ASTM Designación C 42 – 03
Método de Ensayo Estándar para
Obtención y Ensayo de Núcleos Taladrados y Vigas Aserradas de Concreto
1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la obtención, preparación y ensayo de (1) núcleos taladrados de concreto para la determinación de la longitud o resistencia a la com-presión o tensión por partidura y (2) vigas aserradas de concreto para determinar la resistencia a la flexión.
1.2 Los valores declarados en unidades lb-pulg. o unidades SI deberán ser consi-derados separadamente como los estándar. Las unidades SI son mostradas en paréntesis. Los valores declarados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema puede ser usado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en no conforme con el estándar.
1.3 El texto de este estándar hace referencia a notas y pie de notas que proporcio-nan un material explicatorio. Estas notas y pie de notas (excluyendo aquellas en tablas y figuras) no deberán ser consideradas como requisitos del estándar.
1.4 Este estándar no pretende direccional la seguridad concerniente, si hay alguna, asociada con su uso. ES responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y practicas de seguridad y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso.
2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM
C 39/C 39M Método de Ensayo para Resistencia a la Compresión de Especimenes Cilíndricos de Concreto
C 78 Método de Ensayo para Resistencia a Flexión del Concreto (usando viga simple con carga al tercio del claro)
C 174/C 174M Método de Ensayo para Medir la longitud en Núcleos de Concreto Taladrados
C 496 Método de Ensayo para Resistencia a la Tensión por Partidura de Especime-nes Cilíndricos de Concreto
C 617 Practica para Cabeceo de Especimenes Cilíndricos de Concreto
C 642 Método de Ensayo para Densidad, Absorción y Vacíos en Concreto Endurecido
C 670 Practica para Preparación de las Declaraciones Precisión y Tendencia para Métodos de ensayo en Materiales de Construcción
C 823 Practica para Examen y Muestreo del Concreto Endurecido en Construcción
C 1231/C 1231M Practica para Uso de Tapas no Adheridas en la Determinación del Esfuerzo de Compresión de Cilindros de Concreto Endurecido
2.2 Estándares ACI
318 Reglamento de Construcción
3. Significado y Uso
3.1 Este método de ensayo proporciona procedimientos estandarizados para obtener y ensayar especimenes para determinar la resistencia a compresión, tensión por partidura y flexión del concreto en el lugar.
3.2 Generalmente, los especimenes son obtenidos cuando existe duda acerca de la calidad del concreto en el lugar debido a ensayos con resultados de baja resistencia durante la construcción o signos de peligro en la estructura. Otro uso de este método es para proporcionar información sobre esfuerzos en estructuras viejas.
3.3 La resistencia del concreto es afectada por la localización del concreto en un elemento estructural, con el concreto tendido en el fondo para ser más fuerte que el concreto de arriba. La resistencia de los núcleos también es afectada por la orienta-ción del núcleo relativa a la colocación del concreto sobre el plano horizontal, con la resistencia tendiendo a ser menor cuando es medida paralela al plano horizontal. Este factor puede ser considerado en la planificación de localizaciones para obtener muestras de concreto y en la comparación de los resultados de resistencia.
3.4 La resistencia del concreto medido por ensayos de núcleos y vigas es afectado por la cantidad y distribución de humedad en el espécimen al momento del ensayo. No hay un procedimiento estándar para condiciones de un espécimen que asegure que, al momento del ensayo, estará en idéntica condición de humedad como el con-creto en la estructura. Los procedimientos para acondicionar la humedad en este método de ensayo son encaminados a proporcionar condiciones de humedad repro-ducible que minimice las variaciones en el laboratorio y entre laboratorios y para reducir los efectos de humedad introducida durante la preparación del espécimen.
3.5 No hay una relación universal entre la resistencia a compresión de un núcleo y la correspondiente resistencia a compresión de cilindros moldeados y curados en forma estándar. La relación es afectada por varios factores tales como el nivel de esfuerzos del concreto, la temperatura del lugar y la historia de la humedad y la resistencia ganada característico del concreto. Históricamente, se ha asumido que la resistencia del núcleo es generalmente 85 % de la correspondiente resistencia de cilindros curados estándar, pero esto no es aplicable a todas las situaciones. El criterio de aceptación para resistencia de núcleos es establecida por el especificador de los ensayos. ACI 318 proporciona criterios de aceptación de resistencia de núcleos para construcciones nuevas.
4. Aparatos
4.1 Perforadora de Núcleos, para la obtención de especimenes cilíndricos.
4.2 Sierra, para cortar los especimenes de vigas al tamaño adecuado para ensayos de resistencia a la flexión y para recortar los extremos del núcleo. La sierra deberá tener un borde cortante de diamantes o carborundo y será capaz de cortar especi-menes conforme a las dimensiones establecidas, sin excesivo calentamiento o choque.
5. Muestreo
5.1 General
5.1.1 Las muestras de concreto endurecido para uso en preparación del espécimen de prueba para resistencia no deberán ser tomadas hasta que el concreto se ponga bastante duro para permitir que la muestra se remueva sin perturbar el enlace entre el mortero y el agregado grueso (ver Nota 1 y 2). Cuando se preparen especimenes de prueba para resistencia de muestras de concreto endurecido, las muestras que han sido dañadas durante la remoción no deberan ser usadas a menos que la porción dañada sea removida y el espécimen de prueba resultante sea de una longitud apropiada (ver 7.2). Las muestras defectuosas o concreto dañado que no puede ser ensayado será reportado con la razón que prohíbe el uso de la muestra para la preparación de especimenes de ensayo para resistencia.
Nota 1 – La Practica C 823 proporciona una guía en el desarrollo de un plan de muestreo para concreto en construcciones.
Nota 2 – No es posible especificar una edad mínima cuando el concreto es bastante fuerte para resistir daños durante la remoción, porque la resistencia a una edad depende de la historia de curado y del grado de resistencia del concreto. Si el tiempo lo permite, el concreto no deberá ser removido antes de 14 días de edad. Si esto no es práctico, la remoción del concreto puede proceder si la superficie de corte no presenta erosión del mortero y las partículas de agregado grueso expuesto están embebidas firmemente en el mortero. Los métodos de ensayo en el sitio pueden ser usados para estimar el nivel de resistencia desarrollado antes de intentar remover las muestras de concreto.
