NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5147 2002-12-27*
MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE MATERIALES PARA PISOS Y PAVIMENTOS, MEDIANTE ARENA Y DISCO METÁLICO ANCHO ANCHO
E:
TEST METHOD FOR DETERMINING ABRASION RESISTANCE OF FLOOR AND PAVEMENT MATERIALS BY SAND AND WIDE WHELL
CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES: DESCRIPTORES:
resistencia a la abrasión; materiales para pisos y pavimentos.
I.C.S.: 91.100.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435
Prohibida su reproducción
*Reaprobada 2003-06-26 Editada 2003-06-27
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5145 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2002-12-27.y en la reunión del Consejo Directivo de 2003-06-26 se aprobó cambiar la designación por NTC 5147. La NTC 5145 fue anulada el 2003-06-26. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 369902 Prefabricados coordinado bajo la Secretaría Técnica de Normalización del ICPC. CEMEX COLOMBIA CONCRETODO INDURAL S.A. INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTOS - ICPC
INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO MANUFACTURAS DE CEMENTO - TITÁN POSTEQUIPOS S.A.
Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ADOQUINES DE COLOMBIA AGRECON ANGELCOM ARQUIBLOC ATECÓN BALDOSINES DELTA BALDOSINES TORINO BLOKES CIC CIMBRADOS S.A. COBEC COLBLOQUES COLOR BLOC LTDA. COLPISOS
CONCONCRETO CONCRETODO CONCRETOS MODULARES CONSTRUFORMS CONSTRUCTORA BOLIVAR CONSTRUCTORA COLPATRIA CONSTRUCTORA CONCISA DUROBLOCK EAAB ECOMIN LTDA. EMCOCABLES EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ EUROTEJA GRANITEX
HIDROCONCRETE PIPE INDUSTRIAS DIQUE INDUSTRIAS ROCA INGENIERÍA DEL CONCRETO MEPRED MOSAICOS EGAVIRÍA ÓPTIMA PLANEACIÓN DISTRITAL PRECOLL
PRECONCRETO PREFABRICADOS EL SOL PREFABRICADOS OMEGA PREMOLDA PRETECOR RC PREFABRICADOS DE CONCRETO TECNOPOSTES UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
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NTC 5147
MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DE MATERIALES PARA PISOS Y PAVIMENTOS, MEDIANTE ARENA Y DISCO METÁLICO ANCHO
1.
OBJETO
Esta norma establece procedimientos para la medición, en laboratorio, del desgaste de materiales para pisos y pavimentos (resistencia a la abrasión), utilizando un disco ancho metálico y un material abrasivo (arena), bajo condiciones normalizadas. Los valores se deben regir de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades. Véase 1.2 la NTC 1000 (ISO 1000). Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. 1.3 Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias.
2.
DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO
2.1
GENERALIDADES
El ensayo consiste en someter un espécimen (antes de su incorporación en un piso o pavimento, o extraído de un piso o pavimento ya construido), a desgaste por medio de la abrasión ejercida, bajo condiciones controladas, por un flujo de arena que pasa tangencialmente por entre dicha superficie y la cara lateral de un disco metálico, que ejerce presión contra ella. Esto genera una huella, con la forma de la superficie curva del disco metálico, cuya longitud resultante es inversamente proporcional a la resistencia al desgaste por abrasión, que posee el espécimen.
