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ELABORACIÓN, CURADO RÁPIDO Y ENSAYO DE PROBETAS DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESIÓN: MÉTODO DEL AGUA HIRVIENDO Ing. David Leiva Delgado 1. GENERALIDADES
En los últimos años, el desafío en la ejecución de importantes estructuras en el mundo, en el menor tiempo posible con conocimientos de la buena calidad de los materiales empleados en la construcción, y entre ellos principalmente el concreto, dio como resultado la búsqueda de métodos rápidos de ensayos de resistencia a compresión de este material. La resistencia a compresión del concreto no es la más importante propiedad pero es un índice de su calidad y en la mayoría de los casos es el criterio general de aceptación. De allí que es una ventaja que el usuario pueda conocer esta propiedad tan pronto como sea posible, en lugar de la costumbre de ensayo a la edad de 28 días, que resulta inadecuada en muchas veces por los días de espera. Esta situación motivó la investigación de ensayos rápidos de verificación. Actualmente innumerables trabajos experimentales realizados en centros de estudio y en laboratorios a pie de obra de importantes construcciones en el mundo, han demostrado la factibilidad de los ensayos acelerados como medio rápido y eficiente para determinar la aceptabilidad de una mezcla de concreto. El prestigioso Instituto Americano del Concreto (ACI), describió “imperativa la alternativa de procedimientos rápidos acorta edad, que estimen el potencial de resistencia”. Los ensayos de curado acelerado se basan en acelerar las reacciones químicas que ocurren en el crecimiento de resistencia del concreto; por acción de una fuente externa de calor que incrementa la velocidad de hidratación y el calor de hidratación del concreto. Los valores de Resistencia a Compresión, así obtenidos de ensayos acelerados, se relacionan matemáticamente mediante Ecuaciones de Regresión con los valores de resistencia a la edad de control standard internacional, de 28 días de curado húmedo. Por lo tanto es factible la predicción rápida de la Resistencia a la Compresión del concreto mediante la práctica de los ensayos acelerados. A la fecha, la Sociedad Americana De Ensayo de Materiales (ASTM) mediante el Comité 684, ha normalizado tres procedimientos rápidos de ensayo de curado acelerado, los cuales se resumen en el cuadro Nº 1 siguiente:
METODO EDAD DE INICIO DE
CURADO MEDIO DE CURADO
TIEMPO DE CURADO
EDAD DE ENSAYO
A Inmediato después de obtención de testigos
(obra)
Agua a 35ºC 23 h 24 h
B A las 23 horas (en laboratorio)
Agua en ebullición 3 ½ h 28 h 30 min.
C Inmediato después de obtención de testigos
(obra)
Propio calor de hidratación (autógeno)
48 h 30 min. 49 h
D Inmediato después de obtención de testigos
(obra)
Calor externo y presión
5 h 5 h 15 min.
Se eligió el método B de la Norma ASTM C 684, ya que en el cuadro Nº 1, los métodos A C y D son ideales para laboratorios ubicados “a pie de obra”. Los ensayos fueron llevados acabo en el Laboratorio de Control de Calidad de Yura División Concretos. HISTORIA DE LOS ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA
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La primera investigación de la que se tiene conocimiento, trató de un tema que posteriormente influyó en los Ensayos Acelerados de Resistencia. Fue publicado en julio de 1915 por la Universidad de Illinois (USA) en el boletín Nº 81 de Ingeniería Experimental titulado “Influencia de la temperatura en la Resistencia del concreto” por A.B.M`c Daniel. En el año 1927, Gerard M.S., publicó “Cilindros curados al vapor dan la resistencia del concreto de 28 días en 48 horas”. Esta investigación es reconocida por muchos especialistas de tecnología del concreto como la primera obra que trata acerca de acelerar el conocimiento de resultados de resistencia del concreto. Gerard manifiesta en sus conclusiones que el incremento de resistencia en una probeta de concreto puede ser acelerado, sometiendo las probetas a baños de vapor, a presiones de 5,6 á 7 kg/cm2. La primera objeción que se encontró en esta primera iniciativa, fue el sofisticado equipo empleado para resistir altas presiones de vapor. En 1933, Pastor I.G., publicó los resultados de sus investigaciones hechas en la construcción de la Represa de Hoover, Estados Unidos. Las probetas fueron moldeadas en fundas especiales y ensayadas a la edad de 8 horas. Elaboradas las probetas, inmediatamente iniciaban 7 horas de curado acelerado utilizando agua en ebullición, luego empleaban 1 hora para enfriar, capear y hacer el ensayo a compresión. Este trabajo no ganó aceptación, porque la predicción de los valores de resistencia a los 28 días no fue aproximada. Del año 1933 al año 1955, no existieron progresos significativos. En 1935 se publicó “Efectos de la temperatura sobre la resistencia del concreto” de Tims A.G. y Witley N.H. En el año de 1941, el Departamento del Interior de los Estados Unidos, en el Manual del Concreto, describió el uso de curados acelerados, empleando agua caliente para determinar la relación de la resistencia a los 28 días a partir de la resistencia acelerada a 8 horas de edad. Este ensayo fue prontamente discontinuado por el mencionado departamento. La fuente de información no menciona las razones. En noviembre de 1955, la Autoridad del Puerto de Londres desarrolló un trabajo elogiado de “Control de calidad del concreto”, utilizando técnicas de ensayos acelerados. Se empleó el calor generado por un horno como el agente externo de aceleración de resistencia. En 1956, los investigadores Akroyd T.N.W. y Smith-Gonder R.G. publican “Curados acelerados en probetas cúbicas de concreto”, ellos describen un método de ensayo para predecir la resistencia a los 7 y 28 días, en probetas cúbicas basadas en resistencias aceleradas, por medio del agua en ebullición. Dos métodos fueron utilizados: uno en el cual los resultados fueron obtenidos en 7 horas de curado y un método modificado en el cual los cubos fueron curados normalmente las primeras 24 horas y en ebullición por 3 ½ horas. Los ensayos mostraron que los resultados dependen de las características del horno o cocina y del número y tamaño de los cubos que están siendo curados. Los ensayos fueron hechos con diferentes tipos de cemento y varios tipos de agregados. El trabajo de Akroyd, originó que el Instituto de Ingenieros Civiles de Londres creara el Comité de Ensayos Acelerados, cuyo objetivo fue examinar y comparar los procedimientos existentes de control de calidad del concreto, con miras a establecer normas de ensayos acelerados de resistencia en un tiempo de 24 horas o menos. Los resultados de las investigaciones del Comité de Ingenieros Civiles Ingleses fueron publicados en el año 1968, y recomendaban firmemente la adopción de métodos de ensayos acelerados para control de calidad del concreto. En abril de 1960, el investigador R. Narayanan publicó el trabajo “Predicciones de resistencia en concretos jóvenes”, su reporte detalló el efecto de curados iniciales a elevadas temperaturas sobre el desarrollo de resistencia del concreto, expresado en términos de maduración del concreto. Indicó que debajo de los 70ºC, el patrón maduración - resistencia es el mismo independiente de la temperatura; arriba de los 70ºC existe diferentes curvas de relación para cada temperatura. En 1964, los investigadores canadienses Malhotra V.M., Zoldner y Lapinas R., publicaron un trabajo notable, “Ensayos acelerados para determinar la resistencia a compresión del concreto a los 28 días”, describiendo el efecto del tiempo de espera antes y después del curado acelerado, tiempo y duración de la ebullición, y encontraron la temperatura de 93ºC como la temperatura óptima de
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ensayo. También comprobaron que la Curva de Relación de Resistencia a los 28 días, está influenciada por los diferentes tipos de cemento, agregados y aditivos. En Alemania en 1966, el investigador A. Meyer, publicó un método de ensayo rápido que determinó la resistencia del concreto en 5 horas, con resultados muy satisfactorios para los tipos de cementos alemanes. El ensayo consistió en elaborar pequeños morteros de forma cilíndrica (altura 11,3 mm y área superficial 1 cm2) que luego son mantenidos en el interior de aparatos especiales por 3 horas, en un estado de aire saturado de humedad y a una temperatura de 40ºC. Seguidamente los cilindros son sometidos al vapor por 2 horas en cocinas autoclaves, luego enfriados a 20ºC, y finalmente ensayados a compresión. Las resistencias a compresión así obtenidas fueron aproximadamente iguales a los obtenidos a la edad de 28 días. En junio de 1964, se llevó a cabo en la ciudad de París, una Reunión Internacional de Laboratorios de Ensayos de materiales e Investigación de Materiales de Construcción. En el ámbito de esta cita, también se presentaron investigadores de ensayos acelerados de resistencia con miras a un rápido control. Destacaron los siguientes trabajos:
V.M. Malhotra, “Análisis de resistencias aceleradas a 24 horas” - Departamento de minas y Estudios Técnicos de la Cía. Mines Branch, Otawa.- Reportes de ensayos acelerados usados para control de campo en diferentes tipos de concreto usados en proyectos de represas. Las probetas son curadas a 74ºC por 21 ½ horas, luego de un periodo de enfriamiento y capeado son ensayadas a las 24 horas. Las curvas de relación fueron establecidas con resistencias a los 28 días para cemento tipo II en concreto estructural y concreto masivo.
V.M. Malhotra y N.G. Zoldner, “Ensayos de resistencia acelerada de concreto usando el método de ebullición modificado”. – Usaron el método de Akroyd modificado. El concreto fue suministrado por tres plantas de concreto pre-mezclado; secundados los trabajos por otros laboratorios de mezclas, concluyeron que la resistencia del concreto puede producirse a partir de la resistencia acelerada con una aproximación de + 12%.
Vuojen J., “Algunas notas sobre el uso de curados acelerados de especímenes para control de calidad de concreto”. - Describe el uso extensivo en Finlandia de los ensayos acelerados empleando calentamiento en las primeras 24 horas. Las curvas de relación de resistencia a los 28 días, fueron muy aproximadas.
