ASTM Designación: C 231 – 97

Método Estándar de Ensayo para

Contenido de Aire en una Mezcla de Concreto

Fresco por el Método de Presión

1. Alcance

1.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire en una mezcla de concreto fresco mediante la observación del cambio en volumen de concreto con un cambio en la presión.

1.2 Este método de ensayo se usa para concretos y morteros hechos con agrega-dos relativamente densos para los cuales el factor de corrección del agregado puede ser determinado satisfactoriamente con la técnica descrita en la Sección 6. Esta prueba no se aplica a concretos hechos con agregados de peso ligero, escoria de altos hornos enfriadas con aire o agregados con alta porosidad. En estos casos debe usarse el Método de Ensayo C 173. Este método de ensayo no es aplicable también a concreto no plástico tales como el usado comúnmente en la fabricación de tubos y bloques de mampostería.

1.3 El texto de este estándar hace referencia a notas y pie de notas que proporcio nan información explicatoria. Estas notas y pie de notas (excluyendo aquellas en tablas y figuras) no deben ser considerados como requisitos de este estándar.

1.4 Los valores dados en unidades SI serán considerados como los estándar. Los valores en paréntesis son proporcionados para propósitos informativos solamente.

1.5 Este estándar no pretende señalar todos los problemas de seguridad asocia-dos con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma, establecer las medidas de seguridad y salud apropiadas, así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso. Ver nota A.1.7 para una medida de precaución especifica.

2. Documentos Referenciados

2.1 Estándares ASTM

C 138 Método de Ensayo para Peso Unitario, Rendimiento y Contenido de Aire del Concreto (Método Gravimétrico)

C 172 Práctica para Muestreo de Mezclas de Concreto Fresco

C 173 Método de Ensayo para Contenido de Aire en una Mezcla de Concreto Fresco por el método Volumétrico.

C 192 Práctica para Elaboración y Curado en Laboratorio de Especímenes Ensayo

C 670 Práctica para Preparación de los Términos Precisión y Tendencia para Métodos de Ensayo en Materiales de Construcción.

E 177 Práctica para Uso de los Términos Precisión y Tendencia en los Métodos de Ensayo ASTM.

3. Significado y Uso

3.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire en una mezcla de concreto fresco. Este ensayo determina el contenido de aire de una mezcla de concreto fresco excluyendo cualquier aire que pueda estar dentro de los vacíos de las partículas de agregado. Por esta razón, es aplicable a concreto hecho con partículas de agregado relativamente densas y requiere la determinación del factor de corrección de agregados. (ver 6.1 y 9.1)

3.2 Este método de ensayo y el Método de Ensayo C 138 y C 173 nos provee de los procedimientos para presión, gravimétrico y volumétrico, respectivamente, para determinar el contenido de aire en una mezcla de concreto fresco. El procedimiento de presión en este método de ensayo da sustancialmente el mismo contenido de aire que los otros dos métodos para concretos hechos con agregados densos.

3.3 El contenido de aire del concreto endurecido puede ser mayor o menor que el determinado por este método. Esto depende de los métodos y de la cantidad de energía de consolidación aplicada al concreto de donde se toma el espécimen de concreto endurecido; la uniformidad y estabilidad de las burbujas de aire en el concreto fresco y endurecido; precisión del examen microscópico, si es usado; tiempo de comparación; exposición al medio ambiente, tiempo de entrega; proceso de colocación y compactación en el cual se determina el contenido aire del concreto no endurecido, esto es, antes o después de que el concreto pase a través de una bomba u otros factores.

4. Aparatos

4.1 Medidor de Aire – Existen aparatos satisfactorios de dos diseños básicos de operación que emplean el principio de la Ley de Boyle. Para propósitos de referencia aquí estos son designados como Medidor Tipo A y Medidor Tipo B.

4.1.1 Medidor Tipo A – Un medidor de aire que consiste en un recipiente para medir y una cubierta ensamblada (ver Fig. 1) conforme a los requisitos de 4.2 y 4.3. El principio de operación de este medidor consiste en introducir agua a una altura predeterminada por encima de una muestra de concreto de un volumen conocido y la aplicación de una presión de aire predeterminada sobre el agua. La determinación consiste en la reducción del volumen de aire en la muestra de concreto que se obtie-ne observando como disminuye el nivel de agua al aplicar la presión de aire, la presión aplicada es calibrada en términos de porcentaje de aire en la muestra de concreto.

4.1.2 Medidor Tipo B -- Un medidor de aire que consiste en un recipiente para medir y una cubierta ensamblada (ver Fig. 2) conforme a los requisitos de 4.2 y 4.3. El principio de operación de este medidor consiste en igualar un volumen conocido de aire a una presión conocida en una cámara de aire hermética con el volumen de aire desconocido en la muestra de concreto, la aguja del medidor de presión se calibra en términos de porcentaje de aire a la presión observada en la cual ambas presiones se igualan. Presiones de trabajo de 7.5 a 30.0 psi (51 a 207 kPa) han sido usadas satisfactoriamente.

4.2 Tazón de Medición – El recipiente debe ser de forma cilíndrica, hecho de acero, metal duro u otro material duro que no reaccione con la pasta de cemento, teniendo un diámetro mínimo igual a 0.75 a 1.25 veces la altura, y una capacidad de al menos 0.20 pies³ (0.006 m³). Este debe tener un borde en la parte superior para poder cerrar herméticamente o construido de otra manera para proveer una presión entre el recipiente y la cubierta. Las superficies interiores del recipiente, de los bordes y otras partes que ensamblen entre sí deben tener terminado liso. El recipien-te de medición y la cubierta deben ser suficientemente rígidos para limitar el factor de expansión D del aparato (anexo A 1.5) a no más del 0.1% del contenido de aire que muestra la escala indicadora bajo presiones de uso normales.

