Propiedades Mecánicas Del Concreto

UNIVERSIDADTECNOLGICADEPANAMFACULTADDEINGENIERACIVIL

DEPARTAMENTODEMECNICAESTRUCTURALYCONSTRUCCIN

MATERIALESDECONSTRUCCINYNORMASDEENSAYO

MDULOIIIMATERIALESCERMICOSPROPIEDADESMECANICASDELCONCRETO

CONTENIDO

1. Determinacindelaresistenciaalacompresindecilindrosdeconcretomtododeprueba:Iparte

2. Determinacindelaresistenciaalacompresindecilindrosdeconcretomtodo

deprueba:IIparte

3. Bajaresistenciaenlosresultadosdeensayosdecilindrosdeconcreto

4. Determinacindelaresistenciaalaflexindelconcreto

5. Concretosometidoapresin.DeterminacindelmdulodeelasticidadestticoyrelacindePoisson:IParte

6. Concretosometidoapresin.Determinacindelmdulodeelasticidadestticoy

relacindePoisson:IIParte

7. Resistenciaalaabrasin

8. Determinacin del ndice de rebote utilizando el dispositivo conocido comoesclermetro

construccin y tecnologa68

Determinacin dela resistencia a la

compresin de cilindros de concreto-mtodo

de prueba

E

la compresin de cilindros de concreto. Mtodo de prueba NMX-C-083-2002.

Esta norma mexicana establece los mtodos de prueba para la determina-cin de la resistencia a la compresin del concreto, en especmenes cilndricos moldeados y corazones de concreto con masa volumtrica mayor a 900 kg/m3 y se complementa con las siguientes normas mexicanas en vigor: NMX-C-109-ONNCCE cabeceo de especmenes cilndricos, NMX-CH- 027-SCFI Verificacin de m-quinas de ensaye uniaxiales-Mquinas de ensaye a la tensin y La NMX-169 ONNCCE Obtencin y pruebas de co-razones y vigas extradas de concreto endurecido.

Equipos, aparatos y/o instrumentosLa mquina de pruebaPuede ser de tipo a compresin o univer-sal, con capacidad suficiente y que pueda

funcionar a la velocidad de aplicacin de la carga, sin producir impactos ni per-dida de carga. Si la mquina de prueba tiene slo una velocidad de carga que cumpla con lo indicado en condiciones especiales de humedad, debe estar pro-vista de algn dispositivo complemen-tario que pueda ser operado mecnica o manualmente para ajustar la carga a una velocidad adecuada para su calibra-cin. El espacio para los especmenes

14 DEtErminacin

Primera parte

n este resumen se presentan los lineamientos sobre la de-terminacin de la resistencia a la compresin de cilindros de

concreto conforme a la Norma Mexicana NMX-C-083-ONNCCE 2002. Usted puede usarlo para familiarizarse con los procedi-mientos bsicos de la Norma. Sin embargo, este resumen no tie-ne la intencin de remplazar los estudios completos que usted haga de la Norma: De-terminacin de la resistencia a

Problemas, causas y soluciones 69

frica y se debe tener la precaucin de que dicho bloque no se deslice sobre la platina.

El bloque de apoyo inferior debe tener como mnimo 22,5 mm de espesor despus de cualquier rectificacin de sus superficies. Por su parte, el bloque supe-rior de carga, con asiento esfrico, debe cumplir con los siguientes requisitos:

Su dimetro mximo no debe exce-der los valores dados en la Tabla 1.

Los bloques de apoyo con asiento esfrico pueden tener caras cuadradas, siempre y cuando el dimetro del mayor crculo inscrito no exceda de los dime-tros sealados en la Tabla 1. Sin embargo,

de prueba debe ser lo suficientemente grande para darle cabida, en una posi-cin cmoda, a estos y al dispositivo de calibracin.

La mquina de prueba debe estar equipada con dos bloques slidos de acero o similar, para la aplicacin de la carga, con superficie de contacto endu-recida con una dureza rockwell desea-ble de C-55. Uno de los bloques debe tener asiento esfrico y apoyarse en la parte superior del espcimen, y el otro bloque rgido sobre el cual descansar el mismo.

Con excepcin de los crculos concn-tricos descritos ms adelante, la superfi-cie de apoyo no debe diferir de un plano en ms de 0,025 mm en una longitud de 150 mm; para los bloques menores de 150 mm la tolerancia en planicidad es de 0,025 mm. Es recomendable que los bloques nuevos tengan la mitad de estas tolerancias. Cuando el dimetro de la superficie de carga del bloque de asiento esfrico excede al dimetro del espcimen en 13 mm o ms, para facilitar el centrado adecuado, se deben grabar crculos concntricos que no tengan ms de 0,8 mm de profundidad, ni ms de 1,2 mm de ancho.

El apoyo inferior puede ser una pla-tina, si sta es fcilmente desmontable y susceptible de maquinarse o en su defec-to, un bloque adicional que puede o no estar fijo a la platina. En caso de existir el bloque adicional, ste debe cumplir con los siguientes requisitos: Se debe maquinar cuando se requiera para con-servar las condiciones especficas de su-perficies, las cuales deben ser paralelas entre s. Su dimensin horizontal menor debe ser por lo menos 3 % mayor que el dimetro del espcimen que se va a probar y los crculos concntricos que se mencionaron en el prrafo anterior, son opcionales en la cara donde se apoya el espcimen.

Cuando el bloque inferior de apoyo se use para centrar el espcimen, el cen-tro de los crculos concntricos, (cuando se tengan), o el centro del bloque, debe coincidir con el centro de la cabeza es-

Tabla 1: Dimetro para placa superior de carga

Dimetro de los especmenes de

prueba (mm)

50

75

100

150

200

Dimetro mximo placa (mm)

100

125

165

250

280


14 DEtErminacin

se aceptan mquinas con placa de carga superior de dimensiones mayores siem-pre que garanticen el correcto acopla-miento a la base superior del espcimen para probar, mediante la verificacin de la planicidad de la superficie de la placa.

El centro de la esfera debe coincidir con el centro de la superficie de la cara de apoyo con una tolerancia de 5 % del radio de la esfera. De preferencia el rea de contacto debe ser en forma de anillo, como se muestra en la figura 1, la esfera y el soporte deben ser diseados de tal manera, que el acero en las areas de contacto no se deforme permanente-mente.

La superficie curva del soporte y la porcin esfrica se deben conservar limpias y lubricar con aceite mineral delgado y no con grasa lubricante. No se debe reacomodar la placa de carga una vez que se ha iniciado la aplicacin de la carga.

Si el radio de la esfera es ms peque-o que el radio del espcimen de mayor tamao que se va a probar, la porcin de la cara de apoyo del bloque de carga que se extiende ms all de la esfera, debe tener un espesor no menor que la dife-rencia entre el radio de la esfera y el radio del espcimen. La dimensin mnima de la cara de apoyo del bloque de carga debe ser la correspondiente al dimetro de la esfera (vase Figura 1).

Cabe decir que T no debe ser menor que la diferencia R-r, se deben tener los dispositivos necesarios para sostener el bloque superior en el soporte.

La porcin mvil del bloque de car-ga debe ser sostenida cerca del asiento esfrico, pero el diseo debe ser tal, que la cara de apoyo pueda girar libre-mente por lo menos 4 en cualquier direccin.

Dispositivos delectura de cargaSi la carga de una mquina para en-saye a compresin, se registra en una cartula, sta debe estar provista de una escala graduada que se pueda leer por lo menos con una aproximacin de 2,5 % de la carga aplicada. Es reco-mendable mantener la uniformidad de la graduacin en la escala de toda la ca-rtula. Debe estar provista de una lnea de referencia en cero y una graduacin que inicie en forma progresiva, cuando menos en el 10 % de su capacidad. Debe contar con una aguja indicadora, la cual debe tener la longitud suficiente para coincidir con las marcas de graduacin y el ancho de su extremo no debe ser mayor que el claro libre entre dos divi-siones mnimas.

Cada cartula debe estar equipada con una aguja de arrastre de la misma

Figura 1: Bloque de carga con asiento esfrico

reapreferentede carga

Espcimende prueba

Bloquesuperiorde carga

Soporte

T

R

r


BiBliografaASTM C-39-86. Standard Method of Test "Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens".ASTM C-683-76. Compressive and Flexural Strengthof Concrete Under Field Conditions.NMX-008-SCFI-1993. "Sistema General de Unidadesy Medidas".NMX-Z-013-SCFI-1997. "Gua para la redacciny presentacin de las normas mexicanas".NMX-C-251-1997-0NNCCE. Industria de laconstruccin-concreto-terminologa.

Nota: Tomado de la Norma NMX-C-083- ONNCCE 2002, con fines de promover la capacitacin y el buen uso del ce-mento y del concreto.

Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agre-gados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono (55) 5273 1991

longitud que la aguja indicadora y un mecanismo para ajustar a la referencia en cero en caso de desviacin. La sepa-racin mnima, entre las graduaciones no debe ser menor a 1 mm para realizar la lectura adecuada. Las mquinas con sistema digital deben ser equipadas con un dispositivo que registre la carga mxima aplicada.

