Refrentado de probetas, usando yesos de alta resistencia para determinar el esfuerzo en compresión del concreto

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL. REFRENTADO DE PROBETAS, USANDO YESOS DE ALTA RESISTENCIA, PARA DETERMINAR EL ESFUERZO EN COMPRESIÓN DEL CONCRETO.. TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL TESISTA Bach. Ing. CIVIL OMAR GONZÁLEZ CAMPOS ASESOR Msc. Ing. Erasmo Fernández Sixto HUANUCO – PERU 2018.

(2) i. DEDICATORIA El presente trabajo de investigación está dedicado a mis padres, por todos sus años de esfuerzo y amor brindado, inculcándonos a mí y a mis hermanos, los valores de dedicación al estudio y al trabajo..

(3) ii. AGRADECIMIENTO Agradezco a todos los amigos que colaboraron con su conocimiento, orientación y trabajo para desarrollar esta investigación. Al equipo técnico del centro especializado de geotecnia, pavimentos y ensayo de materiales de la UNHEVAL, y a mi asesor, por sus consejos y orientación..

(4) iii. RESUMEN La investigación realizada, analizo los problemas y limitaciones de las técnicas actuales de refrentado de probetas, y desarrolló una técnica alternativa que supere sus inconvenientes o problemas. El refrentado consiste en nivelar y corregir los defectos de la superficie y geometría de las probetas cilíndricas moldeadas y de los núcleos extraídos in situ mediante perforación. Los cuales son utilizados en el ensayo de resistencia a la compresión, siendo el parámetro más importante para el diseño y control de obras de concreto. Los defectos están constituidos principalmente por la inclinación del eje y las irregularidades de las bases de las probetas, las técnicas utilizadas son el refrentado estándar y el refrentado con almohadillas de neopreno, presentándose problemas en ambos. En el primero se utiliza mayormente mortero de azufre, la cual desprende gases tóxicos. y en la segunda técnica, las probetas fallan de manera violenta, pudiendo ocasionar daños al personal o al equipo. Esto hizo necesario implementar una técnica alternativa. El estudio abarco el desarrollo de una pasta o mortero, equipos y dispositivos para el proceso, así como el análisis de los resultados. Mejorando de esta forma el proceso de refrentado e innovando en la técnica. La finalidad de esta investigación fue implementar una técnica alternativa de refrentado, que resuelva los problemas de las técnicas actuales, sea más eficiente y cumpla con las exigencias de la norma técnica..

(5) iv. ÍNDICE. I.. MARCO TEORICO ............................................................................................. 1 1.1. Titulo ............................................................................................................. 1. 1.2. Planteamiento del problema .......................................................................... 1 Antecedentes .......................................................................................... 1 Fundamentación del problema. .............................................................. 3. 1.3. Objetivos........................................................................................................ 6. 1.4. Ensayos en compresión del concreto ............................................................. 7. 1.5. Determinación de la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos. de concreto ASTM C-39 ........................................................................................ 21 1.6. Refrentado Estándar de especímenes cilíndricos de concreto Norma ASTM. C- 617 ..................................................................................................................... 30 1.7. Práctica para el uso de tapas no adheridas en la determinación de la. resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido. Norma ASTM C 1231 42 1.8. Práctica para la elaboración y curado de especímenes de ensayo de concreto. en la obra ASTM C-31. .......................................................................................... 51 1.9. Práctica para la elaboración y curado de especímenes de ensayo de concreto. en el laboratorio. ASTM C-192. ............................................................................ 51.

(6) v. 1.10. Análisis de ventajas y desventajas de los métodos de refrentado actuales. 52. 1.11. El yeso...................................................................................................... 55. 1.12. Evaluacion estadistica de los resultados de ensayos de resistencia en. compresion del concreto ........................................................................................ 67 1.13. Hipótesis de la investigación ................................................................... 75. 1.14. Sistema de variables................................................................................. 77 Variable independiente (x). .................................................................. 77 Variable dependiente (y). ..................................................................... 77. 1.15 II.. Definición operacional de variables, dimensiones e indicadores ............ 79. MARCO METODOLÓGICO ............................................................................ 80 2.1. Nivel y tipo de investigación ....................................................................... 80. 2.2. Diseño de la investigación. .......................................................................... 80 De campo. ............................................................................................ 80 Documental .......................................................................................... 81 Experimental ........................................................................................ 81. 2.3. Descripción del desarrollo de la investigación experimental ...................... 81 Materiales Por Emplear ........................................................................ 82 Proporción por aplicar .......................................................................... 82.

(7) vi. Preparación de la mezcla Yeso de alta resistencia ............................... 82 Diseño del dispositivo de Refrentado .................................................. 83 De la conformidad entre las técnicas de refrentado ............................. 84 Ensayo de control ................................................................................. 85 Ensayos de experimentación. ............................................................... 85 2.4. Universo población de muestra ................................................................... 86 Determinación del universo/población ................................................ 86 Selección de la muestra ........................................................................ 86. 2.5. Técnicas de recolección y tratamientos de datos ......................................... 88 Procesamiento e información de datos. ................................................ 88. III. 3.1. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................. 89 Resistencia a la compresión de la mezcla para refrentado .......................... 89 Resultados de resistencia a la compresión de las mezclas previas....... 89 Resumen de resultados de las mezclas previas. ................................. 105 Grupo de control ................................................................................ 109 Resultados de mezclas potenciales..................................................... 110 Resumen de mezclas potenciales ....................................................... 112 Resultados de mezclas definitivas ...................................................... 113 Fichas de seguridad de productos ...................................................... 113.

(8) vii. Evaluación de la Hipótesis H1: La mezcla para el refrentado, alcanzara la resistencia requerida, en el tiempo propuesto, y no presentara toxicidad .... 116 3.2. Espesor de la capa del refrentado .............................................................. 118 Medición de espesores de las capas de refrentado ............................. 118 Evaluación de la Hipótesis H2: La capa del refrentado tendrá el espesor. adecuado........................................................................................................... 119 3.3. Inclinación de la base respecto a la perpendicular al eje de las probetas. refrentadas ............................................................................................................ 120 Medición de la inclinación de las bases. ............................................ 120 Evaluación de la Hipótesis H3: La inclinación del eje de las probetas refrentadas cumplirá con la norma técnica....................................................... 122 3.4. La planicidad de las bases de las probetas refrentadas .............................. 123 Medición de la planicidad de las bases. ............................................. 123 Evaluación de la Hipótesis H4: las irregularidades en la planicidad de. las bases de las probetas refrentadas cumplirán con la norma técnica ............. 124 3.5. Tiempo de elaboración del refrentado ....................................................... 125 Proceso de refrentado con yeso de alta resistencia. ........................... 125 Proceso de refrentado con mortero de azufre. .................................... 126.

(9) viii. Evaluación de la Hipótesis H5: El proceso de refrentado alternativo es más eficiente que la técnica actual de refrentado estándar con mortero de azufre. 127 3.6. Resistencia a la compresión de las probetas de concreto .......................... 127 Resultados de ensayos de probetas a compresión con refrentado de. yeso de alta resistencia y almohadillas de neopreno ........................................ 128 Evaluación de la Hipótesis H6: Comparar usando la técnica alternativa de refrentado estándar, respecto a los resultados obtenidos con el refrentado con tapas no adheridas (almohadillas de neopreno). ...................... 139 3.7. Equipo de refrentado ................................................................................. 189 Descripción del Equipo para refrentado de probetas de concreto ...... 189 Vistas fotográficas del equipo ............................................................ 202 Procedimiento para el refrentado de probetas de concreto ................ 204. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 210 GLOSARIO.............................................................................................................. 216 Bibliografía .............................................................................................................. 221 ANEXOS.................................................................................................................. 224.