Jorocki W., “Control rápido de resistencia del concreto sobre la base de especímenes curados en agua caliente”. - Investigación efectuada del curado en agua a 90ºC por 24 horas, conteniendo cemento con escorias de altos hornos. Las curvas de relación con resistencia a los 28 días no se vieron afectadas por las diferencias en la composición del cemento.
En 1965, los investigadores canadienses Smith y Tiede, del Departamento de Caminos de Ontario, desarrollaron el Ensayo de Curado Autogenerado, en el cual el concreto “se cocina con su propio calor”. En 1969, V.M. Malhotra, conjuntamente con N.C. Zoldner, publicaron el trabajo “Algunas experiencias en campo, de pronóstico de resistencia del concreto a 28 días, empleando métodos acelerados”. En esta investigación recomendaron el uso de determinación de resistencias aceleradas en la industria del concreto. Previamente habían analizado estadísticamente datos de resistencia suministrados por varias organizaciones industriales que empleaban métodos acelerados en sus controles. En 1970, Krishnan V: y Shu T´ien Li, presentaron en Roma el trabajo “Curvas de relación resistencia – maduración del concreto bajo diferentes condiciones de curado”, a al Segunda Conferencia Interamericana de Tecnología de Materiales. En ella investigaron el efecto de los diferentes métodos de curado sobre la resistencia a compresión del concreto, tales como curado al agua, curado al vapor, curado en hornos y curado a presión. Los ensayos fueron realizados a diferentes temperaturas y a diferentes edades: Las ecuaciones que relacionan la maduración y la resistencia fueron dadas para una determinada calidad de los materiales constituyentes y para un tamaño y forma de los moldes escogidos. En Suiza, en el año 1974, es patentado el método de ensayo Rapidumat, desarrollado por la compañía “Preceo S.A.”, en cooperación con el Laboratorio Federal Suizo. El ensayo emplea 5 horas
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en determinar la resistencia del concreto. El tratamiento de las probetas es a una temperatura de 180ºC y presiones que varían de 5 á 14 horas. Después de 4,5 horas de tratamiento, la presión es descendida y el agua drenada. La siguiente media hora se emplea en desmoldar, capear y ensayar. En 1975, Jhon Bickley, publicó “Aspectos de Tecnología del concreto en las Torres de Comunicaciones Nacionales C.N. Toronto, Canadá”, obra que tiene excelente presentación por la altura hasta la cual ha sido colocado el concreto (457 m). Los ensayos acelerados llevados acabo durante la construcción, certificaron la calidad del concreto 48 horas después de haber sido colocado. En 1971, la Sociedad Americana de Ensayos de Materiales (ASTM), por intermedio del Comité 684, estandarizó tres diferentes procedimientos de curado acelerado, los cuales describo en la introducción del presente trabajo. En 1981, el Instituto Americano del Concreto (ACI), incluye recomendaciones en el Comité 214 para la evaluación de resultados de resistencia a compresión provenientes de ensayos acelerados. Éstas fueron reaprovechadas el año 1985 y actualmente están vigentes (se detallarán más adelante). Entre las principales obras que se tiene conocimiento que se emplearon ensayos acelerados de resistencia para control de calidad del concreto, tenemos:
La construcción del Túnel Emisor Central en la Ciudad de México, sobre un millón de metros cúbicos de concreto, emplearon el método B ASTM C 684 (agua en ebullición).
La represa Guri, Venezuela, emplearon el método B y C del ASTM C 684.
Proyecto hidroeléctrico La Angostura, estado de Chiapas, México, utilizaron 450000 m3 de concreto y emplearon el método C, ASTM C 684 (curado autógeno).
En Canadá, existen numerosos proyectos en los cuales se ha empleado ensayos acelerados de resistencia, Proyecto Hidráulico Manitoba, Long Spruce 1974, Churchill Falls Project, Labrador.
2. LA NORMA ASTM C-684
METODO STANDARD DE ELABORACION, CURADO RAPIDO Y ENSAYO DE
ESPECIMENSE DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESION Esta norma es publicada bajo la designación fija C 684; el número que sigue a la designación indica el año original de adopción o, en el caso de revisión, el año de la última revisión. Un
número en paréntesis indica el año de la última reaprobación. Un épsilon remarcado () indica un cambio editorial desde la última revisión o reaprobación. 1. Alcances 1.1 Este método cubre cuatro procedimientos para la elaboración, curado y ensayo de especímenes de concreto almacenados bajo condiciones que aceleren el desarrollo de la resistencia. Los tres procedimientos son: A. Método del agua caliente. B. Método del agua hirviendo. C. Método del curado autógeno. D. Método de presión y temperatura alta. 1.2 Los valores establecidos en unidades SI serán consideradas como estándar. Los valores dados en paréntesis son provistos sólo con fines informativos. 1.3 Esta norma no avala la dirección de todas las medidas de seguridad, si se necesitan, relacionadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de la norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones reguladoras previas a su uso. Ver Sección 9 y Notas de la 9 al 14 para advertencias y precauciones específicas. 2. Documentos de referencia 2.1 Normas ASTM: C 31 Práctica para la elaboración y curado de probetas de concreto en el campo.
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C 39 Método de ensayo para la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto. C 172 Práctica para el muestreo del concreto fresco. C 177 Método de la prueba para las propiedades de transmisión termal en estado constante por medio de la lámina caliente protegida. C 470 Especificación para moldes para formar cilindros de concreto para ensayos verticalmente. C 617 Práctica para el capeado de especímenes cilíndricos de concreto. C 1231 Práctica para el uso de capeados sueltos en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecidos. D 3665 Práctica para el muestreo aleatorio de los materiales de construcción. E 105 Práctica para el muestreo probabilístico de materiales. E 122 Práctica para la elección de la medida de muestra para estimar una medida de la calidad para un lote de proceso. E 141 Práctica para la aceptación de la evidencia basada en los resultados del muestreo probabilístico. 3. Terminología 3.1 No hay términos en esta norma que requieran nuevas u otras definiciones que las obtenidas en el diccionario. 4. Resumen del método 4.1 Los especímenes de concreto son expuestos a condiciones de curado acelerado para desarrollar una porción significante de su resistencia última dentro de un periodo de tiempo que varía de las 5 a las 49 horas dependiendo del procedimiento seleccionado. Los procedimientos A y B utilizan el almacenamiento de los especímenes dentro agua caliente en elevadas temperaturas de curado sin pérdida de humedad. La función primaria del agua moderadamente caliente usada en el procedimiento A es de servir como aislamiento para conservar el calor generado por la hidratación. El nivel de temperatura empleado en el procedimiento B provee aceleración termal. El procedimiento C implica el almacenamiento de los especímenes en contenedores de curado aislados en los cuales la elevada temperatura de curado es obtenida del calor de hidratación del cemento. Los contenedores sellados también previenen la pérdida de humedad. El procedimiento D requiere la aplicación simultánea de elevadas temperaturas y presión al concreto utilizando contenedores especiales. Los procedimientos de muestreo y ensayos son los mismos que para los especímenes curados normalmente (Ver Práctica C 172 y Método de Ensayo C 39 respectivamente). 4.2 Importantes características del procedimiento son dadas en la Tabla 1. 5. Significado y uso 5.1 Los procedimientos de curado acelerado proveen, en el tiempo temprano de práctica, una indicación del potencial de resistencia de una mezcla específica de concreto. También proveen información de la variabilidad del proceso de producción para el uso en el proceso de control. 5.2 La resistencia acelerada temprana obtenida de cualquiera de los procedimientos en este método de ensayo puede ser usada para evaluar las resistencias del mismo modo que las resistencias convencionales a los 28 días han sido usadas en el pasado, con cambios adecuados en los valores de resistencia esperados. Desde que la práctica de usar los valores de resistencia obtenidos de los cilindros curados normados a los 28 días ha sido largamente
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establecida y difundida, los resultados de los ensayos de resistencia de los especímenes curados por los métodos acelerados son usados a menudo para establecer la resistencia bajo condiciones normales de curado a una edad más tardía. Tales predicciones deberían estar limitadas a concretos que usen los mismos materiales y proporciones de mezcla que aquellos usados para establecer la correlación. 5.3 La correlación entre la resistencia acelerada y la resistencia a una edad más tardía usando métodos de curado convencional, depende de los materiales que comprenden el concreto, las proporciones de la mezcla y el procedimiento específico de ensayo acelerado. 5.4 El usuario debe de elegir qué procedimiento usar bajo la base de la experiencia y las condiciones locales. Estos procedimientos en general serán prácticos cuando un laboratorio de campo esté disponible para alojar los contenedores de curado y el equipo de ensayo para medir la resistencia a la compresión dentro de un límite específico de tiempo. 6. Interferencias 6.1 Cuando se requiere un tamizado húmedo de la muestra de concreto previo al moldeado del espécimen de prueba, debido a limitaciones en el tamaño máximo del agregado (como en el método D, en el que se limita a 25 mm máximo), considerar el efecto del tamizado húmedo en el contenido de aire y la resistencia de los especímenes de prueba. 7. Aparatos 7.1 El equipo y las pequeñas herramientas para fabricar especímenes, medir el slump y determinar el contenido de aire deben cumplir los requerimientos del método C31. 