Verificacin de cargaLa verificacin de la precisin de la mquina de prueba debe realizarse de acuerdo con la norma NMX-CH-027, bajo las condiciones siguientes:

El error permitido en la mquina, para la realizacin de la prueba a com-presin de concreto, debe ser como mximo de 3 % de la carga aplicada. La mquina debe calibrarse inicialmen-te antes de ser puesta en operacin y posteriormente en forma interna cada 2 000 cilindros, lo cual podr ampliarse hasta 12 000 si no se detectan desvia-ciones. Estas mquinas deben calibrar-se por un laboratorio acreditado por la entidad de acreditacin u organismo

acreditador au-torizado, en los trminos de la Ley Federal so-bre Metrologa y Normal i za-cin, cada ao como mximoo cada 40 000 ensayes. Ade-ms, se debe rea l i z a r e s ta operacin in-mediatamente despus de que se efecten re-paraciones o ajustes en los mecanismos de medicin, cada vez que se cam-bie de sitio la mquina o si por

alguna razn se duda de la exactitud

de los resultados, sin importar cuando se efectu la ltima calibracin.



compresin de cilindros de concreto-Mtodo

de prueba

E

Preparacin y acondicionamientode las muestrasDimensionesEl dimetro y la altura del espcimen de prueba debe determinarse promediando las medidas de 2 dimetros perpendi-culares entre s a una altura media del espcimen y 2 alturas opues-tas c o n u n a aproximacin de 1 mm. Para medir el di-metro, es sufi-ciente utilizar el comps de punta. Cuan-do l a a l t ura promedio del espcimen es menor de 1,8 veces el dime-tro, el resulta-do de la resis-t e n c i a d ebe corregirse por esbeltez de acuerdo a la Tabla 2. Los valores intermedios que no aparecen en la Tabla 2 deben calcularse por interpolacin, no debern ensayarse especmenes con relacin dimetro a altura menor de 1:1.

15 DEtErminacin

Segunda parte

n este resumen se presentan la preparacin y acondiciona-miento de las muestras para la determinacin de la resis-

tencia a la compresin de cilindros de concreto conforme a la norma Mexi-cana NMX-C-083-ONNCCE 2002. Usted puede usarlo para familiarizarse con los procedimientos bsicos de la Norma.

Sin embargo, este resu-men no tiene la intencin de remplazar los estudios completos que usted haga de la Norma.

Esta norma mexicana establece los mtodos de prueba para la determina-cin de la resistencia a la compresin del concreto, en especmenes cilndricos moldeados y corazones de concreto con masa volu-mtrica mayor a 900 kg/m3 y se complementa con las siguientes normas mexi-canas en vigor: NMX-C-109-ONNCCE, Cabeceo de especmenes cilndricos, NMX-CH- 027-SCFI, Verifi-cacin de mquinas de en-saye uniaxiales-Mquinas de ensaye a la tensin y la NMX-169 ONNCCE, Ob-tencin y pruebas de cora-zones y vigas extradas de concreto endurecido.


en 300 mm, y no se permiten irregulari-dades respecto de un plano que exceda de 0,05 mm, en caso contrario deben ser cabeceadas de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-C-109-0NNCCE.

Condiciones ambientalesEspecmenes hmedosEl ensaye a la compresin de los es-pecmenes curados en hmedo debe

efectuarse tan pronto como sea posible despus de retirarlos de la pileta o del cuarto hmedo y una vez que el material de cabeceo haya adquirido la resisten-cia requerida verificada de acuerdo a la NMX-C-109-0NNCCE. Durante el tiempo transcurrido entre el retiro del almace-namiento hmedo y el ensaye, se debe prevenir la prdida excesiva de humedad en los especmenes.

Condiciones especialesde humedadEn el caso de especmenes sometidos en condiciones de curado especiales, curado a vapor o curado ambiente, los

CabeceoAntes del ensaye, las bases de los espe-cmenes o caras de aplicacin de carga no se deben apartar de la perpendicular al eje en ms de 0,5, aproximadamente 3 mm

Tabla 2: Factores de correccin por esbeltez

Relacin Altura-Dimetro delespcimen

2.001.751.501.251.00

Factor decorreccin a la

resistencia

1.000.990.970.940.91


15 DEtErminacin

especmenes se deben ensayar con la condicin de humedad resultante del curado especificado (a vapor, medio ambiente, etc.).

ProcedimientoColocacin de especmenesSe limpian las superficies de las placas superior e inferior y las cabezas del esp-

Figura 2: Diagrama de fallas de cilindros sometidos a compresin

1. Se observa cuando se logra una carga de compresin bien aplicada sobre un espcimen de prueba bien preparado.

2. Se observa comnmente cuando las caras de aplicacin de carga se encuentran en lmite de tolerancia especificada o excediendo esta.

3. Se observa en especmenes que presentan una superficie de carga convexa y/o deficiencia del material de cabeceo: tambin por concavidad del plato de cabeceo o convexidad en una de las placas de carga.

4. Se observa en especmenes que presentan una cara de aplicacin cncava y/o por deficiencias en el material de cabe-ceo o tambin por concavidad en una de las placas de carga.

5. Se observa cuando se producen concentraciones de esfuerzos en puntos sobresalientes de las caras de aplicacin de carga, por deficiencias en el material de cabeceo, rugosi-dades en el plato cabeceador o placas de carga.

6. Se observa en especmenes que presentan una cara de aplicacin de carga convexa y/o por deficiencias del material de cabeceo, rugosidades en el plato cabeceador o placas de carga.

7. Se observa cuando las caras de aplicacin de carga del espcimen se desvan ligeramente de las tolerancias de paralelismo establecidas, o por ligeras desviaciones en el centro del espcimen para la aplicacin de carga.

cimen de prueba, se coloca este ltimo sobre la placa inferior alineando su eje cuidadosamente con el centro de la placa de carga con asiento esfrico; mientras la placa superior se baja hacia el espcimen asegurndose que se tenga un contacto suave y uniforme.

Velocidad de aplicacinde cargaSe debe aplicar la carga con una veloci-dad uniforme y continua sin producir im-pacto, ni prdida de carga. La velocidad de carga debe estar dentro del intervalo de 137 kPa/s a 343 kPa/s (84 kgf/cm2/min a 210 kgf/cm2/mln) equivalente para un dimetro estndar de 15 cm a un rango de 2,4 kN/s a 6,0 kN/s (14,8 tonf/min a 37,1 tonf/min). Se permite una velocidad mayor durante la aplicacin de la primera mitad de la carga mxima esperada siem-pre y cuando durante la segunda mitad se mantenga la velocidad especificada; pueden utilizarse mquinas operadas manualmente o motorizadas que per-mitan cumplir con lo anterior, teniendo en cuenta que slo se harn los ajustes necesarios en los controles de la mqui-


BiBliografaASTM C-39-86, Standard Method of Test Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens.ASTM C-683-76, Compressive and Flexural Strength of Concrete under Field Conditions. NMX-008-SCFI-1993, Sistema General de Unidades y Medidas. NMX-Z-013-SCFI-1997, Gua para la redaccin y presen-tacin de las normas mexicanasNMX-C-251-1997-0NNCCE, Industria de la construc-cin-concreto-terminologa.

Nota: Tomado de la Norma NMX-C-083- ONNCCE 2002 con fines de promover la capacitacin y el buen uso del ce-mento y del concreto.

Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agregados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono 5273 1991. Mxico, DF.

na de prueba para mantener uniforme la velocidad de aplicacin de carga, hasta que ocurra la falla. Es recomendable colocar en la mquina, dispositivos para cumplir con los requisitos de seguridad para los operadores durante el ensaye del espcimen.

Los especmenes para la aceptacin o rechazo de concreto deben ensayarse a la edad de 14 das, en el caso del concreto de resistencia rpida o 28 das, en el caso de resistencia normal con las tolerancias que se indican en la Tabla 3, para los especmenes extrados de concreto en-durecido aplicar las edades especificadas en la NMX-C-169-0NNCCE.

Para aquellos especmenes en los cuales no se tenga una edad de prueba de las prescritas anteriormente, se ensayar con las tolerancias que se fijen en comn acuerdo por los interesados.

Clculo y expresinde los resultadosSe calcula la resistencia a la compre-sin del espcimen, dividiendo la carga

mxima soportada durante la prueba entre el rea pro-medio de la seccin trans-versal determinada con el dimetro medido como se describe en el inciso Colocacin de especmenes. El resultado de la prueba se expresa con una aproximacin de 100 kPa (1 kgf/cm).

Informe de la pruebaEl registro de los resultados debe incluir los datos siguientes:

a) Clave de identificacin del esp-cimen.

b) Edad nominal del espcimen.c) Dimetro y altura en centmetros,

con aproximacin a mm.d) rea de la seccin transversal en cm2

con aproximacin al dcimo,e) Masa del espcimen en kg.f) Carga mxima en N (kgf).g) Resistencia a la compresin, calcula-

da con aproximacin a 100 kPa (1 kgf/cm2).h) Defectos observados en el espci-

men o en sus cabezas.i) Descripcin de falla de ruptura.

Tabla 3: Tolerancias

Edad dePrueba

24 h3 das7 das14 das28 das

ToleranciaPermisible

0.30 h 2 h 6 h 12 h 24 h

P

fc= PA

H= 30 cm

D=15 cm

P= Carga axial

aplicada al cilindro (kg).

A= rea del cilindro (cm2).

