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Lima - 2006

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL VILLARREAL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVILFACULTAD DE INGENIERIA CIVILLABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALESLABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CURSO DE ACTUALIZACION:CURSO DE ACTUALIZACION:

PATOLOGPATOLOGÍÍA EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO A EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

Ensayos no Destructivos y Destructivos en el Concreto

Ing. Carlos Guerra C.

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Ensayos Destructivos y no Destructivos en el Concreto

• Ensayos no destructivos – Esclerometría– Permeabilidad– Ultrasonido

– Humedad del concreto

• Ensayos destructivos– Extracción diamantina

– Carbonatación– Desgaste por abrasión

– Prueba de Carga– Petrografía

La calidad de las estructuras de concreto depende del control de los materiales, dosificaciones y además, del control de colocación y curado.

Dentro del primer grupo, cuando se emplean dosificaciones empíricas, el control es escaso. No es frecuente la realización de ensayos de granulometría, contenido de humedad de la arena y asentamiento, para asegurar la homogeneidad de la producción, en obras de poca magnitud.

Los ensayos no destructivos son usados para determinar las propiedades del concreto endurecido y evaluar las condiciones de las construcciones tales como puentes, pavimentos, edificios y otros tipos de construcciones. Este tipo de ensayos no causan daños significativos en las estructuras.

La calidad de las estructuras de concreto depende del control de los materiales, dosificaciones y además, del control de colocación y curado.

Dentro del primer grupo, cuando se emplean dosificaciones empíricas, el control es escaso. No es frecuente la realización de ensayos de granulometría, contenido de humedad de la arena y asentamiento, para asegurar la homogeneidad de la producción, en obras de poca magnitud.

Los ensayos no destructivos son usados para determinar las propiedades del concreto endurecido y evaluar las condiciones de las construcciones tales como puentes, pavimentos, edificios y otros tipos de construcciones. Este tipo de ensayos no causan daños significativos en las estructuras.

Ensayos no DestructivosEnsayos no Destructivos

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Los ensayos no destructivos son aplicados en el concreto para 04razones :

1. Control de calidad dde una nueva construccion.

2. Problemas en nueva construccion

3. Evaluacion de condicion de un concreto antiguo para reabilitacion

4. Aseguramiento de calidad de concreto utilizado en reparacion.

Ensayos no destrutivos son empleados con mas frecuancia para investigacion.

Los ensayos no destructivos son aplicados en el concreto para 04razones :

1. Control de calidad dde una nueva construccion.

2. Problemas en nueva construccion

3. Evaluacion de condicion de un concreto antiguo para reabilitacion

4. Aseguramiento de calidad de concreto utilizado en reparacion.

Ensayos no destrutivos son empleados con mas frecuancia para investigacion.

Esclerometría ( ASTM C 805)

• Se aplica para evaluar la Uniformidad del Concreto in-situ; para estimar la resistencia, es necesario establecer una correlación entre el esfuerzo y el número del rebote. La relación será entre una mezcla de concreto y un equipo espec ífico de ensayo.

• Para una muestra de concreto, el número de rebote es afectado por factores como el contenido de humedad de la superficie de ensayo, estos factores deben ser considerados en la determinación de la correlación de los esfuerzos y la interpretación de los ensayos.

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Equipos:

1. Martillo de rebote “esclerómetro”.

2. Piedra abrasiva, de carburo de silicio con textura de grano medio o un grano equivalente.

3. Yunque de ensayo, aproximadamente 150 mm de diámetro por 150 mm de altura, con un área de impacto de una dureza Brinell de 500 Kg./mm2 o Rockwell de 52 C.

4. Provisto de una guía para mantener centrado el martillo de rebote sobre el á rea de impacto y mantenerlo perpendicular a la superficie.

