PROYECTO DE NORMA TÉCNICA PERUANA
PNTP 339.081 2011
Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales Barreras Comerciales No Arancelarias - INDECOPI Calle de La Prosa 138, San Borja (Lima 41) Apartado 145 Lima, Perú
HORMIGÓN (CONCRETO) Método de ensayo volumétrico para determinar el contenido de aire del hormigón fresco CONCRETE. Standard test method for air content of freshly mixed concrete by the volumetric method
2011-xx-xx 2ª Edición
“Este documento se encuentra en etapa de estudio, sujeto a posible cambio. No debe ser usado como Norma Técnica Peruana”
Precio basado en 15 páginas I.C.S.: 91.100.30 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE Descriptores: Contracción por secado, cemento hidráulico, método, mortero
INDICE
INDIECE
i
PREFACIO
ii
1.
OBJETO
1
2.
DOCUMENTOS DE REFERENCIA
1
3.
CAMPO DE APLICACIÓN
2
4.
APARATOS
3
5.
CALIBRACIÓN
6
6.
MUESTREO
6
7.
PROCEDIMEINTO
7
8.
CÁLCULOS
10
9.
PRECICIÓN Y SESGO
10
10.
ANTECEDENTE
11
ANEXO A
12
ANEXO B
13
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HORMIGÓN (CONCRETO). Método de ensayo volumétrico para terminar el contenido de aire del hormigón fresco 1.
OBJETO
El presente Proyecto de Norma Técnica Peruana establece un método de ensayo para determinar el contenido de aire del hormigón fresco elaborado con agregado ligero, escorias y cualquier otro tipo de agregado poroso.
2.
DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda Norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.
2.1
Normas Técnicas Peruanas
2.1.1
NTP 339.033:2009
HORMIGON (CONCRETO). Práctica normalizada para la elaboración y curado de especímenes de concreto de campo.
2.1.2
NTP 339.036:1999
HORMIGON. Práctica normalizada para muestreo de mezclas de concreto fresco.
2.1.3
NTP 339.046:2008
HORMIGON (CONCRETO). Método de ensayo para determinar la densidad (peso unitario), rendimiento y contenido de aire (método gravimétrico) del hormigón (concreto).
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2.1.4
NTP 339.047:2006
HORMIGÓN (CONCRETO). Definiciones y terminología relativas al hormigón y agregados.
2.1.5
NTP 334.080:1981
HORMIGON (CONCRETO). Método por presión para la determinación del contenido de aire en mezclas frescas. Ensayo tipo hidráulico
2.1.6
NTP 339.083:2003
HORMIGON (CONCRETO). Método de ensayo normalizado para contenido de aire de mezcla de hormigón (concreto) fresco, por el método de presión
2.2
Normas Técnica de Asociación
2.2.1
ASTM C 173:2010
Standard test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by Volumetric Method
2.2.2
ASTM C 670:2010
Standard Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials
3.
CAMPO DE APLICACIÓN
Este Proyecto de Norma Técnica Peruana utiliza el método de la determinación directa de un volumen de aire al ser desplazado por un volumen de agua. 3.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire de concreto recién mezclado. Mide el aire contenido en la fracción de mortero del concreto, pero no es afectado por el aire que puede estar presente dentro de las partículas del agregado poroso. 3.1.1 Por lo tanto, éste es el ensayo apropiado para determinar el contenido de aire de concretos que contienen agregados livianos, escoria enfriada con aire, y agregados naturales altamente porosos o vesiculares.