H/D=2

CONSTRUCCIN Y TECNOLOGA16

4

os resultados de las pruebas deresistencia de cilindros de con-creto se usan como la base parala aceptacin del concreto pre-

mezclado cuando se especifica un re-quisito de resistencia. Los cilindros sonmoldeados a partir de una muestra deconcreto fresco, curado en condicionesestndares y probado a una edad par-ticular, segn se indique en las especi-ficaciones, usualmente a 28 das. Losprocedimientos deben ser de acuerdocon las normas de la ASTM. El promediode resistencia de un conjunto de dos o trescilindros hechos de la misma muestra deconcreto y probados a 28 das constituyeuna prueba. Los cilindros usados para laaceptacin del concreto no deben ser con-fundidos con los cilindros curados en elcampo, los cuales se hacen para verificarla resistencia a edad temprana en la es-tructura, con el fin de retirar las cimbras ycontinuar un las actividades de construccin.

El Reglamento para concreto estruc-tural ACI 318 y las Especificaciones es-tndares para concreto estructural, ACI301, reconocen que ocurrirn resultadosde baja resistencia aproximadamenteuna o dos veces en cada cien pruebas.

Bajo estas disposiciones para unaresistencia especificada menor que 350kg/cm2 el concreto es aceptable y cumplecon la especificacin si:

a. Ninguna prueba individual es me-nor que la resistencia especificada enms de df'c=35 kg/cm2 y

b. El promedio de tres pruebas con-secutivas es igual o excede la resistenciaespecificada.

Si un promedio de tres pruebas con-secutivas en secuencia cae por debajo dela resistencia especificada y si una sola

Baja resistencia en losresultados de ensaye decilindros de concreto

L

CILINDROS

prueba individual cae en ms de 35 kg/cm2 por debajo de la resistencia espe-cificada, debe hacerse una investigacinpara asegurar la suficiencia estructural deesa parte de la estructura; deben darselos pasos necesarios para incrementarel nivel de resistencia.

Por qu resultan bajas laspruebas a compresin?Dos razones principales son:

a. Manejo, curado ypruebas de cilindro inapro-piados. Se ha determinadoque esto contribuye en lamayora de los resultadosde baja resistencia, y

b. Resistencia del con-creto disminuida de-

Aceptacin del concreto por su resistenciaa compresin

Resistencia especificada,df'c=280 kg/cm2

No. de Cilindros individuales Promedio Promedio dePruebas No. 1 No. 2 de la prueba 3 pruebas

consecutivas

Ejemplo aceptable 1 289 299 294 - - 2 270 287 278 - - 3 311 313 312 294 4 258 269 263 284 5 325 321 323 299

Ejemplo de baja resistencia 1 254 249 252 - - 2 279 285 282 - - 3 287 281 284 272* 4 342 330 336 301

5 238 219 228 283

* Promedio de tres pruebas consecutivas bajas Una prueba con ms de df'c=35 kg/cm2 por debajo

Referencia. Esta publicacin fue autorizada por la NationalReady Mixed Concrete Association. Los 38 temas enespaol de la coleccin Concrete in Practice puedenobtenerse en la NRCM, Silver Spring MD, USA,enwww.nrcma.org

R

PROBLEMAS, CAUSAS Y SOLUCIONES 17

bido a un error en la produccin o poragregar demasiada agua al concreto enla obra debido a retrasos en el colado oa exigencias de concreto hmedo. El altocontenido de aire tambin puede ser unacausa de la baja resistencia.

En el caso de resultados de pruebascon baja resistencia a compresin renatodos los reportes de pruebas y analicelos resultados antes de tomar una ac-cin. Fjese en los patrones de los resul-tados de resistencia.

La secuencia realmente viola elcumplimiento con la especificacin.

Los reportes de pruebas dan algunaligera indicacin sobre la causa.

El rango de resistencia de dos o trescilindros preparados a partir de la mismamuestra raramente debe exceder 8.0%o 9.5% del promedio, respectivamente.

Fjese en el revenimiento, contenidode aire, temperaturas del concreto y am-bientales, el nmero de das en que los ci-lindros fueron dejados en el campo, losprocedimientos usados para el curadoinicial en el campo y el curado subse-cuente en el laboratorio y cualesquieradefectos de cilindros reportados.

Los procedimientos de prueba sedeben llevar a cabo de acuerdo con losestndares de la ASTM. Casi todas lasdeficiencias en el manejo y pruebas decilindros reducirn la resistencia. Algu-nos de los factores ms significativosson las capas de cabeceo con un acaba-do inapropiado, curado inicial paratemperaturas de 27 C y mayores; impac-to durante la transportacin; retraso enel curado en el laboratorio y cuidado insu-ficiente al ensayar los cilindros.

El laboratorio debe asumir la respon-sabilidad por las deficiencias en susprocedimientos. Es esencial el empleode tcnicos de pruebas en el campo ypersonal de laboratorio certificados; lostrabajadores de la construccin que notengan experiencia en las pruebas deconcreto no deben elaborar ni manejarlos cilindros. Todos los laboratoriosdeben de satisfacer los criterios de laASTM C 1077 para los laboratorios quehacen pruebas de concreto y agregados

de concreto. El personal depruebas en el campo debetener una certificacin ac-tualizada como Tcnico depruebas al concreto en el campo, GradoI, de la ACI, o equivalente. El personalde laboratorio debe tener la certificacincomo Tcnico de Pruebas de Laboratorio,Grado I y II.

Cmo realizar la prueba deun cilindro estndar?Todos los pasos detallados desde laobtencin de una muestra, pasando porel moldeado, curado, transportacin,pruebas y reportes de las pruebas de loscilindros, son importantes. A continua-cin se dan los procedimientos apropia-dos para pruebas de resistencia de loscilindros hechos en el campo y curados enel laboratorio y de acuerdo con las nor-mas ASTM:

Tome muestras de concreto de laparte media de la carga y despus de queparte de sta haya sido descargada.

Vuelva a mezclar la muestra paraasegurar su homogeneidad.

Utilice moldes de acuerdo con lasnormas.

Use una varilla estndar o un vi-brador, compacte el concreto en dos otres capas iguales, tal como se requiera,y golpee los lados de los moldes paracerrar los huecos dejados por el varilladoo el vibrador.

Termine la capa de cabeceo demanera lisa y a nivel para permitir capasdelgadas.

Para el curado inicial de los cilindrosen la obra durante las primeras 24 a 48horas, almacene los cilindros en un am-biente hmedo mantenido de 16 a 27 C.Si es posible, sumerja en agua los cilindrosmoldeados mantenindola dentro delrango de temperatura. Las cajas de curadosin controles de temperatura puedensobrecalentarse y dar como resultado re-sistencias ms bajas.

Si los cilindros son almacenados yexpuestos al medio ambiente, mantn-galos fuera de la luz directa del sol yprotjalos contra la prdida de humedad.

R


4 CILINDROS

Transporte cui-dadosamente los ci-lindros de un da deedad al laboratorio;manjelos con cuidado.

En el laboratoriodesmolde los cilindros,transfiera las marcasde identificacin y co-lquelos inmediata-mente en un curado h-medo a 232 C.

Cure los cilindrosen el laboratorio de

acuerdo con el ASTM C 31; mantenga elagua sobre las superficies de los cilin-dros en todo momento.

Determine la masa del cilindro yregstrela. Esta informacin es til para ras-trear los problemas de la baja resistencia.

Las capas de cabeceo en los cilindrosdeben ser planas y el espesor promediomenor que seis mm y de preferente-mente menor de tres mm. Esto es espe-cialmente significativo cuando se pruebaconcreto con resistencias que exceden480 kg/cm2.

Utilice material para el cabeceadocon un mnimo 350 kg/cm2. Restrinja elreuso de compuestos de azufre para elcabeceado.

Espere al menos dos horas, ypreferentemente ms tiempo, para quelas capas de cabeceo de azufre se endu-rezcan. Las cuales con edades de uno ados das con frecuencia dan comoresultado una resistencia ms alta,especialmente cuando se prueba con-creto con una resistencia que excede350 kg/cm2.

Al usar un cojn de neopreno, ase-grese de que se utilice la dureza apro-piada para el nivel de resistencia pro-bado; los cojines han pasado la pruebapara poder usarse; los cojines no sedesgastan y el nmero permitido de reu-sos no se ha excedido; vase el ASTM C1231. Los cojines desgastados reducirnla resistencia medida.

Asegrese de que sea calibrada lamquina de pruebas.

Mida el dimetro del cilindro yverifique la planicidad de la capa decabeceo.

Centre el cilindro en la mquina depruebas y utilice la velocidad de cargaapropiada. Truene el cilindro para com-pletar la falla. Observe el patrn de falla;las grietas verticales a travs de la capade cabeceo o una astilla desprendida allado indican una distribucin inapropia-da de la carga.

Los reportes de las pruebas debenser inmediatamente distribuidos alproductor de concreto, as como tambinal contratista y al ingeniero. Esto esesencial para la solucin oportuna deproblemas.