2.2
APARATO
2.2.1 Partes fundamentales 2.2.1.1 La máquina de desgaste (véase la Figura 1), debe estar compuesta, esencialmente, por: el disco metálico (1), para forzar el material abrasivo contra el espécimen de ensayo (2); una tolva para el almacenamiento del material abrasivo (3), con una válvula de control (4) que regula la salida del material abrasivo; una tolva que guía el flujo de este material (5), un carro porta espécimen (6), con un sujetador para el espécimen (7); y un contrapeso (8). Adicionalmente, se puede contar con: una tolva, para la recolección del abrasivo ya utilizado (9); y los sistemas que sean necesarios para nivelar y alinear los especimenes (10). 1
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Tolva (superior) para almacenamiento de arena Tolva (inferior) para regulación del flujo de arena
Válvula de regulación del flujo de arena Disco metálico ancho
Espécimen de ensayo Dispositivo para la fijación del espécimen Sistema de nivelación y alineación del espécimen Carro porta espécimen
Contrapeso
Recipiente colector de arena utilizada
Figura 1. Componentes del aparato para el ensayo de abrasión
2.2.2 Disco metálico 2.2.2.1 El disco metálico debe ser de acero A 36, que cumpla con la norma ASTM A36, tratado con una dureza Brinell de 200 HB ± 20 HB. 2.2.2.2 Su diámetro debe ser 200 mm ± 1 mm, y su ancho debe ser 70 mm ± 1 mm. Si el disco se hace aligerado en su interior (con una sección de “I”, con aletas en cada extremo, al cortar por cualquier diámetro; o perforaciones en el alma de la “I” en sentido del eje del disco), tanto el espesor del tubo exterior (aletas), como el del disco interior (alma), no deben ser inferiores a 10 mm. 2.2.2.3 El disco debe girar a una tasa de 75 revoluciones en 60 s ± 3 s, tanto en estado libre como durante la ejecución del ensayo, por lo cual el sistema de manejo del disco debe tener la potencia adecuada. NOTA 1 Se sugiere que el disco sea movido por un motor eléctrico, con un motoreductor que garantice las revoluciones especificadas, y un sistema automático de detención, por cuentavueltas, para detenerlo al completar los giros especificados para el ensayo.
2.2.3 Carro porta espécimen 2.2.3.1 El carro porta espécimen debe ser rígido y debe ir montado sobre un sistema de rieles y rodamientos, que garantice su libre desplazamiento, bajo la acción de un contrapeso, en dirección perpendicular al eje de rotación del disco metálico. Debe poseer un sistema para la sujeción del espécimen, que permita sujetarlo, nivelarlo y alinearlo, con el fin de que la superficie a ser ensayada, sea lo más paralela posible al plano tangente del disco de abrasión en el punto de contacto entre dicha superficie y el disco metálico. 2
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2.2.4 Tolvas 2.2.4.1 Se debe tener una tolva (superior) para el almacenamiento del material abrasivo, la cual debe alimentar otra tolva (inferior) para el control de flujo, de menor tamaño. La superior, que por lo general tiene forma cilíndrica, cerrada en la parte inferior, debe tener, al menos, una válvula, que regule el flujo que alimenta la tolva inferior. Cuando se opta por tener dos válvulas, la de arriba se puede usar para abrir o cerrar el flujo; y la de abajo (que puede estar permanentemente abierta a una determinada graduación), para regular la magnitud del flujo. 2.2.4.2 La tolva (inferior) para el control de flujo, debe tener forma de cuña. Su sección debe ser un triángulo rectángulo, con su extremo más agudo dispuesto hacia abajo, o sea, con el cateto mayor coincidiendo con la vertical. Debe ser abierta por la cara superior, o sea por el cateto menor. Consecuentemente, el cuerpo de esta tolva debe tener: uno de sus lados, inclinado (la hipotenusa), y el otro, debe ser vertical (cateto mayor), adicionalmente, a modo de prolongación del extremo inferior, debe tener una boquilla de salida con una ranura cuyas dimensiones interiores deben ser: longitud 45 mm ± 1 mm, ancho 4 mm ± 1 mm, y profundidad 25 mm ± 5 mm (véase la Figura 2). El ancho total de la tolva de control de flujo, en la dirección paralela al eje del disco de abrasión, debe ser al menos de 65 mm.
