Método de Ensayo Estándar para
VELOCIDAD DE PULSO A TRAVES DEL CONCRETO
1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la velocidad de propagación de pulso de ondas de esfuerzo longitudinal a través del concreto. Este método de ensayo no aplica para la propagación de otro tipo de ondas de esfuerzo a través del concreto.
1.2 Los valores declarados en unidades SI es considerado el estándar.
1.3 Este estándar no pretende dar todos los lineamientos de los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y practicas saludables así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.
2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 125 Terminología Relativa a Concreto y Agregados para Concreto.
C 215 Método de Ensayo para Frecuencias Fundamentales Transversal, Longitudinal y Torcional de Especímenes de Concreto
C 823 Práctica para Examen y muestreo de Concreto Endurecido en la Construcción
E 1316 Terminología para Exámenes no destructivos.
3. Terminología
3.1 Definiciones – Refiérase a Terminología C 125 y la sección relativa a examen ultrasónico en Terminología E 1316 para definiciones de términos usados en este método de ensayo.
4. Resumen del Método
4.1 Los pulsos de ondas de esfuerzo longitudinal son generados por un transductor electro-acústico que es mantenido en contacto con una superficie de concreto bajo prueba. Después de atravesar el concreto, los pulsos son recibidos y convertidos en energía eléctrica por un según-do transductor colocado a una distancia L del transductor transmisor. El tiempo de transito T es medido electrónicamente. La velocidad del pulso V es calculada dividiendo L entre T.
5. Significado y Uso
5.1 La velocidad de pulso, V, de ondas longitudinales de esfuerzo en una masa de concreto es relativa a sus propiedades elásticas y su densidad de acuerdo con la siguiente relación:
V = E(1 - )
(1+)(1-2)
donde:
E = módulo de elasticidad dinámico
= relación de Poisson dinámica
= densidad
5.2 Este método de ensayo se aplica para juzgar la uniformidad y calidad relativa del concreto, para indicar la presencia de vacíos y grietas, y para evaluar la efectividad de la reparación de las grietas. También es aplicable para indicar cambios en las propiedades del concreto, y en el análisis de estructuras, para estimar la severidad de deterioro o agrietamiento. Cuando es usa do para monitoriar cambios en condiciones de sobre tiempo, la localización de los ensayos será marcada en la estructura para asegurar que los ensayos son repetidos en las mismas posiciones.
5.3 El grado de saturación del concreto afecta la velocidad de pulso, y este factor puede ser considerado cuando se evalúan los resultados del ensayo (Nota 1). En adición, la velocidad de pulso en concreto saturado es menos sensitiva a los cambios en su calidad relativa.
Nota 1— la velocidad de pulso en concreto saturado puede ser un 5 % mayor que en concreto seco.
5.4 La velocidad de pulso es independiente de la dimensión del objeto ensayado proporcio-nando ondas reflejadas desde los límites que no complican la determinación del tiempo de arribo del pulso transmitido directamente. La menor dimensión del objeto ensayado puede exceder la longitud de onda de las vibraciones ultrasónicas (Nota 2).
Nota 2 – La longitud de onda de las vibraciones son iguales a la velocidad de pulso dividida por las frecuencias de vibración. Por ejemplo, para una frecuencia de 54 kHz y una velocidad de pulso de 3500 m/s, la longitud de onda es 3500/54000 = 0.065 m.
5.5 La exactitud de la medición depende de la habilidad del operador para determinar precisa-mente la distancia entre los transductores y del equipo para medir precisamente el tiempo de transito del pulso. La fuerza de señal recibida y la medición del tiempo de tránsito son afectados por el acoplamiento de los transductores a las superficies de concreto. Suficiente agente de acoplamiento y presión debe ser aplicada a los transductores para asegurar tiempo de transito estable. La fuerza de la señal recibida también es afectada por la longitud de viaje y por la presencia y grado de agrietamiento o deterioro en el concreto ensayado.
Nota 3 – Un acople adecuado puede ser verificado mediante una vista de la forma y magnitud de la onda recibida. La forma de la onda puede ser sinusoidal decaída. La forma puede ser vista por medio de salidas de un osciloscopio o pantalla digital inherente en el dispositivo.