R



flexin del concreto

E

Equipo, aparatose instrumentos

Mquina de prueba: La mquina de prueba debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-C-0-83-ONNCCE.Dispositivo de aplicacin de carga: Se debe utilizar un dispositivo capaz de aplicar cargas en los tercios del claro de prueba de tal modo que las fuerzas sean perpendiculares a las caras horizontales de la viga y se distribuyan y apliquen uniformemente en todo lo ancho. Este dispositivo debe ser capaz de mantener fija la distancia entre los puntos de carga y los puntos de apoyo del espcimen con una tolerancia de 2 mm; adems, las reaccio-nes deben ser paralelas a la direccin de las fuerzas aplicadas durante el tiempo que dure la prueba. La relacin de la distancia del punto de aplicacin de cada una de las cargas a la reaccin ms cercana dividida entre la altura de la viga, no debe ser menor de uno. Los bloques para la aplicacin de la carga y de apoyo de la viga deben ser de acero del mismo ancho o mayor que el de la viga con una altura que no exceda de 65 mm, medida a partir del centro de giro.

La seccin de cada uno de los blo-ques que entran en contacto con la viga, deben ser cilndricos con las superficies endurecidas, teniendo en cuenta que la lnea de contacto de estas superficies no deben variar en ms de 0,05 mm, con relacin a un plano tangente a las mismas. El radio de curvatura de estas superficies debe tener como centro el eje del rodillo del apoyo o el centro de la rotula. La superficie curva de cada bloque de aplicacin de carga debe ser la correspondiente a un sector cilndrico de cuando menos 0,785 radianes (45). Los bloques de aplicacin de carga de-ben mantenerse alineados en posicin vertical, por medio de mecanismos de presin que pueden ser tornillos con resorte que los mantengan en contacto con los rodillos o rtulas de acero. Puede suprimirse el rodillo y la rtula de acero de los bloques de apoyo, cuando el blo-que de apoyo de la mquina de prueba sea de asiento esfrico, siempre que en

16 DEtErminacin

n este resumen se presentan los lineamientos sobre la de-terminacin de la resistencia a la flexin del concreto usando

una viga simple con carga en los tercios del claro conforme a la norma Mexica-na NMX-C-191-ONNCCE-2004. Usted puede usarlo para familiarizarse con los procedimientos bsicos de la Norma. Sin embargo, este resumen no tiene la

intencin de remplazar los estudios completos que usted haga de la Norma NMX-C-191-ONNCCE. Esta norma mexicana establece el mtodo de prueba para la determinacin de la re-sistencia a la flexin del concreto, usando una viga con cargas concentradas en los tercios del claro.

Para los efectos de esta norma mexicana se estable-ce la siguiente definicin:

Mdulo de ruptura: Es el valor obtenido mediante el procedimiento indirecto para determinar la resistencia a la tensin del concreto por el ensaye a la flexin de una viga.Materiales auxiliares: Franela o tela de

yute; marcadores de tinta inde-leble y crayones de cera; ti-

ras de cuero de un espesor uniforme de 5 mm

a 7 mm, con un ancho de 25 mm a 50 mm, y que cubren todo lo ancho del esp-cimen. Escua-dra, regla y lija de agua de gra-no fino.


Figura 1: Aparato para la prueba de resistencia a la flexin con carga en los tercios del claro

Cabeza de mquina de prueba Posicin opcional para un rodillo

de acero o una bola de acero

Bola de acero

25 mm

Aplicacin de carga y bloques de apoyo

25 mm

d=L/3 Espcimen

Aplicacin de carga y bloques de apoyo

Rodillo de acero

Bola de acero

Estructura de carga rgida o si es un accesorio de carga, placa de acero o canal

L/3 L/3 L/3

Soporte de la mquina de prueba

L=Distancia entre apoyos

los bloques de aplicacin de la carga se use un rodillo y una rtula de acero pi-voteada, (Vase Figura 1).Muestreo: El muestreo debe realizarse de acuerdo a lo establecido en la Norma NMX-C-161-0NNCCE. La frecuencia del mismo puede establecerse de comn acuerdo entre el productor y comprador, recomendndose el uso de la norma NMX-C-155-0NNCCE. Cada muestra debe consistir de cuando menos dos espec-menes de una misma revoltura que se prueban a la edad de proyecto.Preparacin del espcimen: Los especmenes deben cumplir con lo es-tablecido en las Normas NMX-C-159 Y NMX-C-160. La longitud del espcimen debe ser la distancia entre apoyos ms 50 mm como mnimo.

La distancia entre apoyos debe ser de tres veces el peralte de la viga con una tolerancia de 2 % Esta distancia debe ser marcada en las paredes de la viga antes del ensaye. Cabe decir que las caras laterales del espcimen deben estar en ngulo recto con las caras horizontales. Todas las superfi-cies deben ser lisas y libres de bordes, hendiduras, agujeros o identificaciones grabadas.Condiciones am-bientales: Esta prue-ba se realiza de acuer-do a las condiciones ambientales del lugar de prueba.


16 DEtErminacin

Procedimiento: Se debe voltear el es-pcimen sobre un lado con respecto a la posicin del moldeado. Se centra en los bloques de apoyo; stos a su vez deben estar centrados respecto a la fuerza apli-

cada. Los bloques de aplicacin de carga se ponen en contacto con la superficie del espcimen en los puntos tercios entre los apoyos. Se debe tener contacto total entre la aplicacin de la carga y los bloques de apoyo con la superficie del espcimen. Se debe lijar las superficies del espcimen o bien usarse tiras de cuero si la separacin de la lnea de contacto entre ellas y los blo-ques es mayor de 0,1 mm. Se recomienda que el lijado de las superficies laterales de los especmenes sea mnimo, ya que puede cambiar las caractersticas fsicas de las mismas y por lo tanto afectar los resultados. Asimismo, se deben utilizar tiras de cuero nicamente cuando las superficies de los especmenes en con-tacto con los bloques de aplicacin de carga, se aparten de un plano en no ms de 0,5 mm.Aplicacin de la carga: La carga se debe aplicar a una velocidad uniforme, tal que el aumento de esfuerzo de las fibras extremas no exceda de 980 kPa/min (10 kgf/cm2 por min), permitindose ve-locidades mayores antes del 50% de la carga estimada de ruptura.Medicin del espcimen despus de la prueba: Se determina el ancho promedio, el peralte y la localizacin de la lnea de falla, con el promedio de tres medidas una en el centro y dos sobre las aristas del espcimen aproximndolas al milmetro.Clculo y expresin de resultados: Si la fractura se presenta en el tercio medio del claro el mdulo de ruptura se calcula como sigue:

R=(PxL)/(b d2)Donde:R Es el mdulo de ruptura, en kPa

(kgf/cm2).P Es la carga mxima aplicada, en

N (kgf).L Es la distancia entre apoyos, en cm.b Es el ancho promedio del espci-

men, en cm.d Es al peralte promedio del esp-

cimen, en cm.En el clculo anterior, no se incluyen

las masas del bloque de apoyo superior y del espcimen.


Nota: Tomado de la Norma NMX C-191-ONNCCE-2004, con fines de promover la capacitacin y el buen uso del cemento y del concreto. Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agregados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono 5273 1991. Mxico, DF.

Si la ruptura se presenta fuera del tercio medio del claro, en no ms del 5% de su longitud, se calcula el mdulo de ruptura como sigue:

R=(3 Pa )/(b d2)

Donde:a Es la distancia promedio entre la

lnea de fractura y el apoyo ms cercano en la superficie de la viga en mm. Si la fractura ocurre fuera del tercio medio del claro en ms del 5% se desecha el resultado de la prueba.Precisin: Los clculos de la prueba se deben realizar con la siguiente exactitud:

Para dimensiones, con una precisin de 0,1 cm.

Para carga mxima aplicada, la pre-cisin debe ser de 0.981 N (1kgf).

Para el mdulo de ruptura, de 9,8 kPa (0,1 kgf/cm2).Informe de la prueba: Se deben incluir como mnimo los siguientes datos:

Identificacin de la muestra. Ancho promedio en cm, con aproxi-

macin de 0,1 cm.

Peralte promedio en cm, con aproxi-macin de 0,1 cm.

Distancia entre apoyos en cm, con aproximacin de 0,1 cm.

Carga mxima aplicada, en N (kgf). Mdulo de ruptura, aproximado al

9,8 kPa (0,1 kgf/cm2). Condiciones de curado y humedad

del espcimen al momento de la prueba. Si el espcimen se lij o si se usaron

tiras de cuero. Defectos del espcimen. Edad del espcimen.

ObservacionesPara la correcta aplicacin de esta norma, es indispensable consultar las siguientes normas mexicanas en vigor:NMX-C-083-0NNCCE Industria de la Construccin.-Concreto-Determinacin de la Resistencia a la compresin de cilin-dros de concreto.-Mtodo de Prueba.NMX-C-155-0NNCCE Industria de la Construccin-Concreto-Concreto hidru-lico industrializado Especificaciones.NMX-C-159 Industria de la Construccin-Concreto-Elaboracin y curado en el laboratorio de especmenes.NMX-C-160 Industria de la Construccin-Concreto-Elaboracin y curado en obra de especmenes de concreto.NMX-C-161-ONNCCE Industria de la cons-truccin-Concreto frescoMuestreo.NMX-C-251-ONNCCE Industria de la construccin-Concreto fresco-Termi-nologa.NMX-C-303 Industria de la construccin-Concreto-Determinacin de la resistencia a la flexin usando una viga simple con carga en el centro del claro.


Concreto sometidoa presin

Determinacin del Mdulo de elasticidad esttico y relacin de Poisson NMX-C-128-1997-

ONNCCE

Etido el concreto a esfuerzos de compresin dentro del comportamiento elstico. Es la pendiente de la secante denida por dos puntos de la curva del esfuerzo-deforma-cin, dentro de esta zona elstica.

