La ASTM International autorizó la traducción de esta norma y no asume responsabilidad por la precisión técnica ni lingüística de la traducción. Solamente la edición en inglés publicada y con derechos de autor de ASTM deberá considerarse como la versión oficial de la ASTM International. This Spanish standard is based on ASTM C138/C138M–14, Standard Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete, 2014, Copyright ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Translated and reprinted pursuant to license agreement with ASTM International. Esta norma en español se basa en ASTM C138/C138M–14, Standard Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete, 2014, Copyright ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, EE.UU. La traducción y reimpresión se han hecho en conformidad con licencia de uso de la ASTM International.
Designación: C138/C138M–14
Norma de la Asociación Estadounidense de Funcionarios de Autopistas Estatales y Transporte AASHTO No.: T121
Método de Ensayo Normalizado de
Densidad (Peso Unitario), Rendimiento, y Contenido de Aire (Gravimétrico) del Concreto1 Esta norma ha sido publicada bajo la designación fija C138/C138M; el número inmediatamente siguiente a la designación indica el año de adopción inicial o, en caso de revisión, el año de la última revisión. Un número entre paréntesis indica el año de la última reaprobación. Una épsilon (ε) como superíndice indica una modificación editorial desde la última revisión o reaprobación. Esta norma ha sido aprobada para su utilización por agencias del Department of Defense.
1. Alcance* 1.1 Este método de ensayo trata sobre la determinación de la densidad (vea la Nota 1) del concreto recién mezclado y proporciona fórmulas para el cálculo del rendimiento, el contenido de cemento y el contenido de aire del concreto. El rendimiento se define como el volumen de concreto producido a partir de una mezcla de cantidades conocidas de los materiales componentes. 1.2 Los valores indicados ya sea en unidades SI o en unidades pulgada-libra son considerados como los estándares. Los valores indicados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por ello, cada sistema debe usarse independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en la no conformidad con la norma. NOTA 1—Peso unitario fue la terminología previa que se usó para describir la propiedad determinada por medio de este método de ensayo, la cual es la masa por unidad de volumen.
1.3 El texto de este método de ensayo cita notas y notas a pie de página que proporcionan información explicativa. Estas notas y notas a pie de página (excluyendo aquellas en las tablas) no deben ser consideradas como requisitos de este método de ensayo. 1.4 Esta norma no pretende dirigir todas las inquietudes sobre seguridad, si las hubiere, asociadas con su utilización. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso. (Advertencia—Las mezclas cementicias hidráulicas frescas son cáusticas y pueden causar quemaduras químicas a la piel y tejidos en caso de exposición prolongada.2) 2. Documentos citados 2.1 Normas ASTM:3 1 Este método de ensayo está bajo la jurisdicción del Committee C09 on Concrete and Concrete Aggregates de la ASTM y es responsabilidad directa del Subcommittee C09.60 on Testing Fresh Concrete. Edición actual aprobada el 1° de agosto de 2014. Publicada en agosto de 2014. Aprobada originalmente en 1938. Última edición previa aprobada en 2013 como C138/C138M–13a. DOI: 10.1520/C0138_C0138M-14. 2 Vea la Sección sobre Safety Precautions, Manual of Aggregate and Concrete Testing, Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.02. 3 Para consultar las normas ASTM citadas, visite el sitio web de ASTM, www.astm.org, o contacte el Servicio de Atención al Cliente de ASTM en
[email protected]. Para obtener información sobre Annual Book of ASTM Standards consulte la página titulada Document Summary en el sitio web de ASTM.
*Al final de esta norma aparece una sección de Resumen de Cambios. Copyright © ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States. Traducido por el Servicio Internacional del ICC.
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C138/C138M-14a C29/C29M Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate C31/C31M Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field C143/C143M Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete C150/C150M Specification for Portland Cement C172 Practice for Sampling Freshly Mixed Concrete C173/C173M Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method C188 Test Method for Density of Hydraulic Cement C231 Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method 3. Terminología 3.1 Símbolos: A = contenido de aire (porcentaje de vacíos) en el concreto C = contenido real de cemento, kg/m3 [lb/yd3] Cb = masa de cemento en la amasada, kg [lb] D = densidad (peso unitario) del concreto, kg/m3 [lb/ft3] M = masa total de todos los materiales de la amasada, kg [lb] (vea la Nota 3) Mc = masa de la medida llenada con concreto, kg [lb] Mm = masa de la medida, kg [lb] Ry = fluencia relativa T = densidad teórica del concreto calculada sobre la base de libre de aire, kg/m3 [lb/ft3] (vea la Nota 2) Y = rendimiento, volumen de concreto producido por amasada, m3 [yd3] Yd = volumen de concreto para producir el cual fue diseñada la amasada, m3 [yd3] Yf = volumen de concreto producido por amasada, m3 [ft3] V = volumen total absoluto de los ingredientes componentes en la amasada, m3 [ft3] Vm = volumen de la medida, m3 [ft3] NOTA 2—La densidad teórica es, según se acostumbra, una determinación de laboratorio cuyo valor se asume que permanece constante para todas las amasadas producidas usando ingredientes componentes y proporciones idénticos. NOTA 3—La masa total de todos los materiales amasados es la suma de las masas del cemento, del agregado fino en la condición en que se utilizó, del agregado grueso en la condición en que se utilizó, del agua de mezclado agregada a la amasada, y de cualquier otro material sólido o líquido que se haya utilizado.