4.3 Tapadera ensamblada:

4.3.1 La tapadera ensamblada debe estar hecha de acero o de otro material duro que no reaccione con la pasta de cemento. Debe tener un borde en la parte superior para poder cerrarlo herméticamente. Las superficies interiores deben tener un terminado suave y de forma tal que haya espacio para aire por arriba del nivel superior del recipiente de medición. La tapadera debe ser suficientemente rígida para limitar el factor de expansión del aparato como se señala en la sección 4.2.

4.3.2 La tapadera ensamblada debe tener un indicador directo de contenido de aire. La tapa para medidores Tipo A debe tener un tubo transparente con graduaciones o un tubo de metal de diámetro interior constante con un indicador de vidrio. Para medidores Tipo B el indicador del medidor de presión debe ser calibrado para indicar el porcentaje de aire. La escala debe tener graduaciones para medir un rango de contenido de aire de al menos 8 % legible al 0.1 % determinadas por el propio ensayo de calibración de presión de aire.

4.3.3 La tapadera ensamblada debe tener válvulas de aire a presión, válvulas de escape de aire y llaves para quitar o agregar agua en la medida que sea necesario para el diseño particular del medidor. También debe tener un mecanismo adecuado de sujeción de la tapa con el recipiente, que selle herméticamente sin atrapar aire en la junta de los bordes de la tapa y el recipiente. Una adecuada bomba de mano debe ser provista con la tapa como parte integral o como un accesorio.

4.4 Recipiente de Calibración – Tener una vasija con volumen interno igual a un porcentaje del volumen del recipiente de medición que corresponda al porcentaje aproximado de aire en la muestra de concreto a medir; o si es menor, debe ser posible revisar la calibración del indicador del medidor, al porcentaje aproximado de aire en el concreto a medir, llenándolo varias veces. Cuando el diseño del medidor requiera colocar el recipiente de calibración dentro del recipiente de medición para revisar su calibración, este debe ser cilíndrico y de profundidad interna ½” (13 mm) menor que el recipiente.

Nota 1 – Un recipiente de calibración apropiado para colocar dentro del recipiente de medición puede fabricarse de tubo de cobre calibre 16, de diámetro tal que proporcione el volumen necesario, con un disco de bronce de ½ “ de espesor soldado en el extremo. Cuando el diseño del medidor requiera que se retire agua del recipiente para revisar la calibración, el recipiente de calibración puede ser parte integral de la sección superior o puede ser un cilindro independiente similar al descrito arriba.

4.5 Los diseños de los distintos tipos de medidores de aire disponibles difieren en técnicas de operación por lo que no todos los artículos descritos en 4.6 a 4.16 pueden ser necesarios. Los artículos requeridos son aquellos necesarios para la correcta determinación del contenido de aire con el tipo de medidor usado de acuerdo con los procedimientos indicados en este método.

4.6 Resortes de Alambre y otros Artefactos para Mantener en su Lugar el Cilindro de Calibración.

4.7 Tubo de rociado—Un tubo de bronce de diámetro adecuado, que puede ser parte integral de la sección superior o proporcionarse por separado. Debe ser fabri-cado de tal modo que cuando se añada agua al recipiente, ésta rocíe las paredes de la cubierta y fluya por ellas causando un mínimo de perturbación al concreto.

4.8 Espátula – Una espátula típica para mampostería

4.9 Varilla de Apisonado – La varilla debe ser de acero, lisa, de 5/8” (16 mm) de diámetro y no menor de 16” (400 mm) de longitud, con el extremo redondeado o hemisférico con diámetro de 5/8” (16 mm).

4.10 Mazo – Un mazo con cabeza de hule o cuero que pese aproximadamente 1.25 ± 0.50 lb (0.57 ± 0.23 Kg) para usarse con recipientes de 0.5 pie³ (14 dm³) o menores. Para recipientes más grandes que 0.5 pie³ un mazo que pese aproximada-mente 2.25 ± 0.50 lb (1.02 ± 0.23 Kg).

4.11 Varilla para remover –Una varilla de acero u otro metal apropiado de al menos 1/8” (3 mm) de espesor y ¾“ (20 mm) de ancho por 12” (300 mm) de longitud.

4.12 Placa para remover exceso de concreto. Una placa metálica rectangular y pla-na para remover, de al menos ¼” (6 mm) de espesor o un vidrio o placa de acrílico de al menos ½” (12 mm) de espesor con una longitud y ancho de al menos 2” (50 mm) más grande que el diámetro del medidor que se va a usar. El borde de la placa debe estar recto y liso dentro de una tolerancia 1/16” (1.5 mm)

4.13 Embudo, Su salida debe acoplarse al tubo de rociado.

4.14 Recipiente para Agua –Con capacidad suficiente para llenar el indicador del medidor de presión desde la parte superior del concreto hasta la graduación cero.