5.1.2 Los especimenes conteniendo refuerzo embebido no deberan ser usados para determinar la resistencia a compresión, tensión por partidura o flexión.
5.2 Taladrado del núcleo – Un espécimen de núcleo será taladrado perpendicular a la superficie y no cerca de juntas o bordes de un elemento o deposito. Registre y reporte el ángulo aproximado entre el eje longitudinal del núcleo taladrado y el plano horizontal del concreto como fue colocado. Un espécimen taladrado perpendicular a la superficie vertical o perpendicular a una superficie con deterioro deberá ser tomado cerca de la mitad de una unidad o deposito cuando sea posible.
5.3 Porciones removibles – Remover una porción suficientemente grande para asegurar el espécimen de ensayo que se desea sin la inclusión de un concreto que ha sido agrietado, cortadura u otro daño.
NÚCLEOS TALADRADOS
6. Medida de la Longitud de los Núcleos Taladrados
6.1 Los núcleos para determinar el espesor de pavimentos, losas, paredes u otro elemento estructural, deberan tener un diámetro de al menos 3.75 pulg. (95 mm) cuando la longitud de cada núcleo es estipulada para ser medida de acuerdo con el Método de Ensayo C 174/ C 174M.
6.2 Para núcleos que no son destinados a determinar dimensiones estructurales, mida las longitudes larga y corta en la superficie de corte a lo largo de la línea paralela al eje del núcleo. Registre la longitud promedio con aproximación de ¼ pulg. (5 mm).
7. Núcleos para Resistencia a la Compresión
7.1 Diámetro – El diámetro del núcleo para la determinación de la resistencia a com-presión en soporte de cargas de miembros estructurales será de al menos 3.70 pulg (94 mm). Para miembros estructurales no portantes o cuando es imposible obtener núcleos con relación longitud/diámetro (L/D) igual o mayor que 1, diámetros del nú-cleo menores de 3.70 pulg. (94 mm) no son prohibitivos (ver Nota 3). Para concreto con agregado de tamaño máximo nominal mayor o igual a 1 ½ pulg. (37.5 mm), el diámetro del núcleo será ordenado por el especificador de los ensayos (ver Nota 4).
Nota 3 – La resistencia a compresión de un núcleo con diámetro nominal de 2 pulg. (50 mm) es conocido para ser algo bajo y mas variable que aquellos núcleos con diámetro nominal de 4 pulg. (100 mm). En adición, núcleos de diámetro pequeño parecen ser mas sensitivos para el efecto de la relación longitud-diámetro.
Nota 4 – El diámetro del núcleo mínimo preferido es tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso pero esto puede ser al menos dos veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso.
7.2 Longitud – La longitud preferida del espécimen cabeceado es entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro. Si la relación de la longitud al diámetro (L/D) del núcleo excede 2.1, reduzca la longitud del núcleo como para que la relación del espécimen cabe-ceado este entre 1.9 y 2.1. Núcleos con relación longitud-diámetro igual o menor que 1.75 requiere corrección para la medida de la resistencia (ver 7.9.1). Un factor de corrección de resistencia no se requiere para L/D mayores de 1.75. Un núcleo que tiene una longitud máxima de menos del 95 % de su diámetro antes del cabeceo o una longitud menor que su diámetro después de cabeceado o con los extremos desgastados, no deberán ser ensayados.
7.3 Condiciones de Humedad – Los núcleos para ensayo después de las condicio-nes de humedad como se especifica en este método de ensayo o como sea dirigido por el especificador de los ensayos. Los procedimientos que condicionan la humedad especificadas en este método de ensayo intentan preservar la humedad de los núcleos taladrados y para proveer una condición de humedad reproducible que minimice los efectos de gradientes de humedad introducidos por secado durante el taladrado y preparación del espécimen.
7.3.1 Después de que los núcleos han sido taladrados, limpie la superficie con agua y permita que la humedad superficial remanente se evapore. Cuando las superficies parezcan secas pero no mas tarde que 1 hora después de taladrados, coloque los núcleos en bolsas plásticas separadas o recipientes no absorbentes y sellados para prevenir la pérdida de humedad. Mantenga los núcleos a la temperatura ambiente y protéjalos de la exposición directa a los rayos de sol. Transporte los núcleos al labo-ratorio de ensayo tan pronto como sea práctico. Consérvelos en bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes todo el tiempo excepto durante la preparación final y por un tiempo máximo de 2 horas para permitir cabecearlo antes del ensayo.
7.3.2 Si se usa agua durante el aserrado o esmerilado de los extremos del núcleo, complete esta operación tan pronto como sea practicable, pero no más tarde que 2 días después del taladrado de los núcleos a menos que se especifique de otra manera por el especificador de los ensayos. Después de completar la preparación final, limpie la humedad superficial, permita a la superficie drenar y coloque los núcleos en bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes. Minimice la dura-ción de exposición al agua durante la preparación final.
7.3.3 Permita que los núcleos permanezcan en las bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes por al menos 5 días después del ultimo humedecimiento y antes del ensayo, a menos que sea estipulado de otra manera por el especificador de los ensayos.
Nota 5 – El periodo de espera de al menos 5 días esta destinado a reducir el gradiente de humedad introducido cuando el núcleo es taladrado o humedecido durante el aserrado o esmerilado.
7.3.4 Cuando se dan direcciones para ensayar núcleos en una condición húmeda y se lleve a cabo por otra condición de acuerdo a 7.3.1, 7.3.2 y 7.3.3, reporte el proce-dimiento alternativo.
