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ACI 363.2R-98 Guía para el Control de Calidad y Pruebas de Concreto de alta resistencia Reportado por el Comité ACI 363 Juan A. Bickley* Presidente
Pierre-Claude Aïtcin
dijo iravani
Henry G.Russell*
scott d alexander
Tarif M. Jaber
Michael T.Russell*
Anthony N. Kojundic
Kenneth L. Saucier
Federico López Flores
Surendra P. Shah
Ronald G. Burg* José G. Cabrera Shao Huai Cai
Ava Shypula
Marcos D. Lutero
Irwin Cantor
Barney T. Martín, Jr.
Bryce P. Simons*
Nicolás J. Carino*
Hesham Marzouk
Ramón L. Carrasquillo
Guillermo C. Moore
Houssam A. Toutanji
Eiichi Tazawa
Judith A. Castelló
Jaime Moreno*
Bradley K. Violetta
James E. Cook*
Clifford R. Ohlwiler
Decano J. White, II
François de Larrard
Francisco A. Oluokun
J. Craig Williams
Kingsley D Drake
Guillermo F. Perenchio
John T Wolsiefer
A. Samer Ezeldín
Michael F. Pistilli*
J. Francisco joven
Michael R. Gardner
William F precio
Pablo Zia
Neil R. Guptill
Vaughn R. Randall
* Miembros de los grupos de trabajo que desarrollaron esta guía.
CONTENIDO
Se analizan el control de calidad especial y las pruebas necesarias para medir de manera confiable la resistencia de las muestras de concreto de alta resistencia y para lograr un
Capítulo 1—Introducción, pág. 363.2R-2
concreto de alta resistencia de manera consistente. Se cubren los procedimientos previos a la construcción y la construcción, incluida la planificación de mezclas de prueba, las
1.1—Alcance
reuniones previas a la construcción, la preparación de lotes, la colocación, el curado y las
1.2—Objetivos
pruebas. Se introduce el concepto de precalificación de proveedores y laboratorios. Se
1.3—Definición de hormigón de alta resistencia
incluye un método para la evaluación de datos.
Capítulo 2—Planificación, pág. 363.2R-2
Palabras clave: inspección de plantas discontinuas; pruebas básicas; curación; hormigón de
2.1—Introducción
alta resistencia; pruebas en el lugar; inspección; colocación; reunión previa a la construcción;
2.2—Reunión previa a la construcción
precalificación; control de calidad; muestreo; pruebas; lotes de prueba.
2.3 — Lotes de prueba
2.4—Precalificación de proveedores de concreto y pruebas previas a la construcción
Los informes, guías, prácticas estándar y comentarios de los comités de ACI están destinados a brindar orientación en la
Capítulo 3—Garantía de calidad y control de calidad,
planificación, el diseño, la ejecución y la inspección de la
pags. 363.2R-6
construcción. Este documento está destinado al uso de personas
3.1—Introducción
competentes para evaluar la importancia y las limitaciones de su
3.2—Planta de hormigón
contenido y recomendaciones y que aceptarán la responsabilidad
3.3—Entrega
de la aplicación del material que contiene. El American Concrete
3.4—Colocación
Institute se exime de toda responsabilidad por los principios
3.5—Curado
establecidos. El Instituto no será responsable por cualquier pérdida o daño que se derive de ello. No se hará referencia a este documento en los documentos
ACI 363.2R-98 entró en vigencia el 5 de mayo de 1998. Copyright - 1998, American Concrete Institute.
contractuales. Si el Arquitecto/Ingeniero desea que los elementos que se encuentran en este documento formen parte de los documentos del contrato, se volverán a expresar en un lenguaje obligatorio para que el Arquitecto/Ingeniero los incorpore.
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363.2R-1
363.2R-2
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
Capítulo 4: Pruebas, pág. 363.2R-8 4.1—Introducción
solo para uso general, y los proyectos individuales pueden requerir control de calidad adicional y esfuerzo de prueba.
4.2—Antecedentes
4.3—Muestreo 4.4—Cantidad de pruebas 4.5—Especímenes de resistencia a la compresión
4.6—Precalificación de laboratorios de ensayo Capítulo 5—Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión, pág. 363.2R-15
5.1—Conceptos estadísticos 5.2—Evaluación de la fuerza
Capítulo 6—Referencias, pág. 363.2R-17 6.1—Estándares citados
6.2—Referencias citadas
1.3—Definición de hormigón de alta resistencia Dado que la definición de hormigón de alta resistencia ha cambiado a lo largo de los años, el Comité definió un rango de resistencias del hormigón para sus actividades, como se explica en ACI 363R. A los efectos de esta guía, el hormigón de alta resistencia se define como aquel que tiene una resistencia a la compresión especificada de 40 MPa (6000 psi) o superior, y no incluye hormigón fabricado con materiales o técnicas exóticos. La palabra “exótico” indica hormigones especiales, como el hormigón impregnado de polímeros, el hormigón epoxi o el hormigón elaborado con áridos artificiales de peso normal y pesado. Aunque 40 MPa (6000 psi) es la línea divisoria actual entre el concreto de resistencia normal y el de alta resistencia, este nivel de resistencia a la
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1—Alcance Esta guía analiza el control de calidad y las prácticas de prueba. de hormigón de alta resistencia. El concreto de alta resistencia generalmente se asocia con estructuras que han sido optimizadas para su desempeño. Por lo tanto, se debe lograr un alto grado de confianza en la calidad del concreto a través del proceso de inspección y prueba. Este proceso puede ser realizado por el productor y el contratista como control de calidad y por el propietario o el representante del propietario como garantía de calidad. Aquellos involucrados en el control de calidad y las pruebas deben conocer las características únicas del concreto de alta resistencia para asistir mejor al Arquitecto/Ingeniero en la evaluación del desempeño potencial de la estructura.
Se puede producir concreto con una resistencia a la compresión especificada de 70 MPa (10 000 psi) a partir de agregados locales en todas las áreas de EE. UU. y Canadá. Cuando la resistencia especificada excede sustancialmente la producida previamente en un área de mercado en particular, se necesitan medidas especiales para lograr una progresión exitosa hacia el uso del concreto de mayor resistencia. Esta guía detalla esas medidas.
compresión no está asociado con cambios drásticos en las propiedades del material, las técnicas de producción e inspección o los métodos de prueba. En realidad, los cambios ocurren continuamente desde hormigones de menor resistencia a hormigones de mayor resistencia. Sin embargo, la experiencia muestra que, en la mayoría de los casos, las medidas especiales recomendadas en esta guía deben aplicarse para concreto con una resistencia a la compresión superior a aproximadamente 55 MPa (8000 psi).
CAPÍTULO 2: PLANIFICACIÓN
2.1—Introducción El control de calidad y las pruebas del concreto de alta resistencia son más críticos que en el caso del concreto de resistencia normal, porque las desviaciones aparentemente menores de los requisitos especificados pueden resultar en deficiencias importantes en la calidad o en los resultados de las pruebas. Por ejemplo, está bien documentado (Carino et al. 1994) que los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión son más sensibles a las condiciones de prueba a medida que aumenta la resistencia del hormigón.
La calidad del concreto de alta resistencia está controlada por la calidad y uniformidad de los ingredientes y por las condiciones de
1.2—Objetivos
mezcla, colocación y curado. Un alto nivel de control de calidad es
El hormigón de alta resistencia llevó al American Concrete Institute
transporte, colocación y curado del concreto. Se requiere una
El interés de la industria del cemento y el hormigón en
a formar el Comité ACI 363 en 1979. La misión del comité era estudiar y reportar información sobre el hormigón de alta resistencia. ACI 363R-84, “Informe sobre el estado del arte del concreto de alta resistencia”, fue el primer documento producido por este Comité. Ese informe contenía información importante sobre la selección, mezcla y colocación de materiales, inspección y pruebas, propiedades físicas, diseño estructural, economía y ejemplos de aplicaciones. Fue actualizado en 1992. Esta guía es una extensión de ACI 363R y presenta pautas para facilitar
esencial para quienes participan en la producción, prueba, consideración cuidadosa de las restricciones de colocación, la trabajabilidad, las dificultades durante el transporte, los requisitos de curado en el campo y el proceso de inspección y prueba. La planificación minuciosa y el trabajo en equipo del inspector, el contratista, el arquitecto/ingeniero, el productor y el propietario son esenciales para el uso exitoso del concreto de alta resistencia. Este capítulo revisa las actividades críticas antes del inicio de la construcción. Una reunión previa a la construcción es esencial para aclarar las funciones de los miembros del equipo de construcción y revisar el control de
la evaluación adecuada del concreto de alta resistencia a través del
calidad planificado y el programa de pruebas. Se requiere atención especial
control de calidad y las pruebas correctas. Los hormigones de alta
durante la fase del lote de prueba para asegurar que las mezclas
resistencia se pueden producir con materiales y procedimientos
seleccionadas se desempeñen como se requiere en las condiciones de campo.
innovadores que no se tratan en esta guía. Esta guía no pretende
La planificación de la inspección y el ensayo del hormigón de alta resistencia
restringir el uso de prácticas de control de calidad o métodos de prueba
implica prestar atención a los requisitos del personal, las necesidades del
nuevos o innovadores a medida que estén disponibles o sean necesarios.
equipo, los métodos de ensayo y la preparación y manipulación de las
Se advierte al usuario que esta guía es para
muestras de ensayo. general adicional
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-3
la información sobre la inspección del concreto está contenida en
el humo de sílice o la escoria de alto horno granulada molida a menudo
ACI 311.4R.
se evalúan a los 56 y 90 días. Una vez que se ha completado el trabajo en el laboratorio, se recomiendan lotes de tamaño de producción porque
2.2—Reunión previa a la construcción Las pequeñas variaciones en las proporciones de la mezcla y las
los lotes de prueba de laboratorio a veces muestran resistencias y otras propiedades diferentes de las que se logran en la producción. Por
desviaciones de las prácticas de prueba estándar pueden tener mayores
ejemplo, la eficiencia de los mezcladores de laboratorio pequeños es
efectos adversos en la resistencia real o medida del concreto de alta
mucho menor que la de los mezcladores de producción, lo que puede
resistencia que con el concreto de resistencia normal. Por lo tanto, los
afectar la dispersión y el rendimiento de las mezclas químicas y
participantes del proyecto deben reunirse antes de la construcción para
minerales. Dado que los hormigones de alta resistencia suelen contener
aclarar los requisitos del contrato, analizar las condiciones y los
aditivos químicos y minerales, incluido el humo de sílice, y un gran
procedimientos de ubicación planificados y revisar los programas de
volumen de materiales cementosos, tienden a ser más pegajosos que las
inspección y prueba planificados de las distintas partes. Se deben revisar
mezclas de hormigón convencionales. Las pruebas de producción se
los efectos sobre el concreto del tiempo, la temperatura, la colocación, la
pueden utilizar para establecer secuencias óptimas de dosificación y
consolidación y el curado. Deben establecerse los criterios de aceptación
mezcla que pueden reducir los problemas antes del inicio del proyecto.
para las muestras de prueba curadas estándar, las pruebas in situ y los
Cuando se utilice un camión mezclador, se debe determinar la carga
resultados de las pruebas de núcleo. También se deben revisar las
máxima que se puede mezclar adecuadamente, pero la práctica ha
capacidades y calificaciones de la fuerza de trabajo del contratista, el
demostrado que, por lo general, es menos del 90 por ciento de la
personal de inspección y las instalaciones de prueba y dosificación.