4.15 Vibrador, como se describe en la Práctica C 192.

4.16 Mallas, 1 ½” (37.5 mm) con área de tamizado no menor de 2 pie² (0.19 m²).

5. Calibración del Equipo

5.1 Haga pruebas de calibración de acuerdo con los procedimientos descritos en el anexo. El trato brusco afecta la calibración de los medidores Tipo A y B. Los cam-bios en presión barométrica afectan la calibración de los medidores Tipo A pero no la de los medidores Tipo B. Los pasos descritos en las secciones A 1.2 a A 1.6 del anexo, en la manera que apliquen al tipo de medidor en cuestión, son prerequisitos para la prueba final de calibración para determinar ya sea la presión operacional P en el indicador de presión de medidores Tipo A conforme se describe en la sección A 1.7, o para determinar la precisión de las graduaciones que indican el contenido de aire en la escala del indicador de presión de los medidores Tipo B. Normalmente los pasos A 1.2 a A 1.6 solo necesitan ejecutarse una vez (en el momento de la calibración inicial) u ocasionalmente para verificar si la capacidad del cilindro de calibración y del recipiente de medición han variado. En cambio, las pruebas de calibración descritas en las secciones A 1.7 y A 1.9, para los medidores Tipo A y B respectivamente, deben ser hechas tan frecuentemente como sea necesario para asegurar que se este usando la presión operacional P adecuada en el indicador de presión de los medidores Tipo A, o que el contenido de aire correcto sea indicado por la escala de contenido de aire del indicador de presión de los medidores Tipo B. Un cambio en la elevación de más de 600 pies (183 m) de la localización a la cual fue calibrado un medidor Tipo A, se requerirá una recalibración de acuerdo con la sección A 1.7.

6. Determinación del Factor de Corrección del Agregado

6.1 Procedimiento – Determine el factor de corrección del agregado con una muestra combinada de agregados finos y gruesos como se indica en las secciones 6.2 a 6.4. Es determinado independientemente aplicando la presión calibrada a una muestra de agregados finos y gruesos en aproximadamente las mismas condiciones de hu-medad, cantidad y proporciones que presenta la muestra de concreto bajo ensayo.

6.2 Tamaño de la muestra de Agregado - Calcule los pesos del agregado fino y grueso presentes en la muestra de concreto recién mezclado cuyo contenido de aire se desea determinar, usando las siguientes fórmulas:

F_s= (S/B) x F_b (1)

C_s = (S/B) x C_b (2)

Donde:

F_s = Peso del agregado fino en la muestra de concreto bajo ensayo (lb o Kg)

S = Volumen de la muestra de concreto (vol. del recipiente de medición) pie³ (m³)

B = Volumen del concreto producido por carga (Nota 2) pie³ (m³)

F_b= Peso total del agregado fino en la condición de humedad usada en la producción de la mezcla, lb (Kg).

C_s = Peso del agregado grueso en la muestra de concreto bajo ensayo, lb (Kg)

C_b = Peso total del agregado grueso en la condición de humedad usada en la producción de la carga, lb (Kg).

Nota 2 – El volumen de concreto producido por carga puede ser determinado de acuerdo con las estipulaciones de la prueba C 138.

Nota 3 – El término peso es temporalmente usado en esta norma dado su uso tan popular. La palabra se refiere tanto a fuerza como a masa y se debe tener cuidado en determinar cual es su significado en cada caso (en unidades SI se usa newton para fuerza y kilogramo para masa).

6.3 Colocación del Agregado en el Recipiente de Medición – Mezcle muestras representativas de agregado fino F_s y de agregado grueso C_sy colóquelos en el recipiente de medición con agua hasta una tercera parte. Coloque la mezcla de agregados en pequeñas cantidades; si es necesario, añada más agua hasta que inunde todo el agregado. Vierta cada cucharada de mezcla de tal manera que atrape el menor contenido de aire posible y elimine rápidamente la espuma acumulada. Golpee suavemente los lados del recipiente y apisone ligeramente 1” (25 mm) superiores del agregado con 8 a10 golpes de varilla. Revuelva cada vez después de añadir agregado para eliminar el aire atrapado.

6.4 Determinación del Factor de Corrección del Agregado:

6.4.1 Procedimiento Inicial para Medidores Tipo A y Tipo B—Cuando todo el agrega-do haya sido colocado en el recipiente de medición, remueva el exceso de espuma y mantenga el agregado inundado por un periodo de tiempo aproximadamente igual al tiempo que transcurra entre la introducción de agua a la mezcla y la ejecución del ensayo de contenido de aire, antes de proceder con la determinación como se indica en la sección 6.4.2 o6.4.3.

6.4.2 Medidor Tipo A – Complete el ensayo como se describe en 8.2.1 y 8.2.2. El factor de corrección del agregado, G, es igual a h₁ – h₂ (ver Fig. 1) (Nota 4).

6.4.3 Medidor Tipo B – Desarrolle los procedimientos descritos en 8.3.1. Remueva un volumen de agua del aparato ensamblado y llénelo con un volumen equivalente aproximadamente al volumen de aire que estaría contenido en una muestra típica de concreto con tamaño igual al volumen del recipiente. Remueva el agua de la forma descrita en A.1.9 para los ensayos de calibración. Complete la prueba como se indica en 8.3.2. El factor de corrección del agregado, G, es igual a la lectura de la escala de contenido de aire menos el volumen de agua removido del recipiente, expresada como un porcentaje del volumen de éste (ver Fig. 1).

Nota 4 – El factor de corrección del agregado variará dependiendo del tipo de agregado. Solo puede ser determinado mediante ensayo, ya que aparentemente no esta relacionado directamente con la capacidad de absorción de las partículas. El ensayo puede hacerse fácilmente y no debe ser ignora-do. Generalmente el factor permanece razonablemente constante para cada tipo de agregado, pero se recomienda verificar el ensayo ocasionalmente.

