ASTM Designación: C 1231 – 00

Práctica Estándar para
Uso de Tapas no Adheridas en la Determinación del Esfuerzo de Compresión de Cilindros de Concreto
Endurecido.

1. Alcance
1.1 Esta práctica cubre los requerimientos para un sistema de cabeceado usando tapas no adheridas para ensayo de cilindros de concreto moldeados de acuerdo con la Práctica C 31/C 31M o C 192/C 192M. Las tapas de neopreno no adheridas de una dureza definida esta permitido de ser usadas en ensayos para un número máximo especificado de reusos sin ensayos de calificación para una seguridad del nivel de esfuerzo de compresión del concreto. Encima de estos esfuerzos, el nivel de las tapas de neopreno requerirá ensayo de calificación. El ensayo de calificación es requerido para todos los materiales elastoméricos diferentes del neopreno, sin importar la resistencia del concreto.
1.2 Las tapas no adheridas no serán usadas para aceptación del ensayo de concreto con esfuerzo de compresión por debajo de 1500 psi (10 Mpa) o por encima de 12000 psi (85 Mpa).
1.3 Los valores declarados en unidades libras-pulg. ó SI serán considerados como los estándar. Las unidades SI son mostradas en paréntesis. Los valores declarados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; entonces, cada sistema puede ser usado independientemente del otro.
1.4 Este estándar no pretende dar dirección a todos los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y prácticas saludables y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso. Para una especifica declaración de riesgo, ver Nota 4.

2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 31/C 31M Práctica para Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en el Campo
C 39 Método de Ensayo para Resistencia a la Compresión de Especímenes Cilíndricos de Concreto.
C 192/C 192M Práctica para Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en el Laboratorio
C 617 Practica para Cabeceo de Especímenes Cilíndricos de Concreto
C 2000 Sistema de Clasificación para productos de hule en Aplicaciones Automotrices.
D 2240 Método de Ensayo para Propiedades del Hule—Dureza en Durómetros

3. Terminología
3.1 Descripción de Términos Específicos a este Estándar:
3.1.1 almohadilla – una almohadilla elastomérica no adherida
3.1.2 tapa no adherida – un retenedor de metal y una almohadilla elastomérica.
4. Significado y Uso
4.1 Esta práctica proporcionada para usar un sistema de cabeceo no adherido en el ensayo de cilindros de concreto endurecido hechos de acuerdo con la Practica C 31/C 31M en lugar del sistema de cabeceado descrito en la Práctica C 617.
4.2 Las almohadillas elastoméricas se deforman con la carga inicial conforme al contorno de los extremos del cilindro y están restringidos de la extensión lateral excesiva por placas y anillos metálicos para proporcionar una distribución uniforme de carga desde el bloque de carga de la maquina de ensayo a los extremos del cilindros de concreto o mortero.

5. Materiales y Aparatos
5.1 Materiales y equipo necesario para producir que los extremos de los cilindros de referencia estén de acuerdo con los requisitos de planeidad del Método de Ensayo C 39 y los requerimientos de la Practica C 617. Esto puede incluir equipo de triturar o material de cabeceo y equipo para producir pasta de cemento limpia, yeso plástico de alta resisten-cia o tapas de mortero de sulfuro.
5.2 Almohadillas elastomericas:
5.2.1 Las almohadillas tendrán un espesor de ½  1/16 pulg.(13  2 mm) y el diámetro no deberá ser mayor que 1/16 pulg.(2 mm) menor que el diámetro interno del anillo retenedor.
5.2.2 Las almohadillas serán hechas de polychloroprene (neopreno) reuniendo los requisitos de Clasificación 2000 como sigue:
Orilla A, Durómetro Clasificación D 2000,
Llamada de línea
50 M2BC514
60 M2BC614
70 M2BC714

La tolerancia en Orilla A dureza en durómetros es  5. La tabla 1 proporciona requeri-mientos para uso de tapas hechas de material reuniendo los requerimientos de la Clasificación D 2000,mencionado anteriormente.
5.2.3 Son permitidos otros materiales elastoméricos que reúnan los requisitos de comportamiento de los ensayos de calificación de la Sección 8

