Ensayo

2

• NO DESTRUCTIVOS : ACI 228-2 Pruebas que no causan daño significativo en el concreto

• CON MÍNIMO EFECTO DESTRUCTIVO : Pueden comprometer minimamente la estética de los elementos

• LIGERAMENTE DESTRUCTIVOS: Pueden comprometer ligeramente la estética de los elementos

• DESTRUCTIVOS : Pueden comprometer la integridad estructural y estética de los elementos

ENSAYOS DE INFORMACIÓN

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

• Inspección visual• Mediciones• Esclerómetro o martillo de rebote• Velocidad de transmisión de ultrasonido• Detección de acero de refuerzo

3

INSPECCIÓN VISUAL• Adelantar un recorrido de la estructura• No requiere equipo especializado• Requiere personal con experiencia

INSPECCIÓN VISUAL• Desplomes, desalineaciones• Fisuras• Deflexiones• Erosión• Descascaramiento• Cultivos biológicos• Decoloraciones, manchas, eflorescencias• Expansiones• Corrosiones

4

PLANO LEVANTAMIENTO DE FISURAS Y LESIONES

5

MEDICIONES• Mediciones de los elementos• Longitud de luces• Deflexiones, desniveles• Levantamiento topográfico, altimétrico• Fisuras y actividad de fisuras• Humedad• Temperatura

6

7

MÉTODO ESCLEROMÉTRICO ASTM C805-02

– Comprobar la uniformidad del concreto en distintas zonas de un elemento estructural

– La diferencia entre los concretos de diferentes elementos de una misma estructura

– Comprobar la resistencia a compresión de un concreto endurecido

MÉTODO ESCLEROMÉTRICO

– VENTAJAS• Facilidad• Rapidez de manejo• Buena correlación entre los resultados

hallados mediante el esclerómetro y la resistencia del concreto

• Ampliamente aceptados

8

MÉTODO ESCLEROMÉTRICO– Dinámicos – Miden la dureza superficial mediante la

altura de rebote de una masa de acero

ESCLEROMETRO SCHMIDT

– Mide la resistencia del concreto mediante el rebote de una masa de acero que golpea, accionada por un resorte, sobre un pivote puesto en contacto con la superficie del concreto

INDICE ESCLEROMÉTRICO

Relación entre la altura de rebote y la escala total del aparato

9

• ASPECTOS A TENER EN CUENTA

– Aplicar el pivote del aparato sobre una superficie plana y lisa

– Hacer las mediciones sobre zonas que contengan la mayor cantidad posible de mortero

– Evitar mediciones sobre zonas con coqueras

• NÚMERO DE MEDICIONES

– Por zona para conseguir una media representativa realizar 10 determinaciones

Media 20 30 45

Variación ± 2.5 ± 3.0 ± 3.5

10

• TARADO DEL ESCLERÓMETRO

– La tabla o gráfico están determinados para un valor medio y agregados que pueden ser diferentes a los empleados en el concreto estudiado

– Tarar el esclerómetro sobre probetas que se ensayarán posteriormente

• PROBETAS

– Forma : cúbicas ó prismáticas– Cilíndricas : Tarado sobre caras laterales

11

• FACTORES INFLUYENTES

– No usar el esclerómetro en concretos jóvenes o poco resistentes

– Índices esclerométricos mayores si la probeta o elemento estructural se encuentra bajo carga

– No se debe emplear el esclerómetro en concretos mojados

– No debe emplearse en concretos viejos

VELOCIDAD DE PULSO ULTRASÓNICO ASTM C597-02– Fundamentados en la propagación de

una onda elástica a través de un material, midiendo el tiempo que tarda un impulso en recorrer la distancia que separa un transductor emisor de un transductor receptor

12

- VELOCIDAD DE PULSO ULTRASÓNICO

13

Ensayos Ultrasónicos– Mediciones

• Módulo de elasticidad dinámico del concreto

• Resistencia a la compresión• Uniformidad del concreto en diferentes

zonas• Presencia de coqueras internas• Existencia de fisuras y longitud• Deterioro del concreto con el tiempo, en

caso de ensayos de durabilidad

Ensayos Ultrasónicos– Ensayo

• Se colocan el emisor y el receptor enfrentados en una pieza de concreto

• Se envía a través de la masa un impulso ultrasónico

• Se mide electrónicamente el tiempo transcurrido entre el paso del emisor al receptor

