ELABORACIN, CURADO RPIDO Y ENSAYO DE PROBETAS DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESIN: MTODO DEL AGUA HIRVIENDOIng. David Leiva Delgado1. GENERALIDADES

En los ltimos aos, el desafo en la ejecucin de importantes estructuras en el mundo, en el menor tiempo posible con conocimientos de la buena calidad de los materiales empleados en la construccin, y entre ellos principalmente el concreto, dio como resultado la bsqueda de mtodos rpidos de ensayos de resistencia a compresin de este material.

La resistencia a compresin del concreto no es la ms importante propiedad pero es un ndice de su calidad y en la mayora de los casos es el criterio general de aceptacin. De all que es una ventaja que el usuario pueda conocer esta propiedad tan pronto como sea posible, en lugar de la costumbre de ensayo a la edad de 28 das, que resulta inadecuada en muchas veces por los das de espera.

Esta situacin motiv la investigacin de ensayos rpidos de verificacin. Actualmente innumerables trabajos experimentales realizados en centros de estudio y en laboratorios a pie de obra de importantes construcciones en el mundo, han demostrado la factibilidad de los ensayos acelerados como medio rpido y eficiente para determinar la aceptabilidad de una mezcla de concreto.

El prestigioso Instituto Americano del Concreto (ACI), describi imperativa la alternativa de procedimientos rpidos acorta edad, que estimen el potencial de resistencia.

Los ensayos de curado acelerado se basan en acelerar las reacciones qumicas que ocurren en el crecimiento de resistencia del concreto; por accin de una fuente externa de calor que incrementa la velocidad de hidratacin y el calor de hidratacin del concreto.

Los valores de Resistencia a Compresin, as obtenidos de ensayos acelerados, se relacionan matemticamente mediante Ecuaciones de Regresin con los valores de resistencia a la edad de control standard internacional, de 28 das de curado hmedo. Por lo tanto es factible la prediccin rpida de la Resistencia a la Compresin del concreto mediante la prctica de los ensayos acelerados.

A la fecha, la Sociedad Americana De Ensayo de Materiales (ASTM) mediante el Comit 684, ha normalizado tres procedimientos rpidos de ensayo de curado acelerado, los cuales se resumen en el cuadro N 1 siguiente:

METODOEDAD DE INICIO DE CURADOMEDIO DE CURADOTIEMPO DE CURADOEDAD DE ENSAYO

AInmediato despus de obtencin de testigos (obra)Agua a 35C23 h24 h

BA las 23 horas (en laboratorio)Agua en ebullicin3 h28 h 30 min.

CInmediato despus de obtencin de testigos (obra)Propio calor de hidratacin (autgeno)48 h 30 min.49 h

DInmediato despus de obtencin de testigos (obra)Calor externo y presin5 h5 h 15 min.

Se eligi el mtodo B de la Norma ASTM C 684, ya que en el cuadro N 1, los mtodos A C y D son ideales para laboratorios ubicados a pie de obra. Los ensayos fueron llevados acabo en el Laboratorio de Control de Calidad de Yura Divisin Concretos.

HISTORIA DE LOS ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA

La primera investigacin de la que se tiene conocimiento, trat de un tema que posteriormente influy en los Ensayos Acelerados de Resistencia. Fue publicado en julio de 1915 por la Universidad de Illinois (USA) en el boletn N 81 de Ingeniera Experimental titulado Influencia de la temperatura en la Resistencia del concreto por A.B.M`c Daniel.

En el ao 1927, Gerard M.S., public Cilindros curados al vapor dan la resistencia del concreto de 28 das en 48 horas. Esta investigacin es reconocida por muchos especialistas de tecnologa del concreto como la primera obra que trata acerca de acelerar el conocimiento de resultados de resistencia del concreto. Gerard manifiesta en sus conclusiones que el incremento de resistencia en una probeta de concreto puede ser acelerado, sometiendo las probetas a baos de vapor, a presiones de 5,6 7 kg/cm2. La primera objecin que se encontr en esta primera iniciativa, fue el sofisticado equipo empleado para resistir altas presiones de vapor.

En 1933, Pastor I.G., public los resultados de sus investigaciones hechas en la construccin de la Represa de Hoover, Estados Unidos. Las probetas fueron moldeadas en fundas especiales y ensayadas a la edad de 8 horas. Elaboradas las probetas, inmediatamente iniciaban 7 horas de curado acelerado utilizando agua en ebullicin, luego empleaban 1 hora para enfriar, capear y hacer el ensayo a compresin. Este trabajo no gan aceptacin, porque la prediccin de los valores de resistencia a los 28 das no fue aproximada.

Del ao 1933 al ao 1955, no existieron progresos significativos. En 1935 se public Efectos de la temperatura sobre la resistencia del concreto de Tims A.G. y Witley N.H.

En el ao de 1941, el Departamento del Interior de los Estados Unidos, en el Manual del Concreto, describi el uso de curados acelerados, empleando agua caliente para determinar la relacin de la resistencia a los 28 das a partir de la resistencia acelerada a 8 horas de edad. Este ensayo fue prontamente discontinuado por el mencionado departamento. La fuente de informacin no menciona las razones.

En noviembre de 1955, la Autoridad del Puerto de Londres desarroll un trabajo elogiado de Control de calidad del concreto, utilizando tcnicas de ensayos acelerados. Se emple el calor generado por un horno como el agente externo de aceleracin de resistencia.

En 1956, los investigadores Akroyd T.N.W. y Smith-Gonder R.G. publican Curados acelerados en probetas cbicas de concreto, ellos describen un mtodo de ensayo para predecir la resistencia a los 7 y 28 das, en probetas cbicas basadas en resistencias aceleradas, por medio del agua en ebullicin. Dos mtodos fueron utilizados: uno en el cual los resultados fueron obtenidos en 7 horas de curado y un mtodo modificado en el cual los cubos fueron curados normalmente las primeras 24 horas y en ebullicin por 3 horas. Los ensayos mostraron que los resultados dependen de las caractersticas del horno o cocina y del nmero y tamao de los cubos que estn siendo curados. Los ensayos fueron hechos con diferentes tipos de cemento y varios tipos de agregados.

El trabajo de Akroyd, origin que el Instituto de Ingenieros Civiles de Londres creara el Comit de Ensayos Acelerados, cuyo objetivo fue examinar y comparar los procedimientos existentes de control de calidad del concreto, con miras a establecer normas de ensayos acelerados de resistencia en un tiempo de 24 horas o menos. Los resultados de las investigaciones del Comit de Ingenieros Civiles Ingleses fueron publicados en el ao 1968, y recomendaban firmemente la adopcin de mtodos de ensayos acelerados para control de calidad del concreto.

En abril de 1960, el investigador R. Narayanan public el trabajo Predicciones de resistencia en concretos jvenes, su reporte detall el efecto de curados iniciales a elevadas temperaturas sobre el desarrollo de resistencia del concreto, expresado en trminos de maduracin del concreto. Indic que debajo de los 70C, el patrn maduracin - resistencia es el mismo independiente de la temperatura; arriba de los 70C existe diferentes curvas de relacin para cada temperatura.

En 1964, los investigadores canadienses Malhotra V.M., Zoldner y Lapinas R., publicaron un trabajo notable, Ensayos acelerados para determinar la resistencia a compresin del concreto a los 28 das, describiendo el efecto del tiempo de espera antes y despus del curado acelerado, tiempo y duracin de la ebullicin, y encontraron la temperatura de 93C como la temperatura ptima de ensayo. Tambin comprobaron que la Curva de Relacin de Resistencia a los 28 das, est influenciada por los diferentes tipos de cemento, agregados y aditivos.

En Alemania en 1966, el investigador A. Meyer, public un mtodo de ensayo rpido que determin la resistencia del concreto en 5 horas, con resultados muy satisfactorios para los tipos de cementos alemanes. El ensayo consisti en elaborar pequeos morteros de forma cilndrica (altura 11,3 mm y rea superficial 1 cm2) que luego son mantenidos en el interior de aparatos especiales por 3 horas, en un estado de aire saturado de humedad y a una temperatura de 40C. Seguidamente los cilindros son sometidos al vapor por 2 horas en cocinas autoclaves, luego enfriados a 20C, y finalmente ensayados a compresin. Las resistencias a compresin as obtenidas fueron aproximadamente iguales a los obtenidos a la edad de 28 das.

En junio de 1964, se llev a cabo en la ciudad de Pars, una Reunin Internacional de Laboratorios de Ensayos de materiales e Investigacin de Materiales de Construccin. En el mbito de esta cita, tambin se presentaron investigadores de ensayos acelerados de resistencia con miras a un rpido control. Destacaron los siguientes trabajos:

V.M. Malhotra, Anlisis de resistencias aceleradas a 24 horas - Departamento de minas y Estudios Tcnicos de la Ca. Mines Branch, Otawa.- Reportes de ensayos acelerados usados para control de campo en diferentes tipos de concreto usados en proyectos de represas. Las probetas son curadas a 74C por 21 horas, luego de un periodo de enfriamiento y capeado son ensayadas a las 24 horas. Las curvas de relacin fueron establecidas con resistencias a los 28 das para cemento tipo II en concreto estructural y concreto masivo.

