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ASTM Designación: C 803/C 803M - 03

Método de Ensayo Estándar para

Resistencia a la Penetración del Concreto Endurecido

1. Alcance

1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la resistencia del concreto endurecido a la penetración por una probeta de acero o un pin.

1.2 Los valores establecidos en ambos sistemas libras-pulgada o SI serán consi-derados separadamente como estándar. Los valores establecidos en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema debe ser usado independientemente uno del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en inconformidad con la especificación.

1.3 Este estándar no pretende cubrir todos los problemas de seguridad, si hay alguna, asociada con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma, establecer la seguridad apropiada y prácticas de salud así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.

2. Documentos Referenciados

2.1 Estándares ASTM

C 670 Práctica para Preparación de las Declaraciones de Precisión y Tendencia para Métodos de Ensayo en Materiales de Construcción.

C 125 Terminología relativa a Concreto y Agregados para Concreto.

2.2 Estándares ANSI:

A10.3 Requerimientos de Seguridad para Sistemas Powder Actuated Fastening.

3. Terminología

3.1 Definiciones:

3.2 Para definiciones de los términos usados en este método de ensayo, refiérase a Terminología C 125.

4. Resumen del Método de Ensayo

4.1 Un conductor entrega una cantidad conocida de energía para una probeta de acero o un pin. La resistencia a la penetración del concreto es determinada por medi ción de la longitud expuesta de las probetas que han sido hincadas dentro del con creto o por medición de la profundidad de los agujeros creados por la penetración del pin en el concreto.

5. Significado y Uso

5.1 Este método de ensayo es aplicable para evaluar la uniformidad del concreto y para delinear zonas de calidad pobre o concreto deteriorado en estructuras.

5.2 Este método de ensayo es aplicable para estimar la resistencia en el lugar, proporcionando una relación que ha sido experimentalmente establecida entre la resistencia a la penetración y el esfuerzo en el concreto. Una relación puede ser establecida para un aparato de ensayo dado (ver también 9.1.5), usando materiales de concreto similares y proporciones de mezcla como en la estructura. Use los procedimientos y métodos estadísticos de ACI 228.1R para desarrollar y usar la relación de esfuerzo.

Nota 1 – Ya que los resultados de la penetración pueden ser afectados por la naturaleza de las superficies formadas (por ejemplo, formaletas de madera contra formaletas de acero), ensayos de correlación pueden ser ejecutados en especímenes con superficies formadas similares a aquellas que van a ser usadas durante la construcción. Información adicional en los factores que afectan los resultados del ensayo de penetración y resumen de investigaciones pasadas están disponibles.

5.3 Probetas de acero son conducidas con un propulsor explosivo de alta energía, y las estas pueden penetrar algunas partículas de agregado. La resistencia a la pe-netración de la probeta es afectada por la resistencia del concreto tan bueno como la naturaleza del agregado grueso. Los pines de acero son más pequeños en tama-ño que las probetas y son conducidas por un propulsor de resorte de baja energía. Los pines son dirigidos a penetrar la fracción de mortero solamente; por lo tanto, un ensayo en el cual un pin golpea las partículas del agregado grueso es descartado.

5.4 Los resultados de este método de ensayo en superficie dañada del concreto, el cual puede requerir reparación en acabado arquitectónico expuesto.

6. Aparatos

6.1 Ensayos de Resistencia con Probetas:

6.1.1 Unidades Conducidas – Las unidades conductoras serán capaces de dirigir la probeta dentro del concreto con una precisión de cantidad de energía controlada así la probeta se mantendrá firmemente embebida. La unidad conducida debe incorporarse para prevenir descarga cuando no es apropiadamente colocada en el dispositivo de posicionamiento sobre la superficie del concreto.

Nota 2 – Un dispositivo explosivo conforme a ANSI A10.3 ha sido usado satisfactoriamente.

6.1.1.1 Para una carga de energía especificada, la variación de la velocidad en probetas estándar propulsado por la unidad de conducción estándar no tendrá un coeficiente de variación mayor que 3 % para cada diez ensayos hechos por métodos de balística aceptados.

Nota 3 – Un contador cronográfico convencional y protecciones de balística apropiados pueden ser usados para medir la velocidad en 2 m (6.5 pies) desde el extremo de la unidad de conducción.