7.2 Moldes: 7.2.1 Los moldes cilíndricos para los especímenes de ensayo usados en los procedimientos A, B y C, deben cumplir la especificación C 470. Los moldes de papel están excluidos. Cuando los especímenes han de ser ensayados sin capeado, usar solamente moldes reusables que tengan placas aseguradoras las cuales pueden ser conectadas con seguridad a la base y parte superior del molde. Estas placas deben brindar superficies planas sin desniveles mayores a 0,05 mm (0,002 pulgadas) y además deben asegurar que el extremo del cilindro al ser preparado para ser ensayado no se aparte de la perpendicularidad respecto al eje del espécimen por más de 0,5º (aproximadamente equivalente a 10 mm/m (1/8 de pulgada en 12 pulgadas)). El ensamblaje del molde debe ser lo suficientemente hermético para permitir al molde lleno ser volteado de la posición de llenado vertical a una posición de curado horizontal sin pérdida de mortero o daño del espécimen de prueba. 7.2.2 Los moldes cilíndricos para el procedimiento D deben cumplir con lo siguiente: 7.2.2.1 Hechos de acero inoxidable. 7.2.2.2 Equipados con tapones metálicos removibles en la parte superior e inferior y sellos en forma de anillos. 7.2.2.3 Equipado con un elemento calentador capaz de elevar la temperatura del concreto dentro del molde de 150 + 3ºC (300 + 5ºF) dentro de 30 + 5 minutos, y sea capaz de mantener esta temperatura a través del tiempo requerido por el procedimiento de ensayo. 7.2.2.4 Equipado con aparatos para medir la temperatura dentro de cada molde para asegurar que la temperatura del concreto satisface los requerimientos de temperatura establecidos y 7.2.2.5 Equipado con un componente de carga acompañante capaz de mantener una presión de 10,3 MPa + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) sobre el concreto durante el periodo de curado. 7.3 Aparatos de curado 7.3.1 Tanque de curado acelerado para los procedimientos A y B
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7.3.1.1 El tanque puede tener cualquier configuración que de cabida al número de cilindros a ser ensayados y los cilindros pueden tener cualquier arreglo que permita una distancia libre de la menos 2 pulgadas (50 mm) entre los costados del cilindro y la pared del tanque, y al menos 4 pulgadas (10mm) entre cilindros adyacentes. El nivel del agua debe ser revisado periódicamente y mantenido en 4 pulgadas (100 mm) sobre la parte superior de los cilindros. Nota1.- La implementación de un tubo de rebose es conveniente para controlar la profundidad máxima del agua. Un número de diferentes tanques ha sido usado con éxito. Las instrucciones se muestran en le apéndiceX1. 7.3.1.2 Equipar tanque con elementos de control del ambiente capaces de: (1) proveer la temperatura de agua especificada, (2) mantener la temperatura del agua dentro de los + 3ºC (+ 5ºF) del valor especificado en cualquier punto del agua y (3) limitar el salto de temperatura, luego de la inmersión de los especímenes a menos de 3ºC (5ºF) y retornar a la temperatura especificada del agua dentro de 15 minutos. Termómetros u otros aparatos de medición de temperatura deben ser usados independientemente del termostato para chequear la temperatura del agua. Nota 2.- Dependiendo de las características de diseño del tanque, el aislamiento o la agitación mecánica, o ambos pueden ser necesarios para alcanzar los requerimientos de temperatura especificados. Los calentadores eléctricos de inmersión controlados por un termostato son la forma más adecuada de calentar los elementos. Calentadores eléctricos de inmersión controlados por un termostato son una forma adecuada de calentar los elementos. Para un procedimiento particular, el tamaño del elemento calentador requerido dependerá del tamaño del tanque y del número de cilindros ensayados a la vez. 7.3.1.3 La placa que sostiene los cilindros está perforada para permitir con la circulación del agua. 7.3.1.4 Una tapa ceñida para reducir la evaporación es requerida para el procedimiento B pero es opcional para el procedimiento A. 7.3.2 Contenedor de curado para el procedimiento C 7.3.2.1 El contenedor consiste de un aislamiento termal que cumpla los requerimientos de retención de calor de 12.2.1 que rodee muy cercanamente al cilindro de concreto de prueba. 7.3.2.2 El contenedor debe ser capaz de permitir la inserción y el retiro del cilindro y donde se requiera debe tener una envoltura exterior y un revestimiento interior para proteger al aislante del daño mecánico. 7.3.2.3 El contenedor puede estar provisto de un termómetro de registro máximo o mínimo el cual no debe estar aislado del cilindro de prueba (ver Nota 10). 7.3.2.4 El contenedor tiene una tapa u otros medios para proveer un cerrado seguro durante el periodo de curado especificado. La tapa incluye un sello de calor que satisface los requerimientos de 12.2.2. 7.3.2.5 El contenedor debe ser capaz de contener uno o dos cilindros. Nota 3.- Ejemplos de contenedores convenientes están incluidos en el apéndice X1. Cualquier configuración es aceptable siempre que cumpla con los requerimientos de desempeño de 12.2. 7.3.3 Aparato de curado para el procedimiento D 7.3.3.1 El aparato de curado consiste de un sistema de carga para aplicar la presión especificada al espécimen de concreto y moldes especiales para mantener los especímenes de concreto a la temperatura especificada durante el periodo de curado. El aparato de curado puede tener cualquier configuración adecuada para el número de especímenes cilíndricos a ser ensayados. El Apéndice X1 describe un aparato exitoso diseñado para curar tres especímenes. 7.4 Aparato de capeado 7.4.1 Si se requiere el capeado de los especímenes de ensayo, use el aparato especificado en la Práctica C 617 o la Práctica C 1231.
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8. Materiales 8.1 Compuesto de capeado o almohadillas en forma de tapa para su uso cuando los extremos de los especímenes de ensayo no son adecuados para ser ensayados sin capeado. 9. Riesgos 9.1 Observar los requerimientos de la OSHA y las normas de laboratorio y precauciones de seguridad en el campo al hacer un muestreo, moldear, curar y ensayar el concreto. 9.2 Observar las medidas adicionales de seguridad indicadas al usar el Procedimiento B para prevenir quemaduras como resultado del uso del agua hirviendo como medio de curado. 9.3 Observar las medidas de seguridad adicionales indicadas al usar el Procedimiento D para prevenir daños debido a la alta temperatura y presión usadas para el curado. 10. Muestreo 10.1 Determinar el número de pruebas requeridas del lote de concreto o proceso. Usar un plan aleatorio o sistemático que provea el número de ensayos necesarios para caracterizar la resistencia del concreto usado en construcción. 10.2 Si el lote o proceso está estratificado en sub-lotes, localizar las muestras utilizando un procedimiento aleatorio estratificado. Si las circunstancias dictan una aproximación no estratificada, usar un procedimiento aleatorio. Nota 4.- Un procedimiento de muestreo aleatorio estratificado puede ser implementado dividiendo cada lote de concreto en un número de lotes de las mismas medidas, y seleccionando al azar una muestra al azar de cada sub-lote. El número de sub-lotes iguala al número de muestras que fueron programadas para ser tomadas del lote. Por ejemplo, si los requerimientos del trabajo indican que cada 500 m3 de concreto sean tratados como un lote y que de cada lote se obtengan cinco muestras para determinar la resistencia a la compresión, dividir el lote en cinco sub-lotes iguales en tamaño de 100 m3 cada uno. Obtener una muestra aleatoriamente de cada sub-lote. Los resultados de los ensayos obtenidos de las cinco muestras obtenidas de esta manera, proveen estimaciones imparciales de la resistencia a la compresión del lote de 500 m3. Este es el camino más práctico para asegurarse de que las muestras obtenidas incluyen el rango entero de concreto en el proceso de producción. Si ocurren sub-lotes de medidas desiguales debido al proceso constructivo, un ponderado de los resultados de los ensayos podría ser apropiado para mantener la imparcialidad y defensibilidad del proceso de muestreo. Nota 5.- La Práctica D 3665 contiene una tabla de números aleatorios que incluyen instrucciones para su uso. Las Prácticas E 105, E 122 y E 141 contiene información adicional concerniente a las prácticas de muestreo. 11. Preparación de los aparatos 11.1 Métodos A y B 11.1.1 Activar los elementos de control ambiental por lo menos una hora previa al comienzo de los ensayos programados para permitir que la temperatura del agua y el equipo se estabilice. 11.2 Método C 11.2.1 Conducir los ensayos de prueba especificados en la sección 12 previamente a la programación de los ensayos. 11.3 Método D
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11.3.1 Limpiar y chequear los moldes y enchufes de los extremos antes de comenzar una prueba. Normalizar el sistema de carga de acuerdo con la sección 12 previamente a la programación de los ensayos. 12. Normalización 12.1 Para todos los métodos, verificar la calibración de los medidores de temperatura, componentes de control y registro sobre una base periódica frecuente. Calibrar dichos componentes de acuerdo con las especificaciones del fabricante o los estándares de las prácticas de laboratorio. 12.2 Requerimientos del Método C 12.2.1 Retención de calor: Colocar un contenedor cilíndrico hermético con dimensiones internas de 300 mm (12 pulgadas) de alto por 150 mm (6 pulgadas) de diámetro en el contenedor de curado autógeno. Llenar el contenedor hasta a 6mm (¼ de pulgada) del borde con agua a una temperatura de 82ºC (180ºF). Insertar un termómetro en el agua y medir la temperatura inicial del agua con un adecuado aparto de lectura externa. Luego sellar el contenedor de agua con una cubierta de bolsa de plástico y cerrar el contenedor autógeno. Cuando el contenedor de curado autógeno está almacenado en aire tranquilo a 21 + 1ºC (70 + 2ºF) los requerimientos de temperatura del agua deben ser como sigue:
Tiempo transcurrido H ºF ºC 12 152 + 5 67 + 3 24 136 + 6 58 + 3 48 114 + 7 45 + 4 72 100 + 8 38 + 4