5.6 Los resultados obtenidos por el uso de este método de ensayo no son considerados como un medio de medir la resistencia, ni tampoco como un ensayo adecuado para establecer confianza con el modulo de elasticidad del concreto de campo con el asumido en el diseño. El método de resonancia longitudinal en el Método de Ensayo C 215 es recomendado para determinar el modulo de elasticidad dinámico de especímenes de ensayo obtenidos en el concreto del campo porque la relación de Poisson no tiene que ser conocida.
Nota 4 – Cuando las circunstancias lo permitan, una relación entre fuerza y velocidad (o modulo y velocidad) puede ser establecida para la determinación de la velocidad de pulso y fuerza de compresión (o módulo de elasticidad) en un numero de muestras de un concreto. Esta correlación puede servir como una base para la estimación de resistencia (modulo de elasticidad) por más ensayos velocidad-pulso en ese concreto. Refiérase al ACI 228.1R para guías en los procedimientos para desarrollo y uso de tales relaciones.
5.7 El procedimiento es aplicable a ensayos en el campo y en el laboratorio sin consideraciones de tamaño o forma del espécimen dentro de las limitaciones de una disponible fuente de generación de pulso.
Nota 5 -- El equipo de ensayo disponible actualmente limita longitudes de aproximadamente 50mm (2 pulg) mínima y 15 m (50 pies) máxima, dependiendo en parte de la frecuencia e intensidad de la señal generada. El limite superior de la longitud de recorrido depende en parte de las condiciones superficiales y en parte de las características interiores del concreto bajo investigación. Un pre-amplificador en el transductor receptor puede ser usado para incrementar la longitud máxima de recorrido que puede ser ensayada. La longitud de recorrido máxima es obtenida usando transductores de frecuencia resonante relativamente bajas (10 a 20 KHz) para minimizar la atenuación de la señal en el concreto. ( La frecuencia de resonancia del transductor ensamblado determina la frecuencia de vibración en el concreto). Para longitudes de recorrido menores, donde la perdida de la señal no es factor gobernante es preferible usar frecuencias resonantes de 50 KHz o más para alcanzar mediciones más precisas del tiempo de transito y alcanzar una mayor sensibilidad.
5.8 Puesto que la velocidad de pulso en el acero puede ser arriba del doble que en el concreto, las medidas de velocidad de pulso en la vecindad del acero en concreto reforzado, puede ser mayor que en concreto no reforzado de la misma composición. Donde sea posible, evitar mediciones cerradas en acero paralelo a la dirección de propagación del pulso.
6. Aparatos
6.1 El aparato de prueba, mostrado esquemáticamente en la Fig.1, consiste de un generador de pulso, un par de transductores (transmisor y receptor), un amplificador, un circuito medidor de tiempo, una pantalla (display) de tiempo y cables conectores.
6.1.1 Generador de Pulso y Transductor Transmisor – El generador de pulso consistirá en circuitos para generar pulsos de voltaje (Nota 6). El transductor para transformar esos pulsos electrónicos en ondas explosivas de energía mecánica tendrá una frecuencia resonante en el rango de 20 a 100 kHz (Nota 7). El generador de pulso deberá producir pulsos repetitivos a una razón no menor de 3 pulsos por segundo. El transductor deberá ser construido de material piezoeléctrico, magnetostrictivo, u otro material sensitivo al voltaje (sal de Rochelle, cuarzo, titanato de bario, zirconato-titanato (PZT), y ser fuerte), aislados para su protección. Un pulso de encendido será producido para iniciar el circuito de medición de tiempo.
Nota 6 – El voltaje del pulso afecta la fuerza de salida del transductor y la máxima penetración de las ondas de compresión longitudinal. Pulsos de voltaje de 500 a 1000 V han sido usados satisfactoriamente.
Nota 7 – Transductores con frecuencia resonante alta han sido usados satisfactoriamente en especímenes de laboratorio relativamente pequeños.