6.1.2 Probeta – La probeta será un cilindro de acero endurecido revestido para protegerlo de la corrosión, con un extremo cónico desafilado que puede ser insertado en la unidad de conducción y dirigido a la superficie de concreto para que este se mantenga firmemente embebido y la longitud de la porción saliente pueda ser medida. La dureza puede ser entre 44 HRC y 48 HRC Rockwell. El extremo expuesto de la probeta será acondicionado para acomodar accesorios diseñados para facilitar la medida y retiro.

Nota 4 – Si las probetas son removidas del concreto, un dispositivo, consistiendo de una tuerca que puede ser atornillado en el extremo de la probeta por una llave y espaciadores que pueden ser deslizado sobre la probeta para que la tuerca lo sostenga en contra, servirá para sacar la probeta.

6.1.2.1 La longitud de las probetas será uniforme dentro de ± 0.5 %.

6.1.3 Equipo de Medición:

6.1.3.1 Instrumentos de Medición – Un instrumento de medición, tal como un calibrador, medidor de espesores, u otro dispositivo de medición, y equipo asociado, será usado para medir la longitud expuesta de la probeta con una aproximación de 0.5 mm (0.025 pulg).

6.1.3.2 El equipo de medición incluirá una placa base de referencia u otro dispositi-vo que es soportado en la superficie de concreto en tres puntos igualmente espacia-dos al menos 50 mm (2 pulg) desde la probeta a ser medida.

Nota 5 – En orden para sostener la placa base de referencia contra la superficie de concreto cuando mediciones en la dirección horizontal o en el fondo de una superficie de concreto total esta siendo hecha, puede ser usado un retenedor de placa consistiendo de un resorte y una tuerca que puede ser atornillado en el extremo roscado de la probeta.

Nota 6 – Una probeta medidora con capuchón que puede ser atornillada en el extremo roscado de la probeta ha sido usada para facilitar la medición de la longitud expuesta y para compensar la altura de la placa base de referencia.

6.1.4 Dispositivo de Posicionamiento – Será usado un dispositivo a ser colocado en la superficie de concreto para posicionamiento y guía de la probeta y unidad conductora durante el disparo.

Nota 7 – Esto puede ser un dispositivo simple de posicionamiento o un dispositivo triangular con agujeros en las tres esquinas que permitan el disparo de tres probetas en un patrón triangular de acuerdo con 7.1.1.

6.2 Ensayos de Resistencia con Pines:

6.2.1 Unidad de Conducción – El conductor será un dispositivo capaz de conducir un pin dentro del concreto con una precisión de cantidad de energía controlada. El pin será forzado a introducirse en el concreto, creando un agujero así que la profun-didad de la penetración puede ser medida.

Nota 8 – Una unidad conductora operada por resorte con un resorte de dureza 49.7 kN/m (284 lb/pulg) ha sido usado satisfactoriamente para ensayos en concreto con resistencia en el rango de 3 a 28 MPa (450 a 4000 psi).

6.2.2 El conductor de resorte requiere una verificación regular de la cantidad de energía transferida al pin. Servicio es requerido cuando hay una razón para cuestionar sus propiedades de operación.

Nota 9 – La cantidad de energía transferida al pin puede ser verificada usando bloques de calibra-ción suministrado por el fabricante. Los pines son conducidos dentro de los bloques usando el con-ductor operado por resorte y la penetración medida es comparada para especificación del fabricante. Si la penetración no reúne las especificaciones del fabricante, la unidad conductora deberá ser revisada.

6.2.3 Pin – El pin será una barra de acero endurecido, tratado en caliente para dureza Rockwell 62 a 66 HRC, con un extremo afilado y el otro desafilado. Las dimensiones de los pines serán uniformes dentro de ± 2.0 %. Cada pin será usado solamente una vez y entonces descartado.

Nota 10 – Un pin con longitud aproximada de 30 mm (1.2 pulg), un diámetro de 3.6 mm (0.14 pulg) y una punta fresada en un ángulo de 22.5 grados con su eje longitudinal, ha sido usado frecuente-mente en la unidad conductora descrita en la Nota 8.