12.2.2 Prueba de impermeabilidad de la empaquetadura del sello de calor.- Cuando el contenedor de curado autógeno está inmerso en el agua a una profundidad de 150 mm (6 pulgadas) por encima de la junta entre las partes separables, no debe escapar aire a través del sello de calor dentro de un periodo de 5 min. 12.2.3 Estabilidad del contenedor.- El contenedor o alguna de sus partes no deben demostrar resquebrajamientos, fracturas o distorsiones al ser mantenidos a una temperatura ambiente de -30ºC (-20ºF) durante 72 horas, ni ablandamiento o distorsión al ser mantenidos a una temperatura ambiente de 60ºC (140ºF) por 72 horas. El tipo de empaquetadura del sello de calor debe recobrar completamente su espesor original luego de ser comprimido un 50% bajo las condiciones de temperatura especificadas arriba. 12.3 Método D 12.3.1 Verificar la calibración del componente de carga sobre una base periódica. Si el componente de carga es también utilizado para el ensayo de compresión de los especímenes, seguir los requerimientos del método de ensayo C 39. 13. Condicionantes 13.1 Los periodos de curado relativamente cortos usados para los especímenes de prueba en este método de ensayo, requieren de una atención especial dirigida a las condiciones del equipo y los especímenes de prueba. Ceñirse cuidadosamente a la temperatura especificada y a los tiempos requeridos en este método 14. Procedimiento 14.1 Procedimiento A: Método del agua tibia
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14.1.1 Preparación de los especímenes de prueba: 14.1.1.1 Moldear los especímenes de prueba de acuerdo con los requerimientos de la Práctica C 31. 14.1.2 Curado: 14.1.2.1 Si es necesario, cubrir la parte superior del espécimen con una placa rígida para prevenir la pérdida de mortero en el tanque. 14.1.2.2 Inmediatamente después del moldeado, colocar el espécimen dentro del tanque de curado (Nota 6). Mantener el agua de la inmersión y a través del tiempo de curado en 35 + 3ºC (95 + 5ºF). Nota 6.- Si los cilindros están en moldes que cumplen con los requerimientos de 7.2.1.1, pueden ser almacenados horizontalmente, de otro modo serán almacenados en el tanque de curado con el eje largo vertical. 14.1.2.3 Registrar la temperatura del agua de curado continuamente o periódicamente a través del periodo de curado. 14.1.2.4 Después de curar por 23 ½ h + 30 min., remover los especímenes del tanque y desmoldar. 14.1.3 Capeado y Ensayado: 14.1.3.1 Capear los extremos de los especímenes que no estén planos dentro de 0,05 mm (0,002 pulgadas) o se aparten de la perpendicularidad al eje central por más de 0,5º (aproximadamente equivalente a 10 mm/m (1/8” en 12”)) como se especifica en la Práctica C 617 o la Práctica C 1231 (ver Nota 7). Nota 7.- El picado de cilindros para alcanzar los requerimientos de horizontalidad está permitido si los especímenes son ensayados dentro de los límites de tiempo especificados. 14.1.3.2 Para tapas vinculadas, usar material de capeado que desarrolle a la edad de 30 minutos al ser ensayado de acuerdo a las provisiones de la Práctica C 617, una resistencia igual o mayor que la resistencia de los especímenes a ser ensayados. 14.1.3.3 Si se usa tapas vinculadas, no ensayar especímenes antes de 30 minutos luego del capeado. 14.1.3.4 Probar los cilindros para la resistencia de acuerdo con los requerimientos del Método de Ensayo C 39 a la edad de 24 h + 15 min. 14.2 Procedimiento B: Método del agua hirviendo 14.2.1 Preparación de los especímenes de prueba.- Los especímenes deben ser preparados de acuerdo a 14.1.1. 14.2.2 Curado inicial 14.2.2.1 Cubrir el cilindro para prevenir pérdida de humedad y almacenarlo de modo que no sea sujeto de perturbación. Mantener la temperatura del área de almacenamiento en 21 + 6ºC (70 + 10ºF). Cumplir con los requerimientos de la Práctica C 31 para la protección y almacenamiento de los especímenes de prueba. Nota 8.- Es necesaria una estricta atención a la protección y almacenado de los cilindros durante este periodo inicial para resultados significativos debido al corto periodo de curado total. 14.2.3 Curado acelerado: 14.2.3.1 A las 23 h + 15 min. luego del moldeado, colocar los moldes cubiertos en el tanque de agua (Nota 9). Mantener la temperatura del agua al tiempo de la inmersión y a través del periodo de curado en la ebullición (Nota 10). Nota 9.- Precaución- Además de otras precauciones, usar protección apropiada para los ojos, rostro manos y brazos para prevenir daños por la liberación repentina del vapor al abrir el contenedor o sumergir los cilindros dentro del agua hirviendo. Se sugiere el uso de tenazas para izaje a fin de hacer descender lentamente los moldes dentro del agua hirviendo evitando las salpicaduras.
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Nota 10.- En lugares confinados, la temperatura del agua debe ser mantenida justo debajo del punto de ebullición para evitar la evaporación excesiva. La temperatura a la cual el agua hierve varía debido a las diferencias de altitud respecto al nivel del mar. Las diferencias en las resistencias por las diferencias en las temperaturas no son significativas, pero las comparaciones de los resultados entre áreas con dichas diferencias, deben ser respaldadas por correlaciones apropiadas e interpretadas con el conocimiento de las variaciones de temperatura. 14.2.3.2 Registrar la temperatura del agua de curado continuamente o periódicamente a través del periodo de curado. 14.2.3.3 Después de curar por 3 ½ h + 5 min. sacar los especímenes del agua hirviendo, quitar el molde y permitir al cilindro enfriarse por no menos de 1 hora a la temperatura ambiente previo al tapado. 14.2.4 Tapado y ensayado 14.2.4.1 Capear y ensayar los cilindros de acuerdo con 14.1.3 con la excepción de que la edad a la hora del ensayo debe ser de28 ½ h + 15 min. 14.3 Procedimiento C: Método Autógeno 14.3.1 Preparación de los especímenes de prueba 14.3.1.1 Preparar los especímenes de acuerdo a 14.1.1. Nota 11.- Moldes reusables de metal con placas a los extremos y abrazaderas podrían ser impracticables para el procedimiento C. 14.3.2 Curado: 14.3.2.1 Inmediatamente después del moldeado, cubrir los moldes con una placa de metal o una tapa hermética adecuada y colocarlos en una bolsa de plástico resistente de la cual debe ser extraído todo el aire atrapado que sea posible previamente al cerrado del cuello. (Alternativamente puede usarse una cubierta de plástico hermético a la humedad). Usar una bolsa de plástico con la resistencia suficiente para resistir perforaciones y servir como una agarradera de izaje para colocar y remover el cilindro del contenedor autógeno. 14.3.2.2 Reajustar el termómetro de máximo – mínimo y luego de que es espécimen es insertado dentro del contenedor, asegurar la agarradera del contenedor. 14.3.2.3 Registrar claramente la hora de moldeado con aproximación a los 15 minutos y la temperatura del concreto fresco moldeado claramente en el exterior del contenedor. 14.3.2.4 Almacenar el contenedor de curado por lo menos 12 horas en un lugar no sujeto a perturbaciones o la luz directa del sol, y preferentemente a temperaturas de 21 + 6ºC (70 + 10ºF). 14.3.2.5 A la edad de 48 h + 15 min. luego de que el espécimen fue moldeado, sacar el espécimen del contenedor y desmoldar. Dejar el espécimen durante 30 min. a la temperatura ambiente. 14.3.2.6 Registrar las temperaturas máxima y mínima en el contenedor indicadas en el termómetro. Nota 12.- Las comparaciones entre las temperaturas máxima y mínima con la temperatura registrada del concreto fresco proveerá una indicación de un curado anormal o interrumpido el cual podría causar resultados altos o bajos de la resistencia. 14.3.3 Capeado y ensayado. 14.3.3.1 Capear y ensayar los cilindros de acuerdo con 14.1.3 exceptuando que la edad al momento de la prueba debe de ser 49 h + 15 min. Nota 13.- El capeado y ensayado pueden ser ejecutados a edades diferentes a las especificadas en 14.3.3. Agencias que usan el procedimiento han establecido por conveniencia relaciones entre los resultados de las pruebas a 24, 72 y 96 horas, con aquellas obtenidos con el curado húmedo normal. De cualquier modo, a las 24 horas, la relación es menos satisfactoria que aquellas obtenidas por el curado autógeno acelerado a las 48, 72 ó 96 horas. Donde el periodo de curado es otro que el especificado en 14.3.3, la edad al
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momento de la prueba debe ser el periodo de curado más 1 hora. La tolerancia de + 15 minutos debe mantenerse. 14.4 Procedimiento D: Método de alta temperatura y presión 14.4.1 Preparación de los especímenes de prueba 14.4.1.1 Para el aparato de curado descrito en el apéndice X1, los moldes son cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas). Sellar los moldes con sus clavijas en la base antes de llenarlos con concreto. 14.4.1.2 El procedimiento D está limitado al concreto que contiene un tamaño máximo de agregado de 25 mm (1 pulgada). Hacer un tamizado húmedo del concreto que contiene agregado mayor de 35 mm (1 pulgada) de acuerdo con la Práctica C 172. 14.4.1.3 Colocar el concreto en los moldes en dos capas iguales y varillar cada capa 10 veces. Nivelar la parte superior del concreto con una herramienta especial (ver figura X1.3), para alcanzar el nivel requerido de concreto para recibir la clavija metálica de la parte superior que transmite la presión designada de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) al concreto en el molde. 14.4.2 Curado 14.4.2.1 Inmediatamente después del moldeado, cubrir cada molde con un tapón metálico para sellar el concreto dentro del molde durante el proceso de curado. 14.4.2.2 Apilar los moldes verticalmente y colocarlos en el aparato de carga descrito en 7.3.3.1. Aplicar y mantener una presión de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) sobre el concreto dentro de los moldes. 14.4.2.3 Activar el elemento de calentamiento especificado en 7.2.2 para elevar la temperatura del espécimen a 150 + 3ºC (300 + 5ºF) dentro de 30 + 5 minutos. El periodo de curado comienza cuando el elemento de calentamiento es activado. 14.4.2.4 El periodo de curado dura 5 horas + 5 minutos. Durante las primeras 3 horas, mantener la temperatura del espécimen en 150 + 3ºC (300 + 5ºF). Luego de 3 horas, apagar el elemento de calentamiento y mantener la presión en 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi) por el resto del periodo de curado. 14.4.2.5 Al final del periodo de curado, liberar la presión, sacar los moldes del aparato de carga y extraer los especímenes de los moldes. Nota 14.- Precaución.- el uso de altas temperaturas t presiones impone la necesidad de medidas de seguridad para prevenir que maduras en la piel u ojos como resultado de un escape súbito del vapor al remover los tapones de los moldes. Además de otras precauciones, usar protección para ojos, rostro y manos, al momento de sacar los especímenes de los moldes. Se sugiere que los tapones sean removidos palanqueando en dirección opuesta al operador. Nota 15.- Revestimientos de plástico de polipropileno pueden ser usados dentro de los moldes para facilitar la extrusión del concreto curado de los moldes. 14.4.3 Capeado y Ensayado 14.4.3.1 Normalmente los especímenes no necesitan ser capeados para el ensayo debido a que los tapones metálicos producen superficies adecuadamente planas. Si las superficies de los extremos no cumplen los requerimientos de 14.3.3.1, capear los especímenes de acuerdo con 14.1.3. 14.4.3.2 Ensayar los especímenes para la resistencia de acuerdo con el Método de Ensayo C 39 dentro de los 15 minutos siguientes al desmoldado. Cuando se requiere capeado, ensayar los especímenes 30 minutos después del capeado. Nota 16.- El aparto de carga usado para el periodo de curado puede también ser designado como un a adecuada máquina de ensayo de compresión (ver Apéndice X1). 15. Interpretación de resultados
