ASTM Designación: C 173/C 173M– 01

ASTM Designación: C 173/C 173M– 01

Método de Ensayo Estándar para
Contenido de Aire en una Mezcla de Concreto Fresco por el Método Volumétrico


1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire en una mezcla de concreto fresco conteniendo algún tipo de agregado ya sean densos, celular o de peso ligero.
1.2 Los valores dados en ambas unidades libras-pulgada o SI serán considerados separadamente como los estándar. Las unidades SI son mostradas en paréntesis. Los valores dados pueden no ser exactamente equivalentes; por lo tanto cada sistema puede ser usado independientemente del otro. La combinación de valores de las dos unidades puede resultar en incompatibilidades
1.3 Este estándar no pretende cubrir todas las cuestiones de seguridad, si hay alguna, asociada con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma, establecer la seguridad apropiada y prácticas de salud así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.

2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM
C 29/C 29M Método de Ensayo para Peso Unitario y Vacíos en los Agregados.
C 138 Método de Ensayo para Peso Unitario, Volumen y Contenido de Aire del concreto (Método Gravimétrico).
C 172 Práctica para Muestreo de Mezclas de Concreto Fresco
C 231 Método de Ensayo para Contenido de Aire de una Mezcla de Concreto Fresco por el Método de Presión.
C 670 Práctica para Preparación de los Términos Precisión y Tendencia para Métodos de Ensayo en Materiales de Construcción.

3. Significado y Uso
3.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire en una mezcla de concreto fresco. Mide el aire contenido en la fracción de mortero de concreto pero no es afectado por el aire que puede estar presente dentro de los poros de las partículas de agregado.
3.1.1 Por lo tanto, es el ensayo apropiado para determinar el contenido de aire del concreto conteniendo agregado ligero, escoria enfriada por aire, y agregados naturales vesiculares o altamente porosos.
3.2 Este método de ensayo requiere la adición de suficiente alcohol isopropílico, cuando el medidor es inicialmente llenado con agua, para que después del primer y subsecuentes pequeños rodillados no forme espuma en el cuello de la sección superior del medidor. Si más espuma está presente que la equivalente al 2 % de aire por encima del nivel de agua, el ensayo se declara no valido y puede ser repetido usando una cantidad mayor de alcohol. La adición de alcohol para disipar la espuma en cualquier momento después del llenado inicial del medidor en la marca cero no es permitida.
3.3 El contenido de aire del concreto endurecido puede ser mayor o menor que el determinado por este método de ensayo. Esto depende de los métodos y cantidades de la energía de compactación aplicado al concreto del cual se toma el espécimen de concreto endurecido; la uniformidad y estabilidad de las burbujas de aire en el concreto fresco y endurecido; la exactitud del examen microscópico, si es usado; el tiempo de comparación; la exposición ambiental; la etapa en los procesos de entrega, colocación y consolidación, en el cual se determina el contenido de aire del concreto endurecido, es decir, antes y después de que el concreto vaya por una bomba, y otros factores.