V.M. Malhotra y N.G. Zoldner, Ensayos de resistencia acelerada de concreto usando el mtodo de ebullicin modificado. Usaron el mtodo de Akroyd modificado. El concreto fue suministrado por tres plantas de concreto pre-mezclado; secundados los trabajos por otros laboratorios de mezclas, concluyeron que la resistencia del concreto puede producirse a partir de la resistencia acelerada con una aproximacin de + 12%.

Vuojen J., Algunas notas sobre el uso de curados acelerados de especmenes para control de calidad de concreto. - Describe el uso extensivo en Finlandia de los ensayos acelerados empleando calentamiento en las primeras 24 horas. Las curvas de relacin de resistencia a los 28 das, fueron muy aproximadas.

Jorocki W., Control rpido de resistencia del concreto sobre la base de especmenes curados en agua caliente. - Investigacin efectuada del curado en agua a 90C por 24 horas, conteniendo cemento con escorias de altos hornos. Las curvas de relacin con resistencia a los 28 das no se vieron afectadas por las diferencias en la composicin del cemento.

En 1965, los investigadores canadienses Smith y Tiede, del Departamento de Caminos de Ontario, desarrollaron el Ensayo de Curado Autogenerado, en el cual el concreto se cocina con su propio calor.

En 1969, V.M. Malhotra, conjuntamente con N.C. Zoldner, publicaron el trabajo Algunas experiencias en campo, de pronstico de resistencia del concreto a 28 das, empleando mtodos acelerados. En esta investigacin recomendaron el uso de determinacin de resistencias aceleradas en la industria del concreto. Previamente haban analizado estadsticamente datos de resistencia suministrados por varias organizaciones industriales que empleaban mtodos acelerados en sus controles.

En 1970, Krishnan V: y Shu Tien Li, presentaron en Roma el trabajo Curvas de relacin resistencia maduracin del concreto bajo diferentes condiciones de curado, a al Segunda Conferencia Interamericana de Tecnologa de Materiales. En ella investigaron el efecto de los diferentes mtodos de curado sobre la resistencia a compresin del concreto, tales como curado al agua, curado al vapor, curado en hornos y curado a presin. Los ensayos fueron realizados a diferentes temperaturas y a diferentes edades: Las ecuaciones que relacionan la maduracin y la resistencia fueron dadas para una determinada calidad de los materiales constituyentes y para un tamao y forma de los moldes escogidos.

En Suiza, en el ao 1974, es patentado el mtodo de ensayo Rapidumat, desarrollado por la compaa Preceo S.A., en cooperacin con el Laboratorio Federal Suizo. El ensayo emplea 5 horas en determinar la resistencia del concreto. El tratamiento de las probetas es a una temperatura de 180C y presiones que varan de 5 14 horas. Despus de 4,5 horas de tratamiento, la presin es descendida y el agua drenada. La siguiente media hora se emplea en desmoldar, capear y ensayar.

En 1975, Jhon Bickley, public Aspectos de Tecnologa del concreto en las Torres de Comunicaciones Nacionales C.N. Toronto, Canad, obra que tiene excelente presentacin por la altura hasta la cual ha sido colocado el concreto (457 m). Los ensayos acelerados llevados acabo durante la construccin, certificaron la calidad del concreto 48 horas despus de haber sido colocado.

En 1971, la Sociedad Americana de Ensayos de Materiales (ASTM), por intermedio del Comit 684, estandariz tres diferentes procedimientos de curado acelerado, los cuales describo en la introduccin del presente trabajo.

En 1981, el Instituto Americano del Concreto (ACI), incluye recomendaciones en el Comit 214 para la evaluacin de resultados de resistencia a compresin provenientes de ensayos acelerados. stas fueron reaprovechadas el ao 1985 y actualmente estn vigentes (se detallarn ms adelante).

Entre las principales obras que se tiene conocimiento que se emplearon ensayos acelerados de resistencia para control de calidad del concreto, tenemos:

La construccin del Tnel Emisor Central en la Ciudad de Mxico, sobre un milln de metros cbicos de concreto, emplearon el mtodo B ASTM C 684 (agua en ebullicin).

La represa Guri, Venezuela, emplearon el mtodo B y C del ASTM C 684.

Proyecto hidroelctrico La Angostura, estado de Chiapas, Mxico, utilizaron 450000 m3 de concreto y emplearon el mtodo C, ASTM C 684 (curado autgeno).

En Canad, existen numerosos proyectos en los cuales se ha empleado ensayos acelerados de resistencia, Proyecto Hidrulico Manitoba, Long Spruce 1974, Churchill Falls Project, Labrador.

2. LA NORMA ASTM C-684

METODO STANDARD DE ELABORACION, CURADO RAPIDO Y ENSAYO DE ESPECIMENSE DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESION

Esta norma es publicada bajo la designacin fija C 684; el nmero que sigue a la designacin indica el ao original de adopcin o, en el caso de revisin, el ao de la ltima revisin. Un nmero en parntesis indica el ao de la ltima reaprobacin. Un psilon remarcado (() indica un cambio editorial desde la ltima revisin o reaprobacin.

1. Alcances

1.1 Este mtodo cubre cuatro procedimientos para la elaboracin, curado y ensayo de especmenes de concreto almacenados bajo condiciones que aceleren el desarrollo de la resistencia. Los tres procedimientos son: A. Mtodo del agua caliente. B. Mtodo del agua hirviendo. C. Mtodo del curado autgeno. D. Mtodo de presin y temperatura alta.

1.2 Los valores establecidos en unidades SI sern consideradas como estndar. Los valores dados en parntesis son provistos slo con fines informativos.

1.3 Esta norma no avala la direccin de todas las medidas de seguridad, si se necesitan, relacionadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de la norma establecer prcticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones reguladoras previas a su uso. Ver Seccin 9 y Notas de la 9 al 14 para advertencias y precauciones especficas.

2. Documentos de referencia2.1 Normas ASTM:

C 31 Prctica para la elaboracin y curado de probetas de concreto en el campo.

C 39 Mtodo de ensayo para la resistencia a la compresin de especmenes cilndricos de concreto.

C 172 Prctica para el muestreo del concreto fresco.

C 177 Mtodo de la prueba para las propiedades de transmisin termal en estado constante por medio de la lmina caliente protegida.

C 470 Especificacin para moldes para formar cilindros de concreto para ensayos verticalmente.

C 617 Prctica para el capeado de especmenes cilndricos de concreto.

C 1231 Prctica para el uso de capeados sueltos en la determinacin de la resistencia a la compresin de cilindros de concreto endurecidos.

D 3665 Prctica para el muestreo aleatorio de los materiales de construccin.

E 105 Prctica para el muestreo probabilstico de materiales.

E 122 Prctica para la eleccin de la medida de muestra para estimar una medida de la calidad para un lote de proceso.

E 141 Prctica para la aceptacin de la evidencia basada en los resultados del muestreo probabilstico.

3. Terminologa

3.1 No hay trminos en esta norma que requieran nuevas u otras definiciones que las obtenidas en el diccionario.

4. Resumen del mtodo4.1 Los especmenes de concreto son expuestos a condiciones de curado acelerado para desarrollar una porcin significante de su resistencia ltima dentro de un periodo de tiempo que vara de las 5 a las 49 horas dependiendo del procedimiento seleccionado. Los procedimientos A y B utilizan el almacenamiento de los especmenes dentro agua caliente en elevadas temperaturas de curado sin prdida de humedad. La funcin primaria del agua moderadamente caliente usada en el procedimiento A es de servir como aislamiento para conservar el calor generado por la hidratacin. El nivel de temperatura empleado en el procedimiento B provee aceleracin termal. El procedimiento C implica el almacenamiento de los especmenes en contenedores de curado aislados en los cuales la elevada temperatura de curado es obtenida del calor de hidratacin del cemento. Los contenedores sellados tambin previenen la prdida de humedad. El procedimiento D requiere la aplicacin simultnea de elevadas temperaturas y presin al concreto utilizando contenedores especiales. Los procedimientos de muestreo y ensayos son los mismos que para los especmenes curados normalmente (Ver Prctica C 172 y Mtodo de Ensayo C 39 respectivamente).

4.2 Importantes caractersticas del procedimiento son dadas en la Tabla 1.

5. Significado y uso5.1 Los procedimientos de curado acelerado proveen, en el tiempo temprano de prctica, una indicacin del potencial de resistencia de una mezcla especfica de concreto. Tambin proveen informacin de la variabilidad del proceso de produccin para el uso en el proceso de control.

5.2 La resistencia acelerada temprana obtenida de cualquiera de los procedimientos en este mtodo de ensayo puede ser usada para evaluar las resistencias del mismo modo que las resistencias convencionales a los 28 das han sido usadas en el pasado, con cambios adecuados en los valores de resistencia esperados. Desde que la prctica de usar los valores de resistencia obtenidos de los cilindros curados normados a los 28 das ha sido largamente establecida y difundida, los resultados de los ensayos de resistencia de los especmenes curados por los mtodos acelerados son usados a menudo para establecer la resistencia bajo condiciones normales de curado a una edad ms tarda. Tales predicciones deberan estar limitadas a concretos que usen los mismos materiales y proporciones de mezcla que aquellos usados para establecer la correlacin.

5.3 La correlacin entre la resistencia acelerada y la resistencia a una edad ms tarda usando mtodos de curado convencional, depende de los materiales que comprenden el concreto, las proporciones de la mezcla y el procedimiento especfico de ensayo acelerado.

