P-19 Determinación de La Resistencia a La Compresion de Cilindros de Concreto

DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DE CILINDROS DE CONCRETO Laboratorio de Ensayos INSUMA

Aprobado por: Gestor de Calidad

Código: P-19 Versión: 3.7 F.E:28/07/09 F.R:09/04/15 Página: 1 de 9

1. Propósito Este método corresponde a una traducción significativamente equivalente de la norma ASTM C 39 por lo cual no se valida, se realiza una confirmación del método método y establece las pautas para la debida realización del ensayo del Método de prueba estándar para la resistencia a compresión de cilindros de Concretos. 2. Alcance Este método de ensayo cubre la determinación de la resistencia a la compresión uniaxial de los especímenes cilíndricos de concreto tales como cilindros moldeados y núcleos extraídos. Este método está limitado a concretos que tienen una masa unitaria superior a 800 kg/cm². 3. Documento de Referencia “Registro de Trabajo no conforme F -15-00-01” -15-00-01” “Recibo de Material F-17-00F-17-00-01” 01” “Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto F -19-00-01” -19-00-01” “Base “Base de Datos de Cilindros (Genera varios reportes) ” . “Reporte de Atención de Chorrea F-49-00F-49-00-01” 01” . ASTM C39/C39M Standard Test Method for Compressive Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. 4. Responsabilidades Los personeros de Laboratorio encargados de realizar dichos ensayos son responsables de actuar según lo establecido, acudiendo en caso de duda a su superior inmediato. El Jefe de Laboratorio es responsable de planificar, controlar y monitorear el cumplimiento de los lineamientos operacionales y administrativos aplicables a los ensayos. El Inspector de Calidad es responsable de velar por la trazabilidad e integridad de los ensayos, muestras y especímenes 5. Resumen del Método de Ensayo 5.1 Este método de ensayo consiste en la aplicación de una carga de compresión axial a los cilindros moldeados o núcleos a una velocidad la cual está dentro del alcance prescrito hasta que la falla ocurra. La resistencia a la compresión del espécimen se calcula dividiendo la carga máxima obtenida durante el ensayo por el área del apartado transversal del espécimen 6. Equipo 6.1 Máquina de ensayos La máquina de ensayos con la capacidad suficiente para aplicar las razones de carga. 6.1.1 Verificar que las máquinas de ensayos tengan su respectiva calibración. Se requiere la verificación bajo las siguientes condiciones: 6.1.2 Al menos una vez al año, pero que no exceda exceda los 13 meses. 6.1.3

Con la instalación original o inmediatamente después de una reubicación.

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6.1.5



Inmediatamente después de hacer reparaciones o ajustes que afecten la operación del sistema de aplicación de carga o los valores desplegados en el sistema indicador de carga, excepto por ajustes de cero que compensa la masa del bloque de carga o el espécimen o ambos. Siempre que haya razón para dudar de la exactitud de las cargas indicadas.

6.2 Diseño El diseño de la máquina incluye las siguientes características: 6.2.1 Aplicar la carga continuamente y no intermitentemente y sin choque o golpe. Si únicamente tiene una velocidad de carga, para la verificación suministrar un medio suplementario para cargar a una velocidad apropiada. Este medio suplementario de carga puede ser eléctrico o de operación manual. 6.2.2 El espacio previsto para los especímenes de ensayo lo suficientemente grande para acomodar, en una posición adecuada, el dispositivo elástico de calibración el cual es de suficiente capacidad para cubrir el alcance de carga potencial de la máquina de ensayo. Nota 1: Los tipos de dispositivos elásticos de calibración generalmente disponibles y más comúnmente usados para este propósito son los anillos de carga o celdas de carga. 6.3 Exactitud La exactitud de la máquina de ensayos de acuerdo con las siguientes disposiciones: 6.3.1 El porcentaje de error para las cargas dentro del alcance propuesto de uso de la máquina de ensayo no debe exceder ± 1,0 % de la carga indicada. 6.3.2 La exactitud de la máquina de ensayo verificada por aplicación de cinco determinaciones en cuatro puntos de incremento aproximadamente iguales, en orden ascendente. La diferencia entre cualquiera de dos cargas sucesivas de ensayo excederá un tercio de la diferencia entre la máxima y mínima carga de ensayo. 6.3.3 El reporte de verificación de la máquina de ensayo indicara dentro de que alcance de carga está conforme con los requisitos de la especificación, en lugar del reporte de aceptación o rechazo. En ningún caso, el alcance de carga establecido menor a 100 veces de la carga estimada, o cargas que se encuentren en el 10 % del alcance máximo de su capacidad. 6.3.4

En ningún caso, los alcances de carga serán establecidos incluyendo cargas fuera del alcance de cargas aplicadas durante el ensayo de verificación.