(10) ix. ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Ensayo de compresión de concreto ...................................................... 11 Ilustración 2. Facturas en los cubos de prueba y modos de falla en probeta ............. 18 Ilustración 3. Máquina de ensayo de compresión (ACCU - TEK). ........................... 23 Ilustración 4. Equipo adicional .................................................................................. 24 Ilustración 5. Medición de diámetro .......................................................................... 24 Ilustración 6. Verificación de la verticalidad ............................................................. 25 Ilustración 7. Verificación de la planicidad ............................................................... 25 Ilustración 8. Extracción de la probeta de la cámara de curado ................................. 26 Ilustración 9. Patrones típicos de falla ...................................................................... 29 Ilustración 10. Tipos de fallas ................................................................................... 30 Ilustración 11. Platos para el Cabeceo ....................................................................... 31 Ilustración 12. Dispositivos de alineación ................................................................. 31 Ilustración 13. Recipiente de fundición de morteros de azufre.................................. 32 Ilustración 14. Campana de extracción de gases ........................................................ 33 Ilustración 15. Medición del espesor del refrentado .................................................. 34 Ilustración 16. Calentado de azufre ............................................................................ 37 Ilustración 17. Aceitado de plato de refrentado ......................................................... 38 Ilustración 18. Vertiendo el compuesto en el dispositivo de alineamiento ................ 38 Ilustración 19. Colocando la probeta en el dispositivo .............................................. 39 Ilustración 20. Probeta refrentada .............................................................................. 39 Ilustración 21. . Almohadillas elastoméricas ............................................................. 44.

(11) x. Ilustración 22. retenedores ......................................................................................... 44 Ilustración 23. Examinando el neopreno .................................................................... 45 Ilustración 24. Insertando los neprenos en los retenedores ........................................ 46 Ilustración 25. Colocando el cilindro con los neoprenos para la carga ...................... 46 Ilustración 26. Verificando la verticalidad de la probeta ........................................... 47 Ilustración 27. Probeta ensayada ................................................................................ 48 Ilustración 28. Microfotografía de cristales de yeso .................................................. 57 Ilustración 29. Relación entre la densidad, el agua de amasado y porosidad ............ 59 Ilustración 30. Elaboración de cubos de mezcla para refrentado. ............................ 116 Ilustración 31. Compresión de cubos de mezcla para refrentado............................. 116 Ilustración 32. Medición de espesor......................................................................... 119 Ilustración 33. Medición del ángulo de inclinación ................................................. 121 Ilustración 34. Medicion de la planicidad de las bases ............................................ 124 Ilustración 35. Dispositivo de alineación y mesa vibradora .................................... 197 Ilustración 36. Dispositivo de alineación, se observa sus diferentes partes ............. 198 Ilustración 37. Vista perfil del dispositivo de alineación. ........................................ 199 Ilustración 38. Parte interior del dispositivo de alineación ...................................... 200 Ilustración 39.Contenedor de probetas..................................................................... 201 Ilustración 40. Mesa para verificación del nivelado ................................................ 201 Ilustración 41. Vistas fotográficas del equipo .......................................................... 202 Ilustración 42. Contenedor para probetas perfil ....................................................... 203 Ilustración 43. Mesa vibradora ................................................................................. 203.

(12) xi. Ilustración 44. Mesa niveladora ............................................................................... 204 Ilustración 45.Medición de la planicidad ................................................................. 205 Ilustración 46, Medición de probeta......................................................................... 205 Ilustración 47.Ajuste de la verticalidad .................................................................... 206 lustración 48. Colocación del collarín ...................................................................... 207 Ilustración 49. Vertido de mezcla sobre la probeta .................................................. 207 Ilustración 50. Medición de los resultados............................................................... 208 Ilustración 51. Verificación de la planidad .............................................................. 208 Ilustración 52. Medición de la inclinación, verticalidad .......................................... 209 Ilustración 53. Ensayo de compresión ..................................................................... 209.

(13) xii. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Factores de equivalencia entre distintos tamaños de probetas ..................... 19 Tabla 2. Edades de ensayo y tolerancias admisibles ................................................. 27 Tabla 3. Factor de corrección según la relación L/D ................................................. 29 Tabla 4. Resistencia del material para el refrentado y el espesor de la capa ............. 33 Tabla 5. Requisitos para el uso de almohadillas de poli cloropreno (neopreno) ...... 43 Tabla 6. Valores de "t" de students ........................................................................... 51 Tabla 7. Propiedades de las formas α y β del hemihifdrato ....................................... 58 Tabla 8. Influencia de contenido de humedad en la resistencia del yeso ................... 60 Tabla 9. Cinco Propiedades del yeso según tipo ....................................................... 66 Tabla 10. Fuentes de variacion de resistencia a la compresion.. ¡Error! Marcador no definido. Tabla 11. Valores de dispersion en el control del concreto…………………………74 Tabla 12. Definicion operacional de variables, dimensiones e indicadores………79 Tabla 13. Instrumentos de recoleccion…………………………………………….88 Tabla 14. resumen de resultados de las mezclas previas ......................................... 105 Tabla 15. resumen de resultados de las mezclas previas ......................................... 108 Tabla 16.resumen de mezclas potenciales ............................................................... 112 Tabla 17. Resultados de mezclas definitivas............................................................ 113 Tabla 18. Medición de espesores de las capas de refrentado ................................... 118 Tabla 19. Medición de alineación de las bases ........................................................ 120 Tabla 20. Medición de la planicidqad de las bases .................................................. 123.

(14) xiii. Tabla 21. Proceso de refrentado con yeso de alta resistecia .................................... 125 Tabla 22. Proceso de refrentado con mortero de azufre........................................... 126 Tabla 23. Muestra grupo 1 - Refrentado con neopreno ........................................... 172 Tabla 24. Grupo 01-Refrentado con yeso ................................................................ 173 Tabla 25. Grupo 02- Refrentado yeso ..................................................................... 175 Tabla 26. Grupo 02- Refrentado con neopreno........................................................ 176 Tabla 27. Grupo 03- Refrentado con yeso ............................................................... 178 Tabla 28. Grupo- Refrentado con neopreno ............................................................. 179 Tabla 29. Grupo 01- Refrentado con neopreno........................................................ 181 Tabla 30. Grupo 01- refrentado con yeso................................................................. 182 Tabla 31. Gupo 02- Refrentado con neopreno ......................................................... 184 Tabla 32. Grupo 02- Refrentado con yeso ............................................................... 185 Tabla 33. Grupo 03-Refrentado con neopreno......................................................... 187 Tabla 34. Grupo 03- Refrendo con yeso .................................................................. 188.

(15) 1. INTRODUCCIÓN La resistencia al esfuerzo de compresión del concreto es el parámetro más usado en el diseño de los elementos estructurales de concreto armado y para el control de la calidad del concreto en obra. Para evaluar este parámetro se recurre al ensayo de compresión de probetas cilíndricas de concreto, la norma nacional que rige este ensayo está basado en la norma ASTM C-39, donde se detalla el procedimiento del ensayo. Entre las especificaciones tenemos la forma geométrica del cilindro, como la inclinación y las irregularidades de la superficie de las bases; las cuales no deben exceder un rango de valores determinados. Cuando se moldean las probetas se puede observar que difícilmente se puede alcanzar en laboratorio los rangos especificados por la norma, peor en condición de obra, o al extraer núcleos de concreta in situ mediante perforación. Para poder realizar el ensayo de compresión, primero debemos corregir estas deficiencias, a través de unas técnicas denominadas refrentadas, encabezadas o capping. Las cuales se detallan a continuación: 1.- Práctica estándar para el refrentado de especímenes cilíndricos de concreto, la técnica hace uso de mortero de azufre y varios dispositivos como, platos de refrentado, dispositivos de alineación, recipiente de fundición de morteros de azufre, etc. Para ajustar la verticalidad y proveer de superficies planas. Esta técnica presenta dificultades en su realización, principalmente porque el material comúnmente utilizado es el mortero de azufre, el cual, al momento de la elaboración, produce gases.