Tabla 1 Requisitos para Uso de Almohadillas de Neopreno
Esfuerzo de compresión
del cilindro, psi (Mpa) Orilla A,
Dureza en
Durómetros Requisitos de los Ensayos de Calificación Reusos Máximos
1500 a 6000 (10 a 40) 50 Ninguno 100
2500 a 7000 (17 a 50) 60 Ninguno 100
4000 a 7000 (28 a 50) 70 Ninguno 100
7000 a 12000 (50 a 80) 70 Requerido 50
Mayor que 12000 (80) No permitido

5.2.4 Las almohadillas elastoméricas serán suministradas con la siguiente información:
5.2.4.1 El nombre del fabricante o proveedor
5.2.4.2 La orilla A, dureza
5.2.4.3 El rango aplicable de esfuerzo de compresión del concreto de la Tabla 1 o del ensayo de calificación.
5.2.5 El usuario deberá mantener un registro indicando la fecha en que la almohadilla fue puesta en servicio, los durómetros de la almohadilla y el numero de usos para el cual ha sido sometido.
5.3 Retenedores, serán hechos de metal para que proporcionen un uso durable y repetido (Nota 1). La cavidad en el retenedor metálico tendrá una profundidad de al menos dos veces el espesor de la almohadilla. El diámetro interno del anillo retenedor no deberá ser menor que 102 % o mayor que 107 % del diámetro del cilindro. Las superficies del retenedor metálico las cuales hacen contacto con los bloques de carga de la maquina de ensayo serán planos con 0.002 pulg. (0.05 mm). Las superficies de carga de los retenedores no deberán tener muescas, surcos, huecos mayores que 0.010 pulg. (0.25 mm) en altura o mayor que 0.05 pulg.2 (32 mm2) en área superficial.

Nota 1 – Retenedores hechos de acero y alguna aleación de aluminio han sido encontrados aceptables. Anillos retenedores de acero que han sido usados sucesivamente con almohadillas de neopreno de ½ pulg. (13 mm) son mostradas en la Fig. 1. Diseño de retenedores y metales usados son sometido a los requisitos de aceptación y comportamiento de la Sección 8.

6. Especímenes de Ensayo
6.1 Los especímenes serán cilindros de 6x12 pulg. (150x300 mm) o 4x8 pulg. (100x200 mm) hechos de acuerdo con la Practica C 31/C 31M o C 192/C 192M. Ningún extremo de un cilindro deberá salir de la perpendicularidad al eje por más de 0.5o (equivalente aproximadamente a 1/8 pulg. en 12 pulg. (3 mm en 300 mm). Ningún diámetro indivi-dual de un cilindro puede diferir de algún otro diámetro por más de 2 %.

Nota 2 –Un método para medir la perpendicularidad de los extremos del cilindro es colocar una escuadra a través del diámetro y medir la salida de la hoja larga de un elemento de la superficie cilíndrica. Un método alternativo es colocar el extremo de un cilindro en una superficie plana y sostener la escuadra contra esa superficie.

6.2 Las depresiones bajo un medidor con un “gage” de alambre redondeado a través del diámetro no deben exceder 0.20 pulg. (5 mm). Si los extremos del cilindro no reú-nen esta tolerancia, el cilindro no debe ser ensayado, a menos que las irregularidades sean corregidas por aserrado o esmerilado.

