Construcción y diseño estructural II

Tema:

Control de calidad en el concreto fresco y fraguado

Estudiante:

Gustavo Arrieta Acosta

Profesor:

Eduardo Rafael Pertuz

5to Semestre

Facultad de Arquitectura

Universidad del Atlántico

Introducción

El concreto es uno de los principales materiales para la realización de una obra arquitectónica o de ingeniería, es parte fundamental para la materialización de todos los espacios que el hombre necesita para desarrollar las actividades de la vida cotidiana. Por ende para que este elemento pueda ser utilizado debe pasar por un control de calidad, es decir una serie de pruebas que permitirán saber al personal si dicho material cumple con los requerimientos necesarios para la utilización, garantizando así la seguridad de los seres que interactúan en este entorno.

Control de calidad del cemento fresco

El propósito de la prueba de revenimiento es determinar la consistencia del concreto. Esta es una medida de la fluidez o movilidad relativa de la mezcla de concreto. El revenimiento no mide el contenido de agua o la trabajabilidad del concreto. Es verdad que el incremento o disminución en el contenido de agua causará el correspondiente aumento o disminución en el revenimiento del concreto, siempre y cuando todos los otros materiales y condiciones permanezcan constantes. Sin embargo, muchos actores pueden causar

Revenimiento en el concreto elaborado con cemento hidráulico que el revenimiento del concreto cambie sin que cambie el contenido de agua .Además, el contenido de agua puede aumentar o disminuir sin sentirse un cambio aparente en el revenimiento del concreto. Ciertos factores como el cambio de las propiedades de los agregados o granulometría, proporciones de la mezcla, contenido de aire, temperatura del concreto o el uso de aditivos especiales pueden influir en el revenimiento del concreto, o inversamente, pueden resultar en un cambio en el requerimiento de contenido de agua para mantener un revenimiento dado. Por ejemplo, una mezcla con exceso de arena puede requerir más agua de mezclado que las proporciones especificadas en el diseño de mezcla original, pero el revenimiento puede permanecer igual .Por lo tanto, usted no puede suponer quela relación agua/cemento sea mantenida simplemente porque el revenimiento está entre los límites de la especificación .A continuación se da un resumen delos pasos clave que intervienen en la determinación del revenimiento del concreto de cemento hidráulico Portland. Este re-sumen se deriva de la lista de verificación usada en el examen de desempeño del ACI. Usted puede usarla para familiarizarse con los procedimientos básicos de este método antes de continuar con el propio estudio de la Norma ASTM.

Sin embargo, este resumen no tiene la intención de remplazar los estudios completos que usted haga de la Norma ASTM.

Prueba del cono de Abrams

El cono de Abrams es el ensayo que se realiza al hormigón en su estado fresco, para medir su consistencia ("fluidez" del hormigón).

El ensayo consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla –pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior.

Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón.

Llenado: La cantidad de hormigón necesaria para efectuar este ensayo no será inferior a 8 litros. Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos sólo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa.El operador se sitúa sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado. Se llena el molde en tres capas y se apisona cada capa con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidas uniformemente.

La capa inferior se llena hasta aproximadamente 1/3 del volumen total y la capa media hasta aproximadamente 2/3 del volumen total del elemento, es importante recalcar que no se debe llenar el cono por alturas, si no por volúmenes.

Apisonado: Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla-pisón ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla-pisón hasta la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de hormigón sobre el borde superior del molde, puesto que los golpes de la varilla normalizada producirán una disminución del volumen por compactación. Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el hormigón derramado en la zona adyacente al molde. Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza se carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres y se levanta en dirección vertical sin perturbar el hormigón en un tiempo de 5 +/- 2 segundos. Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de 2.5 minutos. Durante un dia. hg

Medición del asientoUna vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del hormigón moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original. De esta manera, la medida del asiento permite determinar principalmente la fluidez y la forma de derrumbamiento para apreciar la consistencia del hormigón.