(16) 2. tóxicos. Siendo necesario el uso de mascarillas especiales y campanas de extracción de gases, volviéndolo costoso. 2.- Práctica para el uso de tapas no adheridas (almohadillas de neopreno) en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido. Esta técnica hace uso de almohadillas de neopreno, las cuales se insertan en unos platos retenedores metálicos, estas se colocan como tapas en los extremos de la probeta cilíndrica, en los extremos inferior y superior para luego comprimirlos en la máquina de ensayo. Sus principales desventajas son que, las probetas fallan de manera más violenta que los cilindros probados con refrentado estándar. Pudiendo salir proyectado trozos o esquirlas de concreto. Como medida de seguridad la máquina de ensayo debe estar equipado con una malla de protección y el personal operario debe utilizar lentes y equipamiento de protección. Sin embargo, las máquinas sufren daño por la liberación repentina de energía almacenada en las almohadillas y por las esquirlas lanzadas, limitando la capacidad de carga del equipo, ya que a mayor carga es mayor la violencia de la falla. Además, su uso no está permitido para la determinación de resistencia a la comprensión con núcleos de concreto extraídos mediante perforación. Al trabajar en un laboratorio de ensayo de materiales, este problema se hace constante, ya que el ensayo de compresión de probetas es bastante demandado, siendo necesario implementar una técnica que supere los problemas actuales, utilizando un material diferente que no presente toxicidad y no produzca fallas violentas, y cumpla a su vez las especificaciones de las normativas respectivas, teniendo en cuenta la.

(17) 3. eficiencia y la productividad de la técnica. Para cumplir este objetivo, se analizó la norma y pudimos ver que estaban permitidos el uso de otros materiales, como los yesos de alta resistencia, tal que cumplan ciertas especificaciones como alcanzar resistencias a la compresión (f’ =350 kg/cm3), en corto tiempo. Pero no se especificaba el tipo de yeso, ni la dosificación a utilizar, ni el procedimiento específico para realizarlo, por ello decidí desarrollar su aplicación como una posible solución. Ya que no presentan el problema de toxicidad. Para ello tuvimos que probar con diferentes tipos de yeso, aditivos y dosificaciones, hasta conseguir uno que cumpla lo especificado y además tenga un buen desempeño al momento de la aplicación. Al estar ligado el diseño de los dispositivos de refrentado con el tipo de material empleado, tuvimos que desarrollar y fabricar dispositivos especialmente diseñados para este fin, así tenemos el dispositivo de alineación de la verticalidad con una base nivelante, la mesa de vibrado, la mesa de rectificado, y otros. Innovando con equipos y procedimientos, no encontrados en los equipos actualmente comercializados. Además, implementamos el procedimiento de elaboración y control, para poder verificar que se estén cumpliendo los parámetros de la norma. Y por último analizamos y comparamos los resultados obtenidos con la técnica alternativa y la técnica de las tapas no adheridas..

(18) 1. 1.1. I.. MARCO TEORICO. DE. PROBETAS,. Titulo REFRENTADO. USANDO. YESOS. DE. ALTA. RESISTENCIA, PARA DETERMINAR EL ESFUERZO EN COMPRESIÓN DEL CONCRETO. 1.2. Planteamiento del problema Antecedentes Antecedentes locales No se encontró, ninguna investigación respecto al tema Antecedentes nacionales No se encontró, ninguna investigación respecto al tema Antecedentes internacionales (Cifuetes Vera, 2010) en su tesis sobre el “uso del refrentado no adherido en la determinación de la resistencia del hormigón” hizo una validación estadística del método de refrentado con almohadillas de neopreno como alternativa al método tradicional del refrentado con mortero de azufre, teniendo como guía metodológica para la validación la norma ASTM 1231, en sus principales conclusiones, que en base a muestras cilíndricas de concreto, que cumplan estrictamente los requisitos de superficie y forma se pudo validar el método para el concreto estudiado que tiene una resistencia.

(19) 2. de 300 Kg/cm2, la validación será válida, siempre y cuando no se cambie el tipo de hormigón o modifique la dureza de los discos neopreno. La liberación repentina de energía que produce el neopreno al sobrepasar la resistencia del cilindro de hormigón genera una falla explosiva que rompe por completo la probeta alejándose del tipo de rotura cónica de las probetas refrentadas con azufre. Esta forma de provocarla falla podría, acortar y/o provocar daños en equipos de compresión livianos, de mayor flexibilidad y deformación. Esta situación puede influenciar negativamente la decisión de implementar y validar este método. (Vidal Valencia, 2004) Investigación que pretendió comprobar la validez del método presentado en la norma ASTM C 1231 El uso del azufre presenta problemas que deben tenerse en cuenta, por ejemplo: quemaduras, inhalación, contaminación, corrosión de partes metálicas y electrónicas de los equipos, debido a que el gas que produce el azufre en asociación con la humedad higroscópica produce ácido sulfúrico. El uso del refrentado no adherido para el ensayo de compresión de cilindros normales de concreto, puede ser una práctica válida en laboratorios, que hagan uso de cauchos de neopreno como los fabricados para esta investigación. Aunque la norma sugiere trabajar para un solo valor de resistencia a la compresión, este trabajo se realizó para un intervalo entre resistencias de 2,5.

(20) 3. mpa y 40 mpa, con lo cual se comprueba que el caucho natural empleado se adecúa a intervalos grandes de resistencia. La forma de la falla, al utilizar el refrentado no adherido en los ensayos de compresión de cilindros, a la tipología definida en la norma, pues es el resultado de la liberación de energía acumulada durante la compresión que deforma el disco de caucho natural. Las ventajas del método es su reducción del tiempo de ejecución, de la contaminación, y de los costos. Los mayores inconvenientes son la generación de escombros, y los impactos producidos, que hacen que deba ser ajustada y calibrada de manera más seguida. Fundamentación del problema. Las técnicas más utilizadas para el refrentado de probetas son: Práctica estándar para el refrentado de especímenes cilíndricos de concreto (norma ASTM C-617). Y la práctica para el uso de tapas no adheridas (almohadillas de neopreno) en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido. (ASTM C1231). En la norma ASTM C617 se describe la finalidad y cobertura de esta práctica. Esta práctica describe procedimientos para proveer superficies planas sobre los extremos de los cilindros moldeados de concreto fresco, de los cilindros endurecidos, o de los núcleos perforados de concreto, cuando no.

(21) 4. cumplan con los requisitos de planicidad y perpendicularidad de las superficies de los extremos que se indican en las normas aplicables (American Society for Testing and Materials (ASTM), 2003, pág. 1) Pero este método presenta muchas dificultades en su realización, principalmente porque el material tradicionalmente usado, es el mortero de azufre, el cual al momento de la elaboración, produce gases tóxicos, siendo necesario el uso de mascarillas especiales y campanas de extracción de gases. Respecto al azufre, nos dice (Lenntech BV, 2017) los compuestos del azufre presentan un olor desagradable y a menudo son altamente tóxicos. En general las sustancias sulfurosas pueden tener los siguientes efectos en la salud humana: Efectos neurológicos, alteración de la circulación sanguínea, daños cardiacos, efectos en los ojos y en la vista, fallos reproductores, daños al sistema inmunitario, desórdenes estomacales y gastrointestinales, etc. Aun extrayendo estos gases producirían contaminación al medio ambiente. Como afirma (Mahanan, 2007) En lo que concierne a la contaminación, la parte más significativa del azufre es la presencia del SO2 y H2SO4 en la atmosfera, el primero es un contaminante gaseoso del aire, (…) el mayor efecto perjudicial del dióxido de azufre en la atmosfera es su tendencia a oxidarse y producir ácido sulfúrico, esta especie es responsable de la precipitación acida o “lluvia acida”, que se discute como uno de los mayores contaminantes atmosféricos. (P. 19).