7.4 Aserrado de los extremos – Los extremos del núcleo a ser ensayado a compre-sión deberán ser planos, y perpendicular al eje longitudinal. Si es necesario, corte los extremos del núcleo que serán cabeceados hasta que los siguientes requisitos sean reunidos:
7.4.1 Proyecciones, si hay alguna, no se deben extender más de 0.2 pulg. (5 mm) por encima de las superficies finales.
7.4.2 Las superficies finales no deberán salir de la perpendicularidad a su eje longi-tudinal por más de 0.5 grados.
7.5 Densidad – Cuando sea requerido por el especificador de los ensayos, determine la densidad mediante el pesado del núcleo antes de cabeceado y dividiendo la masa por el volumen del núcleo calculado del diámetro y longitud promedio. Alterna-tivamente, determine la densidad de la masa en el aire y sumergida de acuerdo con el Método de Ensayo C 642. Después del pesado sumergido, seque el núcleo de acuerdo con 7.3.2 y almacene en una bolsa plástica sellada o recipiente no absor-bente por al menos 5 días antes del ensayo.
7.6 Cabeceado – Si los extremos de los núcleos no están de acuerdo con los requisitos de perpendicularidad y planeidad del Método de Ensayo C 39/C 39M, serán aserrados para reunir aquellos requerimientos o cabeceados de acuerdo con la Práctica C 617. Si los núcleos son cabeceados de acuerdo con la Practica C 617, el dispositivo de cabeceo será acomodado al diámetro actual del núcleo y producir tapas que son concéntricas con los extremos del núcleo. Mida la longitud de los núcleos con una aproximación de 0.1 pulg. (2 mm ) antes del cabeceado. Tapas no adheridas de acuerdo con la Practica C 1231/C 1231M no son permitidas.
7.7 Medidas – Antes del ensayo, mida la longitud de los especimenes cabeceados con una precisión de 0.1 pulg. (2 mm) y use esta longitud para calcular la relación Longitud-diámetro (L/D). Determine el diámetro promedio de dos medidas tomadas en ángulo recto a cada una en la media altura del espécimen. Mida los diámetros del núcleo con aproximación de 0.01 pulg. (0.2 mm)cuando la diferencia en diámetros del núcleo no exceda 2 % de su promedio, de otra manera mida con aproximación de 0.1 pulg. (2 mm). No ensaye los núcleos si la diferencia entre los diámetros mayor y menor excede 5 % de su promedio.
7.8 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con el Método de Ensayo C 39/C 39M. Ensaye el espécimen después de 7 días de extraído, a menos que se especifi-que de otra manera.
7.9 Cálculos – Calcule la resistencia a la compresión de cada espécimen usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.
7.9.1 Si la relación de longitud a diámetro (L/D) del espécimen es 1.75 o menos, co-rrija el resultado obtenido en 7.9 multiplicando por el adecuado factor de corrección mostrado en la siguiente Tabla (ver Nota 6).
Relación L/D 1.75 1.50 1.25 1.00
Factor de Corrección 0.98 0.96 0.93 0.87
Use interpolación para determinar los factores de corrección para los valores de L/D no dados en la tabla.
Nota 6 – Los factores de corrección dependen de varias condiciones tales como condición de humedad, nivel de esfuerzos y modulo de elasticidad. Los valores pro-medio para correcciones debido a la relación longitud-diámetro son dados en la tabla. Estos factores de corrección aplicados a concretos de baja densidad, tenien-do una densidad entre 100 y 120 lb/pie3 (1600 y 1920 Kg./m3) y para concreto de densidad normal. Ellos son aplicables a concreto seco y húmedo para esfuerzos entre 2000 psi y 6000 psi (14 Mpa a 42 Mpa). Para esfuerzos arriba de 10 000 psi (70 Mpa), la información de los ensayos en núcleos muestran que los factores de corrección pueden ser mas grandes que los valores listados arriba.
7.10 Reporte – Reporte los resultados como se requiere por el Método de Ensayo C 39/C 39M con la adición de la siguiente información:
7.10.1 Longitud del núcleo como taladrado con aproximación de ¼ pulg.(5 mm).
7.10.2 Longitud del espécimen de ensayo antes y después de cabeceado o extremos esmerilados, con aproximación de 0.1 pulg.( 2 mm), y diámetro promedio del núcleo con aproximación de 0.01pulg.( 0.2 mm) o 0.1 pulg. (2 mm).
7.10.3 Esfuerzo de compresión con aproximación de 10 psi (0.1 Mpa) cuando el diá-metro es medido con aproximación de 0.01 pulg. (0.2 mm) y con aproximación de 50 psi (0.5 Mpa) cuando el diámetro es medido con aproximación de 0.1 pulg. (2 mm), después de corregir la relación longitud-diámetro, cuando sea requerido.
7.10.4 Dirección de la aplicación de la carga en el espécimen con respecto al plano horizontal de cómo se colocó el concreto.
7.10.5 La historia de la condición de humedad.
7.10.5.1 La fecha y tiempo en que el núcleo fue obtenido y colocado primero en una bolsa sellada o recipiente no absorbente.
7.10.5.2 Si se uso agua durante la preparación final, la fecha y tiempo en que la preparación final fue completada y el núcleo colocado en una bolsa sellada o recipiente no absorbente,
7.10.6 La fecha y tiempo cuando fue ensayada,
7.10.7 Tamaño máximo nominal del agregado para concreto
7.10.8 La densidad, si fue determinada,
7.10.9 La descripción de defectos en los núcleos que no pueden ser ensayados, si es aplicable,
7.10.10 Si alguna desviación de este método de ensayo fue requerida, describa la desviación y explique porque fue necesario.
7.11 Precisión:
7.11.1 El coeficiente de variación para un solo operador en núcleos ha sido encon-trado en 3.2 % para un rango de resistencia entre 4500 psi (32.0 Mpa) y 7000 psi (48.3 Mpa). Entonces, el resultado de dos ensayos de núcleos simples dirigidos adecuadamente por el mismo operador en la misma muestra de material no debe diferir de la otra por más del 9 % de su promedio.
7.11.2 El coeficiente de variación multi laboratorio en núcleos ha sido encontrado en 4.7 % para un rango de resistencia entre 4500 psi (32.0 Mpa) y 7000 psi (48.3 Mpa). Entonces, el resultado de dos ensayos dirigidos adecuadamente en núcleos mues-treados del mismo concreto endurecido (donde un ensayo simple es definido como el promedio de dos observaciones (núcleos), cada uno hecho en adyacentes pero separados taladros de 4 pulg. (10 mm) de diámetro), y ensayados por dos labora-torios diferentes no deben diferir del otro por más del 13 % de su promedio.