Relacin de PoissonEs la relacin entre las deformaciones transversal y longitudinal al estar someti-do el concreto a esfuerzos de compresin dentro del comportamiento elstico.

Equipos, aparatose instrumentosMquina de pruebasta debe cumplir con lo especicado en la NMX-C-083. Contar con disposi-tivos para aplicar cargas a velocidad constante, con un error menor o igual al 1 %. Para poder calcular el esfuerzo correspondiente a 50 millonsimas de deformacin unitaria, la divisin mnima en su dispositivo indicador de carga no debe ser mayor de 0,5 t, y permitir la apreciacin de fracciones de 0,25 t.

DeformmetrosSon dispositivos que se adaptan a los especmenes y sirven para medir su

Primera parte

17 CONCRETO SOMETIDO A PRESIN

n este resumen se presenta el mtodo de prueba para la deter-minacin del Mdulo de Elasti-cidad Esttico Secante (Mdulo

de Young) y de la relacin de Poisson en especmenes cilndricos de concreto, cuan-do se someten a esfuerzos de compresin longitudinal. Usted puede usarlo para familiarizarse con los procedimientos bsicos de la Norma. Sin embargo, este resumen no tiene la intencin de rem-plazar los estudios completos que usted haga de la Norma.

DenicionesMdulos de elasticidad estticoo secanteEs la relacin que existe entre el esfuerzo y la deformacin unitaria axial al estar some-


deformacin bajo la carga aplicada. Para medir las deformaciones longitudinales en los especmenes, debe usarse un dispositivo que pueda o no adherirse al espcimen cilndrico y que permita reali-zar lecturas con exactitud de 0,0025 mm (una diezmilsima de pulgada), como mnimo, en dos lneas de medicin dia-metralmente opuestas, paralelas al eje longitudinal del cilindro y centradas con respecto a la altura media del espcimen. La longitud efectiva de cada lnea de medicin no debe ser menor a 3 veces el tamao mximo del agregado en el concreto y no mayor a dos tercios de la altura del espcimen. Es conveniente que esta longitud de medicin sea de un medio de la altura del espcimen.

En caso de emplearse especmenes de 15 cm x 30 cm, normales (estndar), esta longitud de medicin debe ser de 15 cm a 20 cm.

De estos dispositivos de medicin existen varios tipos.

Dos anillos y dos micrmetrosEstos son los ms empleados; los anillos deben ser rgidos; de preferencia met-licos y estar separados entre s como se indica en el prrafo anterior. Los anillos deben contar con dos barras separado-ras que permitan centrarlos perfecta-mente al espcimen y conservar esta separacin ja. Cada anillo debe tener como mnimo 3 tornillos de punta para poder centrar y sujetar perfectamente al espcimen y evitar deslizamientos.

Los anillos deben contar con elemen-tos diametralmente opuestos (Vase gura 1), que permita la sujecin de los micrmetros empleados para registrar las deformaciones longitudinales.

Dos anillos y un micrmetroEs un dispositivo similar al indicado en la Figura 2, con la diferencia de que un ani-llo se je rgidamente al espcimen y el otro se je en dos puntas diametralmente opuestas, de manera que tenga libertad de oscilar en dichos puntos. En este caso la deformacin se lee en un solo micr-metro obtenindose aproximadamente el

doble de la deformacin real del espci-men, el factor de multiplicacin se calcula de acuerdo a la ecuacin siguiente:

F= D/dEn donde:F: Es el factor de multiplicacin.D: Es la distancia entre el pivote y el

eje del micrmetro, en cm d: Es la distancia entre el eje de los

dos tornillos y el pivote, en cm (Ver Fi-gura 2)

Deformmetros adheriblesSon dispositivos en los cuales se lee el cambio de la resistividad elctrica de una resistencia al variar el dimetro por cambio de su longitud (Straing Gage).

Figura 1: Deformmetro Espcimen

Perno

Marco

Mic

rm

etro

B

Micrmetro

Figura 2: Deformmetro

Marco

Espcimen

Micrmetro

PernoPivote

A

Reso

rte


17 CONCRETO SOMETIDO A PRESIN

(Vase Figura 3). Existe el inconveniente de que estos dispositivos no se adhieran adecuadamente cuando el concreto se encuentra en estado hmedo y adems se requiere preparar el espcimen apli-cando una base de resina.

Medidor de deformacintransversalSi se desea obtener la relacin de Poisson debe determinarse adems de la defor-macin longitudinal, la transversal, con un dispositivo capaz de medir el cambio en dimetro a la altura media del es-pcimen, con exactitud de 0,0005 mm. Existen 2 tipos:

Anillos y micrmetros(3 anillos y dos micrmetros)Este es el dispositivo para medir la deformacin longitudinal, al cual se le coloca un tercer anillo formado por dos segmentos iguales, colocado a la mitad de los dos anillos del dispositivo. Este anillo se sujeta al espcimen en dos puntos diametralmente opuestos y debe tener elementos que permitan la suje-cin del segundo micrmetro para leer la deformacin transversal. (Vase gura 4). El anillo central debe estar unido al pivote para permitir la rotacin de los dos segmentos del anillo plano horizontal. En el lado opuesto del pivote o articulacin deben ser conectados los dos segmentos a travs de un medidor de caratula (mi-crmetro) u otro elemento sensor capaz de medir con exactitud de 0,001 mm, de tal forma que esta deformacin ser el doble de la real cuando las distancias del eje de los apoyos del cilindro al centro de la articulacin y al centro del medidor sean iguales. En caso contrario debe em-plearse la frmula siguiente:

H=L [A/ (A+B)]En donde:H: Es la deformacin diametral del

espcimen.L: Es la lectura del deformmetro. A: Es la distancia entre la articulacin

y el eje que pasa por los apoyos, en cm.B: Es la distancia entre el deformme-

tro y el eje que pasa por los apoyos, en cm. (Ver Figura 4).

Medidor adheribleEs un sistema formado por dos medidores de deformacin adheribles (Strain Gage), colocados circunferencialmente en puntos diametralmente opuestos a la altura media del espcimen. La deformacin obtenida es la deformacin unitaria de la circunfe-rencia, en base a la cual debe calcularse la deformacin diametral como sigue:

H = C/En donde:H: Es la deformacin unitaria trans-

versal.C: Es la deformacin unitaria de la

circunferencia.

Figura 3: Deformmetro adherible

Base de resina

Espcimen

Deformmetro adherible

Figura 4: Deformmetro extensmetro

Resorte

Marco

Mic

rm

etro

Perno

Pivote

A

Espcimen


Nota: Tomado de la Norma NMX-C-128-1997-ONNCCE con nes de promover la capacitacin y el buen uso del cemento y del concreto.

Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agre-gados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono del DF: 5273 1991.

Preparacin y acondicionamiento de las muestrasLos especmenes deben elabo-rarse y curarse de acuerdo a los procedimientos descritos en la NMX-C-159 o en la NMX-C-160. La edad de prueba podr ser de 14 o 28 das dependiendo del tipo de concreto la edad en que se requiera conocer el mdulo de elasticidad.

Especmenes extradoscon broca de diamante(Corazones)Estos especmenes deben ob-tenerse de acuerdo a lo in-dicado en la NMX-C-169. La relacin de altura a dimetro debe ser igual a 2, en el caso de valores inferiores, mnimo 1,5; los esfuerzos deben corregirse por esbeltez; la edad de prueba ser a la que requiera conocer el mdulo de elastici-dad, pero nunca ser menor de 14 28 das, dependiendo del tipo de concreto. El ensaye podr realizarse en seco o hme-do, dependiendo de las condiciones de trabajo de la estructura, conforme lo es-tablece la NMX-C-169. Cabe decir que no existe informacin relativa a la diferencia de valores que puedan presentarse entre el mdulo de elasticidad determinado en cilindros normales (estndar) y los es-pecmenes de caractersticas diferentes, como lo son los corazones; por lo tanto, no deben correlacionarse los valores en-tre cilindros moldeados y corazones.

Medicin deespecmenesEl dimetro y la altura se determinan con el promedio de dos lecturas registrndose con una exactitud de 1 mm, como lo indica la NMX-C-083 y NMX-C-169 para especmenes normales (Estndar) y especmenes ex-trados con broca de diamante, respectiva-mente.

Nmero deespecmenesEspecmenes ciln-dricos moldeadosPara determinar el m-dulo de elasticidad de

un concreto, debe disponerse como m-nimo de 5 especmenes, dos de ellos se ensayarn a compresin, de acuerdo a lo indicado en la NMX-C-083 con el objeto de conocer el esfuerzo mximo del concreto en condiciones normales (Estndar) de ensaye; en tres restantes se determinara el mdulo de elasticidad esttico.

Especmenes extrados con brocade diamante (Corazones)El nmero de especmenes en este caso depender de la nalidad para el cual se extrae, el tipo de obra, elemento u otros casos. Es conveniente emplear un mnimo de dos corazones extrados de una misma zona para determinar el mdulo de elasti-cidad y un tercer corazn para determinar la resistencia mxima a la compresin.