capacidad nominal de mezclado del camión. Según la experiencia, lotes
La reunión previa a la construcción debe establecer líneas de comunicación e identificar responsabilidades. Es especialmente importante revisar los procedimientos que seguirá el
de hormigón de alta resistencia menores de 3 m3 (4 yardas3) no debe mezclarse en camiones mezcladores.
inspector cuando se detecte o se sospeche de un incumplimiento de los requisitos del contrato. Tal comprensión anticipada minimiza futuras disputas y permite que los miembros del equipo de construcción participen en el proceso de calidad. Los informes oportunos y precisos son importantes. Se deben hacer arreglos para distribuir los informes de inspección
2.4—Precalificación de proveedores de concreto y pruebas previas a la construcción Los postores deben ser precalificados antes de la adjudicación de un
y los datos de las pruebas lo antes posible. Los lotes de producción de prueba deberían
contrato de suministro de concreto con una resistencia especificada de
haber establecido una mezcla viable, pero puede ser necesario hacer ajustes debido a las
70 MPa (10 000 psi) o más, o al menos 7 MPa (1000 psi) más alta que la
condiciones del sitio, como el cambio de clima. Dado que el hormigón de alta resistencia se
producida previamente en el mercado local del proyecto. Todos los
basa en una baja relación agua-materiales cementosos para el potencial de resistencia, la
licitantes deben entender plenamente las implicaciones de las
responsabilidad de la adición de agua y aditivos en el campo debe discutirse y definirse
especificaciones del proyecto, ya sea basadas en la prescripción o en el
claramente. El productor de concreto premezclado es esencial para esa discusión ya que el
desempeño.
productor está familiarizado con el producto y es responsable del mismo. Se deben
Lotes de prueba—La complejidad del proceso de precalificación depende de la experiencia local. Cuando la resistencia
identificar las personas, como el personal de control de calidad del proveedor de concreto,
especificada se ha producido ampliamente para proyectos anteriores, una revisión de los datos de prueba disponibles puede
que tendrán la autoridad para agregar aditivos o agua en el sitio. Para permitir la verificación
medir adecuadamente el rendimiento. Cuando se especifica una resistencia superior a la suministrada previamente, o cuando
de que el concreto provisto cumple con los requisitos establecidos, se deben establecer
existe una experiencia limitada en el suministro de concreto de esa resistencia, se debe llevar a cabo un procedimiento de
procedimientos para documentar qué, cuándo y cuánto se agregó al concreto en el sitio.
precalificación más detallado. Por lo general, esto debería incluir la producción de un lote de prueba de las proporciones de
quien tendrá la autoridad para agregar aditivos o agua en el sitio. Para permitir la
mezcla propuestas. El concreto de prueba se debe verter en monolitos representativos de los tamaños estructurales típicos del
verificación de que el concreto provisto cumple con los requisitos establecidos, se deben
proyecto. El concreto fresco debe ser probado para asentamiento, contenido de aire y temperatura. El concreto endurecido
establecer procedimientos para documentar qué, cuándo y cuánto se agregó al concreto en
debe probarse para determinar la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad con base en cilindros de curado
el sitio. quien tendrá la autoridad para agregar aditivos o agua en el sitio. Para permitir la
estándar y en núcleos perforados del monolito. Deben correlacionarse las resistencias de los núcleos y los cilindros curados
verificación de que el concreto provisto cumple con los requisitos establecidos, se deben
estándar probados a la misma edad. En elementos masivos, la resistencia del núcleo puede variar con la distancia desde la
establecer procedimientos para documentar qué, cuándo y cuánto se agregó al concreto en
superficie debido a diferentes historiales de temperatura. Por lo tanto, las relaciones deben establecerse para una profundidad
el sitio.
de núcleo específica. Si es necesario quitar los núcleos durante la construcción, la correlación permite la interpretación de los resultados de resistencia de los núcleos. El monolito también debe instrumentarse para determinar la temperatura interna
2.3 — Lotes de prueba Datos sobre algunas mezclas de hormigón de alta resistencia utilizadas anteriormente
máxima y los gradientes de temperatura desarrollados a lo largo de la sección transversal. la resistencia del núcleo puede variar con la distancia desde la superficie debido a diferentes historiales de temperatura. Por lo tanto, las relaciones deben
se dan enTablas 2.3.1a2.3.3. Estos datos se proporcionan solo
establecerse para una profundidad de núcleo específica. Si es necesario quitar los núcleos durante la construcción, la correlación
como guía, y los lotes de prueba con materiales locales
permite la interpretación de los resultados de resistencia de los núcleos. El monolito también debe instrumentarse para
reemplazarían estas tablas para proyectos específicos. ACI
determinar la temperatura interna máxima y los gradientes de temperatura desarrollados a lo largo de la sección transversal. la
211.4R brinda orientación sobre la dosificación de algunas
resistencia del núcleo puede variar con la distancia desde la superficie debido a diferentes historiales de temperatura. Por lo
mezclas de concreto de alta resistencia.
tanto, las relaciones deben establecerse para una profundidad de núcleo específica. Si es necesario quitar los núcleos durante la
Cuando no se dispone de datos históricos, el desarrollo de una mezcla
construcción, la correlación permite la interpretación de los resultados de resistencia de los núcleos. El monolito también debe
óptima de concreto de alta resistencia requiere una gran cantidad de
instrumentarse para determinar la temperatura interna máxima y los gradientes de temperatura desarrollados a lo largo de la
lotes de prueba (Blick et al. 1974; Cook 1982). Los materiales y las
sección transversal.
proporciones inicialmente deben evaluarse en el laboratorio para determinar las proporciones apropiadas del material y sus características
Los proveedores calificados pueden seleccionarse en función de sus exitosas
relativas. Se debe permitir un tiempo de espera suficiente, ya que las
pruebas previas a la construcción. Después del inicio de la construcción, es deseable
mezclas de alta resistencia que contienen cenizas volantes,
realizar más ensayos para confirmar el rendimiento de campo de
363.2R-4
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
las mezclas presentadas y aceptadas. También se pueden requerir
el déficit de resistencia en el lugar se descubre mejor temprano que
pruebas adicionales en maquetas a gran escala de subensamblajes
tarde. Si se van a usar pruebas en el lugar, se recomienda que se haga
estructurales para determinar el potencial de problemas de
una correlación con los cilindros curados estándar en las pruebas de
agrietamiento, como en la interfaz entre elementos estructurales de
precalificación. ACI 228.1R proporciona orientación sobre las limitaciones
diferentes espesores.
de varios métodos de prueba en el lugar.
Las disposiciones en las especificaciones del proyecto para concreto
Incorporación de aire—Para mezclas con aire incorporado, se requiere
con una resistencia especificada de 70 MPa (10 000 psi) o más, o al
un control estricto del contenido de aire. El contenido de aire y el sistema
menos 7 MPa (1000 psi) más alta que la suministrada anteriormente,
de vacíos resultante en el concreto endurecido es particularmente
debe asignar al proveedor de concreto la responsabilidad del control de
importante para el concreto de alta resistencia sujeto a ciclos de
calidad del concreto mezclado y su ingredientes.
congelación y descongelación en condiciones húmedas. El hormigón de
Las variaciones de temperatura y humedad durante el proyecto
alta resistencia tiene una excelente resistencia a la congelación y
pueden afectar negativamente las características del hormigón. Se deben
descongelación si contiene un volumen adecuado de aire y un sistema de
realizar pruebas de laboratorio y de campo para evaluar los efectos de
vacío adecuado. ACI 201.2R establece los requisitos para el contenido de
las condiciones ambientales sobre las propiedades del concreto recién
aire total y ACI 212.3R enumera los requisitos para los parámetros de
mezclado y endurecido. En particular, se debe evaluar la pérdida de
vacíos de aire para la protección contra daños por congelamiento y
asentamiento entre la planta dosificadora y el sitio del proyecto para
descongelamiento. ACI 212.3R caracteriza un sistema de vacíos de aire
asegurar un asentamiento adecuado en el momento de la colocación.
satisfactorio que tiene un factor de espaciado de 0,20 mm (0,008 pulg.) o
Durante períodos de alta temperatura o baja humedad, puede ser
menos, y una superficie específica de 24 mm2/mm3(600 pulg.2/en.3) o
necesario ajustar la mezcla de concreto usando aditivos reductores de
mayor. Algunos hormigones de alta resistencia, incluidos los hormigones
agua de alto rango o retardadores en dosis variadas y secuencias de
con bajo contenido de aire (menos del 4 por ciento) y sistemas de vacíos
adición.
de aire gruesos (factores de espaciado superiores a 0,20 mm o 0,008 pulgadas), han demostrado ser duraderos en entornos de congelación y
Fuerza en el lugar—También es útil para correlacionar pruebas aceleradas e in situ con cilindros curados estándar siguiendo los procedimientos de ACI
descongelación (Philleo 1986). Si un concreto de alta resistencia no tiene
228.1R. La resistencia potencial del hormigón suministrado a un sitio no puede
un sistema de vacíos de aire que cumpla con las recomendaciones de ACI
conocerse demasiado pronto. cualquier grave
201.2R y ACI 212.3R, su resistencia al congelamiento y
Tabla 2.3.1—Composición de concretos experimentales producidos en una planta de concreto premezclado (CPCA 1995) Mezcla ingredientes y
Tipo de hormigón
concreto
propiedades
Aguacementoso
Referencia
humo de sílice
0.30
0.30
Agua
127 (214)
128 (216)
Cemento ASTM
450 (759)
425 (716)
Escoria + humo de sílice
Ceniza voladora
0.30
0.30
0.25
129 (217)
131 (221)
128 (216)
365 (615)
228 (384)
168 (283) 54 (91)
relación de materiales
Ingredientes, kg/m3(lb/yd3)
Tipo II
humo de sílice
—
45 (76)
—
45 (76)
Ceniza voladora
—
—
95 (160)
—
—
Escoria
—
—
—
183 (308)
320 (539)
1100 (1850)
1110 (1870)
1115 (1880)
1110 (1870)
1110 (1850)
Agregado fino
815 (1370)
810 (1370)
810 (1370)
800 (1350)
730 (1230)
HRWR,* L/m3 (oz fl/yd3)
15.3 (395)
14 (362)
13 (336)
12 (310)
13 (336)
170 (63/4)
220 (83/4)
210 (81/4)
Caliza dolomítica Agregado grueso
Depresión después de 45 minutos,
mm (pulgadas)
110 (41/4)
180 (7)
Resistencia media a la compresión a los 28 dias,
MPa (psi)
a los 91 días,
MPa (psi) a 1 año, MPa (psi)
99 (14.360)
110 (15,950)
90 (13.050)
105 (15,230)
114 (16.530)
109 (15.810)
118 (17,110)
111 (16.100)
121 (17.550)
126 (18,280)
119 (17,260)
127 (18.420)
125 (18,130)
127 (18.420)
137 (19.870)
* El reductor de agua de alto rango para estas mezclas fue una sal de sodio de un sulfonato de naftaleno.
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-5
Consideraciones de temperatura—Cada mezcla de concreto de alta
la descongelación y la incrustación del descongelador deben evaluarse mediante pruebas de laboratorio de acuerdo con las normas ASTM C 666 y
resistencia tiene características únicas de evolución y disipación de calor
ASTM C 672. Las muestras para estas pruebas deben obtenerse del concreto
para un ambiente de curado particular. Las temperaturas máximas y los
producido y colocado de manera consistente con los métodos de campo
gradientes térmicos, y sus efectos sobre la constructibilidad y las
previstos. Si bien existe cierta controversia entre los investigadores en cuanto
propiedades de diseño a largo plazo, deben determinarse durante las
a los límites exactos, se cree que solo los hormigones con relaciones agua-
pruebas previas a la construcción. La simulación por computadora del
materiales cementosos excepcionalmente bajas (menos de 0,21) y alta
historial térmico probable se puede utilizar para establecer el curado y la
resistencia a la compresión (mayor de 135 MPa o 20 000 psi) probablemente
protección apropiados (Roy et al. 1993). Además, se pueden usar
sean resistentes a Daños por congelación y descongelación sin incorporación
sistemas de curado de temperatura igualada para evaluar los efectos del
de aire. Sin embargo, los códigos existentes exigen la incorporación de aire en
historial de temperatura en el desarrollo de la resistencia (Wainright y
hormigones expuestos a congelación y descongelación, independientemente
Tolloczko 1983).
del nivel de resistencia.
