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ASTM Designación: D 4832 – 02

Método de Ensayo Estándar para
Preparación y Ensayo de Cilindros de Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)

1 Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre los procedimientos para la preparación, curado, transporte y ensayo de especímenes cilíndricos de material de resistencia baja controlada (MRBC) para la determinación de la resistencia a la compresión.
1.2 Este método de ensayo también puede ser usado para preparar y ensayar especímenes de otras muestras de suelo y material cementante, tales como cenizas volantes auto cementantes.
1.3 MRBC es también conocido como relleno fluido, relleno de densidad controlada, lechada de suelo-cemento, grout de suelo-cemento, relleno sin contracción, K-Kreto y otros nombres similares.
1.4 Los valores declarados en unidades SI serán consideradas como el estándar. Las equivalencias en libras-pulgadas son mostradas solamente para información.
1.5 Este estándar no pretende dar dirección a todo lo concerniente a seguridad, si hay alguna, asociada con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y prácticas saludables, así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones regularais previas a su uso. Ver Sección 7.

2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 31 Práctica para Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en el Campo
C 39 Método de Ensayo para resistencia a Compresión de Especímenes Cilíndricos de Concreto
C 192 Práctica para Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en el Laboratorio
C 470 Especificación de Moldes para Formar Cilindros de Concreto Verticalmente
C 617 Práctica para Cabecear Especímenes Cilíndricos de Concreto
C 1231 Práctica para uso de Tapas no Adheridas en la Determinación de la Resistencia a Compresión de Cilindros de Concreto Endurecido
D 653 Terminología Relativa a Suelos, Rocas y Fluidos Contenidos
D 3740 Práctica de Requisitos Mínimos para Empresas Comprometidas con el Ensayo y/o Inspección de Suelos y Rocas como son Usadas en el Diseño de Ingeniería y Construcción
D 5971 Práctica para Muestreo en una Mezcla Fresca de Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
D 6023 Método de Ensayo para Peso Unitario, Rendimiento y contenido de Aire (Gravimétrico) en Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
D 6024 Método de Ensayo para Caída de bola en Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC) para Determinar Convenientemente la Aplicación de Carga.
D 6103 Método de Ensayo para Consistencia de Flujo del Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
3. Terminología
3.1 Definiciones: Para definiciones de términos comunes en este estándar, refiérase a Terminología D 653.
3.2 Definición de Términos Específicos a este Estándar:
3.2.1 material de resistencia baja controlada (MRBC), n—una mezcla de suelo, material cementante, agua y algunas veces aditivos, que endurecen en un material con una resistencia mayor que el suelo pero menos de 8400 Kpa (1200 psi). Usado como un reemplazo para rellenos compactados, MRBC puede ser colocado como una lechada, un mortero, o un material compactado y típicamente tiene resistencias de 350 a 700 kPa (50 a 100 psi) para muchas aplicaciones.

4. Resumen del Método de Ensayo
4.1 Los cilindros de MRBC son ensayados para determinar la resistencia a compresión del material. Los cilindros son preparados mediante la colocación de una muestra representativa dentro del molde, curando los cilindros, removiendo los cilindros de los moldes, y cabeceando los cilindros para ensayo de compresión. Los cilindros son entonces ensayados para obtener la resistencia a compresión. Cilindros duplicados son requeridos.

5. Significado y Uso
5.1 Este método de ensayo es usado para preparar y ensayar especímenes cilíndricos de MRBC para determinar la resistencia a compresión del material endurecido.
5.2 MRBC es típicamente usado como un material de relleno alrededor de las estructuras, particularmente en espacios confinados o limitados. El ensayo de resistencia a compresión es efectuado para dar asistencia en el diseño de la mezcla y para servir como una técnica de control durante la construcción. El diseño de la mezcla es típicamente basado en la resistencia a 28 días y ensayos de control de la construcción son efectuados 7 días después de la colocación. La resistencia a la compresión y ensayos a otras edades variarán de acuerdo a los requerimientos para el producto terminado. Información adicional sobre el uso e historia del MRBC esta contenida en el Apéndice X1.
5.3 Este ensayo es uno de una serie de ensayos de control de calidad que pueden ser efectuados en el MRBC durante la construcción para monitorear la concordancia con los requerimientos de la especificación. Los otros ensayos que pueden ser usados durante el control de la construcción del MRBC son los Métodos de Ensayo D 5971, D 6023, D 6024, y D 6103.
5.4 Hay muchas otras combinaciones de suelos, cemento, cenizas volantes (cementantes o no), aditivos u otro material que puede ser ensayado usando este método. Las mezclas pueden variar dependiendo del uso pretendido, disponibilidad de los materiales y requisitos de colocación.

