de obra por planta. En el impreso se deben de reflejar todas y cada una de las lecturas tomadas, figurando las medias de las lecturas de cada cara y de cada pilar, así 41 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


como la media de todas las lecturas en las diferentes plantas. La media de cada pilar representa el I.E. de cada uno de ellos y la media total por planta representa el I.E. del hormigón de toda la planta y por tanto cuantifica la resistencia a compresión de los diferentes lotes en que se ha dividido la obra. Se entiende por lote al número de elementos que han sido hormigonados con un hormigón sensiblemente igual, para ello tendremos en cuenta las especificaciones del a EHE a este respecto.

Ejemplo: El I.E. de la totalidad de la planta baja ha resultado que es 34,44 al que corresponde una resistencia a la compresión (ver la TABLA II), y como se ha realizado con ángulo 0º no necesita corrección alguna. Además de utilizar la TABLA II, existe una ecuación, la de Chefdeville por la que se puede estimar la resistencia que puede tener nuestro hormigón en función del I.E. 1 , 97

 34 .  =  Rc  2 ,07 

= 254

Kp /

2

cm

La curva de tarado de Schmidt da las posibles variaciones máximas y mínimas; para 305 kp/cm2' la variación puede ser ± 66 kp/cm2. El valor medio de las lecturas de cada pilar cuantifica el hormigón del pilar, para comprobar si en todo el conjunto de la planta existe algún pilar que tiene una resistencia comprometida se deberán de estudiar TODOS los elementos. El valor medio de todas las lecturas de la planta da la calidad media del hormigón de la misma. Es en definitiva el esclerómetro un auxiliar muy útil para todos aquellos que trabajan de una forma u otra con el hormigón, pues adecuadamente utilizado, dado lo sencillo y rápido de su manejo, puede dar unos datos que sumados a la información obtenida a través de las probetas de control, permita un mejor enjuiciamiento de la calidad de un hormigón o del crecimiento de su resistencia, para saber en que‚ momento pueden quitarse unos encofrados, aplicar cargas, etc. Dado que como los valores que se obtienen son MERAMENTE ORIENTATIVOS, éstos se deben de corregir mediante la extracción de probetas testigo, en número indicado por la Dirección de obra, o mediante la aplicación de otros ensayos no destructivos tales como ultrasonidos. Así mismo, es de gran importancia la exploración esclerométrica para la delimitación de las zonas de donde se deben de extraer las probetas testigo, a fin 42 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


de poder delimitar las zonas que darán diferentes resistencias y también poder juzgar como ha sido realizada la colocación. En líneas generales puede utilizarse en todos aquellos casos en que sea necesario obtener datos sobre la resistencia de una estructura ya terminada, el esclerómetro Schimdt y a pesar de sus limitaciones ser una ayuda de gran interés.

6.5. CÁLCULOS Para el análisis de los datos obtenidos en la exploración esclerométrica se aplicará el criterio estadístico siguiente: Se calculará:

t =

X − X S

Siendo:

Χ= valor dudoso Χ= media S= desviación típica

2

S =

∑ ( x − x )

2

i

N − 1

Si el valor obtenido t, es superior al leído sobre la tabla de Student - Fisher para un grado de probabilidad de 0,05; habrá que eliminar el valor extremo x, siendo el número de grados de libertad igual a N - 1.



TABLA DE STUDENT – FISHER Grado de probabilidad o Número de

Umbral de si nificación 0,05 0,01

1 12,706 63,657 2 4,303 9,925 3 3,182 5,841 4 2,776 4,604 5 2,571 4,032 6 2,447 3,707 7 2,365 3,499 8 2,306 3,355 9 2,262 3,250 10 2,228 3,169 11 2,201 3,106 12 2,179 3,055 13 2,160 3,012 14 2,145 2,977 15 3,131 2,947 16 2,120 2,921 17 2,110 2,898 18 2,101 2,878 19 2,093 2,861 20 2,086 2,845 21 2,080 2,831 22 2,074 2,819 23 2,069 2,807 24 2,064 2,791 25 2,060 2,787 6.6. EJEMPLO DE ANÁLISIS ESCLEROMETRICO Se realizaron exploraciones esclerométricas sobre tres soportes obteniéndose los resultados siguientes:

Soporte Medidas esclerométricas 1

31-32-31-30-32-32-30-32-32-34

2

31-31-29-26-28-31-27-30-28-30

4

31-30-29-32-30-31-29-23-31-29 44



Para el soporte nº 1 se obtiene El valor de t para el índice esclerométrico 34, que es el más alejado de la media es:

t =

X − X S

34 − 31,6

; t 34 =

1,17

= 2 ,05

La t leída en la ; tabla de Student - Fisher, para un umbral de 0,05 y aquí; con un número de grados de libertad igual a 10 - 1 = 9, es de 2,26; como este valor de t es superior al calculado podemos considerar la medida como APTA.