7.12 Tendencia. No hay material de referencia aceptado adecuado para determinar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna declaración de tendencia es hecha.
8. Núcleos para Esfuerzo de Tensión por Partidura
8.1 Espécimen de Ensayo – Los especimenes estarán de acuerdo con los requisitos dimensionales que indica 7.1, 7.2, 7.4.1 y 7.4.2. Los extremos no serán cabeceados
8.2 Condición de humedad – Las condiciones del espécimen serán como se indica en la sección 7.3 o como establezca el especificador del ensayo.
8.3 Superficies de carga – La línea de contacto entre el espécimen y cada borde de carga deberá ser recto y libre de alguna proyección o depresión más alta o más profunda que 0.01 pulg. (0.2 mm). Cuando la línea de contacto no es recta o contiene proyecciones o depresiones mayores que 0.01 pulg. pulir o cabecear el espécimen como para producir una línea de carga reuniendo estos requerimientos. No ensaye especimenes con proyecciones o depresiones mayores que 0.1 pulg. (2 mm). Cuando el cabeceado es empleado, las capas serán tan delgadas como sea posible y estarán formadas con yeso de alta resistencia.
Nota 7 – La Fig. 1 ilustra un dispositivo adecuado para aplicación de tapas para la superficie de carga de los núcleos.
8.4 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con el Método de Ensayo C 496.
8.5 Cálculos y Reporte – Calcule el esfuerzo de tensión por partidura y reporte el resultado como se requiere en el Método de Ensayo C 496. Cuando se requiera esmerilar o cabecear las superficies de carga, mida el diámetro entre las superficies terminadas. Indicar que el espécimen fue un núcleo y proporcione la historia de la condición de humedad como en 7.10.5 .
8.6 Precisión.
8.6.1 El coeficiente de variación para un solo operador en intra-laboratorio, para esfuerzo de tensión por partidura entre 520 psi (3.6 Mpa) y 590 psi (4.1 Mpa) de núcleos ha sido encontrado en 5.3 %. Entonces, los resultados de dos ensayos conducidos adecuadamente por el mismo operador en el mismo laboratorio, en la misma muestra de material no debe diferir por más de 14.9 % de su promedio.
8.6.2 El coeficiente de variación multilaboratorio para esfuerzo de tensión por parti-dura entre 520 psi (3.6 Mpa) y 590 psi (4.1 Mpa) de núcleos ha sido encontrado en 15.0 %. Entonces, el resultado de dos ensayos dirigidos adecuadamente en la misma muestra de material de concreto endurecido y ensayado por dos laboratorios diferentes no debe diferir del otro por mas de 42.3 % de su promedio.
8.7 Tendencia – No hay material de referencia aceptado, adecuado para determinar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna declaración de tendencia es hecha.
VIGAS PARA ENSAYO DE FLEXION
9. Esfuerzo de Flexión
9.1 Especimenes de Ensayo – A menos que se especifique lo contrario, una viga para la determinación del esfuerzo de flexión deberá tener una sección transversal nominal de 6 x 6 pulg. (150 x 150 mm) (Nota 8). El espécimen tendrá al menos 21 pulg. (530 mm) de longitud, pero cuando dos ensayos para esfuerzo de flexión son hechos en una viga, esta tendrá al menos 33 pulg. (840 mm) de longitud.
Nota 8 – En muchos casos, particularmente con prismas cortados de losas de pavimentos, el ancho será gobernado por el tamaño del agregado grueso y la profundidad por el espesor de la losa.
9.2 Condiciones de Humedad – Proteja las superficies del espécimen aserrado de la evaporación por cubriéndolos con paños húmedos y plásticos durante el transporte y almacenamiento. Ensaye el espécimen dentro de los 7 días de aserrado. Sumerja los especimenes de ensayo en agua saturada con cal a 73.5 3.5o F (23.0 2.0o C) por al menos 40 h inmediatamente antes del ensayo de flexión. Ensaye el espécimen tan pronto sea sacado del cuarto de curado. Durante el periodo entre la remoción del cuarto de curado y el ensayo, mantenga el espécimen húmedo mediante cubiertas con paños húmedos, arpillera u otra tela absorbente apropiada.
9.2.1 Cuando el especificador de ensayos sea directo, las vigas serán ensayadas en una condición de humedad diferente a la ganada por condicionamiento de acuerdo con 9.2.
Nota 9 – Relativamente pequeñas porciones de secado de la superficie del espécimen en flexión, inducen esfuerzos de tensión, en las fibras extremas, reduciendo marcadamente la resistencia a la flexión indicada.
9.3 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con las previsiones aplicables del Método de Ensayo C 78.
Nota 10 – El aserrado puede reducir grandemente la resistencia a la flexión indicada; por lo tanto, las vigas serán ensayadas con una superficie moldeada en la zona de tensión, cuando sea posible. La localización de la cara de tensión con respecto a la posición en que el concreto fue colocado y la posición de la superficie aserrada, deberán ser reportadas.
9.4 Reporte – Reporte los resultados de acuerdo con las provisiones aplicables del Método de Ensayo C 78 y los requisitos de este método de ensayo, incluyendo la condición de humedad al momento del ensayo. Identificar la orientación del espéci-men, acabado, aserrado y caras de tensión respecto a su posición en la maquina de ensayo.
10. Precisión y Tendencia
10.1 Precisión – La información no esta disponible para preparar una declaración de precisión de esfuerzo a flexión medido en vigas aserradas.
Nota 11 – Los usuarios de este método que hayan reproducido datos de prueba que pueden ser apropiados para el establecimiento en repetibilidad se les anima a contactar al oficinista del subcomité.
10.2 Tendencia – No hay material de referencia aceptado compatible para determi-nar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna decla-ración de tendencia esta siendo hecha.
11. Palabras Clave
11.1 esfuerzo de compresión; núcleo de concreto; concreto aserrado; esfuerzo del concreto; esfuerzo de flexión; esfuerzo de tensión por partidura.
