-NCh-1171-1 Hormigón - Testigos de hormigón endurecido

NORMA CHILENA OFICIAL

NCh1171/1.Of2001

Hormigón - Testigos de hormigón endurecido - Parte 1: Extracción y ensayo

Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh1171/1 ha sido preparada por el Comité Testigos de Hormigón y la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Cementos Bío Bío S.A. Cemento Polpaico S.A. DICTUC S.A. Hormigones Pétreos S.A. Hormigones Premix S.A. Hormigones Transex Ltda. Instituto de Investigaciones y Ensayes de Materiales, IDIEM Instituto Nacional de Normalización, INN Laboratorio Nacional de Vialidad - Ministerio de Obras Públicas, MOP Prefabricados de Hormigón Grau S.A. SIKA Chile S.A. Universidad Católica de Valparaíso Universidad Central Universidad Tecnológica Metropolitana, UTEM

Rodrigo Solís S. Carlos Ríos T. José Miguel Pascual D. Arturo Holmgren G. Rodrigo Serrat N. Carlos Arcos D’Hainaut Jorge David D. M. Cecilia Soto M. Sergio Martínez T. Manuel Rodríguez P. Alex Silva R. Jorge Caffarena S. Juan Figueroa M. Patricio Núñez R. Armando Soto O.

I

NCh1171/1 Esta norma se estudió con el propósito de establecer el procedimiento para la extracción, preparación, conservación y ensayo de testigos de hormigón endurecido. Esta norma se inserta dentro del Proyecto FDI Calidad en la Construcción - Actualización Técnica de Normas Chilenas Oficiales. Por no existir Norma Internacional, en la elaboración de esta norma se ha tomado en consideración la norma ASTM C42/C42M: 1999, Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete, siendo no equivalente al tener desviaciones mayores con respecto al contenido total de la norma. Además, se ha tomado en consideración aspectos el documento técnico Concrete Core Testing for Strength Concrete Society Technical Report N°11, así como antecedentes técnicos proporcionados por el Comité Testigos de hormigón. Esta norma se complementa con NCh1171/2 Hormigón - Testigos de hormigón endurecido - Parte 2: Evaluación de resistencia mecánica. El Anexo A no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Esta norma anula y reemplaza a la norma NCh1171/1.Of2000 Hormigón - Parte 1: Testigos de hormigón endurecido, declarada Oficial de la República por Decreto N°165, de fecha 15 de Mayo de 2000, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial del 06 de Junio de 2000. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 29 de Marzo de 2001. Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto N°123, de fecha 27 de Junio de 2001, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial N° 37.021 del 26 de Julio de 2001.

II

NORMA CHILENA OFICIAL

NCh1171/1.Of2001

Hormigón - Testigos de hormigón endurecido - Parte 1: Extracción y ensayo

1 Alcance y campo de aplicación 1.1 Esta norma establece los procedimientos para la extracción, preparación y ensayos de testigos cilíndricos para determinar sus dimensiones y las propiedades físicas y mecánicas del hormigón endurecido. 1.2 Esta norma se aplica cuando: a) se desea conocer el estado de la resistencia actual de un hormigón de una estructura existente; b) la evaluación de resultados de resistencia a compresión del hormigón fresco según NCh1998, haya dado un resultado menor que la resistencia límite inferior, f o ; c) la especificación técnica de la obra establece la recepción de los elementos de hormigón cuya fabricación se ejecuta en obra, mediante extracción y evaluación de testigos; NOTA - No obstante, la extracción de testigos no exime del control del hormigón fresco establecido por NCh170.

d) lo determina el proyectista estructural. NOTA - Para decidir la base de los procesos de extracción, preparación e informe de los resultados de los ensayos de testigos, es esencial que se realice una adecuada y oportuna comunicación entre las partes comprometidas técnica y contractualmente: propietario o mandante, proyectista estructural, constructor, proveedor de hormigón, laboratorio de control u otros.

