ASTM+D+4543+-+85

Designación: D 4543– 85 (Vuelto A Aprobar en 1991)ε1 Método de Ensayo Estándar para Preparar Especimenes de Núcleo de Roca y Determinar las Tolerancias de Dimensión y Forma1 Este estándar se emite bajo la designación fija D 4543; el número que sigue inmediatamente después de la designación indica el año de la adopción original o, en el caso de la revisión, el año de la última revisión. Un número entre paréntesis indica el año de la última reaprobación. Una letra epsilon en superíndice (ε) indica un cambio editorial desde la última revisión o reaprobación. ε1 Nota – La sección 7 se agregó editorialmente en Diciembre de 1991.

1. Alcance 1.1 Esta práctica especifica los procedimientos para determinar la longitud y el diámetro de especimenes de núcleo de roca y si están conforme a las dimensiones de los estándares establecidos. La roca es un material de ingeniería complejo que puede variar en gran medida como una función de litología, historia de estrés, exposición a los elementos y otros procesos geológicos naturales. Como tal, no siempre es posible obtener o preparar especimenes de testigos de roca que satisfagan los criterios deseados dados en esta práctica. De manera más común, esta situación se presenta con tipos de roca más débiles, más porosas y cementadas de manera deficiente y tipos de roca que contienen características estructurales significativas. Para estos y otros tipos de roca que son difíciles de preparar, se han hecho todos los esfuerzos razonables para prepara una muestra de acuerdo con esta práctica. Sin embargo, cuando se ha determinado mediante un proceso que esto no es posible, prepare el espécimen de roca al estándar más alto practicable y considere este como el mejor esfuerzo y repórtelo como tal, con todas las mediciones de tamaño y dimensión apropiadas reportadas como en la sección 6. Esta práctica también indica las revisiones de tolerancia sobre la rectitud de los elementos en la superficie cilíndrica, que tan plano son los extremos de las superficies de apoyo y la perpendicularidad de las superficies de los extremos con el eje del testigo. El requerimiento para especificar la condición de humedad del espécimen de ensayo al momento del ensayo también se establece. 1.5 Los valores establecidos en unidades de pulgadas-libras se deben considerar como el estándar. 1.6 Este estándar no tiene como propósito tratar todos los aspectos de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer las prácticas apropiadas de salud y seguridad y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. 2. Documentos de Referencia 2.1 Normas ASTM: C 617 Práctica para Recubrir Especimenes de Concreto Cilíndricos. D 2113 Método para Perforar Testigos de Diamante para Investigación en Faena D 2664 Método de Ensayo para Resistencia de Compresión Triaxial de Especimenes de Núcleo de Roca No Drenados sin Mediciones de Presión de Poro D 2936 Método de Ensayo para Resistencia de Tensión Directa de Especimenes Intactos de Núcleo de Roca

D 2938 Método de Ensayo para Resistencia de Compresión Sin Confinamiento de Especimenes de Núcleo de Roca Intactos. D 3148 Método de Ensayo para Módulos Elásticos de Especimenes de Núcleo de Roca Intactos en Compresión Uniaxial D 3967 Método de Ensayo para Partir la Resistencia de Tensión de Especimenes de Núcleo de Roca Intactos D 4341 Método de Ensayo para Arrastre de Especimenes Cilíndricos de Roca Dura en Compresión Uniaxial D 4405 Método de Ensayo para Arrastre de Especimenes Cilíndricos de Roca Suave en Compresión Uniaxial D 4406 Método de Ensayo para Arrastre de Especimenes de Roca Cilíndricos en Compresión Triaxial 3. Importancia y Uso 3.1 Las tolerancias de dimensión, forma y superficie de los especimenes de núcleo de roca son importantes para determinar las propiedades de roca de especimenes intactos. Las revisiones de tolerancias de dimensión y superficie se requieren en los métodos de ensayo que aparecen listados en el punto 2.1. Para simplificar los procedimientos de ensayo en laboratorios, las partes de aquellos procedimientos que son comunes a los métodos de ensayo se entregan en este estándar. 4. Especimenes 4.1 Los especimenes de ensayo serán cilindros circulares rectos dentro de las tolerancias especificadas. 4.2 El espécimen tendrá una proporción longitud a diámetro (L/D) de 2.0 a 2.5 y un diámetro no inferior a 1 7/8 pulgadas (47 mm). Nota 1 – Es deseable que el diámetro de los especimenes de ensayo de roca sean a lo menos diez veces el diámetro del grano mineral más grande. Para tipos de roca débiles que se comporten más como suelo (por ejemplo arenisca con cementado débil), el diámetro del espécimen debe ser al menos seis veces el diámetro máximo de partícula. Se considera que el diámetro mínimo especificado para una partícula de aproximadamente 1 7/8 pulgadas satisfará el criterio en la mayoría de los casos. Cuando se deben someter a ensayo testigos de menor diámetro que el mínimo especificado debido a la poca disponibilidad de testigos de diámetro mayor, como es a menudo el caso en la industria minera, se debe hacer una anotación adecuada de este hecho en el reporte.