Medición de temperatura del concreto recién mezclado

La temperatura es uno de los factores más importantes que influyen en la calidad, tiempo de fraguado y resistencia del concreto. Sin el control de la temperatura del concreto, predecir su comportamiento es muy difícil, si no imposible.

Un concreto con una temperatura inicial alta, probablemente tendrá una resistencia superior a lo normal a edades tempranas y más baja de lo normal a edades tardías. La calidad final del concreto probablemente se verá también disminuida. Por el contrario, el concreto colado y curado a temperaturas bajas desarrollará su resistencia a una tasa más lenta, pero finalmente tendrá una resistencia más alta y será de mayor calidad. La temperatura del concreto se usa para indicar el tipo de curado y protección que se necesitará, así como el lapso de tiempo en que deben mantenerse el curado y la protección. Al controlar la temperatura del concreto dentro de los límites aceptables se podrán evitar problemas tanto inmediatos como futuros. Cuando hay que evaluar diferentes tipos de concreto, la temperatura de las mezclas de cada concreto debe ser tan idéntica como sea posible. La temperatura del concreto afecta el comportamiento

de los aditivos químicos, los aditivos inclusores de aire, los materiales puzolánicos y otros tipos de aditivos y adicionantes

La determinación de la temperatura del hormigón en estado fresco se realiza cuando las condiciones ambientales y de exposición de los acopios de los agregados hacen suponer casos extremos, alta o baja temperatura. Para temperaturas del hormigón superiores a los 30 ºC, se manifiesta una aceleración de los procesos de fraguado. Además, aumentan los riesgos de fisuración plástica del hormigón (sobre todo si hay baja humedad relativa y viento), y se deben extremar las precauciones en el curado temprano. En general, no se debería proseguir la colocación del hormigón si la temperatura del mismo superase los 35ºC. La alta temperatura también provoca una disminución del asentamiento (la mezcla es más seca), y favorece la evaporación de agua de la mezcla. Esto lleva, en general, a la adición ulterior de agua, lo que debe evitarse. Sobre la muestra recién extraída, se introduce un termómetro en la masa de hormigón y se recomienda efectuar la lectura con el termómetro inmerso. En caso contrario, la desecación del bulbo provoca una lectura de temperatura inferior a la real. Debe tenerse la precaución de emplear termómetros con el bulbo revestido para evitar su rotura o por medio de termocuplas.

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Prueba de contenido de aire y peso del cemento fresco

Otras pruebas que se pueden emplear en el control de calidad y que son muy útiles para aceptar o rechazar el concreto fresco son el peso volumétrico (masa volumétrica) y el contenido de  aire.  El  peso  volumétrico  se  expresa  en  kg/m3,  éste  parámetro  sirve  para  verificar  la uniformidad del producto, si el valor cambia mucho, esto indica que alguno o algunos de los ingredientes del concreto  han cambiado en su proporción o características físicas. En general los concretos pueden ser ligeros, de peso normal (2,000-2,400 kg/m3) y pesados. El contenido de aire se verifica especialmente en los concretos donde intencionalmente se ha introducido aire para proteger al concreto contra el intemperismo. El contenido de aire se puede verificar de una manera rápida con el método de presión, según la norma mexicana NMX-C-157 (ASTM C-231), en la prueba se emplea un recipiente con tapa hermética como el mostrado en la siguiente imagen.

Aparato para Medir el Contenido de Aire en el Concreto Fresco.

El recipiente se llena en capas con el concreto fresco, varillando según se especifica, se enrasa el recipiente y se tapa, a continuación se llena con agua el volumen de la tapa hasta purgar el líquido al través de unas válvulas, posteriormente se cierran las válvulas y se bombea aire, la presión que se levanta mueve la aguja de un indicador en la tapa del recipiente, después se libera la presión y se lee el contenido de aire directamente en el indicador. Con esta prueba se puede verificar el peso volumétrico del concreto, basta con pesar el recipiente enrasado antes de colocar la tapa, y puesto que el volumen del recipiente es conocido resulta fácil calcular este parámetro.