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Volume: 04.02 Concrete and Aggegates
Método de Ensayo Estándar para
Obtención y Ensayo de Núcleos Taladrados y Vigas Aserradas de Concreto
1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la obtención, preparación y ensayo de (1) núcleos taladrados de concreto para la determinación de la longitud o resistencia a la com-presión o tensión por partidura y (2) vigas aserradas de concreto para determinar la resistencia a la flexión.
1.2 Los valores declarados en unidades lb-pulg. o unidades SI deberán ser consi-derados separadamente como los estándar. Las unidades SI son mostradas en paréntesis. Los valores declarados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema puede ser usado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en no conforme con el estándar.
1.3 El texto de este estándar hace referencia a notas y pie de notas que proporcio-nan un material explicatorio. Estas notas y pie de notas (excluyendo aquellas en tablas y figuras) no deberán ser consideradas como requisitos del estándar.
1.4 Este estándar no pretende direccional la seguridad concerniente, si hay alguna, asociada con su uso. ES responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y practicas de seguridad y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso.
2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM
C 39/C 39M Método de Ensayo para Resistencia a la Compresión de Especimenes Cilíndricos de Concreto
C 78 Método de Ensayo para Resistencia a Flexión del Concreto (usando viga simple con carga al tercio del claro)
C 174/C 174M Método de Ensayo para Medir la longitud en Núcleos de Concreto Taladrados
C 496 Método de Ensayo para Resistencia a la Tensión por Partidura de Especime-nes Cilíndricos de Concreto
C 617 Practica para Cabeceo de Especimenes Cilíndricos de Concreto
C 642 Método de Ensayo para Densidad, Absorción y Vacíos en Concreto Endurecido
C 670 Practica para Preparación de las Declaraciones Precisión y Tendencia para Métodos de ensayo en Materiales de Construcción
C 823 Practica para Examen y Muestreo del Concreto Endurecido en Construcción
C 1231/C 1231M Practica para Uso de Tapas no Adheridas en la Determinación del Esfuerzo de Compresión de Cilindros de Concreto Endurecido
2.2 Estándares ACI
318 Reglamento de Construcción
3. Significado y Uso
3.1 Este método de ensayo proporciona procedimientos estandarizados para obtener y ensayar especimenes para determinar la resistencia a compresión, tensión por partidura y flexión del concreto en el lugar.
3.2 Generalmente, los especimenes son obtenidos cuando existe duda acerca de la calidad del concreto en el lugar debido a ensayos con resultados de baja resistencia durante la construcción o signos de peligro en la estructura. Otro uso de este método es para proporcionar información sobre esfuerzos en estructuras viejas.
3.3 La resistencia del concreto es afectada por la localización del concreto en un elemento estructural, con el concreto tendido en el fondo para ser más fuerte que el concreto de arriba. La resistencia de los núcleos también es afectada por la orienta-ción del núcleo relativa a la colocación del concreto sobre el plano horizontal, con la resistencia tendiendo a ser menor cuando es medida paralela al plano horizontal. Este factor puede ser considerado en la planificación de localizaciones para obtener muestras de concreto y en la comparación de los resultados de resistencia.
3.4 La resistencia del concreto medido por ensayos de núcleos y vigas es afectado por la cantidad y distribución de humedad en el espécimen al momento del ensayo. No hay un procedimiento estándar para condiciones de un espécimen que asegure que, al momento del ensayo, estará en idéntica condición de humedad como el con-creto en la estructura. Los procedimientos para acondicionar la humedad en este método de ensayo son encaminados a proporcionar condiciones de humedad repro-ducible que minimice las variaciones en el laboratorio y entre laboratorios y para reducir los efectos de humedad introducida durante la preparación del espécimen.
3.5 No hay una relación universal entre la resistencia a compresión de un núcleo y la correspondiente resistencia a compresión de cilindros moldeados y curados en forma estándar. La relación es afectada por varios factores tales como el nivel de esfuerzos del concreto, la temperatura del lugar y la historia de la humedad y la resistencia ganada característico del concreto. Históricamente, se ha asumido que la resistencia del núcleo es generalmente 85 % de la correspondiente resistencia de cilindros curados estándar, pero esto no es aplicable a todas las situaciones. El criterio de aceptación para resistencia de núcleos es establecida por el especificador de los ensayos. ACI 318 proporciona criterios de aceptación de resistencia de núcleos para construcciones nuevas.
4. Aparatos
4.1 Perforadora de Núcleos, para la obtención de especimenes cilíndricos.
4.2 Sierra, para cortar los especimenes de vigas al tamaño adecuado para ensayos de resistencia a la flexión y para recortar los extremos del núcleo. La sierra deberá tener un borde cortante de diamantes o carborundo y será capaz de cortar especi-menes conforme a las dimensiones establecidas, sin excesivo calentamiento o choque.
5. Muestreo
5.1 General
5.1.1 Las muestras de concreto endurecido para uso en preparación del espécimen de prueba para resistencia no deberán ser tomadas hasta que el concreto se ponga bastante duro para permitir que la muestra se remueva sin perturbar el enlace entre el mortero y el agregado grueso (ver Nota 1 y 2). Cuando se preparen especimenes de prueba para resistencia de muestras de concreto endurecido, las muestras que han sido dañadas durante la remoción no deberan ser usadas a menos que la porción dañada sea removida y el espécimen de prueba resultante sea de una longitud apropiada (ver 7.2). Las muestras defectuosas o concreto dañado que no puede ser ensayado será reportado con la razón que prohíbe el uso de la muestra para la preparación de especimenes de ensayo para resistencia.
Nota 1 – La Practica C 823 proporciona una guía en el desarrollo de un plan de muestreo para concreto en construcciones.
Nota 2 – No es posible especificar una edad mínima cuando el concreto es bastante fuerte para resistir daños durante la remoción, porque la resistencia a una edad depende de la historia de curado y del grado de resistencia del concreto. Si el tiempo lo permite, el concreto no deberá ser removido antes de 14 días de edad. Si esto no es práctico, la remoción del concreto puede proceder si la superficie de corte no presenta erosión del mortero y las partículas de agregado grueso expuesto están embebidas firmemente en el mortero. Los métodos de ensayo en el sitio pueden ser usados para estimar el nivel de resistencia desarrollado antes de intentar remover las muestras de concreto.