6.2.4 Equipo de Medición:

6.2.4.1 Instrumento de Medición – Un medidor de espesores con una placa de refe-rencia será usado para medir la profundidad de penetración de la punta del pin dentro del concreto al más cercano 0.001 pulg (0.025 mm).

6.2.4.2 El cilindro medido de la profundidad deberá tener un diámetro y un ángulo de derribado que son menores que el del pin.

6.2.4.3 El equipo de ensayo incluirá un soplador de aire para limpiar el pequeño agujero creado por el pin antes de la medición de la profundidad de penetración.

7. Riesgos

7.1 Ensayos de Resistencia con Probetas:

7.1.1 Tenga cuidado en la operación de la unidad conductora para prevenir una inesperada o inadvertida descarga de una probeta.

7.1.2 Ponga seguridad en los ojos, protector contra ruidos, y otro equipo de protec-ción apropiado cuando dispare las probetas dentro del concreto.

7.1.3 La unidad de conducción, si opera por explosión, será conforme a los requisi-tos aplicables de ANSI A10.3.

7.1.4 Si barras de refuerzo u otro metal embebidas en el concreto son sospechadas para tener cubierta la profundidad superficial de la penetración anticipada de la pro-beta, seleccione posiciones de ensayo para que las probetas no choquen con los artículos embebidos. (Nota 11).

Nota 11 – La localización del refuerzo puede ser establecida usando un pachómetro o detector de metales. Siguiendo las instrucciones del fabricante para la operación adecuada de tales dispositivos.

7.2 Ensayos de Resistencia con Pines:

7.2.1 Tenga cuidado en la operación de la unidad conductora operada por resorte para prevenir daños por un disparo inadvertido del pin.

7.2.2 El personal debe usar lentes de seguridad y otro equipo de protección adecua-do cuando ejecute el ensayo.

8. Muestreo

8.1 Ensayos de Resistencia con Probetas:

8.1.1 El concreto a ser ensayado debe tener que alcanzar un grado suficiente de resistencia a la penetración como para que la probeta no penetre más de la mitad del espesor del miembro de concreto y se mantenga firmemente embebido. Ninguna probeta estará localizada a menos de 175 mm (7 pulg) de ninguna otra probeta, no menos de 100 mm (4 pulg) del borde de una superficie de concreto.

8.1.2 Un mínimo de tres probetas de ensayo firmemente embebidas en un área de ensayo dada constituirá un ensayo. Si el rango de tres mediciones de penetración de probetas validas excede el valor de la tercera columna de la Tabla 1, haga una cuarta medición y descarte la medida con la mayor desviación del promedio. Si las tres mediciones se mantienen inmóvil y no reúnen los limites dados en la Tabla 1, seleccione un área de ensayo diferente y obtenga tres nuevas mediciones.

Nota 12 – El número de ensayos a ser tomados depende del uso pretendido de los resultados. Refiérase al ACI 228.1R para recomendaciones.

8.2 Ensayos de resistencia con Pines:

8.2.1 El concreto a ser ensayado debe tener que alcanzar un grado suficiente de re-sistencia a la penetración como para que el pin no penetre a una profundidad mayor que la longitud expuesta del pin cuando es insertado en el martillo del conductor.

Nota 13 – Para la unidad conductora descrita en la Nota 8, la longitud expuesta es 7.6 mm (0.30” ).

8.2.2 Ninguna penetración de pin será localizada a menos de 50 mm (2 pulg) o más de 150 mm (6 pulg) de cualquier otra penetración de pin, no menos de 50 mm (2 pulg) del borde de una superficie de concreto.

8.2.3 La profundidad promedio de penetración medida para seis pines conducidos dentro del concreto en un área de ensayo dada constituirá un ensayo. Ver Nota 12.

8.2.4 Descarte una lectura cuando el pin obviamente golpee un agregado grueso o un vacío de aire atrapado y ejecute un nuevo ensayo. Si el rango de seis medidas de penetración del pin validas, exceden el valor de la tercera columna de la Tabla 2, haga una sexta medición y descarte las medidas con la mayor desviación del prome-dio. Si las seis mediciones permanecen inmóviles y no reúne el limite dado en la Tabla 2, seleccione un área de ensayo diferente y obtenga seis nuevas mediciones.