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3.2 Este método de ensayo requiere la adición de suficiente alcohol isopropilo, cuando el medidor sea inicialmente llenado con agua, de modo que después de los primeros o posteriores rolados, poco o nada de espuma se acumule en el cuello de lo alto de la sección del medidor. Si se presentara más espuma que la equivalente al 2% de aire por encima del nivel de agua, el ensayo se declara inválido y debe repetirse usando una mayor cantidad de alcohol. No está permitida la adición de alcohol para dispersar la espuma en cualquier momento después del llenado inicial del medidor hasta la marca cero. 3.3 El contenido de aire del concreto endurecido puede ser mayor o menor que el que se determina mediante este método de ensayo. Esto depende de los métodos y cantidades del esfuerzo de consolidación aplicados al concreto a partir del cual se toma el espécimen de concreto endurecido; la uniformidad y estabilidad de las burbujas de aire en el concreto fresco y endurecido; la exactitud del examen microscópico, si fuera usado; tiempo de comparación, exposición al ambiente, etapa del envío, procesos de colocación y consolidación en los que se determina el contenido de aire del concreto sin endurecer, eso es, antes o después que el concreto pasa a través de una bomba, y otros factores.
4.
APARATOS
4.1 Medidor de aire: Un medidor de aire consta de un recipiente y una sección superior (Figura 1) que se ajusta a los siguientes requisitos: 4.1.1 Las secciones del recipiente y de la parte superior deben ser de un espesor y de una rigidez suficiente como para soportar condiciones difíciles al ser usado en el campo. El material no debe ser atacado por pasta de cemento de alto pH, ni deformarse cuando se almacena a altas temperaturas en espacios cerrados, ni quebrarse o agrietarse a bajas temperaturas. Se debe obtener un sello hermético cuando la sección superior es unida al recipiente.
Recipiente: El recipiente debe tener un diámetro igual a 1 - 1.5 veces la 4.1.2 altura y estar construido con un reborde en la superficie superior o cerca de ésta. Los recipientes no deben tener una capacidad menor a 0.075 pies 3 (2.0 L). Sección Superior: La sección superior debe ser de una capacidad de por lo 4.1.3 menos 20% mayor que la del recipiente y debe estar equipada con una empaquetadura flexible y un dispositivo para unir la sección superior al recipiente. La sección superior estará equipada con una escala transparente, graduada en incrementos no mayores a 0.5% desde 0 en la parte superior hasta 9%, o más, del volumen del recipiente. Las graduaciones deberán tener un margen de error de ±0.1% en volumen del recipiente. En el extremo
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superior del cuello tendrá una tapa hermética que mantendrá un sello hermético cuando el medidor sea invertido y rodado.
4.2 Embudo: Un embudo con un pico de un tamaño que permita a éste ser insertado a través del cuello de la sección superior y lo suficientemente largo como para que se prolongue hasta un punto justo por encima del fondo de la sección superior. El extremo de descarga del pico será así construido para que cuando el agua sea añadida al contenedor, haya una disturbancia mínima del concreto. 4.3 Varilla de apisonamiento: Una varilla redonda de acero recto, de polietileno de alta densidad u otro plástico de igual o mayor resistencia a la abrasión de unos 5/8 de pulgadas (16 m) ± 1/16 pulgadas (2 mm) de diámetro. La longitud de la varilla de apisonamiento será de al menos 4 pulgadas (100 mm) mayor que la profundidad del recipiente en el que se está utilizando la varilla, pero no mayor a 24 pulg. (600 mm) de la longitud total (Nota 1). La tolerancia a la longitud para la varilla de apisonamiento será de ± 1/8 pulg. (4 mm). La varilla tendrá el extremo de apisonamiento, o ambos extremos redondeados para una punta hemisférica del mismo diámetro que la varilla. NOTA 1 — Una longitud de varilla de 16 pulg. (400 mm) a 24 pulg. (600 mm) cumple los requisitos de lo siguiente: Práctica C31/C31M, Método de ensayo C138/C138M, Método de ensayo C 143/C143M, Método de ensayo C173 / C173 M y Método de ensayo C231 .