5.1.2 Los especimenes conteniendo refuerzo embebido no deberan ser usados para determinar la resistencia a compresión, tensión por partidura o flexión.
5.2 Taladrado del núcleo – Un espécimen de núcleo será taladrado perpendicular a la superficie y no cerca de juntas o bordes de un elemento o deposito. Registre y reporte el ángulo aproximado entre el eje longitudinal del núcleo taladrado y el plano horizontal del concreto como fue colocado. Un espécimen taladrado perpendicular a la superficie vertical o perpendicular a una superficie con deterioro deberá ser tomado cerca de la mitad de una unidad o deposito cuando sea posible.
5.3 Porciones removibles – Remover una porción suficientemente grande para asegurar el espécimen de ensayo que se desea sin la inclusión de un concreto que ha sido agrietado, cortadura u otro daño.
NÚCLEOS TALADRADOS
6. Medida de la Longitud de los Núcleos Taladrados
6.1 Los núcleos para determinar el espesor de pavimentos, losas, paredes u otro elemento estructural, deberan tener un diámetro de al menos 3.75 pulg. (95 mm) cuando la longitud de cada núcleo es estipulada para ser medida de acuerdo con el Método de Ensayo C 174/ C 174M.
6.2 Para núcleos que no son destinados a determinar dimensiones estructurales, mida las longitudes larga y corta en la superficie de corte a lo largo de la línea paralela al eje del núcleo. Registre la longitud promedio con aproximación de ¼ pulg. (5 mm).
7. Núcleos para Resistencia a la Compresión
7.1 Diámetro – El diámetro del núcleo para la determinación de la resistencia a com-presión en soporte de cargas de miembros estructurales será de al menos 3.70 pulg (94 mm). Para miembros estructurales no portantes o cuando es imposible obtener núcleos con relación longitud/diámetro (L/D) igual o mayor que 1, diámetros del nú-cleo menores de 3.70 pulg. (94 mm) no son prohibitivos (ver Nota 3). Para concreto con agregado de tamaño máximo nominal mayor o igual a 1 ½ pulg. (37.5 mm), el diámetro del núcleo será ordenado por el especificador de los ensayos (ver Nota 4).
Nota 3 – La resistencia a compresión de un núcleo con diámetro nominal de 2 pulg. (50 mm) es conocido para ser algo bajo y mas variable que aquellos núcleos con diámetro nominal de 4 pulg. (100 mm). En adición, núcleos de diámetro pequeño parecen ser mas sensitivos para el efecto de la relación longitud-diámetro.
Nota 4 – El diámetro del núcleo mínimo preferido es tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso pero esto puede ser al menos dos veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso.
7.2 Longitud – La longitud preferida del espécimen cabeceado es entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro. Si la relación de la longitud al diámetro (L/D) del núcleo excede 2.1, reduzca la longitud del núcleo como para que la relación del espécimen cabe-ceado este entre 1.9 y 2.1. Núcleos con relación longitud-diámetro igual o menor que 1.75 requiere corrección para la medida de la resistencia (ver 7.9.1). Un factor de corrección de resistencia no se requiere para L/D mayores de 1.75. Un núcleo que tiene una longitud máxima de menos del 95 % de su diámetro antes del cabeceo o una longitud menor que su diámetro después de cabeceado o con los extremos desgastados, no deberán ser ensayados.
7.3 Condiciones de Humedad – Los núcleos para ensayo después de las condicio-nes de humedad como se especifica en este método de ensayo o como sea dirigido por el especificador de los ensayos. Los procedimientos que condicionan la humedad especificadas en este método de ensayo intentan preservar la humedad de los núcleos taladrados y para proveer una condición de humedad reproducible que minimice los efectos de gradientes de humedad introducidos por secado durante el taladrado y preparación del espécimen.
7.3.1 Después de que los núcleos han sido taladrados, limpie la superficie con agua y permita que la humedad superficial remanente se evapore. Cuando las superficies parezcan secas pero no mas tarde que 1 hora después de taladrados, coloque los núcleos en bolsas plásticas separadas o recipientes no absorbentes y sellados para prevenir la pérdida de humedad. Mantenga los núcleos a la temperatura ambiente y protéjalos de la exposición directa a los rayos de sol. Transporte los núcleos al labo-ratorio de ensayo tan pronto como sea práctico. Consérvelos en bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes todo el tiempo excepto durante la preparación final y por un tiempo máximo de 2 horas para permitir cabecearlo antes del ensayo.
7.3.2 Si se usa agua durante el aserrado o esmerilado de los extremos del núcleo, complete esta operación tan pronto como sea practicable, pero no más tarde que 2 días después del taladrado de los núcleos a menos que se especifique de otra manera por el especificador de los ensayos. Después de completar la preparación final, limpie la humedad superficial, permita a la superficie drenar y coloque los núcleos en bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes. Minimice la dura-ción de exposición al agua durante la preparación final.
7.3.3 Permita que los núcleos permanezcan en las bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes por al menos 5 días después del ultimo humedecimiento y antes del ensayo, a menos que sea estipulado de otra manera por el especificador de los ensayos.
Nota 5 – El periodo de espera de al menos 5 días esta destinado a reducir el gradiente de humedad introducido cuando el núcleo es taladrado o humedecido durante el aserrado o esmerilado.
7.3.4 Cuando se dan direcciones para ensayar núcleos en una condición húmeda y se lleve a cabo por otra condición de acuerdo a 7.3.1, 7.3.2 y 7.3.3, reporte el proce-dimiento alternativo.
7.4 Aserrado de los extremos – Los extremos del núcleo a ser ensayado a compre-sión deberán ser planos, y perpendicular al eje longitudinal. Si es necesario, corte los extremos del núcleo que serán cabeceados hasta que los siguientes requisitos sean reunidos:
7.4.1 Proyecciones, si hay alguna, no se deben extender más de 0.2 pulg. (5 mm) por encima de las superficies finales.
7.4.2 Las superficies finales no deberán salir de la perpendicularidad a su eje longi-tudinal por más de 0.5 grados.
7.5 Densidad – Cuando sea requerido por el especificador de los ensayos, determine la densidad mediante el pesado del núcleo antes de cabeceado y dividiendo la masa por el volumen del núcleo calculado del diámetro y longitud promedio. Alterna-tivamente, determine la densidad de la masa en el aire y sumergida de acuerdo con el Método de Ensayo C 642. Después del pesado sumergido, seque el núcleo de acuerdo con 7.3.2 y almacene en una bolsa plástica sellada o recipiente no absor-bente por al menos 5 días antes del ensayo.