(22) 5. El método con las tapas no adheridas (almohadillas de neopreno), norma ASTM 1231, consisten en cubrir los extremos de la probeta con almohadillas de neopreno insertadas en un plato metálica que le sirve de confinamiento, es un método posterior, no es contaminante, y su elaboración es mucho más rápida, pero presenta algunas desventajas, así tenemos: Los cilindros de hormigón con tapas no adheridas se rompen con más violencia que los cilindros probados con refrentado estándar. Como precaución de seguridad la máquina de ensayo cilindro debe estar equipado con una jaula de protección. Además, algunos usuarios han informado de daño a las máquinas por la liberación repentina de energía almacenada en las almohadillas elastoméricas. (American Society for Testing and Materials (American Society for Testing and Materials (ASTM), 2000) Debido a las fallas explosivas producidas en altas resistencia, pueden sufrir daño el equipo y el operador, por lo tanto, limitan la capacidad de carga del equipo, y está más propenso a una des calibración. La muestra ensayada rara vez exhibe fractura cónica típica de cilindros bien nivelados o refrentados, según los tipos de falla descritos en la norma ASTM C39. A veces, las probetas pueden desarrollar fracturas prematuras en los bordes, reduciendo el área de contacto de la prensa con la muestra, lo que genera duda en los valores de resistencia alcanzados..

(23) 6. Por último, el uso de las almohadillas de neopreno no está permitido para la determinación de resistencia a la comprensión de muestras extraídas por perforación. Esto hace necesario tener implementado una técnica con un material que no presente toxicidad, y no se produzcan fallas explosivas, superando los problemas de las técnicas actuales, además de mejorar y desarrollar instrumentos para este fin, para corregir las inclinaciones del eje y las irregularidades de las bases, volviéndolo más eficiente, de tal manera que constituya una técnica alternativa y sobre todo que cumpla con especificaciones de la norma técnica. Si bien la norma hace mención al uso del yeso de alta resistencia, no se especifica el tipo, la dosificación o del procedimiento de la elaboración. Para resolver este problema implementaremos una técnica de refrentado usando yesos de alta resistencia, para ello será necesario determinar el tipo de yeso, aditivos, la dosificación, el procedimiento y el desarrollo de dispositivos de para la aplicación del yeso, de tal manera que su aplicación sea una alternativa resuelva los problemas de las técnicas actual. 1.3. Objetivos Objetivo general Desarrollar e implementar una técnica de refrentado para probetas cilíndricas de concreto, en base a yeso de alta resistencia, que no presente los problemas de.

(24) 7. las técnicas actuales, cumpliendo las especificaciones de las normas técnicas, con un proceso más eficiente. Objetivo especifico 1.. Obtener una mezcla para refrentado en base a yeso, que alcance altas. resistencias en un tiempo determinado, y no presente toxicidad. 2.. Obtener un espesor apropiado de la capa de refrentado. 3.. Corregir la inclinación del eje de la probeta, respecto a la vertical.. 4.. Corregir las irregularidades, deformaciones, o desviaciones de las bases. de la probeta, respecto a un plano horizontal 5.. Mejorar el proceso de refrentado, volviéndolo más productivo y. eficiente. 6.. Comparar los resultados de la resistencia a la compresión de las. probetas, obtenidos usando la técnica alternativa de refrentado, con los resultados con el refrentado con tapas no adheridas (almohadillas de neopreno). 1.4. Ensayos en compresión del concreto. Respecto a los ensayos de compresión en (Mamlouk & Zaniewski, 2009) se tiene: La prueba de la resistencia a la compresión es la que comúnmente más se efectúa con el hormigón endurecido. La resistencia a la comprensión es uno de los principales requisitos del diseño estructural para garantizar que la estructura será capaz de soportar la carga pretendida. Como hemos indicado anteriormente,.

(25) 8. la resistencia a la comprensión aumenta a medida que se reduce la relación de agua-materiales cementosos. Puesto que esta última relación está directamente relacionada con la calidad del hormigón, la resistencia a la comprensión también se emplea como medida de calidad para estimar la durabilidad y la resistencia a la meteorización. De este modo, en muchos casos, los diseñadores especifican una alta resistencia a la comprensión para el hormigón con el fin de garantizar una alta calidad del mismo, incluso aunque esa resistencia no sea necesaria para el soporte estructural, la resistencia a la comprensión f’c del hormigón de peso normal se encuentra entre 20 MPa y 40MPa (3000 psi y 6000 psi). En EE. UU, la prueba se realiza con probetas cilíndricas y esta estandarizada por las normas ASTM C39 la probeta se prepara en el laboratorio o a pie de obra de acuerdo con ASTM C31, respectivamente. También puede horadarse un testigo en la propia estructura de acuerdo con la norma ASTM C42. El tamaño estándar de la probeta es de 0,15 m (6 pulgadas) de diámetro y de 0,30 (12 pulgadas) de altura, aunque también pueden utilizarse otros tamaños que tengan una relación diámetro-altura igual a dos. El diámetro de la probeta debe ser de al menos tres veces el tamaño máximo nominal del árido grueso del hormigón. En el laboratorio, las probetas se preparan en tres capas iguales, apisonándose 25 veces por capa. Una vez acabada la superficie, las probetas de conservan en el encofrado durante las primeras 24 ± 3 horas. Después, se extraen del encofrado y se curan a 23 ± 1.7°c (73.4 ± 3°f) bien en agua saturada de cal o en una.

(26) 9. habitación con Humedad controlada, que tenga una humedad relativa del 95% o superior, hasta que llegue el momento de la prueba. Antes de efectuar la prueba, las dos bases de probetas se tapan para garantizar que sus superficies sean paralelas. Para tapar los 2 extremos puede emplearse yeso de alta resistencia, mortero de azufre o un compuesto especial de recubrimiento, aplicándose el material con un dispositivo de alimentación especial (ASTM C 617). Utilizando una máquina de ensayo, las probetas de prueban aplicando una carga de conexión axial a una velocidad especificada de carga, hasta la fractura. La resistencia a la comprensión de la probeta se determina dividiendo la carga máxima soportada por la probeta durante la prueba entre el área media de la sección transversal. El número de probetas y el número de lotes de pruebas dependerá de las prácticas establecidas y la naturaleza del programa de prueba. Normalmente, se prueban 3 o más probetas para cada edad del hormigón y para cada condición de prueba, las edades del hormigón utilizadas normalmente para el hormigón son 7 y 28 días. Observe que la probeta debe tener una relación altura-diámetro igual a 2 la razón principal de este requisito es eliminar el efecto terminal debido a la fricción entre las cabezas de carga y la probeta. De este modo, se puede garantizar que existe una zona de comprensión uniaxial dentro de la probeta. Si la relación altura-diámetro es diferente de 2, se puede aplicar un factor de corrección a los resultados, como se indica en ASTM C 39. La resistencia al a comprensión de probetas se ve afectada por el tamaño de estas. Al incrementarse el tamaño se reduce la resistencia, porque en la probeta de mayor tamaño existen una.