7. Preparación de la Muestra de Concreto para Prueba

7.1 Obtenga la muestra de una mezcla de concreto recién mezclado de acuerdo con los procedimientos aplicables de la Práctica C 172. Si el concreto contiene partí-culas de agregado grueso que pueden ser retenidas en la malla de 2” (50 mm), tamice en húmedo una cantidad suficiente de la muestra representativa sobre una malla de 1 ½” ( 37.5 mm), como se describe en la Práctica C 172, para llenar el recipiente de medición del tamaño seleccionado para su uso. Lleve a cabo las ope-raciones de tamizado en húmedo con la mínima perturbación posible del mortero. No intente limpiar el mortero adherido a las partículas de agregado grueso retenido en la malla.

8. Procedimiento para Determinar el Contenido de Aire del Concreto

8.1 Colocación y compactación de la muestra:

8.1.1 Humedezca el interior del recipiente medidor y colóquelo en una superficie firme, nivelada y plana. Coloque en el recipiente de medición, en capas iguales, una muestra representativa de concreto, preparada como se describe en la sección 7. Compacte cada capa con el procedimiento de varillado (8.1.2) o por vibración (8.1.3) Remueva el exceso de la capa superior (8.1.4). Varille el concreto con revenimiento mayor que 3” (75 mm). Varille o vibre el concreto con revenimiento entre 1 y 3” (25 a 75 mm). Compacte el concreto con revenimiento < 1” (25 mm) mediante vibración.

8.1.2 Varillado—Coloque el concreto en el recipiente de medición en tres capas de aproximadamente igual volumen. Compacte cada capa de concreto con 25 golpes de varilla uniformemente distribuidos sobre la sección transversal. Después de que cada capa es varillada, golpee los lados del medidor suavemente con el mazo de 10 a 15 veces para cerrar cualquier hueco que haya quedado y para liberar burbujas de aire atrapado. Apisone la capa del fondo en su profundidad total, evitando que la varilla golpee el fondo del recipiente. Apisone la segunda y tercera capa con la fuerza necesaria para que la varilla penetre 1” (25 mm) en la capa inferior. Adicione la capa final de concreto de tal manera que evite el exceso de llenado (ver 8.1.4).

8.1.3 Vibración – Coloque el concreto en el recipiente de vibración en dos capas de aproximadamente igual volumen. Coloque todo el concreto de cada capa antes de iniciar el vibrado de esa capa. Compacte cada capa con tres inserciones del vibrador distribuidas en partes iguales sobre toda la superficie. Adicionar la capa final de tal manera que evite el exceso de llenado (sección 8.1.4). Al compactar la capa de fondo no permita que el vibrador descanse o toque el fondo o los lados del recipiente de medición. Tenga cuidado al sacar el vibrador para asegurar que no deja bolsas de aire dentro del espécimen. Mantenga una duración de vibración constante para el tipo de vibrador, el tipo de concreto y el tipo de recipiente que se esté utilizando. La duración de la vibración requerida dependerá de la trabajabilidad del concreto y de la eficiencia del vibrador. Continúe la vibración hasta que el concreto esta adecuada-mente compactado. Nunca continúe la vibración tanto como para causar que se escape la lechada de la mezcla.

Nota 5 – La sobrevibración puede causar segregación y la perdida de aire atrapado intencionalmente. Usualmente, suficiente vibración ha sido aplicada tan pronto como la superficie del concreto se vuelve relativamente lisa y toma una apariencia brillante.

8.1.4 Remoción del Excedente del Concreto – Después de compactar el concreto quite el exceso de la superficie, deslizando la varilla de enrase sobre el borde del recipiente de medición con un movimiento a manera de aserrado hasta que el recipi-ente este totalmente nivelado. Al completar la compactación, el recipiente no debe tener ni exceso ni muy poco concreto. La remoción de 1/8” (3 mm) al nivelar la superficie es considerado óptimo. Cuando se usa una placa para enrasar el concreto se enrasa como se prescribe en el Método de Prueba C 138.

Nota 6 – Una pequeña cantidad de concreto representativo de la muestra puede añadirse para compensar deficiencias. Si el recipiente contiene demasiado concreto, quite parte con una espátula o cucharón antes de nivelar y enrasar la superficie.

Nota 7 – El uso de una placa de enrase sobre el aluminio u otro material suave de los recipientes de medición puede causar desgaste rápido de los bordes y requerir mantenimiento frecuente, calibración y en consecuencia reemplazo.

8.1.5 Aplicación del Método de Prueba – Cualquier parte del método de prueba que no se designe específicamente para medidores Tipo A o Tipo B aplica a ambos tipos

8.2 Procedimiento – Medidor Tipo A

8.2.1 Preparación para Ensayo – Limpie bien los bordes del recipiente y de la cubierta para que cuando ésta se una al recipiente cierre herméticamente. Ensamble el aparato y agregue agua sobre el concreto por el tubo hasta que llegue a la marca de la mitad de la columna de medición. Incline el aparato unos 30° respecto a la vertical y usando el fondo del recipiente como eje, darle varias vueltas en circulo con el extremo superior de la columna, simultáneamente golpee la cubierta suavemente para remover burbujas de aire atrapado sobre la muestra de concreto. Regrese el aparato a su posición vertical y llene la columna de agua ligeramente por encima de la marca de cero golpeando ligeramente los lados del recipiente. Haga que el nivel de agua en el tubo llegue a cero antes de cerrar la toma de agua en el extremo superior de la columna (ver Fig. 1 A).

Nota 8 – Algunos medidores del Tipo A cuentan con una marca de llenado calibrada debajo de la marca del cero. Generalmente, esta marca de inicio no debe ser usada desde, como se notifica en 8.2.3, que el contenido aparente de aire es la diferencia entre el nivel de agua en la lectura H, en la presión P y el nivel de agua h₂ en presión cero después de liberarse de la presión P.