14

Ensayos Ultrasónicos– Ondas

• Longitudinales• Transversales• Superficie o Rayleigh

)21)(1(1

vvvEV d

l

= Densidad del concreto, = Relación de Poisson

Ensayos Ultrasónicos– Relaciones entre fć y velocidad de

propagación• Parabólica

– A/C– C/Agregados– Granulometría– Tipo de cemento– Presencia o no de aditivos– Condiciones de curado

15

Ensayos UltrasónicosVelocidad de

Propagación Lineal (m/s)

Calidad del

concreto

> 4500 Excelente

3600 a 4500 Bueno

3000 a 3600 Aceptable

2100 a 3000 Malo

< 2100 Muy Malo

Ensayos Ultrasónicos– OTROS USOS

• Determinar la profundidad de fisuras en el concreto

• Determinar el grado de llenado de una fisura con epoxi

• Determinar el espesor de losas en contacto con el terreno

• Auscultación de estructuras dañadas por acciones químicas, por la acción de las heladas o por el fuego

16

LOCALIZACIÓN DE REFUERZO– EQUIPOS ELECTROMAGNÉTICOS

(Pachómetros-Ferroscan)• Presencia de barras de refuerzo• Posición• Recubrimiento• Diámetro• Medir separación de estribos• Presencia de mallas electrosoldadas• Uniformidad del reparto de fibras de acero

en los concretos fibrosos

17

USOS ADICIONALES– Determinar la posición de barras para

que no sean afectadas por la extracción de núcleos

– Verificar la correcta disposición de la armadura

– Observar las longitudes de anclaje y si hay barras cortadas

18

INCONVENIENTES

– Demasiado recubrimiento el pachómetrono da buenos resultados

– Gran concentración de barras el equipo se satura e impide hacer determinaciones correctas

ENSAYOS CON MÍNIMO EFECTO DESTRUCTIVO

•Pistola de Windsor•Examen petrográfico de concreto endurecido

19

PISTOLA DE WINDSOR ASTM C803-03

•Mide la resistencia del concreto a la penetraciónCalidad del concreto en función de la profundidad que penetren los insertos dentro del concreto

EXAMEN PETROGRÁFICO DE CONCRETO ENDURECIDO ASTM C856-04

– Prueba costosa en la preparación de las muestras

– Es necesario extraer trozos de concreto

20

EXAMEN PETROGRÁFICO DE CONCRETO ENDURECIDO ASTM C856-04

– Contenido de aire– Falta de curado– Falta de vibrado– Presencia de adiciones– Distribución del cemento en el concreto

ENSAYOS LIGERAMENTE DESTRUCTIVOS

•Extracción de probetas testigo (núcleos)•Extracción de barras de acero•Verificación de refuerzo mediante regatas•Determinación de la humedad y densidad del concreto•Determinación de la adherencia•Determinación de la carbonatación•Determinación de la corrosión•Determinación de la permeabilidad

21

EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS• FORMA DE LAS PROBETAS

– Cilíndrica• Compresión• Tracción• Módulo de elasticidad

– Cúbica o prismática• flexo tracción

Masa unitaria, porosidad, absorción,CarbonataciónCorrosiónPermeabilidad

EQUIPO PARA EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS

22

• DIMENSIONES DE LAS PROBETAS

– Diámetros (50 – 75 – 100 mm) 3TM agregado– Cimentaciones (150 mm)

23

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y MÓDULO DE ELASTICIDAD

• FACTORES DE CORRECCIÓN

– Relación altura – Diámetro (fć)

h/d 2.0 1.8 1.5 1.3 1.1. 1.0

Factor de Corrección 1.00 0.96 0.98 0.94 0.90 0.85

24

• ZONAS DE EXTRACCIÓN

– Puntos de extracción elegidos de forma aleatoria

– Estructura dañada con diferentes niveles de daño, sacar núcleos de los diferentes elementos

•ZONAS DE EXTRACCIÓN

Fć < 20% zonas altas respecto a las bajas

80%h

25

Estructura Antigua

Estructura moderna

h/3

h/3

(0.9 a 1.0 fć) fć

fć fć

Resistencia media esperada de los nucleos

(0.75 a 0.90 fć) (0.95 a 1.0 fć)h/3

• CUIDADOS ESPECIALES

– No realizar extracciones de núcleos en edades < 14 días

– No extraer núcleos en zonas de gran concentración de armadura

– No en zonas donde se debilite importantemente el concreto

– No en elementos cuya sección transversal sea < 3 veces la proyección del taladro

