UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS ENSAYOS DE INFORMACIN Y EXTRACCIN DE PROBETAS TESTIGO EN HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES TESIS DOCTORAL Lina Marcela Rojas Henao Ingeniera Civil (Universidad de Medelln-Colombia) Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos Madrid, 2012 DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL-CONSTRUCCIN ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS TESIS DOCTORAL ENSAYOS DE INFORMACIN Y EXTRACCIN DE PROBETAS TESTIGO EN HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES Autora: Lina Marcela Rojas Henao Ingeniera Civil (Universidad de Medelln-Colombia) Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos Directores: Prof. Jaime Fernndez Gmez Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Prof. Juan Carlos Lpez Agi Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Madrid, 2012 TESIS DOCTORAL ENSAYOS DE INFORMACIN Y EXTRACCIN DE PROBETAS TESTIGO EN HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES Autora: Lina Marcela Rojas Henao TribunalnombradoporelMagnficoyExcelentsimoSr.Rectordela UniversidadPolitcnicadeMadrid,elda___de________de2012para juzgar la Tesis Doctoral arriba citada, compuesto de la siguiente manera: Presidente: Vocal: Vocal: Vocal: Vocal Secretario: Acuerda otorgarle la calificacin de: ___________________ EL PRESIDENTE/AEL SECRETARIO/ALOS VOCALES Madrid ___ de ____________ de 2012 A mis padres Jos y Stella a mis hermanos Juan y Paula y a Miguel v AGRADECIMIENTOS Enprimerlugarquieroexpresarmimssinceroagradecimientoamis directores Dr. Jaime Fernndez Gmez y Dr. Juan Carlos Lpez Ag por darme laoportunidadderealizarestatesisdoctoral.AlDr.JaimeFernndezGmez quiero agradecerle sus valiosas aportaciones y sugerencias en el desarrollo de esta tesis y la constante ayuda y dedicacin que me ha brindado. Al Dr. Juan Carlos Lpez Ag su permanente apoyo, dedicacin y asesoramiento durante estos aos ylaenseanzadetcnicasestadsticasquehansidocrucialesparaelcorrecto tratamientoyanlisisdelosresultados.Tambinleagradezcolaamistad,el cario y la confianza que me ha brindado desde mi llegada a Espaa. Indudablementeestatesisdoctoralnohabrasidoposiblesinelsoporte econmicodelInstitutoEspaoldelCementoysusAplicaciones,IECA,delInstituto Tcnico de Materiales y Construcciones, INTEMAC, y de la Ctedra de Edificacin y Prefabricacin de la E.T.S.I de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politcnica de Madrid. Igualmente quiero agradecer al departamento de Ingeniera Civil Construccin por su asesoramiento y aportacin econmica paralaculminacindeestatesis.Agradezcotambinalaempresade prefabricacinPRAINSA,porlaimportantecolaboracinprestadaduranteel proceso de fabricacin de los elementos de hormign autocompactante. Quierotambinagradeceralequipodeingenierosytcnicosdel Laboratorio de INTEMAC por su inestimable colaboracin durante la realizacin vi de la campaa experimental. En especial al Dr. Jorge Ley, al Ing. Juan Antonio Rueda y al Ing. Jos Juan Rozas. AlactedrayalcuerpodocentedeEdificacinyPrefabricacindela E.T.S.I de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politcnica de Madrid quiero agradecerles el apoyo que me han brindado y el trato familiar y caluroso que han tenido con los becarios de esta ctedra. Tambin quiero agradecer a Conchita Garca de la biblioteca de la E.T.S.I deCaminos,CanalesyPuertosdelaUniversidadPolitcnicadeMadridla ayuda proporcionada en la bsqueda de la documentacin bibliogrfica y por el cario que me ha ofrecido durante mi permanencia en esta escuela. Agradezco al equipo del Instituto Espaol del Cemento y sus Aplicaciones, IECA, por su amabilidad y acogida durante mis vistas a este instituto y por la preocupacin para que la tesis llegue a feliz trmino. A mis compaeros de doctorado y amigos, Hctor Romero e Irene Revelo, porllevarjuntosesteprocesoyporlosgratosmomentosvividos,ydeforma especial a mi compaero de doctorado y amigo Julio Csar Lpez Gonzlez por suayuda,pacienciaygrancompaerismo,yporlosbuenosmomentosque compartimos juntos durante estos aos. A la Universidad de Medelln y al grupo de profesores que participaron en mi proceso de formacin, en especial, al profesor Marco Alberto Jaramillo por la motivacinyelacompaamientodurantemisaosacadmicosenesta universidad. Porltimoperonoporellomenosimportantequieroagradecermuy especialmenteamifamiliayaMiguelquemehanacompaadoymehan brindado su apoyo incondicional a lo largo de todo este tiempo. vii RESUMEN A travs de los aos las tcnicas de ensayo como la extraccin y rotura de probetas testigo, el ndice de rebote y la velocidad de ultrasonidos aplicadas a los hormigones vibrados tradicionalmente HVT, han sido bastante difundidas y ampliamenteaceptadas.Sinembargo,noexistenestudiossuficientessobresu adecuacinenlosnuevostiposdehormigones,especialmenteenelhormign autocompactante HAC. Enlneaconloapuntado,lapresentetesisdoctoraltienecomoobjetivo principal verificar si el comportamiento de estos ensayos aplicados a un HAC es similar al mostrado en el HVT.Estainvestigacinsecentraprincipalmenteenlaprediccindela resistenciaacompresininsitudeunHACmediantelosresultadosdelos ensayos de resistencia a compresin de probetas testigo, de ndice de rebote y de velocidaddeultrasonidos.Diferentesaspectosrelacionadosconestaprediccin hansidoestudiados,entreellos,eltipodeajusteadecuadoylainfluenciade algunasvariablesdeensayomodelizadaatravsdefactoresdecorreccinque afectanelresultadodelaresistenciadelasprobetastestigo.Dichasvariables estn relacionadas con la direccin de extraccin, el dimetro y la condicin de humedaddelasprobetastestigos,elnivelresistentedelhormignyalgunas variablesintrnsecasdelasprobetas,talescomomicrofisuracin,efectopared, condiciones de contorno, etc.Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes viii Paraellosehanfabricado30bloquesenHACdedimensiones 50 50 100 cm junto con tres probetas cilndricas de 15 30 cm y dos probetas cbicasde15 15 cm porcadabloque.Ambosconjuntosdeprobetashansidohormigonadasconlamismaamasadadelosbloques.Entrminosgenerales,se han realizado 360 ensayos de rotura de probetas testigo, 180 de ndice de rebote, 180develocidaddeultrasonidosy150deroturadeprobetasmoldeadas. Asimismoelrangoderesistenciasalcanzadotieneporextremos20MPay80 MPa. Porotraparte,losresultadosderesistenciaacompresindelHACinvestigadohansidoutilizadosparaobtenerfactoresdeconversinque relacionanlaresistenciadelasprobetascilndricasde15 30 cm conladelas probetas cbicas de 15 15 cm . Lainformacinrecopiladaenelestadoactualdelconocimientohasido tomadacomobasedecomparacinparacontrastarlosresultadosobtenidosen esta investigacin. Las conclusiones obtenidas han permitido establecer que variables como la direccindehormigonadoyalgunosfactoresdecorreccinutilizadosenla prediccin de la resistencia in situ inciden de forma muy diferente en los HACy en los HVT. ix ABSTRACT

Overtheyearsthetestingtechniques,suchascorestrength determinations,reboundhammerandultrasonicpulsevelocityappliedto TraditionallyVibratedConcretehavebeenthoroughlyspreadandwidely accepted. However, there are insufficient studies on its adaptability in new kinds of concrete, especially in Self-Consolidating Concrete. Inviewoftheforegoing,themainaimofthepresentstudyistoverify whether the behaviour of these tests applied to a Self-Consolidating Concrete is similar to that shown in the Traditionally Vibrated Concrete. Thisresearchfocusesprimarilyonthepredictiontheon-sitecompressive strengthofSelf-CompactingConcretethroughtheresultsofcorestrength, reboundhammertestsandultrasonicpulsevelocitytests.Differentaspectsof thisestimationhavebeenstudied,suchasthetypeofproperfitandthe influenceoftestvariablesthatarerepresentedbycorrectionfactorsthataffect theoutcomeofthecorestrength.Thesevariablesarerelatedtothedrilling direction, diameter and moisture conditions of cores, the concrete strength level andsomeintrinsicvariablesofthesamples,suchasmicrocracking,walleffect, boundary conditions, etc. Thirty5050100cmSelf-ConsolidatingConcreteblockswereprepared forthisstudy.Fromthesamebatchofeachblockthree1530cmcylindrical specimens and two 1515 cm cubic specimens were also casted. In all, 360 core tests,180reboundhammertests,180ultrasonicpulsevelocitytestsand150 Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes x cylindricalandcubicspecimenscompressivestrengthtestswerecarriedout. Likewise, concrete strength ranged from 20 to 80 MPa.Moreover,theresultsofcompressivestrengthoftheSelf-Consolidating Concreteinvestigatedhavebeenusedtoobtainstrengthconversionfactors between 1530 cm cylindrical and 1515 cm cubic specimens.Theinformationcollectedinthetechnicalliteraturehasbeentakenasa benchmark to compare the results obtained in this investigation. Theconclusionsobtainedhaveestablishedthatvariables,suchascasting direction and correction factors used in on-site prediction of concrete compressive strength,havesignificantdifferencesbetweenSelf-ConsolidatingConcreteand Traditionally Vibrated Concrete. xi NDICE AGRADECIMIENTOS ........................................................................................ v RESUMEN ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... ix CAPTULO 1- INTRODUCCIN .................................................................... 1 1.1 Justificacin de la tesis doctoral ........................................................................... 1 1.2 Objetivos .............................................................................................................. 3 1.3 Esquema general de la tesis .................................................................................. 4 CAPTULO 2- ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO .................... 9 2.1 Introduccin ......................................................................................................... 9 2.2 Ensayos de Informacin ...................................................................................... 11 2.3 Extraccin y ensayo a compresin de probetas testigos ..................................... 12 2.3.1 Generalidades .............................................................................................. 12 2.3.2 Variables o factores que influyen en los resultados de ensayo .................... 13 2.3.2.1 Influencia del dimetro del testigo .................................................. 15 2.3.2.2 Influencia de la direccin de extraccin del testigo en relacin con la direccin de hormigonado ............................................................ 23 2.3.2.3 Influencia de las condiciones de humedad del testigo en el momento del ensayo......................................................................... 27 2.3.2.4 Influencia de la esbeltez del testigo en el momento del ensayo ....... 32 2.3.2.5 Influencia de la existencia de armadura embebida en el testigo y su posicin ....................................................................................... 36 2.3.2.6 Influencia de la edad del hormign .................................................. 40 2.3.3 Estimacin de la resistencia a compresin mediante la extraccin de testigos ........................................................................................................ 