Esclerometría

Procedimiento para la determinación del área de prueba:

1. Tomar un elemento de concreto de 4” de espesor como mínimo, debiendo estar fijo..

2. Pulir con una lija la superficie de prueba debiendo tener como mínimo 6” de diámetro.

Esclerometría

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Procedimiento para la determinación del área de prueba:

3 Realizar como mínimo 10 lecturas de cada área de prueba separadas no menos de 1”.

• Descartar las lecturas que difieran del promedio de 10 mediciones en más de 6 unidades, calcular el promedio en base a las restantes.

• Si más de 2 lecturas difieren del promedio en 6 unidades se debe descartar el grupo completo.

• La desviación estándar no debe ser mayor de 2.5 unidades.

Esclerometría

Procedimiento de ejecución del Ensayo:

1. Sostener el instrumento firmemente para que el émbolo quede perpendicular a la superficie de ensayo.

2. Gradualmente empujar el instrumento hacia la superficie de ensayo hasta que el martillo impacte, mantenerlo presionado y presionar el botón en posición retraída.

3. Leer el número del rebote en la escala y registrarlo aproximándolo a entero.

4. Tomar 10 lecturas de impacto de ensayo.

5. La separación de los impactos serán de 1” .

6. Analizar la impresión después del impacto, si el impacto aplasta o destroza la superficie, debe anular y tomar otra lectura.

Esclerometría

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Fisura en Muro

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Solicitante: Fecha: 23/12/2003

Cliente:

Obra:

T.A. (°C) 23 °C

ANGULO DE IMPACTO 0º

FECHA DE VACIADO 27/08/2003 27/08/2003 28/08/2003 28/08/2003 28/08/2003 28/08/2003

ELEMENTO Muro sala (alto) Muro sala (bajo)Muro habitación

dormitorio 2 (alto)Muro habitación

dormitorio 2 (bajo) Muro sala (alto) Muro sala (bajo)

UBICACIÓN Dpto. 853 Dpto. 853 Dpto. 854 Dpto. 854 Dpto. 854 Dpto. 854

ESTADO: Bueno Bueno Fisurado Fisurado Fisurado Fisurado

Nº IMPACTO

1 34 37 28 32 31 26

2 36 37 27 30 30 25

3 36 35 25 29 28 26

4 35 35 25 26 28 24

5 35 40 25 27 27 25

6 36 36 26 27 26 24

7 42 35 25 25 26 26

8 36 36 25 25 27 25

9 36 36 26 26 26 26

10 34 35 26 25 26 25

PROMEDIO 36 36 26 27 28 25

PROMEDIO -6 30 30 20 21 22 19

PROMEDIO +6 42 42 32 33 34 31

NUEVO PROMEDIO 36 36 26 27 28 25

Efectuado por: Técnico Rodolfo Huamán Revisado por: Ing Carlos Guerra.

OBSERVACIONES:

Se realizo pruebas de esclerometria comparativa en la superficie de uno de los muros de la sala en el Dpto. 853 y en 02 habitaciones

( dormitorio n°2 y sala ) que presentaban muros fisurados en el Dpto. 854.

Ing. Guzmán

Condominio La Floresta

GID-CA-R-011 NUMERO DE REBOTE EN CONCRETO ENDURECIDO

URBI

ENSAYO DE PERMEABILIDAD USANDO EL EQUIPO TORRENT

Permeabilimetro Torrent

Llamado también ensayo de Porosidad, y nos permite determinar laabsorción capilar y la porosidad de morteros y concretos como una medida de su compacidad. Estaporosidad del concreto son los espacios vacíos que quedan en la masa del mismo a consecuencia de laevaporación del agua excedente del amasado y del aire atrapado en su manipulación. Si el concretofuera muy poroso esto influirá en la durabilidad y por consiguiente en la degradación del mismoinfluyendo en la corrosión de las barras de acero.

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ENSAYO DE PERMEABILIDAD USANDO EL EQUIPO TORRENT

Medición de permeabilidad en campo

Equipo Torrent, es un instrumento de medición de la permeabilidad del covercrete por un medio no destructivo. Los rangos esenciales del método de ensayo son una celda de vac ío de dos cámaras y un regulador de presión queasegura un flujo de aire en ángulos rectos a la superficie y dentro de la cámarainterior. Esto permite el cálculo del coeficiente de permeabilidad Kt, basadoen un modelo teórico.