Nota 1 La calidad del resultado producido por este estándar depende de la competencia del personal que lo ejecuta y de lo conveniente del equipo y facilidades usadas. Las empresas que reúnen los criterios de la Práctica D 3740 son generalmente considerados capaces de competencia y objetividad para el ensayo/muestreo/inspección y las similares. Los usuarios de este estándar están precavidos sobre que el cumplimiento con la Práctica D 3740 no hace por si misma asegurar resultados confiables. Los resultados confiables dependen de muchos factores. La Práctica D 3740 proporciona un medio de evaluar algunos de esos factores.



6. Aparatos
6.1 Moldes cilíndricos de un solo uso – Moldes plásticos de un solo uso de 15 cm (6 pulg.) de diámetro y por 30 cm (12 pulg.) de altura con tapadera hermética, conforme a la Especificación C 470. Otros tamaños y tipos de moldes pueden ser usados tan grandes como la relación longitud a diámetro sea 2 a 1. Los moldes de 15 x 30 cm (6 x 12 pulg.) son preferidos a causa de la baja resistencia del material y el área de la superficie grande de los extremos de los cilindros.
6.2 Recipiente de Muestreo y Mezclado – El recipiente será un contenedor adecuado de calibre pesado, carretilla, etc. de suficiente capacidad para permitir fácilmente el muestreo y mezclado, para permitir la preparación de al menos dos cilindros y para otros ensayos tales como los descritos en Métodos de Ensayo D 5971, D 6023, PS D 6024 y D 6103.
6.3 Contenedor de almacenamiento – Una caja de madera robustamente construida, aislada, firmemente reforzada con una cubierta u otro contenedor adecuado para almacenamiento de los cilindros de MRBC en el sitio de la construcción. El contenedor deberá estar equipado, como sea necesario, para mantener la temperatura inmediatamente adyacente a los cilindros en el rango de 16 a 27° C (60 a 80° F). El contenedor será marcado para identificación y tendrá un color claro para evitar perturbaciones.
6.4 Contenedor de Transporte – Una caja de madera robusta u otro contenedor adecuado construido para minimizar golpes, vibración, o daño a los cilindros de MRBC cuando son transportados al laboratorio.
6.5 Maquina de Ensayo – La maquina de ensayo deberá reunir los requerimientos descritos en el Método de Ensayo C 39

Nota 2. – Ya que la resistencia a la compresión de los cilindros de MRBC típicamente serán 100 kpa (alrededor de 15 a 1200 lbf/pulg2), la maquina de ensayo puede tener un rango de carga tal que los valores validos de resistencia a la compresión puedan ser obtenidos.

6.6 Ambiente de Curado – Un ambiente de curado (baño de agua, arena húmeda, cuarto húmedo) que reúna los requisitos del Método C 192. Los cilindros pueden ser curados en el mismo ambiente de curado usado para cilindros de concreto en el laboratorio desarrollando el ensayo.
6.7 Herramientas Pequeñas – Herramientas y accesorios que puedan ser requeridos tales como cucharas, palas, enrasadores y cucharones.

7. Riesgos
7.1 Precaución Técnica – El procedimiento para la preparación de cilindros para ensayo de MRBC tiene mucha similitud con la preparación de cilindros para ensayo de concreto (Práctica C 31 y Práctica C 192). Sin embargo, los cilindros son mucho más frágiles que los de concreto, y un cuidado especial debe ser tomado en su preparación, almacenamiento, y manejo.
7.2 Riesgos Seguros:
7.2.1 Observe estrictamente las precauciones de seguridad establecidas en la Práctica C 617.
7.2.2. Si el cilindro es cabeceado con mortero de azufre, use el equipo de protección personal apropiado, incluyendo guantes que cubran al menos 15 cm (6 pulg.) de longitud.



8. Muestreo y Especímenes de Ensayo
8.1 Tome muestras del MRBC para cada espécimen de ensayo de acuerdo con la Práctica D 5971. Registre la identificación del MRBC representado y el tiempo de colado.
8.2 La muestra de la revoltura debe tener un mínimo de 0.03 m3 (1 pie3) por cada dos cilindros a ser preparados. Prepare un mínimo de dos cilindros para resistencia a compresión por cada edad de ensayo para representar cada revoltura muestreada. Material adicional puede ser requerido si otro ensayo será efectuado, tal como en los Métodos de Ensayo D 5971, D 6023, D 6024, y D 6103.