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15.1 Los requerimientos de resistencia en los códigos y especificaciones existentes no están basados en el curado acelerado; además, el uso de los resultados de este método en la predicción de resistencias de conformidad con las especificaciones debe ser aplicado con gran precaución. Como se estableció en la sección 17, la variabilidad del método de ensayo es la misma o menor que la de los métodos tradicionales. Así, los resultados pueden ser usados en una rápida valoración de la variabilidad para el proceso de control y señalamiento de la necesidad para ajustes indicados. Por otro lado, la magnitud de los valores de resistencia obtenidos es influenciada por la combinación específica de materiales de modo que el uso de los resultados ya sea para las pruebas convencionales a una edad arbitraria cualquiera o aquellas de este método, deben ser respaldadas por la experiencia o las correlaciones desarrolladas por la agencia específica para las condiciones y materiales locales existentes. 16. Reporte 16.1 Reportar lo siguiente para cata espécimen de ensayo: 16.1.1 Número de identificación. 16.1.2 Diámetro (y longitud si no es normada) en milímetros (o pulgadas). 16.1.3 Área transversal en milímetros cuadrados (o pulgadas cuadradas). 16.1.4 Carga máxima en Newtons (o libras fuerza). 16.1.5 Resistencia a la compresión calculada con aproximación de 0,1 MPa (10 psi). 16.1.6 Tipo de fractura, si es diferente al cono usual. 16.1.7 Defectos en el espécimen o la cubierta (si se usa).. 16.1.8 Edad de los especímenes. 16.1.9 Método de curado acelerado usado. 16.1.10 Las temperaturas máxima y mínima con la mayor aproximación ºC (ºF) si se usó el procedimiento C. 16.1.11 Si es aplicable, método de transporte usado para transportar los especímenes al laboratorio. 16.1.12 Temperatura ambiente del espécimen o el contenedor durante el curado inicial en el Procedimiento B y o del contenedor durante el almacenamiento para el Procedimiento C. 17. Precisión y sesgos 17.1 Precisión 17.1.1 Los datos usados para preparar los siguientes enunciados de precisión, fueron obtenidos usando medidas en el sistema pulgada libra 17.1.2 El coeficiente de variación de laboratorio único para especímenes vaciados del mismo lote ha sido determinado en 3,6% para cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) (como los usados en los Procedimientos A, B y C) y como 6,7% para los cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) (como los usados en el Procedimiento D) (Nota 17). Además, para los cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) ensayados de acuerdo a los procedimientos A, B y C, los resultados individuales de dos ensayos de resistencia adecuadamente conducidos, por el mismo laboratorio sobre especímenes hechos del mismo lote, no deberían diferir más de 10,1% de su promedio. Para cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) ensayados de acuerdo al Procedimiento D, la diferencia máxima aceptable entre tres resultados de ensayos individuales es 22,1%. 17.1.3 El coeficiente de variación de laboratorio único para resultados de ensayos entre lotes vaciados en días diferentes ha sido determinado en 8,7% para cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) como los usados en los Procedimientos A, B y C y como 20% para los cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) como los usados en el Procedimiento D (Nota 18). El resultado de un ensayo es el promedio de resistencia de dos especímenes para los
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Procedimientos A, B y C y el promedio de tres especímenes para el Procedimiento D. Además, los resultados de dos ensayos de resistencia conducidos apropiadamente de diferentes lotes del mismo material vaciado en días diferentes, no deberían diferir más de 24,4% del promedio para los cilindros de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas) y 56% para cilindros de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas) (Nota 18). Nota 17.- Estos números representan el límite (1s %) como se describe en la Práctica C 670. Nota 18.- Estos números representan, respectivamente, los límites (1s %) y (d2s %) como se describe en la Práctica C 670. 18. Palabras llave 18.1 Curado acelerado, resistencia a la compresión, ensayado.
Tabla 1 Breve descripción de los procedimientos de curado acelerado
Procedimiento Moldes Medio de curado
acelerado
Temperatura de curado
acelerado ºC (ºF)
Edad de comienzo del
curado acelerado
Duración del curado
acelerado
Edad de prueba
A. Agua tibia Reutilizables o de un solo uso
Agua 35 (95) Inmediatamente después de sacado
23 ½ h + 15 min.
24 h + 15 min.
B. Agua hirviendo
Reutilizables o de un solo uso
Agua Hirviendo 23 h + 15 min. después de sacado
3 ½ h + 5 min.
28 ½ h + 15 min.
C. Autógeno De un solo uso
Calor de hidratación
Temperatura inicial del concreto aumentada por el calor de hidratación
Inmediatamente después de sacado
48 h + 15 min.
49 h + 15 min.
D. Alta temperatura y presión
Reutilizable Calor externo y presión
150 (300) Inmediatamente después del vaciado
5 h + 5 min. 5,25 h + 5 min.
APÉNDICE
XI. APARATOS DE CURADO X1.1 Tanque de curado acelerado (Procedimientos A y B) X1.1.1 Tanques de curado similares a los mostrados en la figura X1.1 han sido usados satisfactoriamente. X1.1.2 Las cajas diseñadas apropiadamente asegurarán una temperatura casi uniforme a través del tanque sin la necesidad de un agitador mecánico. Los calentadores de inmersión deberían estar localizados centralmente en el plano, tan cerca del fondo del tanque como sea posible. Luego, el agua sobre el calentador será mantenida en circulación mediante corrientes de convección. X1.1.3 Para un tanque que contenga dos o tres cilindros, dos elementos emparejados (de 1500 y 5000 W) han sido encontrados apropiados para el procedimiento B. Mientras los elementos pequeños mantendrán el curado especificado, el elemento más grande es requerido como un elevador de tensión para restablecer la ebullición dentro del tiempo
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especificado luego de que los cilindros han sido sumergidos. Donde el tanque vaya ser usado sólo para el procedimiento A, mientras los calentadores mencionados son apropiados, un único elemento (3000 W) también ha sido encontrado adecuado. Con el último calentador el tanque, cuando es usado para el procedimiento A, puede ser de dimensiones mayores para dar cabida a más de dos o tres cilindros. X1.1.4 La tubería de rebose, la tapa fielmente ajustada y el aislamiento exterior no son esenciales para los tanques usados en le procedimiento A. X1.2 Contenedor de curado autógeno X1.2.1 Un contenedor satisfactorio es mostrado en la figura X1.2. X1.2.2 El espacio para el termómetro de máximos y mínimos (si se requiere) y los medios para abrir el contenedor, asegurarlo cuando está cerrado y levantarlo, no son mostrados. X1.2.3 Se requiere un sello de calor en la cara de la junta entre las partes separables del contenedor. Este puede ser un sello del tipo laberinto o empaquetadura, que cumpla los requerimientos de 12.2.1, 12.2.2 y 12.2.3. Una empaquetadura adecuada es la espuma flexible de poliuretano (32 kg/m3 o 2 lb/ft3) mantenido al ser cerrado con 50% de compresión. X1.2.4 El poliuretano de celdas cerradas espumado en el sitio con una densidad entre 32 y 48 kg/m3 (2 y 3 lb/ft3 ) y una conductividad termal igual o menor a 0,02 W/m.K (0,15 Btu.in/h.ft2.ºF) de acuerdo al método de ensayo C 177, ha sido encontrado como un material adecuado en el espesor especificado para cumplir los requerimientos de retención de calor de 12.2.1. X1.2.1.4 El termómetro de máximo y mínimo debería cubrir un rango de -10 a 65 ºC (20 a 150 ºF) con incrementos de 1º. X1.3 Equipo de alta temperatura y presión (Procedimiento D) X1.3.1 Un aparato satisfactorio para el Procedimiento D es mostrado en la figura. X1.3.2 Moldes diseñados apropiadamente asegurarán una temperatura casi uniforme a través del concreto. Los hilos calentadores están normalmente espaciados de manera ceñida cerca de los bordes del molde y más holgada en su parte central. X1.3.3 Para un molde cilíndrico de 75 x 150 mm (3 x 6 pulgadas), un elemento calentador de 100 W alcanzará y mantendrá la temperatura especificada durante el periodo de curado. El aislamiento regular de fibra de vidrio con una estimación de R 20 ha sido encontrado suficiente para el elemento calentador sugerido y el ciclo de curado requerido. Cada molde tiene su propio circuito eléctrico, de modo que si uno falla en su funcionamiento, dos moldes mantendrán curando dos especímenes de manera satisfactoria. El sistema eléctrico debe tener indicadores en curso, un temporizador y una alarma para hacer el procedimiento de curado automático y simple de monitorear. X1.3.4 El gato hidráulico y el acumulador deben estar equipados con un manómetro para indicar la presión que es aplicada al concreto en los moldes. El acumulador debe ser calibrado de modo que mantenga la presión requerida de 10,3 + 0,2 MPa (1500 + 25 psi). X1.3.5 Si se desea usar el aparato para ensayar los especímenes, luego el aparato debe ser diseñado para funcionar como una máquina de ensayo de compresión satisfaciendo los requerimientos del Método de Ensayo C 39.