4.4 Barra enrasadora: Una barra de acero recto, plana de por lo menos 1/8 por ¾ por 12 pulg. (3 por 20 por 300 mm.) o una barra de polietileno u otro plástico de igual o mayor resistencia a la abrasión de por lo menos ¼ por ¾ por 12 pulg. (6 por 20 por 300 mm). 4.5 Copa calibrada: Una copa de metal o de plástico que tenga una capacidad de 1.00 ± 0.04 % o que sea graduada en incrementos iguales a 1.00 ± 0.04 % del volumen del recipiente del medidor de aire. Sólo debe usarse la copa calibrada para agregar agua cuando el contenido de aire en el concreto exceda el 9% o el rango calibrado del medidor. 4.6 Recipiente de medición para el alcohol isopropilo: Un recipiente con una capacidad mínima de por lo menos 1 pt (500mL) con graduaciones no mayores a las 4 onzas (100 mL) para medir una cantidad del alcohol isopropílo. 4.7 (50 mL).
Jeringa: Una jeringa de caucho que tenga una capacidad de al menos 2 oz
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4.8 Recipiente para el trasvase del agua: Un contenedor de aproximadamente una capacidad de por lo menos 1 qt (1L) de capacidad. 4.9 Cuchara: de un tamaño lo suficientemente grande como para que cada cantidad de concreto obtenido del receptáculo de la muestra sea representativa y lo suficientemente pequeña para que ésta no se derrame durante la colocación en el recipiente. 4.9 Alcohol isopropilo: Usar alcohol isopropilo al 70% en volumen (aproximadamente 65% en peso) (Nota 2). Otros agentes dispersantes de espuma son permitidos si los ensayos demuestran que el uso del agente no cambia el contenido de aire indicado en las cantidades que están siendo usadas en más de de 0.1% o si los factores de corrección están desarrollados de manera similar a los de la tabla 1. Cuando se usan otros agentes dispersantes, deberá estar disponible en el laboratorio una copia de los registros que documenten los ensayos o los cálculos. NOTA 2 Alcohol isopropilo al 70% comúnmente está disponible como alcohol rectificado. Grados más concentrados pueden ser diluidos con agua hasta la concentración requerida.
4.11 Mazo: Un mazo (con una cabeza de caucho o de cuero) con una masa de aproximadamente 1.25 ±0.5 lb (600 ±200 g).
TABLA 1 Corrección para el efecto de alcohol isopropilo de la lectura del medidor de aire Alcohol isopropilo al 70% usado Onza s fluidas Litros
Pintas
Corrección, % A
≤2.0
≤ 32
≤1.0
0.0B
3.0
48
1.5
0.25
4.0
64
2.0
0.50
5.0
80
2.5
0.75
A Sustraer
de la lectura final del medidor se aplican las correcciones cuando se usa 2.5 pt (1.25 L) o más de alcohol. Los valores dados son para medidores de aire que tienen un volumen de recipiente de 0.075 pi 3 (2.1 L) y una sección superior que es 1.2 veces el volumen del recipiente. B Sólo
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5.
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CALIBRACIÓN
5.1 Calibrar el medidor y la copa calibrada al inicio y anualmente o cada vez que haya una razón para sospechar daño o deformación del medidor o de la copa calibrada. 5.2 Determinar el volumen del recipiente con una exactitud de por lo menos 0.1% determinando la masa de agua necesaria para llenarlo a la temperatura ambiente y dividiéndola entre la densidad del agua a la misma temperatura. Seguir el procedimiento de calibración esbozado en el método de ensayo C29/C29M. 5.3 Determinar la exactitud de las graduaciones en el cuello de la sección superior del medidor de aire llenando el recipiente de medición ensamblado y la sección superior con agua al nivel de la marca para la más alta graduación del contenido de aire. 5.3.1 Añadir agua en incrementos de 1.0% del volumen del recipiente para chequear la exactitud en todo el rango graduado del contenido de aire. En ningún punto de todo el rango graduado el error no deberá exceder el 0.1% de aire. 5.4 Determinar el volumen de la copa calibrada usando agua a 70 °F (21.1°C) mediante el método esbozado en 5.2. Un rápido chequeo puede hacerse añadiendo una o más copas calibradas de agua al aparato ensamblado y observando el incremento en la altura de la columna de agua después de llenar a un nivel dado.
6.