Los mayores contenidos de cemento del concreto de alta resistencia
Lograr y mantener un sistema de vacíos de aire satisfactorio en
desarrollan altas temperaturas internas del concreto y son posibles gradientes
mezclas de alta trabajabilidad que contienen aditivos reductores de agua
térmicos superiores a 20 C/m (11 F/ft), especialmente en colocaciones masivas
de alto rango puede ser difícil, especialmente cuando el concreto se
sin aislamiento. Sin embargo, Burg y Ost (1992) han demostrado que los
coloca mediante bombeo (Lessard et al. 1996). El bombeo a largas
gradientes térmicos son similares a los de los hormigones de resistencia
distancias con recorridos verticales hacia arriba o hacia abajo puede
convencional. Las pruebas en columnas cuadradas de 1 m (3 pies) (Cook et al.
reducir la cantidad de burbujas de aire pequeñas y aumentar la cantidad
1992) mostraron una menor tendencia al agrietamiento en el concreto de alta
de burbujas más grandes. Esto puede aumentar el factor de espaciado a
resistencia debido a los gradientes térmicos debido a las mayores resistencias
un valor inaceptable. Por lo tanto, es importante que las características
a la tracción interna a cualquier edad. Burg y Ost (1992) han demostrado que
de vacíos de aire se evalúen en muestras endurecidas tomadas en el
la resistencia y la rigidez en el lugar no se vieron afectadas negativamente
punto de colocación del concreto.
cuando el máximo interno
Tabla 2.3.2—Mezclas de concreto de alta resistencia utilizadas para diferentes proyectos (CPCA 1995) Mezcla ingredientes y concreto
propiedades
Aguacementoso
Número de mezcla*
1
2
3
4
5
6
0.35
0.37
0.27
0.31
0.25
0.25
relación de materiales
Ingredientes, kg/m3(lb/yd3)
Agua
195 (329)
165 (278
135 (228)
145 (244)
130 (219)
134 (226)
Cemento
505 (851)
451 (760)
500 (843)
315 (531)
513 (865)
416 (701) 34 (57)
—
—
30 (15)
36 (61)
43 (72)
60 (101)
—
—
—
—
—
—
—
—
137 (231)
—
—
1030 (1740)
1030 (1740)
1100 (1850)
1130 (1900)
1080 (1820)
1100 (1850)
630 (1060)
745 (1260)
700 (1180)
745 (1260)
685 (1160)
710 (1200)
0.98 (25)
—
—
0.90 (23)
—
—
retardando
—
4.50 (116)
1.80 (47)
—
—
0.450 (12)
inclusor de aire
—
—
—
—
—
0.125 (3)
—
11.25 (290)
14.00 (362)
5.90 (153)
15.70 (406)
5.00 (129)
humo de sílice Ceniza voladora
Escoria
Grueso
agregar Multa
agregar
Aditivos, L/m3(oz fl/yd3) reductor de agua
mezcla mezcla
recursos humanos
Resistencia media a la compresión a los 28 dias,
MPa (psi)
a los 91 días,
MPa (psi)
65 (9430)
69 (10,000)
93 (13.490)
83 (12.040)
119 (17,260)
75 (10.880)
79 (11.460)
87 (12.620)
107 (15.520)
93 (13.490)
145 (21.030)
—
* Número de mezcla:
1 = Water Tower Place, Chicago (1975) 2 = Joigny Bridge, Francia (1989) 3 = Edificio La Laurentienne, Montreal (1984) 4 = Scotia Plaza, Toronto (1987) 5 = Dos Union Square, Seattle (1988) 6 = Puente Portneuf, Quebec (1992)
363.2R-6
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
Seguro de calidad-acciones tomadas por un propietario o el
la temperatura durante la hidratación alcanzó los 78 C (172 F). El arquitecto/ingeniero debe comprender los efectos de la generación
representante del propietario para garantizar que lo que se está
de calor en los diversos elementos estructurales y abordarlos en las
haciendo y lo que se está proporcionando están de acuerdo con las
especificaciones del proyecto (ACI 207.2R). Las especificaciones para
normas aplicables de buenas prácticas para el trabajo.
el hormigón en masa a menudo limitan la diferencia de temperatura
Control de calidad-acciones tomadas por un productor o contratista
entre el interior y la superficie del hormigón. En un proyecto de gran
para proporcionar control sobre lo que se está haciendo y lo que se está
altura en Seattle, Drake (1985) estableció un diferencial máximo
proporcionando para que se sigan los estándares aplicables de buenas
aceptable de 22 °C (40 °F) entre el centro y el exterior de un cubo de
prácticas para el trabajo.
1,8 m (6 pies). En un proyecto de gran altura en Montreal, Aïtcin et
Estas definiciones se utilizan en esta guía. Los deberes del
al. (1985) consideró aceptable un gradiente de 20 C/m (11 F/ft).
personal de QA y QC deben definirse claramente en los documentos
Ghosh y Bickley (1978) desarrollaron un método para calcular el
del contrato, en base a los principios establecidos en las definiciones
diferencial de temperatura máxima para controlar el agrietamiento
de ACI 116R.
en la pared de la Torre CN. Se encontró que un diferencial de
El QA/QC integral y oportuno permite confiar en el uso de procedimientos
temperatura de 20 C (36 F) era aceptable para los 0,5 m (1.
de diseño avanzados, agilizar con frecuencia la construcción y mejorar la calidad del producto terminado. Por el contrario, los resultados de un QA/QC deficiente pueden ser costosos para todas las partes involucradas. El personal
CAPÍTULO 3—GARANTÍA DE CALIDAD Y
de QA/QC debe tener experiencia en sus funciones respectivas, incluida la
CONTROL DE CALIDAD
preparación de lotes, la colocación, el curado y las pruebas de hormigón de alta resistencia. El personal de QA/QC debe poder proporcionar evidencia de
3.1—Introducción
dicha capacitación o experiencia, o ambas. El personal a cargo de los
La garantía de calidad (QA) y el control de calidad (QC) se definen en
programas de QA/QC debe demostrar capacidades al menos equivalentes a
ACI 116R de la siguiente manera:
Tabla 2.3.3—Proporciones típicas en mezclas de concreto de alta resistencia comercialmente disponibles (70 a 140 MPa o 10 000 a 20 000 psi) (Burg y Ost 1992) Mezcla ingredientes y concreto
Número de mezcla*
1
2
3
4
5
6
0.280
0.287
0.290
0.220
0.231
0.320
Agua*
158 (266)
160 (270)
155 (261)
144 (243)
151 (255)
141 (238)
Cemento,
564 (950)
475 (800)
487 (820)
564 (950)
475 (800)
327 (550)
propiedades
Aguacementoso relación de materiales
Ingredientes, kg/m3(lb/yd3)
ASTM Tipo I humo de sílice
—
24 (40)
47 (80)
89 (150)
74 (125)
27 (45)
Ceniza voladora
—
59 (100)
—
—
104 (175)
87 (147)
1070 (1800)
1070 (1800)
1070 (1800)
1070 (1800)
1070 (1800)
1120 (1890)
647 (1090)
659 (1110)
676 (1140)
593 (1000)
593 (1000)
742 (1250)
Grueso
agregar
SSD† Multa
agregar
SSD
Aditivos, L/m3(oz fl/yd3) recursos humanos,
11.6 (300)
11.6 (300)
11.2 (290)
20.1 (520)
16.4 (425)
6.3 (163)
recursos humanos,
—
—
—
—
—
3.2 (84)
1.12 (29)
1.06 (27)
0.97 (25)
1.46 (38)
1.50 (39)
—
195 (73/4)
250 (93/4)
215 (81/2)
255 (10)
235 (91/4)
205 (8)
Tipo F‡
Tipo G‡
retardador,
Tipo D
Depresión, mm (pulgadas)
Resistencia promedio a la compresión de cilindros de 152 por 305 mm (6 por 12 pulg.) a los 28 dias,
MPa (psi)
a los 91 días,
MPa (psi)
79 (11.400)
89 (12.840)
92 (13.330)
119 (17,250)
107 (15.520)
73 (10.600)
87 (12.550)
100 (14.560)
96 (13,920)
132 (19,120)
119 (17.310)
89 (12.850)
* Masa de agua total en la mezcla, incluida el agua en las mezclas †Tamaño nominal máximo del agregado: Mezclas 1 a 5, 12,5 mm (1/2en.); Mezcla 6, 25,0 mm (1 pulg.) ‡Reductor de agua de alto rango que cumple con la norma ASTM C 494
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA Certificación como Inspector de Construcción de Concreto ACI. El resto
363.2R-7
Las pruebas de contenido de humedad deben repetirse después de la lluvia
del personal de control de calidad debe demostrar capacidades al menos
y las otras pruebas deben repetirse después de las entregas de nuevos lotes
equivalentes a la certificación como Técnico de Pruebas de Campo de
de materiales.
Concreto de ACI—Grado I. Este capítulo revisa los problemas críticos relacionados con la calidad
El concreto de alta resistencia puede depender de una combinación de aditivos químicos y minerales para mejorar el desarrollo de la resistencia.
del concreto de alta resistencia y concluye con recomendaciones
Ciertas combinaciones de aditivos y cementos portland exhiben
específicas para la incorporación de estas preocupaciones en el
diferentes curvas de desarrollo de resistencia. Por lo tanto, es importante
programa QA/QC. Algunas de estas recomendaciones no son exclusivas
que el personal de QA/QC esté atento a las desviaciones en el tipo o las
del concreto de alta resistencia, sino que representan una buena práctica
marcas de los ingredientes de la mezcla de los presentados y aceptados.
para el concreto de calidad en general. Sin embargo, como se mencionó,
No se deben permitir sustituciones sin el entendimiento previo de todas
la calidad del concreto de alta resistencia puede verse afectada
las partes. Se deben tomar muestras de referencia de materiales
negativamente si no se tiene cuidado en todas las fases de producción,
cementicios al menos una vez al día o por envío en caso de que se
inspección y prueba.
necesiten pruebas posteriores para investigar bajas resistencias u otras deficiencias.
3.2—Planta de hormigón
El personal de QA/QC debe concentrar sus esfuerzos en el
Deben identificarse las fuentes de agua de mezcla adicional, como "agua de lavado" o cualquier "sobrante" de hormigón que quede en el
planta de concreto hasta que se logre una dosificación consistentemente
tambor del camión antes de la dosificación. Estos deben vaciarse del
aceptable. A partir de entonces, se recomienda realizar una inspección puntual
camión antes de la dosificación.
de la planta, a menos que las complejidades del proyecto exijan una inspección de tiempo completo en la instalación de procesamiento por lotes.
