ASTM Designación C 1170 – 91

Método de Ensayo Estándar para

DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA Y LA DENSIDAD DEL CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO USANDO UNA MESA VIBRATORIA

1. Alcance

1.1 Estos métodos de ensayo son usados para determinar la consistencia del concreto mediante el aparato consistómetro Vebe y la densidad de especimenes de concreto consolidado. Estos métodos de ensayo son aplicables a mezclas de concreto fresco preparado tanto en el laboratorio como en el campo, teniendo un agregado con tamaño máximo nominal de 50 mm (2 pulg.) o menos. Si el tamaño máximo nominal del agregado es más grande que 50 mm (2 pulg.) los métodos serán aplicables únicamente cuando son desarrollados con la fracción que pasa la malla de 50 mm (2 pulg.) con el agregado mayor siendo removido, de acuerdo con la Práctica C 172.

1.2 Estos métodos de prueba están destinados al uso de ensayos de concreto compactado con rodillo, pueden ser aplicables para ensayar otros tipos de concreto tales como agregados tratados con cemento y mezclas similares al suelo-cemento.

1.3 Los valores establecidos en unidades libras-pulgadas serán considerados como el estándar. Los valores dados en paréntesis son solamente con propósito de información.

1.4 Este estándar no pretende dirigir todos los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y las practicas de salud así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.

2. Documentos de Referencia

2.1 Estándares ASTM:

C 29 / C 29 M Método de Ensayo para Peso Unitario y Vacíos en los Agregados

C 143 Método de Ensayo para Revenimiento del Concreto de Cemento Hidráulico

C 172 Práctica para Muestreo de Concreto Fresco

E 1 Especificación para Termómetros ASTM

E 11 Especificación para Mallas de Alambre tejido para Propósitos de Ensayo

2.2 Reportes y Estándares ACI:

207.5R – 88 Reporte sobre Concreto Compactado con Rodillo

211.3 – 75 (R 1988) Practica Estándar para Selección de Proporciones para Concreto sin Revenimiento

2.3 Oficina de Reclamos para Procedimiento de Ensayo:

USBR 4905-86 Consistencia y Densidad del Concreto sin Revenimiento por Tabla Vibratoria

2.4 Estándar Británico

BS 1881: Parte 104: 1983 Método para la Determinación del Tiempo Vebe

3. Resumen de los Métodos de Ensayo

3.1 La tabla vibratoria de Vebe es usada para medir la consistencia de mezclas de concreto rígidas a extremadamente secas (Nota 1). La consistencia es medida como el tiempo requerido para que una masa dada de concreto se consolide por vibración en un molde de forma cilíndrica. La densidad del espécimen compactado es medida por determinación de la masa del espécimen consolidado y dividiéndolo por su volumen, el cual es determinado usando los métodos de desplazamiento de agua.

Nota 1 – Otra descripción del concreto de esta consistencia esta dada en ACI 207.5R (R 1988).

3.2 Dos procedimientos son propuestos:

3.2.1 Método de Ensayo A (usando una masa de sobrecarga de 50 lb (22.7 Kg.) colocado arriba del espécimen de ensayo). El método de ensayo A será usado para ensayar concretote consistencia muy rígida a extremadamente seca, de acuerdo con ACI 211-75 (R1988).

3.2.2 Método de Ensayo B (sin sobrecarga)—El método de ensayo B será usado para concreto de consistencia rígida a muy rígida o cuando el tiempo de Vebe por el Método de Ensayo A es menor que 5 segundos.

4. Significado y Uso

4.1 Estos métodos de ensayo están destinados a ser usados para determinar la consistencia y densidad en mezclas de concreto rígido a extremadamente seco cuando concreto compactado con rodillo sea usado en la construcción.

4.1.1 Debido a la consistencia rígida a extremadamente seca de algunas mezclas de concreto compactado con rodillo, el método de ensayo estándar Vebe de varillar el espécimen en un cono de revenimiento, es sustituido por los Métodos de Ensayo A y B. Para el Método de Ensayo A, la masa de sobrecarga se incrementa de 6 lb (2.72 Kg) a 50 lb (22.7 Kg); y para el Método de Ensayo B, la masa de sobrecarga se elimina.

4.2 El Método de Ensayo A, usa una sobrecarga de 50 lb (22.7 Kg) y es usado para concreto consolidado por métodos de compactación con rodillo. La consistencia y densidad del concreto son compatibles para la consolidación con rodillos vibratorios y puede ser determinada usando el Método de Ensayo A.