42 2.4 Ensayo de ndice de rebote o esclermetro ......................................................... 51 2.4.1 Aspectos generales del ensayo del ndice de rebote o esclermetro ............. 51 Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes xii2.4.2 Correlacin entre la resistencia a compresin y el ndice de rebote ............ 55 2.4.3 Precisin del ensayo .................................................................................... 60 2.5 Ensayo de la velocidad de ultrasonidos .............................................................. 62 2.5.1 Aspectos generales del ensayo ..................................................................... 62 2.5.2 Correlacin entre la resistencia a compresin y la velocidad de ultrasonidos ................................................................................................ 64 2.5.3 Precisin del ensayo .................................................................................... 69 2.6 Estimacin de la resistencia a compresin en funcin del ndice de rebote y la velocidad de ultrasonidos. Mtodo combinado ........................................................ 71 2.7 Comparacin de las resistencias entre probetas cilndricas y cbicas ................ 74 2.8 Hormign autocompactante ............................................................................... 80 2.8.1 Definicin y aspectos generales ................................................................... 80 2.8.2 Materiales constituyentes ........................................................................... 83 2.8.2.1 Cemento .......................................................................................... 83 2.8.2.2 ridos finos ..................................................................................... 84 2.8.2.3 ridos gruesos ................................................................................. 85 2.8.2.4 Aditivos ........................................................................................... 85 2.8.2.5 Adiciones minerales ......................................................................... 87 2.8.2.6 Adiciones minerales ......................................................................... 88 2.8.3 Capacidad de paso ...................................................................................... 88 2.8.4 Relacin entre la resistencia a compresin de un HAC y un HVT ............. 90 2.8.4.1 Efecto de la relacin agua/cemento ................................................ 90 2.8.4.2 Efecto del rido ............................................................................... 92 2.8.4.3 Efecto de la edad ............................................................................ 94 2.8.4.4 Efecto de las adiciones .................................................................... 96 2.8.4.5 Efecto de los superplastificantes ..................................................... 99 2.8.4.6 Efecto del curado ........................................................................... 100 2.8.5 Relacin entre la resistencia a compresin de una probeta cilndrica y una cbica en el HAC ............................................................................... 102 2.8.6 Relacin entre la resistencia a compresin de testigos y probetas moldeadas en el HAC ................................................................................ 105 2.8.7 Determinacin de la resistencia a compresin en HAC a travs del ensayo de velocidad de ultrasonidos .......................................................... 110 2.8.8 Comprobacin de la homogeneidad en el HAC a travs de ensayos de informacin ................................................................................................ 113 ndice xiii CAPTULO 3- PLAN EXPERIMENTAL ................................................... 119 3.1 Introduccin ..................................................................................................... 119 3.2 Descripcin de las variables analizadas ............................................................ 120 3.2.1 Variables analizadas en el ensayo de extraccin y rotura de testigos ....... 120 3.2.2 Variables analizadas en el ensayo de ndice de rebote .............................. 121 3.2.3 Variables analizadas en el ensayo de velocidad de ultrasonidos ................ 122 3.3 Descripcin del plan experimental .................................................................... 1233.4 Materiales y dosificacin empleada................................................................... 126 3.5 Fabricacin de los bloques y probetas moldeadas ............................................ 129 3.6 Descripcin de los procedimientos de ensayo ................................................... 132 3.6.1 Extraccin y ensayo a compresin de los testigos ..................................... 132 3.6.1.1 Proceso de extraccin .................................................................... 1323.6.1.2 Preparacin, conservacin y ensayo de los testigos ....................... 135 3.6.2 Ensayo a compresin de las probetas moldeadas ...................................... 137 3.6.3 Ensayo de ndice de rebote ........................................................................ 138 3.6.4 Ensayo de velocidad de ultrasonidos ......................................................... 140 CAPTULO 4- RESULTADOS EXPERIMENTALES ............................. 143 4.1 Introduccin ..................................................................................................... 143 4.2 Ensayo a compresin de testigos ...................................................................... 144 4.3 Ensayo a compresin de las probetas moldeadas ............................................. 149 4.4 Ensayo de ndice de rebote o dureza superficial ............................................... 153 4.5 Ensayo de velocidad de ultrasonidos ................................................................ 155 CAPTULO 5- ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS ............ 159 5.1 Introduccin ..................................................................................................... 159 5.2 Definicin de los grupos de muestras bidimensionales por asociacin de resultados ......................................................................................................... 160 5.3 Influencia de algunas variables en el ensayo a compresin de testigos ............. 163 5.3.1 Anlisis a partir del modelo de regresin lineal mltiple , 1 2 , 3 4 5 6 c tes cil insituf f DIR HUM BLOQ u ................... 163 5.3.2 Anlisis a partir de ratios de resistencias .................................................. 173 5.3.2.1 Influencia del dimetro del testigo ................................................ 174 5.3.2.2 Influencia de la direccin de extraccin ......................................... 179 Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes xiv5.3.2.3 Influencia del estado de humedad del testigo ................................ 183 5.3.2.4 Influencia conjunta del nivel resistente, del dimetro y de la condicin de humedad en la resistencia del testigo ........................ 186 5.4 Conversin de la resistencia del testigo en resistencia equivalente in situ ........ 190 5.4.1 Planteamiento del modelo de estimacin ................................................... 190 5.4.2 Seleccin y validacin del modelo .............................................................. 195 5.4.3 Factores de correccin propuestos ............................................................. 204 5.4.4 Comparacin del ratio , , cil insitu c tesf f o del factor BASICFentre un HAC y un HVT ..................................................................................................... 219 5.5 Medidas de precisin de los ensayos con probetas testigo de diferentes dimetros .......................................................................................................... 226 5.6 Relacin de resistencia entre las probetas cilndricas y las cbicas .................. 228 5.7 Estimacin de la resistencia a partir del ndice de rebote ................................. 237 5.8 Estimacin de la resistencia a partir de la velocidad de ultrasonido ................ 246 5.9 Estimacin de la resistencia a partir del mtodo combinado ............................ 253 5.10 Parmetros de precisin de los mtodos de ensayo del ndice de rebote y de la velocidad de ultrasonidos .................................................................................... 261 CAPTULO 6- CONCLUSIONES Y FUTURAS LNEAS DE INVESTIGACIN ................................................................ 267 6.1 Introduccin ...................................................................................................... 267 6.2 Conclusiones ...................................................................................................... 267 6.2.1 Ensayo a compresin de probetas testigo .................................................. 267 6.2.1.1 Influencia de las variables analizadas ............................................ 267 6.2.1.2 Factores de correccin aplicados a la resistencia del testigo .......... 271 6.2.3 Relacin de resistencia entre las probetas cilndricas y las cbicas ........... 274 6.2.4 Ensayos de ndice de rebote y velocidad de ultrasonidos .......................... 275 6.3 Fututas lneas de investigacin ......................................................................... 279 BIBLIOGRAFA ................................................................................................ 279 ANEJOS ............................................................................................................... 293 Anejo A. Resultados detallados del ensayo de ndice de rebote ............................. 295 Anejo B. Resultados detallados del ensayo de velocidad de ultrasonidos ............... 299 ndice xv Anejo C. Cuantiles crticos , Qr para el contraste de normalidad basado en Qr.... 303Anejo D.Ratios , , c tes cil insituf f en HVT ................................................................. 305 Anejo E.Modelo transformado en el HVT. Influencia del curado y la condicin de humedad de los testigos ..................................................................... 307 1 CAPTULO 1 INTRODUCCIN 1.1Justificacin de la tesis doctoral El hormign autocompactante HAC ofrece importantes ventajas, tales comosuelevadafluidez,sufacilidaddepasoatravsdealtascuantasde armadura,subajonivelderuidodebidoaquenonecesitavibrado,sumenor tiempodehormigonadoyelmejoracabadosuperficialdeloselementosquelo utilizan. El desarrollo de los HAC ofrece muchas posibilidades en la industria de losprefabricados,enobrasqueempleangrandesvolmenesdehormignyen elementos constructivoscon alta densidad de armadura. Dada la gran utilizacin del HAC en la industria de los prefabricados y su progresivaincorporacinenloshormigonespreparadosinsitu,esnecesario conocer el comportamiento que presenta ante los mtodos de ensayo destructivos ynodestructivosmscomnmenteutilizados,talescomoladeterminacindel ndice de rebote IR, la determinacin de la velocidad de ultrasonido VU ylaextraccinyroturadeprobetastestigo,todosellosmuyimportantespara predecir la resistencia de elementos construidos. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 2 La interpretacin clsica de los resultados obtenidos de los ensayos de IR, VU y rotura de probetas testigo se ha aplicado con generalidad sin importar el tipo de hormign ensayado, que ha ido variando en el tiempo de la mano de la evolucin que ha tenido la industria del hormign. Estos mtodos de ensayo han sido muy estudiados y practicados en los hormigones vibrados tradicionalmente HVT,peronoexistenestudiossuficientessobresuadecuacinycorrecta interpretacin en algunos de los nuevos tipos de hormigones, especficamente en el HAC.