4. Aparatos 4.1 Balanza—Una balanza o báscula con precisión de 45 g [0.1 lb] o dentro del 0.3 % de la carga de ensayo, lo que sea mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso. Se debe considerar que el rango de uso se extiende desde la masa de la medida vacía hasta la masa de la medida más su contenido a 2600 kg/m3 [160 lb/ft3]. 4.2 Varilla compactadora—Una varilla redonda, lisa, derecha, de acero, con un diámetro de 16 mm [5⁄8 in.] ± 2 mm [1⁄16 in.]. La longitud de la varilla compactadora debe ser al menos 100 mm [4 in.] mayor que la profundidad de la medida en la cual se realiza el varillado, pero no mayor que 600 mm [24 in.] de longitud total (vea la Nota 4). La varilla debe tener el extremo para compactar, o ambos extremos, redondeados en una punta semiesférica del mismo diámetro de la varilla. NOTA 4—Una longitud de varilla de 400 mm [16 in.] a 600 mm [24 in.] cumple con los requisitos de lo siguiente: Práctica
C31/C31M, Método de Ensayo C138/ C138M, Método de Ensayo C143/C143M, Método de Ensayo C173/C173M y Método de Ensayo C231.
4.3 Vibrador Interno—La frecuencia del vibrador será de al menos 9000 vibraciones por minuto [150 Hz] mientras el vibrador opera en el concreto. El diámetro exterior o la dimensión lateral del elemento vibrador será de al menos 19 mm [0.75 in.] y no será mayor de 38 mm [1.50 in.]. La longitud combinada del eje del vibrador y el elemento vibrador superará la profundidad de la sección que se hace vibrar en al menos 75 mm [3 in.]. 4.4 Medida—Un contenedor cilíndrico hecho de acero u otro metal apropiado (vea la Nota 5). La capacidad mínima de la medida debe cumplir con los requisitos de la Tabla 1 en base al tamaño nominal del agregado del concreto a ensayar. Todas las medidas, excepto los cuencos de medición para medidores de aire que también se usan
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C138/C138M-14a para los ensayos según el Método de Ensayo C138/C138M, deben cumplir con los requisitos del Método de Ensayo C29/C29M. Cuando las mediciones se realicen con cuencos de medidores de aire, los mismos deben cumplir con los requisitos del Método de Ensayo C231, y deben tener su volumen calibrado según se describe en el Método de Ensayo C29/C29M. El reborde superior de los cuencos de medidores de aire debe ser liso y plano dentro de 0.01 in. [0.3 mm] (vea la Nota 6).
TABLA 1 Capacidad de las Medidas Tamaño Máximo Nominal del Capacidad de la MedidaA Agregado Grueso mm [in.] L [ft3] 25.0 [1] 6 [0.2] 37.5 [11⁄2] 11 [0.4] 50 [2] 14 [0.5] 75 [3] 28 [1.0] 112 [41⁄2] 70 [2.5] 150 [6] 100 [3.5] A El tamaño indicado de la medida debe usarse para ensayar concreto que contiene agregados de un tamaño máximo nominal igual o menor que el indicado. El volumen real de la medida debe ser al menos el 95 % del volumen nominal indicado.
NOTA 5—El metal no debería ser fácilmente susceptible al ataque por la pasta de cemento. Sin embargo, se pueden usar materiales reactivos tales como aleaciones de aluminio en instancias donde como consecuencia de una reacción inicial, se forme rápidamente una película superficial que proteja al metal contra la posterior corrosión. NOTA 6—El reborde superior es satisfactoriamente plano si una galga de espesores de 0.3 mm [0.01 in.] no puede ser insertada entre el reborde y un trozo de placa de vidrio de 6 mm [¼ in.] o más de espesor depositada sobre el borde superior de la medida.
