NMX-C-275-ONNCCE-2004

ORGANISMO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN Y LA EDIFICACIÓN, S.C.

NORMA MEXICANA NMX-C-275-ONNCCE-2004 (Esta norma cancela y sustituye a la NMX-C-275-1986) Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de l a Federación el día 1 de marzo de 2004.

“INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN – CONCRETO – DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE PULSO A TRAVÉS DEL CONCRETO – MÉTODO DE ULTRASONIDO ”

“BUILDING INDUSTRY – CONCRETE – DETERMINATION OF THE PULSE VELOCITY THROUGH CONCRETE – ULTRASONIC METHOD”

Organismo Nacional de Normalización y Certificación de l a Construcción y Edificación, S.C. Constitución #50, Col. Escandón C.P. 11800, México, D.F. Tel. 5273 1991 Fax. 5273 3431 Correo electrónico: [email protected] Internet: http://www.onncce.org.mx ©PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL SIN AUTORIZACIÓN AUTORIZACIÓN POR ESCRITO DEL ONNCCE ONNCCE

NORMA MEXICANA

NMX-C-275-ONNCCE-2004 Esta norma cancela y sustituye a la NMX-C-275-1988 Declaratoria de vigencia publicada en el D.O.F. el día 1 de marzo de 2004.

“INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN-CONCRETO-DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE PULSO A TRAVÉS DEL CONCRETO - MÉTODO DE ULTRASONIDO” “BUILDING INDUSTRY – CONCRETE – DETERMINATION OF THE PULSE VELOCITY THROUGH CONCRETE – ULTRASONIC METHOD”

Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. Constitución # 50, Col. Escandón C.P. 11800, México, D.F. Tel. 5273 1991 Fax. 5273 3431 Correo electrónico: [email protected] Internet: http://www.onncce.org.mx ©PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL SIN AUTORIZACIÓN POR ESCRITO DEL ONNCCE

COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE MATERIALES COMPONENTES Y SISTEMAS ESTRUCTURALES CTN-1

PREFACIO En la elaboración de esta norma, participaron las s iguientes Empresas e Instituciones: ASOCIACIÓN NACIONAL DE LABORATORIOS INDEPENDIENTES AL SERVICIO DE LA CONSTRUCCIÓN, A. C. (ANALISEC). CONTROL, VERIFICACIÓN Y CALIDAD, S. A. DE C. V. INSPECTEC SUPERVISIÓN Y LABORATORIO, S. A. DE C. V. KAPRA, S.A. DE C. V. LABORATORIO DE CONTROL, S. A. DE C. V. LABORATORIO DE MATERIALES JR, S. A. DE C. V. LABORATORIO LIAC, S. A. DE C. V. LABORATORIOS DE ALTO NIVEL EN CALIDAD S. C. RESISTENCIAS SAN MARINO, S. A. DE C. V.

-

ÍNDICE Página

1. 2. 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4 5. 5.1. 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3 5.1.4 5.1.5. 5.1.6. 6. 7. 8. 8.1.

2 de 9

OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN............................................................................... RESUMEN DEL MÉTODO.................................................................................................... Principio del método. ............................................................................................................. Ondas ultrasónicas longitudinales. ........................................................................................ Resultados obtenidos por este método. ................................................................................ El procedimiento.................................................................................................................... Tipos de medición ................................................................................................................. Medición directa. ................................................................................................................... Medición semidirecta............................................................................................................. Medición indirecta o transmisión superficial. ......................................................................... DEFINICIONES..................................................................................................................... Generador de pulso ............................................................................................................... Transductores ....................................................................................................................... Velocidad de pulso ................................................................................................................ Velocidad de pulso “V” .......................................................................................................... MATERIALES AUXILIARES.................................................................................................. EQUIPO, APARATOS E INSTRUMENTOS .......................................................................... Aparatos ................................................................................................................................ Generador de pulso transductor-trasmisor. ........................................................................... Amplificador y transductor-receptor ....................................................................................... Circuito medidor del tiempo................................................................................................... Unidad de respuesta. ............................................................................................................ Dispositivos de calibración. ................................................................................................... Límites de longitud de trayectoria.......................................................................................... PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE LAS MUESTRAS ...................................... CONDICIONES AMBIENTALES ........................................................................................... PROCEDIMIENTO Calibración con barras testigo. ..............................................................................................

3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6

NMX-C-275-ONNCCE-2004 Declaratoria de vigencia publicada en el D.O.F. el día 1 de marzo de 2004.

8.2. 8.3. 8.4. 8.4.1. 8.4.2. 8.4.3. 8.4.4. 8.4.5. 9. 10. 11. 12. 13. A A.1. A.2.

1.