(27) 10. probabilidad de que aparezcan elementos débiles, en los que dará comienzo la fractura en general, las probetas de gran tamaño tienen una menor variabilidad y representan mejor la resistencia real del hormigón que las probetas pequeñas. Por ello, el tamaño de 0.15 m por 0.30 m (6” por 12”) es el tamaño de probeta más adecuada para determinar la resistencia a la comprensión, sin embargo, algunas organizaciones utilizan probetas de 0.1 m (4”) de diámetro por 0.2 m (8”) de altura. Las ventajas de utilizar probetas más pequeñas son la mayor facilidad de manejo, la menor posibilidad de que se produzcan daños accidentales, la menor necesidad de hormigón, la capacidad de usar una máquina de pruebas de baja capacidad y el menor espacio requerido para el curado y el almacenamiento. Debido a la variabilidad de la resistencia en las probetas de pequeño tamaño, será necesario ensayar más probetas que si se emplean probetas de tamaño estándar en algunos casos, sea unas 5 probetas de 0.1 m por 0.2 m en lugar de las 3 comúnmente utilizadas en el caso de las probetas de tamaño normal. Asimismo, cuando se emplean probetas pequeñas, el ingeniero. Debe ser consciente de las limitaciones del ensayo y deberá tener en cuantas dichas limitaciones al interpretar los resultados. La interfaz entre la pasta de cemento endurecido y las partículas de áridos suele ser el punto más débil del material del hormigón. Cuando se someta el hormigón a un esfuerzo por encima del rango elástico se desarrollan micro fisuras en la interfaz entre la pasta de cemento y el árido. (p, 293, 294, 295).

(28) 11. Ilustración 1. Ensayo de compresión de concreto. Fuente: propia. Respecto al mismo tema de ensayos de compresión en (Neville & Brooks , 1998) podemos encontrar: Esta se determina usando cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 in) en EE. UU de América y cubos de 150 mm (6 in) en el Reino Unido, aunque las reglas permiten el uso de especímenes más pequeños dependiendo del tamaño máximo del agregado. La superficie superior de un cilindro, terminado con una paleta, no es lo bastante plana y suave para la prueba, y por lo tanto, necesita más preparación. La norma ASTM C617-84 requiere que las superficies extremas sean planas con una tolerancia de 0.05 mm (0.002 in), una tolerancia que también se aplica a las platinas de la maquina prueba. Hay 2 métodos para obtener una superficie plana y suave: trituración o recubrimiento. El primero es satisfactorio, pero resulta claro. Para recubrimientos se pueden usar 3 materiales: una pasta rígida de.

(29) 12. cemento portland en el concreto de vaciado fresco y una mezcla de sulfuro y un material granulado (como arcilla batido al fuego) o yeso de alta resistencia sobre el concreto endurecido la cubierta debe ser delgada, de preferencia de 1.5 a 3 mm (1/16 a 1/8 in) de grueso, y tener una resistencia similar a la del concreto que se está probando. Tal vez el mejor material de cubierta sea la mezcla de arcilla y sulfuro, la cual se adapta a resistencias del concreto hasta de 100 MPa (16000 lb/ in2). Sin embrago se requiere un aparador de humo ya que se producen humos toxicas. Además de ser planas las superficies extremas del cilindro de prueba deben ser normales a su eje, esto garantiza que los planos extremos sean paralelos sin embargo se permite una pequeña tolerancia, que es usualmente una inclinación del eje del espécimen al eje de la máquina de pruebas, de 6 mm en 300 mm (1/4 in en 12 in). No ocurre perdida aparente de resistencia como resultado de tal desviación. Asimismo una pequeño falta de paralelismo entre las superficies extremas del espécimen no afecta su resistencia, considerando equipada la máquina de prueba con una base que puede alinearse libremente tal como lo prescribe ASTM C39-83b. Las condiciones de cura para los cilindros de prueba estándar se especifican en ASTM C192-81. Cuando se cuelan en el laboratorio, los especímenes moldeados se almacenan por lo menos de 20 y no más de 48 horas, a una temperatura de 23 ± 1.7 °C (73 ± 3 °f), de modo que se prevenga la perdida de humedad. Subsecuentemente, los cilindros sin molde se almacenan a la misma.

(30) 13. temperatura y en condiciones de humedad o en agua caliza saturada hasta el tiempo prescrito de prueba debido a que están sujetos acondiciones estándar, estos cilindros dan la resistencia potencial del concreto. En adición los cilindros de servicio (ASTM C31-84) se pueden usar para determinar la calidad real del concreto en la estructura al ser sometido a las mismas condiciones de estas. Dicho procedimiento es relevante cuando queremos decidir en qué momento deberá removerse la cimbra o continuar la construcción o cuando puede ponerse en servicio la estructura. La resistencia compresiva de los cilindros se determina de acuerdo con la norma ASTM C39-83b en un nivel de carga constante de 0.15 a 0.34 MPa /s (20 a 50 lb /in2) para maquina operadas hidráulicamente, o en un nivel de deformación estándar de 1.3 mm / min (0.05 in/min) para maquina operadas en forma mecánica. La máxima carga registrada dividida entre área de la sección transversal del espécimen da la resistencia compresiva, que se aproxima a la más cercana a 10 lb /in2 (0.05 MPa). En el reino unido es un cubo de prueba de vacía en moldes de acero a hierro fundido de dimensiones prescritas y aplanamiento con tolerancias angostas, con el molde y su base acoplados la misma BS 1881: parte 108: 1983 prescribe llenar el molde en capas de aproximadamente de 50 mm. La compactación de cada capa se logra con no menos de 35 golpes para cubos de 150 mm o 25 golpes para.

(31) 14. cubos de 100 mm, mediante un mazo cuadrado de hierro alternativamente se pueden usar vibración. Es BS 1881: parte 111: 1983 se prescriben un mayor tratamiento de cubos de prueba después de que la superficie superior se ha aplanado mediante una paleta el cubo se debe almacenar a una temperatura de 20 +- 5 °C, (68 ± 9 °F )cuando los cubos van a ser probados a más de 7 días o a 20 ±2 ° C (68 ± 3.6 °F )cuando la edad de prueba es menor de 7 dias, la humedad relativa de preferencia es de no menos de 90%, pero se permite el almacenamiento de material húmedo cubierto con una capa impermeable el cubo se desmolda justo antes de la prueba de 24 horas para tiempos de pruebas mayores la remoción del molde se hace entre 16 y 28 horas después de agregar agua a la mezcla, los especímenes de almacenan en un tanque curado a 20 ± 2 °C (68 ± 3.6 °F )hasta la edad prescrita. La edad más común de prueba es a los 28 días pero se pueden hacer otras adicionales a los 3 y 7 días y menos común, a 1, 2, 14 días. 13 y 26 semanas y un año. Este procedimiento de curado se aplica a los cubos de prueba estándar pero, como en el caso de los cilindros los cubos de servicios se usan también para determinar la calidad real del concreto en la estructura al curar los cubos las mismas condiciones de aplicación del concreto la norma Es BS 1881: parte 116: 1983 especifica que el cubo se coloca con los lados colocan en contactó con los platines de la máquina de pruebas, es decir, la posición delos cubos al probarse es en ángulos rectos a la posición como se cuela. La carga de aplica en un índice.

(32) 15. constante de esfuerzo dentro del rango de 0.2 a 0.4 MPa /s (29 a 58 lb/in2/s) y la resistencia al aplastamiento se aproxima al más cercano 0.5 MPa (50 lb /in2) La prueba de comprensión impone un sistema más complejo de esfuerzo, especialmente debido a las fuerzas laterales desarrolladas entre las superficies extremas del concreto y la platina adyacente de acero de la máquina de pruebas, estas fuerzas son inducidas por la restricción de concreto, el cual trata de expandirse lateralmente (efecto de posición), porque el acero es varias veces más rígido y tiene una expansión lateral mucho más pequeña. El grado de restricción de platina de la sección de concreto depende de la fricción desarrollada en las superficies de contacto concreto – platina, y de la distancia de las superficies extremas de concreto. Consecuentemente, en adición a la comprensión uniaxial impuesta hay un esfuerzo constante lateral cuyo efecto es incrementar la resistencia compresiva aparente del concreto. La influencia de la restricción de la platina se puede observar en las formas de fractura típica de los cubos de prueba, que se muestran en la (ilustración 3.1.). El efecto de la constante está siempre presente, aunque disminuye hacia el centro del cubo por lo que los lados de este tienen grietas verticales o se desintegran completamente para dejar un corazón central relativamente intacto (véase la ilustración 3.1. y 3.2) esto sucede cuando se prueba en una máquina de prueba rígida sin embargo una maquina menos rígida puede almacenar más energía, por lo que es posible una factura explosiva (véase la ilustración 3.3 ) así, una cara que toca la platina se agrieta y se desintegra dejando una pirámide o un cono.