8.2.2 La superficie interna de la cubierta que ensambla deberá mantenerse limpia y libre de aceite o grasa; la superficie deberá estar húmeda para evitar la adherencia de burbujas de aire que puedan dificultar el ensamble del equipo.

8.2.3 Procedimiento de la Prueba – Aplique al concreto una presión ligeramente mayor a la presión de prueba P deseada [aproximadamente 0.2 psi (1380 Pa) más] utilizando la bomba manual. Para equilibrar la presión golpee fuertemente los lados del recipiente y cuando el indicador de presión muestre la presión exacta de prueba P, determinada de acuerdo con la Sección A 1.7, lea el nivel de agua h₁ y registre la medición aproximada a la marca o media marca más cercana en la escala graduada del tubo o vidrio de medición (ver Fig. 1 B). Para mezclas muy duras puede ser necesario golpear fuertemente el recipiente varias veces, hasta que no se produzcan cambios en el contenido de aire indicado. Libere gradualmente la presión de aire con la válvula de escape de la parte superior de la columna de aire y golpee ligeramente los lados del recipiente durante un minuto. Registre el nivel de agua h₂ aproximando a la marca o media marca más cercana (ver fig. 1 C). Calcule el contenido aparente de aire con la siguiente fórmula:

A₁ = h₁ – h₂ (3)

Donde:

A₁ = contenido aparente de aire

h₁ = lectura del nivel de agua a la presión P (ver nota 6)

h₂ = lectura del nivel de agua a presión cero, después de liberar la presión P.

8.2.4 Prueba de Revisión – Repita los pasos descritos en la sección 8.2.3 sin añadir agua para restablecer el nivel de agua en la marca cero. Las dos lecturas sucesivas del contenido aparente de aire deben diferir en un 0.2 % máximo y deben prome-diarse para obtener el valor A₁ que se usará para calcular el contenido de aire A_s de acuerdo con la Sección 9.

8.2.5 En el caso de que el contenido de aire exceda el rango del medidor cuando este se opere a presión normal de prueba P, reduzca la presión de prueba a presión alterna de prueba P₁ y repita los pasos señalados en las secciones 8.2.2 y 8.2.3

Nota 9 – Ver la sección A.1.7 del anexo. Para un procedimiento de calibración exacto. Se puede calcular un valor aproximado de la presión alterna P₁ tal que el contenido aparente de aire sea igual a dos veces la lectura del medidor, con la siguiente ecuación:

P₁ = P_a P/(2P_a + P) (4)

Donde:

P₁ = presión alterna de prueba, psi (kPa)

P_a = presión atmosférica, psi (aproximadamente 14.7 psi (101 kPa), pero varía dependiendo de la altitud y condiciones climatológicas.

P = Presión normal de prueba o presión operacional del medidor, psi (kPa)

8.3 Procedimiento – Medidor tipo B

8.3.1 Preparación para Ensayo – Limpie completamente los bordes del recipiente y de la cubierta para que cuando esta se una al recipiente cierre herméticamente, ensamble el aparato. Cierre la válvula de aire entre la cámara de aire y el recipiente de medición y abra ambas llaves de desagüe que se encuentran en los hoyos de la cubierta. Usando una jeringa plástica inyecte agua a través de uno de las llaves de desagüe hasta que el agua salga por el otro desagüe. Mueva suavemente el medi-dor hasta que salga todo el aire por la misma llave de desagüe.

8.3.2 Procedimiento de la Prueba – Cierre la válvula de escape de la cámara y bombee aire en la cámara hasta que el indicador de presión llegue a la línea de presión inicial. Deje pasar unos segundos para que el aire comprimido se enfríe a temperatura normal. Estabilice el indicador a la presión inicial bombeando o sacando aire conforme sea necesario y golpeándolo ligeramente. Cierre las dos llaves de desagüe en los hoyos de la cubierta. Abra la válvula de aire entre la cámara y el recipiente de medición. Golpee firmemente los lados del recipiente para equilibrar la presión interna. Golpee suavemente el indicador de presión para estabilizar la aguja y leer el porcentaje de aire. Si no se cierra la válvula de aire principal antes de liberar la presión del recipiente o de la cámara de aire, el agua será succionada a la cámara de aire causando errores en las mediciones subsecuentes. En el caso de que entre agua en la cámara de aire deberá ser sacada por la válvula de escape de agua y se deberá bombear más aire para expulsar residuos de agua. Libere la presión abriendo las dos llaves de desagüe (Fig. 1, A y B) antes de quitar la cubierta.

9. Cálculos

9.1 Contenido de Aire de la Muestra Ensayada – Calcule el contenido de aire del concreto en el recipiente de medición con la siguiente ecuación:

A_s = A₁ - G (5)

Donde: As = contenido de aire de la muestra sometida a prueba, %

A₁ = contenido aparente de aire de la muestra sometida a prueba, % (ver 7.2.2 y 8.3.2).

G = factor de corrección del agregado, % (Sección 6).

9.2 Contenido de Aire de toda la Mezcla – Cuando la muestra ensayada representa la porción de la muestra que es obtenida por tamizado en húmedo para remover partículas de agregado mayores de 1 ½” (37.5 mm), el contenido de aire de toda la mezcla puede calcularse como sigue:

At = 100 As. Vc / (100 Vt - As.Va) (6)

Donde: (Nota 10):

At = contenido de aire de toda la mezcla, %

Vc = volumen absoluto de todos los ingredientes de la mezcla que pasan la malla de 1 ½”, libre de aire, como se determina con los pesos originales de la mezcla, pie³, m³

Vt = volumen absoluto de los ingredientes de la mezcla, libre de aire, pie³, (m³).

