Método de Ensayo Estándar para
Peso Unitario, Rendimiento, Contenido de Cemento y Contenido de Aire (Gravimétrico) de Material de Resistencia Baja Controlada(MRBC)
1 Alcance
1.1 Este método de ensayo explica la determinación de la masa por metro cúbico en una mezcla fresca de Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC) y dan fórmulas para calcular el rendimiento, contenido de cemento, y el contenido de aire del MRBC Este método de ensayo está basado en el Método de Ensayo C 138.
Nota 1 – Peso unitario es la terminología tradicional usada para describir la propiedad determinada por este método de ensayo. El término apropiado es densidad. Este también ha sido llamado unidad de masa o densidad bulk. Para ser compatible con la terminología usada en la industria del concreto, el peso unitario es referenciado en este método de ensayo.
1.2 Todos los valores observados y calculados estarán conforme a los procedimien-tos para dígitos significativos y redondeo establecidos en la Práctica D 6026. 1.2.1 El método usado para especificar cuanta información es recolectada, calculada o registrada en este estándar no está directamente relacionada a la precisión para la cual la información puede ser aplicada en el diseño u otros usos. Como aplicar los resultados obtenidos usando este estándar, esta fuera de su alcance.
1.3 Los valores declarados en unidades SI serán consideradas como el estándar. Las equivalencias en libras-pulgadas son mostradas solamente para información.
1.4 El 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.
1.5 Este estándar no pretende dar dirección a todo lo relativo 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 reguladoras previas a su uso.
2. Documentos Referenciados
2.1 Estándares ASTM:
C 29/C 29M Método de Ensayo para Peso Unitario y Vacíos en los Agregados
C 125 Terminología Relativa a Concreto y Agregados para Concreto
C 128 Método de Ensayo para Gravedad Específica y Absorción del Agregado Fino
C 138 Método de Ensayo para Peso Unitario, Rendimiento y Contenido de Aire (Gravimétrico) del Concreto
C 150 Especificación para Cemento Portland
C 231 Método de Ensayo para Contenido de Aire en una Mezcla Fresca de Concreto por el Método de Presión
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 4832 Método de Ensayo para Preparación y Ensayo de Cilindros con Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
D 5971 Práctica para Muestreo de una Mezcla Fresca de Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
D 6024 M. de E. para Caída de Bola en Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC) para Determinar Convenientemente la Aplicación de Carga
D 6026 Práctica para Usar Dígitos Significativos en Información Geotécnica
D 6103 Método de Ensayo para Consistencia de Flujo en Material de Resistencia Baja Controlada (MRBC)
3. Terminología
3.1 Definiciones: Para la definición de términos en este estándar, refiérase a Terminología C 125 y D 653.
3.2.2 material de resistencia baja controlada (MRBC), n—una mezcla de suelo o agregados, material cementante, ceniza volante, agua y algunas veces aditivos químicos, que endurecen dentro del material con una resistencia más alta que el suelo, pero menos de 8400 kPa (1200 psi).
3.1.1.1 Discusión Usado como un sustituto en 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. Dependiendo de la cantidad de agua usada en la mezcla del MRBC, este puede ser colocado como un material compactado no fluido o como un mortero.
3.1.2 masa, n – la cantidad de material en un cuerpo. (Ver peso).
3.1.2.1 Discusión – Unidades de masa son el kilogramo (kg), la libra (lb) o unidades derivadas de estas. Las masas son comparadas por pesado de los cuerpos, dichas cantidades sirven para comparar las fuerzas de gravedad actuando sobre ellas.
3.1.3 peso, n – la fuerza ejercida sobre un cuerpo por la gravedad (Ver masa).
3.1.3.1 Discusión –El peso es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la acelera-ción debida a la gravedad. El peso puede ser expresado en unidades absolutas (new tons, libras) o en unidades gravitacionales (kgf, lbf). Entonces, el peso es igual a la masa veces la aceleración debida a la gravedad, el peso de un cuerpo variará con la localización donde el peso es determinado, pero la masa del cuerpo se mantiene cte. En la superficie de la tierra, la fuerza de gravedad impartida a un cuerpo que cae libremente con una aceleración de aproximadamente 9.81 m/s2 (32.2 pies/s2).