(33) 16. otros tipos de fractura diferente de la ilustración 3.1 y 3.2, se consideran insatisfactorios e indican una falla probable de máquina de pruebas. Cuando la relación alto – ancho del espécimen aumenta la influencia del cortante disminuye, de manera que la parte central del espécimen puede fallar por fisura lateral esta es la situación en una prueba de cilindro estándar donde la relación altura/ diámetro es 2. En la ilustración 3.2, 3.4, 3.5, 3.6 se muestran los modos posibles de falla; de estos, los más usuales son la fisura y cortante. Algunas veces los cilindros de diferentes relaciones altura/ diámetro se encuentran, por ejemplo, con corazones de prueba, cortados de la concreta in situ. El diámetro depende de la herramienta de corte de corazón, mientras que la altura del corazón depende del espesor del miembro o losa. Si el corazón es demasiado grande puede arreglarse a una relación, pero con corazones demasiado pequeños es necesario calcular la resistencia que se hubiera obtenido al usar relación altura / diámetro de 2; esto se hace aplicando factores de corrección. Estos, estrictamente hablando, depende del nivel de resistencia del concreto, pero los valores totales se proporcionan en ASTM C 42- 84a. en la figura 16.3 se muestran el patrón general de influencia de la relación altura diámetro, en la resistencia compresiva aparente de un cilindro. Puesto que la influencia de la restricción de la platina en el modo de falla es mayor en un cubo que en un cilindro estándar, la resistencia del cubo es.

(34) 17. aproximadamente 1.25 veces la del cilindro, pero la relación real entre la resistencia de los dos tipos de especímenes depende del nivel de resistencia y de la condición de humedad del concreto al tiempo de la prueba. Por supuesto, si la fricción en el extremo fuera eliminada el efecto de altura/diámetro en la resistencia desaparecería, pero esto es muy difícil de lograr en una prueba de rutina y no es factible para el nivel de resistencias que se encuentran normalmente. Es razonable preguntarse si un cubo o un cilindro es un espécimen de prueba mejor. Comparadas con las pruebas del cubo. Las ventajas del cilindro tienen menos restricción extrema y una distribución más uniforme del esfuerzo sobre la sección transversal; por estas razones las resistencias probablemente estén más cercana a la resistencia compresiva uniaxial verdadera del concreto que la resistencia del cubo. No obstante, el cubo ofrece una marcada ventaja, de manera que el procedimiento de cubrimiento resulta innecesario. Así en diferentes países se continúa usando ya sea uno u otro tipo de espécimen..

(35) 18. Ilustración 2. Facturas en los cubos de prueba y modos de falla en probeta. Fuente: Tecnología del concreto, A.M. Neville. Equivalencias entre los distintos ensayos mecánicos de probetas En el libro de (Quiroz Crespo & Salamanca Osuna, 2006), nos dice lo siguiente:.

(36) 19. No es posible establecer con carácter general unos coeficientes de equivalencia entre unos ensayos y otros, porque las relaciones varían de uno a otro hormigón por ello. Solo pueden darse unos valores medios de carácter orientativo. Ahora bien, para un hormigón determinado que se está fabricando bajo las mismas condiciones esenciales, puede determinarse, mediante ensayos, cualquier coeficiente de equivalencia que resulte conveniente conocer. No obstante, en el control de calidad de obras en el hormigón, no deben tomarse decisiones de aceptación o rechazo basadas en coeficientes de equivalencia. Equivalencia entre distintas formas de probetas ,En los ensayos de resistencia a comprensión, cuando se utilizan probetas diferentes de la cilíndrica de 15 x 30, los resultados obtenidos en el ensayo deben multiplicarse por el coeficiente de conversión dado en al tabla 12.5, para obtener el valor que correspondiera ala probeta cilíndrica 15 x 30cm (pág. 204,205). Tabla 1. Factores de equivalencia entre distintos tamaños de probetas tipo de probeta (con cara refrentadas). dimensiones (cm). cilindro. 15 x 30 10 x 20. cubo. prisma. coeficiente de inversión valores limites medio 1,00 0.94 a 1,00 0,97. 25 x 50 10 15 20. 1,00 a 1,10 0,70 a 0,90 0,70 a 0,90 0,75 a 0,90. 1,05 0,80 0,80 0,83. 30 15 x 15 x 45 20 x 20 x 60. 0,80 a 1,001 0,90 a 1,20 0,90 a 1,20. 0,90 1,05 1,05. Fuente. Tecnología del concreto Quiroz crespo.

(37) 20. Las normas que rigen los procedimientos de los ensayos están definidas en las normas de la American Society Testing and Materials (ASTM), están normas rigen todos los procedimientos desde la toma de muestras, elaboración de las probetas, curado, refrentado y ensayo a compresión, etc. Estas normas comprenden las bases de las normas técnicas peruanas (N.T.P), y de muchas normas a nivel internacional. En el Reglamento Nacional de Edificaciones en el capítulo concerniente a concreto armado en el ítem referido a la evaluación y aceptación del concreto, Las probetas cilíndricas para los ensayos de resistencia deben ser fabricadas y curadas en laboratorio de acuerdo con ―Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field‖ (ASTM C 31M), y deben ensayarse de acuerdo con ―Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens‖, (ASTM C 39M). (Ministerio de Vivienda Construccion y Saneamientodel Peru, 2009) Los procedimientos del ensayo de compresión y refrentado, así como el proceso elaboración de la probeta están establecidos en las normas ASTM, por lo que a continuación tenemos un resumen de estas, para una mejor comprensión, ya que constituyen la base para el desarrollo de esta investigación..

(38) 21. 1.5. Determinación de la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto ASTM C-39 Extraido de la Norma ASTM C-39 (American Society for Testing and Materials (ASTM), 2003) Alcances Esta práctica cubre la determinación del esfuerzo de compresión en especímenes cilíndricos, sean estos moldeados, o núcleos obtenidos por extracción. Esta norma se limita a hormigones que tengan un peso unitario en exceso de 800 kg/m3 (50 lb/pie 3). Resumen del método de Ensayo Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a los cilindros moldeados o núcleos a una velocidad que se encuentra dentro de un rango prescrito hasta que ocurra la falla. La resistencia a la compresión de un espécimen se calcula dividiendo la carga máxima alcanzada durante el ensayo por el área de la sección transversal del espécimen. Importancia y Uso Se debe tener cuidado en la interpretación del significado de las determinaciones de resistencia a la compresión por este método de ensayo, dado que la resistencia no es una propiedad fundamental o intrínseca del concreto hecho de materiales dados. Los valores obtenidos dependerán del tamaño y la forma del espécimen, la dosificación, procedimientos de mezclado, los métodos.

(39) 22. de muestreo, moldeo, fabricación y de la edad, temperatura, y las condiciones de humedad durante el curado. Los resultados de este método de ensayo son usados como base para el control de calidad y determinación del cumplimiento de las especificaciones. Equipo Máquina de ensayo. La máquina de ensayo debe ser de un tipo que tenga Suficiente capacidad y sea capaz de proveer las velocidades de carga prescritas. La calibración de la máquina se debe verificar de acuerdo a la Norma ASTM E4, la verificación es requerida en las siguientes condiciones: Se debe calibrar la máquina por lo menos cada 13 meses. - En la instalación original o relocalización de la máquina. - Inmediatamente después de efectuar reparaciones ó ajustes que afecten la operación del sistema de aplicación de fuerza o los valores mostrados en el sistema de indicación de carga -Si se tiene duda de su precisión o exactitud. Exactitud. El porcentaje de error de las cargas dentro del rango de uso propuesto para la máquina de ensayo no debe exceder ±1.0 % de la carga indicada..