4.3 El Método de Ensayo B, no usa una sobrecarga y puede ser usado para determinar la consistencia y densidad de algunas muestras de concreto consolidadas con técnicas de vibración convencionales y algunas mezclas de concreto consolidadas por rodillos vibratorios

5. Aparatos

5.1 Tabla Vibratoria Vebe –Una tabla vibratoria con cubierta de acero y ¾ pulg. (19 mm) de espesor, con dimensiones de aproximadamente 15 pulg. (381 mm) de longitud, 10 ¼ pulg. (260 mm) de ancho y 12 pulg. (305 mm) de altura. La mesa vibratoria será construida de tal manera que prevenga la flexión de la tabla durante la operación. La cubierta de la tabla será activada por un vibrador electromecánico. La masa total del vibrador y la tabla será de aproximadamente 210 lb (95 Kg). La mesa será nivelada y puesta en un piso de concreto o una losa de base, con la suficiente masa para prevenir desplazamientos del aparato durante la realización de ensayo. (Nota 2)

Nota 2 – La mesa vibratoria recomendada para estos métodos de ensayo es la mesa vibratoria de Vebe. Los ensayos hasta ahora han sido desarrollados usando este aparato. Una alternativa para la mesa vibratoria puede ser sustituida por el aparato Vebe (Fig. 1) provisto reuniendo las especificaciones para la vibración sinusoidal dada en 7.1 y de acuerdo con los requerimientos de ensayo alternativos de la Sección 9 y 11.

5.2 Molde Cilíndrico – El molde cilíndrico deberá estar hecho de acero u otro material duro resistente a la corrosión producida por la pasta de cemento, y deberá tener un diámetro interno de 9 ½ ± 1/16 pulg. (241 ± 2 mm), una altura de 7 ¾ ± 1/16 pulg.(197 ± 2 mm), y un espesor de pared de ¼ ± 1/16 pulg. (6 ± 2 mm). El volumen del molde deberá ser determinado al más cercano 0.001 pie³ (0.028 L) de acuerdo con el Método de Ensayo C 29/C 29 M. El molde deberá estar equipado con broches metálicos permanentemente de tal manera que pueda ser rígidamente sujetado a la mesa vibratoria. El borde superior del molde deberá ser liso, plano y paralelo al fondo del molde y deberá ser capaz de proveer un sello de aire y agua cuando el vidrio o la placa plástica es colocada en el borde superior.

5.3 Brazo giratorio y Manga Guía – Una manga guía de metal con una abrazadera ensamblada u otra forma compatible de sostener el artefacto montado en el brazo giratorio. El brazo giratorio y la manga guía deben tener la capacidad de sostener la varilla de metal adherida a la masa cilíndrica de 50 lb (22.7 Kg.) en una posición perpendicular a la superficie vibratoria y permitiendo a la varilla deslizar libremente cuando la abrazadera es liberada. El diámetro interior de la manga guía deberá ser 1/8 ± 1/16 pulg. (3.2 ± 1.6 mm) mayor que el diámetro de la varilla de metal de la sobrecarga. El brazo giratorio debe ser capaz de mantener la manga guía en una posición fija directamente sobre el centro de la superficie de vibración. El brazo giratorio deberá ser capaz de ser rotado hacia fuera del centro de la mesa (Nota 3)

Nota 3 – La mesa vibratoria de Vebe viene equipada con el brazo giratorio y la manga guía.

5.4 Sobrecarga – Una masa cilíndrica de acero con una placa circular de plástico adherido a su base y un eje metálico de al menos 18 pulg.(457 mm) de longitud y 5/8 ± 1/16 pulg. (16 ± 2 mm) de diámetro sujetada perpendicularmente a la placa y embebida en el centro de la masa. La varilla deberá deslizar a través de la manga guía sin quedar apretado. La placa plástica deberá ser de aproximadamente ½ pulg. (13 mm) de espesor y deberá tener un diámetro de 9 ± 1/8 pulg. (229 ± 3 mm). La sobrecarga montada deberá tener una masa de 50 ± 1 lb (22.7 ± 0.5 Kg.) incluyendo la masa de la placa de plástico y la varilla metálica.

5.5 Balanza o Bascula – Una balanza o báscula de suficiente capacidad para determinar la masa total de la muestra y el molde. La balanza o báscula deberá ser legible a la lectura más cercana a 0.05 % de la masa del espécimen de concreto.

5.6 Placa Lisa – Una pieza plana y lisa de vidrio o plástico limpio, de por lo menos ½ pulg. (13 mm) de espesor y de al menos 1 pulg. (25 mm) más largo que el diámetro del molde cilíndrico.