Determinacindel Mdulo de elasticidadesttico y relacin de Poisson

NMX-C-128-1997-ONNCCE

E

vez cambios en la temperatura en el rea de ensaye; en el caso de existir variacio-nes importantes estas deben anotarse. Una vez retirados los especmenes del cuarto de curado, determinar su masa (Peso), medir y cabecear de acuerdo a lo indicado en la NMX-C-109.

Segunda parte

18 DETERMINACIN DEL MDULO

n el nmero anterior se dieron diversas deniciones; se hizo referencia a los equipos apa-ratos e instrumentos as como

a la preparacin y acondicionamiento de las muestras.

ProcedimientosPreparacinEspecmenes cilndricos moldeadosDurante el tiempo que transcurra entre el retiro de los especmenes del cuarto de curado y el ensaye, deben protegerse cubrindolos con una jerga hmeda para evitar que pierda humedad, evitando a la


Especmenes extrados con brocade diamante (Corazones)En el caso de ensaye en condiciones hmedas, se procede en forma similar a los especmenes cilndricos moldeados como se indica en el prrafo anterior. Por su parte si se trata de ensaye en seco, hay que mantenerlos a temperatura ambiente como se indica en la NMX-C-169,y determi-nar su masa, medirlos y se cabecean de acuerdo a lo indicado en la NMX-C-109.

EnsayeEfectuando lo anterior, se debe iniciar el ensaye de los especmenes en los que se determinar el mdulo de elasticidad, procediendo de la forma siguiente para el caso de los dispositivos indicados dos anillos y dos micrmetros, y dos anillos y un micrmetro por esta norma, por ser el ms empleado en nuestro medio. Cabe decir que hay que tomar lecturas de deformacin y carga en tal cantidad que pueda denirse mediante interpolacin, calculado o grficamente, el esfuerzo (S1), correspondiente a la deformacin unitaria de 50 millonsima (e1), as como la deformacin unitaria (e2), correspon-diente al 40 % del esfuerzo mximo (S2). Si se desea obtener la curva esfuerzo deformacin, ser conveniente tomar

un mayor nmero de lecturas. No deber interrumpirse la carga en la toma de cada lectura, para lo cual, nor-malmente es necesario contar cuando menos con 3 personas para la realizacin de la prueba. El procedi-miento de ensaye es el siguiente:

Colocar el espcimen en una su-percie horizontal plana y rme, donde se le monte el dispositivo de medicin. Debe tenerse la precaucin de que, al colocar el dispositivo en el espcimen. ste quede exactamente al centro de los anillos, jndolos rmemente mediante los anillos de punta, para evitar que exis-tan deslizamientos.

Es importante verificar que los micrmetros del deformmetro queden perfectamente verticales, paralelos al eje longitudinal del espcimen, asegurndo-se que el vstago del micrometro tenga la carrera suciente para la deformacin que deba registrarse.

Una vez ajustados los micrmetros, hay que retirar cuidadosamente las ba-rras que separan los anillos, observando


18 DETERMINACIN DEL MDULO

que los indicadores de los micrmetros no registren movimientos importantes. Si esto sucede ser un indicati-vo de que los anillos no se -jaron adecuadamente, por lo habr que desarmar y volver a montar el deformmetro o dispositivo de medicin.

Colocar el espcimen con el deformmetro sobre la platina de la prensa, centrn-dolo adecuadamente antes de proceder a la aplicacin de la carga.

Colocar la cartula de los micrmetros en 0,0 (Cero).

Aplicar la primera precar-ga de 10 al 15 % del promedio de la resistencia de ruptura,

obtenida en los especmenes compaeros ensayados a compresin, como se indica en Nmero de especmenes, de esta norma. Durante esta precarga vericar el correcto funcionamiento de los micrme-tros del deformmetro.

Aplicar una segunda precarga hasta el mismo nivel que la anterior, registrando cargas y deformaciones cada tonelada hasta 5, despus se incrementa a cada 5 t. Al retirar la carga se observa si las agujas de los micrmetros regresaran a 0,0 (cero), y si la deformacin leda en ellos es similar, si no es as, vericar el centrado y ajustar los micrmetros. Realizar otras precargas hasta lograrlo.

Posteriormente, aplicar la carga de ensaye, registrando deformaciones cada tonelada hasta una carga de 5. Si la cartu-la de la prensa lo permite en las primeras 2 t, registrar las deformaciones cada 0,5 t, de no ser as, las lecturas deben registrarse cada tonelada hasta llegar a 5.

De 5 toneladas en adelante, las de-formaciones deben registrarse cada 5 toneladas, hasta llegar al 60% del esfuer-zo mximo obtenido en los especmenes ensayados de acuerdo a la NMX-C-083. La velocidad de la carga en las primeras 5 t debe ser de 1 min, de ah en adelante 20 s por cada 5 t. En el apndice A, se proporciona un ejemplo de la forma de

registro que podra emplearse en estas pruebas y una forma usual del reporte del mdulo de elasticidad esttico.

Una vez alcanzada la carga que repre-senta el 60 % de la mxima obtenida en el ensaye a compresin, es importante reducir la velocidad de aplicacin de la carga para permitir que se aojen los tornillos que jan los anillos y de ser posible, para evitar deterioro se retiran los micrmetros, despus de lo cual se proseguir con la aplicacin de la carga a la velocidad indicada en la NMX-C-083 hasta llegar a la carga mxima o falla del espcimen. Si se desea determinar la relacin de Poisson, deben registrarse la deformacin transversal en los mismos puntos en que se registra la deformacin longitudinal. En el caso de corazones, el procedimiento a seguir es similar al escri-to en los prrafos anteriores, excepto que las cargas aplicadas sern proporcionales al rea transversal del espcimen.

ClculoPara calcular el mdulo de elasticidad se procede de la forma siguiente:

Con el rea del espcimen, las car-gas, las lecturas de deformacin y la lon-gitud de medicin, deben calcularse los esfuerzos y las deformaciones unitarias correspondientes a cada carga, as como el esfuerzo mximo.

Trazar la curva de esfuerzo-deforma-cin unitaria.

Determinar el esfuerzo S1 en kg/cm2 correspondiente a la deformacin unitaria (e1) de 0.000 050.

Mdulo de elasticidad = E =0.4 fc-fc (0.00005)

(0.4 fc) -0.00005

fc Deformacininelstica

Deformacin unitaria,

Lmite elstico

f

Deformacinpermanente

Lne

a de

car

ga

inte

rval

o el

stic

o

Lnea de recuperacin


BIBLIOGRAFAASTM-C-469-87, Static Module of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression.NOM-008-SCFI-1993, Sistema General de Unidades y Medidas.NMX-Z-013-SCFI-1977, "Gua para la redaccin y pre-sentacin de las normas mexicanas" Tomado de la Norma NMX-C-128-1997-ONNCCE con nes de promover la capacitacin y el buen uso del cemento y del concreto.Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agregados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono 5273 1991, Mxico, DF.

Determinar el esfuerzo S2 corres-pondiente al 40% del esfuerzo mximo.

Determinar la deformacin unitaria e2 correspondiente al esfuerzo S2.

Calcular el mdulo de elasticidad empleando la frmula siguiente:

E = (S2- S1) / (e2 0.000050)En donde:E es el mdulo de Elasticidad en

kg/cm2

Para calcular la relacin de Poisson se procede con la siguiente frmula:

M = (et2-et1) / (e2- 0,000050)M, es la relacin de Poisson.et2, es la deformacin transversal

unitaria a la altura media del espcimen, producida por el "esfuerzo S2.

et1, es la deformacin transversal unitaria a la altura media del espcimen, producida por el esfuerzo S1.

Informe de pruebaDebern registrarse los datos siguien-tes:

a) Nmero de muestra o identica-cin.

b) Resistencia de proyecto del concre-to (f'c); tamao mximo del agregado y el revenimiento del proyecto.

c) Localizacin del concreto en la estructura.

d) Revenimiento obtenido de concre-to, en centmetros.

e) Dimetro y longitud promedio del espcimen.

f) Edad del concreto en das.g) Cargas y deformaciones, en t y en mm

respectivamente.h) Longitud de medicin (distancia

entre centros de anillos), en mm.i) Carga mxima en toneladas.j) Forma de falla y observaciones en

cuanto al aspecto del concreto.k) Esfuerzo mximo a compresin

simple de los especmenes que sirvieron de referencia.

Apndice normativoPara vericar el cumplimiento del con-creto con los valores de reglamentos o especicaciones, se procede de la forma siguiente:

1. Obtener el coefi-ciente numrico de elas-ticidad usando la expre-sin siguiente:

K = E/ fc En donde:E, es el mdulo de elasticidad obte-

nido en el ensaye. K, es el coeciente numrico del m-

dulo de elasticidad f 'c, es la resistencia del concreto a la

compresin de proyecto.2.-Una vez calculado el coeciente

numrico, presentar en el informe de resultados el valor numrico del coe-ciente (K) y slo como literales los dems datos de la expresin.

E = K fc Esta Norma, se complementa con las

siguientes Normas Mexicanas: NMX-C-083-0NNCCE Industria de la

Construccin-Concreto-Determinacin de la resistencia a la compresin de cilindros de concreto.

NMX-C-109-0NNCCE Industria de la Construccin-Concreto-Cabeceo de es-pecmenes cilndricos.

NMX-C-159 Industria de la Construc-cin-Concreto-Elaboracin y curado en el laboratorio de especmenes de concreto.