7.6 Cabeceado – Si los extremos de los núcleos no están de acuerdo con los requisitos de perpendicularidad y planeidad del Método de Ensayo C 39/C 39M, serán aserrados para reunir aquellos requerimientos o cabeceados de acuerdo con la Práctica C 617. Si los núcleos son cabeceados de acuerdo con la Practica C 617, el dispositivo de cabeceo será acomodado al diámetro actual del núcleo y producir tapas que son concéntricas con los extremos del núcleo. Mida la longitud de los núcleos con una aproximación de 0.1 pulg. (2 mm ) antes del cabeceado. Tapas no adheridas de acuerdo con la Practica C 1231/C 1231M no son permitidas.
7.7 Medidas – Antes del ensayo, mida la longitud de los especimenes cabeceados con una precisión de 0.1 pulg. (2 mm) y use esta longitud para calcular la relación Longitud-diámetro (L/D). Determine el diámetro promedio de dos medidas tomadas en ángulo recto a cada una en la media altura del espécimen. Mida los diámetros del núcleo con aproximación de 0.01 pulg. (0.2 mm)cuando la diferencia en diámetros del núcleo no exceda 2 % de su promedio, de otra manera mida con aproximación de 0.1 pulg. (2 mm). No ensaye los núcleos si la diferencia entre los diámetros mayor y menor excede 5 % de su promedio.
7.8 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con el Método de Ensayo C 39/C 39M. Ensaye el espécimen después de 7 días de extraído, a menos que se especifi-que de otra manera.
7.9 Cálculos – Calcule la resistencia a la compresión de cada espécimen usando el área de la sección transversal basada en el diámetro promedio del espécimen.
7.9.1 Si la relación de longitud a diámetro (L/D) del espécimen es 1.75 o menos, co-rrija el resultado obtenido en 7.9 multiplicando por el adecuado factor de corrección mostrado en la siguiente Tabla (ver Nota 6).
Relación L/D 1.75 1.50 1.25 1.00
Factor de Corrección 0.98 0.96 0.93 0.87
Use interpolación para determinar los factores de corrección para los valores de L/D no dados en la tabla.
Nota 6 – Los factores de corrección dependen de varias condiciones tales como condición de humedad, nivel de esfuerzos y modulo de elasticidad. Los valores pro-medio para correcciones debido a la relación longitud-diámetro son dados en la tabla. Estos factores de corrección aplicados a concretos de baja densidad, tenien-do una densidad entre 100 y 120 lb/pie3 (1600 y 1920 Kg./m3) y para concreto de densidad normal. Ellos son aplicables a concreto seco y húmedo para esfuerzos entre 2000 psi y 6000 psi (14 Mpa a 42 Mpa). Para esfuerzos arriba de 10 000 psi (70 Mpa), la información de los ensayos en núcleos muestran que los factores de corrección pueden ser mas grandes que los valores listados arriba.
7.10 Reporte – Reporte los resultados como se requiere por el Método de Ensayo C 39/C 39M con la adición de la siguiente información:
7.10.1 Longitud del núcleo como taladrado con aproximación de ¼ pulg.(5 mm).
7.10.2 Longitud del espécimen de ensayo antes y después de cabeceado o extremos esmerilados, con aproximación de 0.1 pulg.( 2 mm), y diámetro promedio del núcleo con aproximación de 0.01pulg.( 0.2 mm) o 0.1 pulg. (2 mm).
7.10.3 Esfuerzo de compresión con aproximación de 10 psi (0.1 Mpa) cuando el diá-metro es medido con aproximación de 0.01 pulg. (0.2 mm) y con aproximación de 50 psi (0.5 Mpa) cuando el diámetro es medido con aproximación de 0.1 pulg. (2 mm), después de corregir la relación longitud-diámetro, cuando sea requerido.
7.10.4 Dirección de la aplicación de la carga en el espécimen con respecto al plano horizontal de cómo se colocó el concreto.
7.10.5 La historia de la condición de humedad.
7.10.5.1 La fecha y tiempo en que el núcleo fue obtenido y colocado primero en una bolsa sellada o recipiente no absorbente.
7.10.5.2 Si se uso agua durante la preparación final, la fecha y tiempo en que la preparación final fue completada y el núcleo colocado en una bolsa sellada o recipiente no absorbente,
7.10.6 La fecha y tiempo cuando fue ensayada,
7.10.7 Tamaño máximo nominal del agregado para concreto
7.10.8 La densidad, si fue determinada,
7.10.9 La descripción de defectos en los núcleos que no pueden ser ensayados, si es aplicable,
7.10.10 Si alguna desviación de este método de ensayo fue requerida, describa la desviación y explique porque fue necesario.
7.11 Precisión:
7.11.1 El coeficiente de variación para un solo operador en núcleos ha sido encon-trado en 3.2 % para un rango de resistencia entre 4500 psi (32.0 Mpa) y 7000 psi (48.3 Mpa). Entonces, el resultado de dos ensayos de núcleos simples dirigidos adecuadamente por el mismo operador en la misma muestra de material no debe diferir de la otra por más del 9 % de su promedio.
7.11.2 El coeficiente de variación multi laboratorio en núcleos ha sido encontrado en 4.7 % para un rango de resistencia entre 4500 psi (32.0 Mpa) y 7000 psi (48.3 Mpa). Entonces, el resultado de dos ensayos dirigidos adecuadamente en núcleos mues-treados del mismo concreto endurecido (donde un ensayo simple es definido como el promedio de dos observaciones (núcleos), cada uno hecho en adyacentes pero separados taladros de 4 pulg. (10 mm) de diámetro), y ensayados por dos labora-torios diferentes no deben diferir del otro por más del 13 % de su promedio.