6.1.2 Transductor Receptor y Amplificador – El transductor receptor será similar al transductor transmisor. El voltaje generado por este será amplificado tanto como sea necesario para producir pulsos disparados al circuito medidor de tiempo. El amplificador tendrá una respuesta uniforme entre media y tres veces la frecuencia resonante del transductor receptor.
6.1.3 Circuito Medidor de Tiempo – El circuito medidor de tiempo y el pulso disparador asociado será capaz de proveer una total resolución de medición de tiempo de al menos 1 s. La medición del tiempo será iniciado por un voltaje disparador desde el generador de pulso y el circuito medidor de tiempo será operado en la frecuencia de repetición del generador de pulso. El circuito medidor de tiempo proporcionará una señal de salida cuando el pulso receptor es detectado y esta señal de salida deberá ser usada para determinar el tiempo de transito reflejado en la unidad de pantalla (display). El circuito medidor de tiempo no será sensitivo a la temperatura de operación en el rango de 0 a 40°C y cambios de voltaje en la fuente de energía de 15%.
6.1.4 Unidad de Pantalla (Display)—Dos tipos de unidades de pantalla están disponibles. Las unidades modernas usan un contador de tiempo a intervalos y una pantalla digital de lectura directa del tiempo de tránsito. Las unidades viejas usan un tubo de rayos catódicos (CRT) en el cual los pulsos transmitidos y recibidos son exhibidos como deflexiones de la traza con relación a un tiempo de escala establecido.
6.1.5 Barra de Referencia – Una barra de metal u otro material durable para el cual el tiempo de transito de ondas longitudinales es conocido. El tiempo de transito será marcado permanen-temente en la barra de referencia.
6.1.6 Cables de Conexión -- Donde las medidas de velocidad de pulso, en estructuras largas, requiere el uso de cables de interconexión largos, se usará el cable de tipo coaxial de baja capacidad, protegido.
6.1.7 – Agente de Acoplamiento – Un material viscoso (tal como aceite, vaselina, gelatina soluble en agua, hule moldeable o grasa) para asegurar eficiente transferencia de energía entre el concreto y los transductores. La función del agente de acoplamiento es eliminar aire entre las superficies de contacto de los transductores y el concreto. El agua es un aceptable agente de acoplamiento cuando se estanca en la superficie, o para ensayos bajo el agua
7. Procedimiento
7.1 Chequeo Funcional de Equipos y Ajuste de tiempo Cero – Verifique que el equipo esta operando adecuadamente y efectúe un ajuste de tiempo cero. Aplique agente de acoplamiento a los extremos de la barra de referencia, y presione los transductores firmemente contra los extremos de la barra hasta que un tiempo de tránsito estable aparece en la pantalla. Ajuste la referencia cero hasta que el tiempo de tránsito coincide con el valor marcado en la barra. Para algunos instrumentos, el ajuste a cero es hecho mediante la aplicación de agente de acoplami-ento y presionando las caras de los transductores juntos. Estos instrumentos usan un micropro-cesador para registrar este tiempo retrasado, el cual es automáticamente sustraído del tiempo de transito en mediciones subsecuentes. Para cada instrumento mida el tiempo de tránsito a través de las barras de referencia para verificar que la adecuada corrección de tiempo cero ha sido hecha. Chequee el ajuste a cero en un horario base durante la operación continua del instru-mento, y cada vez que un transductor o cable de conexión sea cambiado. Si el tiempo mostrado no puede ser ajustado para coincidir con el tiempo de tránsito de la barra de referencia, no use el instrumento, y regrese la barra y el instrumento al fabricante para reparar.
7.2 Determinación del Tiempo de Transito:
7.2.1 Para ensayos en construcciones existentes, seleccione la ubicación del ensayo de acuerdo con la Práctica C 823 o siguiendo los requerimientos de la parte solicitada del ensayo, lo que sea aplicable.
7.2.2 Para mejores resultados, localice el transductor directamente opuesto al otro. Porque el ancho del destello de los pulsos vibracionales emitidos por los transductores es largo, es permisible medir tiempos de tránsito a través de las esquinas de una estructura, pero con alguna perdida de sensibilidad y precisión. Mediciones a lo largo de la misma superficie no deben ser usadas a menos que solamente una cara de la estructura sea accesible ya que tales mediciones pueden ser indicativas solamente de capas superficiales, y la velocidad de pulso calculada no coincidirá con aquella obtenida por transmisión (Nota 8).