Los costados del espécimen deben ser generalmente suaves y estar libres de irregularidades, con todos los elementos dentro de 0.020 pulgadas sobre el largo total del espécimen, como se determina en el punto 5.1. Los extremos del espécimen deben ser cortados paralelos entre sí y en ángulo recto al eje longitudinal. Las superficies del extremo serán pulidas hasta que queden planas a una tolerancia que no exceda las 0.001 pulgadas, como se determina en el punto 5.2.

FIG. 1 Ensamblaje para Determinar la Rectitud de los Elementos en la Superficie Cilíndrica

FIG. 2 Ensamblaje para Determinar el Plano y la Perpendicularidad de las Superficies de los Extremos al Eje del Espécimen.

5. Procedimiento 5.1 Determine la desviación de la recta de los elementos mediante el Procedimiento A i bien el Procedimiento B, de la siguiente manera: 5.2 Procedimiento A – Gire el espécimen cilíndrico en una superficie plana y suave y mida la altura de la separación máxima entre el espécimen y la superficie plana con un medidor feeler. Si el espacio máximo excede las 0.020 pulgadas, el espécimen no cumple la tolerancia requerida para rectitud de los elementos. La superficie plana de ensayo en la cual el espécimen se hace rodar no debe separarse del plano más de 0.0005 pulgadas (15 µm). 5.3 Procedimiento B – Ponga la superficie cilíndrica del espécimen en un bloque con forma de V que esté plano en una superficie de soporte. El bloque en V será la calidad del maquinador con todas las caras de apoyo en la superficie del suelo y con un ángulo de 90º incluido. Mantenga la superficie de soporte y todas las superficies de apoyo en el bloque en V planas y suaves dentro de 0.0005 pulgadas (15 µm). La longitud del bloque en V será suficiente de manera que el espécimen no se proyecte sobre sus extremos cuando se mueva. Ponga un medidor de dial en contacto con la parte superior del espécimen, como se muestra en la Fig.1, y observe la lectura del dial a medida que el espécimen se mueve desde un extremo del bloque V al otro a lo largo de una línea recta, sin rotación. La sensibilidad del medidor de dial debe ser de al menos 0.001