Calibración a “cero”. .............................................................................................................. Determinación del tiempo de tránsito. ................................................................................... Factores que afectan las mediciones. ................................................................................... Acero de refuerzo. ................................................................................................................. Humedad en el concreto ....................................................................................................... Temperatura .......................................................................................................................... Distancia entre transductores ................................................................................................ rea de contacto. .................................................................................................................. C LCULO Y EXPRESI N DE LOS RESULTADOS ............................................................. PRECISIÓN........................................................................................................................... INFORME DE PRUEBA ........................................................................................................ BIBLIOGRAF A ..................................................................................................................... CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES..................................................... APÉNDICE ............................................................................................................................ Registro de datos .................................................................................................................. Vigencia.................................................................................................................................

7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 9

OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma mexicana establece el método para determinar la velocidad de pulso en la propagación de ondas ultrasónicas longitudinales en concreto. Esta prueba no se aplica a la propagación de otras vibraciones dentro del concreto.

2

RESUMEN DEL MÉTODO

2.1.

Principio del método

2.1.1.

Ondas ultrasónicas longitudinales

Las pulsiones de las ondas son generadas por un transductor electroacústico (transmisor) que se mantiene en contacto con la superficie del concreto a p robar. Después de atravesar el concreto. Las pulsiones son recibidas y se convierten en energía eléctrica por un segundo transductor (receptor), localizado a una distancia “D” del transductor transmisor. El tiempo de recorrido “T” se mide electrónicamente y la velocidad del pulso “V” se calcula dividiendo D/T.

Este método puede usarse para verificar la uniformidad y calidad relativa del concreto, para indicar la presencia de vacíos y grietas y estimar la profundidad de las mismas, así como, para detectar cambios en las propiedades del concreto. 2.1.2.

Resultados obtenidos por este método

Estos no pueden ser considerados como una alternativa para determinar la resistencia a compresión, ni como un medio para obtener el modulo de elasticidad en el concreto. Una relación velocidad-resistencia o velocidad-módulo, puede establecerse determinando la velocidad de pulso y la resistencia a la compresión o módulo de elasticidad, en un numero mínimo de 30 muestras de concre to. Estas relaciones pueden servir como índice para la estimación de resistencia, o del módulo, en función de la prueba de la velocidad de pulso en el concreto. 2.1.3.

El procedimiento

Es aplicable, tanto en campo, como en laboratorio, de acuerdo al tamaño o forma del espécimen dentro de los límites apropiados para la generación de fuentes de pulsación. 2.2.

Tipos de medición

Existen tres métodos para efectuar las mediciones de propagación de ondas en estructuras. 2.2.1.

Medición directa

Con este procedimiento se obtienen los mejores resultados (véase figura 1).


3 de 9

2.2.2.

Medición semidirecta

Este procedimiento se realiza en aquellas estructuras en las que no puede emplearse el método directo, y por lo tanto, los transductores se colocan en las caras opuestas, pero no alineadas (véase figura 1). En este caso, el procedimiento es menos preciso que el anterior. 2.2.3.

Medición indirecta o transmisión superficial

Este método se emplea en los casos en que solo es accesible una cara de la estructura. Los resultados que de él se obtienen son indicativos solamente, de la superficie de la cara p robada (véase figura 1).

FIGURA 1. Método de transmisión de la velocidad de pulso en concreto 3.

DEFINICIONES

3.1.

Generador de pulso

Circuito para producir pulsaciones de voltaje

3.2.

Transductores (trasmisor-receptor)

Transforma las pulsaciones producidas por el generador en ondas intermitentes de energía mecánica.

3.3.

Velocidad de Pulso

Esta es independiente de las dimensiones del especímen o elemento por ensayar.

3.4.

Velocidad de pulso “V”

Esta relacionada con las propiedades físicas de un s ólido por la ecuación: V

2

K

E d

4 de 9


Donde: K E d

es la constante es el modulo de elasticidad es la densidad

Esta relación es independiente de la frecuencia de las vibraciones.

4.

MATERIALES AUXILIARES

Agente de acoplamiento para asegurar un buen contacto y evitar aire atrapado entre las superficies de contacto del elemento bajo prueba y los transductores (grasa o gel)

5.

EQUIPO, APARATOS E INSTRUMENTOS

5.1.

Aparatos

El aparato que se utiliza es el que se muestra en la figura 2, que, consiste en un generador de pulso, un amplificador, un circuito para medición de tiempo, cables para conexión y dos traductores (trasmisor-receptor).

FIGURA 2.- Diagrama del circuito medidor de la velocidad de pulso 5.1.1.