26

• CUIDADOS ESPECIALES

– No cortar barras de armado

• CUIDADOS ESPECIALES• Barra cortada con posición perpendicular al eje del

testigo, indicarlo en el informe• Barra cortada con eje coincidiendo con el de la

probeta no es admisible

27

• INFLUENCIA DE LOS RESULTADOS

– Puesta en obra vertical y testigos extraídos horizontalmente

• Fć 92 al 95% con respecto a la extracción vertical

• NÚMERO DE NÚCLEOS

– RECOMENDACIONES ACI 318• Tres núcleos por zona a analizar

– RECOMENDACIONES ACI 437• Por cada elemento estructural de L 7.6 m ó zonas

que representen áreas 58.1 m2, extraer dos testigos

– CONCRETE SOCIETY• Cuatro núcleos por zona

28

• ENSAYO DE NÚCLEOS

– Condiciones en las cuales está trabajando el concreto

• Estructura sumergida o en contacto constante con el agua (Canales, Tanques) ; ensayar los núcleos en estado húmedo

• Estructura trabajando en ambiente seco, ensayar los núcleos secos

• RESULTADOS

– Indicar• Dimensiones de los núcleos• Aspecto• Factores de corrección empleados• Dirección de la aplicación de la fuerza con

relación a la de compactación del concreto en la estructura

• Resistencia es la media de los resultados obtenidos por zonas

• ACI 318 el menor de los dos valores siguientes

85.0,mediaf estck 85.0,mediaf estck 85.0,mediaf estck

85.0,mediaf estck

75.0,menorf estck

75.0,menorf estck

29

• RELLENO DE ORIFICIOS

– Columnas trabajando a compresión

Si :� agujero < Dimensión

mínima/3– No existen otros orificios a d <

3 agujero

Resistencia a compresión de la columna área transversal – área sección horizontal proyectada del taladro

• RELLENO DE ORIFICIOS

– Superficies internas aplicar resina epoxi– Aplicar un concreto de resistencia ligeramente

mayor al del elemento estructural con A/C baja

EXTRACCIÓN DE NUCLEOS

30

EXTRACCIÓN DE BARRAS DE REFUERZO

– Barras de refuerzo a la vista– Barras de refuerzo embebidas en el

concreto

TOMA DE MUESTRAS DE REFUERZO

– Longitud mínima recomendada 600mm– Casos extremos 400mm si < 25 mm– Sustituir la barra por otra

• si > 20 mm se pueden soldar las nuevas a las existentes

• si < 20 mm se recomienda longitud de traslapo por cada lado de 50 cm

– Extraer solo una probeta por elemento estructural áreas < 60 m2

31

EXTRACCIÓN DE REFUERZO

ENSAYO DE TENSIÓN

32

VERIFICACIÓN DE REFUERZO MEDIANTE REGATAS

– Ubicar mediante el pachómetro el sitio mas adecuado para abrir la regata

– Ejecutar después de catorce (14) días de haber sido fundido el concreto

– Recomponer la sección

33

VERIFICACIÓN DE REFUERZO MEDIANTE REGATAS

INSPECCIÓN DEL REFUERZO

VALORACIÓN DE HUMEDAD Y DENSIDAD DEL CONCRETO ASTM C1040-93

– Densímetro nuclear– Personal certificado y capacitado en el

manejo del equipo y de material radiactivo

– Conocer el peso volumétrico del concreto a evaluar

34

DENSÍMETRO NUCLEAR

Tipos de Mediciones con DensímetroNuclear

• Retro- Transmisión: Las emisiones gamma penetran en el material evaluado, las emisiones que son recibidas por los detectores son cuantificadas. Usada principalmente en capas delgadas asfálticas o losas de concreto.

35

Tipos de Mediciones con DensímetroNuclear

• Transmisión directa: En este modo de operación la fuente gamma se posiciona a una profundidad específica, dentro de la capa del material a evaluar, mediante su inserción a través de un orificio de acceso hecho con la varilla de perforación. Las emisiones gamma son transmitidas a través del material, hacia los detectores, dentro del densímetro.Elevada exactitud en las mediciones. Se utiliza para la evaluación en capas con espesor de medio a grueso, de suelos, agregados, capas asfálticas y losas de concreto .

