Método del prisma de hormigón Norma IRAM 1700.

El ensayo del prisma de hormigón fue desarrollado por Swenson (1957) a mediados de la década del `50, y posteriormente adoptado, con algunas modificaciones, por la Asociación de Normalización Canadiense, por ASTM-C-1293 (2018) y RILEM AAR-3 (TC- 106-3 2016). En Argentina, también ha sido adoptado bajo la norma IRAM1700. Este ensayo puede ser usado para estudiar la reactividad de un agregado o del conjunto de agregados finos y gruesos.

Se confeccionan tres prismas con el material a estudiar usando una mezcla de proporciones definidas. Cuando el ensayo se realice para evaluar la reactividad del agregado grueso, se tiene que emplear un agregado fino calificado como no reactivo por el método acelerado de la barra de mortero (IRAM 1674 1997), con expansión inferior a 0,08%. Esto es importante porque algunos agregados pueden no ser detectados mediante este ensayo debido a la reducida expansión obtenida (expansión a 16 días < 0,100%), por esto se utiliza un valor límite de expansión más restrictivo, con el propósito de asegurar el carácter inocuo del agregado. También se considera que si se ensaya mediante el prisma de hormigón IRAM 1700 (2013), la expansión debe ser menor a 0,015% a las 52 semanas. El agregado fino debe cumplir con la norma IRAM 1512 (2013), tener un módulo de finura entre 2,70 ± 0,20 y ser procesado de modo que quede descartado el material retenido en el tamiz IRAM 4,75 mm y el pasante tamiz IRAM 150

µm.

En la preparación del agregado grueso se debe tener en cuenta que si contiene partículas mayores que 19 mm, debe ser triturado de modo que la totalidad de la muestra pase por este tamiz. El agregado debe ser preparado conforme a la norma IRAM 1505 (Tabla 5.6), lavado y secado en estufa (105°C ± 5°C) durante 24 h.

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Tabla 5.6: Granulometría del agregado grueso (Tomado de IRAM 1700 2013).

Se recomienda utilizar un cemento portland normal CPN40 que cumpla con la norma IRAM 50000 (2017), con un contenido de álcalis de 0,90 ± 0,10% calculado como óxido de sodio equivalente (Na2Oeq) mediante la fórmula: Na2O + 0,658 K2O. En cuanto a la dosificación especificada, el contenido de cemento es de 420 ± 10 kg/m3, una relación agregado grueso-fino (con densidades relativas normales entre 2,0 y 3,0) de 60/40 o 1,5, y una relación agua-cemento (a/c) 0,42 a 0,45 para obtener una trabajabilidad adecuada del hormigón fresco. Si la misma se considera inadecuada, se recomienda incorporar a la mezcla un aditivo superplastificante o moderador de agua. El contenido de álcalis del cemento empleado en la preparación del hormigón, debe ser incrementado a 1,25% de Na2O equivalente, para lo cual se debe agregar hidróxido de sodio (NaOH) al agua de mezclado en la cantidad necesaria según los cálculos detallados en la norma; el valor en masa de cemento recomendado sería de 5,25 kg de Na2O por m3 de cemento. El valor de 1,25% Na2Oeq ha sido seleccionado para acelerar el proceso de expansión, no para reproducir las condiciones del hormigón en obra. Para el moldeo de las tres probetas, la mezcla de hormigón se prepara según lo especificado en la norma IRAM 1534 (2004), logrando un asentamiento de 8 cm y un contenido de aire menor al 2%. Los moldes de los prismas deben tener una sección cuadrada interior de 75 mm ± 1 mm, y un largo entre 275 mm y 405 mm; los prismas de un mismo ensayo tiene que ser de un mismo largo, y los pernos colocados en el centro de cada extremo deben ser de acero inoxidable. Para el moldeo de prismas se procede a compactar y alisar la superficie del hormigón dentro de los moldes según IRAM 1597 (1992). El hormigón fresco se coloca en dos capas y cada una es compactada con una varilla del diámetro establecido, luego de este procedimiento se realiza un golpeteo a fin de asegurar la correcta compactación, eliminando así los huecos dejados por la varilla. Luego de terminado el moldeo, se cubren los prismas con una lámina de polietileno colocándolos en cámara húmeda (23°C

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± 2°C y una HR mayor al 95%). El dispositivo de medición de las probetas se denomina comparador de longitudes debe cumplir con ciertos requerimientos (IRAM 1637 1992). A las 24 hs de la elaboración, los prismas se desmoldan y se procede a la lectura del largo efectivo inicial o lectura efectiva (Le), después se acondicionan y se almacenan hasta la medida de su lectura inicial, la cual dependerá si el ensayo es por el método tradicional del prisma de hormigón (38°C) o por el método acelerado del prisma de hormigón (60°C). En su acondicionamiento cada probeta se envuelve con una tela saturada con agua y en una lámina de polietileno y se coloca en una bolsa del mismo material agregando 5 cm3 de agua en su interior. Finalmente, los prismas se colocan en un recipiente con tapa, revestido interiormente con papel secante; en el fondo del recipiente también se coloca agua, dejando libre unos 2 cm entre la superficie del agua y en las bolsas con los prismas. Para la lectura inicial (Li) en el método tradicional, los prismas contenidos en el recipiente se dejan 24 horas en la sala de medición (23°C ± 2°C), y después de la lectura se estacionan en una cámara a 38°C. Periódicamente se realiza la medida de la longitud de los prismas hasta le edad de 52 semanas (1 año).