3. EL METODO DEL AGUA HIRVIENDO 3.1 Características del Tanque de Curado La principal característica del tanque de curado, es la condición de asegurar una temperatura de agua uniforme, sin necesidad de usar agitadores mecánicos. El proceso de transformación de calor es por conversión. La fuente de calor está constituida por calentadores eléctricos (resistencias eléctricas) localizados en la parte central del tanque y tan cerca
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del fondo como sea posible. Estos son controlados por un termostato. El tanque de curado tiene capacidad para cuatro probetas, habiéndose encontrado dos calentadores eléctricos de 1500 y dos de 5000 Watt, como los adecuados. Las probetas en el interior del tanque deben guardar una separación de 10 cm entre sus caras verticales y 5 cm de luz libre en las paredes del tanque.
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Por encima de los calentadores, se ha provisto una plancha perforada de espesor 1/8” que sirve como soporte para los cilindros y además facilita la circulación del agua en la ebullición así como la limpieza del tanque. El nivel del agua deberá mantenerse uniforme 10 cm por encima de la tapa de los moldes. El tanque cuenta con un dispositivo de desfogue para mantener el nivel del agua. 3.2 Procedimiento de ensayo A continuación se indican los pasos para realizar correctamente el Ensayo Acelerado de Resistencia a Compresión, de cuerdo a la norma C 684 del ASTM, revisada el año 1996: a. Se elaboran seis probetas, de acuerdo al método de “Obtención de muestras de hormigón
fresco”, norma ITINTEC 339.036 y “Método de Ensayo para la Elaboración y Curado de Probetas Cilíndricas de Hormigón (Concreto) en Obra”, norma ITINTEC 339.033.
b. Seguidamente, a las 23 horas + 15 minutos posteriores al muestreo y elaboración, las probetas enfundadas en los moldes metálicos con tapa superior, son colocadas en el interior del tanque de curado acelerado por el tiempo de 3 horas 30 minutos. Este tanque debe contener agua a una temperatura de 91 + 3ºC. Por ello esta parte se conoce como “cocimiento” de las probetas. Teniendo en cuenta que la temperatura del agua está en ebullición, se recomienda tomar medidas preventivas para evitar quemaduras en los ojos o manos debido al escape de calor caliente en el momento de colocar las probetas en el tanque de curado acelerado. El nivel del agua en el interior del tanque debe quedar encima de la cara superior de las probetas mínimo 10 cm. Las cuatro probetas restantes inician a las 24 horas el curado húmedo normalizado para ensayos a compresión a los 7 y 28 días.
c. La temperatura del agua en el tanque de curado acelerado, deberá ser verificada permanentemente con un termómetro e inclusive antes de la inmersión de las probetas. En el presente trabajo, la verificación de temperatura se ha efectuado cada 30 minutos, tal como indica la norma presente.
d. A la edad de 26 ½ horas + 15 minutos, las probetas deben ser emergidas del tanque de curado acelerado. Luego, son desmoldadas y enfriadas por 1 hora, antes de ser capeadas.
e. A la edad de 28 ½ horas + 15 minutos, las probetas de curado acelerado deben ser ensayadas según el Método de Ensayo a la Compresión para Probetas de Hormigón, norma ITINTEC 339.034.
f. Finalmente, las cuatro probetas restantes, son ensayadas, dos a la edad de 7 días y dos a la edad de 28 días de curado húmedo de acuerdo a la norma ITINTEC 339.034
Como comentario al procedimiento de la norma C 684 descrito, señalamos que en la práctica existe la necesidad de trabajos en horas extras, para las probetas muestreadas en horas de la tarde y obviamente las muestreadas los días sábado. Por ejemplo, las probetas obtenidas a las 3 p.m. de un día cualquiera entre Lunes y Viernes, inician el curado acelerado al día siguiente a las 2 p.m., son sacadas de su “cocimiento” (del tanque de agua en ebullición) a las 5:30 p.m. y finalmente después de enfriadas y capeadas son ensayadas a las 7:30 p.m. + 10 minutos, hora de trabajo que no es normal en un laboratorio de concreto. Ante estas dificultades, muchos investigadores han sugerido modificaciones, uno de ellos, Torum Naik, propone 4 modificaciones del ensayo a 24 horas, 28 horas, 48 horas y 72 horas. En las cuales las ecuaciones de regresión son diferentes para cada caso. La metodología básica para estos cuatro procedimientos es la misma. Las probetas inician su ebullición a una cierta edad por un número fijo de horas y luego son sacadas y enfriadas por 50 minutos. Posteriormente, ellas son capeadas y ensayadas a una hora después de retirarse del agua en ebullición.
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El ciclo de ebullición para las 24 horas, 28 horas, 48 horas y 72 horas, se inicia respectivamente a las 19 horas, 23 ½ horas 44 horas y 68 ½ horas. El tiempo de cocimiento para estos procedimientos es de 4 horas, 3 ½ horas, 3 horas y 2 ½ horas respectivamente. Estos procedimientos dan gran flexibilidad para decidir si las probetas de acuerdo al momento de su obtención, sigue procedimientos de 24 horas, 28 horas, 48 horas ó 72 horas, eliminando con estas adaptaciones los sobretiempos u horas extras innecesarias.
3.3 Parámetros estadísticos de control de calidad La norma ASTM C 684 de Ensayos de Curado acelerado, especifica los siguientes parámetros estadísticos de Control de Calidad, válido para los tres métodos, que garanticen el buen procedimiento del ensayo, la uniformidad de las mezclas y el grado de exactitud de los resultados de resistencia a compresión, y son los siguientes: a. El coeficiente de variación debe tener un valor máximo de 3,6 para dos probetas hechas de la
misma muestra de concreto. Además, resultados de dos ensayos de resistencia realizados por un mismo laboratorio sobre dos probetas individuales, hechas con los mismos materiales, no deben diferir por más de 10% de su promedio.
b. El coeficiente de variación debe tener un valor máximo de 8,7 para mezclas de concreto elaboradas interdiariamente. Además, los resultados de dos ensayos de resistencia, consistentes cada uno del promedio de dos probetas de la misma muestra en el mismo laboratorio, con los mismos materiales, no deben diferir por más del 25% de su promedio.
3.4 Recomendaciones del instituto americano del concreto comité 214, acerca del uso de
ensayos acelerados de resistencia Los siguientes criterios del ACI, deben ser tomados en cuenta para la correcta determinación de una ecuación de regresión de forma lineal que estime la resistencia a compresión del concreto a la edad de 28 días de curado húmedo, en un ensayo acelerado normalizado por la norma ASTM C 684. 1. Las diferentes mezclas de concreto deben ser hechas con los mismos materiales (cemento,
agregados, agua y aditivos) 2. El entorno externo a las mezclas de ensayo y muestras de concreto deben, preferentemente, ser
constantes; por ejemplo, las facilidades físicas en el lugar de trabajo o ubicación de la planta, condiciones climáticas, personal técnico, laboratorio de control, equipo de mezclado.
3. Un mínimo de 30 pruebas de ensayo que cubran un amplio rango de resistencia se necesita para establecer una ecuación de regresión adecuada. Se debe asegurar este requisito con el uso de por lo menos tres relaciones agua/cemento en las mezclas de ensayo.
4. Los resultados de las pruebas de ensayo bajo curado estándar, deben ser iguales por lo menos al 75% de la resistencia de diseño de la mezcla.
5. El coeficiente de correlación (r) de la ecuación de regresión lineal debe ser mínimo 0,80. Es necesario indicar que el Comité 241 del ACI, no restringe las alternativas de establecer formas de correlación del tipo potencia, logarítmico o exponencial; alternativas que el presente trabajo considera para definir la mejor ecuación de correlación.
4. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE ESPECIMENES
Los resultados de los ensayos de curado acelerado empleando el método B de la norma ASTM C 684, están constituidos por los valores de resistencia a compresión en probetas a la edad de 28 ½ horas, las cuales se denominarán en adelante como los valores “X”. También constituyen resultados, los valores de resistencia a compresión de las probetas a la edad de 28 días (curado húmedo normal), las cuales se denominarán en adelante los valores “Y”. Se hace hincapié, que los valores "X” y “Y”, son resultados de resistencia a compresión, obtenidos en probetas “hermanas” de la misma tanda de concreto, y forman el par ordenado (X,Y), y que a partir
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de este instante adquieren especial importancia, por ser objetivo del presente estudio, establecer la mejor relación entre ellos, mediante ecuaciones de regresión. Se hace notar que el valor de un ensayo de resistencia a compresión, es el promedio de la resistencia a compresión en dos probetas de la misma edad.