Nota 8 – Una de las fuentes de incerteza en superficies ensayadas es la longitud actual de los pulsos. Por lo tanto, lecturas individuales son de poco valor. Ensayos superficiales, sin embargo, han sido usados para estimar el espesor de una capa superficial de baja calidad haciendo múltiples mediciones de tiempo de tránsito con variación de distancias entre transductores. Del ploteo del tiempo de viaje contra espaciamiento, puede ser posible estimar el espesor del concreto de calidad baja.
7.2.3 Aplique un apropiado agente de acoplamiento (tal como agua, aceite, vaselina, grasa, hule moldeable, u otro material viscoso) a las caras del transductor o a la superficie de ensayo, o a ambos. Presione las caras de los transductores firmemente contra la superficie del concreto hasta que un tiempo de tránsito estable aparezca en la pantalla y mida el tiempo de tránsito (Nota 9). Determine la distancia en línea recta entre centros de las caras de los transductores.
Nota 9 – La calidad del acoplamiento es críticamente importante para la precisión y rango máximo del método. Un acoplamiento inadecuado resultará en un tiempo de medición inexacto e inestable y será significativamente corto el rango efectivo del instrumento. La repetición de mediciones puede ser hecha en la misma localización para minimizar errores de lectura debido a un acoplamiento pobre.
8. Cálculos
8.1 Calcule la velocidad de pulso como sigue:
V = L / T
Donde:
V = velocidad de pulso (m/s o pies/s)
L = distancia entre transductores (m o pies)
T = tiempo de tránsito efectivo, (s) tiempo medido menos cero tiempo de corrección y corregido para errores de calibración
9. Informe
9.1 Reporte al menos la siguiente información:
9.1.1 Localización del ensayo o identificación del espécimen
9.1.2 Localización de transductores,
9.1.3 Distancia entre centros de las caras de los transductores, reportados con una precisión de al menos 0.5 %.
9.1.4 Tiempo de tránsito, reportado con una precisión de al menos 0.5 % del mismo Tt.
9.1. 5 Velocidad de pulso reportada al más cercano 10 m/s
10 Precisión y Tendencia
10.1 Precisión
10.1.4 La repetibilidad de los resultados tiene que ser investigada usando dispositivos con pantallas de CRT. Se espera que la repetibilidad con dispositivos de pantalla digitales sea mejor que lo declarado como sigue:
10.1.5 Los ensayos involucran tres instrumentos de prueba y cinco operadores que tienen indicado que para longitudes de recorrido de 0.3 a 6m a través del concreto sondeado, diferen-tes operadores usando el mismo instrumento o un operador usando diferentes instrumentos logrará repetitividad de los resultados del ensayo dentro del 2 %. Para longitudes largas por camino directo a través del concreto sondeado, la atenuación de la señal decrecerá la repetitividad absoluta de la medida del tiempo de transito, pero el tiempo de tránsito largo involucrado resultará en un cálculo de la velocidad teniendo el mismo orden de precisión.
10.1.3 En el caso de ensayos a través de concreto malamente agrietado o deteriorado, la variación de los resultados son incrementados sustancialmente. La atenuación es afectada por la naturaleza del deterioro y la frecuencia resonante de los transductores. Diferencias entre operadores o instrumentos pueden resultar en diferencias en resultados de los ensayos tan grandes como 20 %. En algunos casos, sin embargo, las velocidades calculadas serán sufici-entemente bajas como indica claramente la presencia de deterioro en el concreto ensayado.
10.2 Tendencia: La tendencia de este método de ensayo no ha sido determinada.
11 Palabras Clave
11.1 concreto; onda de esfuerzo longitudinal; ensayo no destructivo; velocidad de pulso; ensayo ultrasónico.