6.3.5 La carga indicada de la máquina de ensayo no debe ser corregida por cálculos o por uso de un diagrama de calibración, para obtener valores dentro de la variación permisible requerida. 6.4 La máquina de ensayos equipada con dos bloques de acero con las caras endurecidas, uno de los cuales es un bloque sentado esféricamente que se soporta sobre la superficie superior del espécimen y el otro un bloque sólido sobre el que descansa el espécimen. Las caras de aplicación de carga de los bloques con una dimensión mínima de al menos 3 % más grande que el diámetro del espécimen a ser ensayado. Excepto para los círculos concéntricos descritos abajo, las caras de aplicación de carga no se desviarán del plano por más de 0,02 mm en cualquier 150 mm del bloque, 150 mm en diámetro o más grande, o por más de 0,02 mm en diámetro de cualquier bloque más pequeño; y los bloques nuevos manufacturados con la mitad de esta tolerancia. Cuando el diámetro de la cara de carga del bloque de asiento esférico, excede el diámetro del espécimen por más de 13 mm, inscritos círculos concéntricos de no más de 0,8 mm de profundidad y no más de 1 mm de ancho, para facilitar un centrado apropiado.

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6.4.1 El bloque de carga inferior conforme con los siguientes requisitos: 6.4.1.1 El bloque de carga inferior se especifica con el propósito de proveer una superficie maquinada adecuada manteniendo las condiciones de superficie especificada. Las superficies de la parte superior e inferior estarán paralelas. No se requiere un bloque inferior si la máquina de ensayos está diseñada para que la mesa o el plato se mantenga apropiadamente con las condiciones de superficie especificada. Su dimensión horizontal mínima al menos 3 % más grande que el diámetro del espécimen a ser ensayado. Son opcionales los círculos concéntricos como los descritos en el apartado 6.4 en el bloque inferior. 6.4.1.2 El centrado final será realizado con respecto al bloque esférico superior. Cuando el bloque de carga inferior se usa para asistir en el centrado del espécimen, el centro de los anillos concéntricos, cuando sean suministrados, o el centro del bloque deberá estar directamente abajo del centro de la cabeza esférica. Se tomarán disposiciones sobre el plato de la máquina para asegurar tal posición. 6.4.1.3 El bloque de aplicación de carga inferior tendrá al menos 25 mm de espesor cuando este nuevo y de al menos 22,5 mm de espesor después de cualquier operación de rectificado. 6.4.2 El bloque de carga de asiento esférico conforme a los siguientes requisitos: 6.4.2.1 El diámetro máximo de la superficie de aplicación de carga del bloque de asiento esférico suspendido no excederá los valores dados abajo: Tabla 1 Diámetros de los especímenes de ensayo 50mm 75 mm 100mm 150 mm 200 mm

Diámetro máximo de la superficie de aplicación de la carga 105 mm 130 mm 165 mm 255 mm 280 mm

Nota 2: Se permiten las superficies de aplicación de carga cuadradas, de tal forma que el diámetro más grande posible del círculo inscrito no exceda los arriba indicados. 6.4.2.2 El centro de la esfera coincide con la superficie de aplicación de carga dentro de una tolerancia de ± 5 % del radio de la esfera. El diámetro de la esfera, será al menos 75 % del diámetro del espécimen a ser ensayado. 6.4.2.3 La bola y la cuenca diseñadas de modo que el acero en el área de contacto no se deforme permanentemente cuando se carga a la capacidad de la máquina de ensayo. Nota 3: El área de contacto preferida es la de la forma de un anillo (descrita como área de apoyo preferida) mostrada en la figura 1. 6.4.2.4 Las superficies curvas de la cuenca y de la porción esférica se mantendrán limpias y lubricadas con un aceite de petróleo tal como un aceite de motor convencional, no con una grasa tipo presión. Después del contacto con el espécimen y la aplicación de una pequeña carga inicial, no es deseado y no emplearse un ladeo adicional del bloque con asiento esférico.