Vista superior
Corte A - A
A Ranura de salida
B
B
m m m m ) 1 5 6 ± > 5 4 (
(4 ± 1) mm A Corte B - B
m m 5 2 >
Ranura de salida m m ) 5 ± 5 2 (
(4 ± 1) mm
Figura 2. Tolva (inferior) para regulación de flujo
3
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2.3
NTC 5147
FLUJO DE MATERIAL ABRASIVO
2.3.1 Material abrasivo 2.3.1.1 El material abrasivo a utilizar deber ser una arena de cuarzo angulosa (triturada), con la granulometría que se indica en la Tabla 1. Tabla 1. Granulometría para la arena utilizada como material abrasivo Tamiz NTC 32
Tamiz ASTM
Porcentaje que pasa
850 µm
No. 20
100 - 100
600 µm
No. 30
95 - 100
425 µm
No. 40
50 - 60
300 µm
No. 50
10 - 20
250 µm
No. 60
2 - 10
180 µm
No. 80
0-4
(ASTM E11)
2.3.1.2 La totalidad del material abrasivo que conforma un lote, se debe mezclar previamente a la toma de muestras para comprobar su granulometría. 2.3.1.3 El material abrasivo solo se debe utilizar una vez. 2.3.2 Flujo 2.3.2.1 El flujo del material abrasivo, proveniente de la tolva (inferior) de control de flujo, debe ser constante, con un caudal, mínimo, de 2,5 l/min. El nivel mínimo del material abrasivo en la tolva (inferior) de control de flujo debe ser al menos de 25 mm, medidos por encima del nivel superior de la boquilla (ranura) (véase la Figura 3). 2.3.2.2 La distancia de caída, entre la ranura de la tolva de control de flujo (nivel superior de la boquilla) y el plano horizontal que coincide con el del eje del disco metálico, debe ser 100 mm ± 5 mm. El plano (vertical) de caída del flujo de material abrasivo debe estar entre 1 mm y 5 mm a partir del plano del espécimen (plano tangente al disco metálico) y hacia el centro del disco de abrasión. 2.4
HERRAMIENTAS
2.4.1 Las herramientas adicionales que se deben usar para el ensayo son: una lupa (preferiblemente equipada con luz), una regla metálica y un calibrador. 3.
CALIBRACIÓN DEL APARATO
3.1
FRECUENCIA
3.1.1 El aparato debe ser calibrado cada que haya producido 400 huellas o cada dos meses (lo que ocurra primero) y cada vez que se tenga un nuevo operador, un nuevo lote de material abrasivo o un nuevo disco metálico. 4
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NTC 5147 Vista superior
Espécimen Tolva de regulación m m ) 1 ± 0 7 (
Disco metálico (1 a 5) mm (200 ± 1) mm Vista superior Tolva de regulación Boquilla Altura de la tolva > 25 mm
Disco metálico
Altura de la caída (100 ± 5) mm
Espécimen
Vista lateral
Figura 3. Disposición de la tolva (inferior) durante el ensayo
3.2
VERIFICACIÓN DE LA DENSIDAD Y EL FLUJO DEL MATERIAL ABRASIVO
3.2.1 Para verificar el flujo de material abrasivo, se debe calcular primero su densidad. Para esto se debe contar con un recipiente rígido, con bordes suaves y de peso conocido. Debe tener una altura de 90 mm ± 10 mm y un volumen, aproximado, de 1 l, cuando se llena hasta el borde superior. Se debe verter el material abrasivo dentro del recipiente, desde una altura aproximada de 100 mm, ajustando la altura de caída, a medida que se va llenando el recipiente, para mantenerla constante. Cuando el recipiente se llena, se debe enrasar y pesar, para determinar la masa del material abrasivo. Conociendo el volumen del recipiente, se puede determinar la densidad del material abrasivo.
5
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NTC 5147
3.2.2 Luego, se debe dejar pasar, libremente, el material abrasivo, a través de las tolvas, por un período de 60 s ± 1 s, y se recoge por debajo del disco metálico, en un recipiente de peso conocido al menos de 3 l de capacidad. Se debe pesar el recipiente con el abrasivo, y con base en la densidad, calculada previamente, se debe verificar el caudal del flujo de material abrasivo, el cual debe ser al menos de 2,5 l/min. 3.3
MATERIAL DE CALIBRACIÓN
3.3.1 La máquina se debe calibrar, usando el procedimiento descrito en el numeral 3.4, con un material de referencia, dispuesto en forma de tabletas con un espesor mínimo de 20 mm, cuyas superficies que se van a emplear para la calibración, se deben pulir, previamente, con un esmeril de grano 100/120. 3.3.2 En el momento de la calibración, las tabletas deben estar limpias y secas. 3.3.3 Como material de referencia se deben empelar “Mármol Gris de Rioclaro”, con las siguientes características: mármol gris, de estructura masiva, no foliada o débilmente foliada, sin discontinuidades (venas o fracturas), de grano medio equigranular, con cristales de 2 mm a 3 mm de diámetro, de color gris claro medio, variando a gris claro y a gris medio (colores N6, N7 y N5, respectivamente, según la Rock Color Chart), compuesto 100 % por calcita (recristalizada, con textura cristaloblástica - granoblástica),y con una densidad de, aproximadamente, 2,6 t/m 3. 3.3.4 Se puede usar un material de referencia alternativo, si se establece una adecuada correlación entre el material alternativo y el de referencia, establecido en el numeral 3.3.3, la cual debe estar debidamente documentada para su verificación por parte de quienes ordenan el ensayo. 3.4