Tabla de Calidad del Concreto de Acuerdo al Valor de Kt

Kt ( x10 -16m2 ) Calidaddel Concreto

Mayor a 10 Muy Mala1.0 a 10 Mala

1.0 a 0.1 Normal0.1 a 0.01 BuenaMenor 0.01 Muy Buena

Kt = Coeficiente de Permeabilidad( x10-16m2 ); P= Presión en mbar; L = Profundidad de influencia (mm).

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Prueba de Permeabilidad en Presa

Resultados de Permeabilidad

Item Nº losa Fecha de vaciadoFecha de ensayoEdad (días) PI (mbar) Long. (mm) KT Calidad

Zona de ensayo en

la losa59 L-8* 21/12/2004 09/09/2005 262 21,6 18,3 0,103 Normal Medio60 L-12 29/12/2004 09/09/2005 254 18,5 17,5 0,106 Normal Inferior61 L-15* 23/12/2004 09/09/2005 260 16,1 25,3 0,221 Normal Inferior62 L-16 08/12/2004 09/09/2005 275 14 22,9 0,181 Normal Medio63 L-18 07/12/2004 09/09/2005 276 15 16,1 0,094 Buena Inferior64 L-19 05/01/2005 09/09/2005 247 16 9,5 0,033 Buena Inferior65 L-20 08/01/2005 09/09/2005 244 13 17,8 0,113 Normal Inferior66 L-22 03/01/2005 09/09/2005 249 11 26,8 0,256 Normal Inferior67 L-34 05/01/2005 09/09/2005 247 14 18,7 0,123 Normal Inferior68 L-35 23/12/2004 09/09/2005 260 22 39,2 0,554 Normal Medio69 L-36 05/01/2005 09/09/2005 247 20 43 0,785 Normal Inferior70 L-37 27/12/2004 09/09/2005 256 23 19,8 0,098 Buena Medio71 L-38 08/01/2005 09/09/2005 244 25,3 38,7 0,543 Normal Medio72 L-39 29/12/2004 09/09/2005 254 14 42,9 0,65 Normal Medio73 L-40 07/01/2005 09/09/2005 245 23,6 42,1 0,59 Normal Medio74 L-43 08/01/2005 09/09/2005 244 30 38,3 0,497 Normal Superior

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Valores Comparativos de Permeabilidad Realizados a

un Mismo Paño

Enero-05 Set-05 Enero-05 Set-05L8 38 262 0,114 0,103 Normal

L15 36 260 0,94 0,221 Normal

L35 36 260 0,79 0.554 Normal

KT ( 10-16m2 )CalidadLosa

Edad ( días )

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ULTRASONIDO (ASTM C 597)

Esta ensayo tiene como principales objetivos:Verificar la homogeneidad del concreto.Detectar la fallas internas (presencia de vac íos) introducidas durante la fabricación , la profundidad de

las fisuras y otras imperfecciones.Monitorear las variaciones de las propiedades del concreto a lo largo del tiempo, debido a laagresividad del medio.

ULTRASONIDO

La aplicación de vibraciones en el concreto por ultrasonido son:- Determinación de la uniformidad del concreto entre especimenes.- Medición de los cambios ocurridos en el tiempo de las propiedadesdel concreto.- Correlación entre los pulsos ultrasónicos y la resistencia como unamedida de la calidad del concreto.- Determinación del modulo de elasticidad y el porcentaje dinámicode Poisson’s del concreto.Tipos de ondas ultrasónicas

O. L : onda longitudinal, se propaga entres medios.

O. T : onda transversal, se propaga ensólidos únicamente.

O. R : onda rayleigh, se propaga ensólidos únicamente.

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ULTRASONIDO

Procedimiento1) Calibre el equipo PUNDIT con la barra cilíndrica de calibración de acuerdo a los parámetros. Verifique el tiempo de transito. Use un apropiado agente de acople (ejemplo, grasa para bombas, o cualquier otro material viscoso) entre los transductores.2) Mida la longitud del espécimen3) Determine la masa del espécimen4) Aplique un agente acoplante a la superficie cil índrica del espécimen para eliminar los vac íos ocasionados por el aire entrampado entre la superficie del concreto5) Presione los transductores contra las caras laterales del espécimen cilíndrico para asegurar un buen contacto.6) Mida el tiempo de paso.