Referencia: Annual Book of ASTM Standard 2003
Volume 04.02 Concrete and Aggregates
VELOCIDAD DE PULSO A TRAVES DEL CONCRETO
1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la velocidad de propagación de pulso de ondas de esfuerzo longitudinal a través del concreto. Este método de ensayo no aplica para la propagación de otro tipo de ondas de esfuerzo a través del concreto.
1.2 Los valores declarados en unidades SI es considerado el estándar.
1.3 Este estándar no pretende dar todos los lineamientos de los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y practicas saludables así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.
2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 125 Terminología Relativa a Concreto y Agregados para Concreto.
C 215 Método de Ensayo para Frecuencias Fundamentales Transversal, Longitudinal y Torcional de Especímenes de Concreto
C 823 Práctica para Examen y muestreo de Concreto Endurecido en la Construcción
E 1316 Terminología para Exámenes no destructivos.
3. Terminología
3.1 Definiciones – Refiérase a Terminología C 125 y la sección relativa a examen ultrasónico en Terminología E 1316 para definiciones de términos usados en este método de ensayo.
4. Resumen del Método
4.1 Los pulsos de ondas de esfuerzo longitudinal son generados por un transductor electro-acústico que es mantenido en contacto con una superficie de concreto bajo prueba. Después de atravesar el concreto, los pulsos son recibidos y convertidos en energía eléctrica por un según-do transductor colocado a una distancia L del transductor transmisor. El tiempo de transito T es medido electrónicamente. La velocidad del pulso V es calculada dividiendo L entre T.
5. Significado y Uso
5.1 La velocidad de pulso, V, de ondas longitudinales de esfuerzo en una masa de concreto es relativa a sus propiedades elásticas y su densidad de acuerdo con la siguiente relación:
V = E(1 - )
(1+)(1-2)
donde:
E = módulo de elasticidad dinámico
= relación de Poisson dinámica
= densidad
5.2 Este método de ensayo se aplica para juzgar la uniformidad y calidad relativa del concreto, para indicar la presencia de vacíos y grietas, y para evaluar la efectividad de la reparación de las grietas. También es aplicable para indicar cambios en las propiedades del concreto, y en el análisis de estructuras, para estimar la severidad de deterioro o agrietamiento. Cuando es usa do para monitoriar cambios en condiciones de sobre tiempo, la localización de los ensayos será marcada en la estructura para asegurar que los ensayos son repetidos en las mismas posiciones.
5.3 El grado de saturación del concreto afecta la velocidad de pulso, y este factor puede ser considerado cuando se evalúan los resultados del ensayo (Nota 1). En adición, la velocidad de pulso en concreto saturado es menos sensitiva a los cambios en su calidad relativa.
Nota 1— la velocidad de pulso en concreto saturado puede ser un 5 % mayor que en concreto seco.
5.4 La velocidad de pulso es independiente de la dimensión del objeto ensayado proporcio-nando ondas reflejadas desde los límites que no complican la determinación del tiempo de arribo del pulso transmitido directamente. La menor dimensión del objeto ensayado puede exceder la longitud de onda de las vibraciones ultrasónicas (Nota 2).
Nota 2 – La longitud de onda de las vibraciones son iguales a la velocidad de pulso dividida por las frecuencias de vibración. Por ejemplo, para una frecuencia de 54 kHz y una velocidad de pulso de 3500 m/s, la longitud de onda es 3500/54000 = 0.065 m.
5.5 La exactitud de la medición depende de la habilidad del operador para determinar precisa-mente la distancia entre los transductores y del equipo para medir precisamente el tiempo de transito del pulso. La fuerza de señal recibida y la medición del tiempo de tránsito son afectados por el acoplamiento de los transductores a las superficies de concreto. Suficiente agente de acoplamiento y presión debe ser aplicada a los transductores para asegurar tiempo de transito estable. La fuerza de la señal recibida también es afectada por la longitud de viaje y por la presencia y grado de agrietamiento o deterioro en el concreto ensayado.
Nota 3 – Un acople adecuado puede ser verificado mediante una vista de la forma y magnitud de la onda recibida. La forma de la onda puede ser sinusoidal decaída. La forma puede ser vista por medio de salidas de un osciloscopio o pantalla digital inherente en el dispositivo.