4.5 Placa de Enrasado—Una placa plana rectangular de metal de al menos 6 mm [¼ in.] de espesor o una placa de vidrio o acrílico de al menos 12 mm [1⁄2 in.] de espesor con una longitud y un ancho al menos 50 mm [2 in.] mayor que el diámetro de la medida con la cual la misma va a ser utilizada. Los cantos de la placa deben ser rectos y lisos dentro de una tolerancia de 2 mm [1⁄16 in.]. 4.6 Mazo—Un mazo (con una cabeza de goma o de cuero crudo) con una masa de 600 ± 200 g [1.25 ± 0.50 lb] para usar con medidas de 14 L [0.5 ft3] o menores, y un mazo con una masa de 1000 ± 200 g [2.25 ± 0.50 lb] para usar con medidas mayores a 14 L [0.5 ft3]. 4.7 Pala—de un tamaño suficientemente grande como para que cada cantidad de concreto obtenido del receptáculo de muestreo sea representativa y suficientemente pequeña como para que no se derrame durante la colocación en la medida. 5. Muestreo 5.1 Obtenga la muestra de concreto recién mezclado de acuerdo con la Práctica C172. 6. Procedimiento 6.1 Seleccione el método de compactación de acuerdo al asentamiento, a menos que el método sea indicado en las especificaciones bajo las cuales se realizará el trabajo. Los métodos de compactación son por varillado y por vibración interna. Compacte por varillado los concretos con un asentamiento mayor que 75 mm [3 in.]. Compacte por varillado o vibración los concretos con un asentamiento de 25 a 75 mm [1 a 3 in.]. Compacte los concretos con un asentamiento menor que 25 mm [1 in.] por vibración. NOTA 7—El concreto no plástico, como el que se utiliza comúnmente en la fabricación de tuberías y unidades de mampostería, no está considerado por este método de ensayo.
6.2 Humedezca el interior de la medida y retire toda el agua del fondo. Coloque la medida en una superficie firme, nivelada y plana. Coloque el concreto en la medida utilizando la pala descrita en 4.7. Mueva la pala alrededor del perímetro de la abertura de la medida para asegurar una distribución pareja del concreto con una segregación mínima. Llene la medida en el número de capas requerido por el método de compactación (6.3 ó 6.4).
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C138/C138M-14a 6.3 Varillado—Coloque el concreto en la medida en tres capas de aproximadamente igual volumen. Compacte por varillado cada capa con 25 golpes de la varilla compactadora cuando se usen medidas de 14-L [0.5-ft3] nominales, o más pequeñas; 50 golpes cuando se usen medidas de 28-L [1-ft3] nominales, y un golpe por cada 20 cm2 [3 in.2] de superficie para medidas más grandes. Compacte por varillado cada capa uniformemente sobre la sección transversal con el extremo redondeado de la varilla usando el número de golpes requerido. Compacte por varillado la capa inferior atravesando todo su espesor. Cuando compacte esta capa, tenga cuidado de no dañar el fondo de la medida. Para cada capa superior, deje que la varilla atraviese la capa que se está compactando y se introduzca en la capa anterior aproximadamente 25 mm [1 in.]. Luego de que cada capa se ha compactado por varillado, golpee los costados de la medida 10 a 15 veces con el mazo apropiado (vea 4.6) con una fuerza tal para cerrar cualquier hueco dejado por la varilla compactadora y para liberar todas las burbujas grandes de aire que puedan haber quedado atrapadas. Agregue la capa final de manera de evitar el llenado excesivo. 6.4 Vibración Interna—Llene y vibre la medida en dos capas aproximadamente iguales. Coloque todo el concreto para cada capa en la medida antes de comenzar la vibración de esa capa. Inserte el vibrador en tres puntos diferentes para cada capa. Al compactar la capa inferior, no permita que el vibrador descanse sobre el fondo o los costados de la medida, ni que toque los mismos. Al compactar la capa final, el vibrador debe penetrar dentro de la capa que está por debajo aproximadamente 25 mm [1 in.]. Tenga cuidado de que el vibrador sea retirado de tal manera de que no queden bolsas de aire en el espécimen. La duración requerida de la vibración dependerá de la trabajabilidad del concreto y de la efectividad del vibrador (vea la Nota 8). Continúe la vibración sólo lo suficiente como para alcanzar una compactación adecuada del concreto (vea la Nota 9). Mantenga constante la duración de la vibración para el tipo de concreto, vibrador y medidas particulares involucrados. NOTA 8—Usualmente, se ha aplicado una vibración suficiente cuando la superficie del concreto adquiere una apariencia lisa. NOTA 9—El exceso de vibración puede causar segregación y pérdida de cantidades apreciables de aire intencionalmente incorporado.