ULTRASONIDO

15

ULTRASONIDO

16

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Datos Recopilados despues del ensayo a Compresión Simple

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0

T ( usec )

f´c

(kg

/cm

2)

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Resistencia Vs Velocidad de Pulso Registrado en Equipo Ultrasonido

10

100

1000

3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00

Velocidad de Pulso ( Km / seg )

Log

( Kg

/ cm

² )

3 Días

7 Días

16 Horas28 Días

Log(resistencia)= -0.0348797*X+ 4.934191

HUMEDAD EN LOSASASTM F 1869

Ensayo Cuantitativo de Cloruro de Calcio Anhidro: Método de Ensayo para medir la relación de Emisión de Vapor del Sub-suelo de concreto usando Cloruro de CalcioAnhidro.

Humedad de Losas Prueba cualitativa Eflorescencia

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Cloruro de calcio anhidro después de 48 horasCloruro de calcio al inicio de la prueba

Se coloca el cloruro de calcio anhidro en el plato sobre el piso de concreto, se cubre y sella con el domo (cubierta plástica). Dejar reposar el cloruro de calcio por 48 horas . El cálculo de la emisión de humedad se obtiene de la diferencia de pesos entre el cloruro de calcio en el momento de iniciar el ensayo (seco) y el cloruro después de la 48 horas .

Caso 1Humedad en oficina

Manchas de Humedad en zona de Oficina de Archivo Manchas de Humedad en zona de Oficina de Archivo

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Lamina de Plástico. Retiro de lamina de plástico después de 48 horas.

Cloruro de Calcio cubierto con domo en el momento de inicio de la prueba

Cloruro de Calcio anhidro 48 horas después.

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Extracción de muestrasSe observa la mancha de la

humedad dejado por el extintor.

Extracción de muestra. Se observa que la muestra extraída está húmeda.

Exteriores

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Caso 2Humedad en vivienda

Dormitorio

Diamantina

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Exteriores

Ensayos DestructivosEnsayos Destructivos

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Ensayo para el Esfuerzo a la Compresión de Muestras Cilíndricas de Concreto

NTP 339.034ASTM C - 39

Establecer el procedimiento para determinar la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas, moldeadas con concreto.

“Resistencia en compresión especificada para el concreto“, evaluada en obra como el valor del esfuerzo obtenido de promediar el ensayo de dos probetas cilíndricas estándar de 6” de diámetro por 12” de altura, obtenidas, curadas y ensayadas a 28 días de edad bajo condiciones controladas que están definidas por las normas ASTM correspondientes”

ACI 318-95 y R.N.C.

Resistencia a la comprensión del concreto (f´c)

P : Carga (Kg.)d : Diámetro (cm)

A : Área de la base (cm2)

A = d2 x PI /4

F´c = P

A (Kg../cm2)

P

P

dd

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Tolerancias para el Ensayo a la Compresión

+ 6 hr.7 días

+ 2 hr3 días

+ 0.5 hr1 día

+ 2 días90 días

+ 20 hr.28 días

Tolerancia Permisible

Edad de Ensayo

Consideraciones para el ensayo de probetas de Concreto Endurecido

1. El capping debe cumplir con las siguientes especificaciones. Según el ASTM C 617

2. Consideraciones en la velocidad de carga ASTM C 39, debe ser 0.14 a 0.34 Mpa/seg(1.4 – 3.5 kg/cm2/seg).

3. La calibración de las prensas según ASTM E-4, deben realizarse cada 18 meses.

1/8” (3 mm)