Figura 1- Bosquejo esquemático de un bloque esférico típico de aplicación de carga Nota 4: Se tomarán disposiciones para mantener la bola en la cuenca y mantener la unidad entera en la máquina de ensayo. 6.4.2.5 Si el radio de la esfera es más pequeño que el radio del espécimen más grande a ser ensayado, la porción de la cara de aplicación de carga extendida más allá de la esfera tendrá un espesor no menor a la diferencia entre el radio de la esfera y el radio del espécimen. La menor dimensión de la superficie de aplicación de carga será al menos tan grande como el diámetro de la esfera (véase figura 1). 6.4.2.6 La porción movible del bloque de carga estará sujeta en forma segura en el asiento esférico, pero el diseño será tal que la superficie de carga pueda hacerse girar y que se incline libremente en cualquier dirección. 6.4.2.7 Si la porción de la bola del bloque de carga superior, es un diseño de 2 piezas compuesto de una porción esférica y un plato de carga, proveer de un medio mecánico que a segure que la porción esférica se fije y se centre sobre el plato de carga. 6.5 Indicación de carga 6.5.1 Si la carga aplicada a la máquina de compresión, en ensayos de concreto, se registra en el dial, éste será provisto con una escala graduada, que sea legible al menos lo más cercano a 0,1 % de la escala completa de carga. El dial, será legible dentro del 1 % de la carga indicada, a cualquier nivel de carga dado, dentro del alcance de carga aplicado. En ningún caso, considerar que el alcance de carga del dial, incluya cargas por debajo del valor que es 100 veces el cambio más pequeño de carga, que pueda ser leído en la escala. La escala será provista con una línea de graduación igual a cero y numerada. El puntero del dial, será lo suficientemente largo, para alcanzar las marcas de graduación; el ancho del extremo del puntero, no excederá la distancia entre las dos graduaciones consecutivas más pequeñas. Cada dial, estará equipado con un ajuste de cero, localizado fuera de la caja del dial y fácilmente accesible desde el frente de la máquina, mientras se observa la marca de cero y el puntero del dial. Cada dial, equipado con un dispositivo apropiado, para que en todo momento, hasta reiniciar, indique la máxima carga aplicada al espécimen dentro del 1 % de exactitud.




6.5.2 Si la carga de la máquina de ensayo se indica en forma digital, la pantalla numérica será lo suficientemente grande para leerse fácilmente. El incremento numérico será igual o menor que 0,10 % de la escala completa de carga, de un alcance de carga dado. En ningún caso el alcance verificado de carga incluirá cargas menores que el mínimo incremento numérico multiplicado por 100. La exactitud del indicador de carga, para cualquier valor desplegado, estará dentro del 1,0 % del alcance de carga verificado. Preverse realizar el ajuste del cero real, al cero de carga. Prever un indicador, para la carga máxima y que en todo momento, hasta que se reinicie, indicar la carga máxima aplicada al espécimen dentro del 1 % de exactitud del sistema. 7. Especímenes 7.1 Los especímenes no deberían ser ensayados si el diámetro individual de un cilindro difiere de cualquier otro diámetro del mismo cilindro por más de un 2 %. 7.2 Antes de la prueba, ninguno de los extremos de los cilindros se apartará de la perpendicularidad al eje por más 0,5° (aproximadamente el equivalente a 1 mm en 100 mm). Los extremos de los especímenes para ensayo a compresión que no sean planos dentro de 0,050 mm serán cortados, emparejados para que cumplan esa tolerancia o capeados en concordancia con el método P- 64 “Practica estándar para el coronamiento de especímenes de concreto” o, cuando sea permitido P -65 “Practica estándar para el uso de almohadillas en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido” El diámetro usado para calcular el área de sección transversal del espécimen de ensayo será determinado a el más cercano 0,25 mm, promediando 2 diámetros medidos en ángulos rectos entre sí aproximadamente a media altura de la muestra. 7.2.1 Antes de ensayar los extremos de los especímenes de ensayo a compresión, que no son planos deben ser cortados, emparejados coronar la superficie. 7.2.2 Medir el total de la muestra de los cilindros a fallar, aproximadamente en el medio de la longitud del cilindro, ese valor será usado en el cálculo del esfuerzo a compresión de ese espécimen. 7.2.3 Si el cliente, requiere la medida de densidad de los especímenes de ensayo, determinar la masa de los especímenes antes de ser coronados. Medir la longitud del espécimen lo más cercano a 1 mm en las tres posiciones espaciadas igualmente alrededor de la circunferencia. Calcule el promedio de la longitud y anote lo más cercano a 1 mm. Alternativamente, determine la densidad del cilindro, pesando el cilindro al aire y también sumergido bajo agua. 7.2.4 Cuando no se requiera la determinación de la densidad y la relación de la longitud al diámetro es menor que 1,8 o más que 2,2, mida la longitud del espécimen lo más cercano a 0,1 mm. 8. Método 8.1 Los ensayos de compresión de los especímenes curados en húmedo, deben ser realizados tan pronto como sea factible, después de ser sacados de la cámara húmeda o del tanque de almacenamiento. 8.2 Los especímenes de ensayos se mantendrán húmedos por cualquier método, durante el período comprendido entre el momento en que se sacó de la cámara húmeda o del tanque de almacenamiento y el ensayo. Los especímenes serán ensayados en condición húmeda.




