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Pruebas del Concreto Endurecido, presentacion hecha por el Doctor David wong sobre las pruebas que se le realizan al concreto una vez fraguado para determinar patrones de resistencia, durabilidad y seguridad en estructuras.
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
“PRUEBAS PARA EL
CONCRETO
ENDURECIDO”
Dr. David Wong Díaz
Es importante tener un control de la calidad
del concreto utilizado en cualquier estructura
para garantizar un concreto adecuado y que
cumpla con los requerimientos establecidos,
ya que existen diferentes causas que afectarán
la resistencia del concreto haciendo que este
varíe.
Para verificar que el concreto cumpla con los
requisitos exigidos, se realizarán diferentes
Pruebas y Ensayos que garanticen su calidad.
Las pruebas pueden llevarse a cabo para
diferentes fines, aunque los dos objetivos
principales son el control de calidad y el
cumplimiento de las especificaciones. Debe
tenerse presente que las pruebas no constituyen
un fin por sí mismas. En el caso del concreto,
rara vez se prestan a una interpretación nítida y
concisa, por lo que, para que tengan validez
real, las pruebas deben efectuarse siempre con
referencia a la experiencia anterior.
La resistencia del hormigón se puede medir a compresión, tracción, flexión y tracción indirecta. Por lo general el control del hormigón se realiza por ensayos de rotura a compresión. Hay casos, sin embargo en los que el ensayo de flexión es mas apropiado por reflejar más fielmente las condiciones de trabajo del hormigón, como puede ser el caso de los hormigones empleados en la construcción de pavimentos.
RAM
Rapid Analysis Machine
Contenido de
Cemento
Cono de Abrams
Probador "K"
Bola Kelly
Consistencia
Asentamiento
varios
Contenido
de Aire
Ensayos no destructivos
CONCRETO FRESCO
Cilindros Normalizados
Cilindros testigos
Núcleos
Otros
Resistencia a la
Compresión/Tensión
Ensayos destructivos
Esclerómetro
Pistola
Martillo
Pendulo
Dureza Superficial
Ultrasonido
Frecuencia de Resonancia
Velocidad de Pulso
Radiaciones
Variaciones de Densidad
Localización de Refuerzos
Neutrones
Radioisotopos
Contenido de Humedad
Contenido de Cemento
Resistividad Eléctrica
Permeabilidad
Espesor de Recubrimiento
Magnéticos
Estado de los Refuerzos
Espesor del Recubrimiento
Localización de Refuerzos
Ensayos no destructivos
CONCRETO ENDURECIDO
ENSAYOS DEL
CONCRETO
Pruebas Destructivas: pruebas realizadas a especimenes de
concreto hasta que falle para estimar
sus propiedades y características.
Pruebas No Destructivas: estas pruebas no requieren la
destrucción de los especimenes o
porciones reducidas de concreto, ya
que estas pruebas se realizan sobre la
estructura.
PRUEBAS DESTRUCTIVAS
Las pruebas destructivas se han practicado durante
muchos años, pero no se dispone de ninguna prueba
estándar aceptada universalmente. Métodos y
técnicas se emplean en diferentes países y, algunas
veces, aún en el mismo país. Puesto que muchas de
estas pruebas se diseñan en el laboratorio y,
especialmente, en trabajos de investigación, es
conveniente tener conocimiento de cómo influyen
dichos métodos de prueba en la medición de la
resistencia. Se recomienda que estas pruebas se
realicen por un personal calificado, para evitar que
los resultados obtenidos sean alterados.
PRUEBAS DESTRUCTIVAS
• ENSAYOS DE
COMPRESIÓN DE
CILINDROS DE
CONCRETO.
• ENSAYOS DE FLEXIÓN
DEL CONCRETO
USANDO UNA VIGA
SIMPLE
PRUEBA DE RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN EN CILINDROS
El ensayo de elaboración y curado de cilindros para
verificación de resistencia, es uno de los más utilizados
para controlar la calidad del concreto.
Si este ensayo se hace de manera errónea, ya sea en la
toma de la muestra, en la elaboración del cilindro, en el
curado, o en el ensayo a compresión, se llegará a
resultados erróneos y a controversias que no conducen a
nada. Asegure la validez del ensayo, verificando que
el personal que toma, elabora y realiza los
ensayos de las muestras estén capacitados para
este.
El cilindro estándar es de 150 x 300 mm y
generalmente se cuela en un molde de
acero o hierro colado, de preferencia con
una base dotada de abrazaderas. Algunas
veces se emplean moldes desechables de
cartón, pero el resultado es una aparente
disminución en la resistencia, la cual es
posible que se deba a la expansión del
molde durante el fraguado.