5.7 Malla – Una malla de 50 mm (2 pulg.) conforme a la especificación E 11.

5.8 Dispositivo de Tiempo – Un cronómetro, capaz de registrar intervalos de tiempo de al menos 2 minutos al más próximo 1 segundo.

5.9 Termómetro – termómetros ASTM No. 1F o 1C, conforme a los requerimientos de la especificación E 1.

5.10 Herramientas Pequeñas – Se requiere una pala de punta cuadrada y cucharas de mano, llave, varilla apisonadota y linterna.

6. Muestreo

6.1 Los especimenes de concreto fresco deberán ser obtenidos de acuerdo con la Práctica C 172.

6.2 Las muestras de concreto deberán tener un agregado con tamaño máximo nominal de 50 mm (2 pulg.) o menos. Si el concreto tiene agregado con tamaño mayor de 2 pulg., la muestra deberá ser obtenida por tamizado húmedo sobre una malla de 50 mm (2 pulg.) de acuerdo con la Práctica c 172.

6.3 A menos que se estipule lo contrario, los ensayos en las muestras de concreto deberán ser completadas dentro de los 45 minutos después de completar el mezclado.

7. Calibración y Estandarización

7.1 La mesa vibratoria, deberá producir un movimiento vibratorio sinusoidal con una frecuencia de al menos 3600 ± 100 vibraciones por minuto (60 ± 1.67 Hz) y una doble amplitud de vibración de 0.0170 ± 0.0030 pulg. (0.43 ± 0.08 mm) cuando una sobrecarga de 60.0 ± 2.5 lb (27.2 ± 1.1 Kg) se sujeta con tuerca al centro de la mesa.

7.1.2 Determine la frecuencia y doble amplitud de la mesa vibratoria bajo condiciones de ensayo simuladas, previas al uso inicial y de allí en adelante anualmente Un tacómetro de lengüeta vibratoria debe ser usado para verificar la frecuencia de vibración.

7.2 Molde cilíndrico – Determine el volumen del molde cilíndrico a la más próxima 0.001 pie³ (0.028 L) de acuerdo con el Método de Ensayo C 29 / C 29 M. Verifique el volumen del molde mensualmente el tiempo de uso regular y anualmente cuando su uso no sea frecuente. Si se han usado en cómputos de densidad (esto es, cuando una balanza con tara no esta disponible), determine la masa del molde cilíndrico a la más cercana 0.01 lb (5 g.). Para balanzas con capacidad de tara, tare la balanza con el molde y la placa lisa.

7.3 Determine la masa de la placa lisa a la más cercana 0.01 lb (5 g).

7.4 En adición a la frecuencia de calibración dada en 7.1.1, calibre la mesa vibratoria después de cualquier evento (incluyendo reparaciones) que podrían afectar su operación o funcionamiento o cuando los resultados de los ensayos sean dudosos.

8. Precauciones Técnicas

8.1 Cuando obtenga muestras, asegúrese que las muestras son representativas del material siendo muestreado.

8.2 Concreto rígido a consistencia muy seca es altamente susceptible a la segregación durante el manipuleo. Para minimizar la segregación, tenga cuidado en obtener las muestras y durante el transporte, remezclando y ensayando el concreto.

METODO DE PRUEBA A --- TIEMPO VEBE

9. Procedimiento

9.1 Tiempo de consistencia Vebe (Con Sobrecarga):

9.1.1 Usando palas de punta cuadrada y cucharas, obtener una muestra representativa con una masa mínima de 50 lb (22.7 Kg) de acuerdo con la Práctica C 172. Maneje el concreto de tal manera que el agregado grueso no se separe del mortero.

9.1.2 Humedezca el interior del molde y llénelo con 29.5 ± 1.5 lb (13.4 ± 0.7 Kg.) de concreto. Usando una pala de punta cuadrada y varilla apisonadota, coloque y distribuya el concreto emparejando para evitar la segregación y bolsas de roca. Nivele la superficie del concreto suelto.

9.1.3 Asegure el molde en la mesa Vebe apretando las tuercas de mariposa. Deslice el eje de la masa de la sobrecarga a través de la manga guía y rote la sobrecarga a su posición bloqueada centrada sobre el molde, asegurándose que entrará en el molde cuando sea liberado. La sobrecarga puede ser bajada dentro del molde durante este proceso para ajustar la posición del molde pero esta no será colocada sobre el espécimen. Asegure los tuercas de mariposa de la mesa Vebe con una llave para prevenir que se suelte durante el ensayo. Baje suavemente la sobrecarga sobre la superficie del espécimen

9.1.4 Si la sobrecarga no puede ser centrada en el molde sin atar en la pared interior del molde, coloque la sobrecarga directamente sobre el espécimen en el molde sin el uso de la manga guía y sostenga manualmente el eje de la sobrecarga perpendicular al borde superior de la mesa. El eje de la sobrecarga se debe sostener manualmente a través del resto del ensayo Vebe. No aplique presión de mano adicional a la sobrecarga cuando aplique la sobrecarga manualmente.