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RESULTADOS DE LOS ENSAYOS YURA IP Nº de mezcla Nº de ensayo a/c f`c 28 1/2 horas(X) f´c 28 dias (Y)
1 12799 0,80 104 161
12899 0,80 99 150
13399 0,80 102 161
13499 0,80 105 146
13799 0,80 112 158
2 13899 0,75 116 175
13999 0,75 117 181
14099 0,75 119 192
14699 0,75 124 195
14799 0,75 114 197
3 15199 0,70 152 224
15299 0,70 148 230
16099 0,70 145 227
16199 0,70 142 212
16299 0,70 106 149
4 16399 0,675 111 199
17199 0,675 154 217
17299 0,675 141 205
17399 0,675 142 206
17499 0,675 133 195
5 18099 0,65 153 236
18199 0,65 149 210
19099 0,65 162 210
19199 0,65 135 215
19299 0,65 153 188
6 19399 0,625 156 243
19599 0,625 166 267
19699 0,625 153 244
20199 0,625 164 247
20299 0,625 153 229
7 20399 0,60 162 274
20499 0,60 155 269
20599 0,60 159 264
20699 0,60 139 233
21099 0,60 164 262
21299 0,60 167 279
21399 0,60 162 284
8 21199 0,55 182 289
21499 0,55 193 318
21599 0,55 183 294
21699 0,55 195 292
21799 0,55 177 268
9 21899 0,50 218 329
21999 0,50 210 330
22099 0,50 212 349
22199 0,50 206 328
22899 0,50 215 350
10 22999 0,45 245 362
23099 0,45 231 379
23199 0,45 232 374
23299 0,45 246 402
23399 0,45 245 399
21
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS YURA IPM Nº de mezcla Nº de ensayo a/c f`c 28 1/2 horas(X) f´c 28 dias (Y)
1 23499 0,80 87 184
23599 0,80 80 160
23699 0,80 92 171
23799 0,80 87 170
23899 0,80 94 164
2 23999 0,75 94 177
24199 0,75 116 210
24299 0,75 111 189
24399 0,75 111 193
24499 0,75 106 194
3 24599 0,70 137 243
24699 0,70 118 212
24799 0,70 136 248
24899 0,70 127 211
24999 0,70 126 236
4 25099 0,675 128 234
25199 0,675 145 254
25299 0,675 132 216
25399 0,675 154 262
25499 0,675 132 226
5 25599 0,65 147 246
25699 0,65 134 330
25799 0,65 158 301
25899 0,65 154 273
25999 0,65 150 265
6 26099 0,625 155 251
26199 0,625 166 328
26299 0,625 148 280
26399 0,625 175 305
26499 0,625 168 297
7 26599 0,60 187 325
26699 0,60 190 330
26799 0,60 194 327
26899 0,60 184 293
26999 0,60 185 304
8 27099 0,55 207 342
27199 0,55 212 369
27299 0,55 206 324
27399 0,55 218 351
27499 0,55 212 338
9 27599 0,50 254 376
27699 0,50 239 359
27799 0,50 222 363
27899 0,50 223 353
28599 0,50 232 377
10 28699 0,45 274 402
28799 0,45 280 406
28899 0,45 287 401
29299 0,45 285 394
29399 0,45 272 420
22
INTERPRETACION DE RESULTADOS
1. COMPARACIÓN DE ESPECÍMENES CURADOS ACELERADAMENTE CON ESPECÍMENES ENSAYADOS A LOS 28 DÍAS
1.1 Resultados estadísticos del ensayo de curado acelerado de resistencia a compresión a. El coeficiente de variación de cada ensayo de resistencia a compresión no debe tener valores
mayores a 3,6. Esta condición fue cumplida para 49 de los 52 ensayos realizados con IP y por 46 de los 50 ensayos realizados con IPM.
b. El coeficiente de variación de dos ensayos de resistencia a compresión de mezclas interdiarias consecutivas, no será mayor a 8,7. Para cumplir esta condición hubo de eliminarse tres ensayos realizados con IP y cuatro realizados con IPM.
Luego de esta discriminación, se tiene que se elaboraron las ecuaciones de regresión con 46 pruebas para cemento IP y 42 pruebas para cemento IPM.
1.2 Determinación de las ecuaciones de regresión Por lo descrito anteriormente, el presente estudio trata de determinar la ecuación que relacionen el conjunto de valores (Xi) de resistencia a la compresión a las 28 ½ horas, y el conjunto de valores (Yi) de resistencia a la compresión a los 28 días. La técnica matemática utilizada se llama regresión. Cuando la ecuación es una variación lineal, la ecuación se llama “regresión lineal”. Conocemos por el ACI, Comité 214, que es recomendable la elección de una ecuación de regresión lineal en el uso de Ensayos Acelerados de Resistencia, sin embargo, con la finalidad de verificar la propuesta del ACI 214, en el presente estudio, se analizarán además ecuaciones de regresión logarítmica, exponencial y de potencia. Cabe señalar que es herramienta de ayuda para determinar el tipo de ecuación, representar los valores Xi, Yi en un sistema de coordenadas rectangulares y observar qué tipo de curvas tienden a formar. Las ecuaciones de regresión en las cuatro alternativas: lineal, potencia, logarítmica y exponencial, se calculan empleando el método de los mínimos cuadrados, es decir, la curva de aproximación respectiva de cada ecuación de regresión, tendrá la propiedad de que las distancias de los puntos (X,Y) a dicha curva de aproximación son mínimas. La elección de la ecuación que mejor relacione los valores de “X” y “Y”, se realiza por medio del coeficiente de correlación (r), que mide la confiabilidad de la relación entre “X” y “Y”. Como se explicó, el mejor valor para r es 1, los valores de r > 0,8, representan una confiabilidad excelente. Si el coeficiente de la correlación está relativamente alejado de 1, las predicciones basadas en la ecuación serán menos confiables. El número de ecuaciones de regresión a determinar serán 8; 1 por cada tipo de regresión: lineal, potencial, exponencial y logarítmico para cada tipo de cemento. 1.3 Determinación de la mejor ecuación de regresión Para escoger la mejor ecuación de regresión, aplicaremos el criterio estadístico, de que a la mejor ecuación de regresión, le corresponde el coeficiente de correlación “más cercano a 1 y mayor de 0,8”, según la recomendación del ACI 214. Así, de las 4 ecuaciones de regresión realizadas para IP, determinamos que la ecuación de regresión lineal, Y=-17.1339+1.6742 tiene el coeficiente de correlación r=0.9747,siendo éste el valor más cercano a 1. Asimismo para cemento IPM, la ecuación de regresión logarítmica, Y=-811.9193+215.595LN(X), es la que tiene mejor coeficiente de correlación r=0.9708. De otro lado, la ecuación de regresión lineal, forma recomendada por el ACI 214, para la aplicación práctica en el uso del Método Estudiado de Ensayos Acelerados de Resistencia, para el caso del cemento IPM es Y =73.9996+1.2338X con un coeficiente de correlación de r =0.9607. Este
23
coeficiente de correlación es menor en 1,04% del coeficiente de correlación correspondiente a la ecuación de regresión logarítmico escogida anteriormente. Desde el punto de vista matemático, esta diferencia es pequeña, por tanto podría considerarse indistinto, escoger para el uso de los Ensayos Acelerados de Resistencia a Compresión para cemento IPM, ecuaciones de regresión de forma lineal o de forma potencial en el presente estudio. Desde el punto de vista práctico del usuario, se comprueba que la recomendación del ACI 214, de ecuaciones de forma lineal es aplicable en nuestro medio por la escasez de recursos económicos y de mando medio especializado.
1.4 Error de predicción Las ecuaciones de regresión, tienen sus errores de predicción y constituyen una medida de dispersión alrededor de la curva de regresión y permiten calcular los límites de confianza. El error de predicción “S”, se calcula de la siguiente manera:
S2 = ( Yreal – Yestimado)2
N Conocemos que: Y estimado : Corresponde según sea el caso, al valor de Y, calculado según la ecuación de
regresión de forma de potencia o de forma lineal. Y real : Corresponde al valor de la resistencia a compresión a 28 días, empleando
curado húmedo normalizado. N : Corresponde al número total de puntos a ser evaluados
1.5 Límites de confianza
Los límites de confianza para cada observación, se obtienen a partir de la siguiente ecuación:
Limites = Yo + tS
1 + 1
+ (Xo-Xprom)2
N X2-(X)2/n Donde Y0 = Valor estimado para un X 0dado
X0 = Cualquier valor de resistencia a compresión acelerado n = Número de observaciones
X2 = Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresión acelerados
X = Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresión acelerados S = Error de predicción t = Percentil de distribución acumulativa normal para (n-2) para un 95% de confianza Xprom = Promedio de valores observados, de resistencia a compresión acelerados
1.6 Gráficos de las ecuaciones de regresión
Con las ecuaciones de regresión de forma exponencial, logarítmica, potencial y lineal, determinadas sobre la base de 46 ensayos para cemento IP y 42 ensayos para cemento IPM, se elaboraron los gráficos mostrados en las páginas siguientes, en las cuales se indican los límites de confianza para un 95%, únicamente en el caso lineal (cemento IP) y logarítmico (cemento IPM).