(40) 23. Ilustración 3. Máquina de ensayo de compresión (ACCU - TEK).. Fuente: propia. Equipo adicional. -Escuadras metálicas. deben ser como mínimo de 30cm. de longitud, para chequear la perpendicularidad. -Equipo de láminas graduadas. El cual está provisto de láminas de espesor determinado que sirve para chequear la planeidad y las depresiones en las caras del espécimen de concreto. -Wincha. Dispositivo para medir. -Tornillo micrométrico o Vernier. se lo utiliza para medir el diámetro del cilindro, --Dispositivo de lectura de Angulo. -Nivel de mano de precisión. -Mesa de planitud.

(41) 24. Ilustración 4. Equipo adicional. Fuente: propia Especímenes 1. Los especímenes no deben ser ensayados si 02 mediciones de diámetros realizadas en la misma probeta difieren en más de 2%. (Esto puede ocurrir cuando son dañados o deformados, o cuando la perforadora de núcleos se desplaza o desvía durante la perforación). Ilustración 5. Medición de diámetro. Fuente: propia.

(42) 25. 2. Previo al ensayo, ningún extremo de los especímenes de ensayo debe apartarse de la perpendicularidad a los ejes en más de 0.5° (aproximadamente equivalente a 1 mm en 100 mm (0.12 pulg en 12 pulg). Ilustración 6. Verificación de la verticalidad. Fuente: propia. 3. Los extremos de los especímenes de ensayo de compresión que no están planos dentro de 0.050 mm (0.002 pulg) deben ser aserrados o esmerilados para cumplir aquella tolerancia, o nivelados de acuerdo con la Práctica C 617 ó, cuando se permita, con la Practica C 1231/C 1231M. Ilustración 7. Verificación de la planicidad. Fuente: propia.

(43) 26. Procedimiento. 1. Empezar el ensayo tan pronto como el espécimen ha sido retirado de la cámara de curado y conservar sus condiciones de humedad. Ilustración 8. Extracción de la probeta de la cámara de curado. Fuente: propia. 2. Los especímenes de ensayo deben ser mantenidos húmedos por cualquier método conveniente durante el período entre que se sacan del almacenamiento húmedo y el ensayo. Deben ser ensayados en condición húmeda. 3. Todos los especímenes de ensayo para una edad de ensayo dada deben romperse dentro de las tolerancias de tiempo admisibles, prescritas como sigue:.

(44) 27. Tabla 2. Edades de ensayo y tolerancias admisibles. Edad. Tolerancia permisible de tiempo de ensayo. 24 horas. +/- 0.5 h o 2.1 %. 3 días. 2h o 2.8 % 6h o 3.6 %. 7 días. 20h o 3.0 %. 28 días. 2 días o 2.2 %. 90 días Fuente ASTM C39. 4.. coloque el espécimen de ensayo sobre el bloque de apoyo inferior.. Alinear cuidadosamente el eje del espécimen con el centro de empuje del bloque de asiento esférico. 5.. Previo al ensayo del espécimen, verificar que el indicador de carga esté. colocado en cero. En los casos en los que el indicador no está adecuadamente colocado en cero, ajuste el indicador 6.. Aplicar carga continuamente y sin impacto, a una velocidad de esfuerzo. de 0.25 ± 0.05 MPa/s (35 ± 7 psi/s). La velocidad de movimiento designada debe ser mantenida al menos durante la última mitad de la fase de carga prevista. 7.. No haga ajustes en la velocidad de movimiento (desde la platina a la. cruceta).

(45) 28. Cuando está siendo alcanzada la carga última y la velocidad de esfuerzo decrece debido a fisuración en el espécimen. 8.. Aplicar la carga de compresión hasta que el indicador de carga muestre. Que la carga está decreciendo progresivamente y el espécimen muestre un patrón de fractura bien definido (Tipos 1 a 4). Para una máquina de ensayo equipado con un detector de rotura de espécimen, está prohibido el apagado automático de la máquina de ensayo hasta que la carga haya caído a un valor que sea menor que el 95 % de la carga pico. Cuando se ensaya con encabezados no adheridos, una fractura en la esquina, similar a los modelos Tipo 5 ó 6, puede ocurrir antes que haya sido alcanzada la capacidad última del espécimen. Continuar comprimiendo el espécimen hasta Que el usuario esté seguro de que se ha alcanzado la capacidad última. 9.. Registrar la máxima carga soportada por el espécimen y anotar el tipo. De modelo de fractura de acuerdo con la ilustración siguiente. Si el modelo de fractura no es uno de los modelos típicos mostrados en la ilustración, bosqueje y describa brevemente el modelo de fractura. 10. Calcular la resistencia a la compresión del espécimen dividiendo la carga Máxima soportada por el espécimen durante el ensayo por el promedio del área de la sección transversal y Exprese el resultado a los 0.1 MPa (10 lb/pulg²) más cercanos. 11.. Si la relación L/D es 1.75 o menor, el valor calculado de esfuerzo se. debe multiplicar por el factor de corrección determinado en la siguiente Tabla..

(46) 29. Ilustración 9. Patrones típicos de falla. Fuente: ASTM 1231. Tabla 3. Factor de corrección según la relación L/D L/D 1.75. FACTOR DE CORRECCIÓN 0.98. 1.50. 0.96. 1.25. 0.93. 1.00. 0.87. Fuente: ASTM C 39.

(47) 30. Ilustración 10. Tipos de fallas. Fuente: propia. 1.6. Refrentado Estándar de especímenes cilíndricos de concreto Norma ASTM C- 617 Extraído de la norma, (American Society for Testing and Materials (ASTM), 2003) Objeto Esta práctica cubre el equipo, materiales y procedimientos para cabecear los cilindros moldeados de concreto fresco con pasta de cemento y los cilindros de concreto endurecidos y núcleos perforados con una pasta de yeso de alta resistencia o con un mortero de azufre..

(48) 31. Esta práctica describe procedimientos para proveer superficies planas sobre los extremos de los cilindros moldeados de concreto fresco, de los cilindros endurecidos, o de los núcleos perforados de concreto, cuando no cumplan con los requisitos de planicidad y perpendicularidad de las superficies de los extremos que se indican en las normas aplicables. Equipo Ilustración 11. Platos para el Cabeceo. Fuente: propia Ilustración 12. Dispositivos de alineación. Fuente: propia. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE.

(49) 32. Ilustración 13. Recipiente de fundición de morteros de azufre.. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE Precaución. Los recipientes de fundición equipados con calentadores periféricos se aseguran contra accidentes durante el recalentamiento de mezclas frías que poseen una sobre superficie costrosa. Se deben usar los recipientes de fundición de azufre en una campana para extraer los gases al exterior. Es peligroso calentar sobre una llama abierta porque el azufre alcanza el punto de inflamación Fuente: propia. aproximadamente a 227° C (440° F) y la mezcla puede encenderse debido a sobre calentamiento. Si la mezcla se enciende, se debe cubrir para extinguir la llama. Se debe volver a llenar el recipiente con material fresco después de que se extinga la llama..

(50) 33. Ilustración 14. Campana de extracción de gases. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE Materiales La resistencia del material para el refrentado y el espesor de la capa deben cumplir con los requisitos de la siguiente tabla. Tabla 4. Resistencia del material para el refrentado y el espesor de la capa. Resistencia a compresión del cilindro Mpa (psi). Resistencia mínima del material para cabeceo. Máximo espesor promedio del cabeceo. Máximo espesor de cualquier parte del cabeceo. 6 mm (1/4 pulg). 8 mm (5/16 pulg). 3 mm (1/8 pulg). 5 mm (3/16 pulg). Fuente: propia. 3.5 Mpa a 50 Mpa 35 Mpa (5000 psi) o la resistencia del (500 psi a 7000 cilindro la que sea psi) mayor Resistencia a compresión no Mayor que 50 Mpa menor que la (7000 psi) resistencia de los cilindros, excepto como se indica en el aparato 5.1.1 Fuente: ASTM C 617.