5.4 El usuario debe de elegir qu procedimiento usar bajo la base de la experiencia y las condiciones locales. Estos procedimientos en general sern prcticos cuando un laboratorio de campo est disponible para alojar los contenedores de curado y el equipo de ensayo para medir la resistencia a la compresin dentro de un lmite especfico de tiempo.

6. Interferencias6.1 Cuando se requiere un tamizado hmedo de la muestra de concreto previo al moldeado del espcimen de prueba, debido a limitaciones en el tamao mximo del agregado (como en el mtodo D, en el que se limita a 25 mm mximo), considerar el efecto del tamizado hmedo en el contenido de aire y la resistencia de los especmenes de prueba.

7. Aparatos7.1 El equipo y las pequeas herramientas para fabricar especmenes, medir el slump y determinar el contenido de aire deben cumplir los requerimientos del mtodo C31.

7.2 Moldes:7.2.1 Los moldes cilndricos para los especmenes de ensayo usados en los procedimientos A, B y C, deben cumplir la especificacin C 470. Los moldes de papel estn excluidos. Cuando los especmenes han de ser ensayados sin capeado, usar solamente moldes reusables que tengan placas aseguradoras las cuales pueden ser conectadas con seguridad a la base y parte superior del molde. Estas placas deben brindar superficies planas sin desniveles mayores a 0,05 mm (0,002 pulgadas) y adems deben asegurar que el extremo del cilindro al ser preparado para ser ensayado no se aparte de la perpendicularidad respecto al eje del espcimen por ms de 0,5 (aproximadamente equivalente a 10 mm/m (1/8 de pulgada en 12 pulgadas)). El ensamblaje del molde debe ser lo suficientemente hermtico para permitir al molde lleno ser volteado de la posicin de llenado vertical a una posicin de curado horizontal sin prdida de mortero o dao del espcimen de prueba.

7.2.2 Los moldes cilndricos para el procedimiento D deben cumplir con lo siguiente:

7.2.2.1 Hechos de acero inoxidable.

7.2.2.2 Equipados con tapones metlicos removibles en la parte superior e inferior y sellos en forma de anillos.

7.2.2.3 Equipado con un elemento calentador capaz de elevar la temperatura del concreto dentro del molde de 150 + 3C (300 + 5F) dentro de 30 + 5 minutos, y sea capaz de mantener esta temperatura a travs del tiempo requerido por el procedimiento de ensayo.

7.2.2.4 Equipado con aparatos para medir la temperatura dentro de cada molde para asegurar que la temperatura del concreto satisface los requerimientos de temperatura establecidos y

7.2.2.5 Equipado con un componente de carga acompaante capaz de mantener una presin de 10,3 MPa + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) sobre el concreto durante el periodo de curado.

7.3 Aparatos de curado

7.3.1 Tanque de curado acelerado para los procedimientos A y B

7.3.1.1 El tanque puede tener cualquier configuracin que de cabida al nmero de cilindros a ser ensayados y los cilindros pueden tener cualquier arreglo que permita una distancia libre de la menos 2 pulgadas (50 mm) entre los costados del cilindro y la pared del tanque, y al menos 4 pulgadas (10mm) entre cilindros adyacentes. El nivel del agua debe ser revisado peridicamente y mantenido en 4 pulgadas (100 mm) sobre la parte superior de los cilindros.

Nota1.- La implementacin de un tubo de rebose es conveniente para controlar la profundidad mxima del agua. Un nmero de diferentes tanques ha sido usado con xito. Las instrucciones se muestran en le apndiceX1.

7.3.1.2 Equipar tanque con elementos de control del ambiente capaces de: (1) proveer la temperatura de agua especificada, (2) mantener la temperatura del agua dentro de los + 3C (+ 5F) del valor especificado en cualquier punto del agua y (3) limitar el salto de temperatura, luego de la inmersin de los especmenes a menos de 3C (5F) y retornar a la temperatura especificada del agua dentro de 15 minutos. Termmetros u otros aparatos de medicin de temperatura deben ser usados independientemente del termostato para chequear la temperatura del agua.

Nota 2.- Dependiendo de las caractersticas de diseo del tanque, el aislamiento o la agitacin mecnica, o ambos pueden ser necesarios para alcanzar los requerimientos de temperatura especificados. Los calentadores elctricos de inmersin controlados por un termostato son la forma ms adecuada de calentar los elementos. Calentadores elctricos de inmersin controlados por un termostato son una forma adecuada de calentar los elementos. Para un procedimiento particular, el tamao del elemento calentador requerido depender del tamao del tanque y del nmero de cilindros ensayados a la vez.

7.3.1.3 La placa que sostiene los cilindros est perforada para permitir con la circulacin del agua.

7.3.1.4 Una tapa ceida para reducir la evaporacin es requerida para el procedimiento B pero es opcional para el procedimiento A.

7.3.2 Contenedor de curado para el procedimiento C

7.3.2.1 El contenedor consiste de un aislamiento termal que cumpla los requerimientos de retencin de calor de 12.2.1 que rodee muy cercanamente al cilindro de concreto de prueba.

7.3.2.2 El contenedor debe ser capaz de permitir la insercin y el retiro del cilindro y donde se requiera debe tener una envoltura exterior y un revestimiento interior para proteger al aislante del dao mecnico.

7.3.2.3 El contenedor puede estar provisto de un termmetro de registro mximo o mnimo el cual no debe estar aislado del cilindro de prueba (ver Nota 10).

7.3.2.4 El contenedor tiene una tapa u otros medios para proveer un cerrado seguro durante el periodo de curado especificado. La tapa incluye un sello de calor que satisface los requerimientos de 12.2.2.

7.3.2.5 El contenedor debe ser capaz de contener uno o dos cilindros.

Nota 3.- Ejemplos de contenedores convenientes estn incluidos en el apndice X1. Cualquier configuracin es aceptable siempre que cumpla con los requerimientos de desempeo de 12.2.

7.3.3 Aparato de curado para el procedimiento D

7.3.3.1 El aparato de curado consiste de un sistema de carga para aplicar la presin especificada al espcimen de concreto y moldes especiales para mantener los especmenes de concreto a la temperatura especificada durante el periodo de curado. El aparato de curado puede tener cualquier configuracin adecuada para el nmero de especmenes cilndricos a ser ensayados. El Apndice X1 describe un aparato exitoso diseado para curar tres especmenes.

7.4 Aparato de capeado

7.4.1 Si se requiere el capeado de los especmenes de ensayo, use el aparato especificado en la Prctica C 617 o la Prctica C 1231.

8. Materiales

8.1 Compuesto de capeado o almohadillas en forma de tapa para su uso cuando los extremos de los especmenes de ensayo no son adecuados para ser ensayados sin capeado.

9. Riesgos

9.1 Observar los requerimientos de la OSHA y las normas de laboratorio y precauciones de seguridad en el campo al hacer un muestreo, moldear, curar y ensayar el concreto.

9.2 Observar las medidas adicionales de seguridad indicadas al usar el Procedimiento B para prevenir quemaduras como resultado del uso del agua hirviendo como medio de curado.

9.3 Observar las medidas de seguridad adicionales indicadas al usar el Procedimiento D para prevenir daos debido a la alta temperatura y presin usadas para el curado.

10. Muestreo

10.1 Determinar el nmero de pruebas requeridas del lote de concreto o proceso. Usar un plan aleatorio o sistemtico que provea el nmero de ensayos necesarios para caracterizar la resistencia del concreto usado en construccin.

10.2 Si el lote o proceso est estratificado en sub-lotes, localizar las muestras utilizando un procedimiento aleatorio estratificado. Si las circunstancias dictan una aproximacin no estratificada, usar un procedimiento aleatorio.

Nota 4.- Un procedimiento de muestreo aleatorio estratificado puede ser implementado dividiendo cada lote de concreto en un nmero de lotes de las mismas medidas, y seleccionando al azar una muestra al azar de cada sub-lote. El nmero de sub-lotes iguala al nmero de muestras que fueron programadas para ser tomadas del lote. Por ejemplo, si los requerimientos del trabajo indican que cada 500 m3 de concreto sean tratados como un lote y que de cada lote se obtengan cinco muestras para determinar la resistencia a la compresin, dividir el lote en cinco sub-lotes iguales en tamao de 100 m3 cada uno. Obtener una muestra aleatoriamente de cada sub-lote. Los resultados de los ensayos obtenidos de las cinco muestras obtenidas de esta manera, proveen estimaciones imparciales de la resistencia a la compresin del lote de 500 m3. Este es el camino ms prctico para asegurarse de que las muestras obtenidas incluyen el rango entero de concreto en el proceso de produccin. Si ocurren sub-lotes de medidas desiguales debido al proceso constructivo, un ponderado de los resultados de los ensayos podra ser apropiado para mantener la imparcialidad y defensibilidad del proceso de muestreo.

Nota 5.- La Prctica D 3665 contiene una tabla de nmeros aleatorios que incluyen instrucciones para su uso. Las Prcticas E 105, E 122 y E 141 contiene informacin adicional concerniente a las prcticas de muestreo.

11. Preparacin de los aparatos

11.1 Mtodos A y B

11.1.1 Activar los elementos de control ambiental por lo menos una hora previa al comienzo de los ensayos programados para permitir que la temperatura del agua y el equipo se estabilice.