SOPORTE Nº 1 Número de valores

N = 10

Media

x=31.6

Dispersión experimental 2

S =

Desviación típica

∑ ( x − x ) i

N − 1

2

= 1,37

S = 1,17

El error probable máximo será:

ε

=

S N − 1

∗ t ( N − 1) =

1,17 3

∗2 ,26 = 0,88

Luego tendremos el 95 por ciento de posibilidades de que la media está en el intervalo de 31,6 ± 0,88. Para el soporte nº 2:


N= 10

Media

x = 29,1

Dispersión experimental

S2= 3,21

Desviación típica

S = 1,79



El valor más alejado de la media es 26 26 − 29 ,1

t 26 =

= 1,73

1,79

El valor leído de t en la tabla, para el umbral 0,05, es de 2,26 que es superior a 1,73; luego la medida es APTA. El error probable máximo

ε

= 1,30

Así pues tenemos el 95 por ciento de posibilidades de que la media esté en el intervalo: 29,1 ± 1,30 Para el soporte nº 4 se obtiene:


N= 10

Media

x = 29,5


S2= 6,28

Desviación típica

S = 2,51

El valor más alejado es

23

t 23 =

23 − 29,5 2 ,51

= 2,58

Valor de t, para el umbral de 0,05, es de 2,26, que es inferior al calculado; luego la medida 23 deberá eliminarse por considerarse NO APTO. Una vez eliminada la media 23 se repetirá todo el proceso con el objeto de saber si debe realizarse alguna otra medida, en este caso el cálculo será:


N= 9

Media

x = 30,9


S2= 1,19

Desviación típica

S = 1,09

El valor más alejado es

32 luego:

t 32 =

32 − 30,9 1,09

= 1,09 46



El valor de t, para el umbral de 0,05 y ocho grados de libertad, es 2,306, luego el índice esclerométrico 32 puede aceptarse, considerándoseAPTO. El error probable máximo sería de 0,88 Luego tenemos el 95 por ciento de posibilidades de que la media esté en el intervalo 30,9 ± 0,88. De esta manera obtendremos los valores del ensayo esclerométrico, como se ha comentado con anterioridad a fin de obtener una mayor fiabilidad de los resultado es conveniente correlacionarlos con probetas testigo, el número de probetas testigo a extraer dependerá de las características del hormigón objeto de estudio, el número mínimo será de 6 perteneciendo éstas a como mínimo tres tipos de hormigones existentes en la zona objeto de estudio, dos para los resultados más bajos de esclerómetro, dos para los resultados medios y dos para los valores más altos. Con estos valores de probetas testigo y los resultados obtenidos con el esclerómerto en la misma zona de donde se han extraído estas probetas testigo estableceremos una correlación lineal mediante recta de regresión, calculando también su incertidumbre.

Ejemplo : I.E

Testigo N/mm22

29

10,7

30

7,7

32

10,4

32

10,5

32

9,7

32

11,5

33

13,4

34

13,1

34

15,1

35

16,2

35

16,5

37

19,8



Media del índice de rebote

32.9

Media de la resistencia

12.88 N/mm2

Desviación standard IE

2.14

Desviación standard resistencia

3,32 N/mm2

Coeficiente de correlación

0.91

RECTA DE REGRESIÓN Y= 1,4146x – 33,68 A continuación se calcula el intervalo de confianza de cada predicción. Para todos los cálculos:

6.7. PREGUNTAS. Antes de comenzar la práctica: 1. Después de chequear una planta de pilares obtenemos que su índice esclerométrico medio de todos los elementos vale 30. Determinar los valores de resistencia según la gráfica y la tabla. 48 2º cuatrimestre – Curso 2003 – 04 – Arquitectura Técnica


2. Valores entre los que se encontraría la resistencia. 3. Determinar su aceptación o rechazo para una f ck =20 N/mm2 4. ¿Cómo se han determinado los valores de la gráfica y la tabla?. ¿Qué métodos de ensayo se habrán empleado y como? 5. Posterior a las anteriores preguntas: 6. Realizar la correlación TESTIGOS-ESCLERÓMETRO. 7. Calcula la recta de regresión y su ecuación 8. Dibujar con claridad las gráficas siguientes en las mismas gráficas: 9. Valores de Wmax y Wmin obtenidas de la gráfica o de la tabla. 10.Valores obtenidos mediante la ecuación de Chafdeville. 11.Valores obtenidos mediante la ecuación de la recta de regresión. 12.Decisiones que adoptarías para aceptar o rechazar el hormigón objeto de estudio, para una f ck =20 N/mm2 13.Si no cumpliera el hormigón, que determinaciones adoptarías como Arquitecto Técnico.


s a c i t c á r P e d o n r e d a u C

6 8 E N 7 U 0 0 3 8

a t c e R t s e T

o r o t r e t e m m ó r ó e r l e c l s c e s e l l e e d d a a l b l a b a t t / / a a c c i i f f á r á r g g / s / s . . X N A I M M . . s s e e R R =

f f a h C n

R i m x a m

R

c M

0 5

=

n i a m m

R R

t 1 n

X

E S S E D D A A C O O I T I T N N N N Ó E T T M M C E A E T T T T I I R R U U A Q Q P R E R E A D D S E E N N O O I I C C C C U U R R T T S N O C

e t o b e R e D e c i d n Í l e D n ó i c a n i m r e t e D n ó g i m r o H l e D s o y a s n E

a d i g e r r o c a i d e M =

0 2 9 1 8 1

r . n ó i s e r g e r

c e M e d

l l i a v t e c d f e r a a h l r C e o r n d r e ú n g i = e ó s c a a u i c c n e e l a t s o i s d e n t r a n l a i c e l d e p u d a t r S r o o l l e a a d V V a l = = b f a f a T a t c = h e

7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 1

t C R

9 8 7 6 5 4 3 2 1 F / P

r a T

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 9 0 1 1 1 1 1

s e r o 2 l a m v c / 0 p 2 K s n o l e e a o d i g c i a í p t s c i T e t t é n l e ó d m i t i r c r a o a i l a v i s a d e V : é D = a M = t s o = 1 n e

N X

T

a c i n c é T a r u t c e t i u q r A – 4 0 – 3 0 0 2 o s r u C – e r t s e m i r t a u c º 2


Hormigón

25

20 y = 1,4146x - 33,68 R2 = 0,8282 15

10

5

0 28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38


ESCLEROMETRO

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