4. Aparatos
4.1 Medidor de aire - Un medidor de aire que consiste en un recipiente y una sección superior (Fig. 1) que satisfaga los siguientes requerimientos:
4.1.1 El recipiente y las secciones superiores serán de suficiente espesor para permanecer rígidos durante su uso en condiciones normales de trabajo de campo. El material no deberá ser atacado por el alto pH de la pasta de cemento, deformado cuando se almacene a altas temperaturas en espacios cerrados o volverse quebradizo o agrietarse a bajas temperaturas. Un sello impermeable puede ser usado cuando la sección superior sea sujetada al recipiente.
4.1.2 Recipiente – El recipiente tendrá un diámetro de 1 a 1.25 veces su altura y será construido con un borde en o cerca de la superficie superior. Los recipientes tendrán una capacidad no menor de 0.075 pie3 (2.0 L).
4.1.3 Sección Superior – La sección superior debe tener una capacidad de al menos 20% mayor que la del recipiente y estará equipada con un empaque flexible y ganchos o abrazaderas para sujetarla al borde del recipiente. La sección superior deberá estar equipada con una escala transparente graduada en incrementos no mayores que 0.5% desde 0 en la parte superior a 9% o más del volumen del recipiente. Las graduaciones permitirán una exactitud de  0.1% por volumen del recipiente. El extremo superior del cuello debe tener una capa impermeable que mantendrá un sello impermeable cuando el medidor es invertido y rodado.
4.2 Embudo –Un embudo con un vástago de un tamaño que permita a este ser insertado a través del cuello de la sección superior y de longitud tal que se extienda a un punto justo por encima de la base de la sección superior. El extremo de la descarga estará construido de tal manera que cuando se agregue agua al contene-dor, el concreto se altere lo menos posible.
4.3 Varilla de Apisonado – Una varilla redonda lisa y recta, con diámetro de 5/8” 1/16 (16  2 mm) y longitud de al menos 12” (300 mm) con ambos extremos redondeados en forma de media esfera del mismo diámetro que la varilla. La varilla deberá estar hecha de acero, de polietileno de alta densidad u otro plástico de igual o mayor resistencia a la abrasión.
4.4 Regla de enrasado – Una varilla de acero recta y plana de al menos 1/8x3/4x12” (3x20x300 mm) o una varilla de polietileno de alta densidad, recta y plana u otro plástico de igual o mayor resistencia a la abrasión, de al menos 1/4x3/4x12” (6x20x300 mm).
4.5 Taza Graduada – Una taza de metal o plástico con una capacidad para ser gra-duada en incrementos iguales a 1.00  0.04% del volumen del recipiente medidor de aire. La taza calibrada es solamente para ser usada para adicionar agua cuando el contenido de aire del concreto exceda el 9 % del rango de calibración del medidor.
4.6 Vaso Medidor para Alcohol Isopropílico – Un vaso con una capacidad mínima de al menos 1 pt (500 mL) con graduaciones no mayores que 4 oz (100 mL) para medir una cantidad de alcohol isopropílico.
4.7 Jeringa –Una jeringa de hule que tenga una capacidad de al menos 2 oz (50 mL)
4.8 Vaso para agua – Un contenedor de aproximadamente 1qt (1 L) de capacidad
4.9 Cuchara – Una pequeña cuchara de metal.
4.10 Alcohol Isopropílico – Use alcohol isopropílico al 70 % por volumen (aproxima-damente 65 % por peso) (Nota1). Otros agentes dispersores de espuma son permiti-dos si los ensayos demuestran que el uso del agente no cambia el contenido de aire indicado, en la cantidad siendo usada, por más de 0.1 % o si factores de corrección son desarrollados similar al uso de la Tabla 1. Cuando otros agentes dispersantes sean usados, una copia del registro documentando el ensayo o cálculos deberán estar disponibles en el laboratorio.

Nota 1 – Alcohol isopropílico al setenta por ciento por volumen está comúnmente disponible como alcohol de frotar casero. Grados más concentrados pueden ser diluidos con agua en la concentración requerida

4.11 Mazo – Un mazo (con cabeza de hule o cuero), con una masa de aproximada-mente 1.25  0.5 lb (600  200 g).

Tabla 1 Corrección por el efecto del Alcohol Isopropilico en C 173/ C 173M Lectura del medidor de aire.
Alcohol isopropilico usado al 70 % Corrección
(Substracción)A
Pintas Onzas Litros
0.5 8 0.2 0.0B
1.0 16 0.5 0.0B
1.5 24 0.7 0.0B
2.0 32 0.9 0.0B
3.0 48 1.4 0.3
4.0 64 1.9 0.6
5.0 80 2.4 0.9
(A) Substracción de la lectura final del medidor
(B) Correcciones menores que 0.125 no son significativas y serán aplicadas solamente cuando 2.5 pt (1.2 L) o más de alcohol es usado. El efecto ocurre cuando el medidor es invertido después de haber sido llenado con una solución de alcohol y agua la cual viene a ser diluido cuando es mez-clado con el agua del concreto. Los valores dados son para medidores que tienen un volumen de recipiente de 0.075 pie3 (2.1 L) y una sección superior que es 1.2 veces el volumen del recipiente