11.2 Mtodo C

11.2.1 Conducir los ensayos de prueba especificados en la seccin 12 previamente a la programacin de los ensayos.

11.3 Mtodo D

11.3.1 Limpiar y chequear los moldes y enchufes de los extremos antes de comenzar una prueba. Normalizar el sistema de carga de acuerdo con la seccin 12 previamente a la programacin de los ensayos.

12. Normalizacin

12.1 Para todos los mtodos, verificar la calibracin de los medidores de temperatura, componentes de control y registro sobre una base peridica frecuente. Calibrar dichos componentes de acuerdo con las especificaciones del fabricante o los estndares de las prcticas de laboratorio.

12.2 Requerimientos del Mtodo C12.2.1 Retencin de calor: Colocar un contenedor cilndrico hermtico con dimensiones internas de 300 mm (12 pulgadas) de alto por 150 mm (6 pulgadas) de dimetro en el contenedor de curado autgeno. Llenar el contenedor hasta a 6mm ( de pulgada) del borde con agua a una temperatura de 82C (180F). Insertar un termmetro en el agua y medir la temperatura inicial del agua con un adecuado aparto de lectura externa. Luego sellar el contenedor de agua con una cubierta de bolsa de plstico y cerrar el contenedor autgeno. Cuando el contenedor de curado autgeno est almacenado en aire tranquilo a 21 + 1C (70 + 2F) los requerimientos de temperatura del agua deben ser como sigue:

Tiempo transcurrido

HFC

12152 + 567 + 3

24136 + 658 + 3

48114 + 745 + 4

72100 + 838 + 4

12.2.2 Prueba de impermeabilidad de la empaquetadura del sello de calor.- Cuando el contenedor de curado autgeno est inmerso en el agua a una profundidad de 150 mm (6 pulgadas) por encima de la junta entre las partes separables, no debe escapar aire a travs del sello de calor dentro de un periodo de 5 min.

12.2.3 Estabilidad del contenedor.- El contenedor o alguna de sus partes no deben demostrar resquebrajamientos, fracturas o distorsiones al ser mantenidos a una temperatura ambiente de -30C (-20F) durante 72 horas, ni ablandamiento o distorsin al ser mantenidos a una temperatura ambiente de 60C (140F) por 72 horas. El tipo de empaquetadura del sello de calor debe recobrar completamente su espesor original luego de ser comprimido un 50% bajo las condiciones de temperatura especificadas arriba.

12.3 Mtodo D

12.3.1 Verificar la calibracin del componente de carga sobre una base peridica. Si el componente de carga es tambin utilizado para el ensayo de compresin de los especmenes, seguir los requerimientos del mtodo de ensayo C 39.

13. Condicionantes

13.1 Los periodos de curado relativamente cortos usados para los especmenes de prueba en este mtodo de ensayo, requieren de una atencin especial dirigida a las condiciones del equipo y los especmenes de prueba. Ceirse cuidadosamente a la temperatura especificada y a los tiempos requeridos en este mtodo

14. Procedimiento

14.1 Procedimiento A: Mtodo del agua tibia

14.1.1 Preparacin de los especmenes de prueba:14.1.1.1 Moldear los especmenes de prueba de acuerdo con los requerimientos de la Prctica C 31.

14.1.2 Curado:

14.1.2.1 Si es necesario, cubrir la parte superior del espcimen con una placa rgida para prevenir la prdida de mortero en el tanque.

14.1.2.2 Inmediatamente despus del moldeado, colocar el espcimen dentro del tanque de curado (Nota 6). Mantener el agua de la inmersin y a travs del tiempo de curado en 35 + 3C (95 + 5F).

Nota 6.- Si los cilindros estn en moldes que cumplen con los requerimientos de 7.2.1.1, pueden ser almacenados horizontalmente, de otro modo sern almacenados en el tanque de curado con el eje largo vertical.

14.1.2.3 Registrar la temperatura del agua de curado continuamente o peridicamente a travs del periodo de curado.

14.1.2.4 Despus de curar por 23 h + 30 min., remover los especmenes del tanque y desmoldar.

14.1.3 Capeado y Ensayado:

14.1.3.1 Capear los extremos de los especmenes que no estn planos dentro de 0,05 mm (0,002 pulgadas) o se aparten de la perpendicularidad al eje central por ms de 0,5 (aproximadamente equivalente a 10 mm/m (1/8 en 12)) como se especifica en la Prctica C 617 o la Prctica C 1231 (ver Nota 7).

Nota 7.- El picado de cilindros para alcanzar los requerimientos de horizontalidad est permitido si los especmenes son ensayados dentro de los lmites de tiempo especificados.

14.1.3.2 Para tapas vinculadas, usar material de capeado que desarrolle a la edad de 30 minutos al ser ensayado de acuerdo a las provisiones de la Prctica C 617, una resistencia igual o mayor que la resistencia de los especmenes a ser ensayados.

14.1.3.3 Si se usa tapas vinculadas, no ensayar especmenes antes de 30 minutos luego del capeado.

14.1.3.4 Probar los cilindros para la resistencia de acuerdo con los requerimientos del Mtodo de Ensayo C 39 a la edad de 24 h + 15 min.

14.2 Procedimiento B: Mtodo del agua hirviendo

14.2.1 Preparacin de los especmenes de prueba.- Los especmenes deben ser preparados de acuerdo a 14.1.1.

14.2.2 Curado inicial14.2.2.1 Cubrir el cilindro para prevenir prdida de humedad y almacenarlo de modo que no sea sujeto de perturbacin. Mantener la temperatura del rea de almacenamiento en 21 + 6C (70 + 10F). Cumplir con los requerimientos de la Prctica C 31 para la proteccin y almacenamiento de los especmenes de prueba.

Nota 8.- Es necesaria una estricta atencin a la proteccin y almacenado de los cilindros durante este periodo inicial para resultados significativos debido al corto periodo de curado total.

14.2.3 Curado acelerado:

14.2.3.1 A las 23 h + 15 min. luego del moldeado, colocar los moldes cubiertos en el tanque de agua (Nota 9). Mantener la temperatura del agua al tiempo de la inmersin y a travs del periodo de curado en la ebullicin (Nota 10).

Nota 9.- Precaucin- Adems de otras precauciones, usar proteccin apropiada para los ojos, rostro manos y brazos para prevenir daos por la liberacin repentina del vapor al abrir el contenedor o sumergir los cilindros dentro del agua hirviendo. Se sugiere el uso de tenazas para izaje a fin de hacer descender lentamente los moldes dentro del agua hirviendo evitando las salpicaduras.

Nota 10.- En lugares confinados, la temperatura del agua debe ser mantenida justo debajo del punto de ebullicin para evitar la evaporacin excesiva. La temperatura a la cual el agua hierve vara debido a las diferencias de altitud respecto al nivel del mar. Las diferencias en las resistencias por las diferencias en las temperaturas no son significativas, pero las comparaciones de los resultados entre reas con dichas diferencias, deben ser respaldadas por correlaciones apropiadas e interpretadas con el conocimiento de las variaciones de temperatura.

14.2.3.2 Registrar la temperatura del agua de curado continuamente o peridicamente a travs del periodo de curado.

14.2.3.3 Despus de curar por 3 h + 5 min. sacar los especmenes del agua hirviendo, quitar el molde y permitir al cilindro enfriarse por no menos de 1 hora a la temperatura ambiente previo al tapado.

14.2.4 Tapado y ensayado14.2.4.1 Capear y ensayar los cilindros de acuerdo con 14.1.3 con la excepcin de que la edad a la hora del ensayo debe ser de28 h + 15 min.

14.3 Procedimiento C: Mtodo Autgeno

14.3.1 Preparacin de los especmenes de prueba14.3.1.1 Preparar los especmenes de acuerdo a 14.1.1.

Nota 11.- Moldes reusables de metal con placas a los extremos y abrazaderas podran ser impracticables para el procedimiento C.

14.3.2 Curado:

14.3.2.1 Inmediatamente despus del moldeado, cubrir los moldes con una placa de metal o una tapa hermtica adecuada y colocarlos en una bolsa de plstico resistente de la cual debe ser extrado todo el aire atrapado que sea posible previamente al cerrado del cuello. (Alternativamente puede usarse una cubierta de plstico hermtico a la humedad). Usar una bolsa de plstico con la resistencia suficiente para resistir perforaciones y servir como una agarradera de izaje para colocar y remover el cilindro del contenedor autgeno.

14.3.2.2 Reajustar el termmetro de mximo mnimo y luego de que es espcimen es insertado dentro del contenedor, asegurar la agarradera del contenedor.

14.3.2.3 Registrar claramente la hora de moldeado con aproximacin a los 15 minutos y la temperatura del concreto fresco moldeado claramente en el exterior del contenedor.

14.3.2.4 Almacenar el contenedor de curado por lo menos 12 horas en un lugar no sujeto a perturbaciones o la luz directa del sol, y preferentemente a temperaturas de 21 + 6C (70 + 10F).

14.3.2.5 A la edad de 48 h + 15 min. luego de que el espcimen fue moldeado, sacar el espcimen del contenedor y desmoldar. Dejar el espcimen durante 30 min. a la temperatura ambiente.