1.3 Esta norma es aplicable a ensayos de densidad, medición de espesores, compresión y tracción por hendimiento. 1

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2 Referencias normativas Los documentos normativos siguientes contienen disposiciones que, a través de referencias en el texto de la norma, constituyen requisitos de la norma. NCh163 NCh170 NCh1017 NCh1037 NCh1170 NCh1172 NCh1171/2 NCh1998

Aridos para morteros y hormigones - Requisitos generales. Hormigón - Requisitos generales. Hormigón - Confección y curado en obra de probetas para ensayos de compresión y tracción. Hormigón - Ensayo de comprensión de probetas cúbicas y cilíndricas. Hormigón - Ensayo de tracción por hendimiento. Hormigón - Refrentado de probetas. Hormigón - Testigos de hormigón endurecido - Parte 2: Evaluación de resultados de resistencia mecánica. Hormigón - Evaluación estadística de la resistencia mecánica.

3 Términos y definiciones Para el propósito de esta norma, se aplican los términos y definiciones indicados en las normas de cláusula 2 Referencias normativas y adicionalmente los siguientes: 3.1 altura de ensayo: altura del testigo después de preparado para el ensayo correspondiente 3.2 altura original: altura del testigo antes de prepararlo para el ensayo correspondiente 3.3 esbeltez del testigo: cociente entre la altura de ensayo y su diámetro 3.4 lote homogéneo de hormigón: hormigón que tiene el mismo grado de resistencia, fracción defectuosa y tamaño máximo nominal del árido grueso 3.5 resistencia especificada, f c : valor de resistencia exigida en el proyecto, comprobada mediante muestreo y ensayos según procedimientos normalizados 3.6 resistencia límite inferior, f o : valor de resistencia inferior a f c que depende de la fracción defectuosa establecida en el proyecto 3.7 resistencia del hormigón a la edad de ensayo del testigo: valor expresado como resistencia cúbica, a la fecha de ensayo, aplicando solamente la corrección por esbeltez que se establece en esta norma 3.8 testigo: probeta extraída de una estructura o elemento de hormigón endurecido de acuerdo al procedimiento establecido en esta norma

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4 Aparatos 4.1 Sonda, para extraer testigos por rotación. 4.2 Herramientas, broca, corona u otro elemento de corte, metálica o de otro material de dureza similar, con sus bordes diamantados. 4.3 Aparato para la detección de metales, cuando se requiera. 4.4 Equipo para medir el testigo, micrómetro, pie de metro u otro, que permita medir con aproximación a 0,2 mm (ver Figura 1).

5 Extracción 5.1 Dimensión de los testigos 5.1.1 Testigos para medición de espesores El diámetro del testigo para medición de espesores de elementos de hormigón debe ser mayor o igual a 5 cm. En el caso de testigos de pavimentos de calzada, el diámetro debe ser como mínimo 10 cm. 5.1.2 Testigos para ensayos de resistencia 5.1.2.1 El diámetro de cada testigo debe ser mayor o igual a dos veces el tamaño máximo nominal, Dn , del árido grueso, siendo preferidos de diámetros mayores o iguales a tres veces el tamaño máximo nominal del árido grueso. 5.1.2.2 Los testigos para ensayo de resistencia deben tener una altura original tal, que permita obtener posteriormente una esbeltez comprendida entre 1,0 y 2,0, siendo preferida la esbeltez 2,0.

5.2 Cantidad de testigos La cantidad de testigos a extraer debe ser establecido por la especificación técnica o por el proyectista estructural. En ausencia de éstos, se debe aplicar lo establecido en NCh1998.

3

NCh1171/1 5.3 Condiciones mínimas para extracción La extracción de testigos del hormigón endurecido se debe efectuar cuando el proceso de extracción no afecte a la estructura ni al personal y se cumpla, a lo menos, una de las condiciones siguientes: a) resultados de resistencia de compresión cúbica normal mayor o igual a 10 MPa (8 MPa en probeta cilíndrica de diámetro 15 cm y altura 30 cm); NOTA - Resistencia de compresión cúbica normal se entiende medida en probeta de 20 cm de arista.

b) edad mayor o igual a 14 días.