Control de calidad cemento fraguado

Para determinar si un cemento fragua de acuerdo con los tiempos especificados en la norma ASTM C 150, se efectúan pruebas usando el aparato de Vicat (ASTM C 191) o la aguja de Gillmore. El fraguado inicial de la pasta de cemento no debe ocurrir demasiado pronto; el fraguado final tampoco debe ocurrir demasiado tarde. Los tiempos de fraguado indican si la pasta esta desarrollando sus reacciones de hidratación de manera normal. El yeso regula el tiempo de fraguado en el cemento. También influyen sobre el tiempo de fraguado la finura del cemento, la relación agua-cemento, y los aditivos usados. Los tiempos de fraguado de los concretos no están relacionados directamente con los tiempos de fraguado de las pastas debido a la pérdida de agua en el aire (evaporación) o en los lechos y debido a las diferencias de temperatura en la obra en contraste con la temperatura controlada que existe en el laboratorio.

Falso Fraguado

El falso fraguado (Norma ASTM C 451 para el método de la pasta y norma ASTM C 359 para el método del mortero), se comprueba por una considerable pérdida de plasticidad sin que se desarrolle calor en gran abundancia poco tiempo después del mezclado. Desde el punto de vista de la colocación y del manejo, las tendencias del cemento portland a provocar fraguado falso no causarán dificultades si el concreto se mezcla un mayor tiempo de lo normal o si es remezclado sin agregarle agua antes de ser transportado y colado.

Resistencia a la compresión:

La resistencia a la compresión, tal como lo especifica la norma ASTM C 150, es la obtenida a partir de pruebas en cubos de mortero estándar de 5 cm, ensayados de acuerdo a la norma ASTM C 109 . Estos cubos se hacen y se curan de manera prescrita y utilizando una arena estándar. La norma chilena utiliza una probeta (vigueta) de 4*4*16 cm., que se utiliza para flexotracción y las dos prtes resultantes se ensayan en compresión.

La aguja de Vicat

En este método se utiliza el aparato de Vicat que se utilizó en la determinación de la consistencia normal, con la diferencia de que en el extremo inferior, en lugar del émbolo, se coloca una aguja de 1 mm de diámetro. El procedimiento resumido es que primero se elabora una pasta con el contenido de humedad determinado en la prueba de consistencia normal, que se introduce en un molde tronco cónico de dimensiones estándar, en cuya parte superior se coloca la aguja de 1 mm de diámetro, el cual soporta un émbolo con una masa de 300 g y se deja que penetre en la pasta de cemento por su propio peso durante un lapso de 30 s. La primera lectura se realiza en 30 minutos luego que se moldea sin ser alterada en un cuarto de curado y luego se realizan lecturas a 3 intervalos de 15 minutos hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menor. Con esta serie de datos se determina por interpolación el tiempo correspondiente a una penetración de 25 mm y éste será el tiempo de fraguado inicial del cemento. Posteriormente se realizan penetraciones hasta determinar el primer instante en el cual la aguja no deja huella visible en la pasta endurecida de cemento, y se registra como el tiempo de fraguado final.

Las agujas Gillmore

En este método se elabora una pastilla delgada de diámetro especificado y se coloca en el aparato de Gillmore (ver Fig. 5-2) el cual consta de 2 agujas con diferente masa.

Para determinar el tiempo de fraguado inicial, se coloca la masilla de pasta cemento bajo la acción del peso de la aguja inicial y se anota el tiempo requerido para el primer momento en que a aguja se sostenga sin apreciable identación. De similar manera se determina el tiempo de fraguado final, sustituyendo la aguja por la aguja para fraguado final hasta determinar el tiempo en que no exista identación apreciable.

Dependiendo el tipo de cemento se establecen diversas especificaciones para tiempos de fraguado como puede observarse en la tabla 5-1.

Bibliografía

http://www.elconstructorcivil.com

http://www.bdigital.unal.edu.co

http://descom.jmc.utfsm.cl

http:// wikipedia.es

http://www.uca.edu.sv