PRUEBA DE CILINDROS
• El sitio de elaboración de los cilindros no esté
expuesto a condiciones severas de sol, lluvia o viento;
es ideal un sitio cubierto.
• la persona que vaya a realizar el ensayo tenga un
conocimiento correcto del procedimiento.
• Que los moldes metálicos no contengan residuos de
concreto adheridos en las paredes internas.
• La varilla de compactación debe tener 60 cm de
longitud y 16 mm de diámetro de acero liso y extremo
redondeado.
• la superficie sobre la cual se realiza el ensayo sea
plana y libre de vibraciones
PRUEBA DE CILINDROS
• la toma de cilindros de concreto se realice mínimo una
vez por día, o por lo menos una vez por cada 120 m3 de
concreto.
• la muestra del concreto se tome de la parte media de la
bachada, ni al principio ni al final de la descarga del
camión, ni después de una hora de iniciado el descargue.
• Que el sitio de elaboración de los cilindros esté lo más
cerca posible del sitio donde se almacenarán durante las
primeras 24 horas.
• Se deben elaborar mínimo dos cilindros por cada edad
de ensayo.
PRUEBA DE CILINDROS
• Que el cilindro se elabore en 3 capas de igual volumen, más
o menos 10 cm por capa.
• Que a cada capa se le den 25 golpes con la varilla de
compactación, procurando no penetrar demasiado en la capa
inmediatamente anterior.
• Que después de retirar la varilla compactadora se le den
golpes suaves a las paredes del molde para cerrar los huecos.
• Que durante el transporte de los cilindros del sitio de
elaboración al sitio de almacenamiento, no sean golpeados,
inclinados o alterados en su superficie.
• Que los cilindros sean debidamente marcados e
identificados, sin alterar la superficie.
PRUEBA DE CILINDROS
• Que los cilindros se mantengan durante las
primeras 24 horas libres de vibraciones, con
humedad de 95% y temperatura entre 16 y 27o C
(clima frío o cálido).
• Que durante la remoción de los moldes
metálicos, los cilindros no se golpeen.
•Que después de remover el molde, se
identifiquen los, cilindros con un marcador, sin
alterar la superficie.
• Que durante el transporte de los cilindros al
laboratorio, estos sean bien tratados, para evitar
golpes que generen microfisuras.
La resistencia a la compresión se
puede definir como la máxima
resistencia medida de un espécimen
de concreto. Generalmente se le
designa con el símbolo f ’c a una
edad de 28 días.
La resistencia a la compresión es una
propiedad física fundamental y es
frecuentemente empleada en los
cálculos para el diseño de puentes,
edificios y otras estructuras.
PRUEBA DE FLEXIÓN
Aunque el concreto no se diseña normalmente para resistir
tensión directa, el conocimiento de la resistencia a la tensión es
de gran valor para estimar la carga bajo la cual se desarrollará
el agrietamiento.
Los problemas de agrietamiento surgen, por ejemplo, debido a
la contracción por restricción y a gradientes de temperatura o
cuando se desarrolla tensión diagonal debido a esfuerzos
cortantes.
Debido a dificultades para poder medir la
resistencia a la tensión del concreto es
preferible someterlo a flexión utilizando
una viga simple.
El máximo esfuerzo de tensión que
se alcanza en la fibra inferior de la
viga se conoce como Módulo de
Ruptura.
El Módulo de Ruptura sobrestima la
resistencia a la tensión del concreto.
La prueba de flexión es muy útil,
especialmente en relación con el
diseño de losas para carreteras y
pistas de aeropuertos porque en ellas
la tensión por flexión es un factor
crítico.
Se emplean dos sistemas de
distribución de la carga: la carga
en un punto central, que produce
una distribución triangular del
momento de flexión, de manera
que el esfuerzo máximo tiene
lugar solo en una sección de la
viga; y la carga simétrica en dos
puntos, que produce un momento
constante de flexión entre los
puntos de carga.
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS
Prueba de Dureza Superficial
Prueba de Penetración
Prueba por Propagación de Vibraciones
Prueba por Transmisión de Radicaciones
Prueba de Carga Estructural
Estudio Microscópico
Proporción de Vacío
Contenido de Cemento
PRUEBA DE DUREZA SUPERFICIAL
Persigue relacionar la dureza de la superficie del concreto con
su resistencia a compresión, mediante correspondencia
empírica.