3.1.4 rendimiento – El volumen de MRBC producido de una mezcla de cantidades conocidas de los materiales componentes.
4. Resumen del Método de Ensayo
4.1 La densidad del MRBC es determinada mediante el llenado de un recipiente medidor con MRBC, determinando la masa y calculando el volumen del medidor. La densidad es entonces calculada, dividiendo la masa por el volumen. El rendimiento, contenido de cemento, y el contenido de aire del MRBC es calculado basado en la masa y volumen de los componentes de la revoltura.
5. Significado y Uso
5.1 Este método de ensayo proporciona al usuario con un procedimiento para calcular la densidad de una mezcla fresca de MRBC para determinar la concordancia con las especificaciones, para determinar la relación masa/volumen o conversiones tales como aquellas encontradas en acuerdos de compra, y también para propósitos de control de calidad.
5.2 Este método de ensayo pretende asistir al usuario en propósitos de control de calidad y cuando sea especificado para determinar la concordancia del contenido de aire, rendimiento y contenido de cemento en una mezcla fresca de MRBC.
5.3 Este método de ensayo no es una medida para predecir el contenido de aire del MRBC endurecido, el cual puede ser mayor o menor que el determinado por este método de ensayo.
5.4 Este ensayo es uno de una serie de ensayos de control de calidad que pueden ser efectuados en el MRBC durante la construcción para monitoriar la concordancia con los requerimientos de las especificaciones. Los otros ensayos que pueden ser usados durante el control de la construcción son los Métodos de Ensayo D 4832, D 6024, y D 6103.
Nota 2. 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 en el ensayo/ muestreo/ inspección y de 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 Balanza – Una balanza o báscula precisa dentro del 0.3% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso. El rango de uso deberá ser considerado para extenderse desde la masa del medidor vacío hasta la masa de la medición adicional del MRBC.
6.2 Aparatos de llenado – Cucharas, baldes o palas de suficiente capacidad para facilitar el llenado del medidor de una manera rápida y eficiente
6.3 Recipiente de Muestreo y Mezclado – El recipiente será un contenedor adecuado, carretilla, y de suficiente capacidad para permitir fácilmente el muestreo y remezclado del MRBC.
6.4 Medidor – Un contenedor cilíndrico hecho de acero u otro metal adecuado (Nota 3). Este deberá ser impermeable y suficientemente rígido para retener su forma y volumen calibrado bajo uso repetido. Medidores que son maquinados para dimensiones precisas en el interior y esta provisto de haladeras son preferidos. Todos los medidores, excepto para medición de contenido de aire, estarán de acuerdo con los requerimientos del Método de Ensayo C 29/C 29M. La capacidad mínima del medidor será conforme a los requerimientos de la Tabla 1. Cuando los recipientes de medición de medidores de aire son usados, estarán de acuerdo con los requerimientos del Método de Ensayo C 231. El borde superior del recipiente medidor de aire deberá ser liso y plano dentro de 0.01 pulg. (0.25 mm) (Nota 4).
Nota 3 – El metal no deberá ser de buena gana sujeto al ataque de la pasta de cemento. Sin embargo, materiales reactivos tales como aleaciones de aluminio pueden ser usadas en instancias donde, como consecuencia de una reacción inicial, una película superficial es rápidamente formada la cual protege el metal contra la corrosión.
Nota 4 – El borde superior es satisfactoriamente plano si un gage de 0.01 pulg. (0.25 mm) no puede ser insertado entre la orilla y una pieza de ¼ pulg. (6 mm) o una placa de vidrio grueso colocado sobre el borde del medidor.
6.5 Placa de enrasado – Una placa metálica rectangular y plana de al menos ¼ pulg (6 mm) espesor o una placa de vidrio o acrílico de al menos ½ pulg (12 mm) espesor con una longitud y ancho de al menos 2 pulg (50 mm) más grande que el diámetro del medidor con el cual va a ser usado. Los bordes de la placa deben ser en ángulo recto y lisos dentro de una tolerancia de 1/16 pulg (1.5 mm).
6.6 Equipo de calibración – Una pieza o placa de vidrio, preferiblemente de al menos ¼ pulg. (6 mm) de espesor y al menos 1 pulg. (25 mm) mas largo que el diámetro del medidor a ser calibrado. Una película delgada de vacío, bomba de agua o grasa de chasis untado en el borde plano del recipiente hará una junta impermeable entre la placa de vidrio y el borde del recipiente.