Generador de pulso transductor - trasmisor

El generador consiste de un c ircuito para producir pulsaciones de voltaje. El transductor transforma estas pulsaciones en ondas intermitentes de energía mecánica, mismas que deben tener una frecuencia de resonancia con i ntervalo de 10 kHz a 15 kHz. El generador de pulso debe producir las pulsiones en forma repetitiva con un valor menor de 10 kHz ni mayor de 150 kHz por segundo. El traductor debe construirse de materiales piezoeléctricos, magnéticos u otros apropiados, con camisas protectoras. Se pueden utilizar diafragmas de metales delgados en superficies planas. Para el caso de superficies rugosas, se emplean trasmisores que contengan un recipiente lleno de aceites a baja presión, con diafragma de hule. El transductor debe estar provisto de un medio de conexión adecuado para obtener un contacto completo con la superficie del concreto. Los cables para conectar los transductores con el generador de pulso no deben ocasionar una caída de voltaje mayor al 0,5%


5 de 9

5.1.2.

Amplificador y transductor-receptor

El voltaje generado debe ser amplificado tanto como sea necesario, para producir pulsaciones que se detecten en el circuito medidor de tiempo. El amplificador debe tener una respuesta clara entre 5 kHz y 10 veces la frecuencia de resonancia del transductor-receptor. 5.1.3.

Circuito medidor del tiempo

El circuito medidor de tiempo, debe ser capaz de dar una precisión de 0,5% Debe iniciarse mediante una descarga de voltaje procedente del generador de pulsos, y operar repetitivamente con la misma frecuencia. El circuito medidor de tiempo debe estar provisto de una salida acoplada a una unidad de respuesta de tiempo. El circuito debe ser insensible a la temperatura de operación y al cambio de voltaje en la fuente de poder. 5.1.4.

Unidad de respuesta

Pueden usarse 2 tipos: uno, que utiliza un tubo de rayos catódicos, en el que los pulsos transmitidos y recibidos se transforman en deflexiones de trayectoria para una escala de tiempo, otro, que utiliza un cronómetro con respuesta digital. 5.1.5.

Dispositivos de calibración

Puede Utilizarse un dispositivo que consista de un oscilador de cristal de cuarzo con una frecuencia de 100 kHz, sincronizado con el circuito generador de pulso o barras de testigo, para verificar la o peración apropiada de la medida del tiempo. 5.1.6.

Limites de longitud de trayectoria

Los equipos de prueba disponibles tienen los siguientes límites de longitud de trayectoria: 50 mm mínimo y 15 m máximo, dependiendo básicamente de la frecuencia e intensidad de la señal generada. El límite superior de la longitud de trayectoria depende de las condiciones en la superficie y de las características interiores del concreto investigado. La longitud máxima se obtiene utilizando transductores de baja frecuencia (10 kHz a 20 kHz) lo cual reduce menos la señal en el concreto (los cristales unidos a la placa determinan la frecuencia de vibración en el concreto; esto es la frecuencia de resonancia del transductor. Para longitudes más cortas, donde la pérdida de señal no es un factor importante, es preferible utilizar frecuencias de 50 kHz o mayores para alcanzar seguridad de las mediciones.

6.

PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE LAS MUESTRAS

Los elementos a probar deben de estar libres de grasas o polvo antes de iniciar la prueba.

7.

CONDICIONES AMBIENTALES

Las condiciones ambientales, iluminación y fuentes de energía, deben de facilitar la correcta ejecución de los ensayos, evitando que afecten la calidad requerida de las mediciones y que los resultados no se invaliden. Mientras se efectúan las mediciones se debe evitar que se ejecuten trabajos en áreas adyacentes que produzcan vibraciones al objeto de prueba, que la prueba no se efectúe en condiciones de humedad extrema o lluvia. Los ensayes deben de ser detenidos cuando las condiciones ambientales comprometan los resultados.

8.

PROCEDIMIENTO

8.1.

Calibración con barras testigo

Para verificar la precisión de las mediciones de tiempo de transmisión, se emplean barras testigo como dispositivo de calibración (véase 5.1.5.). La diferencia entre las lecturas tomadas con este dispositivo y la constante del mismo, deben ajustarse.

6 de 9


La calibración debe verificarse en los intervalos de tiempos de tránsito esperados

8.2.

Calibración a “cero”

Se mide directamente haciendo presión a los dos transductores juntos con un agente de acoplamiento, se aplica la misma presión que en la medición de la estructura, al medir el tiempo de tránsito. Las unidades de respuesta digital son recomendables para ajustes de cero, acoplando los dos transductores entre si. Es conveniente después de ajustar el cero, verificar el tiempo de tránsito en la barra testigo.

8.3.