5.4 Zona de extracción de testigos 5.4.1 Cada testigo debe ser extraído en una ubicación adecuada para que, según su objetivo, represente significativamente al hormigón colocado en la zona en estudio y evitando, en lo posible, cortar armaduras. NOTAS 1)

Si es necesario adjuntar fotografías o croquis.

2)

Cuando el objeto sea evaluar el hormigón de una zona, los testigos se deben extraer de modo que representen un lote homogéneo de hormigón.

5.4.2 La ubicación del lugar de extracción de cada testigo dentro de la zona se debe escoger de acuerdo al objetivo del estudio. 5.4.3 La ubicación de la extracción debe considerar el elemento estructural, las condiciones del hormigonado, así como aspectos estéticos de la perforación y su reparación, (ver Anexo A, A.1).

5.5 Distancia entre los testigos Los testigos adyacentes en un elemento estructural deben estar separados en más de dos diámetros entre sí, (ver Anexo A, A.1).

5.6 Procedimiento de extracción de los testigos 5.6.1 El método de extracción no debe producir agrietamientos o daños visibles en la estructura y/o en el hormigón del testigo. NOTA - El procedimiento se debe realizar siguiendo las indicaciones del fabricante del equipo, tomando especial precaución en la fijación de éste durante la extracción, de modo de asegurar que el eje del testigo corresponda al eje de la sonda y que el equipo no sufra movimientos que puedan alterar las propiedades del hormigón.

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NCh1171/1 5.6.2 Por taladrado 5.6.2.1 El procedimiento de extracción preferido para testigos de hormigón endurecido es por taladrado con sonda rotatoria. 5.6.2.2 El eje longitudinal de la sonda extractora de testigos debe ser perpendicular a la superficie del elemento muestreado. 5.6.3 Marcado e identificación Una vez extraídos los testigos, se deben marcar de inmediato en forma superficial e indeleble sin alterar sus características, de modo que puedan ser identificados en cualquier momento. NOTA - Se recomienda que la marca se realice en el manto del cilindro.

5.7 Informe de extracción El supervisor debe emitir un informe del proceso de extracción en que conste si existen o no, características visibles importantes del elemento del que se extrae el testigo (fisuras, porosidades, nidos de piedra), así como la ocurrencia o no de anormalidades durante el proceso de extracción (cambios de posición, reposicionamientos, caídas de testigos, trabazón de la sonda y otros).

5.8 Transporte al laboratorio 5.8.1 Los testigos deben ser protegidos de daños físicos, como golpes, roturas de aristas o de la superficie. 5.8.2 Los testigos deben ser trasladados a la brevedad posible al laboratorio en condiciones similares a lo establecido en 7.3.1.

6 Preparación del testigo de hormigón para ensayos 6.1 Inspección previa a la preparación 6.1.1 Al iniciar la preparación, se debe dejar constancia de las características visibles más importantes que puedan afectar las resistencias mecánicas del hormigón, como segregación, fisuras, porosidades, nidos de piedra, inclusiones extrañas, daños por el proceso de extracción u otros. NOTA - Es recomendable adjuntar fotos y croquis.

6.1.2 El testigo dañado durante la extracción no debe ser sometido a ensayos mecánicos y, de este hecho, se debe dejar constancia en el informe final.

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NCh1171/1 6.2 Preparación para la determinación de la altura original 6.2.1 Inmediato a su llegada al laboratorio, y previo a cualquier otra operación y cuando se requiera la altura del testigo para verificar el espesor del elemento en el sitio de extracción, proceder inmediatamente como sigue: a) limpiar las caras extremas de materiales extraños; b) efectuar, a lo menos, cinco medidas de altura axiales del testigo con aproximación a 1 mm, distribuidas simétricamente en su contorno. NOTA - En caso que se detecten irregularidades importantes (tales como incrustaciones de elementos extraños, desprendimientos, entre otros) que afecten las mediciones de la altura del testigo, se debe dejar constancia de ello en el informe.

6.3 Preparación para ensayo de densidad Para determinar la densidad del hormigón, según lo establecido en 7.2, el ensayo se debe realizar inmediatamente después de rectificadas o cortadas las caras del testigo, según corresponda.