MUESTREO
Obtener la muestra de concreto recién mezclado de acuerdo con la Práctica C172. Si el concreto contiene partículas de agregado grueso que pudieran ser retenidas sobre un tamiz de 1 ½ pulg. (37.5 mm), tamizar en húmedo una muestra representativa sobre un tamiz de 1 pulg (25 mm) para producir un poco de material más que suficiente para llenar el recipiente de medición. El procedimiento de tamizado en húmedo se describe en la Práctica C172. Llevar a cabo la operación de tamizado en húmedo con la menor disturbancia posible del mortero. No intentar limpiar la adhesión al mortero de las partículas de agregado grueso retenidas en el tamiz.
7.
PROCEDIMEINTO
7.1 Varillando y golpeando suavemente: Mojar el interior del recipiente y séquelo como para que tenga una apariencia húmeda pero sin brillo. Usando la cuchara
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descrita en 4.9, llenar el recipiente con concreto recién mezclado en dos capas de igual profundidad. Mientras coloca el concreto en el recipiente, mover la cuchara alrededor del perímetro de la abertura del recipiente para asegurar una distribución uniforme del concreto con un mínimo de segregación. Varillar cada capa 25 veces de manera uniforme por encima de la sección transversal con el extremo redondeado de la varilla. Varillar la capa del fondo en toda su profundidad. Al varillar esta capa tener cuidado de no dañar el fondo del recipiente. Para la capa superior, permitir que la varilla penetre a través de la capa que está siendo varillada y dentro de la capa por debajo de aproximadamente 1 pulg. (25 mm). Después que cada capa sea varillada darle unos golpes a los extremos del recipiente de 10 a 15 veces con el mazo para cerrar cualquier espacio vacío dejado por la varilla de apisonamiento y eliminar cualquier burbuja grande de aire que pueda haberse quedado atrapada. Después de golpear la capa final, un ligero exceso de concreto, de 1/8 de pulg. (3mm) o menos, por encima del borde es aceptable. Añadir o remover una muestra representativa de concreto si fuera necesario para obtener la cantidad requerida de concreto.
7.2 Enrasando: Después de varillar y golpear la segunda capa, enrasar el exceso de concreto con la barra de enrasado hasta que la superficie esté nivelada con la parte superior del recipiente. Limpiar el reborde del recipiente limpio. 7.3 Añadiendo agua y alcohol: Mojar el interior de la sección superior del medidor, incluyendo la empaquetadura. Unir la sección superior con el recipiente e insertar el embudo. Añadir por lo menos 1 pt (0.5 L) de agua seguida de la cantidad seleccionada (Nota 3) de alcohol isopropilo. Registrar la cantidad de alcohol isopropilo añadido. Continuar añadiendo agua hasta que ésta aparezca en el cuello graduado de la sección superior (Nota 4). Remover el embudo. Ajustar el nivel del líquido hasta que el fondo del menisco se nivele con la marca cero. Una jeringa de caucho es útil para este propósito. Fijar y apretar la tapa hermética. NOTA 3 — La cantidad de alcohol isopropilo necesaria para obtener una lectura estable y un mínimo de espuma en la parte superior de la columna de agua dependerá de algunos factores. Muchos concretos elaborados con menos de 500 lb/yd 3 (300 kg/m3) de cemento y contenidos de aire menores a 4% pueden requerir menos de 0.5 pt (200 mL) de alcohol. Algunas mezclas con alto contenido de cemento hechas con sílica fume que tienen contenidos de aire de 6 % o más pueden requerir más de 3 pt [1400 mL] de alcohol. La cantidad requerida variará con el contenido de aire en el concreto, la cantidad y tipo de aditivo que arrastra aire, el contenido de cemento y el contenido de álcali en el cemento y tal vez de otros factores. Por lo general, puede establecerse una cantidad de alcohol necesaria para proporciones de mezclas dadas y podría no cambiar mucho en el transcurso de un trabajo. NOTA 4 — Cuando sea necesario, si lo fuera, usar más de 4 a 4.5 pt (2.0 L) de alcohol isopropilo, tal vez sea necesario restringir la cantidad de agua añadida inicialmente para evitar el sobrellenado del medidor. Sin embargo, es deseable añadir por lo menos algo de agua inicialmente para ayudar en el mezclado del alcohol y limitar el contacto del alcohol concentrado con la superficie superior del concreto.