pulgada (25 µm). La punta de contacto de medición del medidor de dial debe ser redonda. Registre las lecturas máxima y mínima en el medidor de dial y calcule la diferencia, ∆0. Si el medidor de dial atraviesa por una cavidad natural en la roca, , las lecturas de esta región no se deben incluir en la determinación de ∆0. Repita las mismas operaciones rotando el espécimen por cada 120º, y obtenga las diferencias ∆120 y ∆240. El valor máximo de estas tres diferencias debe ser menos de 1.020 pulgadas. Revise la tolerancia en cuanto a lo plano mediante una configuración similar a la que se usa para la superficie cilíndrica (Fig. 2) excepto que el medidor de dial debe estar montado cerca del extremo del bloque en V. Mueva la almohadilla de montaje de manera horizontal para que el medidor de dial corra a través de un diámetro de la superficie de extremo del espécimen. Tenga cuidado de asegurarse que un extremo del cojín de montaje se mantenga en contacto cercano con la superficie del extremo del bloque V durante el movimiento. Se requiere un dial con una sensibilidad de 0.0001 pulgada para mediciones en las superficies de los extremos. Registre las lecturas del medidor de dial cada 1/8 de pulgada, a través del diámetro. Estas lecturas se pueden registrar en forma tabular o para simplificar el procedimiento, se pueden trazar directamente en un gráfico como se muestra en Extremo 1, Diámetro 1, en la Figura 3. El registro de datos también se simplifica si el medidor de dial se ajusta en cero cuando está en contacto con el centro de la cara del extremo. Trace las lecturas y dibuje una curva suave a través de los puntos para representar el perfil de la superficie a lo largo del plano diametral especificado, como se muestra para Extremo 1, Diámetro 1 en la Fig. 3. No trace las lecturas del medidor de dial tomadas cuando la punta del medidor caiga dentro de una cavidad natural de la roca. La tolerancia de plano se cumple cuando la curva suave determinada no se separa de la línea recta con buena visibilidad en más de 0.001 pulgada. Gire el espécimen 90º sobre su eje longitudinal y repita las mismas operaciones y revisiones de tolerancia par4a el nuevo plano diametral. Gire el espécimen extremo por extremo y repita el mismo procedimiento de medición y revisiones de tolerancia para la otra superficie de extremo. Los extremos del espécimen no deben separarse de la perpendicularidad al eje del espécimen más de 0.25º, lo cual es una inclinación de 1 parte en 230º. Revise esta tolerancia usando las mediciones tomadas en el punto 5.2.Calcule la diferencia entre las lecturas máxima y mínima en el medidor de dial a lo largo del Diámetro 1. Esta diferencia se denota como ∆1. Calcula la diferencia correspondiente para Diámetro 2, la cual es 90º del Diámetro 1. Denote la diferencia para el Diámetro 2 como ∆2. Calcule las correspondientes diferencias para el otro extremo del espécimen, ∆1 y ∆2..

Diferencia entre las lecturas máxima y mínima para Diam 1, Extremo 1 = ∆1 _____ Diferencia para Diam 2, Extremo o Fin 1 = ∆2=_________ Diferencia para Diam 1, Extremo o Fin 2 = ∆1= _________ Diferencia para Diam 2, Extremo o Fin 2 = ∆2 =_________ Use le más grande de los cuatro ∆, ∆max =___________ La tolerancia perpendicular se cumple cuando ∆max diam < 0.0043 Se considerará que se ha cumplido la tolerancia de perpendicularidad cuando:

Donde: i=1o2 d = diámetro Las mediciones descritas en los puntos en 5.1.2, 5.2 y 5.3 son tomadas con un medidor de dial mecánico. En lugar del medidor de dial se puede usar un dispositivo óptico o electrónico con una sensibilidad de lectura equivalente o mejor y exactitud, si se desea. Las mediciones tomadas en los extremos del espécimen en el punto 5.2 y 5.3 también se pueden hacer con un espécimen agarrado hacia arriba en un bloque V de calidad de maquinador. La punta de medición del medidor de dial haría contacto con la superficie del extremo superior del espécimen. Se pueden mover el bloque en V y el espécimen como una unidad debajo del medidor de dial estacionario, o el medidor de dial se puede mover mientras el bloque en V y el espécimen permanecen quietos. Cualquier configuración que se arme, debe tener calidad de maquinado de manera que se pueda reproducir las lecturas dentro de 0.0001 pulgadas. Las lecturas que se van a tomar con dicha configuración vertical son las mismas que aquellas especificadas para la configuración horizontal en los puntos 5.2 y 5.3. Determine el diámetro del espécimen de ensayo a la 0.01 pulgada más cercana promediando dos diámetros medidos en ángulo recto entre sí aproximadamente a media altura del espécimen. Use este diámetro promedio para calcular el área transversal. Determine la longitud del espécimen de ensayo a