6.4 Preparación para ensayo de resistencia a compresión 6.4.1 A efectos de su preparación, se debe tener presente que no se pueden someter a ensayo de compresión, los testigos que tengan: a) armaduras paralelas o inclinadas respecto del eje de carga; b) se debe evitar la presencia de cualquier tipo de armadura u otro elemento (tubos, cañerías, bolón desplazador u otros insertos en general) en el testigo y, en caso de no ser posible, un especialista debe evaluar si se somete a ensayo (ver Anexo A). Si se detecta su presencia una vez ensayado el testigo, se debe dejar constancia de este hecho en el informe. 6.4.2 A continuación y previo a cualquier otra operación, cortar los extremos de cada testigo mediante un equipo (al menos del tipo sierra-disco de banco) que, a su vez, asegure: a) cumplir las características geométricas siguientes: a.1) planeidad: no deben existir resaltes mayores a 1 mm; a.2) la desviación de cada cara respecto del eje longitudinal debe ser inferior a 0,5°, lo que se puede verificar según lo indicado en Anexo A (ver Figura 1); a.3) los diámetros no deben diferir más de 2,5% respecto del diámetro medio determinado según NCh1037 (ver Figura A.1).

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NCh1171/1 b) eliminar armaduras u otros elementos ajenos al hormigón que se encuentren en los extremos; c) obtener testigos cuya esbeltez cumpla con 5.1.2.2. 6.4.3 Refrentado Los testigos cuyo grado de resistencia sea inferior a H45 se deben refrentar según NCh1172. NOTA - Verificar con presión de los dedos y golpes de espátula que no existan bolsones de aire atrapado entre el hormigón y el refrentado. El refrentado defectuoso debe ser inmediatamente reemplazado, antes que el testigo entre al ambiente de curado o al ensayo.

6.4.4 Rectificado Las caras de carga de los testigos cuyo grado de resistencia sea mayor o igual que H45, deben ser rectificadas y cumplir las mismas exigencias geométricas establecidas para las caras refrentadas (ver NCh1172). NOTA - El rectificado de las caras se realiza mediante un equipo mecánico de precisión.

6.5 Preparación para ensayo de resistencia a hendimiento 6.5.1 A efectos de su preparación, se debe tener presente que no se pueden someter a ensayo de hendimiento, los testigos que: a) contengan armaduras o cualquier otro elemento; b) en que alguno de sus diámetros, determinados según NCh1170, se alejen en más de 0,2% del diámetro medio; c) tengan resaltes o depresiones mayores a 2,5 mm. 6.5.2 Refrentado 6.5.2.1 Para realizar el ensayo según NCh1170, la línea de contacto entre el testigo y la placa de carga debe ser recta y no tener alturas ni depresiones mayores a 0,25 mm. Cuando la línea de carga no es recta o contiene resaltos o depresiones mayores a 0,25 mm, se debe rectificar o refrentar hasta cumplir el requisito. 6.5.2.2 La capa de refrentado debe tener un ancho de 20 mm ± 5 mm y una longitud mayor o igual al diámetro del testigo sin sobrepasarlo en más de 3 mm. NOTA - Verificar con presión de los dedos y golpes de espátula que no existan bolsones de aire atrapado entre el hormigón y el refrentado. El refrentado defectuoso debe ser inmediatamente reemplazado, antes que el testigo entre al ambiente de curado o al ensayo.

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7 Ensayos 7.1 Determinación del espesor del elemento en el punto de extracción del testigo El espesor del elemento en el punto de extracción del testigo corresponde al promedio de las mediciones realizadas en 6.2.1 b).

7.2 Determinación de la densidad 7.2.1 Inmediatamente después de cortadas o rectificadas las caras del testigo, según corresponda, se deben sumergir en agua por 1 h ± 10 min. NOTAS 1)

El agua debe cumplir con NCh1498 o con las características del agua de curado de NCh1017.

2)

El período de inmersión de 1 h ± 10 min no corresponde al tiempo necesario para que el testigo alcance la condición saturada de superficie seca.