14.3.2.6 Registrar las temperaturas mxima y mnima en el contenedor indicadas en el termmetro.

Nota 12.- Las comparaciones entre las temperaturas mxima y mnima con la temperatura registrada del concreto fresco proveer una indicacin de un curado anormal o interrumpido el cual podra causar resultados altos o bajos de la resistencia.

14.3.3 Capeado y ensayado.14.3.3.1 Capear y ensayar los cilindros de acuerdo con 14.1.3 exceptuando que la edad al momento de la prueba debe de ser 49 h + 15 min.

Nota 13.- El capeado y ensayado pueden ser ejecutados a edades diferentes a las especificadas en 14.3.3. Agencias que usan el procedimiento han establecido por conveniencia relaciones entre los resultados de las pruebas a 24, 72 y 96 horas, con aquellas obtenidos con el curado hmedo normal. De cualquier modo, a las 24 horas, la relacin es menos satisfactoria que aquellas obtenidas por el curado autgeno acelerado a las 48, 72 96 horas. Donde el periodo de curado es otro que el especificado en 14.3.3, la edad al momento de la prueba debe ser el periodo de curado ms 1 hora. La tolerancia de + 15 minutos debe mantenerse.

14.4 Procedimiento D: Mtodo de alta temperatura y presin

14.4.1 Preparacin de los especmenes de prueba

14.4.1.1 Para el aparato de curado descrito en el apndice X1, los moldes son cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas). Sellar los moldes con sus clavijas en la base antes de llenarlos con concreto.

14.4.1.2 El procedimiento D est limitado al concreto que contiene un tamao mximo de agregado de 25 mm (1 pulgada). Hacer un tamizado hmedo del concreto que contiene agregado mayor de 35 mm (1 pulgada) de acuerdo con la Prctica C 172.

14.4.1.3 Colocar el concreto en los moldes en dos capas iguales y varillar cada capa 10 veces. Nivelar la parte superior del concreto con una herramienta especial (ver figura X1.3), para alcanzar el nivel requerido de concreto para recibir la clavija metlica de la parte superior que transmite la presin designada de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) al concreto en el molde.

14.4.2 Curado

14.4.2.1 Inmediatamente despus del moldeado, cubrir cada molde con un tapn metlico para sellar el concreto dentro del molde durante el proceso de curado.

14.4.2.2 Apilar los moldes verticalmente y colocarlos en el aparato de carga descrito en 7.3.3.1. Aplicar y mantener una presin de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) sobre el concreto dentro de los moldes.

14.4.2.3 Activar el elemento de calentamiento especificado en 7.2.2 para elevar la temperatura del espcimen a 150 + 3C (300 + 5F) dentro de 30 + 5 minutos. El periodo de curado comienza cuando el elemento de calentamiento es activado.

14.4.2.4 El periodo de curado dura 5 horas + 5 minutos. Durante las primeras 3 horas, mantener la temperatura del espcimen en 150 + 3C (300 + 5F). Luego de 3 horas, apagar el elemento de calentamiento y mantener la presin en 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) por el resto del periodo de curado.

14.4.2.5 Al final del periodo de curado, liberar la presin, sacar los moldes del aparato de carga y extraer los especmenes de los moldes.

Nota 14.- Precaucin.- el uso de altas temperaturas t presiones impone la necesidad de medidas de seguridad para prevenir que maduras en la piel u ojos como resultado de un escape sbito del vapor al remover los tapones de los moldes. Adems de otras precauciones, usar proteccin para ojos, rostro y manos, al momento de sacar los especmenes de los moldes. Se sugiere que los tapones sean removidos palanqueando en direccin opuesta al operador.

Nota 15.- Revestimientos de plstico de polipropileno pueden ser usados dentro de los moldes para facilitar la extrusin del concreto curado de los moldes.

14.4.3 Capeado y Ensayado

14.4.3.1 Normalmente los especmenes no necesitan ser capeados para el ensayo debido a que los tapones metlicos producen superficies adecuadamente planas. Si las superficies de los extremos no cumplen los requerimientos de 14.3.3.1, capear los especmenes de acuerdo con 14.1.3.

14.4.3.2 Ensayar los especmenes para la resistencia de acuerdo con el Mtodo de Ensayo C 39 dentro de los 15 minutos siguientes al desmoldado. Cuando se requiere capeado, ensayar los especmenes 30 minutos despus del capeado.

Nota 16.- El aparto de carga usado para el periodo de curado puede tambin ser designado como un a adecuada mquina de ensayo de compresin (ver Apndice X1).

15. Interpretacin de resultados15.1 Los requerimientos de resistencia en los cdigos y especificaciones existentes no estn basados en el curado acelerado; adems, el uso de los resultados de este mtodo en la prediccin de resistencias de conformidad con las especificaciones debe ser aplicado con gran precaucin. Como se estableci en la seccin 17, la variabilidad del mtodo de ensayo es la misma o menor que la de los mtodos tradicionales. As, los resultados pueden ser usados en una rpida valoracin de la variabilidad para el proceso de control y sealamiento de la necesidad para ajustes indicados. Por otro lado, la magnitud de los valores de resistencia obtenidos es influenciada por la combinacin especfica de materiales de modo que el uso de los resultados ya sea para las pruebas convencionales a una edad arbitraria cualquiera o aquellas de este mtodo, deben ser respaldadas por la experiencia o las correlaciones desarrolladas por la agencia especfica para las condiciones y materiales locales existentes.

16. Reporte16.1 Reportar lo siguiente para cata espcimen de ensayo:

16.1.1 Nmero de identificacin.

16.1.2 Dimetro (y longitud si no es normada) en milmetros (o pulgadas).

16.1.3 rea transversal en milmetros cuadrados (o pulgadas cuadradas).

16.1.4 Carga mxima en Newtons (o libras fuerza).

16.1.5 Resistencia a la compresin calculada con aproximacin de 0,1 MPa (10 psi).

16.1.6 Tipo de fractura, si es diferente al cono usual.

16.1.7 Defectos en el espcimen o la cubierta (si se usa)..

16.1.8 Edad de los especmenes.

16.1.9 Mtodo de curado acelerado usado.

16.1.10 Las temperaturas mxima y mnima con la mayor aproximacin C (F) si se us el procedimiento C.

16.1.11 Si es aplicable, mtodo de transporte usado para transportar los especmenes al laboratorio.

16.1.12 Temperatura ambiente del espcimen o el contenedor durante el curado inicial en el Procedimiento B y o del contenedor durante el almacenamiento para el Procedimiento C.

17. Precisin y sesgos

17.1 Precisin

17.1.1 Los datos usados para preparar los siguientes enunciados de precisin, fueron obtenidos usando medidas en el sistema pulgada libra

17.1.2 El coeficiente de variacin de laboratorio nico para especmenes vaciados del mismo lote ha sido determinado en 3,6% para cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) (como los usados en los Procedimientos A, B y C) y como 6,7% para los cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) (como los usados en el Procedimiento D) (Nota 17). Adems, para los cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) ensayados de acuerdo a los procedimientos A, B y C, los resultados individuales de dos ensayos de resistencia adecuadamente conducidos, por el mismo laboratorio sobre especmenes hechos del mismo lote, no deberan diferir ms de 10,1% de su promedio. Para cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) ensayados de acuerdo al Procedimiento D, la diferencia mxima aceptable entre tres resultados de ensayos individuales es 22,1%.

17.1.3 El coeficiente de variacin de laboratorio nico para resultados de ensayos entre lotes vaciados en das diferentes ha sido determinado en 8,7% para cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) como los usados en los Procedimientos A, B y C y como 20% para los cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) como los usados en el Procedimiento D (Nota 18). El resultado de un ensayo es el promedio de resistencia de dos especmenes para los Procedimientos A, B y C y el promedio de tres especmenes para el Procedimiento D. Adems, los resultados de dos ensayos de resistencia conducidos apropiadamente de diferentes lotes del mismo material vaciado en das diferentes, no deberan diferir ms de 24,4% del promedio para los cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) y 56% para cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) (Nota 18).Nota 17.- Estos nmeros representan el lmite (1s %) como se describe en la Prctica C 670.

Nota 18.- Estos nmeros representan, respectivamente, los lmites (1s %) y (d2s %) como se describe en la Prctica C 670.

18. Palabras llave

18.1 Curado acelerado, resistencia a la compresin, ensayado.

Tabla 1 Breve descripcin de los procedimientos de curado acelerado

ProcedimientoMoldesMedio de curado aceleradoTemperatura de curado acelerado C (F)Edad de comienzo del curado aceleradoDuracin del curado aceleradoEdad de prueba

A. Agua tibiaReutilizables o de un solo usoAgua35 (95)Inmediatamente despus de sacado

23 h + 15 min.24 h + 15 min.

B. Agua hirviendoReutilizables o de un solo usoAguaHirviendo23 h + 15 min. despus de sacado

3 h + 5 min.28 h + 15 min.

C. AutgenoDe un solo usoCalor de hidratacinTemperatura inicial del concreto aumentada por el calor de hidratacin

Inmediatamente despus de sacado48 h + 15 min.49 h + 15 min.

D. Alta temperatura y presinReutilizableCalor externo y presin150 (300)Inmediatamente despus del vaciado5 h + 5 min.5,25 h + 5 min.

APNDICE

XI. APARATOS DE CURADO

X1.1 Tanque de curado acelerado (Procedimientos A y B)

X1.1.1 Tanques de curado similares a los mostrados en la figura X1.1 han sido usados satisfactoriamente.