¼” (6 mm)

Prom. Máximo del Espesor de

Capa

F´c no menor al esfuerzo de la

probeta

5000 psi (35 MPa ócualquier f ´c mayor

al de la probeta

Espesor mínimo de Capping

3/16” (5 mm)

5/16” (8 mm)

Espesor Máximo en cualquier parte de la

capa

Más de 7000 (50 Mpa)

500 a 7000 psi(3.5 a 50)

F´c Probeta (Mpa)

Esfuerzo Máximo a la Compresión y espesor del material Capping

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DIAMANTINAS (ASTM C 42)

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Ensayo para determinar la Resistencia a la Flexión del Concreto en Vigas Simplemente Apoyadas con Cargas a los Tercios de la LuzNTP 339.059

ASTM C - 78

Determinar la resistencia a la flexión del hormigón en vigas simplemente apoyadas con cargas a los tercios de la luz.Principio del método:

Consiste en cargar a los tercios de la luz, una probeta de ensayo en forma de vigueta, llevándola hasta la falla. El módulo de rotura, se calculará, según que la grieta se localice dentro del tercio medio o en una dis tancia de éste no mayor del 5% de la luz libre

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Procedimiento:

1. Aplicar la carga a una velocidad que incremente constantemente 8.77 –12.34 kg/cm2/segundo:

2 Para vigas de 15 cm x 15 cm x 50 cmla velocidad debe estar en el orden de 10.90 – 15.45 kg/segundo (1445 – 2036 lb/minuto).

3 Para vigas de 10 cm x 10 cm x 35 cmla velocidad debe estar en el orden de 4.90 – 6.90 kg/segundo (643 –904 lb/minuto).

Cálculos:

1. Las medidas se tomarán con una aproximación de 1mm con el fin determinar el ancho y la altura promedio de la probeta en la sección de la falla.

2. Si la falla ocurre dentro del tercio medio de la luz, el módulo de rotura se calcula:

Mr = Módulo de rotura en (kg/cm2)P = Carga máxima aplicada registrada por la máquina de ensayo en (kg)L = Luz, en centímetros.b = Ancho promedio (cm).h = Altura promedio (cm).

bh2

PLMr =

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OBTENCION DEL ESFUERZO RESIDUAL PROMEDIO DE CONCRETOS REFORZADOS CON FIBRAS

ASTM C-1399

• Descripcion:El esfuerzo residual representa el esfuerzo que aportan las fibras después de que aparecen las fisuras en el concreto (MR del concreto simple) por lo tanto el esfuerzo residual viene a ser un segundo modulo de rotura que adquieren las secciones de concreto reforzadas con fibra

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TENACIDAD POR FLEXION DE LOS CONCRETOS REFORZADOS CON FIBRAS APLICANDO UNA CARGA CENTRAL EN PANELES

CIRCUALRES ASTM C-1550

• Descripcion:El método de ensayo consiste en determinar la tenacidad por medio de flexión de los paneles circulares de concretos reforzados con fibras. Expresado como la energía absorbida por las fibras después del agrietamiento del concreto.

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CARBONATACIÓNEste ensayo permite determinar el avance de la carbonatación en el concreto por el método de vía húmeda con solución de indicador ácido – base. La carbonatación es la reducción de la alcalinidad normal del concreto (pH 12-14) por efecto del CO2 que se encuentra en el medio ambiente y en presencia humedad reacciona con los álcalis del concreto (usualmente hidróxidos de Calcio, Sodio y Potasio) neutraliz ándolos para formar carbonatos (por ejemplo Carbonato de Calcio) disminuyendo el pH por debajo de 12 o menos. A este proceso se le llama también despasivación del concreto y ataca esencialmente al acero.

Variación del pH del Concreto Debido a la Carbonatación

Variación del pH del Concreto Debido a la Carbonatación

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Ensayo de carbonatación en un Ensayo de carbonatación en un trozo de concreto trozo de concreto

Prueba de Pull Out (Adherencia)

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ENSAYO DE ABRASIÓN Norma ASTM C-944.