Nota 3 – En la etapa inicial del MRBC usado, la preparación de tres cilindros es recomendada para obtener información de resistencia a compresión confiable para cada edad de ensayo. Subsecuentemente dos cilindros pueden ser usados para mantener registro de ensayos para asegurar una calidad total de la mezcla. Sin embargo, ya que los cilindros son frágiles y pueden ser dañados durante el transporte, remoción de moldes, y cabeceado, la preparación de un cilindro extra puede ser necesaria para proporcionar el numero mínimo de especímenes de ensayo. (ver Nota 8 y Nota 9). En adición, esto puede ser usado para determinar la densidad del cilindro de ensayo para ayudar a evaluar la uniformidad de los valores de resistencia a la compresión.

9. Moldeo del Espécimen y Curado
9.1 Lugar de Moldeo – Moldee los especímenes prontamente sobre una superficie horizontal rígida y nivelada, libre de vibración y otras perturbaciones. Los especímenes deben ser preparados en un lugar tan cercano como sea práctico a la localización donde serán almacenados durante los primeros cuatro días.
9.2 Colocación del MRBC:
9.2.1 Mezcle completamente el MRBC en el recipiente de muestreo y mezclado.
9.2.2 Con un balde o pala, cucharones, a través de la porción central del receptáculo y ponga el MRBC dentro del molde cilíndrico. Repita hasta que el molde esté lleno. Coloque una tapadera sobre el molde.

Nota 4. — El uso de una tapa hermética ha sido conocido a causa de la baja resistencia de los materiales para romperse, posiblemente debido a la creación de un vacío dentro del molde. Si una tapa hermética es contemplada, su uso debe ser evaluado antes de hacer ensayos de rutina.
Nota 5. — Algunas muestras sangrarán rápidamente, esto es agua libre que aparecerá en el receptáculo de la muestra y en el molde. Obteniendo el material para rellenar el cilindro puede ser hecho rápidamente después del mezclado. Unos pocos minutos después de llenar el molde, mezcle completamente el MRBC en el receptáculo de muestreo y mezclado y coloque una cucharada llena en el borde del molde, desplazando el agua. Si es posible, un delgado montículo de material debe estar sobrando en el borde superior del molde. Este rellenado puede ser requerido de nuevo después de alrededor de 15 min. Deje el montículo en el borde superior del molde y cubra.

9.3 Curado:
9.3.1 Almacene los cilindros en el sitio de construcción en el contenedor de almacenamiento hasta el cuarto día después de la preparación.
9.3.2 Los cilindros deberán ser almacenados bajo condiciones que mantengan la temperatura inmediatamente adyacente a los cilindros en el rango de 16 a 27° C (60 a 80° F). Los cilindros siempre pueden ser protegidos del congelamiento. Después del primer día, proporcione una humedad ambiental alta, cubriendo los cilindros con paños húmedos u otro material altamente absorbente.
9.3.3 Al cuarto día, cuidadosamente transporte los cilindros al sitio del curado en el contenedor para transporte y colóquelos en un curado ambiental.
9.3.4 Los cilindros son típicamente almacenados en el sitio de construcción por cuatro días y entonces transportados a un ambiente de curado. Si el MRBC posee extremadamente baja resistencia (debajo de 350 kPa) puede ser dañado por moverlos al cuarto día, entonces el cilindro debe ser colocado en un tanque de almacenamiento con agua, a una temperatura de 16 a 27° C (60 a 80° F) en el sitio de construcción hasta que sean capaces de ser removidos sin daño.

10. Cabeceado de los Cilindros
10.1 El día del ensayo, cuidadosamente remueva los cilindros de los moldes y permita a los cilindros estar en aire seco por 4 a 8 horas antes del cabeceado. Si la superficie de arriba del cilindro no está en un plano horizontal, use un cepillo de alambre para alisar la superficie. Limpie todas las partículas sueltas. Proporcione un cabeceado para los cilindros usando uno de los siguientes métodos:
10.1.1 Cabecear los cilindros usando un mortero de azufre de acuerdo con la Práctica C 617.

Nota 6— El mortero de azufre no es recomendado para cabecear cilindros de MRBC porque la resistencia de la capa generalmente es significativamente mayor que la resistencia del cilindro de MRBC lo cual puede conducir a resultados erróneos.