3.3—Entrega El concreto de alta resistencia se puede mezclar y
Se recomienda una inspección permanente para hormigones con resistencias
transportado de varias maneras. El personal de QA/QC debe reconocer que la
de diseño superiores a 70 MPa (10 000 psi).
mezcla prolongada causará pérdida de asentamiento y resultará en una menor
supervisión a tiempo completo. En muchos casos, no es necesaria una
En la planta de concreto, el personal de QA/QC debe asegurarse de
trabajabilidad. Se debe establecer un control de trabajo adecuado para evitar
que las instalaciones, los medidores de humedad, las básculas y los
retrasos. Cuando sea práctico, retener algo de la mezcla reductora de agua de
mezcladores (centrales o móviles, o ambos) cumplan con los requisitos
alto rango hasta que el camión llegue al sitio de trabajo o puede ser deseable
de especificación del proyecto y que los materiales y procedimientos
agregar aditivos reductores de agua de alto rango en el sitio. Los aditivos
sean los establecidos en las etapas de planificación. El personal de QA/
reductores de agua de rango alto más nuevos con características de retención
QC debe ser consciente de la importancia de dosificar concreto de alta
de revenimiento extendidas pueden evitar la necesidad de adiciones de
resistencia, como usar la secuencia adecuada de ingredientes,
aditivos en el lugar de trabajo para recuperar el revenimiento. Los camiones
especialmente cuando se usan puzolanas o escoria molida. Las básculas,
mezcladores deben girar a la velocidad de agitación mientras esperan la
medidores de flujo y dispensadores deben revisarse mensualmente para
descarga en el sitio. El no hacerlo puede conducir a una severa pérdida de
verificar su precisión y deben calibrarse cada seis meses. Los medidores
asentamiento.
de humedad deben revisarse diariamente. Estas comprobaciones y
Cuando se agregan materiales en el sitio, se requiere una mezcla
calibraciones deben documentarse. Las plantas que producen concreto
adecuada para evitar la falta de uniformidad y la segregación. El personal
de alta resistencia deben tener registros impresos de todos los
de QA/QC debe prestar mucha atención a la mezcla en el sitio y debe
materiales dosificados. Las entradas que muestran desviaciones de las
verificar que la mezcla sea uniforme. ACI 304R contiene información
proporciones de mezcla aceptadas se proporcionan con algunos
sobre la mezcla adecuada.
sistemas de planta. El inspector de QC o QA debe estar presente en la consola de
Los camiones mezcladores utilizados para transportar concreto de alta resistencia deben inspeccionarse regularmente y certificarse para cumplir con
dosificación durante la dosificación y debe verificar que se dosifiquen los
los requisitos de la Lista de Verificación de la Certificación NRMCA de
tipos y cantidades de materiales aceptados. Los pesos de los lotes deben
Instalaciones de Producción de Concreto Premezclado. Los camiones
estar dentro de las tolerancias permitidas establecidas por las
mezcladores deben estar equipados con un contador de revoluciones de
especificaciones del proyecto. La norma ASTM C 94 y el plan de
tambor y sus aletas deben cumplir con los criterios de la NRMCA.
certificación de plantas de la Asociación Nacional de Concreto Mezclado
El conductor del camión de concreto debe proporcionar un boleto de
(NRMCA, por sus siglas en inglés) contienen tolerancias de pesaje
entrega que contenga la información especificada en ASTM C 94. Cada
aplicables a la producción de concreto de alta resistencia. Estas
boleto debe ser revisado por el inspector antes de descargar el concreto.
tolerancias deben respetarse si no se especifica lo contrario. Cuando no esté presenciando toda la operación de dosificación, el
Se pueden usar aditivos químicos para aumentar el tiempo de
personal de QA/QC debe realizar o presenciar las siguientes pruebas al
trabajabilidad. Los aditivos reductores de agua de alto rango a menudo
menos una vez al día (o una vez por turno de ocho horas):
se usan para aumentar la fluidez del concreto durante un período de
• Contenido de humedad de agregados finos y gruesos de acuerdo con ASTM C 566.
tiempo definido. El personal de QA/QC debe conocer ese período de tiempo y debe saber si se permite volver a dosificar con una mezcla
• Graduaciones de agregados (fino y grueso) de acuerdo con ASTM C 136.
adicional. Si se vuelve a dosificar el lote, se debe registrar la cantidad de
• Material más fino que el tamiz de 75 µm (No. 200) de acuerdo con ASTM C 117.
debe girar el tambor del camión al menos 30 revoluciones adicionales a
mezcla agregada al camión con un sistema de entrega calibrado y se la velocidad de mezclado. Por lo tanto, la entrega
363.2R-8
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
El boleto también debe proporcionar un espacio para registrar la
sometido a cargas de construcción. Se encuentran disponibles muchos
siguiente información:
métodos aceptables para el curado, como se analiza en ACI 308. Sin
• Agua o aditivos añadidos por personal autorizado en el lugar de
embargo, los concretos de alta resistencia son extremadamente densos
trabajo.
e impermeables. Por lo tanto, se deben seleccionar de antemano los
• Cantidad aproximada de concreto en el camión cuando se
métodos de curado apropiados para varios elementos estructurales. El
agrega agua o mezcla adicional. • Número de revoluciones del tambor a la velocidad de mezcla después de agregar agua o mezcla. Se debe permitir la adición de agua en el sitio de trabajo solo si
personal de QA/QC debe verificar que los métodos aceptados se empleen correctamente en el trabajo. Los hormigones de alta resistencia por lo general no exhiben mucho sangrado y, sin protección contra la pérdida de humedad superficial, las
esto se acordó en la reunión previa a la construcción y siempre que
grietas por contracción plástica tienden a formarse en las superficies
no se exceda la proporción máxima especificada de agua-materiales
expuestas. El curado debe comenzar inmediatamente después del
cementicios.
acabado y, en algunos casos, se deben utilizar otras medidas de protección durante el proceso de acabado. Los métodos de curado
3.4—Colocación Los preparativos en el sitio del proyecto son importantes. En particular,
el contratista debe estar listo para colocar el primer camión de concreto. El personal de QA/QC debe verificar que las formas, el
incluyen nebulización, aplicación de un retardador de evaporación, cobertura con láminas de polietileno o aplicación de un compuesto de curado. Se recomienda el curado con agua del concreto de alta resistencia
acero de refuerzo y los elementos incrustados estén listos y que el
debido a las bajas proporciones de agua y materiales cementosos
equipo de colocación y el equipo de vibración (incluido el equipo de
empleadas. Klieger (1957) informó que los hormigones con relaciones
reserva) estén en buen estado de funcionamiento antes de que el
agua-cemento bajas se benefician más de la aplicación de agua
contratista coloque el concreto.
superficial adicional que los hormigones con relaciones agua-cemento
El concreto de alta resistencia generalmente se produce con
altas. El curado con agua de los miembros verticales generalmente no es
revenimientos superiores a 200 mm (8 pulg.). A pesar de su
práctico y se deben emplear otros métodos de curado, como dejar las
apariencia fluida, estas mezclas requieren una consolidación
formas en su lugar. Para columnas interiores, por lo general no es
completa (Fiorato y Burg 1991). Todo el concreto debe consolidarse
necesario un curado adicional después de quitar el encofrado, ya que la
rápida y completamente. Se recomienda equipo vibratorio de
durabilidad no es un problema. El período durante el cual los formularios
reserva, con al menos un vibrador de reserva por cada tres
están vigentes puede ser adecuado en tales casos. Cuando los
vibradores requeridos. Se deben seguir las disposiciones de ACI
encofrados se liberan o retiran a edades tempranas (generalmente
309R para una consolidación adecuada.
menos de un día), se debe considerar la necesidad de prevenir el
En la construcción, los hormigones de diferente resistencia a menudo se colocan uno al lado del otro. El personal de QA/QC debe conocer la ubicación exacta de cada mezcla aprobada. Cuando se
agrietamiento térmico proporcionando aislamiento, particularmente en climas fríos. El inspector debe monitorear y registrar las temperaturas ambientales y las
utilizan dos (o más) mezclas de concreto en la misma ubicación, es
temperaturas en la superficie y el centro de los componentes grandes de
obligatorio que se ejerza un control suficiente en el punto de
concreto para que el equipo de diseño/construcción pueda realizar cualquier
descarga de cada camión para garantizar que el concreto previsto
ajuste de manera efectiva, como cambios en las proporciones de la mezcla o el
se coloque según lo especificado.
uso de formas aislantes, durante el transcurso del trabajo. proyecto. El
Muchas veces se realiza un “hongo” sobre ubicaciones de columnas y muros de corte cuando se colocan losas de piso; es decir, el concreto de alta resistencia se “mueve” alrededor de esos lugares para formar una capa antes de colocar el concreto de menor resistencia alrededor de la losa. El personal de QA/QC debe saber hasta dónde debe extenderse el límite. Dado que no se permiten juntas frías entre los dos concretos, el inspector debe determinar que el “hongo” de alta resistencia aún sea lo suficientemente plástico para mezclarse con el concreto de la losa de menor resistencia. La planificación es necesaria para determinar los mejores procedimientos. Se debe considerar el uso de aditivos retardantes. El límite entre el hormigón de alta resistencia y el hormigón de menor resistencia debe consolidarse completamente mediante vibración.
concreto entregado a temperaturas que excedan los límites de especificación debe rechazarse, a menos que se hayan acordado procedimientos alternativos en la reunión previa a la construcción. El inspector debe monitorear que los procedimientos de curado estén de acuerdo con las especificaciones del proyecto, particularmente aquellos en edades tempranas para controlar la formación de grietas por contracción plástica.
CAPÍTULO 4—PRUEBA 4.1—Introducción La medición de las propiedades mecánicas durante la construcción proporciona la información básica necesaria para evaluar si se cumplen las consideraciones de diseño y si el hormigón es aceptable. La experiencia indica que la resistencia medida del concreto de alta resistencia es más sensible a las variables de prueba que el concreto de resistencia normal. Por lo tanto, la calidad de estas mediciones es muy
3.5—Curado La resistencia y durabilidad potenciales del concreto de alta resistencia
importante. Los factores que tienen poco o ningún efecto en las pruebas de concreto de 20 MPa (3000 psi) pueden ser significativos en las
se desarrollarán por completo solo si se cura correctamente durante un
pruebas de concreto de alta resistencia, especialmente para la
período adecuado antes de ponerlo en servicio o ser
resistencia a la compresión.
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-9
Este capítulo proporciona orientación sobre las consideraciones especiales para el ensayo exitoso de hormigón de alta resistencia. El capítulo comienza con información básica sobre las pruebas de resistencia a la compresión. A esto le siguen discusiones sobre el muestreo, la cantidad de pruebas y varios detalles sobre las muestras de prueba.
4.2—Antecedentes En un programa de investigación sobre ensayos de resistencia a la compresión de hormigón de alta resistencia, Burg et al.*señalar: “Las diversas normas de ASTM que prescriben los métodos para vaciar, curar, preparar los extremos de las muestras y probar las muestras de concreto se desarrollaron con base en concretos con resistencias a la compresión del orden de 1500 a 6000 psi (20 a 40 MPa)”. Los investigadores han investigado durante mucho tiempo varios métodos para determinar la resistencia a la compresión y han sugerido diferentes materiales y métodos de recubrimiento. Gonnerman (1924) estudió los efectos de las condiciones de los extremos de los cilindros en la resistencia a la compresión
Fig. 4.2.1—Variación entre laboratorios de la resistencia a la compresión medida (basada en un estudio no publicado de Hooton y Bickley).
medida utilizando varios materiales de recubrimiento, como tableros de castor, corcho, plomo, caucho y pino blanco. Troxell (1942) investigó las tapas a base de azufre que se utilizan actualmente, junto con las tapas hechas de yeso de París, hidropiedra y perdigones secos. Werner (1958) investigó los efectos de los extremos ásperos de los cilindros antes de los requisitos de tapado y planeidad final. Henning (1961) concluyó que los moldes cilíndricos de acero eran preferibles a los moldes de papel encerado cuando se ensayaban hormigones con resistencias superiores a 35 MPa (5000 psi). Sin embargo, los estándares de prueba no se cambiaron para reflejar su recomendación.