7. Muestreo
7.1 Obtenga una muestra de una mezcla fresca de MRBC de acuerdo con la Práctica D 5971.
7.2 El tamaño de la muestra debe ser aproximadamente 125 a 200 % de la cantidad requerida para llenar el medidor.
8. Calibración del Medidor
8.1 Calibre el medidor y determine el factor de calibración (1/volumen), siguiendo el procedimiento delimitado en el Método de Ensayo C 29 /C 29M.
Nota 5 – Para el cálculo de peso unitario, el volumen del medidor en unidades métricas aceptables debe ser expresado en metros cúbicos, o el factor como 1/m3. Sin embargo, por conveniencia el tamaño del medidor puede ser expresado en litros.
Tabla 1 Capacidad Mínima del Medidor
| Tamaño Máximo Nominal del Agregado Grueso | Capacidad del medidor. mínima | ||
| Pulg | Mm | Pie3 | L |
| 1 | 25.0 | 0.2 | 6 |
| 1 1/2 | 37.5 | 0.4 | 11 |
| 2 | 50 | 0.5 | 14 |
A El agregado de un tamaño máximo nominal dado puede contener arriba del 10% de partículas retenidas en la malla referida.
B Suministrar para uso, los medidores pueden estar arriba del 5% menores que el indicado en esta tabla.
8.2 Los medidores deberán estar calibrados al menos una vez al año o cuando haya una razón para dudar de la precisión de la calibración.
9. Procedimiento
9.1 Coloque el medidor en una superficie horizontal, rígida y nivelada, libre de vibración y otras perturbaciones.
9.2 Colocación del MRBC:
9.2.1 Inicie este procedimiento dentro de 5 min después de obtener la muestra de MRBC y complétela tan rápidamente como sea posible.
9.2.2 Mezcle completamente la muestra de MRBC en el muestreo y mezcle dentro del recipiente para asegurar uniformidad.
9.2.3 Con el aparato de llenado, tome cucharadas a través de la porción central de la muestra y por el MRBC dentro del medidor. Repita hasta llenar el medidor.
9.3 Al completar el llenado, el medidor no deberá contener un sustancial exceso de deficiencia de MRBC. Un exceso de MRBC sobresaliendo aproximadamente 1/8 pulg. (3 mm) por arriba del borde del molde es óptimo. Para corregir una deficiencia, adicione una pequeña cantidad de MRBC.
9.4 Enrasado – Después del llenado, enrase la superficie del MRBC y termínelo suavemente con la parte plana de la placa enrasadora teniendo gran cuidado para salir del medidor ajustado al nivel lleno. El enrasado es mejor acompañado presionando la placa de enrasado en la superficie del medidor para cubrir cerca de dos terceras partes de la superficie y deslizando la placa con un suave movimiento de aserrado para terminar el área originalmente cubierta. Entonces coloque la placa en el borde del medidor para cubrir las dos terceras partes originales de la superficie y avanzar con presión vertical y un movimiento aserrante para cubrir la superficie entera del medidor. Algunos golpes finales con el borde inclinado de la placa producirán un acabado superficial liso.
9.5 Limpieza y Medición de la Masa – después de enrasar, limpie todo el exceso de MRBC del exterior del medidor y determine el área bruta del MRBC en el medidor a una precisión consistente con los requerimientos de 6.1.
10. Cálculos
10.1 densidad – calcule la masa del MRBC en megagramos o gramos (lb) mediante la sustracción de la masa del medidor de la masa total. Calcule la densidad, W, multiplicando la masa del MRBC por el factor de calibración para el medidor determinado en 8.1.