7.2.2 Determinar el volumen del testigo, por desplazamiento de agua, como sigue: a) determinar la masa del testigo, inmediatamente después de retirarlo de la inmersión, eliminando el agua superficial con un paño ligeramente húmedo, en una balanza con resolución en 1 g y registrar como P1 ; b) a continuación, determinar la masa del testigo sumergido, en una balanza con resolución de 1 g, después de 2 min de inmersión y registrar como P2 ; c) calcular la densidad del testigo, en kg/dm3, como sigue:

P1 ( P1 − P2 ) × d w en que:

d w = densidad del agua, kg/dm3. d) informar el valor obtenido en las unidades establecidas en c), con aproximación a la centésima. 7.2.3 El valor de la densidad se debe corregir descontando la masa y el volumen de las barras de acero que eventualmente estén incluidas. NOTA - Esta operación se debe hacer destruyendo el testigo después de efectuado el ensayo de resistencia.

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NCh1171/1 7.3 Determinación de la resistencia mecánica 7.3.1 Acondicionamiento 7.3.1.1 Cuando se trata de determinar la resistencia del hormigón a la edad de ensayo del testigo, éste se debe conservar en condiciones lo más parecidas al ambiente que rodea a la estructura. Por lo tanto se debe proceder de la forma siguiente: a) Si el hormigón de la estructura va a estar seco al ambiente u ocasionalmente en contacto con agua en las condiciones de servicio, los testigos se deben mantener en el ambiente de sala de laboratorio durante 7 días antes del ensayo, y se deben ensayar en esa condición. b) Si el hormigón de la estructura va a estar permanentemente sumergido en las condiciones de servicio, los testigos se deben sumergir en agua por lo menos durante 40 h y se deben ensayar húmedos. NOTA - Excepcionalmente, la especificación técnica o el proyectista estructural pueden establecer la disminución del período de conservación en ambiente de sala de laboratorio establecido en a), pero en ningún caso éste puede ser inferior a 40 h.

7.3.1.2 Los testigos deben ser llevados a la prensa de ensayo en la condición de humedad de conservación, eliminando la humedad superficial. Cuando se trate de testigos sumergidos en agua se deben llevar protegidos por telas húmedas. 7.3.2 Ensayo de compresión 7.3.2.1 Ensayo Proceder de acuerdo a NCh1037. NOTA - Los testigos se deben conservar en el laboratorio, a lo menos, 30 días contados desde el ensayo de rotura.

7.3.2.2 Expresión de resultados a) Calcular la resistencia de cada testigo según NCh1037, con aproximación 0,1 MPa. b) Para expresar la resistencia del testigo referido al cilindro normalizado de 15 mm de diámetro y 300 mm de altura, se deben corregir según su esbeltez:

Rcilindro = Rtestigo × K 1

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NCh1171/1 Tabla 1 - Factores de corrección por esbeltez del testigo, K 1 Esbeltez (h/d)

Factor de corrección de la resistencia, K 1

2,00

1,00

1,75

0,98

1,50

0,96

1,25

0,93

1,00

0,87

NOTAS 1)

Estos factores de corrección se aplican desde hormigones livianos con densidades entre 1 600 kg/m3 y 1 920 kg/m3, hasta hormigones de densidad corriente según NCh170.

2)

Se aplican a hormigones en estado seco o saturado en el momento del ensayo.

3)

Se puede interpolar para valores no incluidos en la tabla.

4)

Los factores de corrección son aplicables a hormigones desde grado H20 a H45 (los factores de corrección dependen de varias condiciones, tales como la resistencia y el módulo de elasticidad) (ver Anexo A).

c) Cuando se requiera expresar la resistencia a compresión en probeta cúbica de 200 mm de arista aplicar:

Rcubo = Rcilindro × K 2 Tabla 2 - Factores de corrección de probeta cilíndrica a probeta cúbica, K 2 Resistencia cilindro, MPa

≤ 20

25

30

35

40

45

50

Factor K 2

1,25

1,20

1,17

1,14

1,13

1,11

1,10

Resistencia cúbica, MPa