8.3 Todos los especímenes, para una edad de ensayo dada serán fallados dentro de la tolerancia permisible de tiempo, descrito a continuación: Tabla 2 Edad de ensayo 24 h 3 días 7 días 28 días 90 días

Tolerancia permisible ±0,5 h o 2,1 % 2 h o 2,8 % 6 h o 3,6 % 20 h o 3,0 % 2 días o 2,2 %

8.4 Colocación del espécimen: Coloque el bloque de carga plano (inferior), con su superficie endurecida hacia arriba, sobre la tabla o plato de la máquina de ensayo, directamente debajo del bloque de aplicación de carga de asiento esférico (superior). Limpiar las caras de aplicación de carga de los bloques de carga superior e inferior, y del espécimen de ensayo y coloque éste sobre el bloque de carga inferior. Cuidadosamente alinear el eje del espécimen con el centro de empuje del bloque de asiento esférico.

8.4.1 Verificación de cero y disposición del bloque de asiento: Antes de ensayar el espécimen, verificar que el indicador de carga está en cero. En los casos en donde el indicador no se coloque en cero apropiadamente, ajustar el indicador (véase nota 5). Después de colocar la muestra en la máquina, pero antes de aplicar la carga en la muestra, incline la parte móvil del bloque de asiento esférico suavemente con la mano de manera que la cara de apoyo aparente estar paralela a la parte superior de la muestra de ensayo. Nota 5: La técnica usada para la verificación y ajuste del indicador de carga a cero, puede variar dependiendo del fabricante de la máquina. Consultar su manual de propietario o del calibrador de la máquina de compresión para la técnica apropiada. 8.4.2 Verificación de alineación cuando utilice almohadillas de neopreno: Si usa almohadillas de neopreno, verifique la alineación del espécimen después de la aplicación de carga, pero antes de alcanzar el 10 % de la carga anticipada. Compruebe que el eje del cilindro no se aparta de la vertical por más de 0,5° y que los extremos del cilindro están centrados dentro de los anillos retenedores. Si la alineación del cilindro no cumple estos requisitos, libere la carga, y cuidadosamente recentre el espécimen. Vuelva a aplicar la carga y compruebe nuevamente el centrado del espécimen y la alineación. Una pausa en la aplicación de carga para verificar la alineación del cilindro es permisible. Nota 6: Un ángulo de 0,5° es igual a una pendiente o inclinación de 1 mm. 8.5 Razón de carga: Aplique la carga continuamente y sin golpes. 8.5.1

La carga se mantendrá al menos durante la última mitad de la falla del espécimen.

8.5.2

Se admite una velocidad más alta de carga, durante la aplicación de la primera mitad de la anticipada fase de carga. La razón de carga más alta será aplicada de manera controlada, tal que el espécimen no sea sujeto de una carga de golpe. No realice ningún ajuste en la velocidad de movimiento del plato, cuando la carga última está siendo alcanzada y la razón de esfuerzo decrece debido a la falla del espécimen.