5. Calibración
5.1 Calibre el medidor y la tasa calibrada inicialmente y anualmente o cuando haya una razón para sospechar daño o deformación del medidor o taza calibrada.
5.2 Determine el volumen del recipiente con una precisión de al menos 0.1 % por determinación de la masa de agua requerida para llenarlo a temperatura del cuarto y dividirlo por la densidad del agua a la misma temperatura. Siga el procedimiento de calibración descrito en el Método de Ensayo C 29 /C 29M.
5.3 Determine la precisión de la graduación en el cuello de la sección superior del medidor de aire llenando con agua el recipiente para medir y la sección superior ensamblados, hasta el nivel de la marca para la graduación de contenido de aire más alta.
5.3.1 Añada agua en incrementos de 1.0 % del volumen del recipiente para verificar la exactitud del rango de graduación del contenido de aire. El error en cualquier punto del rango graduado no deberá exceder del 0.1 % de aire.
5.4 Determine el volumen de la taza graduada usando agua a 70o F (21.1o C) por el método descrito en la sección 5.2. Puede hacerse una verificación rápida añadiendo una o más tasas calibradas de agua al aparato ya ensamblado y observar el increme nto en la altura de la columna de agua después de haberlo llenado a un nivel dado.

6. Muestreo
6.1 Obtenga la muestra de concreto fresco de acuerdo con la Práctica C 172. Si el concreto contiene partículas de agregado grueso que serian retenidas en la malla de 1 ½” (37.5 mm), tamice en húmedo una muestra representativa en una malla de 1” (25 mm) a fin de obtener material suficiente para llenar el recipiente. El procedimi-ento de tamizado húmedo se describe en la Práctica C 172. Lleve a cabo las opera-ciones de tamizado húmedo con el mínimo de perturbación del mortero practicable. No intente quitar el mortero adherido al agregado grueso retenido en la malla.

7. Procedimiento
7.1 Varillado y Golpeo – Humedezca el interior del recipiente y secarlo para humedecer pero no con apariencia brillante. Usando el cucharón, llene el recipiente con la mezcla de concreto fresco en dos capas de igual profundidad. Apisone cada capa 25 veces con la varilla. No fuerce los golpes hasta el fondo del recipiente, cuando apisone la primera capa. Cuando apisone la segunda capa, penetre la capa anterior aproximadamente 1” (25 mm). Después de que cada capa es apisonada, golpee los lados del recipiente de 10 a 15 veces con el mazo para cerrar algún hueco dejado por la varilla de apisonamiento y para liberar burbujas de aire atrapado. Después de golpear la capa final, un exceso delgado de concreto, 1/8” (3 mm) o menos, por encima del borde es aceptable. Adicione o remueva una representativa muestra de concreto si es necesario para obtener la cantidad requerida de concreto.
7.2 Enrasado – Después de apisonar y varillar la segunda capa, remueva el exceso de concreto con la varilla de enrase hasta que la superficie quede a nivel con la parte superior del recipiente. Limpie el borde del recipiente.
7.3 Adición de agua y alcohol – Humedezca el interior de la sección superior del medidor, incluyendo el empaque. Sujete la sección superior del recipiente e inserte el embudo. Adicione al menos 1pt (0.5 L) de agua seguido de la cantidad seleccionada de alcohol isopropílico (Nota 2). Registre la cantidad de alcohol isopropilico adicionada. Continúe adicionando agua hasta que aparezca en el cuello graduado de la sección superior (Nota 3). Remueva el embudo. Ajuste el nivel del liquido hasta que el fondo del menisco este nivelado con la marca de cero. Una jeringa de hule es usada para este propósito. Sujete y selle la capa impermeable.

Nota 2 – La cantidad de alcohol isopropilico necesario para mantener una lectura estable y un mínimo de espuma en la parte superior de la columna, dependerá de un numero de factores. Muchos concretos hechos con menos de 500 lb/yd3 (300 kg/m3) de cemento y contenido de aire menor de 4 % puede requerir menos de 0.5 pt (200 mL) de alcohol. Algunas mezclas con alto contenido de cemento hechas con sílica fume que tiene un contenido de aire de 6 % o más puede requerir más de 3 pt (1400 mL) de alcohol. La cantidad requerida variará con el contenido de aire del concreto, la cantidad y tipo de aditivo inclusor de aire, el contenido de cemento y contenido de cemento álcali, y quizás otros factores. Generalmente, la cantidad de alcohol necesario puede ser establecida para proporciones de mezclas dadas y no cambia grandemente durante el curso de un trabajo.
Nota 3 – Cuando, alguna vez, es necesario el uso de más de 4 o 4.5 pt (2.0 L) de alcohol isopropil, puede ser necesario restringir la cantidad de agua adicionada inicialmente para evitar sobrellenar el medidor. Sin embargo, es deseable inicialmente adicionar al menos alguna cantidad de agua para ayudar en el mezclado del alcohol y limitar el contacto del alcohol concentrado con la superficie del concreto.