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7.4 Desplazando el volumen de aire en el espécimen de concreto utilizando estos procedimientos: 7.4.1 Liberar del concreto de la base: Invertir rápidamente el medidor, agitar la base horizontalmente, y regresar el medidor a la posición vertical. Para evitar que el agregado se fije en el cuello de la unidad, no mantenerlo invertido por más de 5 s a la vez. Repetir la inversión y proceder a agitar por un mínimo de 45 segundos y hasta que el concreto haya sido liberado y el agregado pueda ser escuchado en movimiento en el medidor a medida que éste es invertido. 7.4.2 Rolado: Colocar una mano en el cuello del medidor y la otra en el reborde. Usando la mano que está en el cuello inclinar la parte superior del medidor aproximadamente 45° desde la posición vertical con el borde inferior de la base del medidor dejándolo en reposo sobre el piso o sobre el área de trabajo. Mantener esta posición en todos los procedimientos descritos en esta sección. Con la mano sobre el reborde para rotar el medidor, rolar vigorosamente de ¼ a ½ del medidor de atrás hacia adelante cada vez varias veces, comenzando rápidamente y deteniendo el movimiento. Dar vuelta a la base del medidor cerca de 1/3 cada vez y repetir el procedimiento de rolado tal como se estableció previamente. Continuar con los procedimientos de voltear y rolar durante aproximadamente 1 min. Se debe oír al agregado deslizándose en el medidor durante este proceso. 7.4.2.1 Si, en algún momento, durante los procedimientos de inversión y rolado se encontrara que se está perdiendo líquido del medidor, el ensayo se invalida y se deberá comenzar un nuevo ensayo como en 6.1. 7.4.2.2 Colocar la unidad en posición vertical y aflojar la parte superior para permitir que cierta presión se estabilice. Permitir que el medidor esté de pie mientras el aire asciende a la parte superior y hasta que el nivel del líquido se estabilice. El nivel del líquido se considera estable cuando éste no cambia más de 0.25% de aire dentro de un periodo de 2 min. 7.4.2.3 Si toma más de 6 min. para que el nivel de líquido se estabilice o si hay más espuma que el equivalente al 2% total del contenido de aire en las divisiones de la escala del medidor sobre el nivel del líquido, desechar el ensayo y comenzar un nuevo ensayo como en 6.1. Usar una mayor adición de alcohol que la que se usó en el ensayo inicial. 7.4.2.4 Si el nivel es estable sin espuma excesiva, leer el fondo del menisco con una precisión de 0.25% y registrar la lectura inicial del medidor.
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7.4.2.5 Si el contenido de aire es mayor que el rango de 9% del medidor, añadir un número suficiente de copas calibradas de agua para llevar el nivel del líquido dentro del rango graduado. Leer el fondo del menisco con una precisión de 0.25%. Anote el número de copas calibradas de agua a ser añadidas a la lectura final del medidor en 8.2.
7.5
Confirmación de la lectura inicial del medidor:
7.5.1 Cuando se obtiene una lectura inicial del medidor como en 7.4.2.4, volver a apretar la parte superior y repetir el rolado de 1 min como en 7.4.2, 7.4.2.2, 7.4.2.3. 7.5.2 Cuando el nivel del líquido está estable como en 7.4.2.2 y se cumplen con los requisitos de 7.4.2.3, tomar una lectura directa al fondo del menisco y estimarlo al 0.25% de aire. Si esta lectura no ha cambiado más de 0.25% desde la lectura inicial del medidor en 7.4.2.4, registrarla como la lectura final del medidor de la muestra ensayada. 7.5.2.1
Si la lectura ha cambiado desde la lectura final del medidor en más de 0.25% de aire, registrar esta lectura como una nueva “lectura inicial” y repetir el rolado durante 1 min tal como en 7.4.2. Leer el contenido de aire que se indica. Si esta lectura no ha cambiado en más de 0.25% de aire desde la “más reciente lectura inicial” registrarla
como la lectura final del medidor. 7.5.2.2 Si la lectura ha cambiado en más de 0.25%, desechar el ensayo y empezar un nuevo ensayo en una nueva muestra de concreto como en 6.1 usando más alcohol.