Va = volumen absoluto de los agregados de la mezcla mas gruesos que la malla de 1 ½”, como se determina con los pesos originales de la mezcla, pie³, (m³).

9.3 Contenido de Aire del mortero – Cuando se desea conocer el contenido de aire del mortero en la mezcla, calcularlo como sigue:

Am = 100 As Vc / [100 Vm + As (Vc – Vm) ] (7)

Donde:

Am = contenido de aire de la fracción de mortero, %

Vm = volumen absoluto de los ingredientes del mortero en la mezcla, libre de aire, pie³ (m³).

Nota 10 – La manera más conveniente de obtener los valores a usar en las ecuaciones 6 y 7 es de datos de la mezcla de concreto tabulados como se indica para mezclas de cualquier tamaño:

Volumen absoluto, pie³ (m³).

Cemento __________

Agua __________ } Vm } Vc

Agregado fino __________

Agregado grueso (No. 4 a 1 ½”) __________

Agregado grueso (1 ½”) __________ Va

Total __________ Vt

10. Precisión y tendencia

10.1 Precisión:

10.1.1 Precisión de un solo operador – La desviación estándar de un solo operador no puede establecerse porque los requisitos de la muestra para este método, como establece la Práctica C 172, no permiten que al mismo tiempo un solo operador conduzca más de un ensayo en una muestra.

10.1.2 Precisión multilaboratorio – La desviación estándar de un multilaboratorio no se ha establecido.

10.1.3 Precisión multioperador – La desviación estándar del multioperador del resul-tado de una sola prueba, se encontró en 0.28 % de aire por volumen de concreto para medidor Tipo A, los medidores del aire como el contenido de aire no debe exceder al 7 %. Es por eso que los resultados de dos pruebas adecuadamente

conducidas por diferentes operadores, pero no del mismo material, no debe diferir en más del 0.8 % de aire por volumen de concreto (ver Práctica E 177,nota 8 y nota 9).

Nota 11 – Estos números representan, respectivamente, los límites (1s) y (d2s) como se describen en la Práctica C 670. La precisión de lo enunciado se basa en la variación de las pruebas a tres dife-rentes concretos, cada uno probado por once diferentes operadores.

Nota 12 – La precisión de este método usando medidores de aire Tipo B no ha sido determinada.

10.2 Tendencia. Este método de ensayo no tiene tendencia porque el contenido de aire de la mezcla de concreto fresco solamente puede ser definida en términos de los métodos de ensayo.

11. Palabras Clave

11.1 contenido de aire; calibración; concreto; factor de corrección; recipiente de medición; medidor; presión; bomba, peso unitario.

ANEXO

A 1. CALIBRACIÓN DEL APARATO

A1.1 Los ensayos de calibración deberán hacerse de acuerdo con los siguientes procedimientos que se apliquen al tipo de medidor que se utilice.

A1.2 Calibración de la Vasija de calibración – Determine con precisión el peso del agua w, requerido para llenar la vasija de calibración. Utilice una balanza con precisión de 0.1 % del peso de la vasija llena con agua. Este paso deberá llevarse a cabo para medidores Tipo A y Tipo B.

A1.3 Calibración del recipiente de medición – Determine el peso del agua W requerido para llenar el recipiente de medición utilizando una balanza con precisión de 0.1 % del peso del recipiente lleno con agua. Deslice una placa de vidrio sobre el borde del recipiente para verificar que el recipiente esta completamente lleno de agua. Aplique una capa delgada de grasa al borde del recipiente para lograr una unión impermeable entre la placa de vidrio y el borde del recipiente. Este paso debe llevarse a cabo tanto para los medidores Tipo A como para los medidores Tipo B.

A1.4 Volumen Efectivo de la Vasija de calibración, R – La constante R representa el volumen efectivo de la vasija de calibración expresado como un porcentaje del volumen del recipiente de medición.

A1.4.1 Para medidores Tipo A calcule R de acuerdo con la fórmula (Nota A1):

R = 0.98 w/W (A1.1)

Donde:

w = peso del agua requerida para llenar la vasija de calibración

W = peso del agua requerida para llenar el recipiente de medición

Nota A1.1 – El factor 0.98 se usa para corregir la reducción del volumen de aire en la vasija de cali-bración cuando es comprimida por una profundidad de agua igual a la profundidad del recipiente de medición. Este factor es aproximadamente de 0.98 para un recipiente de calibración de 8” (203 mm) de profundidad a nivel del mar. Este valor decrece a aproximadamente 0.975 a 5000 pies (1524 m) sobre el nivel del mar y a 0.970 a 13 000 pies (3962 m) sobre el nivel del mar. El valor de esta cons-tante disminuirá aproximadamente 0.01 por cada 4” (102 mm) de incremento en la profundidad del recipiente. La profundidad del recipiente de medición y la presión atmosférica no afectan el volumen efectivo de la vasija de calibración para los medidores Tipo B.

A1.4.2 Para medidores Tipo B calcule R de acuerdo con la fórmula (Nota A1):

R = w / W (A1.2)

A1.5 Determinación o Verificación de la Tolerancia del factor de expansión, D:

A1.5.1 Para medidores tipo A determine el factor de expansión D (Nota A1.2) llenan-do el aparato con agua solamente (asegurándose que se ha removido todo el aire atrapado y que el nivel de agua se encuentra exactamente en la marca de cero) (Nota A1.3) y aplicando aire a presión aproximadamente igual a la presión operacio-nal P determinada mediante la prueba de calibración descrita en el punto A1.7. La cantidad que la columna de agua baje será el factor de expansión equivalente, D, para ese aparato y presión en particular (Nota A1.5).