Tabla 1. Precisión para Ensayos de Resistencia con Probetas

Tamaño Máximo del Agregado

Limite (1s) mm, (pulg)

Rango Máximo de 3 Mediciones Indivi-duales mm (pulg)

Limite (d2s) Máxima Diferencia entre dos Ensayos mm (pulg)

No. 4 (Mortero)

2.0 (0.08)

6.6 (0.26)

3.3 (0.13)

25 mm (1 pulg)

2.5 (0.10)

8.4 (0.33)

4.1 (0.16)

50 mm (2 pulg)

3.6 (0.14)

11.7 (0.46)

5.6 (0.22)

9. Procedimiento

9.1 Ensayo de Resistencia con Probetas:

9.1.1 Las superficies de concreto a ser ensayadas que son más gruesas que el acabado de un costal arrastrado deberán ser alisados sobre un área mayor que la cubierta por el dispositivo de posicionamiento y placa base de referencia.

9.1.2 Coloque el dispositivo de posicionamiento en la superficie de concreto en la posición de ensayo. Monte una probeta en la unidad conductora, coloque el conduc-tor en el dispositivo de posicionamiento y dispare la probeta en el concreto. Siga las instrucciones de seguridad suministradas con el aparato.

9.1.3 Remueva el dispositivo de posicionamiento y golpee ligeramente la probeta en el extremo expuesto con un martillo pequeño para asegurar que este no ha sido rebo tado y para confirmar que está firmemente embebido. Rechace las probetas sueltas.

9.1.4 Coloque la placa base de referencia sobre la probeta y posicione esta como pa ra sostenerla firmemente en la superficie de concreto sin balanceo u otro movimien-to. Si la superficie del concreto ha sido levantada alrededor de la base de la probeta, remueva el concreto triturado para permitir que la placa base de referencia quede plana. Si es necesario, instale retenedores de placa y capuchones en la probeta medidora. Mida la distancia de la placa base de referencia al extremo de la probeta, o al borde superior del capuchón de medición, al más cercano 0.5 mm (0.025 pulg). Verifique que el requerimiento de 8.1.2 sea reunido. Si una probeta es mayor de 10 grados de la perpendicular con respecto a la superficie de concreto, descarten esta probeta y embeba otra. Determine el promedio de la longitud de las probetas expuestas.

Nota 14 – Dispositivos mecánicos y electrónicos están disponibles para facilitar la determinación de la longitud promedio expuesta de las probetas.

9.1.5 Cuando los ensayos van a ser hechos en concreto que tiene una densidad de aproximadamente 2000 kg/m3 (125 lb/pie3) o menos, y en todo concreto con resiste-ncia menor de 17 MPa (2500 psi). Decrezca la cantidad de energía entregada a la probeta por el conductor o use una probeta de diámetro mayor, o ambos. Decrezca la energía entregada por posición de la probeta mas alejada por debajo del barril de la unidad conductora, como lo recomienda el fabricante. No use bajo poder de asentamiento si las probetas no están firmemente embebidas en el concreto. Relaciones de resistencia separada pueden ser desarrolladas para diferentes tamaños de probetas y niveles de asentamiento (ajuste).

Nota 15 – Probetas de 79.4 mm (3.125 pulg)de longitud completa y 7.9 mm (0.312”) de diámetro, con el extremo de penetración reducida a 6.4 mm (0.250 pulg) de diámetro para aproximadamente 14.3 mm (0.562 pulg) en longitud, han sido encontradas satisfactorias para ensayos al concreto teniendo una densidad de 2000 kg/m3 (125 lb/pie3) o mayor. A 7.9 mm (0.312 pulg) de diámetro y 79.4 mm (3.125 pulg) de longitud de la probeta pueden ser usadas en concreto teniendo una densi-dad menor de 2000 kg/m3 (125 lb/pie3). Un cambio en la sección u hombro ha sido encontrado a ser útil en prevenir el rebote después del fraguado.