7.6 Desensamblar el aparato . Vaciar la base y examinar los contenidos para asegurarse de que no haya porciones de concreto inalteradas, fuertemente comprimidas en la base. Si se encontraran porciones de concreto inalteradas, el ensayo es inválido.
8.
CÁLCULOS
8.1 Si más de 2.5 pt (1.25 L) de alcohol se usa en 7.3, se requiere corregir la lectura final del medidor. Redondear el volumen de alcohol usado a la pinta más cercana (0.5L) y seleccionar el factor de corrección de la Tabla 1.
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Nota 5 — Cuando la sección superior se llena inicialmente hasta la marca cero con agua y alcohol isopropilo, esa mezcla tiene un volumen definido; sin embargo, cuando esa solución más adelante es mezclada con el agua presente en el concreto, la concentración de alcohol cambia y la nueva solución ocupa un volumen ligeramente menor que el que éste ocupaba cuando el medidor fue inicialmente llenado hasta la marca cero. Por esta razón, el medidor tiende a indicar un contenido de aire mayor que el real cuando se usa más de 2.5 pt (1.2 L) de alcohol. Por lo tanto, cuando se usan grandes cantidades de alcohol los factores de corrección en la Tabla 1 reducen el contenido de aire indicado por el medidor.
8.2 Contenido de aire: Calcular el contenido de aire del concreto en el recipiente de medición como sigue: A = AR – C + W Donde A = AR = C = W = 8.2.1
(1)
contenido de aire, % lectura final del medidor, % factor de corrección de la Tabla 1, %, y número de copas calibradas de agua añadidas al medidor (ver 7.4.2.5) Reportar el contenido de aire con una aproximación de 0.25%
8.3 Cuando la muestra ensayada representa esa porción de la mezcla obtenida por tamizado húmedo encima de un tamiz de 1 pulg (25 mm), calcular el contenido de aire del mortero o de la mezcla total usando las fórmulas dadas en el Método de Ensayo C231. Usar cantidades apropiadas más gruesas o más finas que las del tamiz de 1 pulg en vez que el del tamiz de 1 1/2 pulgada (37.5 mm) que se especifica en el Método de ensayo C231.
9.
PRECICIÓN Y SESGO
9.1 La desviación estándar es esencialmente proporcional al promedio para diferentes niveles de contenido de aire. La siguiente declaración de precisión se basa en 979 ensayos realizados en 6 experimentos de campo por el D.O.T (Departamento de Transporte) de Virginia Occidental. Se ha encontrado que el coeficiente multi-operador de variación es 11% del contenido de aire medido. Por lo tanto, los resultados de los ensayos para dos operadores diferentes en especímenes tomados de una sola muestra de concreto no deben diferir unos de otros en más de 32 % de su contenido de aire promedio (Nota 6).
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NOTA 6: Estos números representan, respectivamente los límites de 1s % y 2s % descritos en la práctica C670. Los datos recolectados para la declaración de precisión fueron obtenidos usando procedimientos estándares previos al uso de cantidades mayores de alcohol isopropilo en el Método de Ensayo C173/C173M-01.
9.2 Este método de ensayo proporciona procedimientos volumétricos para determinar el contenido de aire del concreto recién mezclado. Cuando es conducido de manera apropiada, este método de ensayo no presenta sesgo debido a que el valor del contenido de aire sólo puede definirse en términos de este método.
10.
ANTECEDENTE
10.1
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10.2
ASTM C 173:2010
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ANEXO A
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ANEXO B
A.1 El siguiente esquema (ver Figura A.1.1 no incluyen las etapas y precauciones requeridas para realizar apropiadamente este método de ensayo Esta provisto para ayudar a nuevos usuarios a seguir las secuencias de los procedimientos
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