5.6 Los resultados obtenidos por el uso de este método de ensayo no son considerados como un medio de medir la resistencia, ni tampoco como un ensayo adecuado para establecer confianza con el modulo de elasticidad del concreto de campo con el asumido en el diseño. El método de resonancia longitudinal en el Método de Ensayo C 215 es recomendado para determinar el modulo de elasticidad dinámico de especímenes de ensayo obtenidos en el concreto del campo porque la relación de Poisson no tiene que ser conocida.
Nota 4 – Cuando las circunstancias lo permitan, una relación entre fuerza y velocidad (o modulo y velocidad) puede ser establecida para la determinación de la velocidad de pulso y fuerza de compresión (o módulo de elasticidad) en un numero de muestras de un concreto. Esta correlación puede servir como una base para la estimación de resistencia (modulo de elasticidad) por más ensayos velocidad-pulso en ese concreto. Refiérase al ACI 228.1R para guías en los procedimientos para desarrollo y uso de tales relaciones.
5.7 El procedimiento es aplicable a ensayos en el campo y en el laboratorio sin consideraciones de tamaño o forma del espécimen dentro de las limitaciones de una disponible fuente de generación de pulso.
Nota 5 -- El equipo de ensayo disponible actualmente limita longitudes de aproximadamente 50mm (2 pulg) mínima y 15 m (50 pies) máxima, dependiendo en parte de la frecuencia e intensidad de la señal generada. El limite superior de la longitud de recorrido depende en parte de las condiciones superficiales y en parte de las características interiores del concreto bajo investigación. Un pre-amplificador en el transductor receptor puede ser usado para incrementar la longitud máxima de recorrido que puede ser ensayada. La longitud de recorrido máxima es obtenida usando transductores de frecuencia resonante relativamente bajas (10 a 20 KHz) para minimizar la atenuación de la señal en el concreto. ( La frecuencia de resonancia del transductor ensamblado determina la frecuencia de vibración en el concreto). Para longitudes de recorrido menores, donde la perdida de la señal no es factor gobernante es preferible usar frecuencias resonantes de 50 KHz o más para alcanzar mediciones más precisas del tiempo de transito y alcanzar una mayor sensibilidad.
5.8 Puesto que la velocidad de pulso en el acero puede ser arriba del doble que en el concreto, las medidas de velocidad de pulso en la vecindad del acero en concreto reforzado, puede ser mayor que en concreto no reforzado de la misma composición. Donde sea posible, evitar mediciones cerradas en acero paralelo a la dirección de propagación del pulso.
6. Aparatos
6.1 El aparato de prueba, mostrado esquemáticamente en la Fig.1, consiste de un generador de pulso, un par de transductores (transmisor y receptor), un amplificador, un circuito medidor de tiempo, una pantalla (display) de tiempo y cables conectores.
6.1.1 Generador de Pulso y Transductor Transmisor – El generador de pulso consistirá en circuitos para generar pulsos de voltaje (Nota 6). El transductor para transformar esos pulsos electrónicos en ondas explosivas de energía mecánica tendrá una frecuencia resonante en el rango de 20 a 100 kHz (Nota 7). El generador de pulso deberá producir pulsos repetitivos a una razón no menor de 3 pulsos por segundo. El transductor deberá ser construido de material piezoeléctrico, magnetostrictivo, u otro material sensitivo al voltaje (sal de Rochelle, cuarzo, titanato de bario, zirconato-titanato (PZT), y ser fuerte), aislados para su protección. Un pulso de encendido será producido para iniciar el circuito de medición de tiempo.
Nota 6 – El voltaje del pulso afecta la fuerza de salida del transductor y la máxima penetración de las ondas de compresión longitudinal. Pulsos de voltaje de 500 a 1000 V han sido usados satisfactoriamente.
Nota 7 – Transductores con frecuencia resonante alta han sido usados satisfactoriamente en especímenes de laboratorio relativamente pequeños.