7. Procedimiento
7.1 Son permitidas tapas no adheridas para ser usadas en uno o ambos extremos de un cilindro en lugar de tapa o tapas reuniendo la Practica C 617, reuniendo los requisi-tos de la Sección 5.
7.2 Examine las almohadillas por uso excesivo o daño (Nota 6). Reemplace las almohadillas que tengan grietas o rajaduras que excedan los 3/8 pulg. (10 mm) en longitud a pesar de la profundidad. Inserte las almohadillas en los retenedores, antes de ser colocados en el cilindro (Nota 3)

Nota 3 – Algunos fabricantes recomiendan la limpieza de las almohadillas y extremos del cilindro con almidón o talco antes del ensayo.
Nota 4 – Precaución: En los cilindros de concreto ensayados con tapas no adheridas, la ruptura es más violenta comparados con cilindros ensayados con tapas adheridas. Como una precaución segura la maquina para ensayo de cilindros debe ser equipada con una jaula protectora. En adición, algunos usuarios tienen reporte de daños para ensayar en maquinas que sueltan de improviso la energía almacenada en las almohadillas elastoméricas.

7.3 Centre la tapa o tapas no adheridas en el cilindro y colóquelo en el bloque de carga inferior de la maquina de ensayo. Cuidadosamente alinee el eje del cilindro con el centro de la maquina de ensayo centrando el anillo retenedor superior en el bloque de carga con asiento esférico. Como el bloque de asiento esférico es llevado a soste-ner el anillo de retención superior, rote su porción móvil suavemente con la mano como para que un asiento uniforme sea obtenido. Después de la aplicación de carga, pero antes de alcanzar el 10% de la resistencia anticipada del espécimen, verifique que el eje del cilindro esta vertical con una tolerancia de 1/8 pulg. en 12 pulg. (3.2 mm en 300 mm) y que los extremos del cilindro estén centrados con anillo retenedor. Si el cilindro alineado no reúne estos requisitos, soltar la carga, verifique la conformidad con 6.1, y cuidadosamente centre el espécimen. Reaplique carga y verifique el centrado y alinea-miento del espécimen. Es permitido hacer una pausa en la aplicación de la carga para verificar que el cilindro esta alineado.
7.4 Complete la aplicación de carga, ensayo, cálculos y reporte los resultados de acuerdo con el Método de Ensayo C 39.

Nota 5 – A causa de soltar violentamente la energía almacenada en las almohadillas, los cilindros rotos raramente exhiben fractura cónica típica de cilindros cabeceados y los esquemas de los tipos de fractura en el Método de Ensayo C 39 no es descriptivo. Ocasionalmente, los cilindros con tapas no adheridas pueden desarrollar agrietamiento temprano, pero continua incrementando la carga. Por esta razón los cilindros pueden ser ensayados hasta la falla completa.

8. Calificación del Sistema de cabeceo no Adherido y Verificación de Rehuso de Almohadillas
8.1 La Tabla 1 especifica las condiciones bajo las cuales el polychloroprene (neopreno) de las almohadillas no adheridas pueden ser calificadas bajo esta sección dependiendo de la resistencia del concreto y la dureza de la orilla A. Almohadillas no adheridas hechas de otros materiales elastoméricos pueden ser calificados usando los procedi-mientos de esta sección.
8.2 Cuando los ensayos de calificación son requeridos, pueden ser hechos por ambos, el suministrado o el uso de almohadillas no adheridas. El usuario de almohadillas debe retener una copia del reporte de los ensayos de calificación actuales para demostrar conformidad con esta practica.
8.3 El esfuerzo de compresión de cilindros moldeados y ensayados con tapas no adheridas será comparado con el cilindro compañero ensayado con extremos nivelados o cabeceados para reunir los requisitos del Método de Ensayo C 39 y Practica C 617.
8.4 Para ser aceptable, los ensayos pueden demostrar que en un 95 % de nivel de confidencia ( = 0.05), el promedio de resistencia obtenido usando tapas no adheridas no es menor que el 98 % de la resistencia promedio de cilindros compañeros cabecea-dos o nivelados de acuerdo con 8.3
8.4.1 Cuando sea requerido, los ensayos de calificación serán hechos previos al uso de un sistema de tapas no adheridas en el mayor y el menor nivel de esfuerzo anticipado para establecer un rango aceptable de resistencia de cilindros para uso. Ensayos de calificación deben ser hechos, de acuerdo con 8.5 en uso inicial de tapas no adheridas en el mayor y el menor nivel de esfuerzo anticipado para establecer un rango de acep-tación de resistencia de cilindros para uso. En la práctica los cilindros individuales no deben tener esfuerzos más del 10 % mayores que el nivel de esfuerzos altos y más del 10 % menores que el nivel de esfuerzos bajos calificados o especificados en la Tabla 1. Los ensayos de calificación deben ser repetidos siempre que haya un cambio en el dise ño o dimensiones del anillo retenedor, o cuando hay un cambio en la composición o espesor de la almohadilla, o cambios en la dureza de la orilla A por más de 5 unidades. Los ensayos de calificación inicial incluirán la verificación que después de especificado el número máximo de rehusos las almohadillas reúnen los requerimientos de 8.4.
8.4.2 Cuando los ensayos sean hechos para establecer un numero permisible de rehúsos excediendo aquellos en la Tabla 1, solo aquellos ensayos o rehusos los cuales están dentro de 2000 psi (14 Mpa) del nivel de esfuerzos alto para ser calificado será incluido en el rehuso considerado. Los laboratorios pueden mantener registros del numero de veces que las almohadillas son rehusadas.