7.12 Tendencia. No hay material de referencia aceptado adecuado para determinar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna declaración de tendencia es hecha.
8. Núcleos para Esfuerzo de Tensión por Partidura
8.1 Espécimen de Ensayo – Los especimenes estarán de acuerdo con los requisitos dimensionales que indica 7.1, 7.2, 7.4.1 y 7.4.2. Los extremos no serán cabeceados
8.2 Condición de humedad – Las condiciones del espécimen serán como se indica en la sección 7.3 o como establezca el especificador del ensayo.
8.3 Superficies de carga – La línea de contacto entre el espécimen y cada borde de carga deberá ser recto y libre de alguna proyección o depresión más alta o más profunda que 0.01 pulg. (0.2 mm). Cuando la línea de contacto no es recta o contiene proyecciones o depresiones mayores que 0.01 pulg. pulir o cabecear el espécimen como para producir una línea de carga reuniendo estos requerimientos. No ensaye especimenes con proyecciones o depresiones mayores que 0.1 pulg. (2 mm). Cuando el cabeceado es empleado, las capas serán tan delgadas como sea posible y estarán formadas con yeso de alta resistencia.
Nota 7 – La Fig. 1 ilustra un dispositivo adecuado para aplicación de tapas para la superficie de carga de los núcleos.
8.4 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con el Método de Ensayo C 496.
8.5 Cálculos y Reporte – Calcule el esfuerzo de tensión por partidura y reporte el resultado como se requiere en el Método de Ensayo C 496. Cuando se requiera esmerilar o cabecear las superficies de carga, mida el diámetro entre las superficies terminadas. Indicar que el espécimen fue un núcleo y proporcione la historia de la condición de humedad como en 7.10.5 .
8.6 Precisión.
8.6.1 El coeficiente de variación para un solo operador en intra-laboratorio, para esfuerzo de tensión por partidura entre 520 psi (3.6 Mpa) y 590 psi (4.1 Mpa) de núcleos ha sido encontrado en 5.3 %. Entonces, los resultados de dos ensayos conducidos adecuadamente por el mismo operador en el mismo laboratorio, en la misma muestra de material no debe diferir por más de 14.9 % de su promedio.
8.6.2 El coeficiente de variación multilaboratorio para esfuerzo de tensión por parti-dura entre 520 psi (3.6 Mpa) y 590 psi (4.1 Mpa) de núcleos ha sido encontrado en 15.0 %. Entonces, el resultado de dos ensayos dirigidos adecuadamente en la misma muestra de material de concreto endurecido y ensayado por dos laboratorios diferentes no debe diferir del otro por mas de 42.3 % de su promedio.
8.7 Tendencia – No hay material de referencia aceptado, adecuado para determinar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna declaración de tendencia es hecha.
VIGAS PARA ENSAYO DE FLEXION
9. Esfuerzo de Flexión
9.1 Especimenes de Ensayo – A menos que se especifique lo contrario, una viga para la determinación del esfuerzo de flexión deberá tener una sección transversal nominal de 6 x 6 pulg. (150 x 150 mm) (Nota 8). El espécimen tendrá al menos 21 pulg. (530 mm) de longitud, pero cuando dos ensayos para esfuerzo de flexión son hechos en una viga, esta tendrá al menos 33 pulg. (840 mm) de longitud.
Nota 8 – En muchos casos, particularmente con prismas cortados de losas de pavimentos, el ancho será gobernado por el tamaño del agregado grueso y la profundidad por el espesor de la losa.
9.2 Condiciones de Humedad – Proteja las superficies del espécimen aserrado de la evaporación por cubriéndolos con paños húmedos y plásticos durante el transporte y almacenamiento. Ensaye el espécimen dentro de los 7 días de aserrado. Sumerja los especimenes de ensayo en agua saturada con cal a 73.5 3.5o F (23.0 2.0o C) por al menos 40 h inmediatamente antes del ensayo de flexión. Ensaye el espécimen tan pronto sea sacado del cuarto de curado. Durante el periodo entre la remoción del cuarto de curado y el ensayo, mantenga el espécimen húmedo mediante cubiertas con paños húmedos, arpillera u otra tela absorbente apropiada.
9.2.1 Cuando el especificador de ensayos sea directo, las vigas serán ensayadas en una condición de humedad diferente a la ganada por condicionamiento de acuerdo con 9.2.
Nota 9 – Relativamente pequeñas porciones de secado de la superficie del espécimen en flexión, inducen esfuerzos de tensión, en las fibras extremas, reduciendo marcadamente la resistencia a la flexión indicada.
9.3 Ensayo – Ensaye el espécimen de acuerdo con las previsiones aplicables del Método de Ensayo C 78.
Nota 10 – El aserrado puede reducir grandemente la resistencia a la flexión indicada; por lo tanto, las vigas serán ensayadas con una superficie moldeada en la zona de tensión, cuando sea posible. La localización de la cara de tensión con respecto a la posición en que el concreto fue colocado y la posición de la superficie aserrada, deberán ser reportadas.
9.4 Reporte – Reporte los resultados de acuerdo con las provisiones aplicables del Método de Ensayo C 78 y los requisitos de este método de ensayo, incluyendo la condición de humedad al momento del ensayo. Identificar la orientación del espéci-men, acabado, aserrado y caras de tensión respecto a su posición en la maquina de ensayo.
10. Precisión y Tendencia
10.1 Precisión – La información no esta disponible para preparar una declaración de precisión de esfuerzo a flexión medido en vigas aserradas.
Nota 11 – Los usuarios de este método que hayan reproducido datos de prueba que pueden ser apropiados para el establecimiento en repetibilidad se les anima a contactar al oficinista del subcomité.
10.2 Tendencia – No hay material de referencia aceptado compatible para determi-nar la tendencia para el procedimiento en este método de ensayo, ninguna decla-ración de tendencia esta siendo hecha.
11. Palabras Clave
11.1 esfuerzo de compresión; núcleo de concreto; concreto aserrado; esfuerzo del concreto; esfuerzo de flexión; esfuerzo de tensión por partidura.
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