la 0.01 pulgada más cercana en los centros de las caras de los extremos. El uso de materiales de recubrimiento o tratamientos de la superficie del extremo diferentes al pulido y esmerilado especificados en este texto no se permite, excepto como se indica en el punto 5.8. Los lubricantes no se permiten en el espécimen, ni las caras internas de las placas. Hay algunos tipos de rocas con características físicas o resistencias bajas impiden la preparación de especimenes a la tolerancia de plano especificada en el punto 5.2, incluso con el mejor esfuerzo (Nota 2). En estas instancias, primero corre a lo largo el espécimen de testigo y aplique recubrimientos de extremo alas superficies de los extremos del espécimen. Las especificaciones para el compuesto de recubrimiento, placas de recubrimiento y dispositivos de alineamiento y el procedimiento para recubrir especimenes de testigo débiles serán los mismos que aquellos establecidos para el ensayo de compresión de concreto en la Práctica C 617; sin embargo, los compuestos de recubrimiento de sulfuro derretido no se permiten debido a los posibles efectos diametrales de la alta temperatura en la roca. Nota 2- El mejor esfuerzo en la preparación de superficie se refiere al uso de una galletera de superficie bien mantenida por parte de un operador experimentado. El esmerilado enfriado por aire con un colector de polvo se recomienda por sobre la circulación de agua para las rocas débiles. Una rueda de pulir de diamante puede ayudar si hay minerales de grano duro en la roca, como por ejemplo la pirita en la pizarra. La condición de humedad de la muestra se anotará y se reportará como se requiere en el punto 6.1.6. Hasta que se desarrolle un método en la ASTM para determinar la condición de humedad. El uso de estándares de la International Society for Rock Mechanics es lo que se sugiere. Nota 3 – La condición de humedad del espécimen al momento de la preparación de la muestra puede tener un efecto significativo sobre la resistencia y las características de deformación de la roca. Por lo tanto, se desprende que la condición de humedad del terreno del espécimen se debe preservar hasta el momento del ensayo. En algunos casos, sin embargo, puede haber razones para someter a ensayo especimenes con otros contenidos de humedad, desde saturados a secos. En todo caso, el contenido de humedad del espécimen de ensayo debe adecuarse al problema en cuestión. El exceso de humedad afectará la adhesión de los medidores de tensión de resistencia, si se usan, y la exactitud de su funcionamiento. Los adhesivos utilizados para pegar la roca a los extremos de las piezas de acero e el ensayo de tensión directa también se verán afectados de manera adversa por el exceso de humedad.

6. Reporte Reporte lo siguiente junto con otros datos requeridos para el ensayo particular que se está haciendo. Fuente del espécimen de ensayo, incluido el nombre del proyecto y la ubicación. A menudo la ubicación se especifica en términos de número de agujero de perforación y profundidad del espécimen desde el borde del agujero. Fecha en que se hizo el ensayo. Descripción física del espécimen de ensayo incluidos: tipo de roca, como por ejemplo arenisca, caliza, granito, etc, ubicación y orientación de características estructurales de roca inherentes y cualquier irregularidad, e inclusiones grandes, si las hay. Se recomienda un dibujo del espécimen de ensayo para tipos de roca no homogéneas. Diámetro del espécimen y largo y conformidad o mejor esfuerzo de conformidad con los requerimientos de dimensión (4.2 y 5.6). Datos para sustentar las siguientes tres tolerancias: Rectitud de los elementos mediante el Procedimiento A o el Procedimiento B

Caras de los extremos planos Perpendicularidad de las caras de los extremos Indicación general de la condición de humedad de la muestra al momento del ensayo, tal como recibida, saturada, secada con aire en el laboratorio. Se recomienda que las condiciones de humedad, se determinen de manera más precisa cuando sea

posible y se reporten ya sea como contenido de agua o grado de saturación. 7. Palabras Clave 7.1 conformidad; diámetro, dimensiones, longitud; roca; preparación de espécimen (para ensayo); análisis de superficie, tolerancias.