Ensayo de abrasión en laboratorio

Cortador Rotatorio

Se aplica doble carga (20kg) para lograr una mayor degradación del espécimen.Las lecturas indican la perdida de peso y profundidad.

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ENSAYO DE CONTRACCIÓN (ASTM C-157)

Medición de contracción en laboratorio

Se determina la contracción por secado del concreto en el laboratoriousando la norma ASTM C 157, "Método de Prueba Estándar para el Cambio de Longitud del Mortero y el Concreto con Cemento HidráulicoEndurecido," y generalmente se expresa como un porcentaje o en millonésimas (x 10-6).

Almacenamiento de Testigos

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ENSAYO DE CONTRACCIÓN (ASTM C-157)

PRUEBA DE CARGA

• La prueba de carga consistente en la reproducción de uno o varios estados de carga sobre la misma, antes de su puesta en servicio, con objeto de confirmar que el proyecto y construcción de la obra se han llevado a cabo de forma satisfactoria.

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37

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Prueba de Deformacion de Losa ACI 318 - 20

Fecha = 16 de setiembre 2003Obra : OmicronUbicación : Av. Jose Galvez ( Lince )Constructora CGVFecha de vaceado: 11 agosto 2003Edad = 35 diasEspesor de Losa = 12 cmArea ( m

2) = 3.55m x 5.20m = 18.46 m

2

Lectura ∆Lectura ∆Lectura (mm) N° Sacos Peso Total (kg) kg/m2

170 0 0.0000 0 0 0171 1 0.0254 32 1360 74182 12 0.3048 64 2720 147196 26 0.6604 96 4080 221212 42 1.0668 128 5440 295225 55 1.3970 150 6375 345251 81 2.0574 150 6375 345

Obs : Todas las lecturas fueron realizadas inmediatamente, excepto la ultima que fue realizada a las 24 horas.

DEFORMACIÓN DE LOSA

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

kg/m 2

Def

orm

ació

n (m

m)

Lectura a 24 horas

PETROGRAFIAEs la interpretación del origen de las rocas y sus procesos con las relaciones geológicas

La petrografía nos permite:

• Determinar si el concreto suministrado fue mezclado, colocado, compactado y curado adecuadamente.

• Es posible evaluar cuantitativamente los vacíos en la estructura interna del concreto.

• A través del microscopio se determina la hidratación correcta del cemento.

• Estimar la a/c de

• Detectar la presencia o ausencia de adiciones minerales, tales como: cenizas volantes o de la escoria,

• Detecta la presencia o la ausencia de reacciones entre los agregados y ciertos componentes en la pasta de cemento.

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PETROGRAFIA

La evaluación petrográfica no expresará:

• El tipo y cantidades de adiciones químicas se emplearon.

• La presencia de un agente orgánico contaminante.

• Las pruebas químicas pueden ayudar a inducir este tipo de información y en caso de ser necesario determinar la a/c observadas microscópicamente.

• El análisis químico se realiza conjuntamente con la evaluación petrográfica porque los datos combinados son esenciales para un buen análisis

Microscopio electrónico

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Concreto sin adicion Concreto con microsilice

Microscopio de polarización

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Longitud de Campo petrograficos 3mmConcreto con Fly Ash

Fases del cemento

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Estereoscopio

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Tomado de Internet

Procedures:

Linear – traverse method Modified point-count method

Procedures:

Linear – traverse method Modified point-count method

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Medición del aire en el concreto EndurecidoMedición del aire en el concreto Endurecido

ASTM C-457 Método de ensayo para la determinación por Microscopio del sistema del aire atrapado en el concreto endurecido

ASTM C-457 Método de ensayo para la determinación por Microscopio del sistema del aire atrapado en el concreto endurecido

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Reacción Álcali-Silice

Reacción Álcali-Silice

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Reacción Alcali - Sílice

Reacción Alcali - Sílice

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R a/c = 1

R a/c = 0.55

R a/c = ?

¿ Preguntas?