Nota A1.2 – Aun cuando el recipiente, la cubierta y el mecanismo de sujetasión del aparato deben estar sólidamente construidos para aguantar la presión, la aplicación de presión interna producirá un pequeño aumento de volumen. Esta expansión no afecta los resultados de la prueba porque, con los procedimientos descritos en las secciones 6 y 8, la cantidad de expansión es la misma para la prueba de aire en el concreto que para la prueba del factor de corrección de agregados finos y gruesos com-binados. Por lo tanto, queda cancelada automáticamente. Sin embargo, no es parte de la prueba de calibración el determinar la presión del aire a usar al hacer pruebas de concreto recién mezclado.

Nota A1.3 – Las columnas de agua de algunos medidores tipo A tienen una marca para el nivel de agua inicial y una marca de cero. La diferencia entre ambas marcas es la tolerancia del factor de expansión. Esta tolerancia debe verificarse del mismo modo que para medidores que no tengan ambas marcas, pero para medidores con dos marcas el factor de expansión debe omitirse al calcular las lecturas de calibración de la sección A1.7.

Nota A1.4 – Para este propósito será suficiente utilizar un valor aproximado de p, determinado con la prueba de calibración preliminar descrita en la sección A1.7, excepto que deberá usarse un valor aproximado para el factor de calibración K. Para esta prueba K = 0.98 R, lo cual es lo mismo que la ecuación A1.2, excepto que la lectura de expansión D, al ser desconocida, se asume igual a cero.

A1.5.2 Para medidores Tipo B, la tolerancia del factor de expansión D, se incluye en la diferencia entre la presión inicial señalada en el indicador de presión y la marca de cero % en la escala de contenido de aire del indicador de presión. Esta tolerancia debe verificarse llenando el aparato con agua (asegurándose que se haya removido todo el aire atrapado), bombeando aire en la cámara de aire hasta que la aguja indicadora se estabilice en la línea de presión inicial, y luego liberando el aire del recipiente de medición (Nota A1.5). Si la línea de presión inicial está adecuadamente colocada, el calibrador debe leer 0%. La línea de presión inicial debe ajustarse si dos o más determinaciones muestran la misma desviación del porcentaje cero y la prueba debe repetirse para verificar la línea de presión inicial ya ajustada.

Nota A1.5 – Este procedimiento puede ejecutarse conjuntamente con la prueba de calibración descrita en la sección A1.9.

A1.6 Lectura de calibración, K – La lectura de calibración K es la última lectura que se obtiene cuando el medidor se opera a la presión de calibración correcta.

A1.6.1 Para medidores Tipo A, la lectura de calibración K es la siguiente:

K = R + D (A1.3)

Donde:

R = volumen efectivo de la vasija de calibración (A1.4)

D = factor de expansión (A5.1, Nota A1.6)

A1.6.2 Para medidores Tipo B, la lectura de calibración K es igual al volumen efectivo de la vasija de calibración (A4.2) del siguiente modo:

K = R (A1.4)

Nota A1.6 – Si la escala de la columna de agua tiene graduaciones para el nivel de agua inicial y para la marca de cero, siendo la diferencia entre ambas marcas equivalente al factor de expansión, el término D debe omitirse en la ecuación A1.3.

A1.7 Prueba de Calibración para Determinar la Presión Operacional P en Indicado-res de Presión para medidores Tipo A – Si el borde del cilindro de calibración es plano coloque tres o más espaciadores a la misma distancia entre sí en toda la cir-cunferencia. Invierta el cilindro colóquelo en el centro del fondo seco del recipiente de medición. Las rondanas dejaran un espacio entre el cilindro y el recipiente, por donde podrá fluir agua al cilindro de calibración cuando se aplique presión. Sujete el cilindro invertido para que no se mueva y coloque la cubierta con cuidado. Una vez sujetada la cubierta en su lugar, ajuste cuidadosamente el aparato para que esté en posición vertical y añada agua por el tubo a temperatura ambiente, con el embudo hasta que suba por encima de la marca de cero. Cierre la toma de aire y bombee aire al aparato a la presión operacional aproximadamente. Incline el aparato 30° con respecto a la vertical y usando el fondo del recipiente como eje, muévalo en círculos sostenido del extremo superior de la columna. Simultáneamente golpee suavemente la cubierta y los lados del recipiente para remover burbujas de aire adheridas a la superficie interna del aparato. Regrese el aparato a su posición vertical y libere gra-dualmente la presión (para no perder aire de la vasija de calibración), y abra la toma de aire. Baje el nivel de agua exactamente a la marca de cero abriendo la llave de desagüe en la parte superior de la cubierta cónica. Cierre la toma de aire, aplique presión hasta que el nivel de agua haya bajado una cantidad equivalente alrededor de 0.1 a 0.2 % de aire más que el valor de la lectura de calibración K determinado según se describe en la sección A1.6. Para equilibrar la presión interna golpee lige-ramente los lados del recipiente y cuando el nivel de agua esté exactamente en el valor de la lectura de calibración K, lea la presión P señalada por el indicador de presión y regístrela al 0.1 psi (690 Pa) más cercano. Libere gradualmente la presión y abra la toma de aire para determinar si el nivel de agua regresa a la marca de cero cuando los lados del recipiente son golpeados ligeramente (si no ocurre así significa que hubo una perdida de aire de la vasija de calibración o pérdida de agua debida a fugas en el aparato). Si el nivel de agua no regresa a 0.05 % de aire respecto a la marca de cero y no hay fugas de agua que sean mayores que unas cuantas gotas, probablemente se perdió algo de aire en el cilindro de calibración. En este caso repita el procedimiento de calibración paso a paso desde el inicio de este párrafo. Si la fuga de agua es mayor que unas cuantas gotas, apriete la junta que gotea antes de repetir el proceso de calibración. Lea la presión indicada llevando el nivel de agua exactamente a la marca de cero, cerrando la toma de aire y aplicando la presión P recién determinada. Golpee suavemente el indicador de presión con un dedo. Cuando indique la presión exacta P la columna de agua debe leer el valor del factor de calibración K usado en la primera aplicación de presión con una desviación aproximada de 0.05 % de aire.