9.1.5 Encienda el vibrador y el cronómetro. Usando la linterna, observe el concreto en el espacio anular entre el borde exterior de la sobrecarga y la pared interior del molde. Observe el mortero hasta que se forme un anillo alrededor del perímetro total de la sobrecarga. Cuando se forme el anillo de mortero completamente alrededor de la sobrecarga pare el vibrador y el cronometro; determine el tiempo transcurrido al más cercano minuto y segundo. Registre este tiempo como el tiempo de consistencia Vebe, Método de Ensayo A. Si las tuercas de mariposa se sueltan durante el ensayo, repita el ensayo con una muestra de concreto fresco. Si el anillo de mortero no se forma después de dos minutos de vibración, pare el vibrador y el cronometro; registre esta condición en el reporte.

9.1.6 Si las siguientes condiciones existen después de haber transcurridos dos minutos, documente esto en el reporte, registre el tiempo transcurrido y si es necesario repita el ensayo:

9.1.6.1 Una bolsa de roca en el espécimen suelto evita que el anillo de mortero se forme en una localización pequeña, aunque el anillo de mortero se forma en todas las otras localizaciones, o

9.1.6.2 El tiempo transcurrido en el cual la mayoría del anillo de mortero formado es similar a las lecturas previas con la misma proporciones de mezcla

9.1.7 Determine la densidad del espécimen de acuerdo con la Sección 9.2

9.2 Densidad Vebe de Concreto Fresco Consolidado:

9.2.1 Siguiendo la determinación del tiempo Vebe, remueva la sobrecarga. Vibre el espécimen sin la sobrecarga para un tiempo total acumulado (incluyendo el tiempo de consistencia inicial) de 2 minutos,

9.2.2 Remueva el molde con el espécimen consolidado de la mesa de Vebe y limpie cualquier mortero de las paredes interiores del molde cilíndrico, sobre el nivel del concreto consolidado. Coloque la placa lisa sobre el molde cilíndrico y determine la masa a la más próxima 0.01 lb (4.5 g) del molde cilíndrico, el espécimen de concreto consolidado y la placa lisa. Determine la masa del espécimen restando la masa del molde cilíndrico y la placa lisa de la masa del molde cilíndrico, el espécimen consolidado y la placa lisa. Remueva la placa lisa.

9.2.3 Coloque el molde sobre una superficie a nivel y cuidadosamente llénelo con agua a temperatura ambiente hasta el nivel del menisco, justo por encima del borde mientras minimiza el lavado de la pasta desde la superficie del espécimen.

9.2.4 Determine la temperatura del agua al más próximo 1^o F (1^o C)

9.2.5 Cuidadosamente cubra el molde con una placa lisa de tal manera que elimine burbujas de aire y exceso de agua.

9.2.6 Limpie todos los excesos de agua y determine la masa total del molde cilíndrico, el espécimen consolidado, agua y placa lisa. Determine la masa del agua restando la masa del molde, espécimen y placa lisa, como se determino en la sección 9.2.2 de la masa total.

9.2.7 Determine el volumen de agua dividiendo la masa de agua entre la densidad del agua a la temperatura registrada, de acuerdo con los valores dados en el Método de Ensayo C 29 / C 29 M, Tabla 3, interpolando si es necesario. Determine el volumen del agua al más cercano 0.001 pie³ (0.028 L)

9.2.8 Determine el volumen del espécimen restando el volumen del agua obtenido en 9.2.7 del volumen del molde cilíndrico obtenido en 7.2.

9.2.9 Determine la densidad del espécimen de acuerdo con la Sección 11, Cálculos. Esto se refiere a la densidad Vebe del espécimen, Método de ensayo A.

9.3 Tiempo de Consistencia Vibratoria y Densidad Usando una Mesa Vibratoria Alternativa, Método de Ensayo A:

9.3.1 Determine el tiempo de consistencia del concreto de acuerdo con 9.1. Anote el uso de una mesa vibratoria alternativa, y anote el tiempo como tiempo de consistencia vibratoria, Método de Ensayo A.

9.3.2 Determine la densidad del espécimen de acuerdo con 9.2. Refiérase a esto como la densidad vibratoria del espécimen, Método de Ensayo A.