6.5 Al completar la consolidación la medida no debe contener un exceso ni una deficiencia sustancial de concreto. Un exceso de concreto que sobresalga aproximadamente 3 mm [1⁄8 in.] por encima del molde es óptimo. Para corregir una deficiencia se puede agregar una pequeña cantidad de concreto. Si la medida contiene un gran exceso de concreto al terminar la compactación, elimine una parte representativa del concreto en exceso con un fratás o pala inmediatamente luego de terminar la compactación y antes de proceder a enrasar la medida. 6.6 Enrasado—Luego de la compactación, enrase la cara superior del concreto y realice un acabado liso del mismo usando la placa de enrasado plana de modo de lograr un llenado completo y a nivel de la medida. Enrase la medida presionando la placa de enrasado sobre la superficie superior de la medida, cubriendo aproximadamente dos tercios de la superficie, y retire la placa con un movimiento de aserrado realizando sólo el acabado del área cubierta originalmente. Luego coloque la placa sobre la cara superior de la medida cubriendo los dos tercios originales de la superficie y avance la misma con una presión vertical y un movimiento de aserrado de modo de cubrir la superficie completa de la medida, y continúe avanzando hasta que la misma haya deslizado completamente sobre la medida. Incline la placa y aplique algunos golpes finales con el canto de la misa para producir una superficie de acabado lisa. 6.7 Limpieza y Pesado—Luego de enrasar, limpie todo el concreto en exceso del exterior de la medida y determine la masa del concreto y la medida con una precisión consistente con los requisitos de 4.1. 7. Cálculo 7.1 Densidad (Peso Unitario)—Calcule la masa neta del concreto en libras o kilogramos sustrayendo la masa de la medida, Mm, de la masa de la medida rellena con concreto, Mc. Calcule la densidad, D, kg/m3 [lb/ft3], dividiendo la masa neta de concreto por el volumen de la medida, Vm como sigue: D = (Mc – Mm) / Vm
(1)
7.2 Densidad teórica— Calcule la densidad teórica de la siguiente manera: T=M/V
(2)
7.2.1 El volumen absoluto de cada ingrediente en metros cúbicos es igual a la masa del ingrediente en kilogramos dividida por 1000 veces su densidad relativa (gravedad específica). El volumen absoluto de cada ingrediente en pies cúbicos es igual al cociente de la masa de ese ingrediente dividida por su densidad relativa multiplicada por 62.4 lb/ft3. Para los componentes agregados, base la densidad relativa y la masa en la condición saturada, seca en superficie. Para el cemento, determine la densidad relativa real mediante el Método de Prueba C188. Se permite usar un valor de 3.15 para la densidad relativa de cementos portland que se ajusten a la
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C138/C138M-14a Especificación C150/C150M. La densidad relativa utilizada para otros cementos y material cementicio complementario debe ser como lo determinen las pruebas o como lo indique el fabricante del material. 7.3 Contenido de Cemento—Calcule el contenido real de cemento como sigue: Y(yd3) = M / (D × 27)
(3)
Y(m3) = M/D
(4)
o 7.4 Rendimiento Relativo—El rendimiento relativo es la razón del volumen real del concreto obtenido al volumen diseñado para la amasada (vea la Nota 10) calculada como sigue: Ry = Y/Yd
(5)
Nota 10—Un valor de Ry mayor que 1.00 indica que se produce un exceso de concreto mientras que un valor menor que 1.00 indica que el lote va tener un volumen menor que el de diseño. En el sistema pulgada-libra, con frecuencia se usa una relación de rendimiento en pies cúbicos por yarda cúbica de mezcla de concreto de diseño, por ejemplo, 27.3 ft.3/yd3.