7.4 Desplazamiento del Volumen de Aire en el Espécimen de Concreto Usando este Procedimiento:
7.4.1 Libere el concreto de la Base – Rápidamente invierta el medidor, agite la base horizontalmente y regrese el medidor a la posición vertical. Para evitar que el agrega do se aloje en el cuello de la unidad, no lo mantenga invertido por más de 5 seg. a un tiempo. Repita el proceso de inversión y agitado por un mínimo de 45 segundos hasta que el concreto quede libre y el agregado puede ser oído moviéndose en el medidor como si estuviera invertido.
7.4.2 Rodado – Coloque una mano en el cuello del medidor y la otra en la base. Usando la mano sobre el cuello, incline el medidor aproximadamente 45ºde su posición vertical con el fondo de la base del medidor descansando en el piso o en la superficie de trabajo. Mantenga esta posición a través del procedimiento descrito en esta sección. Usando la mano sobre la base para rotar el medidor, vigorosamente ruede el medidor de ¼ a ½ vueltas hacia delante y atrás varias veces, rápidamente inicie y pare el rodado. Gire la base del medidor alrededor de 1/3 de vuelta y repita el procedimiento de rodado como se establece previamente. Continúe el procedimiento de girado y rodado por aproximadamente 1 min. El agregado puede ser oído desli-zarse en el medidor durante este proceso.
7.4.2.1 Si, alguna vez, durante el proceso de inversión y rodado se encuentra que el liquido se esta filtrando del medidor, el ensayo no es valido, y un nuevo ensayo debe ser iniciado como en 6.1
7.4.2.2 Ponga la unidad en posición vertical y afloje la parte superior para permitir que alguna presión se estabilice. Permita al medidor estar así mientras que el aire se eleva a la parte superior hasta que el nivel del liquido se estabilice. El nivel del liquido es considerado estable cuando este no cambia más de 0.25% de aire dentro de un período de 2 min.
7.4.2.3 Si toma más de 6 minutos para que el nivel del liquido se estabilice o si hay más espuma que el equivalente a 2 % completo de las divisiones de contenido de aire en la escala del medidor sobre el nivel del liquido, descarte la serie e inicie un nuevo ensayo como en 6.1. Use una adición de alcohol mas grande que la usada en la serie inicial.
7.4.2.4 Si el nivel es estable sin excesiva espuma, lea el fondo del menisco al más cercano 0.25 % y registre la lectura inicial del medidor.
7.4.2.5 Si el contenido de aire es mayor que el 9% del rango del medidor, adicione un numero suficiente de tazas calibradas de agua para llevar el nivel del liquido den-tro del rango graduado. Lea el fondo del menisco al más cercano 0.25%. Registre el numero de tazas calibradas de agua a ser adicionadas a la lectura final del medidor en 8.1.3
7.5 Confirmación de la lectura inicial del medidor
7.5.1 Cuando una lectura inicial del medidor es obtenida como en 7.4.2.4 reapriete la parte superior y repita el rodado por i minuto como en 7.4.2, 7.4.2.2, y 7.4.2.3.
7.5.2 Cuando el nivel del liquido es estable como en 7.4.2.2 y son reunidos los requisitos de 7.4.2.3, haga una lectura directa en el fondo del menisco y estime el 0.25 % de aire. Si esta lectura no cambia más del 0.25% de la lectura inicial del medidor en 7.4.2.4, regístrelo como la lectura final de la muestra ensayada.
7.5.2.1 Si la lectura ha cambiado de la lectura inicial por más de 0.25 % de aire, registre esta lectura como una nueva “lectura inicial” y repita el 1 min. rodado como en 7.4.2. Lea el contenido de aire indicado. Si esta lectura no tiene cambio por más de 0.25% de aire desde la nueva “lectura inicial “ regístrela como la lectura final.
7.5.2.2 Si la lectura ha cambiado por más de 0.25%, descarte el ensayo e inicie uno nuevo con una nueva muestra de concreto como en 6.1 usando más alcohol.
7.6 Desensamble el aparato. Deshaga la base y examine el contenido para asegu-rarse de que no hay porciones de concreto empaquetado apretadamente y sin per-turbar. Si se encuentran porciones de concreto sin perturbar, la prueba no es válida.