Nota 6 – La vida de una almohadilla depende de la dureza y tipo de material de la almohadilla, la resistencia del concreto, la diferencia entre el diámetro exterior del cilindro y el diámetro interior del anillo de retención, la desigualdad y rugosidad de los extremos del cilindro, y otros factores. Basado en información disponible, estropeando o por desgaste del perímetro de la almohadilla es normal suministrar no reduce el espesor de la almohadilla alrededor del perímetro. Grietas o partiduras en la almohadilla son reportadas para reducir materialmente la resistencia del cilindro. Reemplace las almohadillas que tengan grietas que excedan 3/8 pulg. (10 mm) de longitud, a pesar de su profundidad (ver 7.2).

8.5 Preparación del Espécimen para Calificación y Ensayo con Rehuso de Almohadilla
8.5.1 Un par de cilindros individuales serán hechos de una muestra de concreto y cura-dos tan cerca y parecido como sea posible: un cilindro del par es para ser ensayado después de cabeceado de acuerdo con 8.3 y el otro es para ser ensayado usando el sistema de tapas no adheridas.
8.5.2 Un mínimo de 10 pares de cilindros serán hechos en el mayor y el menor nivel de esfuerzos deseado o anticipado (nota 7). El nivel de esfuerzo es el promedio de 20 ó más cilindros cuyos esfuerzos están dentro del rango de 1000 psi (7 Mpa) (Nota 8). Mas de un par de cilindros pueden ser hechos de una muestra de concreto simple, pero los cilindros pueden venir de un mínimo de dos muestras hechas en diferentes días para cada nivel de resistencia de concreto (Nota 9).

Nota 7 – Si la Practica C 617 para especímenes cabeceados y cabeceado no adherido produce igual resistencia, el número de pares de cilindros que serán necesarios para demostrar la conformidad en el rango de 9 a más de 60, dependiendo de la variabilidad de los resultados de los ensayos. Si el sistema de cabeceado 2 produce igual resistencia, alrededor del 10 % de laboratorios requerirán más de 60 ensayos y 10% de laboratorios requerirán 9 ensayos para demostrar estadísticamente la conformidad.
Nota 8 – Note que el rango de resistencia permitido en ensayos de calificación para definir que el nivel de esfuerzos es 1000 psi (7 Mpa), pero solo cilindros con un rango de 2000 psi (14 Mpa) son incluidos en el conteo del rehuso.
Nota 9 – Los cilindros para ensayos de calificación pueden ser de pares de cilindros ensayados en operaciones de laboratorio de rutina y en muchas instancias, no son requeridas revolturas especiales para ensayos de calificación.