(51) 34. Ilustración 15. Medición del espesor del refrentado. Fuente: propia. Si se utiliza mortero de azufre, yeso de alta resistencia y otros materiales excepto pasta de cemento puro para ensayar concreto con resistencia mayor a 50 MPa (7000 psi), el fabricante o el usuario del material deben proveer en la documentación de los siguientes puntos. 1.- Que la resistencia promedio de 15 cilindros cabeceados con el material, no sea menor que el 98 % de la resistencia promedio del conjunto de 15 cilindros Fuente: propia. cabeceados con pasta de cemento puro o 15 cilindros esmerilados con base plana dentro de 0.05 mm (0.002 pulg). 2.- Que se cumplan los requisitos del espesor de los cabeceos en los ensayos de calificación, y del tiempo de endurecimiento de los cabeceos utilizados..

(52) 35. 3.- Además la resistencia a compresión de los materiales para cabeceo se debe determinar mediante el ensayo de cubos de 50 mm (2 pulg.) siguiendo el procedimiento descrito en la norma ASTM C 109. Pasta de Yeso-Cemento de alta resistencia No se pueden añadir rellenos o adiciones a la pasta de yeso posterior a la fabricación del yeso cementante. Se deben realizar pruebas de calificación para determinar los efectos de la relación agua-cemento y edad de la resistencia a la compresión de los cubos de 50 mm (2 pulg). Se pueden utilizar retardadores para extender el tiempo de trabajo, sin embargo se deben determinar sus efectos en la relación agua-cemento requerida y la resistencia. Un estuco (yeso calcinado) de baja resistencia, estuco de parís o mezclas de estuco de parís y cemento hidráulico no son adecuadas para el cabeceo. La relación de agua a yeso cementante puro, debe ser entre 0.26 y 0.30. El uso de bajas relaciones agua-cemento y mezclas vigorosamente mezcladas usualmente permitirán desarrollar 35 MPa (5000 psi) a edades de 1 h o 2 h. Relaciones altas de agua a yeso cementante puro, extienden el tiempo de trabajabilidad, pero reducen la resistencia. Mortero de Azufre Morteros de azufre preparados por el laboratorio o patentados se permiten si se dejan endurecer un mínimo de 2 h antes de ensayar concreto con resistencia menos de 35 MPa (5 000 psi). Para resistencias de concreto iguales o mayores.

(53) 36. de 35 MPa (5 000 psi), se debe dejar endurecer al menos 16 h antes de ensayar, a menos que se demuestre que sea apropiado un menor tiempo Procedimiento en concreto endurecido. Condición del extremo – La distancia de cualquier punto de un extremo sin cabecear al plano que pasa a través del punto más alto de la superficie y que es perpendicular al eje del cilindro no debe exceder de 3 mm (1/8 pulg), si un extremo excede este límite se debe cortar, recubrir o alisar antes de cabecear. Esta medida se hace para controlar las diferencias entre la parte más gruesa y delgada del cabeceo. La distancia se puede verificar usando una escuadra con un brazo tocando el cilindro en forma paralela al eje del mismo y otro brazo tocando el punto más alto del extremo del cilindro. Se mide la distancia entre el brazo de la escuadra y el punto más bajo del extremo del cilindro. Refrentado con yeso de alta resistencia No se debe exceder de la relación agua-cemento determinada en los ensayos de calificación. Formar la capa utilizando los platos para cabecear para lograr la alineación requerida. Generalmente los platos de cabeceo pueden ser removidos dentro de los 45 min con pastas de yeso-cemento y después de 12 h con pastas de cemento puro sin dañar visiblemente el cabeceo. Refrentado con mortero de azufre Preparar el mortero de azufre calentándolo a temperatura entre 130 y 145°C (265 y 290° F) determinada por un termómetro de metal insertado cerca del.

(54) 37. centro de la masa.. Se debe verificar la temperatura a intervalos de. aproximadamente una hora durante el cabeceo. Ilustración 16. Calentado de azufre. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE. Se debe vaciar el recipiente y volverlo a llenar con material fresco a intervalos para asegurar que el material anterior en el recipiente no se haya utilizado más de cinco veces. Cuando se cabecean cilindros de concreto con resistencias mayores a 35 MPa (5 000 psi) no se permite reutilizar un compuesto de material recuperado de operaciones para cabecear o de cabeceado antiguos. Los morteros de azufre frescos se deben secar al tiempo de su colocación en el recipiente ya que la humedad puede causar espuma. Mantener el agua alejada del mortero de Fuente: propia. azufre fundido por la misma razón. El plato o dispositivo para cabecear se debe calentar antes de ser utilizado para retardar la tasa de endurecimiento y permitir la producción de capas delgadas. Se deben aceitar ligeramente los platos para cabecear y remover el mortero de azufre fundido inmediatamente antes de verterlo en cada capa..

(55) 38. Ilustración 17. Aceitado de plato de refrentado. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE. Los extremos de los especímenes curados en húmedo deben estar lo suficientemente secos al momento de cabecear para evitar la formación de bolsas de vapor o espuma más grandes que 6 mm (1/4 pulg) de diámetro abajo en la capa de cabeceo. Se debe reemplazar los cabeceos con bolsas de vapor o vacíos mayores a 6 mm (1/4 pulg). Ilustración 18. Vertiendo el compuesto en el dispositivo de alineamiento. Fuente: propia. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE.

(56) 39. Ilustración 19. Colocando la probeta en el dispositivo. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE Ilustración 20. Probeta refrentada. Fuente: propia. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Qu2nS71kPxE. Precaución. Se puede producir sulfuro de hidrógeno durante el refrentado cuando el mortero de azufre se contamina con materiales orgánicos como parafina o aceite. El gas es incoloro y tiene un mal olor notorio de huevos podridos; sin embargo, el olor no debe verse como signo de advertencia, ya que la sensación al olor desaparece rápidamente a la exposición. Altas concentraciones son letales y Fuente: propia.

(57) 40. dosis menores de concentración pueden producir náusea, malestar estomacal, mareo, dolor de cabeza o irritación en los ojos. Por esta y otras razones, el recipiente de fundido se debe colocar debajo de una campana con un ventilador de extracción y el área de cabeceo debe estar bien ventilada. Verificación diaria Durante cada día de operación del cabeceo, se debe verificar la planicidad de los cabeceos antes de los ensayos a compresión en al menos tres especímenes, seleccionados en forma aleatoria, y que representen el inicio, medio y final de la operación. Verificar la planicidad con una regla recta o con un medidor de espesores, realizando un mínimo de tres medidas en diferentes sentidos diametrales para asegurar que la superficie de la capa de cabeceo no se desvíe del plano por más de 0.05 mm (0.002 pulg). Se debe revisar también por áreas huecas, se debe registrar los resultados de estas determinaciones en la documentación del control de calidad del laboratorio. Si los cabeceos fallan en satisfacer los requisitos de planicidad o tienen áreas hundidas, remover y volver a elaborar los cabeceos. Después de la operación diaria de ensayar la resistencia a compresión, se debe verificar el espesor de los coronamientos en al menos tres especímenes seleccionados al azar, desde el inicio, medio y final del día de la operación. Después de finalizar el ensayo de compresión, recolectar al menos seis piezas del material para cabecear de la superficie del espécimen seleccionado. Las piezas se deben seleccionar al azar y se deben distribuir en el área entera de la.