Nota A1.7 – Precaución: El aparato no debe moverse de su posición vertical hasta que se haya aplicado presión, la cual forzará el agua hacia arriba aproximadamente un tercio de la longitud del cilindro de calibración. Cualquier pérdida de aire en este cilindro nulificará la calibración.

A1.8 Prueba de Calibración para Determinar la Presión Operacional Alterna P₁—Medidores Tipo A – El rango de contenido de aire que puede medirse con un deter-minado medidor puede ser duplicado determinando una presión operacional alterna P₁ tal que el medidor lea la mitad de la lectura de calibración K (ecuación A1.3). Una calibración exacta requerirá determinar el factor de expansión a la presión reducida en A1.5. Para la mayoría de las aplicaciones se puede pasar por alto el cambio en el factor de expansión y determinar la presión operacional alterna durante la determina-ción de la presión operacional normal en A1.7

A1.9 Prueba de Calibración para Verificar las Graduaciones de la Escala de Conte-nido de Aire en el Indicador de Presión de Medidores Tipo B – Llene el recipiente de medición con agua como se describe en la sección A1.3. Atornille la pieza de tubo incluida con el aparato en la llave de desagüe con rosca por la parte de adentro de la cubierta. Ensamble el aparato. Cierre la válvula de aire entre la cámara de aire y el recipiente de medición y abra las dos llaves de desagüe de los orificios en la cubier-ta. Agregue agua por una de las llaves de desagüe de la cubierta hasta que todo el aire haya sido expulsado por la otra llave de desagüe. Bombee aire en la cámara de aire hasta que la presión alcance la línea de presión inicial. Deje pasar unos según-dos para que el aire comprimido se enfríe a temperatura normal. Estabilice la aguja indicadora en la línea de presión inicial bombeando o dejando escapar aire según sea necesario y golpeando suavemente el indicador de presión. Cierre la llave de desagüe que no tenga la pieza de tubo atornillada por abajo. Pase agua del aparato a la vasija de calibración controlando el flujo, dependiendo del diseño particular del medidor, abriendo la llave de desagüe con la pieza de tubería y abriendo un poco la válvula de aire que se encuentra entre la cámara de aire y el recipiente de medición, o abriendo la válvula de aire y utilizando la llave de desagüe para controlar el flujo. Lleve a cabo la calibración con un contenido de aire aproximadamente dentro del rango de uso normal. Si la vasija de calibración (A1.2) tiene una capacidad dentro del rango de uso normal, quite exactamente esa cantidad de agua. En algunos medi-dores la vasija de calibración es muy pequeña por lo que será necesario quitar varias veces el volumen de agua de la misma para obtener un contenido de aire dentro del rango normal de uso. En estos casos, con todo cuidado, colecte el agua en un recipi-ente auxiliar y determine la cantidad que se ha quitado pesándola con precisión de 0.1%. Calcule el contenido de aire correcto R usando la ecuación A1.2: Libere el aire del aparato por medio de la llave de desagüe que no se usó para llenar la vasija de calibración y si el aparato utiliza un tubo auxiliar para llenar el recipiente de calibra-ción, abra la llave de desagüe al cual esta conectado el tubo, a fin de drenar el tubo en el recipiente de medición (Nota A7). En este punto del procedimiento, el recipien-te de medición contiene el porcentaje de aire determinado por la prueba de calibra-ción de la vasija de calibración. Bombee aire en la cámara de aire hasta que la presión alcance la línea de presión inicial del indicador de presión, cierre ambas llaves de desagüe de la cubierta y abra la válvula entre la cámara de aire y el recipiente de medición. El contenido de aire indicado debe corresponder al porcen-taje de aire que debe haber en el recipiente de medición. Si dos o más determina-ciones muestran la misma variación respecto al contenido de aire correcto, el indica-dor deberá ser puesto en el contenido de aire correcto y las pruebas tendrán que ser repetidas hasta que la lectura del indicador corresponda al contenido de aire calibra-do con precisión de 0.1%. Si el indicador tuvo que ser ajustado para obtener el contenido de aire correcto, verifique nuevamente la marca de presión inicial como se señala en la sección A1.5.2. Si se requiere una nueva lectura de presión inicial, repita la calibración para verificar la precisión del indicador de presión como se describió anteriormente. Si hay dificultades para obtener lecturas consistentes, revise si hay fugas de agua, agua en la cámara de aire (ver Fig. 2), o burbujas de aire adheridas a las superficies interiores del medidor, producidas por el uso de agua fría aireada. En este ultimo caso use agua desaireada que puede obtenerse enfrian-do agua caliente a temperatura ambiente.

Nota A1.8 Si la vasija de calibración es parte integral de la cubierta, la llave de desagüe que se usa para llenar la vasija debe cerrarse inmediatamente después de llenar la vasija de calibración y no debe abrirse hasta que la prueba sea terminada

Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003

Volume 04.02 Concrete and Aggregates