Para este tipo de prueba se destacan dos métodos de aplicación:
Percusión: consiste en producir el impacto de una esfera
metálica sobre la superficie del concreto, para producir una
huella cuyo diámetro se relaciona con la dureza del concreto y
ésta con su resistencia de compresión.
Rebote: se utiliza un dispositivo llamado martillo o
esclerómetro, mediante el cual se genera el impacto de una pieza
en forma de émbolo, accionada por un resorte, cuyo rebote
depende de la dureza de la superficie.
PRUEBA DE DUREZA SUPERFICIAL
ESCLERÓMETRO O MARTILLO:
Es el más común empleado, se
utiliza el martillo Schmidt, de uso
prácticamente universal.
La posición en la que se coloque el
martillo juega importante
influencia en el resultado de la
resistencia, de acuerdo a las
posiciones y la lectura obtenida, se
intercepta en un gráfico que trae el
aparato para obtener la resistencia.
PRUEBA DE PENETRACIÓN
(WINDSOR PROBE TEST SYSTEM)
Es una prueba de campo, realizada al concreto
endurecido, utilizando un sistema denominado
Probador Windsor. El aparato es una pistola que en
contacto con el concreto se hace detonar,
penetrando un pin con rosca en
la superficie de prueba. La
profundidad de penetración es
medida y relacionada con la
dureza.
La norma A.S.T.M. C-803
reglamenta este método.
PROPAGACIÓN DE VIBRACIONES
Mediante el uso de propagaciones de vibraciones a
través de un material, es posible determinar su
módulo de elasticidad (dinámico), el cual a su vez
puede relacionarse con otras propiedades del mismo.
Para la obtención del módulo
dinámico tenemos dos conceptos
básicos, la frecuencia de
resonancia y la velocidad con
que se propaga una onda
vibratoria.
PROPAGACIÓN DE VIBRACIONES
Se recomienda principalmente para detectar cambios
importantes que ocurran en las propiedades de medidas
como resultado de la exposición de especimenes de
concreto a diversas condiciones ambientales. No se
recomienda su uso al concreto de estructuras; por ello su
aplicación se limita a laboratorio. El método A.S.T.M. C-
215 establece el procedimiento para determinar en
especimenes de concreto los valores dinámicos de módulos
de elasticidad, módulo de rigidez y relación de Poisson,
mediante la frecuencia fundamental longitudinal
transversal y torsional de los especimenes.
PROPAGACIÓN DE VIBRACIONES
Método de propagación de velocidad, Ultrasonido
500 a 1500 p.s.i. la velocidad se incrementa de 13000 @ 15000 fts/seg, en
concretos de temprana edad, para concretos de mayor edad con resistencia a
compresión de 4000 @ 5000 p.s.i. se incrementa la velocidad cerca de
16700 @ cerca de 17100 fts/seg. De este modo a edades mas tardes el
pulso de velocidad no es sensitivo a ganancia de resistencia.
La medida del pulso de velocidad se ve afectado por la presencia de grietas
y vacíos alargando la propagación del transmisor al receptor.
Este tipo de pruebas tienen más valor cualitativo que cuantitativo; en lo
general determina la homogeneidad del concreto.
Este método es prescrito en la A.S.T.M. C-597,
determina la propagación de velocidad en un pulso
de energía vibratoria a través del miembro de
concreto. Por ejemplo los datos de reportes indican
que al incrementarse la resistencia a compresión de
Clasificación de la calidad del concreto con
base en la velocidad de pulso
Velocidad longitudinal del pulso
Km/sCalidad del concreto
> 4.5 Excelente
3.5 – 3.0 Buena
3.0 – 3.5 Dudosa
2.0 – 3.0 Deficiente
< 2.0 Muy deficiente
TRANSMISIÓN DE
RADIACIONES
Se basa su procedimiento en la medición de lo que absorbe un
material que es atravesado por una radiación, estableciendo
correlación empírica entre la cantidad absorbida y la densidad
del medio atravesado.
Para el concreto las radiaciones utilizadas son rayos “X” a
rayos gamma; estos últimos tienen mayor utilización por ser
menos costosos y no utilizar altos voltajes como los primeros.
Existen dos métodos de aplicación; en uno se mide la
intensidad de la radiación después de haber atravesado un
elemento de concreto cuyo espesor se conoce; en el otro, la
medición se realiza sobre la misma superficie en que se aplica
la radiación, recibiendo solamente los rayos que se reflejan.
PRUEBA DE CARGA
ESTRUCTURAL
Ésta prueba comprueba la
calidad del concreto como
material y el comportamiento de
la estructura en conjunto.