NMX-C-160 Industria de la Construc-cin-Concreto-Elaboracin y curado en obra de especmenes de concreto.

NMX-C-169-0NNCCE Industria de la Construccin-Concreto-Prueba de co-razones y vigas extrados de concreto endurecido.


14

brasin: Una cuestin clave de durabilidad para losas de pisos de concreto industriales.

El diseo y la especificacin de losas de concreto para pisos industriales toman en cuenta tanto los requisitos de resistencia como los de capacidad de servicio. En donde se requieren pisos con

alto desempeo no es suficiente especificar slo la resistencia a la compresin del concreto como el criterio principal.

Varios factores influyen en la durabilidad o la resistencia a la abrasin de las superficies de pisos de concreto. Sin embargo, para pisos industriales, la resistencia a la abrasin es factor clave de la durabilidad; esto depende del medio ambiente en el que estar operando el pavimento, la corrosin del acero de refuerzo, la congelacin

y el deshielo y cualquier posible ataque qumico.

Reforzando la resistencia La resistencia a la abrasin o desgaste se logra controlando una serie de factores. La resistencia especificada del concreto debe ser complementada por prcticas apropiadas de construccin. stas incluyen tcnicas de colado, compactacin, acabado y curado. Cuando se requiere alta resistencia a la abrasin pueden necesitarse agregados especiales o tratamientos de superficie de espolvoreado seco. Cabe sealar que estn disponibles capas de desgaste para aplicaciones especiales.

El desempeo de una losa en lo que se refiere a la capacidad de servicio est determinado por la naturaleza de la carga as como por los productos que pudieran atacar la superficie de concreto. Tambin se necesita considerar cuidadosamente la contraccin del concreto a travs del diseo y el detallado de las juntas en la losa.

Resistencia a la abrasin

A Diseo con un propsito El diseador necesita considerar el ambiente bajo el cual operar la losa al especificar y disear el concreto. Esto incluye:

Diseando por resistencia:

Resistencia a compresin y a tensin del concreto.

Requisitos del refuerzo.

Cargas (tanto estticas como en movimiento).

Diseando para capacidad de servicio:

Cargas (regulares, incluyendo los tipos de vehculos y ruedas que quizs estarn operando sobre la losa).

Efectos de contraccin y temperatura (tales como juntas en movimiento).

Resistencia a la abrasin.

resistenciA

problemas, causas y soluciones 75

ser muy espesa cuando se trabaja excesivamente el concreto con mucha humedad. En donde ocurre esta condicin la lechosidad superficial se desgastar rpidamente, posiblemente causando grietas menudas y mucha produccin de polvo.

El uso de concreto de bajo revenimiento completamente compactado, seguido en momentos correctos por las operaciones de aplanado y allanado, evitar la formacin de la lechosidad excesivamente espesa y dar como resultado una superficie de pavimento durable.

Aplanado y allanadoGeneralmente, el aplanado y el allanado de grandes reas de pavimentos se llevan a cabo usando equipo mecnico.

Etapa 1:Aplanado mecnico del concreto endurecido para nivelar cualquier tipo de irregularidad ligera dejada por la viga vibratoria. Cabe decir que una aplanadora mecnica es una mquina con grandes hojas horizontales rotatorias de acero, usadas para las operaciones iniciales nicamente. Esta operacin no debe cerrar o sellar la superficie de concreto de modo que permita dejar escapar la humedad y que no quede atrapada bajo

la superficie.

Etapa 2:El allanado mecnico se hace para cerrar la superficie, hacindola lisa y densa. La llana mecnica es una mquina igual o similar a la aplanadora mecnica, pero est dotada de pequeas hojas de llana individuales de acero que pueden ser progresivamente inclinadas durante las operaciones de allanado. Dependiendo del uso de la losa del piso, pueden necesitarse o especificarse dos o tres pasadas de allanado mecnico. Esto asegurar una superficie densa y lisa con alta resistencia a la abrasin. Los diseadores necesitan estar conscientes

Especificacin de la resistencia Tradicionalmente, cuando se requiere brindar resistencia adicional a la abrasin, lo normal ha sido especificar una resistencia a compresin incrementada de concreto. (Vase la Tabla 1).

La investigacin ha demostrado que con relaciones de aguacemento decrecientes con lo que se incrementa la resistencia a compresin la resistencia a la abrasin de la superficie de concreto tambin se incrementa.

Una ventaja de usar la resistencia a compresin como herramienta para obtener resistencia a la abrasin mejorada es que generalmente existe un alto grado de confianza de que se obtendr lo pedido. Hay un buen grado de control de calidad y pruebas para asegurar que la resistencia a compresin especificada sea la entregada.

AcabadoMuchos de los problemas asociados con el desempeo de los pavimentos de concreto son causados por pobres procedimientos de acabado. Durante la compactacin, la nivelacin y el aplanado mecnico de una losa, se trae a la superficie una capa de mortero rico en cemento. Esta lechosidad de la superficie puede llegar a

Tabla 1. Requisitos de resistencia a compresin para abrasin.

El concreto sujeto a abrasin debe satisfacer el requisito de resistencia mnima (segn el vehculo, llantas, frecuencia de trnsito, etc.)

Miembro y/o tipo de trnsito.

Pisos comerciales e industrialessujetos a trnsito vehicular.Pavimentos sujetos a:a) Trnsito de poca frecuencia,con llantas neumticas(vehculos hasta 3 ton.)b) Trnsito con frecuencia mediacon llantas neumticas (vehculosde ms de 3 ton.)c) Trnsito con llantas no neumticasd) Trnsito con llantas de acero

Resistencia a compresinespecificada, kg/cm2

250

250

300

400Por determinarse, pero no

menor que 400 kg/cm2

En superficies de trnsito intenso no se tomar como parte de la seccin resistente el espesor que pueda desgastarse. A ste se le asignar una dimensin no menor de 15 mm, salvo que la superficie expuesta se endurezca con algn tratamiento.


14 resistenciA

Figura 2. Efecto del mtodo de acabado sobre la resistencia a la abrasin relacin w/c de 0.65 y curado con hoja de polietileno.

Resi

sten

cia

a la

abr

asi

n (m

m).

Aplanado mecnico repetido.

Tiempo (minutos).

Aplanado mecnico y desecacin

al vaco.

Aplanado mecnico.

Aplanado manual.

0 5 10 15 20 25 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Figura 3. Efecto del mtodo de curado sobre la resistencia a la abrasin relacin w/c de 0.65.

Resi

sten

cia

a la

abr

asi

n (m

m).

Membrana de resinacon eficiencia de 90%.

Tiempo (minutos).

Hoja de polietileno.Yute hmedo.

0 5 10 15 20 25 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Curado al aire.

de que esta superficie invariablemente llegar a ser muy resbalosa si se moja y ser necesario balancear los requisitos para su resistencia a derrape y a la abrasin.

Acabados de superficierecomendadosPuesto que la abrasin es un fenmeno relacionado con la superficie, la manera en que esta superficie es preparada y cuidada durante la construccin puede tener un impacto significativo en su desempeo de resistencia a la abrasin. La Figura 2 y la 3 ilustran la importancia del proceso de acabado y curado. Estas grficas muestran que si se requiere una superficie de alta resistencia a la abrasin, es necesario especificar que son necesarias repetidas operaciones de allanado mecnico, asegurar que el curado sea efectivo y que ocurra tan pronto como sea posible. Hay que estar consciente de que el allanado con acero duro probablemente dar como resultado una superficie con fisuras menudas; esto usualmente es un efecto visual sin problemas de capacidad de servicio.

problemas, causas y soluciones 77

Se recomienda que el acabado de superficie requerido sea tema de reuniones previas al colado, donde participen el proveedor de concreto, el contratista, el ingeniero y el colocador. La Tabla 2 proporciona a los diseadores una gua sobre los tipos de acabado para aplicaciones tpicas.

Proteccin de las juntas Es comn ver en muchos almacenes sistemas de colocacin en cremalleras usando carretones de largo regulable. Estos vehculos son pequeos, casi siempre con ruedas slidas que transmiten cargas severas sobre las juntas. Las juntas de movimiento libre se abrirn despus de ocurrir la contraccin por secado;

RefeRenciasIB 75 Abrasion Resistance, Cement & Concrete, Association of New Zealand.

Tabla 2.

aplicaciones tpicas

reas de oficinas y deadministracin, laboratorios.

Locales industriales de ligero amediano, talleres ligeros de ingeniera, tiendas, almacenes o garages.

Pavimentos con pendienteo rampas, o reas de trficode gran velocidad.

Locales industriales pesados,trabajos de ingeniera pesados, talleres de reparacin, tiendasy almacenes.

Trfico anticipado

Peatonal o de carritos ligeros.

Elevadores de carga de horquilla, de ligera a pesada u otros vehculos industriales con llantas neumticas.

Vehculos pesados con ruedas slidas o carretones con ruedas de acero.

condiciones deexposicin/servicio

Pavimentos que recibirn una alfombra, losetas, parquets, etc.

Pavimentos con requisitos de resistencia a derrape.

Pavimentos lisos.

Pavimentos secos conrequisitos de resistenciaa derrape.

reas mojadas y depavimento externo.

Pavimentos sujetos aabrasin severa.

acabado

Aplanado con acero.

Plana de madera oescobillado (textura ligera).