Tareasfundamentalesenelpresentetrabajohansidolaevaluacin experimentaldelaresistenciaacompresindelHACylaconstruccinde modelos de prediccin de la misma mediante los ensayos de IR, VU y la rotura deprobetastestigo.Tomandocomoreferenciaesaevaluacinylosmodelos construidos se ha tratado de encontrar respuesta a las siguientes cuestiones: Si el efecto en la resistencia del dimetro, de la direccin y de la condicin de humedad de las probetas testigo es el mismo, o al menos equiparable, en los hormigones vibrados y en los autocompactantes. Si algunos factores que corrigen la resistencia de las probetas testigo con el objeto de predecir la resistenciain situ son similares para ambos tipos de hormigones. Sieltipodeajustedelosresultadosderesistenciaacompresindelos ensayos de IR y VU en HVT son aplicables al HAC. SilosparmetrosdeprecisindelosensayosdeIR,VUyderoturade probetastestigoenHACsoncoherentesconlosdelosmismosensayos aplicados al HVT. Darrespuestacabalaestascuestionespodraserdegranutilidadpara aquellosingenierosytcnicosqueanalizaneinterpretanlosresultadosparala toma de decisiones relacionadas con la calidad y la fiabilidad del HAC. Tambin para quienes proyectan estructuras con ese material. Captulo 1. Introduccin 3 Existenevidenciasencuantoadiferenciasenalgunaspropiedadesen estadofrescoyendurecidoentreelHVTyelHAC,porejemplo,buena resistenciaalasegregacinyunamicroestructuramsdensaenestosltimos hormigones.Podrapreverseenlafasedediseodelplanexperimentalque fueran a emerger nuevas diferencias puestas de manifiesto por los ensayos de IR, de VU y de resistencia a compresin de testigos. Los resultados obtenidos as lo han confirmado. En la base de esas diferencias est la hiptesis de la influencia del grado de compactacindiferencialentreelHVTyelHAC.EnlosHAClafacilidadde compactarseporsmismospodrafavorecerqueelhormignpresentaseuna estructuramsdensaymenosporosa.Esoconllevaralaobtencin, posiblemente, de mejores resultados de dureza superficial y de compacidad. 1.2Objetivos Elobjetivoprincipaldeestatesisdoctoralesverificarelcomportamiento quepresentanlosensayosdeextraccinyresistenciaacompresin deprobetas testigo y moldeadas, ndice de rebote y velocidad de ultrasonidos, aplicados a un hormign de nueva generacin como lo es el hormign autocompactante. Ese objetivo primero o general se desgrana con ms detalle en los siguientes objetivos especficos: Evaluar para un hormign autocompactante el efecto que presentan el nivel resistentedelhormign,eldimetro,lacondicindehumedadduranteel ensayo y la direccin de extraccin de las probetas testigo en el resultado de la resistencia a compresin.Establecerfactoresdecorreccinquesirvanparapredecirlaresistenciaa compresininsituapartirdelaresistenciaacompresindeprobetas testigo.Establecerrelacionesentrelasresistenciasenprobetacilndricaycbica que permitan verificar la influencia de la geometra. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 4 EmplearlostiposdeajustemscomnmenteutilizadosenlosHVTque relacionanlaresistenciaacompresinyelndicedereboteyprobarsu poderpredictivoenelHACdeesteestudio.Demanerasimilar,realizar dichacomprobacinconlosresultadosdelensayodevelocidadde ultrasonidosyconlautilizacindelmtodocombinadoesdecir, considerando el IR y la VU de forma simultnea. VerificarenelHACobjetodeestudiosisecumplenlasexpectativasde mejoraenlaprecisindelosmodelosquepredicenlaresistenciaa compresin del hormign en funcin del ndice de rebote y la velocidad de ultrasonidos mtodo combinado. Estimar algunos parmetros de precisin de los ensayos de ndice de rebote, velocidaddeultrasonidosyroturadeprobetastestigosaplicadosalHAC del presente estudio, a fin de compararlos con los del HVT obtenido de la literatura tcnica. ComprobarsiseproducendiferenciasenelcomportamientodelHAC debidasalapresenciadealtascuantasdearmaduraduranteel hormigonado.Elreferidocomportamientoaludefundamentalmenteala caracterstica de resistencia a compresin. Emplearlosvaloresexperimentalesobtenidosdeestudiossimilaresal planteadoenestatesisdoctoralcomovaloresdereferenciaaefectosde comparacin con los resultados obtenidos en el HAC de este estudio. 1.3Esquema general de la tesis Enlapresentacindeestetrabajodeinvestigacinsehaseguidoel esquema clsico de una tesis doctoral.En este Captulo 1 se han presentado la justificacin y los objetivos de la misma. El resto del documento est organizado de la siguiente manera: Captulo 2.Estado actual del conocimiento. En este captulo se describen algunos conceptos generales de los ensayos de ndice de rebote, velocidad de ultrasonidos y rotura de probetas testigo. En relacin a la extraccin y Captulo 1. Introduccin 5 roturadeprobetastestigo,serecopilainformacindisponibleenfocada principalmente al estudio de algunas variables que influyen en la medida de la resistencia a compresin, prestando principal atencin a aquellas que han sido elegidas como variables de estudio en el HAC investigado. De la mismamanera,sedescribendiferentesresultadosquerelacionanla resistenciadelasprobetastestigoconladelasprobetasmoldeadas,as comolaresistenciadelasprobetascilndricasconladelascbicas.En relacinconlosensayosnodestructivossehaceunadescripcingeneral de los tipos de ajuste, propuestos en diversas publicaciones, que predicen laresistenciaacompresinenfuncindelndicedereboteydela velocidaddeultrasonidosdemaneraindividualycombinada. Finalmentesehaceunadescripcindelascaractersticasgenerales, materialesconstitutivosyfactoresqueinfluyenenlaresistenciaa compresin de los HAC, as como algunos resultados de estudios que han utilizado los mtodos de ensayo investigados en esta tesis. Captulo3.Planexperimental.Enestecaptulosedefineelplande trabajocorrespondientealacampaaexperimentalllevadaacabo.En estesentidoserealizaunadescripcindelosmaterialesydosificaciones empleados,deloselementosdehormignfabricadosascomodelas variablesestudiadas,lametodologadelplanexperimentalylos procedimientos de ensayo. Captulo4.Resultadosexperimentales.Enestecapituloseexponenlos resultados obtenidos a travs de tablas clasificadas en funcin de algunas variablesanalizadas.Adems,serepresentanlosresultadosmediantehistogramas y se ofrecen los estadsticos descriptivos ms importantes de dichos resultados. Captulo 5.Anlisis y discusin de resultados. Serealizaunanlisisconfirmatorioatravsdetcnicasestadsticas especializadasenlaestimacindediferentesmodelosespecificadosque expliquenlomejorposibleelcomportamientodelosresultados.Eneste Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 6 fc,tes = f (IR) fc,tes = f (IR, VU) fc,cil = f (fc,cub) fc,tes = f (fcil,insitu)P. Cilndricas HAC 50 50 100 cm Ensayos de ndice de rebote. IR Ensayo de velocidad de ultrasonidos. VU Extraccin y ensayo a compresin de testigos. fc,tes Ensayo a compresin. fc,cil P. Cbicas HAC 50 50 100 cm Bloques HAC 50 50 100 cm Ensayo a compresin. fc,cub fc,tes = f (VU) fcil,insitu= f (IR) fcil,insitu= f (VU) fcil,insitu= f (IR,VU) capitulosevaloralainfluenciadelasvariablesdeestudioatravsde factores de correccinque afectan finalmente a la resistencia del testigo. Igualmenteseobtienenfactoresqueconviertenlaresistenciadeuna probetacbicaenladeunaprobetacilndrica.Adems,serealizaun anlisiscomparativodelosdiferentestiposdemodelosutilizadosenlos ensayosdeIRyVU.Finalmente,seobtienenvaloresestimadosdelos parmetros de precisin para los tres mtodos de ensayo. EnlaFigura1-1semuestranlascorrespondenciasexperimentales bsicasquesehanllevadoacaboenestecaptuloconelpropsitode tener una visin general de los anlisis realizados. Figura 1-1.Esquema general de las correspondencias previstas dentro del plan experimental. Captulo 1. Introduccin 7 Captulo 6.Conclusiones. y futuras lneas de investigacin. Se describen lasconclusionesbasadasenlosobjetivosdeestainvestigacinyse planteanalgunascuestionesdeintersparafuturaslneasde investigacin. Anejos.Contienendeunamaneramsdetalladalosresultadosdelos ensayos de IR y VU. Adems, se dedican dos anejos a la descripcin los datos bibliogrficos recopilados relacionados con HVT y al anlisis de la influenciadelasvariablescuradoyconservacindelasprobetasenla ratioentrelaresistenciadeltestigoylaresistenciadeunaprobeta cilndrica.Asimismo,seespecificauncuadrorelacionadoconun determinado contraste de normalidad que ser utilizado en el captulo de anlisis estadstico y discusin de resultados. 9 CAPTULO 2 ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO 2.1 Introduccin Enelpresentecaptulosepretendeaportarunavisingeneraldelestado actualdelconocimientodelosensayosdeinformacin,talescomoelndicede rebote,lavelocidaddeultrasonidosylaroturadetestigos.Existeunaextensa literaturasobrelaaplicacindeestosensayosaloshormigonesvibrados tradicionalmente HVT. De igual manera, diferentes normas surgidas con el pasodelosaoshanidoimplementandonuevosrequisitosrelacionadoscon dichos ensayos. Cabe anotar que gran parte de la informacin presentada en este captulo, relacionadaconlosresultadosderivadosdelosensayosdeinformacinenlos HVT,servircomopuntodecomparacinparalosresultadosobtenidosenel Hormign Autocompactante HAC investigado. Enrelacinalaextraccinyensayoacompresindetestigos,la informacinrecopiladaen2.3estenfocadaprincipalmentealestudiode algunasvariablesqueinfluyenenlamedidadelaresistenciaacompresin, prestando principal atencin a aquellas que han sido elegidas como variables de Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 10 estudioenelHACinvestigado.Delamismamanera,sedescribendiferentes resultados que relacionan los testigos con las probetas moldeadas y que sirven desoporte para el anlisis de resultados del HAC estudiado. Losapartados2.4y2.5hacenmencinaaspectosgeneralesdelos ensayosdendicedereboteyvelocidaddeultrasonidosyenellosserecopilan diferentesresultadosdeinvestigacionesqueobtuvierondeterminadostiposde ajustesparalaestimacindelaresistenciaacompresinapartirdeestos ensayos. De la misma manera, en 2.6 se hace referencia al mtodo combinado quecomprendeambosensayosyque,segnlaliteratura,permiteaumentarla precisin de la estimacin de la resistencia del hormign in situ. En el grupo de ensayos de informacin tambin tiene cabida la resistencia a compresin de las probetas moldeadas, tanto las cilndricas como las cbicas1. Ademsdeotrosfactores,laformadelasprobetastambininfluyeenel resultado final de la resistencia y es por ello que varios investigadores presentan ensusestudiosalgunosfactoresqueconviertenlaresistenciadeuntipode probeta en otra. Este tema ha sido muy debatido a travs de los aos y contina siendo un tema de inters. El apartado 2.7 de este captulo hace referencia a algunasinvestigacionesynormasqueproponenalgunosdeestosfactoresde conversin en el HVT. Apesardelapocadocumentacinexistente,enestecaptulotambinse pretende describir los resultados de algunas investigaciones que han utilizado los ensayosdeinformacinenlosHACcomopartedesucampaaexperimental. Cabemencionarqueentretodaslaspropiedadesdelhormignenestado endurecido la resistencia a compresin es la que mayor inters nos presenta dado queestntimamenteligadaconlosensayosdeinformacin.Paraello2.8 dedicalamayorpartedesucontenidoadescribiralgunosresultadosdeesta propiedad mecnica en el HAC. 1LainstruccinespaolaEHE-08admitelautilizacindelosdostiposdeprobetasy presenta una tabla con factores que convierten la resistencia de una probeta cbica en la resistencia de una probeta cilndrica. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 11 Finalmente,esimportantecomentarqueesteestadodelconocimientoha sidodegranutilidadparaformularlashiptesis,plantearlosobjetivos, seleccionarlasvariablesdeestudioydesvelaralgunascarenciasencontradasen las soluciones actualmente existentes. 2.2 Ensayos de Informacin Losensayosdeinformacinsehanconvertidoenmtodosprcticos,en algunoscasos,parapredecirlaresistenciadelhormigny,enotros,para determinarcaractersticascomocavidades,defectos,grietasydeterioroenel hormign.La EHE-08 en su apartado 86.8 seala que el objeto de los ensayos de informacin es estimar la resistencia del hormign de una parte determinada de la obra, a una cierta edad o tras un curado en condiciones anlogas a las de la obra. Los ensayos de informacin del hormign, segn la instruccin EHE-08, se refieren a: a)La fabricacin y rotura de probetas, en forma anloga a la indicada para losensayosdecontrol,peroconservandolasprobetasnoencondiciones normalizadas, sino en las que sean lo ms parecidas posible a aquellas en las que se encuentra el hormign cuya resistencia se pretende predecir. b)Laroturadeprobetastestigoextradasdelhormignendurecido, conforme a la norma europea UNE-EN 12390-3.c)Elempleodemtodosnodestructivosfiables,comocomplementodelos anteriormentedescritosydebidamentecorrelacionadosconlosmismos. Segn la citada instruccin los ensayos no destructivos autorizados son los establecidosenUNE-EN12504-2yUNE-EN12504-4,relativosala determinacindelndicedereboteyalavelocidaddepropagacinde ultrasonidos, respectivamente.

Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 12 Sondiversosloscasosenqueesnecesarioutilizarlosensayosde informacin,porejemplo,cuandosedeseaconocerlaresistenciaquetieneun determinadoelementohormigonadohacetiempoydelcualnoseconservan probetas,ocuandoexistendudasrazonablessobrelascondicionesdeejecucin delaobraposterioresalafabricacindelasprobetas,ocuandonosetiene suficiente nmero de resultados de control, entre otros (F. Cnovas-2007, EHE-08). 2.3 Extraccin y ensayo a compresin de probetas testigo 2.3.1 Generalidades Elensayoacompresindetestigos1eselmtodomsdirectopara determinarlaresistenciaacompresindeunaestructuradehormign(ACI 214.4R-10, BS 6089:1981). Las probetas moldeadas normalizadas a diferencia de lostestigos,nosonverdaderamenterepresentativasdelhormignenla estructuradadoquehaydiferentescondicionesdecolocacin,compactaciny curado. Laextraccindetestigosparaelensayoacompresinserealiza comnmente para evaluar las siguientes propiedades y caractersticas:La calidad del hormign suministrado para la estructura resistencia potencial. La calidad del hormign en la estructura resistencia in situ. La capacidad portante de la estructura. Eldeteriorodeunaestructuradebidoadiferentescausas,talescomo sobrecargas,fatiga,reaccionesqumicas,incendiooexplosin, intemperie, etc. Losprocedimientosdeensayodelostestigosestncontempladosen diferentes normas y recomendaciones, tales como la norma europea EN 12504-1 1 A partir de ahora se denominar resumidamente testigos a las probetas testigo. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 13 Ensayos de hormign en estructuras. Parte 1: Testigos. Extraccin, examen y ensayo a compresin, la norma Americana ASTM C42 / C42M Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete ylasrecomendacionesinternacionalesTheConcreteSocietyTechnicalReport (1976) Concrete core testing for strength. El nmero detestigos a extraer puede ser variable pero lo que s es preciso esquelaseparacinentreellossealasuficienteparaquecorrespondana amasadas diferentes de un mismo lote, con objeto de tener una muestra que sea realmenterepresentativa(F.Cnovas,2007).Alrespecto,laUNE-EN 13791:2009 sealaque elnmero detestigos aextraerenunaregindeensayo debe determinarse segn el volumen de hormign implicado y el propsito de la determinacin. Adems, cada lugar de ensayo comprende un testigo. Esta norma europea tambin indica que para la evaluacin de la resistencia a compresin in situporrazonesestadsticasydeseguridad,deberanextraersetantostestigos como sea practicable en nuestra opinin, el sentido correcto que debera tener estafraseeseldelanecesidaddejustificarporambasrazoneseltamao muestral ya que se contraponen entre s. Tambin consideramos que la palabra practicable no es adecuada y quizs debera ser reemplazada por prctico. LacitadanormaylanormaACI318-08coincidenalrecomendarquese extraiganalmenostrestestigosporcadaregindeensayoquerepresentenlas zonas de resistencia baja. 2.3.2 Variablesofactoresqueinfluyenenlosresultados de ensayo Los resultados del ensayo de resistencia a compresin de los testigos pueden verseinfluidospordiversasvariables.Estashansidoidentificadasporungran nmerodeinvestigadores,aunqueenalgunoscasosnoexisteconsensoensus conclusiones. Entre las variables que ms se destacan se encuentran: Dimetro del testigo. Direccin de extraccin en relacin con la direccin de hormigonado. Estado de humedad de los testigos en el momento del ensayo. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 14 Esbeltez de la probeta. Existencia de armadura en los testigos. Edad del testigo. Existenotrasvariablesofactoresqueinfluyenenlaresistenciaa compresin y que son intrnsecas de los testigos. Entre ellas estn: El efecto producido por la extraccin y corte, el cual puede generar un cierto nivel de dao en el hormign del testigo (EHE-08). Este nivel dedaosemanifiestamediantelaaparicindemicrofisurasyposible debilitamiento de los ridos gruesos cortados que pueden desprenderse en el momento del ensayo a compresin (Barlett & MacGregor, 1994).El efecto pared producido por el bloqueo que ejercen las paredes de los moldes sobre el asentamiento del hormign, que adems es funcin deltamaomximodelosridosylacantidaddemorteronecesaria pararellenarlosespaciosentreestaspartculas.Entodaprobeta moldeada se produce una acumulacin de pasta y mortero de cemento entre las paredes del molde y el esqueleto ptreo de la probeta lo que, evidentemente, no ocurre con los testigos. La mayor debilidad de estas zonas en las probetas moldeadas se traduce en una superior resistencia a compresin de los testigos, sometidas ambas a iguales condiciones de curado y climatolgicas (Prez, 1998). Lascondicionesdecontorno,lascualessemanifiestancomo irregularidades en la superficie lateral de los testigos, provocadas por la sondadeextraccinyquereducenlaresistencia(Prez,1998y F.Cnovas, 2007). Elefectoescalageneradoporlainfluenciaquetienenlasdimensiones deltestigosobreladeloscomponentesdelhormign(F.Cnovas, 2007). Alrespecto,laactualnormaeuropeaUNE-EN13971ensuAnejoA menciona que deben tenerse en cuenta algunos de los factores que influyen a la horadeevaluarlosresultadosdelosensayos.Delamismamanera,tambin Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 15 aadequeotrosfactorespuedennecesitarserconsiderados,mientrasqueotros son ignorados por lo general. 2.3.2.1Influencia del dimetro del testigo Lasprescripcionescontenidasen algunasnormasyrecomendacionessobre lostestigosdehormignendurecidoadviertenqueeldimetroesunadelas variablesquemspuedeafectaralresultadoobtenidoenelensayo, recomendando as que el dimetro mnimo del testigo sea al menos tres veces el tamao mximo del rido con el que se fabric el hormign. De igual manera, se recomienda la utilizacin de dimetros iguales o superiores a 75 mm o 100 mm, aunqueexistenocasionesenlasqueesnecesarioextraertestigoscondimetros pequeosdebidoalriesgodedaoalquepodraestarsometidoelelemento estructural, o en otros casos a la existencia de zonas congestionadas de armadura o por consideraciones estticas.El riesgo de operar con testigos de dimetro pequeo radica en el hecho de quesiseincumplenlosrequerimientosestablecidosporalgunasnormas,dela relacin mnima entre el dimetro del testigo y el tamao mximo del rido, en laoperacindeextraccinsepuededebilitarlazonadeinterfaserido-pasta, trayendo como consecuencia el desprendimiento de los ridos (Bungey & Millard, 1996).Losposiblesefectosquepuedencausardiferenciasenlaresistenciaa compresin en funcin del dimetro de los testigos son: El ya citado efecto producido por el proceso de extraccin y corte, que suponeposiblesmicrofisurasenelhormigndeltestigoy debilitamiento de los ridos gruesos cortados. Los testigos de dimetro menor son ms susceptibles a este tipo de dao debido a que presentan mayorrelacinentreelreaquesufreelcorteysuvolumenen comparacin con los testigos de mayor dimetro. Elefectovolumenqueestrelacionadoconlosdefectosde compacidad de las probetas, es decir, que cuanto mayor es el volumen Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 16 del elemento mayor es tambin su heterogeneidad y aumenta por tanto laposibilidaddeencontrarzonasdbiles(Prez,1998,Caas,1997). Neville(1995)sealaquelaresistenciaacompresinaumentaa medida que el tamao del testigo disminuye1. Elefectoqueproducelarelacinentreeldimetrodeltestigoyel tamao mximo del rido. Est tambin comprobado que la sonda de extraccin afecta negativamente a la resistencia a compresin en mayor magnitudcuantomenoreseldimetroenrelacinconeltamao mximo del rido utilizado (Prez, 1998). El efecto de zunchado producido por la friccin entre los platos y la superficie de la probeta que genera una tensin de corte dando lugar a unconfinamientodelascabezasdelaprobetaycuyamagnitudva disminuyendo hacia el centro de sta. Este comportamiento se traduce enuntipoderoturacnica.Suinfluenciaenlaresistenciadela probeta est en razn inversa con su esbeltez. (Prez, 1998). Numerosas investigaciones han versado sobre la influencia del dimetro del testigoen la resistencia a compresin, siendo ms discutido y cuestionado el uso de testigoscon dimetros pequeos 25 mm, 50 mm, etc.. En general hay un consensoenquelasdiferenciasencontradasenmuestrascondimetrosde100 mm y 150 mm son insignificantes (The Concrete Society, 1987), pero hay menos acuerdosobrelasmuestrasde50mmdedimetro(ACI214.4R-10).Tambin existeunconsensoen quelarelacinentreeldimetro deltestigoyeltamao mximo del rido sea por lo menos igual a tres. Algunas investigaciones sugieren que la resistencia aumenta a medida que eldimetrodeltestigodisminuye,perootrasinvestigacionescontradictorias encuentran quenohayningnefectoenlaresistenciaenfuncin deldimetro. Finalmente, otras afirman que la resistencia disminuye a medida que el dimetro del testigo disminuye. 