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN
3.4.1 Se debe verificar la ortogonalidad de los soportes del espécimen, del carro porta espécimen, y de su sistema de desplazamiento. Además, se debe verificar que el sistema de contrapeso y el carro porta espécimen, se desplacen libremente y con facilidad. 3.4.2 Sobre el material de calibración se deben producir tantas huellas como sea necesario (de acuerdo con el procedimiento descrito en los numerales 5 y 6), ajustando el contrapeso (aumentando o disminuyendo su masa) hasta que el disco metálico, después de 75 revoluciones en 60 s ± 3 s, produzca una huella con una longitud de 20 mm ± 0,5 mm en dicho material. 3.4.3 La huella se debe medir usando el procedimiento descrito en el numeral 6, con una aproximación de 0,1 mm. Una vez se ha entrado en el rango de calibración descrito en el numeral 3.4.2, se debe tomar el promedio de tres mediciones. 3.4.4 La huella en el material de calibración debe ser rectangular, definida como tal con base en que la diferencia de medidas a lo largo de ambas líneas CD (véase la Figura 4), en los extremos de la huella, no debe ser mayor de 0,5 mm. En caso de que la diferencia exceda 0,5 mm, se debe verificar que la muestra haya sido colocada con su plano paralelo a un plano tangencial del disco de desgaste; que el carro porta espécimen y la ranura de la tolva de control de flujo estén paralelos al eje del disco; que el flujo del abrasivo sea uniforme a través de toda la longitud de la ranura de la tolva (inferior) de control de flujo; y que no se presente fricción ni en el sistema de rieles y rodamientos del carro porta muestras ni en el sistema de contrapesos.
6
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5147
Espécimen A > 15
L1 10 ± 1
10 ± 1
A
B
> 15
C
A
E
D
B
F
Huella
Huella
X
Corte A - A
X
L2
A
Figura 4. Descripción gráfica de una huella generada sobre un espécimen, medidas en mm
3.4.5 Como factor de calibración (Fc) de la máquina se debe tomar el valor de la huella obtenida como resultado de la calibración, que debe estar entre 20 mm ± 0,5 mm. 4.
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN
El espécimen de ensayo debe ser una unidad completa, o un trozo de unidad. Pueden ser 4.1 nuevos o extraídos de un piso o pavimento existente, y producto de uno o varios cortes, siempre y cuando incorporen la parte superior del material (cara de desgaste), con una dimensión mínima de 100 mm x 70 mm. La cara superior del espécimen (cara de desgaste), que es la que se ensaya al desgaste, 4.2 debe ser plana, con una tolerancia de ± 1 mm, en dos direcciones perpendiculares, medida sobre, al menos, 100 mm. La tolerancia de planitud se debe determinar mediante una regla recta y laminillas calibradas (galgas) de acero. Si la cara superior presenta una textura rugosa o está por fuera de las tolerancias 4.3 descritas, se debe pulir con mucho cuidado, hasta alcanzar la tolerancia requerida. En el caso de que el material a ensayar tenga relieves o texturas muy pronunciadas, la 4.4 norma correspondiente a dicho material debe determinar la manera de proceder para ajustar el nivel de la superficie, bien sea por pulido o por llenado de las depresiones del relieve con un determinado material, hasta alcanzar la tolerancia requerida. El espécimen de ensayo debe estar limpio y seco. Su superficie se debe limpiar con una 4.5 brocha, justo antes del ensayo, y se debe rayar con un marcador de tinta indeleble, con punta de fieltro, de un color contrastante con el del espécimen, para facilitar la determinación de la huella. El espécimen se debe fijar firmemente al carro porta espécimen, y se debe verificar su 4.6 alineación y libertad de desplazamiento. 7
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.
NTC 5147
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
La tolva de almacenamiento se debe llenar con el material abrasivo, en estado seco, y se 5.1 debe colocar un recipiente vacío, bajo el disco metálico, para recoger el material abrasivo que fue usado para el ensayo. Se debe retirar el carro porta espécimen, separándolo del disco metálico, y se debe 5.2 colocar el espécimen, de tal manera que la huella se produzca, al menos, a 15 mm de distancia de cualquier borde del espécimen. Se debe fijar el espécimen, al carro porta espécimen. El espécimen se debe poner en contacto con el disco metálico; luego se debe abrir la 5.3 válvula de control de flujo y, simultáneamente, se debe encender el motor, de tal manera que el disco metálico complete 75 revoluciones en 60 s ± 3 s. Luego de las 75 revoluciones del disco, se debe suspender el flujo del material abrasivo y se debe detener el disco.