En el caso del ensayo del prisma de hormigón acelerado, luego del desmolde y acondicionamiento de las probetas, se realiza la lectura de la longitud y almacenado de cada probeta en recipientes individuales y los cuales se llevan a estufa a una temperatura de 60°C ± 2°C. Se recomienda que los recipientes contenedores de probetas sean de plástico, con tapa hermética y de espesor mayor a 6 mm, resistentes a la temperatura y en su interior debe colocarse una base que levante a las probetas 35 mm ± 5 mm del fondo. La capa de agua que se coloca en los recipientes no tiene que exceder los 20 mm ± 5mm. Los contenedores para el ensayo a 38°C tienen por lo general una capacidad para albergar 6 probetas, mientras que para el ensayo a 60°C el contenedor es individual para cada probeta (Figura 5.3).

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Figura 5.3:Prisma/as de hormigón acondicionados: (a) para cámara a 38°C (1 año);(b) acondicionado en un recipiente único para ser almacenado en estufa a 60°C (13 semanas).

Al finalizar el ensayo, se aconseja quitar la tela que envuelve los prismas y observar los signos superficiales del deterioro (fisuras, cambio de color, geles y saltaduras del mortero) y en algunos casos realizar observaciones con lupa binocular y con microscopio óptico de polarización sobre secciones delgadas de los mismos para confirmar los efectos de la reacción. En algunas ocasiones, los prismas no presentan signos de reacción en la superficie pero sí expansiones que superan el límite (Figura 5.4). En esta situación es conveniente estudiar la microestructura del hormigón para confirmar el desarrollo de la reacción.

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La norma IRAM 1531 (2016) considera para el método acelerado (temperatura de almacenado a 60°C) que si las expansiones son iguales o superan los límites señalados en la Tabla 5.4 (0,040% o 0,080% dependiendo del tipo de agregado), el agregado evaluado es potencialmente reactivo, pero su reactividad alcalina debe ser comprobada con el método tradicional del prisma de hormigón (temperatura de almacenado a 38°C). En el método tradicional, los agregados son considerados no reactivos cuando la expansión no supera el límite de 0,040% al cabo de un año. Este límite también recomendado por ASTM y RILEM, ha sido incorporado como criterio de aceptación en el reglamento CIRSOC 201 (2005). Los agregados ensayados con el método de prismas de hormigón que dan expansiones menores a 0,040% pueden ser usados sin ninguna restricción, a menos que estructuras existentes muestren un comportamiento reactivo de estos agregados. Los materiales que presentan expansiones mayores a 0,040%, si se desea emplearlos, es necesario estudiar medidas seguras para evitar la RAS.

El método del prisma de hormigón requiere de un periodo de tiempo extenso para concluir la aceptación de agregados destinados a la construcción de una obra. Se cree conveniente que los productores de agregados realicen este ensayo de forma periódica en muestras de los yacimientos y canteras a fin de disponer de antecedentes previos sobre la reactividad de los materiales que proveen, a modo de control de sus productos.

5.3.5. Método químico y método de la barra de mortero

El método químico (norma IRAM 1650 1968 / ASTM C 289 2007) es un ensayo rápido que se utiliza cuando no hay tiempo suficiente para realizar el prisma de hormigón, pero con el desarrollo del método acelerado de la barra de mortero, fue perdiendo utilidad. La norma ASTM C 289 ha sido dado de baja en el año 2016.

La norma IRAM 1650 es un método para determinarla reactividad alcalina en áridos y se basa en la reacción entre una solución 1 normal de NaOH a 80°C durante 24 horas y

un agregado que ha sido molido y tamizado, pasante por el tamiz IRAM N° 50 (300 µm) y

retenido en el tamiz N° 100 (150 µm). La muestra se enfría y se filtra de acuerdo a lo especificado en la normativa, luego se determina la sílice disuelta y la reducción de la alcalinidad. Los agregados se consideran reactivos cuando al representarlo sobre el

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gráfico reducción de alcalinidad –concentración de sílice disuelta, caen sobre la curva o a la derecha de la misma (Figura 5.5).

En cuanto al método de la barra de mortero, norma IRAM 1637 (1992) en Argentina y ASTM C 227 (2010) la norma estadounidense, son normativas que se encuentran actualmente en desuso por varios problemas relacionados fundamentalmente al contenido de álcali de los cementos utilizados para las pruebas, así como a las variaciones debido al efecto pessimum y al tiempo requerido de ensayo (Falcone 2013). Estos ensayos han sido reemplazados por los métodos acelerados de la barra de mortero, descriptos en el inciso 5.3.3.

Figura 5.5: Esquema del gráfico adaptado por la norma IRAM 1650 (1968).