1 El citado autor indica que el aumento de resistencia atribuido al dimetro de menor tamao puede ser compensado por una reduccin de dicho parmetro debido a los mayores efectos nocivos del proceso de extraccin y corte de los testigos. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 17 Hostalet (1989) cita a Munday & Dhir (1984), quienes advierte que existen considerablesevidenciasdeconflictoenelefectodeldimetrodeltestigoenla resistencia obtenida, para una esbeltez determinada. Este comentario est basado en la revisin que realizaron del estado de la cuestin. Estos autores consideran que gran parte de este conflicto es debido a las variaciones en la localizacin de los testigos en los elementos estructurales investigados.Acontinuacinsedescribenlasconclusionesdealgunasdelas investigaciones que han estudiado la influencia del dimetro en la resistencia de lostestigos,ascomolasconsideracionesqueofrecenalgunasdelasnormasy recomendaciones internacionales en relacin con este tema. Segn diferentes investigadores: Bungey&Millard(1996)hacenreferenciaadoscomportamientos plausibles. El primero es que la resistencia del hormign generalmente disminuye a medida que aumenta el tamao de la probeta. Para tamaos superiores a 100 mmesteefectoserpequeo,peroparadimetrosmspequeospuedeser significativo. El segundo es la posibilidad de que la resistencia disminuya debido aqueeldaoporextraccinsehacemayorconladisminucindeldimetro, puesto que para dimetros pequeos la relacin entre el rea superficial cortada y el volumen del testigo es mayor a medida que el dimetro disminuye. ConfirmandolodichoporBungey&Millard(1996),Petersons(1971),a partirdediferentesresultadosdeotrasinvestigaciones,llegaalaconclusinde que los testigos de dimetro igual a 100 mm son equivalentes a los de 150 mm, puesto que en ellos se respeta prcticamente la misma relacin del dimetro con el tamao mximo del rido. Bartlett&MacGregor(1994)utilizaronunabasededatoscon1080 testigos de nueve investigaciones previas tomadas de la literatura tcnica y con un rango de resistencias entre 14 MPa y 92 MPa. Los resultados mostraron que la resistencia promedio estimada para los testigos de dimetro 50 mm fue un 6% inferior a la resistencia promedio estimada para los testigos de dimetro 100 mm Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 18 y un 8% inferior a los testigos de dimetro 150 mm. Estos investigadores sealan queeldimetroafectaalaresistenciadeltestigoinclusosieltamaomximo delridoestresvecesmenorqueeldimetrodeltestigo.Loanteriorlo atribuyen a que durante la extraccin los testigos son susceptibles de daos en la superficie. Yip & Tam (1988) demostraron que cuando el tamao mximo del rido es 20 mm los testigos de 50 mm tienen una resistencia entre el 3% y el 6%menor queenlostestigosde100mm.Esteestudioserealizpararesistenciasen probetacbicaentre20y48MPa.OtrosestudioscomoeldeJaegermann& Bentur (1977), encontraron que la diferencia fue del 10% menor para los testigos de 50 mm.Ariozetal.(2007)ensucampaaexperimentalfabricaronvigascon resistencias equivalentes en probeta cbica entre 28 y 43 MPa. De estas vigas se extrajeron en total 2268 testigos que fueron ensayados a los 7, 28 y 90 das. Los dimetros de los testigos estudiados fueron 144 mm, 94 mm, 69 mm y 46 mm y fueronextradosperpendicularmentealadireccindevertido.Tomandocomo referenciaeltestigodedimetro94mm,losfactoresdecorreccinobtenidos fueron superiores a 1.00 para los testigos de 46 mm y 69 mm, e inferiores a 1.00 paralostestigosde144mm.Concluyenas,queamedidaqueeldimetro aumentalaresistenciadeltestigodisminuye.Noobstante,elefectoesms pronunciado para el testigo de menor dimetro. Delibes(1974)condiceunainvestigacinenlaqueseobtieneuna resistencia superiorenun3%paralostestigosde100 mmencomparacincon losde150mm.Ademslosresultadosderesistenciapresentaronmenor dispersinenlostestigosde100 mm.Tambinconcluyequesepuedenutilizar losdimetrosusualesdetestigosiemprequesuperentresveceseltamao mximo del rido. Este autor pone de manifiesto que en la prctica lo ms til y cmodo es el empleo de testigos de 10 cm y hace referencia a que otros estudios y especificaciones as lo confirman. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 19 Neville (1995) considerando que los testigos de tamao pequeo presentan mayor dispersin que las probetas de tamao normal, estima que para que para que se d una determinacin precisa de la resistencia, el nmero de testigos de 50 mmdeberasertresvecessuperioralnmerodetestigosde100mmde dimetro. F. Cnovas (2007) enfatiza que si el dimetro de los testigos es pequeo, el deteriorocausadoporlasondaalrealizarlaextraccinsermayor,yporlo tantomsbajoserelvalordelaresistenciaobtenida.Adems,sealaque cuanto ms bajo es el dimetro del testigo mayor es el coeficiente de variacin de los resultados. Caas(1997)concluyequelostestigosde75mmdedimetropresentan mayorresistenciaacompresinquelostestigoscon50mmy100mmde dimetro para niveles resistentes entre 50 MPa y 110 MPa. Gutschow (1995), citado por Caas (1997), obtuvo testigos de dimetros 50 mm, 75 mm y 100 mm, adems, con el mismo hormign de los testigos fabric probetascilndricasde15 30 cm.Tantolostestigoscomolasprobetas moldeadas se ensayaron a 28 das. Los resultados de los ensayos a compresin en el anlisis estadstico no presentaron diferencias significativas entre los distintos dimetros, reforzando la lnea de los investigadores que sugieren la utilizacin de testigoscondimetroadecuadoalasnecesidadesdelaestructuraquese pretendeanalizar.Enesteestudiolostestigosde75mmpresentaronuna resistenciamayoralosdemsenun6%.Lostestigosextradosresultaronms resistentes, en un 5%, que las probetas moldeadas de 150 mm. Lewis(1976) seala que la dispersin de las resistencias de los testigos de 50mmdedimetroamenudoexcedelaobservadaparatestigosde100150 mm de dimetro. Llama la atencin sobre los testigos extrados verticalmente de losas, que pueden ser particularmente susceptibles debido al menor volumen.Bungey&Millard(1996)hanpublicadodatosreferentesalmuestreo, ensayoeinterpretacindetestigoscondimetrospordebajodelos50mm, Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 20 aunqueengeneral,amenordimetromsbajaeslaresistenciaymenorla precisin, lo que puede obligar a emplear un elevado nmero de testigos. Bowman(1980)encuentrauncoeficientedevariacindel28.9%parala resistencia estimada del hormign in situ con testigos de 50 mm frente al 19.5% correspondiente a testigos de 150 mm extrados del mismo hormign. Kesler(1959),citadoporBungey(1979),hacomprobadoqueelnivelde resistencia del hormign puede afectar el comportamiento relativo de los testigos de tamaos normales y pequeos. EnlaTabla2-1serecopilanalgunosresultadosdeestudiosllevadosa cabopordiferentesinvestigadores,quienesobtuvieronratiospromediode resistencias en funcin del dimetro de los testigos. Tabla 2-1.Ratios promedio de resistencia de testigos con diferentes dimetros. FuenteAo , 50 ,75 c cf f, 50 ,100 c cf f, 75 ,100 c cf f, 50 ,150 c cf f,100 ,150 c cf fPetersons*19641.01Petersons & Hellstrm*19670.931.06 Meininger19681.041.061.02 Henzel & Freitag*19691.061.04 Bhargava*19691.00 Rechardt-Poijrvi*19690.991.04 Petersons*19701.02 Lewandowski**19711.05 Sangha & Dhir**19721.021.02 Buo& Dahl**19731.05 De Smitter**19740.900.95 Delibes19741.03 Jaegermann & Bentur***19770.90 Kemi & Hiraga*** 19791.00 Lewis**19720.960.93 Lewis 19761.101.030.94 Bowman 19801.101.08 Bungey 19790.991.01 Keiller19841.001.030.94 Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 21 Continuacin de la Tabla 2-1FuenteAo , 50 ,75 c cf f, 50 ,100 c cf f, 75 ,100 c cf f, 50 ,150 c cf f,100 ,150 c cf fMunday & Dhir19840.970.991.01 Yip &Tam19880.94-0.97Bartlett & MacGregor 19940.940.920.98 Gutschow**** 19950.941.06 Caas19970.951.17 Arioz et al.20071.121.061.04 * Citado por Petersons (1971). ** Citado por The Concrete Society Technical Report (1976). *** Citado por Neville (1995). ****Citado por Caas (1997). Segn normas y recomendaciones internacionales: La mayora de las normas estudiadas presentan en sus versiones anteriores alasactualeslimitacionesenlosdimetrosdelostestigos,ensumayora100 mm y 150 mm, pero han sufrido modificaciones a travs del tiempo. Las normas actualespermitenutilizartestigoscondimetrosmenoressiempreycuandose cumplanunasrelacionesmnimasdeldimetrodeltestigoconrespectoal tamao mximo del rido. Por otro lado remarcan la importancia de realizar un anlisis cauteloso de los resultados, dado que a menor dimetro del testigo mayor es la dispersin aparentemente.En la prctica es difcil obtener un testigo de 50 mm de dimetro que no se vea afectado por el proceso de extraccin o que no contenga un pequeo defecto queafectealresultado.Siesnecesarioutilizarfactoresdecorreccinpara convertir la resistencia de los testigos de 50 mm a una resistencia equivalente de testigosde100mmo150mmdedimetro,elinvestigadordeberaobtenerlos directamenteusandotestigosdecadadimetrotomadosdelaestructuraen cuestin (ACI 214.4R-10). La norma britnica BS 6089 del ao 1981 seala que los testigos deberan detener100mmy150mmdedimetronominalypodranserensayados siemprequeeltamaomximodelridonoexcedieralos20mmy40mm respectivamente.Encualquiercasolarazn(dimetro)/(tamaomximodel rido)nodeberasermenorquetres.Ademsenfatizaquesiemprequefuera Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 22 posible,sedeberaextraertestigosde150mmdedimetrodebidoalamenor variabilidad de los resultados obtenidos y a la mayor fiabilidad de stos.De la misma manera la norma espaola UNE 83-302 del ao 1984, hace la recomendacin de que el dimetro del testigo sea igual o superior a tres veces el tamaonominalmximodelridoyenningncasoinferioradosveces.La citadanormaaligualquelaASTMC42/C42M-99recomiendanqueel dimetro del testigo no sea inferior a 100 mm. The Concrete Society (1976) comenta que los testigos pequeos tienen una mayor variabilidad que los testigos de tamao normal. Los valores habituales del coeficiente de variacin oscilan entre el 7 y 10% para testigos de 50 mm, y entre el3y6%paratestigosde150mm.Esoindicaqueesprobablequeparauna precisindadaenlaestimacindelaresistenciadelostestigosde50mmse requieraunnmerodeprobetastresvecesmayorqueladelostestigosde dimetro 100 mm y 150 mm. The Concrete Society public en 1987 una adenda asuinformede1976indicandoquepermitaapartirdeentonceselusode testigos de dimetro 50 mm y 75 mm. La norma ACI 214.4R cita los resultados de la investigacin de Bartlett & MacGregor(1994),quienesobtuvieronunaresistenciamediadeltestigode100 mmsuperiorenun6%aladeltestigode50mmylaresistenciamediadel testigo de 150 mm superior un 2% con respecto al testigo de 100 mm. La vigente norma europea UNE-EN 12504-1 especifica que la relacin entre el tamao mximo del rido y el dimetro del testigo tiene una fuerte influencia en la determinacin de la resistencia a compresin cuando la relacin es superior a1:3.Adems,incluyeenunanejolosresultadosdealgunasexperienciascon testigos de 25 mm, 50 mm y 100 mm que contenan ridos de tamao mximo de 20 mm y 40 mm y que a continuacin se describen: a)Para ridos de 20 mm: En los testigos de 100 mm de dimetro se obtuvo una resistencia superior, aproximadamente, en un 7% que en los testigos de 50 mm de dimetro. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 23 En los testigos de 50 mm de dimetro se obtuvo una resistencia superior, aproximadamente, en un 20% que en los testigos de 25 mm de dimetro. b)Para ridos de 40 mm: En los testigos de 100 mm de dimetro se obtuvo una resistencia superior, aproximadamente, en un 17% que en los testigos de 50 mm de dimetro. En los testigos de 50 mm de dimetro se obtuvo una resistencia superior, aproximadamente, en un 19% que en los testigos de 25 mm de dimetro. 2.3.2.2Influencia de la direccin de extraccin del testigo en relacin con la direccin de hormigonadoLamayoradelasinvestigacionesrevelanquelostestigosextradosenla direccin del hormigonado pueden ser ms resistentes que los testigos extrados enladireccinperpendicularaladehormigonado.Estasinvestigaciones encontraron que para un rango de resistencias a compresin del hormign de 12 a40 MPa, losresultados deresistenciadelostestigosextradosenladireccin perpendicular a la de hormigonado presentaron una disminucin entre el 5% y el 10%conrelacinalostestigosextradosenladireccinparalelaaladel hormigonado (Fernndez et al., 2001). La direccin de extraccin de los testigos viene condicionada por el tipo de piezaqueseestudiayporlasposibilidadesdeemplazamientodeloperario respectoalpuntodeextraccinquegeneralmenteimplicaquelaextraccinse produzcaendireccinperpendicularaladelhormigonadoprincipalmenteen pilaresymuros.Enconsecuencia,seobtendranresultadosqueestarandel ladodelaseguridadsinoselesaplicaningntipodecorreccin.Tambinse presentan casos como el de los forjados y las losas en que la extraccin se realiza enladireccinparalelaalhormigonado.Esentoncescuandosedebediscernir cmopuedeinfluirestavariableenelresultadoacompresindelostestigos (Hostalet 1989, Fernndez et al. 2001). Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 24 Acontinuacinsedescribenlasconclusionesdealgunasdelas investigacionesqueestudiaronlainfluenciadeladireccindeextraccinenla resistenciadelostestigos,ascomoeldesarrollodeestetemaenlas prescripciones de algunas de las normas y recomendaciones internacionales. Segn diferentes investigadores: Delibes(1974)obtieneunaresistenciamediainferiorenun5%enlos testigosextradosperpendicularmentealadireccindehormigonadocon respecto a los testigos extrados paralelamente a sta. Con este resultado el autor concluye que existe una cierta influencia de la direccin de extraccin de testigos enrelacinconladehormigonadoaunque,probablemente,serpequeaydel lado de la seguridad en los casos usuales. Adems, obtiene una mayor dispersin en los resultados de los testigos extrados paralelamente al hormigonado. Bloem (1965), llega a conclusiones similares. Johnston (1973), citado por la ACI 214.4R-10, seala que algunas burbujas deairequeselocalizandebajodelridogrueso,causadasporlaexudacin, puedenreducirlaresistenciaacompresintransversal.Laresistenciadelos testigos cuyo eje es paralelo a la direccin de hormigonado puede ser mayor que la de los testigos con los ejes perpendiculares a la direccin de hormigonado, por esa causa.Petersons (1964) obtiene resultados de resistencia de los testigos extrados enladireccinperpendicularalhormigonadoaproximadamenteun12%menor quelosextradosenla direccindelhormigonado.Segn The ConcreteSociety TechnicalReport(1976),Petersonstresaosmstardeamplalasmuestras obteniendodiferenciasdesloel3%,loqueestadsticamenteindicaquenoes concluyente de diferencias significativas.Bungey&Millard(1996),haciendoalusinalefectodelascapas, manifiestan que es posible que la resistencia de un testigo extrado verticalmente seamayorqueladeuntestigoextradohorizontalmente.Sinembargo,los citados autores explican que hay pruebas de que este efecto no se presenta en los hormigonesconridosligeroshaciendoreferenciaaunainvestigacinrealizada Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 25 porBungeyenelao1994.Ademshacenreferenciaalosdatospublicadosy sealanque,aunquevariable,ladiferenciapromedioesdelordendel8%.Por otraparte,hacennotarqueesposiblequelaresistenciadelostestigosest relacionada con la resistencia de aquellas probetas cbicas que son ensayadas en direccin perpendicular al hormigonado. Tabla 2-2.Ratios promedio de resistencia de los testigos en funcin de la direccin de extraccin.FuenteAo , , c V c Hf fBloem*19581.15 Petersons19641.12 Meininger19681.07 Graham*19691.07-1.09 Johnston*19731.08 Delibes19741.05 Munday & Dhir19741.08 Bungey19791.10 Kasai & Matui**19791.04 Keiller19840.98 >1.00 The Concrete Society BS 6089:1981 BS 1881: 198319871.08 Yip &Tam19881.08 1.04 Leshchinsky19900.97 1.03 1.04 1.01 Addis19921.08 F. Cnovas20071.05 * Citado por Neville (1995).** Citado por Caas (1997). Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 26 Prez (1998) en su estudio adopta el valor propuesto por Delibes (1974) y F.Cnovas(2007),esdecir,quelaresistenciadelostestigosextradosen direccin vertical es un 5% mayor que la resistencia de los testigos extrados en direccinhorizontal.Delamismamaneraestevalortambinesadoptadopor Revuelta (2009) para la estimacin de la resistencia in situ del hormign. La Tabla 2-2 muestra la relacin entre la resistencia a compresin de los testigosextradosendireccinvertical, c Vf conrespectoalosextradosen direccin horizontal , c Hf segn algunas investigaciones. Segn normas y recomendaciones internacionales: La norma americana ACI 214.4R-10 seala que los testigos extrados en la direccin del hormigonado pueden ser ms resistentes que los testigos extrados perpendicularesalhormigonadoporqueenelprocesodeexudacinsepueden formar burbujas de aire que se depositan debajo del rido grueso.LanormabritnicaBS6089de1981,apartirdeestudiosrealizadospor The Concrete Society (1976), adopta un coeficiente reductor de la resistencia del hormigniguala0.92paraelcasodetestigosextradosenladireccin perpendicularaladehormigonado.Tambinespecificamsdetalladamentela influenciadeladireccindehormigonadoenelclculodelaestimacindela resistencia en probetas cbicas moldeadas, usando la ecuacin , ,,1.5 1c cub c tesDf f = + [2.1] donde:2.5D = paratestigosextradoshorizontalmente(paraunidades prefabricadas perpendicular a la longitud de hormigonado), o 2.3D = paratestigosextradosverticalmente(paraunidades prefabricadas paralelo a la longitud de hormigonado), yCaptulo 2 - Estado actual del conocimiento 27 es la relacin longitud/dimetro. Laecuacin[2.1]estespecificadasloparatestigosquenocontengan trozos de armadura embebidos. La norma britnica BS 1881:Part 120 hace referencia a la misma ecuacin [2.1] peroespecificandocomoresistenciaestimadaala delaprobetacbica in situ, es decir, , , .1.5 1c cub insitu c tesDf f = + [2.2] La norma europea UNE-EN 12504-1 contempla que, siempre y cuando no seespecifiqueotracosa,lostestigosdebenserextradosperpendicularesala superficiedehormigonadodetalformaquenosufranningndao.Adems, recomiendaquelostestigossetomenlomsdistanteposibledelasjuntaso extremos de la pieza y en zonas donde haya poca o ninguna armadura. 2.3.2.3Influenciadelascondicionesdehumedaddel testigo en el momento del ensayo Lamayoradelosinvestigadoreshancomprobadoquelaresistenciaa compresindelhormignesmayorsidisminuyeelgradodesaturacin.Esta diferencia est cuantificada en el rango del 10 al 20% entre el hormign seco y el saturado.Algunosexpertosconsideranquelacondicindetestigossaturados esmsfcildereproducirqueladelostestigossecosporquestospueden haber sido sometidos a varios grados de secado del hormign, dependiendo de las condicionesambientalespredominantesdelhormigndondeestubicadala estructura, del grado de soleamiento de la estructura y de la edad del hormign (Fernndez et al. 2001).Otrosinvestigadores(F.Cnovas2007,True2003)consideranms apropiado ensayar los testigos en las mismas condiciones que el hormign objeto de estudio, dado que la mayora de los ensayos buscan conocer la resistencia real Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 28 en el hormign de la estructura. Por lo general la estructura se mantiene seca en servicioyporlotantoseramsconvenienteponerapruebalostestigosen condiciones secas.Acontinuacinsedescribenlasconclusionesdealgunasdelas investigaciones que han contemplado la influencia del estado de humedad en la resistencia de los testigos, as como el desarrollo de tales conclusiones en forma de prescripciones en algunas de las normas y recomendaciones internacionales. Segn diferentes investigadores: Bartlett & MacGregor (1994) utilizaron 727 testigos en su estudio, algunos fueronsecadosalairedurante7dasyotros fueronsumergidosen aguaporlo menos 40 horas antes de ser ensayados. Los autores indican que los periodos de secado y humedecimiento especificados por la norma ASTM C 42-90 y ACI 318-89 son demasiado cortos para causar una distribucin uniforme del contenido de humedad en todo el volumen del testigo. La resistencia obtenida en los testigos secados al aire fue en promedio un 14% mayor que la resistencia de los testigos saturados.Laresistenciadelostestigosconunasaturacinmenor insignificante, saturacin artificial fue un 9% mayor que la resistencia de los testigossaturados.Estosvaloresmediosengeneralsonconstantespara hormigones de resistencias que van desde 15 MPa hasta 90 MPa. Sin embargo, el coeficiente de resistencia el que relaciona la resistencia de los testigos secos con lossaturadosparaunamezclaenparticular,puedevariarconsiderablemente frente a los valores medios generales. DeestamaneraBartlett&MacGregor(1994)observaronunamayor prdidaderesistenciaporsaturacinenlostestigosde50mmdedimetroen comparacinconlostestigosde100mmdedimetrodelmismoelemento. Ampliando elperodo desaturacinmsallde40horasdeduracinsepuede presentar una reduccin adicional de la resistencia del testigo. Un hormign con menor permeabilidad presenta una menor prdida de resistencia. Popovics(1986)indicaquelasaturacindeltestigodehormignprovoca unhinchamientomoderadoensuinterior,causandounaresistenciaauto-Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 29 equilibradaquereducelamedicindelaresistenciaacompresin.Siporel contrarioeltestigoseseca,seproduceunacontraccinenlasuperficieque, cuandoesrestringida,creaunadistribucindeesfuerzosresidualfavorableque aumenta la medida de la resistencia. En ambos casos, los cambios en la condicin de humedad son muy rpidos. Calaveraetal.