Los estándares de prueba y aceptación basados en estudios anteriores pueden no ser aplicables a los concretos de alta resistencia que ahora están disponibles comercialmente. Sánchez y Hester (1990) señalaron el requisito de atención estricta al control de calidad en proyectos que incorporen concreto con resistencias de 85 a 100 MPa (12 000 a 14 000 psi). En un artículo de portada sobre pruebas de concreto de alta resistencia enRegistro de noticias de ingeniería, se observó que la disponibilidad y el desarrollo de hormigón de mayor resistencia habían superado la actualización de las prácticas de prueba para garantizar resultados fiables (Rosenbaum 1990).
Fig. 4.2.2—Repetibilidad dentro del laboratorio y reproducibilidad entre laboratorios del programa entre laboratorios con 15 laboratorios (5 repeticiones para cada mezcla de concreto), basado en datos de Kennedy et al. 1995
Se ha encontrado que las técnicas de prueba inadecuadas y las inconsistencias entre laboratorios causan más problemas de los que realmente han ocurrido con el concreto. Hester (1980) encontró que las diferencias en las resistencias a la compresión medidas entre laboratorios llegaban al diez por ciento, según la mezcla y los laboratorios utilizados. En una serie de pruebas en cuatro laboratorios en cilindros de una carga de hormigón de alta resistencia, las diferencias en las resistencias medidas llegaron al 11 por ciento a los 28 días de edad, como se muestra enFigura 4.2.1 fueron observados.†En ese estudio, un laboratorio fabricó los cilindros y esmeriló sus extremos. Posteriormente, los cilindros se enviaron a los cuatro laboratorios para su análisis, lo que se hizo
bajo la observación directa de los investigadores. Por lo tanto, incluso cuando la fabricación de muestras no es una variable, pueden ocurrir amplias variaciones en las resistencias medidas.
Kennedy et al. (1995) encontraron que la desviación estándar dentro del laboratorio y entre laboratorios aumentaba a medida que aumentaba la resistencia a la compresión media del hormigón (Fig. 4.2.2). En ese estudio, los datos se obtuvieron de un programa entre laboratorios que involucró a 15 laboratorios, seis mezclas y cinco réplicas por mezcla. Los datos se comparan con otros estudios interlaboratorio enFigura 4.2.3. Los datos de Detwiler y Bickley (1993) se basaron en pruebas ciegas de un grupo similar de laboratorios y no son directamente comparables con el estudio
* Burg, RG; Detwiller, G.; Jansen, D.; y Williams, TJ, "Un estudio entre laboratorios de los factores que afectan las pruebas de compresión del hormigón de alta resistencia", manuscrito en preparación.
† Comunicación privada, RD Hooton y JA Bickley.
entre laboratorios. En las pruebas a ciegas, el personal del laboratorio no sabía qué muestras que se estaban analizando pertenecían al programa entre laboratorios. Los datos de Gray
363.2R-10
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
requerido para verificar la calidad del concreto en el punto de colocación (como en el concreto bombeado), esto debe establecerse en la reunión previa a la construcción.
4.4—Cantidad de pruebas Se deben realizar pruebas de contenido de aire, peso unitario, asentamiento y temperatura en la primera carga de camión cada día para establecer que la dosificación es adecuada. Si se hacen ajustes a las proporciones de la mezcla, se debe muestrear el primer camión después de que se hayan hecho estos cambios. Las pruebas posteriores deben realizarse de forma aleatoria. Cuando la inspección visual revela concreto inconsistente, debe rechazarse a menos que pruebas adicionales demuestren que es aceptable. Dichos resultados de las pruebas no deben contarse en la evaluación estadística de la mezcla a menos que se realicen en muestras tomadas al azar.
Fig. 4.2.3—Comparación de la variabilidad en tres estudios entre laboratorios (adaptado de Kennedy et al. 1995).
(1990) eran de otro programa interlaboratorios en la Columbia Británica. Debido a la variabilidad inherente en la medición de la resistencia a la compresión, ACI 214 y ACI 318 advierten contra la confianza en un solo resultado de prueba. La planificación adecuada, con revisión de las calificaciones del personal y del laboratorio, y el cumplimiento estricto de los procedimientos estándar deberían ayudar a evitar dudas sobre la calidad de las pruebas durante la construcción. El laboratorio debe estar acreditado o inspeccionado para cumplir con los requisitos de la norma ASTM C 1077. El personal de pruebas de campo y de laboratorio debe tener la experiencia y capacitación adecuadas. Deben tener experiencia previa documentada con pruebas de concreto de alta resistencia y haber demostrado las capacidades necesarias para la certificación como Técnico de pruebas de campo de concreto de ACI - Grado I y Técnico de pruebas de laboratorio de concreto - Grado I, o equivalente.
El arquitecto/ingeniero generalmente puede aprovechar el hecho de que el concreto de alta resistencia que contiene cenizas volantes o escoria de alto horno granulada molida desarrolla una resistencia considerable a edades posteriores, como 56 y 90 días. Es común especificar más especímenes de prueba de los que normalmente se requieren. El técnico debe estar preparado para tomar una muestra lo suficientemente grande para moldear todos los especímenes de prueba. Bajo ninguna circunstancia, el técnico debe usar otras muestras para "completar" las muestras de prueba. Si la muestra es demasiado pequeña, se debe desechar el concreto y tomar otra muestra. Sin embargo, solo se puede hacer correctamente un número razonable de especímenes dentro del marco de tiempo correcto para cada muestra. No se deben hacer más de nueve especímenes por muestra, a menos que se disponga de suficiente personal e instalaciones para manejarlos adecuadamente. Mientras que ACI 318 requiere dos especímenes, Cuando se especifican edades posteriores para fines de aceptación, puede ser deseable realizar una evaluación temprana de la resistencia potencial mediante el ensayo de muestras de edad temprana o muestras con curado acelerado.
4.3—Muestreo Como se discutió enCapítulo 5, los métodos estadísticos son una excelente
medios prestados para evaluar el hormigón de alta resistencia.
4.5—Especímenes de resistencia a la compresión Dado que gran parte del interés en el concreto estructural de alta
Para que dichos procedimientos estadísticos sean válidos, los
resistencia se limita a la resistencia a la compresión, estas mediciones
datos (revenimiento, peso unitario, temperatura, contenido de
son de interés primordial. La función principal de los especímenes
aire y resistencia) deben derivarse de muestras obtenidas a
estándar curados en laboratorio es garantizar que la mezcla de concreto,
través de un plan de muestreo aleatorio diseñado para reducir
tal como se entrega en el lugar de trabajo, tiene el potencial de cumplir
la posibilidad de que el técnico de pruebas ejerza su elección. Se
con los requisitos de las especificaciones del contrato. La resistencia
deben usar tablas de números aleatorios para seleccionar los
potencial y la variabilidad del concreto pueden establecerse solo
camiones que serán muestreados durante las operaciones de
mediante especímenes fabricados, curados y ensayados en condiciones
colocación. Las muestras tomadas de un camión deben
estándar.
representar la calidad del concreto suministrado. Por lo tanto,
4.5.1Tamaño y forma de la muestra:ASTM C 31 especifica la muestra
las muestras compuestas se deben tomar de acuerdo con la
estándar como un cilindro con un diámetro de 152 mm (6 pulg.) y una
norma ASTM C 172. Se deben combinar y volver a mezclar para
altura de 305 mm (12 pulg.). Este tamaño de muestra ha evolucionado a
garantizar la uniformidad antes de probar las propiedades del
lo largo de los años a partir de consideraciones prácticas, y el equipo de
concreto recién mezclado o las muestras de prueba de
diseño y construcción está familiarizado con los valores empíricos
fundición. Sin embargo, el muestreo aleatorio
obtenidos. Este tamaño de muestra puede generar problemas prácticos
Estas muestras son representativas de la calidad del hormigón entregado
al probar concreto de alta resistencia porque las cargas de aplastamiento
en el sitio y es posible que no representen realmente la calidad del hormigón
pueden exceder las capacidades de las máquinas de prueba disponibles.
en la estructura, que puede verse afectada por los métodos de colocación y
Sin embargo, también se han utilizado muestras cilíndricas de 102 mm (4
curado del sitio. Si se requieren muestras de prueba adicionales
pulg.) por 203 mm (8 pulg.)
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-11
con éxito para determinar la resistencia a la compresión
durante las primeras 48 horas son aspectos importantes para garantizar
(Forstie y Schnormeir 1981).
las condiciones estándar, ya que la resistencia de las muestras de
Cook (1989) indica que para una mezcla con una resistencia de diseño
hormigón a edades posteriores puede ser sensible a las temperaturas
de 70 MPa (10 000 psi), las resistencias de los cilindros de 102 mm (4
iniciales de curado. Chamberlin (1952) estudió los efectos de las
pulg.) de diámetro eran aproximadamente cinco por ciento más altas
temperaturas de curado inicial y posterior en el desarrollo de resistencia
que las de los cilindros de 152 mm (6 pulg.) de diámetro. Burg y Ost
de cilindros de prueba de concreto de resistencia normal. Para
(1992) encontraron que, en el rango de 70 MPa (10 000 psi) a 140 MPa
especímenes con temperaturas de curado iniciales no estándar
(20 000 psi), las resistencias de los cilindros de 102 mm (4 pulg.) de
mantenidas hasta 24 horas antes del curado estándar de laboratorio a 23
diámetro generalmente estaban dentro del uno por ciento de los 152
C (73 F), informó que:
mm (6 pulg.) Resistencias del cilindro de diámetro. Cariño et al. (1994)
• A los 28 días de edad y más tarde, los cilindros de prueba con temperaturas
encontraron que las diferencias eran menos del 2 por ciento. La última
de curado iniciales más altas tenían menor resistencia.
edición de la norma canadiense CSA A23.1 exige una reducción del 5 %
• En edades posteriores, la resistencia dependía de las
en la resistencia medida cuando se utilizan cilindros de 100 mm por 200
temperaturas iniciales, pero solo se vio ligeramente
mm (4 pulg. por 8 pulg.). Este requisito se basa en un estudio definitivo
afectada por el tiempo que se mantuvo esta temperatura.
de Day (1994). El uso de cilindros de prueba más pequeños es aceptable siempre que
Hay indicios de que la resistencia a edad avanzada del hormigón de alta resistencia puede no ser tan sensible a la temperatura a edad
la resistencia se determine de acuerdo con ASTM C 39. Investigaciones
temprana como lo es el hormigón de resistencia normal. Por ejemplo,
recientes no publicadas de Burg et al. sugiere que cuando se utilizan
Aïtcin y Riad (1988) indican que el aumento temprano de la temperatura
placas superiores rígidas, los resultados de la prueba para ambos
debido a la hidratación de mezclas de alta resistencia que contienen
tamaños de muestra son los mismos. Cariño et al. (1994) sugieren que
humo de sílice con relaciones agua-materiales cementosos por debajo de
las diferencias de fuerza entre los dos tamaños de cilindro pueden estar
0,30 aumenta drásticamente la resistencia a los 7 días sin afectar la
relacionadas con las diferencias de densidad. Cuando se han utilizado
resistencia a los 28 días. Esos resultados se basaron en cilindros de
cilindros de 102 mm (4 pulg.) de diámetro para pruebas de QA/QC en los
prueba sometidos a un ciclo de temperatura similar al obtenido en dos
EE. UU., no se han aplicado reducciones de resistencia a las resistencias
grandes columnas de concreto de alta resistencia.
medidas.