5.4
Siempre que sea posible, se deben producir dos huellas en cada espécimen.
6.
MEDICIÓN DE LA HUELLA
6.1
TRAZADO DEL CONTORNO DE LA HUELLA
6.1.1 Se debe colocar el espécimen debajo de una lupa grande de al menos, 2 aumentos, preferiblemente equipada con una luz, que facilite la medición de la huella. 6.1.2 Con un lápiz, cuya mina debe tener un diámetro de 0,5 mm y una dureza entre 5H y 7H, se deben dibujar los límites superior e inferior de la huella (L1 y L2), por medio de la regla metálica (véase la Figura 4). 6.1.3 Se debe trazar la línea AB en el medio de la huella, perpendicular a la línea central de la misma. Para determinar la longitud de la huella medida, se deben colocar las puntas del calibrador en los puntos A y B, en el borde interno de los límites longitudinales de la huella (L1 y L2) y se debe registrar la medición con una aproximación de 0,1 mm. Se deben determinar, adicionalmente, las medidas a los 10 mm ± 1 mm, de los extremos de la huella (líneas CD y EF), y se registran estas dimensiones. NOTA 2 El material abrasivo puede remover la coloración de algunos marcadores, por fuera de la huella. Esto se debe ignorar al trazar las líneas L1 y L2, que deben quedar en el sitio a partir del cual fue desgastado el espécimen.
6.2
ACEPTACIÓN O RECHAZO DE LA HUELLA
6.2.1 La longitud de la huella medida AB se debe considerar aceptable, si la diferencia entre las medidas determinadas sobre las líneas CD y EF (véase la Figura 4) es menor que 1 mm, excepto para propósitos de calibración, en cuyo caso dicha diferencia debe ser menor de 0,5 mm. 7.
RESULTADOS
Como resultado del ensayo de abrasión se debe tomar la longitud de la huella, medida 7.1 según se indica en el numeral 6, corregida por el factor de calibración, obtenido según se indica en el numeral 3.4. El resultado, que se debe presentar con una aproximación de 0,5 mm, debe ser la suma de la huella medida AB y la diferencia (positiva o negativa) entre 20,0 mm y el factor de calibración (Fc). El resultado. 8
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5147 lh = AB + (20,0 -Fc)
en donde: lh
=
Longitud de la huella resultante (mm)
Fc
=
Factor de calibración (mm)
AB
=
Longitud de la huella medida (mm)
NOTA 3 Por ejemplo, si el factor de calibración Fc = 19,6 mm, y la longitud de la huella medida es 22,5 mm, la longitud de la huella resultante debe ser: lh = AB + (20,0 mm - Fc ) = 22,5 + (20,0 - 19,6) = 22,9, el cual se debe aproximar a 23,0 mm. Si, el valor de Fc = 20,4, el resultado debe ser: lh = 22,5 mm + (20,0 - 20,4) = 22,1 mm, el cual se debe aproximar a 22,0 mm.
Si se realizan dos huellas en un espécimen, se debe tomar el valor mayor de ambos 7.2 como resultado del ensayo.
8.
INFORME
Como resultado del ensayo se debe dar la longitud corregida de la, o de las huellas, sobre 8.1 cada uno de los especimenes.
9.
APÉNDICE REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC 32:1991, Ingeniería Civil y Arquitectura. Tamices de tejido de alambre para ensayos.(ASTM E11) NTC 1000:1993, Metrología. Sistema Internacional de Unidades (ISO 1000). ASTM A36:2001, Standard Specification for Carbon Structural Steel
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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5147 ANEXO A (Informativo) BIBLIOGRAFÍA
A.1 European Committee for Standardization - CEN. Concrete Paving Blocks. Requirements and Test Methods. Annex G (Normative). Measurement of Abrasion Resistance. Brussels, 2000. p.v. (prEN 1338). A.2 Ingeominas. Análisis petrográfico microscópico de muestra de mármol gris Rioclaro. Medellín, 2001. 1p.
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