Tabla 2 Precisión para Ensayos de resistencia con Pines

Material

Limite (1s) mm (pulg)

Rango máximo de 6 Medidas Individuales mm (pulg)

Limite (d2s) Máxima Diferencia entre 2 Ensayos mm (pulg)

Concreto 3-28 MPa (450-4000 psi)

0.4 (0.016)

1.6 (0.064)

0.5 (0.018)

9.2 Ensayos de Resistencia con Pines:

9.2.1 Las superficies de concreto a ser ensayadas las cuales están pesadamente texturizadas, suaves, o consistente de mortero liviano, pueden ser alisados con una piedra abrasiva conteniendo textura de grano medio, carburo de silicona u otro material equivalente. El área a ser alisada para cada medición de penetración de pin será al menos tan larga como el área de apoyo del conductor. El área será suficien-temente plana si no hay hueco visible entre la superficie y un pin puesto de lado sobre la superficie.

9.2.2 Inserte un nuevo pin en la unidad conductora operada con resorte.

9.2.3 Cargue la unidad conductora operada con resorte mediante la compresión del resorte hasta que el mecanismo del gatillo enganche.

9.2.4 Coloque la unidad conductora firmemente y en forma perpendicular contra la superficie de concreto a ser ensayado. Tire del gatillo para liberar el resorte y conduz ca el pin dentro de la superficie de concreto. Remueva la unidad incluyendo el pin.

9.2.5 Limpie el agujero del pin usando el dispositivo soplador de aire.

9.2.6 Inserte el medidor de profundidad en el agujero del pin y mida la profundidad de penetración al más cercano 0.02 mm (0.01 pulg).

10. Reporte

10.1 Para ensayos de probeta o pin, reporte la siguiente información:

10.1.1 Identificación de la localización ensayada en la construcción de concreto y tipo de miembro de concreto ensayado.

10.1.2 Descripción de la mezcla de concreto incluyendo el tipo de agregado grueso.

10.1.3 Descripción del acabado de la superficie y , si es requerido, la preparación de la superficie usada previo al ensayo.

10.1.4 Localización aproximada de las áreas ensayadas.

10.1.5 Fecha y tiempo de ensayo.

10.2 Para ensayos de probeta, reporte la siguiente información:

10.2.1 Numero de identificación de la unidad conductora y nivel de energía usada en el ensayo.

10.2.2 Dimensiones de las probetas

10.2.3 Espesor aproximado de los miembros ensayados.

10.2.4 Las longitudes expuestas de las probetas y el promedio de las longitudes expuestas en cada área de ensayo.

10.2.5 Descripción de condiciones no usuales, incluyendo ensayos rechazados para análisis de información.

10.3 Para ensayos de pin, reportar la siguiente información:

10.3.1 Numero de identificación de la unidad conductora.

10.3.2 Espesor aproximado del miembro ensayado.

10.3.3 La profundidad de penetración del pin y la profundidad de penetración prome-dio en cada área de ensayo, y

10.3.4 Descripción de condiciones no usuales, incluyendo ensayos rechazados para análisis de información.

11. Precisión y Tendencia

11.1 Precisión – La información usada para desarrollar la declaración de precisión fue obtenida usando aparatos y mediciones en unidades libras-pulgadas. Los índices de precisión dados en la Tabla 1 y Tabla 2 son conversiones de los valores libras-pulgadas dados en paréntesis.

11.2 Ensayos de Resistencia con Probetas:

11.2.1 Los índices de precisión dados en la Tabla 1 aplican a mediciones obtenidas por un solo operador usando el mismo instrumento en el mismo concreto, esto es, concreto hecho con los mismos materiales, procedimientos, equipo y condiciones de curado.

11.3 Ensayos de Resistencia con Pines:

11.3.1 El mismo espécimen, el mismo operador, conductor, precisión del día es 0.4 mm (0.016 pulg) [1s] como esta definido en la Práctica C 670.

11.3.2 Los índices de precisión dados en la Tabla 2 aplican a mediciones obtenidas por un solo operador usando el mismo instrumento en el mismo concreto, esto es, concreto hecho con los mismos materiales, procedimientos, equipo y condiciones de curado.

11.4 Tendencia – Este método de ensayo no tiene tendencia porque la resistencia a la penetración esta definida en términos de este método de ensayo.

12. Palabras clave

12.1 resistencia del concreto; uniformidad del concreto; resistencia en el sitio; ensayo en el sitio; resistencia a la penetración.

Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003

Volume 04.02 Concrete and Aggregates