10.1.2 Cabecear el cilindro usando pasta de yeso de acuerdo con la Práctica C 617
10.1.3 Use almohadillas elastoméricas de acuerdo con la Práctica C 1231. Los resultados del ensayo de calificación de la Práctica C 1231 para aceptación de del cabeceado no deben indicar una reducción de resistencia de más del 20 %, en lugar del 2 % que establece la Práctica C 1231. La gran diferencia es aceptable a causa del uso critico menor del MRBC y 20 % es estimado para ser la variación inherente en los resultados de resistencia a compresión a causa de los valores de resistencia baja, por ejemplo 350 kPa (50 psi)

Nota 7 – Si bien la resistencia a la compresión por debajo de 10 Mpa (1500 psi) no está dentro del alcance de la Práctica C 1231, resultados aceptables han sido encontrados en muchos laboratorios. Los ensayos de Calificación deben ser efectuados previos al uso de sistemas de capas no adheridas para ensayos de aceptación de mezclas MRBC.

10.2 Use el mismo método de cabeceado durante todo el proyecto para evitar alguna variación en los resultados de ensayo por el uso de diferentes sistemas de cabeceado.

Nota 8— Los cilindros de MRBC son mas frágiles que los cilindros de concreto y deben ser manejados cuidadosamente durante el cabeceado.
Nota 9. — Si mortero de azufre es usado como el compuesto de cabeceado, aceite es colocado en la placa de cabeceado para asegurar la liberación del material de cabeceado de la placa de cabeceado. Mas aceite puede ser requerido en la placa de cabeceado cuando se cabecean cilindros de MRBC que es normalmente usado cuando cabeceamos cilindros de concreto. Cabecear cilindros de MRBC normalmente contendrá más vacíos de aire entre el cabeceado y el cilindro, que los cilindros de concreto cabeceados y esto puede ser detectado si las capas son golpeadas suavemente para verificar la existencia de vacíos.

11. Ensayo de Resistencia a la Compresión
11.1 Colocación del Espécimen – Coloque el bloque de carga inferior, con su cara endurecida hacia arriba, sobre la mesa o placa de la maquina de ensayo directamen-te bajo el bloque de carga con asiento esférico superior. Limpie las caras de los bloques de carga superior e inferior y del espécimen de ensayo, y coloque el espécimen de ensayo en el bloque de carga inferior. Cuidadosamente alinee el eje del espécimen con el centro del cabezal del bloque con asiento esférico. Como el bloque con asiento esférico es llevado para apoyarse en el borde superior del espécimen, rótelo de su posición móvil, suavemente con la mano para obtener asiento uniforme.
11.2 Razón de Carga – Aplique la carga continuamente y sin golpe. Aplique la carga a una razón constante de tal forma que el cilindro falle en no menos de 2 min. No haga ajustes en los controles de la maquina de ensayo cuando un espécimen está cediendo rápidamente, inmediatamente antes de la falla.
11.3 Aplique la carga hasta que el espécimen falle, y registre la carga máxima alcanzada por el espécimen durante el ensayo. Alrededor de uno por cada diez cilindros continúe la carga hasta que el cilindro quiebre lo suficiente para observar la apariencia del interior del espécimen. Note alguna aparente segregación, lentes, bolsas, y el parecido en el espécimen.

12. Cálculos
12.1 Calcule y registre la resistencia a compresión de los especímenes como sigue:
C = P / A = 4P /  D2
Donde.
C = resistencia a la compresión, kPa (lbf/pulg2),
D = diámetro nominal del cilindro (normalmente 15 cm o 6 pulg.) , y
P = carga máxima, kN, (lbf)

13. Informe
13.1 El informe deberá incluir lo siguiente:
13.1.1 Identificación, por ejemplo, mezcla, numero de cilindro, localización, etc.
13.1.2 Diámetro y longitud, cm (pulg.)
13.1.3 Area de la sección transversal, cm2 (pulg.2).
13.1.4 Carga máxima, kN (lbf).
13.1.5 Resistencia a la compresión, kPa (lb/pulg.2).
13.1.6 Edad del espécimen.
13.1.7 Marcas apropiadas como el tipo de falla, defectos notados o no-uniformidad del material.

14. Precisión y Tendencia
14.1 Precisión –La información de los ensayos sobre precisión no son presentados debido a la naturaleza del MRBC ensayado por este método de ensayo. No es probable o también por costos a esta fecha tener diez o mas laboratorios participan-do en un programa de ensayos de redondeo.
14.1.1 El Subcomité D18.15 esta viendo información de los usuarios de este método de ensayo que puede ser usada para hacer una limitada declaración de precisión.
14.2 Tendencia – No hay valores de referencia aceptada para este método de ensayo. Por lo tanto, la tendencia no puede ser determinada.

15. Palabras Clave
15.1 relleno; MRBC; resistencia a la compresión; control de construcción; diseño de mezclas; control de calidad; estabilización de suelos.

Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Section 4 - Construction, Volume 04.09 Soil and Rock (II)