El curado de concreto de alta resistencia en un elemento estructural normalmente varía del curado de especímenes estándar representativos de muestras obtenidas de acuerdo con ASTM C 172 y preparadas y curadas de acuerdo con ASTM C 31. La temperatura interna del elemento de concreto puede exceder en gran medida la temperatura ambiente, mientras que las muestras de prueba se curan a aproximadamente 23 C (73 F). Aunque los especímenes de prueba estándar utilizados para evaluar la resistencia potencial del concreto pueden curarse a temperaturas más bajas que el concreto en el lugar, los estudios (Day 1994) han demostrado que la resistencia de 28 días de los especímenes estándar curados en laboratorio es un buen indicador del potencial. fuerza. Además, las ecuaciones de diseño se desarrollaron sobre la base de la resistencia a la compresión determinada por cilindros curados estándar y el rendimiento estructural basado en especímenes a gran escala.
Independientemente del tamaño de la muestra, el tamaño utilizado para evaluar las proporciones de la mezcla de prueba debe ser consistente con el tamaño especificado para las pruebas de aceptación y debe ser aceptable para el arquitecto/ingeniero. Si es necesario, la relación entre las resistencias a la compresión de los dos tamaños de muestras se puede determinar en el laboratorio o en la etapa de prueba de campo utilizando la máquina de prueba que se usará para el proyecto.
4.5.2Tipo de molde—Los moldes deben cumplir con los requisitos de la norma ASTM C 470. El tipo de material del molde, la capacidad de mantener su forma y su hermeticidad pueden tener un efecto significativo en la resistencia a la compresión medida. La consolidación es más efectiva con moldes rígidos. Moldes de plástico rígido de un solo uso con espesor de pared de 6 mm (1/4pulg.) o más se han utilizado con éxito para hormigón de 70 MPa (10 000 psi) (Forstie y Schnormeir 1981). Moldes de plástico con espesor de pared inferior a 6 mm (1/4pulg.) debe tener una tapa para mantener una forma circular. También se pueden usar gorras ajustadas para minimizar la pérdida de humedad. Se deben evitar las tapas planas ya que deforman la superficie del concreto. Una tapa abovedada que proporcione un espacio libre de al menos 13 mm (1/ 2
pulg.) debe usarse. En todos los casos se debe evitar la pérdida de
Se debe proporcionar un área de trabajo adecuada para la fabricación de muestras y una instalación de curado inicial en el sitio
humedad. Incluso los moldes de cartón de alta calidad producen
de trabajo. Es más difícil mantener la temperatura de curado inicial
resultados de resistencia a la compresión un 13 por ciento más bajos que
adecuada con especímenes de concreto de alta resistencia que con
cuando se utilizan moldes de acero (Blick 1973). Por lo tanto, no se
especímenes de concreto de menor resistencia debido al mayor
recomiendan los moldes de cartón. Debido a estas diferencias anotadas,
calor de hidratación. Como resultado, la temperatura del entorno de
el tipo de molde utilizado para las muestras de campo debe ser el mismo
curado de campo puede superar fácilmente el límite superior de 27
tipo de molde utilizado para desarrollar la mezcla de diseño.
C (80 F) permitido por la norma ASTM C 31. El entorno de curado se puede mejorar proporcionando ventilación alrededor de las
4.5.3Consolidación de especímenes de prueba—Los especímenes de
muestras y sumergiendo las muestras a temperatura ambiente.
prueba deben consolidarse adecuadamente. Se deben seguir los
baños de agua controlados. El técnico de pruebas debe monitorear
procedimientos aplicables de las normas ASTM C 31 y ASTM C 192.
las temperaturas ambientales de curado en el campo con
4.5.4Manipulación y curado en el campo—Manipulación adecuada en campo y curado inicial de especímenes de prueba de resistencia a la compresión
termómetros de máxima/mínima o registradores continuos de temperatura. Estas
363.2R-12
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
las temperaturas deben informarse con los datos de la prueba de
está limitado a 2 mm (1/dieciséispulg.) (Lobo et al. 1994). Sin embargo, no
resistencia.
todos los materiales de cobertura son satisfactorios. Para resistencias de
Dado que el trabajo de Aïtcin y Riad (1988) estableció que las
hormigón superiores a 70 MPa (10 000 psi), se deben realizar pruebas
temperaturas máximas justo por debajo de 27 C (80 F) durante la
para demostrar la idoneidad del material de recubrimiento. Por lo
hidratación no reducían la resistencia máxima, el límite de 27 C (80 F) de
general, los cilindros tapados se prueban y comparan con cilindros
ASTM parece ser un límite superior apropiado para el curado estándar en
preparados mediante esmerilado final. Parece que la resistencia a la
campo. La edición de 1994 de CSA A23.1 requiere que la temperatura de
compresión del material de recubrimiento puede no ser la única
curado inicial (de campo) para cilindros de prueba de concreto con
propiedad mecánica, ni siquiera la más importante; el módulo elástico
resistencias especificadas de 70 MPa (10 000 psi) o más sea de 23 ± 2 C
puede ser igual de importante.*Se necesita más investigación en esta
(73,5 ± 3,5 F).
área.
Se recomienda el uso de pruebas en el lugar para determinar la idoneidad
Sin experiencia previa, se recomienda probar los morteros de azufre antes
del curado, el tiempo de remoción del encofrado o cuándo se puede poner en
de la prueba de producción del concreto para determinar las temperaturas de
servicio una estructura. Las técnicas para las pruebas en el lugar se analizan en
fusión óptimas y el tiempo requerido después del vaciado para desarrollar la
ACI 228.1R. Sin embargo, los cilindros curados en campo son apropiados en la
resistencia adecuada. Las muestras nunca deben analizarse inmediatamente
industria de elementos prefabricados y, si se van a utilizar, el almacenamiento
después de taparlas. ASTM C 39 requiere al menos 2 horas de espera después
y manejo de los especímenes curados en campo deben discutirse en la
de tapar; pueden ser necesarios tiempos más largos para hormigón de alta
conferencia previa a la construcción.
resistencia (Lobo et al. 1994). Los técnicos de laboratorio deben practicar con
4.5.5Transporte al laboratorio—Las muestras de prueba deben
el material de cobertura designado para producir un espesor consistente de 2
transportarse al laboratorio después de 16 horas y antes de 48 horas
mm (1/dieciséispulg.) tapa gruesa. Los extremos de los cilindros de prueba deben
después de la colada. El técnico debe tener cuidado para asegurarse de
ser aserrados o esmerilados si es necesario para producir tapas
que las muestras hayan adquirido la fuerza suficiente para resistir las
uniformemente delgadas. Esto es especialmente importante cuando los
tensiones de manipulación antes de enviarlas al laboratorio. Esto es
extremos terminados de los cilindros son rugosos o no son perpendiculares al
particularmente importante cuando se agregan aditivos retardantes o
eje del cilindro. Las tapas deben sonarse para los vacíos de aire golpeando con
reductores de agua de alto rango. Durante el transporte, las muestras
una moneda (ver C 617) antes de la prueba. Se deben quitar las tapas huecas y
deben protegerse con un material de amortiguación adecuado para
volver a tapar las muestras. Los morteros de azufre no deben reutilizarse.
evitar daños por sacudidas y deben protegerse contra daños por temperaturas bajo cero o pérdida de humedad. 4.5.6Curado en laboratorio—El curado húmedo estándar de laboratorio después del curado estándar inicial en el sitio de trabajo debe seguir estrictamente la norma ASTM C 31.
4.5.7Preparación de espécimen-La norma ASTM C 39 requiere que los extremos de los cilindros de prueba estén rectificados o tapados de modo que las superficies de carga estén planas dentro de 0,05 mm (0,002 pulg.). Cuando se tapan los cilindros de hormigón de alta resistencia, el espesor y la resistencia de la tapa son más importantes que para el hormigón de menor resistencia. Gaynor y Wedding (1964), Saucier (1972) y Lobo et al. (1994) investigaron el efecto del espesor de capas de mortero de azufre en las resistencias a la compresión de hormigones de resistencia normal y alta. Un espesor de tapa uniforme de 2 mm (1/dieciséis pulg.) o menos se encontró que era necesario para hormigón de alta resistencia. Las tapas más gruesas dan como resultado una resistencia a la compresión medida reducida. El recubrimiento debe cumplir con la norma ASTM C 617. Los morteros de azufre con resistencias cúbicas de 50 mm (2 pulg.) entre 55 y 70 MPa (8000 y 10 000 psi) en el momento de la prueba son aceptables para concreto de alta resistencia hasta resistencias de diseño de 70 MPa (10.000 psi). Por encima de 70 MPa (10 000 psi), se pueden obtener resistencias de prueba inferiores a la resistencia real de los especímenes con una mayor variabilidad en los resultados de la prueba (Rosenbaum 1990). Debido a la fricción entre la tapa y el plato de acero, la tapa está confinada y tiene una resistencia superior a la del cubo de 50 mm (2 pulg.). El efecto beneficioso del confinamiento fue demostrado por
Los problemas asociados con el taponado pueden eliminarse rectificando los extremos de los cilindros de prueba utilizando equipos fabricados para tal fin. Pistilli y Willems (1993) sugirieron que los extremos de las muestras se rectifiquen a una planeidad de 0,025 mm (0,001 pulg.) y una perpendicularidad de 0,3 grados para hormigones que excedan las resistencias de diseño de 70 MPa (10 000 psi). Los cilindros con extremos preparados por esmerilado tienen resultados de prueba menos variables y una resistencia promedio más alta para concreto más fuerte que 70 MPa (10 000 psi). Sistemas de capuchones no adheridos, compuestos por almohadillas poliméricas en anillos de contención (Figura 4.5.1), se han utilizado con éxito en hormigón de alta resistencia hasta 130 MPa (19 000 psi) (Pistilli y Willems 1993).†Sin embargo, las muestras de prueba deben prepararse con cuidado para que las malas condiciones finales no tengan un efecto negativo en los resultados de la prueba. No se deben exceder los requisitos de tolerancia de la norma ASTM C 1231 para la planeidad de los extremos y se deben seguir sus otros requisitos. En la actualidad, la norma ASTM C 1231 no permite el uso de tapas no adheridas para pruebas de aceptación de concreto con una resistencia superior a 50 MPa (7000 psi). Sin embargo, el procedimiento de prueba de calificación en ASTM C 1231 se puede usar durante la etapa de lote de prueba para demostrar si un sistema de tapa no adherido es adecuado para el concreto en particular. Dado que las tapas no adheridas provocan fallas explosivas de los cilindros de prueba, incluso cuando se utilizan máquinas de prueba rígidas de alta capacidad, se deben tomar precauciones de seguridad para evitar lesiones al personal del laboratorio.
Gaynor y Wedding (1964), quienes informaron que la resistencia a la compresión de cilindros de 50 mm (2 pulg.) de diámetro de compuesto de tapado aumentaba a medida que se reducía la altura del cilindro. La protección se ha utilizado con éxito para resistencias de hasta 117 MPa (17,
* Vichit-Vadakan, W., estudio de investigación de pregrado, NIST y la Universidad de Cornell,
manuscrito en preparación. † Chojnacki, B, y Read, P., "Procedimientos de resistencia a la compresión para probar concreto de alta resistencia", informe de Trow Consulting Engineers a CANMET, inédito.