9. Cálculos
9.1 Para cada nivel de resistencia calcule la diferencia en esfuerzo para cada par de cilindros, y calcule el esfuerzo promedio de los cilindros con tapas de referencia y el esfuerzo promedio de los cilindros con tapas no adheridas, como sigue:
di = xpi - xsi (1)
xs = (xs1+xs2+xs3...+xsn)/n
xp = (xp1+xp2+xp3…+xpn)/n
Donde:
di = diferencia en esfuerzo de un par de cilindros calculados como esfuerzo del cilindro con tapas no adheridas menos el esfuerzo del cilindro preparado de acuerdo con la Práctica C 617 (puede ser positiva o negativa).
Xpi = esfuerzo de cilindros usando tapas no adheridas
Xsi = esfuerzo de cilindros usando la Práctica C 617
n = numero de pares de cilindros ensayados para el nivel de esfuerzos
xs = esfuerzo promedio de la Práctica C 617 cabeceo de cilindros para un nivel de esf.
xp = esfuerzo promedio de cilindros con tapas no adheridas para un nivel de esfuerzos

9.2 Calcule la diferencia promedio, d, y desviación estándar de la diferencia, sd, para cada nivel de esfuerzos, como sigue:
d = (d1+d2...+dn)/n (2)
sd = [(di - d)2 / (n – 1)]ln$

9.3 Para completar esta práctica la siguiente relación debe ser satisfecha:
xp  0.98 xs + (tsd) / (n)ln$ (3)

donde t es el valor de “t student” para (n-1) pares en  = 0.05 de la siguiente tabla:

(n-1) t ( = 0.05)A (n-1) t( = 0.05)A
4 2.132 29 1.699
9 1.833 30 1.697
14 1.761 40 1.684
19 1.729 60 1.671
24 1.711 100 1.662
(A) Use interpolación lineal para otros valores de (n-1) o refiérase a las tablas estadísticas apropiadas.

10. Palabras Clave
10.1 tapa; esfuerzo de compresión; concreto; ensayo del concreto; elastomérica; neopreno; almohadilla; hule; tapa no adherida.







APENDICE

REPORTE DE MUESTRAS Y CALCULO
1. Reporte de muestras:
1.1 Material de la almohadilla –Lote 4774, Protección de orilla A = 52, Espesor 0.51 pul
1.2 Anillo de Retención – Conjunto A manufacturado 7 – 97
1.3 Cilindros de concreto –Trabajo No. 7021, No. 1-10, mayo 3-7, 1999
1.4 Mortero de azufre –Lote 4321. Esfuerzo de compresión 6985 psi (48.2 Mpa)
1.5 Todos los ensayos a 28 días de edad.

2. Resumen
Xs = 3679 psi (25.35 Mpa)
Xp = 3663 psi (25.26 Mpa)
Sd = 46.06 psi (0.328 Mpa)
n = 10
t = 1.833

3. Cálculos – Usando la ecuación:
3663  (0.98)(3679) + (1.833)(46.06) / (10)ª
3663  3632 (sistema calificado en 3670 psi)

Métrico:
25.25  (0.98)(25.35) + (1.833)(0.328)ª
25.25  25.03 (Sistema Calificado)

Par de cilindros Almohadillas elastoméricas Cabeceado con azufre Diferencia, d
Psi Mpa psi MPa psi MPa
1 3605 24.9 3580 24.7 25 0.20
2 3605 24.9 3690 25.4 -85 -0.50
3 3585 24.7 3595 24.7 -10 0.00
4 3570 24.6 3625 25.0 -55 -0.40
5 3625 25.0 3640 25.1 -15 -0.10
6 3660 25.2 3740 25.8 -80 -0.60
7 3750 25.9 3720 25.6 30 0.30
8 3725 25.7 3720 25.6 5 0.10
9 3700 25.5 3725 25.7 -25 -0.20
10 3805 26.2 3755 25.9 50 0.30
Promedio
Desv. Est. Xp =3663 25.26 Xs = 3679 25.35 d -16
Sd 46.06 -0.090
0.328

Referencia: Annual Book of ASTM Standard, 2001
Volume 04.02 Concrete and Aggregates