6.1.2 Transductor Receptor y Amplificador – El transductor receptor será similar al transductor transmisor. El voltaje generado por este será amplificado tanto como sea necesario para producir pulsos disparados al circuito medidor de tiempo. El amplificador tendrá una respuesta uniforme entre media y tres veces la frecuencia resonante del transductor receptor.
6.1.3 Circuito Medidor de Tiempo – El circuito medidor de tiempo y el pulso disparador asociado será capaz de proveer una total resolución de medición de tiempo de al menos 1 s. La medición del tiempo será iniciado por un voltaje disparador desde el generador de pulso y el circuito medidor de tiempo será operado en la frecuencia de repetición del generador de pulso. El circuito medidor de tiempo proporcionará una señal de salida cuando el pulso receptor es detectado y esta señal de salida deberá ser usada para determinar el tiempo de transito reflejado en la unidad de pantalla (display). El circuito medidor de tiempo no será sensitivo a la temperatura de operación en el rango de 0 a 40°C y cambios de voltaje en la fuente de energía de 15%.
6.1.4 Unidad de Pantalla (Display)—Dos tipos de unidades de pantalla están disponibles. Las unidades modernas usan un contador de tiempo a intervalos y una pantalla digital de lectura directa del tiempo de tránsito. Las unidades viejas usan un tubo de rayos catódicos (CRT) en el cual los pulsos transmitidos y recibidos son exhibidos como deflexiones de la traza con relación a un tiempo de escala establecido.
6.1.5 Barra de Referencia – Una barra de metal u otro material durable para el cual el tiempo de transito de ondas longitudinales es conocido. El tiempo de transito será marcado permanen-temente en la barra de referencia.
6.1.6 Cables de Conexión -- Donde las medidas de velocidad de pulso, en estructuras largas, requiere el uso de cables de interconexión largos, se usará el cable de tipo coaxial de baja capacidad, protegido.
6.1.7 – Agente de Acoplamiento – Un material viscoso (tal como aceite, vaselina, gelatina soluble en agua, hule moldeable o grasa) para asegurar eficiente transferencia de energía entre el concreto y los transductores. La función del agente de acoplamiento es eliminar aire entre las superficies de contacto de los transductores y el concreto. El agua es un aceptable agente de acoplamiento cuando se estanca en la superficie, o para ensayos bajo el agua
7. Procedimiento
7.1 Chequeo Funcional de Equipos y Ajuste de tiempo Cero – Verifique que el equipo esta operando adecuadamente y efectúe un ajuste de tiempo cero. Aplique agente de acoplamiento a los extremos de la barra de referencia, y presione los transductores firmemente contra los extremos de la barra hasta que un tiempo de tránsito estable aparece en la pantalla. Ajuste la referencia cero hasta que el tiempo de tránsito coincide con el valor marcado en la barra. Para algunos instrumentos, el ajuste a cero es hecho mediante la aplicación de agente de acoplami-ento y presionando las caras de los transductores juntos. Estos instrumentos usan un micropro-cesador para registrar este tiempo retrasado, el cual es automáticamente sustraído del tiempo de transito en mediciones subsecuentes. Para cada instrumento mida el tiempo de tránsito a través de las barras de referencia para verificar que la adecuada corrección de tiempo cero ha sido hecha. Chequee el ajuste a cero en un horario base durante la operación continua del instru-mento, y cada vez que un transductor o cable de conexión sea cambiado. Si el tiempo mostrado no puede ser ajustado para coincidir con el tiempo de tránsito de la barra de referencia, no use el instrumento, y regrese la barra y el instrumento al fabricante para reparar.
7.2 Determinación del Tiempo de Transito:
7.2.1 Para ensayos en construcciones existentes, seleccione la ubicación del ensayo de acuerdo con la Práctica C 823 o siguiendo los requerimientos de la parte solicitada del ensayo, lo que sea aplicable.
7.2.2 Para mejores resultados, localice el transductor directamente opuesto al otro. Porque el ancho del destello de los pulsos vibracionales emitidos por los transductores es largo, es permisible medir tiempos de tránsito a través de las esquinas de una estructura, pero con alguna perdida de sensibilidad y precisión. Mediciones a lo largo de la misma superficie no deben ser usadas a menos que solamente una cara de la estructura sea accesible ya que tales mediciones pueden ser indicativas solamente de capas superficiales, y la velocidad de pulso calculada no coincidirá con aquella obtenida por transmisión (Nota 8).