X1.1.2 Las cajas diseadas apropiadamente asegurarn una temperatura casi uniforme a travs del tanque sin la necesidad de un agitador mecnico. Los calentadores de inmersin deberan estar localizados centralmente en el plano, tan cerca del fondo del tanque como sea posible. Luego, el agua sobre el calentador ser mantenida en circulacin mediante corrientes de conveccin.

X1.1.3 Para un tanque que contenga dos o tres cilindros, dos elementos emparejados (de 1500 y 5000 W) han sido encontrados apropiados para el procedimiento B. Mientras los elementos pequeos mantendrn el curado especificado, el elemento ms grande es requerido como un elevador de tensin para restablecer la ebullicin dentro del tiempo especificado luego de que los cilindros han sido sumergidos. Donde el tanque vaya ser usado slo para el procedimiento A, mientras los calentadores mencionados son apropiados, un nico elemento (3000 W) tambin ha sido encontrado adecuado. Con el ltimo calentador el tanque, cuando es usado para el procedimiento A, puede ser de dimensiones mayores para dar cabida a ms de dos o tres cilindros.

X1.1.4 La tubera de rebose, la tapa fielmente ajustada y el aislamiento exterior no son esenciales para los tanques usados en le procedimiento A.

X1.2 Contenedor de curado autgeno

X1.2.1 Un contenedor satisfactorio es mostrado en la figura X1.2.

X1.2.2 El espacio para el termmetro de mximos y mnimos (si se requiere) y los medios para abrir el contenedor, asegurarlo cuando est cerrado y levantarlo, no son mostrados.

X1.2.3 Se requiere un sello de calor en la cara de la junta entre las partes separables del contenedor. Este puede ser un sello del tipo laberinto o empaquetadura, que cumpla los requerimientos de 12.2.1, 12.2.2 y 12.2.3. Una empaquetadura adecuada es la espuma flexible de poliuretano (32 kg/m3 o 2 lb/ft3) mantenido al ser cerrado con 50% de compresin.

X1.2.4 El poliuretano de celdas cerradas espumado en el sitio con una densidad entre 32 y 48 kg/m3 (2 y 3 lb/ft3 ) y una conductividad termal igual o menor a 0,02 W/m.K (0,15 Btu.in/h.ft2.F) de acuerdo al mtodo de ensayo C 177, ha sido encontrado como un material adecuado en el espesor especificado para cumplir los requerimientos de retencin de calor de 12.2.1.

X1.2.1.4 El termmetro de mximo y mnimo debera cubrir un rango de -10 a 65 C (20 a 150 F) con incrementos de 1.

X1.3 Equipo de alta temperatura y presin (Procedimiento D)

X1.3.1 Un aparato satisfactorio para el Procedimiento D es mostrado en la figura.

X1.3.2 Moldes diseados apropiadamente asegurarn una temperatura casi uniforme a travs del concreto. Los hilos calentadores estn normalmente espaciados de manera ceida cerca de los bordes del molde y ms holgada en su parte central.

X1.3.3 Para un molde cilndrico de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas), un elemento calentador de 100 W alcanzar y mantendr la temperatura especificada durante el periodo de curado. El aislamiento regular de fibra de vidrio con una estimacin de R 20 ha sido encontrado suficiente para el elemento calentador sugerido y el ciclo de curado requerido. Cada molde tiene su propio circuito elctrico, de modo que si uno falla en su funcionamiento, dos moldes mantendrn curando dos especmenes de manera satisfactoria. El sistema elctrico debe tener indicadores en curso, un temporizador y una alarma para hacer el procedimiento de curado automtico y simple de monitorear.

X1.3.4 El gato hidrulico y el acumulador deben estar equipados con un manmetro para indicar la presin que es aplicada al concreto en los moldes. El acumulador debe ser calibrado de modo que mantenga la presin requerida de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi).

X1.3.5 Si se desea usar el aparato para ensayar los especmenes, luego el aparato debe ser diseado para funcionar como una mquina de ensayo de compresin satisfaciendo los requerimientos del Mtodo de Ensayo C 39.

3. EL METODO DEL AGUA HIRVIENDO

3.1 Caractersticas del Tanque de Curado

La principal caracterstica del tanque de curado, es la condicin de asegurar una temperatura de agua uniforme, sin necesidad de usar agitadores mecnicos.

El proceso de transformacin de calor es por conversin. La fuente de calor est constituida por calentadores elctricos (resistencias elctricas) localizados en la parte central del tanque y tan cerca del fondo como sea posible. Estos son controlados por un termostato. El tanque de curado tiene capacidad para cuatro probetas, habindose encontrado dos calentadores elctricos de 1500 y dos de 5000 Watt, como los adecuados. Las probetas en el interior del tanque deben guardar una separacin de 10 cm entre sus caras verticales y 5 cm de luz libre en las paredes del tanque.

Por encima de los calentadores, se ha provisto una plancha perforada de espesor 1/8 que sirve como soporte para los cilindros y adems facilita la circulacin del agua en la ebullicin as como la limpieza del tanque.

El nivel del agua deber mantenerse uniforme 10 cm por encima de la tapa de los moldes. El tanque cuenta con un dispositivo de desfogue para mantener el nivel del agua.

3.2 Procedimiento de ensayo

A continuacin se indican los pasos para realizar correctamente el Ensayo Acelerado de Resistencia a Compresin, de cuerdo a la norma C 684 del ASTM, revisada el ao 1996:

a. Se elaboran seis probetas, de acuerdo al mtodo de Obtencin de muestras de hormign fresco, norma ITINTEC 339.036 y Mtodo de Ensayo para la Elaboracin y Curado de Probetas Cilndricas de Hormign (Concreto) en Obra, norma ITINTEC 339.033.

b. Seguidamente, a las 23 horas + 15 minutos posteriores al muestreo y elaboracin, las probetas enfundadas en los moldes metlicos con tapa superior, son colocadas en el interior del tanque de curado acelerado por el tiempo de 3 horas 30 minutos. Este tanque debe contener agua a una temperatura de 91 + 3C. Por ello esta parte se conoce como cocimiento de las probetas.

Teniendo en cuenta que la temperatura del agua est en ebullicin, se recomienda tomar medidas preventivas para evitar quemaduras en los ojos o manos debido al escape de calor caliente en el momento de colocar las probetas en el tanque de curado acelerado. El nivel del agua en el interior del tanque debe quedar encima de la cara superior de las probetas mnimo 10 cm.

Las cuatro probetas restantes inician a las 24 horas el curado hmedo normalizado para ensayos a compresin a los 7 y 28 das.

c. La temperatura del agua en el tanque de curado acelerado, deber ser verificada permanentemente con un termmetro e inclusive antes de la inmersin de las probetas. En el presente trabajo, la verificacin de temperatura se ha efectuado cada 30 minutos, tal como indica la norma presente.

d. A la edad de 26 horas + 15 minutos, las probetas deben ser emergidas del tanque de curado acelerado. Luego, son desmoldadas y enfriadas por 1 hora, antes de ser capeadas.

e. A la edad de 28 horas + 15 minutos, las probetas de curado acelerado deben ser ensayadas segn el Mtodo de Ensayo a la Compresin para Probetas de Hormign, norma ITINTEC 339.034.

f. Finalmente, las cuatro probetas restantes, son ensayadas, dos a la edad de 7 das y dos a la edad de 28 das de curado hmedo de acuerdo a la norma ITINTEC 339.034

Como comentario al procedimiento de la norma C 684 descrito, sealamos que en la prctica existe la necesidad de trabajos en horas extras, para las probetas muestreadas en horas de la tarde y obviamente las muestreadas los das sbado.

Por ejemplo, las probetas obtenidas a las 3 p.m. de un da cualquiera entre Lunes y Viernes, inician el curado acelerado al da siguiente a las 2 p.m., son sacadas de su cocimiento (del tanque de agua en ebullicin) a las 5:30 p.m. y finalmente despus de enfriadas y capeadas son ensayadas a las 7:30 p.m. + 10 minutos, hora de trabajo que no es normal en un laboratorio de concreto. Ante estas dificultades, muchos investigadores han sugerido modificaciones, uno de ellos, Torum Naik, propone 4 modificaciones del ensayo a 24 horas, 28 horas, 48 horas y 72 horas. En las cuales las ecuaciones de regresin son diferentes para cada caso. La metodologa bsica para estos cuatro procedimientos es la misma. Las probetas inician su ebullicin a una cierta edad por un nmero fijo de horas y luego son sacadas y enfriadas por 50 minutos. Posteriormente, ellas son capeadas y ensayadas a una hora despus de retirarse del agua en ebullicin.

El ciclo de ebullicin para las 24 horas, 28 horas, 48 horas y 72 horas, se inicia respectivamente a las 19 horas, 23 horas 44 horas y 68 horas. El tiempo de cocimiento para estos procedimientos es de 4 horas, 3 horas, 3 horas y 2 horas respectivamente.

Estos procedimientos dan gran flexibilidad para decidir si las probetas de acuerdo al momento de su obtencin, sigue procedimientos de 24 horas, 28 horas, 48 horas 72 horas, eliminando con estas adaptaciones los sobretiempos u horas extras innecesarias.