8.5.3




8.6 Aplicar la carga de compresión, hasta que el indicador de carga muestre que la carga decrece firmemente y el espécimen exhibe un patrón de fractura bien definido (Tipo 1 al 4 en figura 4). En una máquina de ensayos equipada con un detector de falla de espécimen, se prohíbe el apagado automático de la máquina hasta que la carga haya caído a un valor menor del 95 % del pico de carga. Al ensayar con almohadilla de neopreno, una fractura de esquina como la del Tipo 5 o 6 del patrón mostrado en la figura 4, puede ocurrir antes de que se haya logrado alcanzar la capacidad última del espécimen. Continuar comprimiendo el espécimen hasta que la capacidad última sea obtenida. Anotar la carga máxima alcanzada por el espécimen durante el ensayo y anotar el tipo de fractura según el modelo mostrado en la figura 4. Si la fuerza medida es más baja que la esperada, examinar el concreto fracturado y determinar la presencia de grandes vacíos, evidencia de segregación, si las fracturas pasan predominantemente alrededor de o por las partículas de agregado grueso y preparación de las caras estuvo acorde con las practicas P-64 “ Práctica estándar para el coronamiento de especímenes de concreto” y P -65 “Práctica estándar para el uso de almohadillas en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido” . Figura 4 - Patrones esquemáticos de fracturas típica.




9. Almohadillas de neopreno 9.1 Los ensayos de compresión de especímenes cilíndricos se realizaran siempre utilizando almohadillas de neopreno, confinadas en retenedores circulares de similar diámetro y de al menos 2 veces la profundidad de la altura de la almohadilla 9.2 La determinación del estado de las almohadillas para su respectivo cambió se realizará cada 100 fallas de cilindros o de manera visual cuando las almohadillas lo requieran. Utilice figura 2 y 3 para realizar la respectiva comparación de cambio de almohadillas.

Almohadilla en buen estado

Figura 2

Almohadilla en mal estado

Figura 3

Nota 7: La utilización de yeso-cemento para el coronamiento de las caras de los cilindros se utilizará solamente cuando sea solicitado por el cliente interno , en concordancia con el P-64 Práctica Estándar para el Coronamiento de Especímenes de Concreto.

10. Cálculos 10.1 No aplica. 11. Reporte 11.1 Reporte Cilindros a Fallar




12. Precisión y Sesgo 12.1

Precisión

12.1.1

Precisión dentro del ensayo La siguiente tabla provee la precisión dentro de ensayo de pruebas de cilindros de 150 mm por 300 mm y de 100 mm por 200 mm hechos de una muestra de concreto bien mezclada, bajo condiciones de laboratorio y bajo condiciones de campo. (Véase siguiente tabla).

Coeficiente de Variación ª 150 mm por 300 mm Condiciones de laboratorio Condiciones de campo 100 mm por 200 mm Condiciones de laboratorio 12.1.2

12.2

Rango aceptable ª de esfuerzos individuales en cilindros 2 cilindros 3 cilindros

2,4 % 2,9 %

6,6 % 8,0 %

7,8 % 9,5 %

3,2 %

9,0%

10,6 %

El coeficiente de variación dentro de prueba representa la variación estimada del esfuerzo medido en cilindros compañeros preparados de la misma muestra de concreto y ensayados en un laboratorio a la misma edad. Los valores dados para el coeficiente de variación dentro de ensayo de cilindros de 150 mm por 300 mm son aplicables a esfuerzos de compresión entre 15 MPa y 55 MPa y también para cilindros de 100 mm por 200mm son aplicables para esfuerzos de compresión entre 17 MPa y 32 MPa El coeficiente de variación dentro de ensayo de cilindros de 150 mm por 300 mm son derivados del CCRL datos de muestras de concreto de referencia para condiciones de laboratorio y una colección de 1265 reportes de ensayo de 225 laboratorios de ensayo comercial en 1978. El coeficiente de variación dentro de ensayo de cilindros de 100 mm por 200 mm son derivados del CCRL datos de muestras de concreto de referencia para condiciones de laboratorio.

Sesgo 12.2.1

Puesto que no hay material de referencia aceptado, no se hace ninguna declaración sobre el sesgo.

Elaborado por: Esteban Saborío C

Firma:_________________________________

Aprobado por: Ing. Gastón Laporte M

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