24
ECUACIONES DE REGRESION YURA IP Y = -17.8247+1.6742X
MODELO DE REGRESION LINEAL
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
Y = 1.0634X
1.0750
MODELO DE REGRESION DE POTENCIA
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
25
Y = -1135.0808+274.4693LN(X)
MODELO DE REGRESION LOGARITMICA
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
Y = 86.2288e
0.0064X
MODELO DE REGRESION EXPONENCIAL
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
26
ECUACIONES DE REGRESION YURA IPM Y = 73.9996+1.2338X
MODELO DE REGRESION LINEAL
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280 320
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
Y = 5.2159X
0.7794
MODELO DE REGRESION DE POTENCIA
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280 320
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
27
Y = -811.9193+215.5950LN(X)
MODELO DE REGRESION LOGARITMICA
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280 320
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
Y = 130.2573e
0.0044X
MODELO DE REGRESION EXPONENCIAL
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280 320
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c (
Kg
/cm
2)
a
los 2
8 d
ías
28
ERROR DE PREDICCIÓN YURA IP
Nº de ensayo Y real Y estimado (Yr-Ye)2
12799 161 156 21,29
12899 150 148 3,81
13499 146 158 145,29
13799 158 170 137,50
13899 175 176 1,95
13999 181 178 8,62
14099 192 181 112,39
14699 195 190 27,71
14799 197 173 573,07
15199 224 236 154,41
15299 230 230 0,06
16099 227 225 5,05
16199 212 220 60,08
17199 217 240 518,07
17299 205 218 171,18
17399 206 220 189,09
17499 195 205 94,94
18099 236 238 4,38
18199 210 231 458,97
19299 188 238 2509,37
19399 243 243 0,01
19599 267 260 52,26
19699 244 238 34,89
20199 247 256 89,04
20299 229 238 82,69
20399 274 253 436,76
20499 269 241 760,18
20599 264 248 252,85
20699 233 215 333,11
21099 262 256 30,96
21299 279 261 308,40
21399 284 253 954,74
21199 289 286 6,50
21499 318 305 174,41
21599 294 288 34,59
21699 292 308 260,13
21899 329 346 305,59
21999 330 333 9,87
22099 349 336 156,85
22199 328 326 2,34
22899 350 341 72,61
22999 362 392 870,46
23099 379 368 117,54
23199 374 370 17,42
23299 402 393 77,95
23399 399 392 56,20
10695,57
S= (Yr-Ye)2
n
S = 15,25 Kg./cm2
Y = -17.0339+1.6675X
29
ERROR DE PREDICCIÓN YURA IP
Nº de ensayo Y real Y estimado (Yr-Ye)2
23699 171 163 64,71
23799 170 151 364,50
23899 164 168 12,90
24199 210 213 8,59
24299 189 203 208,28
24399 193 203 108,82
24499 194 193 0,26
24599 243 249 33,69
24699 212 217 21,31
24799 248 247 0,60
24899 211 232 460,67
24999 236 231 27,47
25099 234 234 0,02
25299 216 241 614,46
25499 226 241 218,70
25599 246 264 323,75
25699 330 244 7390,76
25799 301 280 460,06
25899 273 274 1,05
25999 265 268 11,21
26099 251 275 596,24
26399 305 302 11,68
26499 297 293 17,79
26599 325 316 83,15
26699 330 319 114,22
26799 327 324 10,21
26899 293 312 376,16
26999 304 314 91,46
27099 342 338 17,74
27299 324 337 162,41
27399 351 349 4,20
27499 338 343 24,34
27599 376 382 34,84
27699 359 369 95,63
27799 363 353 102,60
27899 353 354 0,71
28599 377 362 214,04
28699 402 398 14,11
28799 406 403 9,53
28899 401 408 52,37
29299 394 407 162,03
29399 420 397 544,59
13071,84
S= (Yr-Ye)2
n
S = 17,64 Kg./cm2
Y = -811.9193+215.5950LN(X)
30
A -17,8247
B 1,6742
r 0,9747
Xprom 164
S 15,59
t 2,0168 Limites = Yo + tS 1 + 1 + (Xo-Xprom)2
n 46 n X2-(X)
2/n
X 7535
X2
1306903
Y = -17.8247+1.6742X
MODELO DE REGRESION LINEAL:
VALORES E INTERVALO DE CONFIANZA AL 95%
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c
(Kg
/cm
2)
a l
os 2
8 d
ías
Linea de regresión lineal
Y=-17.1339+1.6675X
Limites de confianza
Superio e inferior
A -811,9193
B 215,5950
r 0,9708
Xprom 175
S 17,64
t 2,021 Limites = Yo + tS 1 + 1 + (Xo-Xprom)2
n 42 n X2-(X)
2/n
X 7345
X2
1422315
Y = -811.9193+215.5950LN(X)
MODELO DE REGRESION LOGARITMICA:
VALORES E INTERVALO DE CONFIANZA AL 95%
100
150
200
250
300
350
400
450
80 120 160 200 240 280 320
Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min
RE
sis
ten
cia
a l
a c
om
pre
sió
n f
`c
(Kg
/cm
2)
a l
os
28
día
s
Linea de regresión logarítmica
Y=-811.9193+215.595LN(X)
Limites de confianza
Superio e inferior
31
2. CONCLUSIONES
En el presente estudio, “Ensayos Acelerados de Resistencia a Compresión en el Concreto, Método B, Norma ASTM C 684”, se han obtenido las siguientes conclusiones: a. En la producción del concreto premezclado y sistemas constructivos de concreto prefabricado, es
una herramienta útil, la utilización de los ensayos acelerados de resistencia porque permiten predecir a temprana edad la calidad del concreto a la edad de 28 días. De esta manera, el Control de Calidad del concreto producido es evaluado rápidamente y permite conocer si está cumpliendo los requisitos de diseño. Esto es especialmente importante en caso de producción de grandes volúmenes de concreto, en la cual son necesarios muchas veces, una toma de decisiones inmediata, por ejemplo para cambiar el diseño de mezclas, cambio de materias primas, verificación de balanzas o también remoción inmediata de concretos defectuosos.
b. La regresión lineal recomendada por el Instituto Americano del Concreto, Comité 214, IR-89, no siempre constituye la mejor ecuación de predicción de resistencia del concreto. En el experimento presente, para el caso de cemento IPM, la ecuación de regresión de forma logarítmica, es la que da resultados proyectados que mejor se aproximan a los reales, hecho que se confirma por tener el coeficiente de correlación (0,9708) más cercano a 1. Sin embargo, puede optarse la forma lineal que es práctica y sencilla, tal como recomienda el Comité 214, del ACI. Se concluye en el presente estudio, que la ecuación lineal Y=-17.1339+1.6742 y la ecuación de regresión logarítmica, Y=-811.9193+215.595LN(X), son las ecuaciones recomendadas para predecir la resistencia a 28 días basándose en resistencias obtenidas en ensayos acelerados a las 28 ½ horas (Método B, ASTM C 684)) para los cementos Yura IP y IPM respectivamente, válidas para los materiales cuyas características corresponden a las descritas anteriormente.
c. El procedimiento B, de la norma ASTM C 684 del “Agua en ebullición”, empleado en el presente trabajo, tiene aplicación ideal en las compañías de concreto premezclado, por no necesitar instalaciones especiales en el lugar de obtención de los testigos de prueba, requisito que sí lo es en los procedimientos A,C y D de la misma norma. Además, su práctica es sencilla, el equipo es simple y su costo no es honeroso, aproximadamente US$ 600.00, para tanques de curado con capacidad para cuatro probetas.
d. En concretos de “alta resistencia”, f´c mayores a 350 kgf/cm2 en los cuales el incremento de resistencia a edades mayores a 28 días, son porcentajes significativos, es ventajoso el emplear métodos de ensayos acelerados para estimar el potencial de resistencia del concreto.
e. El procedimiento B, del agua en ebullición, no evita el pago de horas extras, factor importante en épocas de recesión, para ensayos cuyas muestras de concreto fueron obtenidas después de las 14:00 horas. El tiempo extra puede ser eliminado con modificaciones de horario al procedimiento de la norma ASTM C 684, obteniéndose ecuaciones de regresión diferentes para cada caso, tal como se señala en el presente estudio.
f. Existe la posibilidad en el Ensayo Acelerado de Resistencia empleando el Método B de agua en ebullición, que los productos de hidratación del cemento, puedan ser ligeramente diferentes a aquellos obtenidos por curado normal de las probetas, lo cual no constituye desventaja en su aplicación práctica de control rápido.
g. Finalmente podemos concluir que la resistencia del concreto a 28 días, puede ser predicha a muy temprana edad, mediante ensayos acelerados y que éstos son necesarios para el rápido control del concreto que se está elaborando y de esta manera estar acorde con el avance tecnológico que ocurre en otros campos de la vida humana. Señalo de esta manera, porque no se tiene conocimiento a la fecha de nuevas alternativas de control del concreto en forma rápida, acelerada y más aún en países desarrollados como Estados Unidos, Francia, Japón, etc., no se tienen noticias que métodos acelerados a compresión se encuentran normalizados, aún cuando hubieren tenido experiencias satisfactorias.
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3. RECOMENDACIONES a. Las muestras tomadas para realizar el Ensayo de Curado Acelerado, han de ser tomadas
preferentemente antes de las 14:00 horas, a fin de evitar en lo posible las horas extras del personal de laboratorio.
b. En el caso de muestras tomadas en el campo, éstas deben ser llevadas a laboratorio antes de las 23 horas posteriores a su elaboración, a fin de que inicien el proceso de “cocimiento” dentro del tiempo determinado por la norma. Un tiempo de 20 á 22 horas es recomendable.
c. El agua del tanque de curado debe iniciar su calentamiento una hora antes del inicio del curado acelerado a fin de que alcance la ebullición dentro del tiempo establecido.
d. A fin de evitar problemas durante el proceso de curado, se recomienda que el equipo de curado acelerado tenga una toma alimentación eléctrica exclusiva, con el suficiente amperaje para soportar el equipo prendido a su máxima capacidad (13000 W).
e. La máquina debe funcionar a su máxima capacidad al momento inicial del curado, a fin de recuperar rápidamente la temperatura de ebullición, luego de lo cual las resistencias pequeñas serán suficientes para mantener la temperatura hasta el final del curado (variación de temperatura máxima +3ºC de la ebullición).
f. Deben tomarse todas las precauciones de seguridad, que requiere el uso de agua en ebullición: guantes resistentes al calor, lentes de seguridad, etc.
g. Debe cuidarse de que el tanque de curado acelerado esté en el mejor estado posible: las soldaduras herméticas, limpio, etc.
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Máquina de curado acelerado Vista del interior de las resistencias y con el soporte para probetas colocado
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Control de humedad de los agregados: balanza y horno
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Algunas herramientas utilizadas durante la ejecución de las pruebas
Procesamiento de datos
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BIBLIOGRAFIA
TOPICOS DE TECNOLOGIA DEL CONCRETO, Enrique Pasquel Carbjal
DISEÑO DE MEZCLAS, Enrique Rivva López
TECNOLOGIA DEL CONCRETO, Enrique Rivva López
MANUAL DE ENSAYOS DE CONCRETO PARA LABORATORIOS DE PLANTAS DE CEMENTO, ASOCEM
TALLER DE CAPACITACION EN LA EJECUCION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE LAS NORMAS ASTM C 172, C 1064, C 143, C 231 Y C 31, Pontificia Universidad Católica del Perú
MANUAL DE DOSIFICACION DE MEZCLAS DE CONCRETO, Instituto Colombiano de Productores de Cemento
CEMENTO – BOLETINES TECNICOS, del 1 al 58, ASOCEM
ASTM STANDARDS, ASTM C 684
TECNOLOGIA DEL CONCRETO, ACI Capítulo Peruano
SUPERVISION DE OBRAS DE CONCRETO, ACI Capítulo Peruano
MANUAL DEL INGENIERO CIVIL, Frederick S. Merrit