(1994),apartirdetestigosextradosdepilaresfabricados con tres tipos de hormigones representativos de los tipos nominales H-25, H-50 y H-80, obtiene relaciones entre la resistencia de los testigos secos y saturados de 1.17,1.13y1.06paracadanivelresistente,respectivamente.Losautores observanunadependenciasignificativadeestarelacinconlaresistencia, disminuyendo sensiblemente al aumentar sta. Adems comentan que esto tiene su explicacin en la menor absorcin de estos hormigones. Delibes (1974) en su estudio compara probetas conservadas a la intemperie sin otro tratamiento que su refrentado con probetas sumergidas en agua de 40 a 48 horas previamente al ensayo. Los resultados obtenidos mostraron un valor del 20%mayorparalasprobetassecas.Elautorsealaqueelhormigndeuna estructuranormal,enservicio,esdifcilqueestsaturado,eindicaqueaslo entiendetambinPetersons(1971)ensusrecomendaciones.Tambinespecifica queelnicomotivoquellevaraasaturarlostestigos,reduciendoconellosu resistencia, sera lograr una mejor correlacin con los ensayos normalizados sobre probetasmoldeadasyaquestas,enelmomentodelensayo,seencuentran saturadas. Neville(1995)explicaqueelefectodelestadodesaturacindependedel proceso seguido saturar una probeta seca o secar una saturada, del tamao delaprobetaydelavelocidadaqueseproduceelcambio,ademsdelas caractersticaspropiasdelhormignqueseinvestiga.Enprobetasdetamao relativamente pequeo con secado progresivo y uniforme, explica el autor que se observaunincrementoderesistenciadebido,probablemente,aunamejor redistribucin de las tensiones internas que pueden evitar as la microfisuracin delhormign.Engeneral,elcitadoautorconcluyequelaresistenciadelas Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 30 probetasaumentaaldisminuirsugradodesaturacin,aunquecomentaquees difcilcuantificaresteefectocitandolosensayosdeButcheren1958,quien registr incrementos entre el 5 y 10% con hormign de 35 MPa.Bloem(1968)llegaalaconclusindequemanteniendolostestigossiete das al aire tras su extraccin aumenta su resistencia en un 20% respecto de los testigos sumergidos durante 48 horas. Lo anterior fue conseguido para diferentes procesos de curado, dimetro de los testigos entre 50 mm y 150 mm y edad del ensayoa90das.Enrelacinconelhormignestructuralconridoligero,el citadoautorconcluyequeladiferenciaentrelaresistenciadelostestigos saturados y los secos al aire puede ser ms pequea. Naik (1990) seala que dejar secar los testigos durante siete das no refleja larealidaddelaresistenciainsitudelhormign.Porelcontrario,elautor recomiendaensayarlomsprontoposibleeltestigounavezseaextradodel elemento. Petersons(1964)muestraquelaresistenciadisminuyeporinmersinen agua y estima la cuanta de la influencia de este factor entre un 15 y un 20%. Tabla 2-3.Ratios promedio de resistencia en funcin de las condiciones de humedad del testigo.FuenteAo ,SEC , SAT c cf fPetersons1964 1.2Bloem1968 1.10 a 1.25Ortiz & Daz* 1973 1.2Delibes1974 1.2Calavera1975 1.10 a 1.15Kasay & Matui* 1979 1.08Neville1995 1.10 a 1.14Yuan1991 1.13Mehta1993 1.20 a 1.25Calavera1994 1.06 a 1.17Bartlett & MacGregor 1994 1.10 a 1.14UNE-EN 13791 2009 1.10 a 1.15* Citado por Caas (1997). Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 31 La Tabla 2-3 muestra la relacin entre la resistencia a compresin de los testigosencondicinseca, , c SECf ,conrespectoalostestigosencondicin saturada, , c SATf , segn algunas investigaciones. Segn normas y recomendaciones internacionales: La norma americana ACI 214.4R-10 basada en los datos de Neville (1981) y de Bartlett & MacGregor (1994) indica que la resistencia de los testigos secos esenpromedioun10-14%superioraladelostestigossaturados.Adems, advierte que si los testigos no estn bajo condiciones de humedad normalizadas antes del ensayo, o si la duracin del perodo entre la finalizacin del proceso de saturacin y la realizacin del ensayo vara considerablemente, se presentar una variabilidad adicional en la medida de la resistencia. LanormaamericanaASTMC42/C42M(1999)proponesaturarenagua los testigos al menos 40 horas antes de la rotura o mantener al aire en caso de estructuras que no estn constantemente expuestas a humedad. De forma similar a la norma ASTM C42/C 42M, la norma espaola UNE 83-302 (1984) recomienda que si el tramo de la estructura va a estar sometido a saturacindeaguaoaunahumedadconstante,lostestigosextradosse mantendrn totalmente sumergidos en agua durante un periodo de 40 a 48 horas aunatemperaturade20C 2Cantesdesurotura.Enotroscasoslos testigosdebernmantenerseenambientedelaboratorioduranteelmismo periodo del caso anterior. LanormainglesaBS-1881Part4,difieredelasdemsalnohacer referencia a los testigos secados al aire y slo especifica que los testigos deberan estarsaturadosporinmersinenaguaaunatemperaturade20C 2C durante un periodo mnimo de 48 horas antes del ensayo. La norma europea actual UNE-EN 12504-1 es ms especfica al sealar que si se exige ensayar las probetas saturadas, se debe sumergir la probeta en agua a 20 C2 C al menos durante 40 horas. Asimismo, la norma complementaria Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 32 europeaUNE-EN12504-1,ensuAnexoD,sealaqueenloscasosenqueuna estructuraoelementoprefabricadodehormignseencuentreencondiciones hmedas,lostestigosdeberanensayarseencondicionesdesaturaciny,de modosimilar,silaestructuraoelementoprefabricadodehormignse encuentran en condicin seca los testigos deberan ensayarse en condicin seca. 2.3.2.4Influenciadelaesbeltezdeltestigoenel momento del ensayo Generalmentelostestigossonensayadosacompresinpresentandounos valoresdelaesbeltez l d = similaresalosquetienenlasprobetas moldeadasconbaseenloscualesseespecificaelvalorderesistenciaa compresindelhormign.Esasqueenmuchospasesseutilizanprobetas cilndricas moldeadas de150 300 mm 2 = y en otros se utilizan probetas cbicasde100150mm 1 = .Engeneralseaceptaquelostestigos deberan tener una esbeltez entre 1.0 y 2.0 pero las opiniones varan en relacin al valor ptimo de esa esbeltez (Bungey & Millard, 1996). Es posible que en algunos casos la esbeltez est condicionada por el espesor oelcantolimitadodeloselementosanalizados,siendonecesarioutilizar esbeltecesinferioresa2.Otrosinconvenientesquehacenimposibleextraer testigosconespecificacinde2 = sonlalimitacindeldimetrodeltestigo requerido segn el tamao mximo del rido del hormign y la separacin entre armaduras o densidad de las mismas en la zona de extraccin, al intentar evitar su corte (Fernndez et al., 2001). Enelprocesodelensayoacompresindelasprobetas,elconfinamiento lateral producido por la friccin entre los platos de la mquina y la superficie de la probeta es uno de los motivos del aumento de resistencia con la disminucin de la esbeltez, debido a que se produce un efecto de zunchado. Enloscasosenquelostestigostenganunarelacinlongitud/dimetro menorde2sedebernajustarlosresultadosdelensayoacompresinpara Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 33 corregir el efecto de zunchado que se produce en el proceso de aplicacin de las cargas. Engeneralexisteunconsensosobrelainfluenciadelaesbeltezenel resultadodelaresistenciaacompresindelostestigos.Acontinuacinse describenlasconclusionesdealgunasdelasinvestigacionesqueestudiaronesta influencia, as como el desarrollo de este tema en las prescripciones de algunas de las normas y recomendaciones internacionales. Segn diferentes investigadores: Meininger(1977)obtieneunamayorresistenciaparalostestigosconuna esbeltezinferiora2encomparacinconaquellosquetienenesbelteziguala2.Por lo tanto las resistencias, segn este autor, deberan multiplicarse por factores decorreccinmenoresalaunidadconelfindeconvertirlasavalores equivalentes con esbeltez de 2. Munday & Dhir (1984) confirman que los factores de correccin dependen delnivelderesistenciadelhormigninvestigado,aumentandoamedidaque disminuyelaresistencia.Adems citanlosresultados deSangha& Dhir(1972) quienesobtuvieronparaunaesbeltezde1.50unfactordecorreccinde0.95y para una esbeltez de 1.0 de 0.83. Barlett & MacGregor (1994) sealan que la correccin de la resistencia por efecto de la esbeltez es ligeramente menor para el hormign de alta resistencia y paralostestigossaturados.SegnlaACI214Rlosvaloresdelosfactoresde correccindelaresistenciarecomendadosporestosautoressonsimilaresalos sealados por ASTM C42/C 42M vase Tabla 2-4. Estos autores tambin observanquelosfactoresdecorreccindelaresistenciasonmenosprecisosa medida que la esbeltez disminuye.Caas(1997),ensutesisdoctoralrelacionadaconloshormigonesdealta resistencia, concluye que la esbeltez de los testigos influye en la variacin de la resistencia a compresin, es decir, que cuanto mayor es la esbeltez de la probeta Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 34 menor es la resistencia a compresin. Adems obtiene un factor de correccin por esbeltezde0.89paralostestigosdeesbeltez1.0yde0.96paralostestigosde esbeltez1.5,considerandocomoreferencialostestigosdeesbeltez2.Deesta manerahacenotarqueestosfactorescoincidenconelcomportamientodelos HVT. ParaNewman&Lachance(1964)yOttosen(1984),citadosenACI 214.4R-10, los testigos con menor esbeltez fallan con una carga mayor debido a quelacargadelasplatinasdeacerodelamquinadeensayolimitanla expansin lateral a lo largo de la probeta de manera ms eficaz y de esta manera proporcionan confinamiento.Segn normativas y recomendaciones internacionales: En la Tabla 2-4 se exponen algunos factores de correccin propuestos por diferentes normas. Tabla 2-4.Factores de correccin de la resistencia segn la esbeltez. Relacin altura/dimetro UNE 83-302-841 ASTM C42/C 42MBS 1881 2.001.001.001.00 1.750.980.980.97 1.500.960.960.92 1.250.940.930.87 1.100.90-- 1.00-0.870.80 UNE83-302-84recomiendaquelasprobetasdestinadasalensayode compresin tengan un dimetro igual o superior a 100 mm y una altura de dos veceseldimetro.Enelcasodequenoseaposiblerespetarestacondicinla norma admite que se utilicen probetas de altura mnima igual al dimetro. Los 1 La norma vigente UNE-EN 12504-1:2000 no hace mencin a estos factores de conversin. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 35 factores de correccin propuestos por la citada norma se muestran en la Tabla 2-4. BS6089:1981sealaquelostestigospreferiblementedebenteneruna esbeltezentre1y1.2.Estosvaloresdeesbeltezsondebidosaquelacitada normapresentaunprocedimientoparalaestimacindelaresistenciainsitua travsdeprobetascbicasynocilndricas.Porotrolado,especficaquesilas circunstanciasloexigenuntestigopuedetenerunalongitudmenorquesu dimetro y, empero, los resultados pueden ser tratados de la misma manera que los obtenidos con los dimetros grandes, pero teniendo en cuenta que pueden ser menosfiables.Yaclaraquesedebeconfiarpocoenlosresultadosconuna esbeltez0.50 s . Los factores de correccin especificados por la ASTM C42/C 42M vase Tabla 2-4 son valores promedio de testigos secos y saturados con resistencias entre 14 y 40 MPa. The Concrete Society y BS 1881: Parte 120 sugieren que los testigos deben ser lo ms cortos posible = 1.0 1.2 por razones de costo de extraccin, limitacindedaos,variabilidadalolargodelalongitudyporlainfluencia geomtricadelosensayos.Bungey&Millard(1996)sealanqueaunqueestos consejos son pertinentes, los procedimientos para relacionar la resistencia de los testigos con las probetas cilndricas o cbicas generalmente implican correcciones paraunaprobetacilndricaestndarequivalentecon2 = ,ysepuede argumentarquelasincertidumbresdelosfactoresdecorreccinsereducen muchosilarelacinlongitud/dimetrodeltestigoescercanaa2.0.Adems sealan que esta opinin es apoyada por la ASTM C42. LanormaeuropeaUNE-EN12504-1especificaquesielresultadodela resistenciavaacompararseconeldeunaprobetacilndricalarelacin longitud/dimetro ms conveniente es 2.0 y si es con una probeta cbica es 1.0. Lacitadanormanoespecficaningnfactordecorreccinporesbeltezparala resistenciaacompresin.CasocontrarioocurreconlaBSEN12504-1ques hace referencia a algunos de ellos.Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 36 AsimismolanormaeuropeaUNE-EN13791:2009establecequeelensayo de un testigo con una relacin longitud/dimetro igual a 2.0 y con un dimetro nominalentre100mmy150mmseconsideraqueproporcionaunvalorde resistencia equivalente a la de una probeta cilndrica de 150300 mm fabricada ycuradabajolasmismascondiciones.Ysilarelacinentrelalongitudyel dimetro del testigo es igual a 1.0 la resistencia de ste se considera equivalente a la de una probeta cbica de 150 mm. 2.3.2.5Influencia de la existencia de armadura embebida en el testigo y su posicin En algunos casos se pueden presentar inconvenientes para la extraccin de testigos en piezas de hormign armado, siendo el ms importante de ellos el de lapresenciadelasarmadurasenlazonadelaextraccin.Existenequipos electromagnticostambinconocidoscomopachmetros,quepermiten detectarlalocalizacindelasbarrasparaevitarquesecortenlasarmaduras situadasenlazonadeextraccin,perosepuedenpresentarcasosenquelos elementostienenunaaltadensidaddearmadurasyexisteelriesgodeextraer probetasconalgntrozodearmaduraensuinterior.Enelcasodequequede embebidoalgntrozodearmaduraeneltestigoesposibleavecescortaruna seccindeltestigodetalformaqueseeliminedichotrozodearmadura.Sin embargoenotrasocasiones,yparacumplirconlascondicionesdeesbeltezdel ensayo, esto no es posible (Caffarena, 1990). Lamayoradelasinvestigaciones,normasyrecomendaciones internacionales coinciden en recomendar que los ensayos que se realicen sean sin la presencia de las armaduras y en caso contrario se apliquen algunos factores de correccin de la resistencia. A continuacin se describen las conclusiones de algunas investigaciones que estudiaron la influencia de la armadura embebida en los testigos en la resistencia a compresin, as como el desarrollo de esta problemtica en las prescripciones de algunas normas y recomendaciones internacionales. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 37 Segn diferentes investigadores: Delibes(1974)ensuestudionoencuentrainfluenciaalgunadela proximidaddelasarmadurasnidesuinclusintransversalalostestigosenel resultado de la resistencia y sugiere que se desprecie su efecto. Petersons (1971) llegaaunaconclusinsimilaraadiendoqueademsdenotenerefecto apreciable la inclusin de armaduras transversales tambin se estara ligeramente del lado de la seguridad al ensayar los testigos a compresin. Lewandwski (1970), citado por Delibes (1974), realiz ensayos con testigos queincluanarmaduratransversal,conunacuantageomtricadehasta3.4%. Los resultados indicaron una disminucin general de la resistencia no superior al 4% de la obtenida con probetas sin armadura. Virela (1985), citado por Fernndez et al. (2001), ensay diferentes testigos de100 200 mm de longitud, con barras embebidas transversalmente a su eje y en diferentes posiciones. Las conclusiones fueron las siguientes: Cuando las barras embebidas se sitan en la parte inferior del testigo la resistencia a compresin prcticamente no resulta afectada. Cuando las barras se ubican en la parte central del testigo se observa una reduccin de resistencia del orden del 15%, pero la influencia de la posicin y cantidad de barras es relativamente pequea. Cuandolasbarrasdearmadosesitanalavez,arribayabajodel ncleo ensayado del testigo, la resistencia a compresin difiere segn la cantidadyposicindelasbarrasembebidasystadiferenciaest afectada por el mnimo ngulo central formado por los radios que van desdeelpuntodondelabarrafuecortadajuntoalasuperficiedel testigo al centro de la probeta. Cuandoestabanlocalizadasendoscapasseparadas30mm,la reduccindelaresistenciavariabadel10%al30%,dependiendodel nmero y posicin de las barras. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 38 Caffarena (1990) concluy en su estudio que la influencia de las barras es despreciablesloenloscasosenquelaarmaduraestsituadaenforma horizontalyperpendicularalplanodeaplicacindelacara.Paraestemismo caso,unaumentoenlacuantadeaceroenelinteriordeltestigonoafectara mayormenteelvalorfinaldelaresistenciaacompresin.Enelcasodequese ensayenprobetasconarmadurasinclinadasensuinteriorseproducirn aumentos importantes en el valor de la resistencia, alcanzando tasas de hasta el 16%. Segn normas y recomendaciones internacionales: LanormaespaolaUNE-83-303(1984)ylanormaamericanaASTM-C42 (1990)adviertendequelosresultadosobtenidosentestigosquecontengan armaduraembebidapuedenserdistintosdelosobtenidosentestigossin armadura. Por esta razn recomienda que si se corta un trozo de barra se debe prescindirdelapartedeltestigoquelacontenga,siemprequeeltestigo resultante tenga una esbeltez en el ensayo mayor de 1.La norma britnica BS 6089 de 1981, siguiendo las recomendaciones de The ConcreteSocietyTechnicalReport(1976),especificamsdetalladamentela problemtica de las armaduras. En ella se recomienda que se hagan los esfuerzos necesarios para obtener probetas sin incrustaciones de armadura y en caso de no ser posible especifica algunas correcciones. En este sentido indica que con testigos quepresentanarmaduraembebidaperpendicularasuejelongitudinalse obtienenresultadosderesistenciainferioresyportantodebernrealizarselas siguientes correcciones: a)Caso de una barra incluida en el testigo: , , . 1 1.5rc cub c testcdf fl ( | | (| (\ . |= +|[2.3] b) Caso de varias barras incluidas en el testigo: Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 39 ( ), ,d1 1.5rc cub c testcf fl ( ( ( |= +|[2.4] donde , c cubf=resistencia estimada en probetas cbicas.r = |dimetro de la/s barra/s. c = |dimetro del testigo. d =distancia del eje de la barra al extremo ms prximo del testigo. l =longitud del testigo. La citada norma sugiere que las expresiones anteriores deben utilizarse con carcter restrictivo y teniendo en cuenta los siguientes aspectos: Cuandolacorreccinporarmaduratransversalalejedeltestigosea igualoinferioral5%lasexpresionespuedenseraceptadasyes presumible que el resultado corregido sea relativamente preciso. Si las correccionesestncomprendidasentreel5%yel10%elresultado obtenidotraslacorreccindebesometerseaaceptacinentrelos agentesimplicadosenlainvestigacinquesellevaacabo.Sila correccinessuperioral10%losresultadosnopuedensertomados comosuficientementeprecisosyhadeplantearselaposibilidadde extraer testigos adicionales, libres de armaduras embebidas. En el caso de que la distancia entre dos barras transversales embebidas eneltestigoseamenorqueeldimetrodelamayor,slose considerar la barra con el mayor valor derd | . LanormaACI214.4R-10sealaalrespectoquesedebeevitarquelos testigos contengan barras incrustadas en su interior ya que pueden influir en el resultado de la resistencia del hormign. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 40 La norma europea UNE-EN 12504-1 tambin advierte que en lo posible se evitelaextraccinatravesandoarmaduras.Yespecifica quepara determinarla resistencia a compresin los testigos no podrn contener ninguna armadura en la direccin del eje longitudinal o prximo a l.2.3.2.6Influencia de la edad del hormign Los testigos son utilizados en algunos casos en los que se requiere conocer la resistencia del elemento in situ debido a algn resultado desfavorable a los 28 dasenlasprobetasmoldeadas.Porlotantoeshabitualquelostestigosse extraigandespusdehabersidoensayadaslasprobetasmoldeadas,ysiempre quenosecuenteconprobetasdisponiblesparasercomparadasquetenganla misma edad que los testigos. Lo anterior indica que es necesario tener en cuenta cual puede ser el incremento de la resistencia con la edad. Segn diferentes investigadores: Bloem(1968),apartirdetestigosextradosdealgunosforjadoscon diferentes tipos de curados, obtiene un aumento en la resistencia del 11% entre los28ylos91dasparauncementoTipoI1,yentreel4yel13%cuandose utilizauntipodecementoTipoIII,esdecir,uncementodeendurecimiento rpido.ResultadossimilarestambinfueronobtenidosporCampbell&Tobin (1967). Calavera(1975)sealaquesisepretendeestimarlaresistenciadela probetamoldeadanormalizadaa28dasapartirdeltestigoesimportante considerarciertasdiferenciasentreestosdostiposdeprobetas.Elcitadoautor hace mencin a varias razones, entre ellas, que el testigo recoge la influencia de los procesos de vertido, colocacin y curado en obra, mientas no ocurre lo mismo con la probeta moldeada. Adems, la humedad relativa de curado del testigo es posible que haya sido inferior a la de la moldeada, la temperatura de curado del 1 Segn la nomenclatura americana ASTM. Captulo 2 - Estado actual del conocimiento 41 testigoesposiblequehayasidoinferiora20Cyconfrecuencialaedaddel testigo supera los 28 das. Segn Neville (1995), existe evidencia de que el hormign in situ gana poca resistenciadespusde28dasysealaqueensayosrealizadosahormigonesde alta resistencia muestran que aunque la resistencia de los testigos aumenta con la edad nunca alcanzar la resistencia de la probeta moldeada, incluso transcurrido 1 ao de edad. Segn dicho autor no es fcil tratar el efecto de la edad pero, en ausenciadeuncuradohmedodefinitivo,nodeberesperarseningnaumento deresistenciaenfuncindeaqullaynodeberutilizarseningnfactorde correccin de la edad en la interpretacin de la resistencia de los testigos. Malhotra&Carette(1980),citadosporCaas(1997),determinaronla resistenciaacompresinparadiferentesedades7,28,90dasenprobetas moldeadasytestigosextradosdebloquessometidosauncuradoadecuado.El rango de resistencias fue de 20 MPa a 52 MPa. Estos autores concluyeron que los testigos a los 90 das no alcanzaron la resistencia de las probetas moldeadas a los 28das.Sinembargosepresentunadiferenciaenelaumentoderesistencia entre 28 y 90 das que para las probetas moldeadas fue entre el 4 y el 20% y para los testigos fue entre el 6 y el 28%, independientemente del nivel de resistencia estudiado. Segn normas y recomendaciones internacionales: The Concrete Society (1976) advierte de que si el propsito es predecir la resistencia potencial del hormign probetas moldeadas normalizadas a partir delostestigosesnecesariotenerunconocimientomsomenosprecisodelas tasasdevariacinconlasqueelhormignganaresistencia,debidoaquelos testigosseensayanaedadesposterioresa28das.Adems,sealaquela variacindelaresistenciadelhormignconlaedaddependedelas caractersticas del cemento utilizado en su fabricacin, teniendo en cuenta que no slo es el tipo de cemento lo que puede influir sino tambin las variaciones entre los diferentes cementos de un mismo tipo. Ensayos de informacin y extraccin de probetas testigo en hormigones autocompactantes 42 La norma europea UNE-EN 12504-1 y la americana ASTM C 42/C 42 M no hacen referencia a la influencia de la edad en la estimacin de la resistencia en probeta moldeada.OtranormaeuropeacomolaUNEEN13791ensusanexosAyDslo menciona, en relacin con la edad, que la resistencia de un testigo estar influida por la edad del hormign en el momento de la extraccin del testigo. Y un poco ms ambigua resulta al decir que la evaluacin de la resistencia a compresin in situpuedeincluirconsideracionesreferentesalaedaddeensayoyalas condicionesdehumedadenelhormign.Adems,tambinsealaquela resistenciapuedeevaluarseacualquieredad,perostadeberaincluirseenel informe y tenerse en cuenta si fuera necesario. 2.3.3 Estimacindela