8. Cálculos
8.1 La lectura final del medidor tiende a ser significativamente mayor que el contenido de aire actual de la muestra cuando 2.5 pt (1.2 L) o más de alcohol isopropilico es usado. Ver Nota 4.
8.1.1 Cuando menos del 2.5 pt (1.2 L) de alcohol isopropilico es usado la lectura final del medidor es el contenido de aire de la muestra de concreto ensayada excepto como se modifica en 8.1.3 o 8.2.
8.1.2 Cuando 2.5 pt (1.2 L) o más de alcohol isopropilico es usado, reste la corrección de la Tabla 1 de la lectura final del medidor para obtener el contenido de aire de la muestra de concreto ensayada excepto como se modifica en 8.1.3 o 8.2.

Nota 4 – Use interpolación lineal para obtener un factor de corrección si la cantidad de isopropil usado cae entre cantidades listadas en la Tabla 1.

8.1.3 Si es necesario adicionar tazas calibradas de agua para obtener una lectura como en 7.4.2.5, adicione el numero de tazas registrado al contenido de aire encontrado en 8.1.1 o 8.1.2
8.1.4 Reporte el contenido de aire al más cercano 0.25 % de aire.

Nota 5 – Cuando la sección superior esta inicialmente llena hasta la marca de cero con agua y alcohol isopropilico la mezcla tiene un volumen definido; sin embargo, cuando la solución es nuevamente mezclada con agua presente en el concreto, la concentración de alcohol cambia y la nueva solución ocupa un volume ligeramente menor que este, cuando el medidor fue inicialmente llenado hasta la marca de cero. Por esta razón, el indicador tiende a marcar un contenido de aire mayor que el actual, cuando más de 2.5 pt (1.2 l) de alcohol es usado. Por lo tanto, cuando grandes cantidades de alcohol son usadas, los factores de corrección de la Tabla 1 reducen el contenido de aire indicado por el medidor.

8.2 Cuando la muestra ensayada representa la porción de la muestra obtenida por tamizado húmedo sobre la malla de 1” (25 mm), calcule el contenido de aire del mor-tero o de la mezcla completa usando las formulas dadas en el Método de Ensayo C 231. Use cantidades apropiadas más gruesas o más finas que el tamiz de 1” en vez del tamiz de 1 ½” (37.5 mm) que se especifica en el Método de Ensayo C 231.

9. Precisión y Tendencia
9.1 La desviación estándar es esencialmente proporcional al promedio para diferen-tes niveles de contenido de aire. La siguiente declaración de precisión se basa en 979 pruebas hechas en 6 experimentos de campo por el West Virginia D.O.T. Se encontró que el coeficiente de variación multi-operador es de 11% del contenido de aire medido. Por lo tanto, los resultados de las pruebas por dos operadores diferen-tes en los especímenes tomados de una sola muestra de concreto no deben diferir entre sí por más de 32 % de su contenido de aire promedio (Nota 6).

Nota 6 – Estos números representan respectivamente, los limites de 1s% y d2s% descritos en la Práctica C 670. La recolección de información para la declaración de precisión fue obtenida usando procedimientos estándar previos al uso de cantidades grandes de alcohol isopropilico en el Método de Ensayo C 173/C 173M-01.

9.2 Este método de ensayo proporciona procedimientos volumétricos para determi-nar el contenido de aire en una mezcla de concreto fresco. Cuando se realiza apropiadamente, este método de ensayo no presenta tendencia, ya que el valor del contenido de aire solo puede definirse en términos de este método de ensayo.

10. Palabras clave
9.1 contenido de aire; calibración; concreto; factor de corrección; mezcla de concreto fresco; recipiente volumétrico; medidor; método volumétrico.

Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Volume 04.02 Concrete and Aggregates