Determinación del tiempo de tránsito

Para medir el tiempo de tránsito, es necesario que se coloque un agente apropiado de acoplamiento (aceite, grasa, jalea de petróleo u otro material viscoso) para los diafragmas del transductor en la superficie de prueba o en ambos, para evitar aire atrapado entre la superficie de contacto de los diafragmas y el concreto asegurando un buen contacto. Se mide la longitud de la trayectoria entre los centros de los diafragmas. Deben repetirse las mediciones para disminuir errores debido a fallas de contacto, hasta que las diferencias de las dos últimas sean menores al 2 %.

8.4.

Factores que afectan las mediciones

8.4.1.

Acero de refuerzo

Puede considerarse que el acero de refuerzo, la velocidad de pulso aumenta al doble, comparada con la del concreto; por lo tanto cuando se efectúan las mediciones en las cercanías del acero de refuerzo, la velocidad es considerablemente mayor que en el concreto sin refuerzo, dependiendo de los s iguientes factores: -

La proximidad del acero de refuerzo. El diámetro de la varilla. Cantidad de varillas. Orientación con respecto a la propagación de la onda.

8.4.2.

Humedad en el concreto

El contenido de agua en el concreto afecta la velocidad de transmisión de las ondas, incrementándose en forma directa en relación al contenido de agua. La velocidad de transmisión en un concreto saturado es mayor en un 2 % con respecto a un concreto s eco al ambiente de más de 90 días de edad. 8.4.3.

Temperatura

Para variaciones de temperatura entre 278 K y 303 K (5 °C y 30 °C), la velocidad de pulso no se ve afectada. 8.4.4.

Distancia entre transductores

La distancia mínima entre transductores debe ser mayor que tres veces el tamaño máximo del agregado, pero nunca menor de 100 mm. En el caso de mediciones indirectas, la distancia mínima debe ser 10 veces el tamaño m áximo del agregado, pero no menor de 300 mm. 8.4.5.

Área de contacto

El área de contacto en la secc ión por medir debe ser igual o mayor que la del transductor.

9.

CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

9.1.

La velocidad de pulso se calcula con la siguiente norma: V

D T


7 de 9

Donde: V D T

es la velocidad de pulso m/s es la distancia entre transductores en m. es el tiempo de tránsito en s (tiempo medido menos el tiempo de corrección cero a corregido por errores de calibración).

10.

PRECISIÓN

El concepto medido por este método es el tiempo de tránsito de una onda ultrasónica longitudinal que pasa a través del concreto y se reporta como la velocidad a la que las ondas viajan a través del mismo. La precisión de las mediciones depende de la resolución del equipo y de la exactitud con que se mide la distancia entre los transductores y el tiempo de llegada de la onda del receptor. La intensidad de la señal recibida se ve afectada al viajar en la longitud de su trayectoria y por la presencia y grado de grietas o deterioro en el concreto.

11.

INFORME DE LA PRUEBA

El reporte debe contener como mínimo la siguiente información: -

Elemento de la estructura o identificación del espécimen.

-

Distancia entre transductores y tipo de medición.

-

Velocidad de pulso en m/s.

-

Incertidumbre en m/s

12.

BIBLIOGRAFÍA

NMX-C-275-1986

Industria de la construcción – Concreto - Determinación de la velocidad de pulso a través del concreto - Método de ultrasonido

ASTM-C-597-83

Standard Test Meted for Pulse Velocity Through Concrete.

13.

CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

Esta norma no es equivalente con ninguna norma internacional por no existir referencia alguna al momento de su elaboración.

8 de 9


A.

APÉNDICE INFORMATIVO.- Registro de datos

A.1.

Registro de datos

Se puede tomar como referencia el siguiente formato: Resistencia (kg/cm2) Revenimiento solicitado Compañía premezcladora Elemento

Prueba

Localización Elemento

Eje

Nivel

Lectura Altura (m)

Tipo (N. r)

Tamaño Máximo

Grado (A, B)

Tipo de Agregado

Planta

Fecha de Colado

Ubicación Transductor Emisor

Dirección señal (D. S. I.)

Receptor

Distancia (m) 1

2

Promedio (D)

Velocidad de pulso T/T

Tiempo (s) 1

2

Promedi (T)

Observaciones: Notas: Formula:

V

D T

D = Directa S = Semi - indirecta I = Indirecta Velocidad inferior a 1,70- muchos vacío o agrietamiento alto Velocidad entre 1,780 a 2,350- algunos vacíos o agrietamiento medio Velocidad Superior a 2,350 pocos vacíos o agrietamiento bajo o nulo

A.2.

Vigencia

La presente norma entra en vigor a los sesenta días siguientes de la declaratoria de vigencia publicada por la Secretaría de Economía en el Diario Oficial de la Federación.


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