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-13
Fig. 4.5.1—Sistemas de tapa no adheridos: (a) almohadillas poliméricas restringidas por un anillo de metal, y (b) arena en un recipiente de metal rígido (Boulay y de Larrard 1993, Boulay 1996). En Francia se ha introducido un método alternativo de recubrimiento no adherido que utiliza arena seca (Fig. 4.5.1) (Boulay y de Larrard 1993, Boulay 1996). Se exploraron procedimientos similares en los EE. UU. a
por un dispositivo de prueba que mide la uniformidad de la deformación en función del grado de desalineación”. La norma británica BS 1881, parte 115, describe un procedimiento
fines de la década de 1920 (Carino et al. 1994). En este enfoque, se utiliza
para evaluar la rigidez lateral de las máquinas de ensayo. Un tubo de
un molde de acero para contener arena seca. El cilindro se coloca en la
metal equipado con galgas extensiométricas se coloca entre los platos de
arena usando una plantilla similar a la que se usa para tapar con azufre.
carga con diferentes grados de excentricidad y se registran las lecturas
Se hace vibrar la arena y se vierte parafina fundida alrededor del cilindro
de las galgas extensiométricas. Una máquina lateralmente rígida puede
para mantener la arena en su lugar mientras se prepara el otro extremo
mantener una deformación uniforme del tubo con una excentricidad
de manera similar. Se ha encontrado que la resistencia a la compresión
creciente del tubo.
de los cilindros probados con el sistema de caja de arena es de 0 a 5 por ciento más baja que la de los cilindros rectificados, según el nivel de resistencia. El método ha sido adoptado como estándar en Francia.
El uso del tamaño y diseño adecuado de la platina es fundamental. El plato superior debe tener un bloque de apoyo con asiento esférico que pueda girar y lograr un contacto total con la muestra bajo la carga inicial. Sin embargo, para asegurar una
4.5.8aparato de prueba—Debido a las mayores cargas
compresión uniforme de la muestra de prueba, el bloque debe
soportadas por las muestras de ensayo de hormigón de alta
fijarse cuando se acerque a la carga última. El bloque de cojinete
resistencia, las características de la máquina de compresión
esférico y el asiento deben mantenerse limpios y recubiertos con
influyen en los resultados (Noguchi y Tomosawa 1996). Las
una fina capa de aceite liviano. El bloque no se fijará correctamente
características de la máquina que pueden afectar la resistencia
si se utilizan grasas de presión.
medida incluyen la precisión de la calibración, la rigidez longitudinal y lateral, la alineación de los componentes de la máquina, el tipo de placas y el comportamiento del asiento esférico de las placas. Las máquinas de prueba deben cumplir con los requisitos de la norma ASTM C 39. Con base en la experiencia práctica, se recomienda que la máquina tenga una capacidad de carga de al menos un 20 por ciento mayor que la carga final esperada de los cilindros. Se han producido daños prematuros a las máquinas de prueba y pérdida de calibración como resultado de un gran número de fallas explosivas con cargas elevadas. Cariño et al. (1994) resumió las características de rigidez deseables de las máquinas de ensayo: “Probar la rigidez de la máquina es un factor importante en las pruebas de resistencia a la compresión. Se comprende el efecto de la rigidez longitudinal en la respuesta posterior al pico, y se
Figura 4.5.2muestra los requisitos dimensionales de la norma ASTM C 39 para el plato de asiento esférico de una máquina de ensayo de compresión. Los laboratorios suelen utilizar la misma placa para probar cilindros de 102 mm (4 pulg.) y 152 mm (6 pulg.) de diámetro. El trabajo de Burg et al. indica que la transferencia de carga de los platos con asiento esférico a las muestras de prueba puede afectar la resistencia medida. Algunas platinas que cumplen con los requisitos dimensionales de ASTM C 39 producen una transferencia de carga no estándar en especímenes de 152 mm (6 pulg.) de diámetro de alta resistencia, pero pueden transferir la carga correctamente para especímenes de 102 mm (4 pulg.). Esto puede explicar los casos en los que los cilindros de 102 mm (4 pulg.) tienen una mayor resistencia a la compresión medida que los cilindros de 152 mm (6 pulg.). En esos casos, las muestras de menor diámetro pueden representar una medida más realista de la resistencia a la compresión. Figura 4.5.3muestra las dimensiones clave de dos placas de apoyo con
necesitan máquinas duras para evitar fallas explosivas. Por otro
asiento esférico utilizadas en un estudio entre laboratorios realizado por
lado, no se comprende el efecto de la rigidez longitudinal sobre la
Burg et al. para examinar los efectos de las variables de prueba en las
resistencia. Hay opiniones y datos contradictorios, por lo que se
resistencias medidas de los cilindros de alta resistencia. Ambos platos
justifica un estudio adicional. Se entiende el efecto de la rigidez
cumplen con los requisitos dimensionales mínimos de ASTM C 39, sin
lateral sobre la resistencia. Una máquina lateralmente rígida
embargo, un plato tenía un radio de bola más pequeño y una placa de
asegura una deformación uniforme del espécimen en presencia de
soporte más delgada. Además, la platina más pequeña tenía una placa de
carga excéntrica, debido a la heterogeneidad del espécimen oa la
soporte de dos partes como se muestra enFigura 4.5.3(b). En ese estudio,
desalineación. La adecuación de la rigidez lateral se puede evaluar
se utilizó un sistema de sensor único para medir la
363.2R-14
INFORME DEL COMITÉ DE ACI
tensiones de contacto entre los platos y los extremos de un cilindro de aluminio de 152 mm (6 pulg.) de diámetro. El sistema de sensores permitió la comparación de las distribuciones de tensión en los extremos de los cilindros. Los esquemas de las distribuciones medidas se muestran en la Fig. 4.5.3. Puede verse que el bloque más pequeño con asiento esférico resultó en una concentración de la tensión en el centro del cilindro, mientras que el bloque más grande y más rígido mostró la distribución esperada con mayor tensión en el perímetro.*Por lo tanto, los dos bloques dieron como resultado distribuciones drásticamente diferentes al final del cilindro de 152 mm (6 pulg.) de diámetro.Figura 4.5.4muestra la reducción en la resistencia a la compresión medida de cilindros de 152 mm (6 pulg.) de diámetro probados con el plato menos rígido con asiento esférico en comparación con los cilindros probados con el plato más rígido. Se ve que el efecto adverso de la placa "inadecuada" aumentó con el aumento de la resistencia del hormigón. Este estudio concluyó que las platinas de asiento esférico con diámetros de bola grandes y placas de apoyo gruesas deben usarse para probar
Fig. 4.5.2—Requisitos dimensionales para plato de asiento esférico según ASTM C 39.
cilindros de 152 mm (6 pulg.) de diámetro.
El posicionamiento correcto de la muestra es crucial para obtener resultados uniformes y precisos. La excentricidad admisible de la probeta depende de la rigidez lateral de la máquina de ensayo. Para determinar la criticidad del posicionamiento de la muestra para una máquina de prueba en particular, se puede usar un cilindro de aluminio del mismo tamaño que los cilindros de prueba propuestos e instrumentado con tres galgas extensiométricas a media altura. El cilindro se coloca en la máquina de prueba y se carga con la carga de falla anticipada del cilindro de concreto. Las lecturas de deformación de cada calibre se registran a medida que se carga el cilindro de aluminio. Si la muestra se coloca correctamente, las lecturas de deformación deben ser casi idénticas alrededor de la periferia de la muestra de aluminio. De lo contrario, la muestra se puede reposicionar y repetir la carga. Se deben investigar los procedimientos de prueba y la condición y calibración de la máquina si los resultados de resistencia a la compresión son más bajos de lo esperado o muy variables.
4.6—Precalificación de laboratorios de ensayo Un laboratorio debe examinarse desde dos perspectivas (Bickley 1993): cómo se ha desempeñado en el pasado y qué tan bien está equipado para funcionar correctamente en el futuro. Los datos de pruebas anteriores para concreto de alta resistencia analizados de acuerdo con ACI 214 mostrarán la variabilidad dentro de la prueba como una medida de la consistencia de las pruebas del laboratorio. Se deben revisar las calificaciones y experiencia de los técnicos e inspectores. El laboratorio debe estar acreditado o inspeccionado para cumplir con los requisitos de la norma ASTM C 1077. El arquitecto/ingeniero debe recomendar un laboratorio de pruebas aceptable.
Fig. 4.5.3—Dimensiones de: (a) “adecuados” y (b) “inadecuados” bloques de cojinetes con asiento esférico y distribuciones de tensión de forma aproximadas en los extremos de los cilindros (estudio no publicado de Burg et al.).
* Se supone comúnmente que hay una distribución de presión uniforme en el extremo de un cilindro perfectamente plano cargado a través de una placa de acero gruesa. Sin embargo, eso no es verdad.
La presión es mayor cerca del perímetro y disminuye a un valor relativamente constante en la región central de la sección transversal, similar a la distribución en la Fig. 4.5.3(a). Se puede encontrar información adicional sobre las tensiones en un cilindro cargado en Carino et al.
al (1994) y Ottosen (1984).
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
363.2R-15
excelente grado de control, mientras que una desviación estándar superior a 5 MPa (700 psi) representa un control deficiente. En el caso del hormigón de alta resistencia, la definición de categorías de control de calidad basadas en la dispersión absoluta puede ser engañosa, ya que las desviaciones estándar superiores a 5 MPa (700 psi) no son infrecuentes para hormigón de 70 MPa (10 000 psi) en proyectos bien controlados.
Para comparaciones prácticas, el coeficiente de variación es más útil para medir la dispersión de las resistencias a la compresión, especialmente para concreto de alta resistencia. El coeficiente de variación es la desviación estándar expresada como porcentaje de la resistencia promedio. Anderson (1985) y Cook (1989) han sugerido que se use el coeficiente de variación porque este valor se ve menos afectado por la magnitud de las fuerzas obtenidas y es más útil para comparar el grado de control para una amplia gama de niveles de Fig. 4.5.4—Efecto de la placa con asiento esférico en la resistencia a la compresión medida de cilindros de 150 mm (6 pulg.) en función de la resistencia del hormigón (adaptado de un estudio no publicado de Burg et al.).
fuerza. Los estándares de control de calidad sugeridos se enumeran en la Tabla 5.1.1. Estos estándares de control se basan en el análisis de más de setecientos resultados de pruebas de resistencia a la compresión de 28 días (promedio de al menos dos cilindros). En la práctica, el
Un protocolo integral de control de calidad interno que cubre los
hormigón de alta resistencia tiene un coeficiente de variación más
procedimientos de prueba; el uso, cuidado y calibración de equipos de
bajo que el hormigón de resistencia normal, no por el nivel de
prueba; y los procedimientos de verificación y elaboración de informes
resistencia, sino porque se mantiene un mayor grado de control en
que se deben seguir es un signo de un laboratorio bien administrado.
la producción y ensayo del hormigón de alta resistencia. Se
Los registros deben mostrar que se ha seguido el protocolo para
recomienda la revisión continua de los resultados de campo y el
proyectos anteriores.
Dependiendo de los resultados de la revisión del desempeño pasado y potencial del laboratorio, se pueden realizar algunas pruebas de personal y equipo para concluir el examen de precalificación (Bickley 1993).