Los procedimientos de prueba
son tomados del código A.C.I.
318-77 para las pruebas de carga
estructural.
PRUEBA DE CARGA
ESTRUCTURAL
Ensayos de cargas 1. Los ensayos de cargas serán controlados por ingenieros
idóneos.
2. Las cargas no se harán, hasta que las partes a ensayar
tengan por lo menos 56 días de edad. Éstas se harán a
edades tempranas cuando las partes involucradas así lo
acuerden.
3. Al ensayar un parte de la estructura, se someterá la causa
sospechosa de debilidad.
4. Cuarenta y ocho horas antes de la aplicación de las cargas
de ensayo, se simula la carga muerta que todavía no
actúan en la estructura y permanecerá colocada hasta que
termine todo el ensayo.
PRUEBA DE CARGA
ESTRUCTURAL
Ensayos de carga a miembros en flexión 1. Se harán lecturas de bases.
2. El miembro estructural se someterá a carga total igual a
1.4 + 1.7L. La carga viva, L tendrá en cuenta las
reducciones permitidas por el código de la construcción.
3. Se aplica la carga en no menos de cuatro incrementos,
aproximadamente iguales, sin producir impacto en la
estructura, y de tal manera que se evite el efecto de arco en
los materiales de carga.
4. Después que las cargas de ensayo hayan estado en su sitio
24 horas, se tomarán las lecturas iniciales de la flecha.
PRUEBA DE CARGA
ESTRUCTURAL
5. Se quita la carga después de tomada la lectura inicial de flecha y 24 horas mas tarde, después de removidas, se tomarán las lecturas finales de flecha.
6. Si la estructura sometida muestra evidencias de falla, se considera que no ha aprobado el ensayo, y no se permitirá la repetición del ensayo en el mismo miembro.
7. Si no se muestra evidencia de fallas, se tomarán los siguientes criterios como un indicio de un comportamiento satisfactorio.
La flecha máxima debe ser menor que L/20000 h para vigas y losas
Si la flecha máxima para vigas y losas excede Lt2 /20000 h la recuperación de la flecha para dentro de las 24 horas después de la remoción de la carga de ensayo, será por lo menos el 75% de la máxima leona para concretos no pretensados. De lo anterior escrito se tomará para voladizos 2 veces la distancia del apoyo al extremo del voladizo, y la flecha se ajustará para cualquier movimiento del apoyo.
PRUEBA DE CARGA
ESTRUCTURAL
8. En concretos no pretensados que no muestren el 75% de recuperación, se puede reensayarse pero no antes de transcurrida 72 horas después de la remoción de la carga del primer ensayo. Se considera satisfactorias la prueba si:
No presenta la estructura evidencia de falla al ser sometida a la carga.
Si la recuperación de flecha es por lo menos el 80% de la máxima flecha obtenida en el segundo ensayo.
La construcción de concretos pretensados no se reensayarán.
ESTUDIO MICROSCÓPICO
Se observa una porción de concreto proveniente de
la estructura al microscopio, ésta información es útil
para estimar el comportamiento prematuro del
concreto o para explicar el por qué de un
comportamiento pasado. En la actualidad, las
técnicas mediante el cual se lleva a cabo el estudio
petrográfico, del concreto endurecido, aunque no se
encuentren estandarizada permiten efectuar
observaciones relativas a los agregados,
empleados, forma y proporciones de los
vacíos existente y el estado general que
guarda la pasta de cemento.
ESTUDIO MICROSCÓPICO
Observando la pasta en superficies donde se
producen roturas, posible estimar las variaciones en
las relaciones agua/cemento, comparando varias
muestras de concretos obtenidas en diversas zonas
de la misma estructura. Si la superficie es dura y no
se raya con facilidad puede asignársele un valor
intermedio en la relación agua/cemento, si por el
contrario es blanda y se raya fácilmente puede ser
indicio de relación muy alta o muy baja. En éste
último caso la debilidad sería atribuida a
insuficiencia de agua para la completa hidratación
del cemento.
CONCLUSIÓN
• Las pruebas de resistencia pueden clasificarse
básicamente en pruebas destructivas y no
destructivas.
• Las pruebas destructivas se han practicado durante
muchos años, pero no se dispone de ninguna
prueba estándar aceptada universalmente.
• Las pruebas se llevan a cabo principalmente con el
objetivo de controlar la calidad y de cumplir con
las especificaciones.
• Se deben realizar las pruebas con personal
capacitado para este, para obtener resultados
confiables.