VALORACIÓN DE HUMEDAD Y DENSIDAD DEL CONCRETO ASTM C1040-93

– El equipo se autocalibra por 4 minutos– Se abre un orificio dentro del concreto– Se introduce el brazo dentro del concreto– Se obtienen lecturas en el aparato

• Tiempo, peso volumétrico húmedo (g/cm3), precisión de cada medición, % respecto del peso volumétrico máximo

36

Tipos de Fuentes Radioactivas

• Americio 241: Usado para medir HUMEDADPeriodo de semidesintegración : 432 añosRadiotoxicidad :Muy alta

• Cesio 137: Usado para medir DENSIDADPeriodo de semidesintegración: 30 añosRadiotoxicidad: Alta

• Las fuentes van selladas, encapsuladas (soldadas) en acero inoxidable, para evitar toda fuga del material radiactivo. Las emisiones de fotones y neutrones no tienen protección.

DETERMINACIÓN DE LA ADHERENCIA ASTM C 1583

– Equipo para medir la resistencia a tensión

– Personal capacitado

37

DETERMINACIÓN DE LA ADHERENCIA

– Se pule la superficie del concreto– Se marca para colocar el disco de prueba

7.5, 10 ó 12.5 cm– Se pega el disco al concreto con un

adhesivo de resistencia > a la del concreto a tensión

– Se fija el aparato al disco– Se aplica la fuerza a tensión

DETERMINACIÓN DE LA ADHERENCIA

AreaFuerzaAdherencia

38

DETERMINACIÓN DE LA CARBONATACIÓN

–FENOLFTALEINAIndicador colorimétrico de PH, el cual varía de un color fucsia a incoloro dependiendo del PH del elemento sobre el cual se aplica

ENSAYO• Romper un pedazo de concreto• Extracción de un testigo normalizado

39

DETERMINACIÓN DE LA CARBONATACIÓN

– Se abre una regata en el concreto o se va picando con un cincel–Se sopla el polvo residual del espécimen o del concreto–Se aplica la solución al 1% diluida en alcohol–Se observan los cambios de coloración

• Color violeta PH aceptable• Incoloro indica carbonatación PH < 8.5

CARBONATACIÓN

40

MEDICIÓN DEL FRENTE DE CARBONATACIÓN

dk : Profundidad de carbonatación desde la superficie de exposición hasta la zona carbonatada

Frente paralelo y regular a la superficie de exposición

dk


• Frente paralelo e irregular a la superficie de exposición

dk d

kmáx

41


• Frente paralelo y constante pero con una irregularidad

dk

dkmáx

MEDIDA DE POTENCIAL DE CORROSIÓN

– Electrodo de referencia– Voltímetro– Probeta para la toma de potenciales

42


– Potenciales menos negativos de -200 mV• 90% de probabilidad de que no existe corrosión

activa– Potenciales mas negativos de -350 mV

• 90% de probabilidad de que se están presentando en el refuerzo fenómenos de corrosión

– Potenciales entre -200 y -350 mV• Indican que los procesos de corrosión son

inciertos


– Factores influyentes• Concentración de oxígeno• Carbonatación• Concentración de iones cloruro• Inhibidores de corrosión• Cubierta densa del concreto• Resistencia del concreto

43

DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD

– Volumen y tamaño de los poros capilares interconectados en la pasta de cemento

– Intensidad de las micro grietas en la interfase pasta agregado.

• Permeabilidad

Líquidos

Gases

Iones

44

PERMEABILIDAD AL AGUA• La permeabilidad se refiere a la cantidad de

migración de agua a través del concreto cuando el agua se encuentra a presión, o a la capacidad del concreto de resistir la penetración de agua u atrás sustancias que pueden ser agresivas o transportar agentes agresores (liquido, gas, iones, etc.).

PERMEABILIDAD AL AGUA• La permeabilidad total del concreto al agua es función

– Permeabilidad de la pasta, – Permeabilidad y granulometría del agregado, – Proporción relativa de la pasta con respecto al agregado.

• . La permeabilidad de la pasta depende de– la relación Agua – Cemento – Grado de hidratación del cemento– Duración del curado húmedo.