9.3.2.1 Cuando se ha determinado la consistencia y la densidad del concreto usando una mesa vibratoria alternativa, puede no ser posible vibrar el espécimen sin sobrecarga. Esto es debido a la alteración del espécimen compactado cuando ondas vibratorias de amplitudes largas y bajas frecuencias ocurren después de que el vibrador es apagado. Si esto ocurre, deje la sobrecarga sobre el espécimen, después determine el tiempo de vibración y vibre el espécimen para un tiempo acumulado total (incluyendo el tiempo de consistencia vibratoria inicial) de 2 minutos. Anote el uso de la sobrecarga para la determinación de la densidad.

9.3.2.2 Determine la densidad del espécimen consolidado de acuerdo con la sección 9.2.2 hasta la sección 9.2.9

METODO DE PRUEBA B --- TIEMPO VEBE

10. Procedimiento

10.1 Tiempo de Consistencia Vebe (Sin Sobrecarga)

10.1.1 Obtenga una muestra representativa de concreto de acuerdo con la sección 6, y deposite el concreto en el molde cilíndrico, de acuerdo a los numerales 9.1.1 y 9.1.2

10.1.2 Ponga el molde en la mesa Vebe apretando las tuercas de mariposa para prevenir que se suelte durante el ensayo.

10.1.3 Encender el vibrador y el cronometro. Observe el contacto entre el concreto y las paredes interiores del molde. Como el espécimen se consolida, un anillo de mortero se formará alrededor del perímetro del espécimen contra la pared interior del molde y llenara los espacios en el agregado grueso. Observe la formación del anillo de mortero alrededor del perímetro del molde. Cuando el anillo de mortero esta completamente formado, pare la vibración y el cronometro; determine el tiempo transcurrido al minuto y segundo más cercano. Registre este tiempo como el tiempo de consistencia Vebe, Método de Ensayo B. Si el anillo de mortero no se forma después de 2 minutos, pare la vibración. Registre esta condición en el reporte y repita el ensayo con una muestra de concreto fresco usando el Método de Ensayo A si es necesario. Si las tuercas de mariposa se sueltan durante el ensayo, repita el ensayo con una muestra de concreto fresco

10.1.4 Registre las condiciones de 9.1.6, si es apropiado.

10.2 Densidad del Concreto Fresco, Método de Ensayo B:

10.2.1 Determine la densidad del espécimen de acuerdo con 9.2. Refiérase a la densidad como densidad Vebe del espécimen, Método de Ensayo B.

10.3 Tiempo de consistencia Vibratoria y Densidad Usando Mesa Vibratoria Alternativa, Método de Ensayo B.

10.3.1 Tiempo de Consistencia Vibratoria, Método de ensayo B

10.3.1.1 Determine el tiempo de Consistencia Vibratoria, Método de Ensayo B, de acuerdo con 10.1.1 hasta 10.1.4. Registre el uso de una mesa vibratoria alternativa.

10.3.1.2 Si son observadas las condiciones de 9.3.2.1, descontinúe el ensayo y no use Método de Ensayo B para el tiempo de consistencia vibratoria o densidad.

10.3.2 Densidad del concreto Fresco, Método de Ensayo B:

10.3.2.1 Determine la densidad del concreto fresco de acuerdo con el numeral 9.2. Refiérase a la densidad como densidad vibratoria del espécimen, Método de Ensayo B

11. Cálculos

11.1 Determine la densidad del espécimen como sigue:

D = M_S/ V_S

Donde:

D = densidad, lb/pie³, Kg/ m³, Kg./dm³ (Nota 4)

M_S = masa del espécimen, lb (Kg)

V_S = volumen del espécimen, pie³ (dm³ o m³)

Nota 4 – Para convertir dm³ a m³, divida por 1000.

12. Informe

12.1 Reporte el tiempo de consistencia Vebe en segundos y la densidad en lb/pie³ (Kg/m³) y establezca si los datos fueron determinados por el Método de Ensayo A ó B y si el Vebe o una mesa vibratoria alternativa fue usada para el ensayo.

13. Precisión y Tendencia

13.1 La precisión de estos métodos de ensayo todavía no han sido determinados, pero la información esta siendo recolectada y una precisión establecida será incluida cuando esta sea desarrollada.

13.2 Tendencia – El procedimiento en estos métodos de ensayo para determinar la consistencia y densidad del concreto compactado con rodillo no tiene desviación porque la consistencia y densidad únicamente pueden ser definidas en términos de estos métodos de ensayo.

14. Palabras Clave

14.1 concreto; consistencia; densidad; concreto compactado con rodillo.

Referencia: Annual Book of ASTM Standard, 1995

Volume 04.02 Concrete and Aggregates