7.5 Contenido de Cemento—Calcule el contenido real de cemento como sigue:: C = Cb /Y
(6)
7.6 Contenido de Aire—Calcule el contenido de aire como se indica a continuación: A = [(T − D) / T] × 100
(7)
o A = [(Y − V)/Y] × 100 (unidades SI)
(8)
o A = [(Yf − V) / Yf] × 100 (unidades pulgada−libra)
(9)
8. Informe 8.1 Elabore un informe con la siguiente información: 8.1.1 Identificación del concreto representado por la muestra. 8.1.2 Fecha del ensayo. 8.1.3 Volumen de la medida de densidad con aproximación al 0.01 L [0.001 ft3] más cercano. 8.1.4 Densidad (peso unitario) con aproximación al 1.0 kg/m3 [0.1 lb/ft3] más cercano. 8.1.5 Densidad teórica, cuando sea solicitado, con aproximación al 1.0 kg/m3 [0.1 lb/ft3]. 8.1.6 Rendimiento, cuando sea solicitado, con aproximación al 0.1 m3 [0.1 yd3] más cercano. 8.1.7 Rendimiento Relativo, cuando sea solicitado, con aproximación al 0.01. 8.1.8 Contenido de Cemento, cuando sea solicitado, con aproximación al 0.5 kg [1.0 lb] más cercano. 8.1.9 Contenido de aire, cuando sea solicitado, con aproximación al 0.1 por ciento. 9. Precisión y Sesgo 9.1 Las siguientes estimaciones de precisión para este método están basadas en una colección de datos provenientes de diversas ubicaciones por la National Ready Mixed Concrete Association.4 Los datos representan mezclas de concreto con un rango de asentamientos de 75 a 150 mm [3 a 6 in.] y un rango de densidad de 1842 a 2483 kg/m3 [115 a 155 lb/ft3] e incluyen concreto con aire incorporado y sin aire incorporado. El estudio fue realizado usando medidas de 7-L [0.25 ft3] y 14-L [0.5 ft3]. 9.1.1 Precisión de un Operador Único—Se ha encontrado que la desviación estándar para un único operador en la densidad de concreto recién mezclado es de 0.65 lb/ft3 [10.4 kg/m3] (1s). Por lo tanto, los resultados de dos ensayos realizados apropiadamente por el mismo operador sobre la misma muestra de concreto no deberían diferir en más de 1.85 lb/ft3 [29.6 kg/m3] (d2s). 4 Mullings, G. M., NRMCA/NAA Joint Research Lab Study “Series D324 Accuracy of Concrete Density Test,” Feb. 17, 2000.
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C138/C138M-14a 9.1.2 Precisión entre Operadores Múltiples—Se ha encontrado que la desviación estándar entre operadores múltiples en la densidad de concreto recién mezclado es de 13.1 kg/m3 [0.82 lb/ft3] (1s). Por lo tanto, los resultados de dos ensayos realizados apropiadamente por los dos operadores sobre la misma muestra de concreto no deberían diferir en más de 37.0 kg/m3 [2.31 lb/ft3] (d2s). 9.2 Sesgo—Este método de ensayo no tiene sesgo ya que la densidad se define sólo en los términos de este método de ensayo. 10. Palabras clave 10.1 contenido de aire; contenido de cemento; concreto; rendimiento relativo; peso unitario; rendimiento
RESUMEN DE CAMBIOS El Comité C09 ha identificado la ubicación de los cambios seleccionados para esta norma desde la última publicación (C138/C138M–13a) que pueden afectar el uso de esta norma. (Aprobada el 1° de agosto de 2014.) (1) Se revisó 7.2.1. El Comité C09 ha identificado la ubicación de los cambios seleccionados para esta norma desde la última publicación (C138/C138M–13) que pueden afectar el uso de esta norma. (Aprobado el 1° de octubre de 2013.) (1) Se revisaron las secciones 4.3 y 6.2. El Comité C09 ha identificado la ubicación de los cambios seleccionados para esta norma desde la última publicación (C138/C138M–12a) que pueden afectar el uso de esta norma. (Aprobado el 1° de mayo de 2013.) (1) Se revisó 6.2 para requerir la eliminación del agua estancada antes de agregar el concreto a la medida.
ASTM International no toma posición respecto a la validez de los derechos de patente declarados en relación con cualquiera de los artículos mencionados en esta norma. Los usuarios de esta norma están expresamente avisados de que la determinación de la validez de cualquiera de esos derechos de propiedad industrial, y el riesgo de infringirlos, son enteramente su propia responsabilidad. Esta norma está sujeta a revisión en todo momento por el comité técnico responsable y debe ser reexaminada cada cinco años y si no es revisada, debe ser reaprobada o retirada. Lo invitamos a realizar comentarios para la revisión de esta norma o para normas adicionales, le pedimos que los haga llegar a las oficinas de ASTM International. Sus comentarios serán atentamente examinados en una reunión del comité técnico responsable, a la que usted puede asistir. Si usted estima que sus comentarios no han recibido una audiencia justa comuníquese con el ASTM Committee on Standards, a la dirección indicada debajo. Esta norma está protegida por los derechos de autor de la ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, USA. Es posible obtener copias (simples o múltiples) de esta norma contactando a ASTM en la dirección dada o al 610-832-9585 (teléfono), 610-832-9555 (fax), o
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