3.3 Parmetros estadsticos de control de calidad

La norma ASTM C 684 de Ensayos de Curado acelerado, especifica los siguientes parmetros estadsticos de Control de Calidad, vlido para los tres mtodos, que garanticen el buen procedimiento del ensayo, la uniformidad de las mezclas y el grado de exactitud de los resultados de resistencia a compresin, y son los siguientes:

a. El coeficiente de variacin debe tener un valor mximo de 3,6 para dos probetas hechas de la misma muestra de concreto. Adems, resultados de dos ensayos de resistencia realizados por un mismo laboratorio sobre dos probetas individuales, hechas con los mismos materiales, no deben diferir por ms de 10% de su promedio.

b. El coeficiente de variacin debe tener un valor mximo de 8,7 para mezclas de concreto elaboradas interdiariamente. Adems, los resultados de dos ensayos de resistencia, consistentes cada uno del promedio de dos probetas de la misma muestra en el mismo laboratorio, con los mismos materiales, no deben diferir por ms del 25% de su promedio.

3.4 Recomendaciones del instituto americano del concreto comit 214, acerca del uso de ensayos acelerados de resistencia

Los siguientes criterios del ACI, deben ser tomados en cuenta para la correcta determinacin de una ecuacin de regresin de forma lineal que estime la resistencia a compresin del concreto a la edad de 28 das de curado hmedo, en un ensayo acelerado normalizado por la norma ASTM C 684.

1. Las diferentes mezclas de concreto deben ser hechas con los mismos materiales (cemento, agregados, agua y aditivos)

2. El entorno externo a las mezclas de ensayo y muestras de concreto deben, preferentemente, ser constantes; por ejemplo, las facilidades fsicas en el lugar de trabajo o ubicacin de la planta, condiciones climticas, personal tcnico, laboratorio de control, equipo de mezclado.

3. Un mnimo de 30 pruebas de ensayo que cubran un amplio rango de resistencia se necesita para establecer una ecuacin de regresin adecuada. Se debe asegurar este requisito con el uso de por lo menos tres relaciones agua/cemento en las mezclas de ensayo.

4. Los resultados de las pruebas de ensayo bajo curado estndar, deben ser iguales por lo menos al 75% de la resistencia de diseo de la mezcla.

5. El coeficiente de correlacin (r) de la ecuacin de regresin lineal debe ser mnimo 0,80.

Es necesario indicar que el Comit 241 del ACI, no restringe las alternativas de establecer formas de correlacin del tipo potencia, logartmico o exponencial; alternativas que el presente trabajo considera para definir la mejor ecuacin de correlacin.

4. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE ESPECIMENES

Los resultados de los ensayos de curado acelerado empleando el mtodo B de la norma ASTM C 684, estn constituidos por los valores de resistencia a compresin en probetas a la edad de 28 horas, las cuales se denominarn en adelante como los valores X. Tambin constituyen resultados, los valores de resistencia a compresin de las probetas a la edad de 28 das (curado hmedo normal), las cuales se denominarn en adelante los valores Y.

Se hace hincapi, que los valores "X y Y, son resultados de resistencia a compresin, obtenidos en probetas hermanas de la misma tanda de concreto, y forman el par ordenado (X,Y), y que a partir de este instante adquieren especial importancia, por ser objetivo del presente estudio, establecer la mejor relacin entre ellos, mediante ecuaciones de regresin.

Se hace notar que el valor de un ensayo de resistencia a compresin, es el promedio de la resistencia a compresin en dos probetas de la misma edad.RESULTADOS DE LOS ENSAYOS YURA IPN de mezclaN de ensayoa/cf`c 28 1/2 horas(X)fc 28 dias (Y)

1127990,80104161

128990,8099150

133990,80102161

134990,80105146

137990,80112158

2138990,75116175

139990,75117181

140990,75119192

146990,75124195

147990,75114197

3151990,70152224

152990,70148230

160990,70145227

161990,70142212

162990,70106149

4163990,675111199

171990,675154217

172990,675141205

173990,675142206

174990,675133195

5180990,65153236

181990,65149210

190990,65162210

191990,65135215

192990,65153188

6193990,625156243

195990,625166267

196990,625153244

201990,625164247

202990,625153229

7203990,60162274

204990,60155269

205990,60159264

206990,60139233

210990,60164262

212990,60167279

213990,60162284

8211990,55182289

214990,55193318

215990,55183294

216990,55195292

217990,55177268

9218990,50218329

219990,50210330

220990,50212349

221990,50206328

228990,50215350

10229990,45245362

230990,45231379

231990,45232374

232990,45246402

233990,45245399

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS YURA IPMN de mezclaN de ensayoa/cf`c 28 1/2 horas(X)fc 28 dias (Y)

1234990,8087184

235990,8080160

236990,8092171

237990,8087170

238990,8094164

2239990,7594177

241990,75116210

242990,75111189

243990,75111193

244990,75106194

3245990,70137243

246990,70118212

247990,70136248

248990,70127211

249990,70126236

4250990,675128234

251990,675145254

252990,675132216

253990,675154262

254990,675132226

5255990,65147246

256990,65134330

257990,65158301

258990,65154273

259990,65150265

6260990,625155251

261990,625166328

262990,625148280

263990,625175305

264990,625168297

7265990,60187325

266990,60190330

267990,60194327

268990,60184293

269990,60185304

8270990,55207342

271990,55212369

272990,55206324

273990,55218351

274990,55212338

9275990,50254376

276990,50239359

277990,50222363

278990,50223353

285990,50232377

10286990,45274402

287990,45280406

288990,45287401

292990,45285394

293990,45272420

INTERPRETACION DE RESULTADOS

1. COMPARACIN DE ESPECMENES CURADOS ACELERADAMENTE CON ESPECMENES ENSAYADOS A LOS 28 DAS

1.1 Resultados estadsticos del ensayo de curado acelerado de resistencia a compresin

a. El coeficiente de variacin de cada ensayo de resistencia a compresin no debe tener valores mayores a 3,6. Esta condicin fue cumplida para 49 de los 52 ensayos realizados con IP y por 46 de los 50 ensayos realizados con IPM.

b. El coeficiente de variacin de dos ensayos de resistencia a compresin de mezclas interdiarias consecutivas, no ser mayor a 8,7. Para cumplir esta condicin hubo de eliminarse tres ensayos realizados con IP y cuatro realizados con IPM.

Luego de esta discriminacin, se tiene que se elaboraron las ecuaciones de regresin con 46 pruebas para cemento IP y 42 pruebas para cemento IPM.

1.2 Determinacin de las ecuaciones de regresin

Por lo descrito anteriormente, el presente estudio trata de determinar la ecuacin que relacionen el conjunto de valores (Xi) de resistencia a la compresin a las 28 horas, y el conjunto de valores (Yi) de resistencia a la compresin a los 28 das. La tcnica matemtica utilizada se llama regresin. Cuando la ecuacin es una variacin lineal, la ecuacin se llama regresin lineal.

Conocemos por el ACI, Comit 214, que es recomendable la eleccin de una ecuacin de regresin lineal en el uso de Ensayos Acelerados de Resistencia, sin embargo, con la finalidad de verificar la propuesta del ACI 214, en el presente estudio, se analizarn adems ecuaciones de regresin logartmica, exponencial y de potencia.

Cabe sealar que es herramienta de ayuda para determinar el tipo de ecuacin, representar los valores Xi, Yi en un sistema de coordenadas rectangulares y observar qu tipo de curvas tienden a formar.

Las ecuaciones de regresin en las cuatro alternativas: lineal, potencia, logartmica y exponencial, se calculan empleando el mtodo de los mnimos cuadrados, es decir, la curva de aproximacin respectiva de cada ecuacin de regresin, tendr la propiedad de que las distancias de los puntos (X,Y) a dicha curva de aproximacin son mnimas.

La eleccin de la ecuacin que mejor relacione los valores de X y Y, se realiza por medio del coeficiente de correlacin (r), que mide la confiabilidad de la relacin entre X y Y. Como se explic, el mejor valor para r es 1, los valores de r > 0,8, representan una confiabilidad excelente. Si el coeficiente de la correlacin est relativamente alejado de 1, las predicciones basadas en la ecuacin sern menos confiables.

El nmero de ecuaciones de regresin a determinar sern 8; 1 por cada tipo de regresin: lineal, potencial, exponencial y logartmico para cada tipo de cemento. 1.3 Determinacin de la mejor ecuacin de regresin

Para escoger la mejor ecuacin de regresin, aplicaremos el criterio estadstico, de que a la mejor ecuacin de regresin, le corresponde el coeficiente de correlacin ms cercano a 1 y mayor de 0,8, segn la recomendacin del ACI 214.

As, de las 4 ecuaciones de regresin realizadas para IP, determinamos que la ecuacin de regresin lineal, Y=-17.1339+1.6742 tiene el coeficiente de correlacin r=0.9747,siendo ste el valor ms cercano a 1. Asimismo para cemento IPM, la ecuacin de regresin logartmica, Y=-811.9193+215.595LN(X), es la que tiene mejor coeficiente de correlacin r=0.9708.