10.2 Rendimiento – Calcule el rendimiento como sigue:
Y = W1 / W (1)
Donde:
Y = volumen de MRBC producido por bachada (m3, pie3)
W = densidad del MRBC, kg/m3 (lb/pie3)
W = masa total de todo el material de la bachada, kg (lb) (Nota 6)
Nota 6 – La masa total de todos los materiales de la bachada es la suma de las masas del cemento, ceniza volante, el agregado de relleno en la condición usada, el agua de mezclado adicionada a la bachada, y cualquier otro material sólido o líquido usado
10.3 Rendimiento Relativo – El rendimiento relativo es la relación del volumen actual de MRBC obtenido al volumen diseñado para la bachada calculado como sigue: Ry = Y / Yd (4)
Donde:
Ry = rendimiento relativo
Y = volumen de MRBC producido por bachada, m3 (pie3)
Yd = volumen de MRBC para el cual la bachada fue diseñada m3, (pie3)
Nota 7 – Un valor para Ry mayor que 1.00 indica un exceso de MRBC siendo producido en cambio un valor menor de este indica que la bachada esta más corta de su volumen diseñado.
10.4 Contenido de cemento (Nota 8) – Calcule el contenido de cemento actual así: N = Nt / Y (5)
Donde:
N = contenido de cemento actual kg/m3 (lb/yd3)
Nt = masa de cemento en la bachada, kg (lb)
Y = volumen de MRBC producido por bachada, m3 (yd3)
Nota 8 – En la determinación del contenido de cemento sobre MRBC que contienen ceniza volante clase C, la masa actual de la ceniza volante clase C debe ser adicionada a la masa de cemento.
10.5 Contenido de Aire – Calcule el contenido de aire como sigue:
A = [(T – W) / T] x 100 (6)
A = [(Y – V) / Y] x 100 (unidades SI) (8)
A = [(Yf – V) / Yf] x 100 (unidades lb-pie) (7)
Donde:
A = contenido de aire (porcentaje de vacíos) en el MRBC
T = densidad teórica del MRBC, sobre una base de aire libre, kg/m3 (lb/pie3) (Nota 7)
W = densidad del MRBC, kg/m3 (lb/pie3)
Yf = volumen de MRBC producido por bachada, pie3
V = volumen absoluto total de los ingredientes que componen la bachada, m3
Y = volumen de MRBC producido por bachada, m3 (yd3).
Nota 9 – La densidad teórica es, acostumbradamente, una determinación de laboratorio, el valor para el cual es asumido para mantener constante todas las bachadas hechas usando idénticos ingredien-tes componentes y proporciones. Es calculado de la siguiente ecuación: T = W1 / V (9)
El volumen absoluto de cada ingrediente en pies cúbicos es igual al cociente de la masa de ese ingrediente dividido por el producto de su gravedad específica 62.4 veces. El volumen absoluto de cada ingrediente en metros cúbicos es igual a la masa del ingrediente en kg dividido por 1000 veces su gravedad específica. Para el agregado como componente, la gravedad específica bulk y la masa pueden ser determinadas por el Método de Ensayo C 128. Un valor de 3.15 puede ser usado para cementos manufacturados para reunir el requerimiento de la Especificación C 150.
11. Informe
11.1 Informe los resultados de la densidad al más cercano 1 lb/pie3 (10 kg/m3). La densidad puede ser reportada como peso unitario para ser compatible con la termi-nología usada en la industria del concreto.
11.2 Reporte la siguiente información:
11.2.1 Rendimiento, al segundo decimal
11.2.2 Rendimiento Relativo, al segundo decimal
11.2.3 Contenido de cemento, al segundo decimal
11.2.4 Contenido de Aire, al más cercano 0.5%.
12. Precisión y Tendencia
12.1 Precisión – La información del ensayo sobre precisión no es presentada debido a la naturaleza de los MRBC ensayados por este método de prueba. No es factible y también costoso en este tiempo, tener diez o más laboratorios participando en un programa de ensayos de redondeo.
12.1.1 El Subcomité D 18.15 esta viendo la información de los usuarios de este méto do de ensayo que puede usarse para hacer una limitada declaración sobre precisión.
12.2 Tendencia – El procedimiento en este método de ensayo para medir peso unitario no tiene tendencia por que el valor de peso unitario puede ser definido solamente en términos de un método de ensayo.
13. Palabras Clave
13.1 contenido de aire; relleno; contenido de cemento; MRBC; control de construcción; densidad; relleno fluido; diseño de mezclas; control de calidad rendimiento relativo; estabilización de suelos; peso unitario; rendimiento.
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Section 4 - Construction, Volume 04.09 Soil and Rock (II)