45

Método ISAT (Initial Surface Absortion Test BS 1881)

46

GUÍA PARA DIFERENTES CATEGORÍAS DE PERMEABILIDAD

Tabla tomada del Guidebook on Non-Destructive Testing ofConcrete Structures de Internacional Atomic Energy Agency,

Viena, 2002. Pág. 71

Unidades

ISAT Bajo Medio Alto

10 min mL/m2/s < 0.25 0.25 – 0.50 > 0.50

30 min < 0.17 0.17 – 0.35 > 0.35

Método de ensayo Permeabilidad / Absorción del concreto

Permeabilidad a los cloruros (RCPT – ASTM C1202)

47

CALIFICACIONES RCPT (Ref.K.D: Stanish, R.D. Hooton y M.D.A. Thomas)

Carga Transmitida

(Coulombs)

Permeabilidad al

ión Cloruro> 4.000 Alto

2.000 - 4.000 Moderado1.000 - 2.000 Bajo100 - 1.000 Muy Bajo

< 100 Insignificante

48

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

PRUEBA DE CARGA• Se lleva la estructura a las condiciones de

trabajo para las cuales ha sido calculada, construida o reforzada

• NSR-98 C-19

PRUEBA DE CARGA

• Estructuras que estando en servicio – han sufrido una acción accidental– Un deterioro progresivo– Carezcan de planos y memorias de cálculo

• Cambio de uso de la estructura

49

PRUEBAS DE CARGA

– Otorgar el permiso de puesta en servicio o aceptación de una estructura

– Verificar el estado en que se encuentran estructuras antiguas

– Sospechas de que la capacidad resistente de la estructura está por debajo de los niveles requeridos

PRUEBAS DE CARGAELEMENTOS Y ESTRUCTURAS QUE

SE SOMETEN A LA PRUEBA– Elementos que trabajan a flexión

(AVISO) Vigas, entrepisos, puentes

– No!!! Elementos que trabajan a compresión y vigas cortas sometidas a cortante (NO AVISAN)

50

PRUEBAS DE CARGAEJECUCCIÓN DE LA PRUEBA–Esquema de cargas, etapas y ubicación en la estructura–Descripción del método de medición, magnitudes a medir, equipos empleados–Cálculo de deformaciones y esfuerzos previsibles–Organización del proceso de carga y descarga

PRUEBAS DE CARGAEJECUCCIÓN DE LA PRUEBA–Precauciones y seguridad para el personal y para los equipos–Previsión de personal auxiliar e instrumentación de reserva–Formatos para registrar los datos–Presencia de fisuras–Comparación con las especificaciones del proyecto (dimensiones, materiales)

51

PRUEBAS DE CARGAEDAD DEL CONCRETO–Norma general : mínimo 28 días–ACI 318 : 56 días, que pueden disminuirse si todas las partes están de acuerdo–Otras : 90 días

PRUEBAS DE CARGAREGISTROS–Magnitudes geométricas y físicas que se juzguen necesarias–Temperatura–Humedad ambiental–Condiciones solares

52

PRUEBAS DE CARGAMEDICIONES–Flecha vertical en su centro–Asentamiento de los soportes –Recorrido de las fisuras, aumento de espesor en las etapas de carga

PRUEBAS DE CARGA

CARGAS A APLICAR

)7.14.1(85.0 LD

53

PRUEBAS DE CARGA

ELEMENTOS DE CARGA– Puentes

• Camiones –Edificios

• Balsas interconectadas entre sí• Sacos de cemento o arena• Masas calibradas

PRUEBAS DE CARGA

RESULTADOS– Valor medido al término del periodo de carga–Valor medido al término del plazo de recuperación ó valor residual después de haber retirado la carga

54

CRITERIO DE ACEPTACIÓN• C.19.5

C19.1 C19.2h

ltmáx 20000

2

4máx

rmáx

máx Máxima deflexión de un elemento medida bajo la carga de ensayo (mm)

lt Luz del elemento al que se le realiza la prueba de carga (mm) rmáx Deflexión residual de un elemento después de retirar la carga de ensayo (mm)

h Espesor total del elemento (mm)

55

56

57

58

CRITERIOS DE VALORACIÓN DE POROSIDADASTM C-642

Manual Inspección de Obras Dañadas por Corrosión de Armaduras. Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la

Construcción. 1988. Pág. 66

Porosidad Característica del concreto< 10 % Concreto de buena calidad y compacto

10 – 15 % Buen concreto, pero permeable y no adecuado para ambientes agresivos.

> 15% Característica de concretos muy permeables e inadecuados para proteger la armadura a largo plazo.

Documents

Ensayo