Nota 8 – Una de las fuentes de incerteza en superficies ensayadas es la longitud actual de los pulsos. Por lo tanto, lecturas individuales son de poco valor. Ensayos superficiales, sin embargo, han sido usados para estimar el espesor de una capa superficial de baja calidad haciendo múltiples mediciones de tiempo de tránsito con variación de distancias entre transductores. Del ploteo del tiempo de viaje contra espaciamiento, puede ser posible estimar el espesor del concreto de calidad baja.
7.2.3 Aplique un apropiado agente de acoplamiento (tal como agua, aceite, vaselina, grasa, hule moldeable, u otro material viscoso) a las caras del transductor o a la superficie de ensayo, o a ambos. Presione las caras de los transductores firmemente contra la superficie del concreto hasta que un tiempo de tránsito estable aparezca en la pantalla y mida el tiempo de tránsito (Nota 9). Determine la distancia en línea recta entre centros de las caras de los transductores.
Nota 9 – La calidad del acoplamiento es críticamente importante para la precisión y rango máximo del método. Un acoplamiento inadecuado resultará en un tiempo de medición inexacto e inestable y será significativamente corto el rango efectivo del instrumento. La repetición de mediciones puede ser hecha en la misma localización para minimizar errores de lectura debido a un acoplamiento pobre.
8. Cálculos
8.1 Calcule la velocidad de pulso como sigue:
V = L / T
Donde:
V = velocidad de pulso (m/s o pies/s)
L = distancia entre transductores (m o pies)
T = tiempo de tránsito efectivo, (s) tiempo medido menos cero tiempo de corrección y corregido para errores de calibración
9. Informe
9.1 Reporte al menos la siguiente información:
9.1.1 Localización del ensayo o identificación del espécimen
9.1.2 Localización de transductores,
9.1.3 Distancia entre centros de las caras de los transductores, reportados con una precisión de al menos 0.5 %.
9.1.4 Tiempo de tránsito, reportado con una precisión de al menos 0.5 % del mismo Tt.
9.1. 5 Velocidad de pulso reportada al más cercano 10 m/s
10 Precisión y Tendencia
10.1 Precisión
10.1.4 La repetibilidad de los resultados tiene que ser investigada usando dispositivos con pantallas de CRT. Se espera que la repetibilidad con dispositivos de pantalla digitales sea mejor que lo declarado como sigue:
10.1.5 Los ensayos involucran tres instrumentos de prueba y cinco operadores que tienen indicado que para longitudes de recorrido de 0.3 a 6m a través del concreto sondeado, diferen-tes operadores usando el mismo instrumento o un operador usando diferentes instrumentos logrará repetitividad de los resultados del ensayo dentro del 2 %. Para longitudes largas por camino directo a través del concreto sondeado, la atenuación de la señal decrecerá la repetitividad absoluta de la medida del tiempo de transito, pero el tiempo de tránsito largo involucrado resultará en un cálculo de la velocidad teniendo el mismo orden de precisión.
10.1.3 En el caso de ensayos a través de concreto malamente agrietado o deteriorado, la variación de los resultados son incrementados sustancialmente. La atenuación es afectada por la naturaleza del deterioro y la frecuencia resonante de los transductores. Diferencias entre operadores o instrumentos pueden resultar en diferencias en resultados de los ensayos tan grandes como 20 %. En algunos casos, sin embargo, las velocidades calculadas serán sufici-entemente bajas como indica claramente la presencia de deterioro en el concreto ensayado.
10.2 Tendencia: La tendencia de este método de ensayo no ha sido determinada.
11 Palabras Clave
11.1 concreto; onda de esfuerzo longitudinal; ensayo no destructivo; velocidad de pulso; ensayo ultrasónico.
Referencia: Annual Book of ASTM Standard 2003
Volume 04.02 Concrete and Aggregates