De otro lado, la ecuacin de regresin lineal, forma recomendada por el ACI 214, para la aplicacin prctica en el uso del Mtodo Estudiado de Ensayos Acelerados de Resistencia, para el caso del cemento IPM es Y =73.9996+1.2338X con un coeficiente de correlacin de r =0.9607. Este coeficiente de correlacin es menor en 1,04% del coeficiente de correlacin correspondiente a la ecuacin de regresin logartmico escogida anteriormente. Desde el punto de vista matemtico, esta diferencia es pequea, por tanto podra considerarse indistinto, escoger para el uso de los Ensayos Acelerados de Resistencia a Compresin para cemento IPM, ecuaciones de regresin de forma lineal o de forma potencial en el presente estudio.

Desde el punto de vista prctico del usuario, se comprueba que la recomendacin del ACI 214, de ecuaciones de forma lineal es aplicable en nuestro medio por la escasez de recursos econmicos y de mando medio especializado.

1.4 Error de prediccin

Las ecuaciones de regresin, tienen sus errores de prediccin y constituyen una medida de dispersin alrededor de la curva de regresin y permiten calcular los lmites de confianza.

El error de prediccin S, se calcula de la siguiente manera:

S2 = ( Yreal Yestimado)2

N

Conocemos que:

Y estimado: Corresponde segn sea el caso, al valor de Y, calculado segn la ecuacin de regresin de forma de potencia o de forma lineal.

Y real: Corresponde al valor de la resistencia a compresin a 28 das, empleando curado hmedo normalizado.

N: Corresponde al nmero total de puntos a ser evaluados

1.5 Lmites de confianza

Los lmites de confianza para cada observacin, se obtienen a partir de la siguiente ecuacin:

Limites = Yo + tS1+1+(Xo-Xprom)2

NX2-(X)2/n

DondeY0= Valor estimado para un X 0dado

X0= Cualquier valor de resistencia a compresin acelerado

n= Nmero de observaciones

X2= Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresin acelerados

X= Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresin acelerados

S= Error de prediccin

t= Percentil de distribucin acumulativa normal para (n-2) para un 95% de confianza

Xprom= Promedio de valores observados, de resistencia a compresin acelerados

1.6 Grficos de las ecuaciones de regresin

Con las ecuaciones de regresin de forma exponencial, logartmica, potencial y lineal, determinadas sobre la base de 46 ensayos para cemento IP y 42 ensayos para cemento IPM, se elaboraron los grficos mostrados en las pginas siguientes, en las cuales se indican los lmites de confianza para un 95%, nicamente en el caso lineal (cemento IP) y logartmico (cemento IPM).ECUACIONES DE REGRESION YURA IP

ECUACIONES DE REGRESION YURA IPM ERROR DE PREDICCIN YURA IP

ERROR DE PREDICCIN YURA IP

2. CONCLUSIONES

En el presente estudio, Ensayos Acelerados de Resistencia a Compresin en el Concreto, Mtodo B, Norma ASTM C 684, se han obtenido las siguientes conclusiones:

a. En la produccin del concreto premezclado y sistemas constructivos de concreto prefabricado, es una herramienta til, la utilizacin de los ensayos acelerados de resistencia porque permiten predecir a temprana edad la calidad del concreto a la edad de 28 das. De esta manera, el Control de Calidad del concreto producido es evaluado rpidamente y permite conocer si est cumpliendo los requisitos de diseo. Esto es especialmente importante en caso de produccin de grandes volmenes de concreto, en la cual son necesarios muchas veces, una toma de decisiones inmediata, por ejemplo para cambiar el diseo de mezclas, cambio de materias primas, verificacin de balanzas o tambin remocin inmediata de concretos defectuosos.

b. La regresin lineal recomendada por el Instituto Americano del Concreto, Comit 214, IR-89, no siempre constituye la mejor ecuacin de prediccin de resistencia del concreto. En el experimento presente, para el caso de cemento IPM, la ecuacin de regresin de forma logartmica, es la que da resultados proyectados que mejor se aproximan a los reales, hecho que se confirma por tener el coeficiente de correlacin (0,9708) ms cercano a 1. Sin embargo, puede optarse la forma lineal que es prctica y sencilla, tal como recomienda el Comit 214, del ACI.

Se concluye en el presente estudio, que la ecuacin lineal Y=-17.1339+1.6742 y la ecuacin de regresin logartmica, Y=-811.9193+215.595LN(X), son las ecuaciones recomendadas para predecir la resistencia a 28 das basndose en resistencias obtenidas en ensayos acelerados a las 28 horas (Mtodo B, ASTM C 684)) para los cementos Yura IP y IPM respectivamente, vlidas para los materiales cuyas caractersticas corresponden a las descritas anteriormente.

c. El procedimiento B, de la norma ASTM C 684 del Agua en ebullicin, empleado en el presente trabajo, tiene aplicacin ideal en las compaas de concreto premezclado, por no necesitar instalaciones especiales en el lugar de obtencin de los testigos de prueba, requisito que s lo es en los procedimientos A,C y D de la misma norma. Adems, su prctica es sencilla, el equipo es simple y su costo no es honeroso, aproximadamente US$ 600.00, para tanques de curado con capacidad para cuatro probetas.

d. En concretos de alta resistencia, fc mayores a 350 kgf/cm2 en los cuales el incremento de resistencia a edades mayores a 28 das, son porcentajes significativos, es ventajoso el emplear mtodos de ensayos acelerados para estimar el potencial de resistencia del concreto.

e. El procedimiento B, del agua en ebullicin, no evita el pago de horas extras, factor importante en pocas de recesin, para ensayos cuyas muestras de concreto fueron obtenidas despus de las 14:00 horas. El tiempo extra puede ser eliminado con modificaciones de horario al procedimiento de la norma ASTM C 684, obtenindose ecuaciones de regresin diferentes para cada caso, tal como se seala en el presente estudio.

f. Existe la posibilidad en el Ensayo Acelerado de Resistencia empleando el Mtodo B de agua en ebullicin, que los productos de hidratacin del cemento, puedan ser ligeramente diferentes a aquellos obtenidos por curado normal de las probetas, lo cual no constituye desventaja en su aplicacin prctica de control rpido.

g. Finalmente podemos concluir que la resistencia del concreto a 28 das, puede ser predicha a muy temprana edad, mediante ensayos acelerados y que stos son necesarios para el rpido control del concreto que se est elaborando y de esta manera estar acorde con el avance tecnolgico que ocurre en otros campos de la vida humana. Sealo de esta manera, porque no se tiene conocimiento a la fecha de nuevas alternativas de control del concreto en forma rpida, acelerada y ms an en pases desarrollados como Estados Unidos, Francia, Japn, etc., no se tienen noticias que mtodos acelerados a compresin se encuentran normalizados, an cuando hubieren tenido experiencias satisfactorias.

3. RECOMENDACIONES

a. Las muestras tomadas para realizar el Ensayo de Curado Acelerado, han de ser tomadas preferentemente antes de las 14:00 horas, a fin de evitar en lo posible las horas extras del personal de laboratorio.

b. En el caso de muestras tomadas en el campo, stas deben ser llevadas a laboratorio antes de las 23 horas posteriores a su elaboracin, a fin de que inicien el proceso de cocimiento dentro del tiempo determinado por la norma. Un tiempo de 20 22 horas es recomendable.c. El agua del tanque de curado debe iniciar su calentamiento una hora antes del inicio del curado acelerado a fin de que alcance la ebullicin dentro del tiempo establecido.d. A fin de evitar problemas durante el proceso de curado, se recomienda que el equipo de curado acelerado tenga una toma alimentacin elctrica exclusiva, con el suficiente amperaje para soportar el equipo prendido a su mxima capacidad (13000 W).e. La mquina debe funcionar a su mxima capacidad al momento inicial del curado, a fin de recuperar rpidamente la temperatura de ebullicin, luego de lo cual las resistencias pequeas sern suficientes para mantener la temperatura hasta el final del curado (variacin de temperatura mxima +3C de la ebullicin).f. Deben tomarse todas las precauciones de seguridad, que requiere el uso de agua en ebullicin: guantes resistentes al calor, lentes de seguridad, etc.g. Debe cuidarse de que el tanque de curado acelerado est en el mejor estado posible: las soldaduras hermticas, limpio, etc.

BIBLIOGRAFIA

TOPICOS DE TECNOLOGIA DEL CONCRETO, Enrique Pasquel Carbjal

DISEO DE MEZCLAS, Enrique Rivva Lpez

TECNOLOGIA DEL CONCRETO, Enrique Rivva Lpez

MANUAL DE ENSAYOS DE CONCRETO PARA LABORATORIOS DE PLANTAS DE CEMENTO, ASOCEM

TALLER DE CAPACITACION EN LA EJECUCION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE LAS NORMAS ASTM C 172, C 1064, C 143, C 231 Y C 31, Pontificia Universidad Catlica del Per

MANUAL DE DOSIFICACION DE MEZCLAS DE CONCRETO, Instituto Colombiano de Productores de Cemento

CEMENTO BOLETINES TECNICOS, del 1 al 58, ASOCEM

ASTM STANDARDS, ASTM C 684

TECNOLOGIA DEL CONCRETO, ACI Captulo Peruano

SUPERVISION DE OBRAS DE CONCRETO, ACI Captulo Peruano

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL, Frederick S. MerritMquina de curado acelerado

Vista del interior de las resistencias y con el soporte para probetas colocado

Control de humedad de los agregados: balanza y horno

Procesamiento de datos

Algunas herramientas utilizadas durante la ejecucin de las pruebas

136