Llanas de acero.

Llana de acero (polvo de carborundo o carburode silicio incorporado enla superficie de concreto).

Escobillado/y arrastre de yute (textura de ligera a mediana).

Escobillado/arpillera (textura gruesa) o con ranuras.

Acabado con llana de acero/acabado bruido (uso de firmes monolticos de agregado especial).

los esfuerzos que se desarrollan en las esquinas de las juntas cuando pasan los camiones sobre ellas pueden carcomer las orillas. La solucin consiste en reforzar las orillas de las juntas, usualmente con acero. Para evitar problemas con la dislocacin de la alineacin vertical, tambin es preferible que estas juntas sean fijadas con pasajuntas.

Esta informacin es slo para una gua general, no reemplaza los servicios de consultores profesionales en proyectos particulares.


Determinacin del ndice de rebote utilizando el

dispositivo conocidocomo esclermetro.

E

la resistencia a la compresin del concre-to endurecido.

AparatosMartillo de ReboteConsiste en una barra de acero (mbolo), la cual recibe el impacto de una pieza de acero impulsada por un resorte (Ver gura 1). Este impacto se transmite a la supercie de concreto y debido a la resistencia de este, la pieza rebota y su desplazamiento mximo es registrado en una escala lineal ja al cuerpo del instrumento.

Piedra abrasivaEst constituida por granos de carburo de silicio de tamao medio o de algn otro material y textura similar.

Seleccin y preparacinde la supercie de pruebaSeleccinLa zona de prueba debe tener por lo menos 150 mm de dimetro y 100 mm de espesor, para evitar lecturas errneas debido a la elasticidad de la pieza. Todos los elementos sueltos deben jarse rgi-damente para efectuar la prueba. Deben elegirse las superficies de prueba de acuerdo a la representatividad del rea por evaluar, en funcin de sus oquedades, desconchamiento, alta porosidad o textura rugosa. Cuando se desean comparar las caractersticas de dos elementos, estos deben tener aproximadamente la misma edad y condiciones de humedad.

En colados de concreto de poca calidad, se considera que la dureza, el

19 DETERMINACIN DEL NDICE

n este resumen se presenta la determinacin ndice de rebo-te utilizando un esclermetro NMX-C-192-1997-ONNCCE. Us-

ted puede usarlo para familiarizarse con los procedimientos bsicos de la Norma. Sin embargo, este resumen no tiene la intencin de remplazar los estudios com-pletos que usted haga de la Norma.

Esta Norma mexicana establece un procedimiento para determinar el ndice de rebote en el concreto endurecido me-diante el empleo del dispositivo conocido como esclermetro o martillo de rebote; determinacin que sirve para evaluar la uniformidad supercial del concreto en el sitio o para delimitar zonas o areas de diferentes resistencias o al concreto deteriorado en las estructuras as como para indicar cambios en las caractersti-cas del concreto a travs del tiempo, tal como aquellas causadas por la hidrata-cin del cemento. Este mtodo, dentro de sus limitaciones, se puede emplear para evaluar comparativamente la resistencia del concreto y no debe ser utilizado como una alternativa para la determinacin de


choque o la resistencia puede ir dismi-nuyendo de abajo hacia arriba. Por esta razn, es necesario efectuar ensayos en diferentes puntos de la supercie, para obtener resultados conables. Por su parte, en la evaluacin de los elemen-tos de una estructura de concreto, se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

Las supercies aplanadas con llana generalmente manifiestan un ndice de rebote ms alto que las supercies speras o con acabado poroso. Si es posible las losas estructurales deben ser probadas de abajo hacia arriba, para evitar supercies acabadas. Por su parte, el concreto a una temperatura de 273 K (0o C) o menor, puede presentar un ndice de rebote muy alto, por lo que para realizar la prueba, el concreto debe descongelarse y esperar 24 h a una temperatura de 5o C.

Las lecturas que van a ser compa-radas, deben corresponder a pruebas efectuadas a la misma direccin de im-pacto: horizontal, vertical, hacia arriba, hacia abajo o inclinadas con el mismo ngulo.

Martillos diferentes del mismo dise-o nominal pueden dar ndice de rebote diferente, por lo que las pruebas deben efectuarse con el mismo martillo, a n de comparar resultados. Si se emplea ms de un dispositivo deben efectuarse un nmero suciente de pruebas, sobre la supercie de un concreto patrn, de modo que se determine la magnitud de las diferencias que se pueden esperar.

Preparacin de lasupercie de pruebaAntes de la prueba deber eliminarse de la supercie pintura, polvo o cualquier elemento no propio del concreto, que pueda afectar el ndice de rebote. Cuando la supercie tenga irregularidades debi-das a cimbras de madera no cepilladas, esta debe ser pulida con la piedra abra-siva hasta dejarla lisa.

En concretos viejos, por consiguiente excesivamente duros, se deber quitar hasta unos 10 mm de la capa supercial, en lo que corresponde a una supercie para efectuar de 5 a 10 impactos con el esclermetro.

1. Tapa.2. Resorte de presin.3. Resorte del cerrojo.4. Disco.5. Barra gua. . Placa de lectura.7. Martillo.8. Barra de desplazamiento.9. Cuerpo del esclermetro.10. Resorte de percusin.11. Barra de percusin.12. Resorte amortiguador.13. Fijacin exterior del resorte.14. Abrazadera de precisin.15. Casquillos.16. Junta de ltro.17. Cerrojo.18. Carcas del pulsador.19. Botn pulsador.20. Resorte del botn pulsador.21. Piedra abrasiva.23, 24 y25 Etiqueta adhesiva en metal con escala en MPa-kg/cm2 PSI.26. Ventana-Escala graduada.27. Carcasa de plstico500. Tornillo.501. Tuerca regulable.502. Eje del cerrojo.504. Anillo elstico.

Figura 1: Corte longitudinal del esclermetro C 181 N.

Piezas de recambio22

500

501

17

3

4

20

5

7

8

9

10

13

15

11

16

14

12

23, 24 y 25

8

20

18

19

21

2

504.

1

27


19 DETERMINACIN DEL NDICE

ProcedimientoSe coloca el esclermetro en forma perpendicular sobre la superficie del concreto que se va a evaluar y se ejerce una pequea presin para permitir que el embolo se libere y se deja que se extien-da hasta alcanzar su mxima extensin, eliminando la presin sobre el martillo, cuidando siempre que se conserve la perpendicularidad y que la presin sea

uniforme hasta que la masa interna del martillo golpee la supercie del concreto. Despues del impacto se oprime el botn pulsador y se toma la lectura en la ven-tana de la escala graduada, registrando el ndice de rebote, medido de 10 a 100, con dos cifras signicativas.

ClculosSe deben eliminar las lecturas que die-ran del promedio en ms de 5 unidades y se determina un promedio nal de las lecturas. Si ms de 3 lecturas dieren en


BIBLIOGRAFAASTM-C-805-79, "Standard Test Method for Rebound Number of Hardened Concrete".NOM-008-SCFI-1993, "Sistema General de Unidades de Medida".NMX-Z-013-SCFI-1977, "Gua para la redaccin y pre-sentacin de las normas mexicanas".

Nota: Tomado de la Norma NMX-C-192-1997-ONNCCE con nes de promover la capacitacin y el buen uso del cemento y del concreto.

Usted puede obtener esta norma y las relacionadas a agua, aditivos, agre-gados, cementos, concretos y acero de refuerzo en [email protected] o al telfono 5663 2950. Mxico, DF.

6 unidades del promedio, se deben de descartar todas las lecturas.

Precisin. La prueba efectuada por un mismo operador, con un mismo dispo-sitivo y en el mismo espcimen debe dar una precisin del 10%

Interpretacin de los resultadosEl martillo de rebote es til para inves-tigacin preliminar rpida en grandes superficies, comparando elementos similares de la misma construccin en consideracin.

InformeEl informe debe incluir para cada super-cie de prueba los datos siguientes:

Identicacin de la estructura Localizacin de la supercie de prue-

ba por ejemplo a tres metros de la base de la columna 5-A

Descripcin de las caractersticas de la supercie de prueba, por ejemplo: supercie acabada con llana, seca, pulida con piedra abrasiva.

Descripcin del concreto. Composicin del concreto, si se co-

noce: agregados, contenido de cemento, relacin agua-cemento, contenido de aire, aditivos empleados, Y otros. Reve-nimiento de diseo y el obtenido. Resis-tencia de diseo y resistencia real.

Edad del concreto en el momento de realizar la prueba.

Condiciones de curado y cualquier otra condicin no usual relacionada con la supercie de prueba.

Tipo de cimbras usadas para el modelo de la supercie de prueba, si se conoce o si son apreciables.

ndice de rebote promedio para cada supercie de prueba.

Valores y localizacin de los ndices de rebote descartados.

Tipo de dispositivo y nmero de serie.

Mantenimiento y CalibracinLos martillos de rebote requieren ser revisados y vericados peridicamente, o cuando exista una razn para dudar

de su funcionamien-to adecuado. Existen piezas metlicas, aunque la vericacin sobre stas no garantiza que diferentes dispositivos den el mismo resultado en otros puntos sobre la escala de rebote. Pueden compararse varios dispositivos directamente sobre la su-percie de concreto, abarcando el rango de los ndices de rebote encontrados.

Propiedades Mecánicas Del Concreto

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