CAPÍTULO 5—EVALUACIÓN DE LA COMPRESIÓN RESULTADOS DE LA PRUEBA DE FUERZA
5.1—Conceptos estadísticos El primer paso para evaluar los procedimientos de control de calidad es
determinar si la distribución de los resultados del ensayo de resistencia a la compresión sigue una distribución de frecuencia normal. Cook (1989) sugiere que pueden ocurrir distribuciones sesgadas para concreto de alta resistencia porque la resistencia a la compresión puede estar limitada por la resistencia del agregado. Este puede ser el caso de las resistencias del hormigón que superan los 70 MPa (10 000 psi). La distribución debe investigarse para determinar si se desvía de una distribución normal. Como sugiere Cook (1989), la asimetría y la curtosis (pico de la distribución) se evalúan calculando el tercer y cuarto momento de la distribución con respecto a la media. Los datos disponibles indican que se logra una distribución de frecuencia normal para concreto con resistencia a la compresión en el rango de 40 a 70 MPa (6000 a 10 000 psi) (Cook 1982). Así, el procedimiento recomendado por ACI 214, En la versión de 1977 (reaprobada en 1989) de ACI 214, los valores numéricos de la desviación estándar están relacionados con evaluaciones de la calidad del trabajo representado. Una desviación estándar inferior a 2,8 MPa (400 psi) representa una
mantenimiento de registros en forma de gráficos de control u otros medios para evaluar si se está logrando el nivel de control deseado. El control de la resistencia del concreto a edades tempranas se puede lograr haciendo y probando especímenes de curado acelerado de acuerdo con la norma ASTM C 684, especialmente cuando las pruebas de resistencia a edades posteriores (56 o 90 días) son el criterio de aceptación final. La evaluación de estos datos debe seguir los criterios específicos del trabajo desarrollados en una fase temprana del hormigonado.
Cuando se especifican edades superiores a 28 días para la aceptación, se pueden utilizar los procedimientos de evaluación ACI 214.
Tabla 5.1.1—Estándares de control de concreto para resistencia a la compresión especificada sobre 35 MPa (5000 psi) Variación general Coeficiente de variación para diferentes estándares de control, por ciento
Clase de operación
General
construcción
Excelente
Muy bueno
bajo 7.0
7,0 a 9,0
9,0 a 11,0 11,0 a 14,0
menos de 3,5
3,5 a 4,5
4,5 a 5,5
Bueno
Justa
Pobre
más de 14,0
pruebas
Laboratorio lotes de prueba
5,5 a 7,0
más de 7,0
Variación dentro de la prueba
Coeficiente de variación para diferentes estándares de control, por ciento
Clase de operación control de campo
pruebas
Laboratorio lotes de prueba
Excelente
Muy bueno
Bueno
Justa
Pobre
bajo 3.0
3.0 a 4.0
4.0 a 5.0
5,0 a 6,0
más de 6,0
bajo 2.0
2.0 a 3.0
3.0 a 4.0
4.0 a 5.0
más de 5,0
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INFORME DEL COMITÉ DE ACI
5.2—Evaluación de la fuerza ACI 318 reconoce que es probable que algunos resultados de pruebas de resistencia sean inferiores a la resistencia especificada.
Tabla 5.2.1: Núcleos de resistencia de columnas cuadradas de 760 mm (30 pulg.) (Cook 1989) Resistencia del cilindro curado en húmedo a la misma edad,
Sin embargo, los criterios de aceptación de ACI-318 se basan en
por ciento
concreto de resistencia normal. Se recomienda que el hormigón de
Edad en la prueba, días
Rango
Promedio
alta resistencia se considere aceptable si se cumplen los siguientes
7
94 a 105
99
requisitos:
28
84 a 97
91
• El promedio de todos los conjuntos de tres resultados consecutivos de
56
78 a 94
84
pruebas de resistencia es igual o excede el requeridoFC′, y
180
78 a 94
86
• Ninguna prueba de resistencia individual (promedio de dos
365
93 a 107
98
cilindros) cae por debajo de 0,90FC′. (Esto es diferente del requisito de ACI 318). El último criterio difiere del criterio de resistencia insuficiente de 3,4 MPa (500 psi) en ACI 318, porque una deficiencia de 3,4 MPa (500
Tabla 5.2.2—Resistencia de núcleos de cubos de 1220 mm (4 pies) (Burg y Ost 1992)
psi) puede no ser significativa cuando se usa concreto de alta resistencia. Los hormigones de alta resistencia pueden continuar ganando resistencias
28 días curado húmedo 152 x 305 mm (6 x 12 pulg.) fuerza del cilindro, por ciento
cementoso sistema
Edad en la prueba, días
Rango
Promedio
95 a 106
99
significativas después de la edad de la prueba de aceptación, especialmente si
yo
se utilizan cenizas volantes o escoria de alto horno granulada molida. Durante
I + SF + FA
93 a 96
95
las evaluaciones para establecer las proporciones de la mezcla, se debe
I + SF
85 a 90
88
establecer una curva de desarrollo de resistencia que indique la resistencia
I + SF
potencial a lo largo del tiempo. Sin embargo, si surgen dudas con respecto a la
91
93 a 104
98
I + SF + FA
102 a 105
103
capacidad de carga de una estructura, ACI 318 permite la investigación
I + SF + FA
107 a 110
108
mediante análisis utilizando los resultados de las pruebas de núcleo o
I + SF
109 a 123
117
mediante pruebas de carga. En los casos en que las pruebas de carga de una
I + SF + FA
104 a 106
105
estructura no son prácticas, las investigaciones analíticas que utilizan los
I + SF
resultados de resistencia de los núcleos extraídos o las pruebas en el lugar
I + SF
(ACI 228.1R) son más apropiadas. Las pruebas para evaluar la durabilidad del concreto (ver ACI 201.2R) deben realizarse por separado en núcleos que no sean los utilizados para las pruebas de resistencia.
94 a 98
96
100 a 111
107
I + SF + FA
104 a 113
109
I + SF + FA
122 a 124
123
426
* I = cemento portland tipo I; SF = humo de sílice; FA = ceniza volante
Como se menciona enCapítulo 3, debe establecerse una curva de correlación para cada mezcla de alta resistencia para relacionar la resistencia de los núcleos extraídos (normalmente de 102 mm (4 pulg.)
Tabla 5.2.3—Resistencia del núcleo de la columna a edades
de diámetro) con la resistencia de las muestras utilizadas para las
posteriores (Bickley et al. 1991, 1994)
pruebas de aceptación, es decir, 152 por 305 mm ( 6 por 12 pulg.) o
Resistencia media de los cilindros curados en húmedo a los 28 días,
cilindros de 102 por 203 mm (4 por 8 pulg.). Luego, si es necesario extraer muestras, la relación se ha establecido, acordado y está lista para
por ciento Edad en la prueba, años
Rango
Promedio
una interpretación concluyente. En ausencia de datos de correlación, se
1
90 a 109
97
deben utilizar las disposiciones de ACI 318. Estas disposiciones requieren
2
91 a 107
100
que la resistencia promedio de un conjunto de tres núcleos sea igual a
7
97 a 100
99
por lo menos el 85 por ciento deFC′y ningún núcleo individual sea inferior al 75 por ciento deFC′. Cook (1989) informó que las pruebas de núcleos de 102 mm (4 pulg.) de diámetro tomados de columnas de 760 x 760 mm (30 x 30 pulg.) de hormigón de 10 000 psi (70 MPa) dieron como resultado resistencias promedio como se muestra en la Tabla 5.2.1 .
Burg y Ost (1992) informaron sobre núcleos de 102 mm (4 pulg.) perforados a partir de cubos de concreto de 1220 mm (4 pies) con una resistencia a la compresión en el rango de 70 a 140 MPa (10 000 a 20 000 psi). Los conjuntos de tres núcleos a los 91 días y 14 meses produjeron resistencias promedio como se muestra en la Tabla 5.2.2. En pruebas a los 1, 2 y 7 años de edad en núcleos de 102 mm (4 pulg.) de diámetro de columnas hechas con hormigón de 70 MPa (10 000 psi),
Cemento portland tipo I más humo de sílice y escoria de alto horno granulada molida. Aïtcin y Riad (1988) reportaron resistencias de núcleo a 2 años de columnas hechas con cemento Tipo I y humo de sílice. La resistencia media del núcleo a los 2 años fue del 97 por ciento de la resistencia de los cilindros curados en húmedo a los 28 días. Estos datos indican que los criterios de aceptación para las resistencias del núcleo especificados en ACI 318 también son aplicables a los hormigones de alta resistencia.
CAPÍTULO 6—REFERENCIAS 6.1—Estándares citados
Los documentos de los diversos organismos productores de normas
Bickley et al. (1991, 1994) obtuvieron los resultados que se muestran en
ciones a las que se hace referencia en este documento se enumeran a continuación
la Tabla 5.2.3. El sistema cementoso en este concreto fue
con sus designaciones de serie.
GUÍA DE CONTROL DE CALIDAD Y ENSAYOS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
Instituto Americano del Concreto
116R
Guía de terminología de cemento y
201.2R 207.2R
concreto para concreto duradero Efecto de la restricción, el cambio de volumen y el refuerzo en el agrietamiento del concreto masivo
211.1
212.3R
214
seleccionar proporciones para concreto de alta
304R 308 309R
311.4R
318
363R
y Criterios para Evaluación de Laboratorio
1231
Práctica para el uso de tapas no adheridas en la determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de hormigón endurecido
Asociación Nacional de Concreto Premezclado
resistencia con cemento Portland y cenizas
Manual de control de calidad, Sección 3, Lista de verificación para la certificación de
volantes
instalaciones de producción de concreto premezclado
Aditivos químicos para concreto Práctica recomendada para la evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia del concreto
228.1R
Práctica para Laboratorios de Pruebas de Concreto y Agregados de Concreto para Uso en Construcción
Práctica estándar para seleccionar proporciones para concreto normal, pesado y en masa Guía para
211.4R
1077
363.2R-17
Métodos in situ para estimar la resistencia del
Asociación Canadiense de Normas
CSA-A.23.1M Materiales de hormigón y métodos de concreta construcción
concreto
Guía para Medir, Mezclar, Transportar y Colocar Concreto Práctica estándar para el curado del concreto Guía para la consolidación del concreto Guía para la inspección del concreto Requisitos del código de construcción para hormigón estructural
Informe de Estado del Arte en Hormigón de Alta Resistencia
Institución de estándares británicos
Prueba de concreto, BS 1881, Parte 115, Especificación para máquinas de prueba de compresión para concreto Las publicaciones anteriores se pueden obtener de las siguientes organizaciones: Instituto Americano del Concreto PO Box 9094
Sociedad Americana para Pruebas y Materiales
31 33 39
Práctica para hacer y curar especímenes de prueba de concreto en el campo Especificación para el método de prueba de agregados de concreto para la resistencia a la compresión de muestras cilíndricas de concreto
94 117
Especificación para el método de prueba de concreto premezclado para materiales más finos que 75 µm (No. 200) Tamiz en agregados minerales por lavado
136 172 192 C470
Método de prueba para análisis de tamiz de agregados finos y gruesos Práctica para el Muestreo de Concreto Recién Mezclado
Práctica para hacer y curar especímenes de prueba de concreto en el laboratorio Especificación para moldes para formar cilindros de prueba de concreto verticalmente
566 617 666 672 684
Método de prueba para agregados de contenido de humedad total por secado
Práctica para el remate de probetas cilíndricas de hormigón Método de prueba para la resistencia del hormigón a la congelación y descongelación rápidas Método de prueba para medir la resistencia de superficies de concreto expuestas a productos químicos descongelantes Método de prueba para fabricar, curar aceleradamente y probar especímenes de prueba de compresión de concreto
Farmington Hills, MI 48333-9094 EE. UU.
ASTM 100 Barr Harbour Drive Conshohocken occidental, Pensilvania 19428-2959 EE. UU.
Asociación Nacional de Concreto Premezclado 900 Spring Street Silver Spring, Maryland 20910 EE. UU. Asociación Canadiense de Normas 178 Rexdale Boulevard
Rexdale, Ontario M9W 1R3 Canadá Institución de Normas Británicas 2 Park Street
Londres W1A 2BS Inglaterra
6.2 — Referencias citadas
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363.2R-18
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