Universidad Eafit Universidad Eafit ISSN: X COLOMBIA

Transcripción

1 Universidad Eafit Universidad Eafit ISSN: X COLOMBIA 2004 Julián Vidal Valencia USO DE REFRENTADO NO ADHERIDO EN ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE HORMIGÓN: COMPROBACIÓN DE UNA NORMA Universidad Eafit, julio-septiembre, año/vol. 40, número 135 Universidad Eafit Medellìn, Colombia pp

2 73 REVISTA Universidad EAFIT Vol. 40. No pp R a l a Uso de refrentado no adherido en ensayos de resistencia a la compresión de cilindros de hormigón: comprobación de una norma Julián Vidal Valencia Ingeniero Civil, especialista en Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Profesor del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad EAFIT. jvidal@eafit.edu.co Recepción: 1 8 de m a r z o de 2004 I Ac e p t a ción: 1 7 de j u n i o de 2004 Resumen El uso del refrentado no adherido para el ensayo de resistencia a la compresión, de cilindros normales de hormigón, se inició en Colombia en el año En este artículo se presenta el resultado de una breve investigación que pretendió comprobar la validez del método presentado en la norma ASTM C 1231 y su similar NTC Los resultados finales arrojan un valor de nivel de confianza promedio de 96,1% y un nivel de confianza media de parejas de 98,5%. Las especificaciones estipulan valores mayores de 95% y 98% respectivamente. Palabras Clave Cilindros de hormigón Uso refrentado no adherido Resistencia a la compresión Norma ASTM C 1231 Norma NTC 3708 Use of unbonded caps in trials of resistance of reinforced concrete cylinders: Proving a norm Abstract The use of unbonded caps for trials of compression resistance of normal reinforced concrete cylinders started in Colombia in This article shows the result of a short research that intended to prove the validity of the method displayed in norms ASTM C 1231 and its similar NTC The final results show a average confidence value of 96,1% and a level of medium pair confidence of 98,5%. The specification stipulate values greater than 95% and 98% respectively. Key words Reinforced concrete cylinders Use of unbonded caps Compressive strength resistance Norms ASTM C 1231 Norms NTC 3708

3 74 REVISTA Universidad EAFIT. Vol. 40. No. 135 julio, agosto, septiembre 2004 Introducción D urante mucho tiempo, y aún en nuestros días, se ha utilizado el azufre puro o morteros de azufre (azufre mezclado con arena fina) para refrentar las caras o superficies de carga de cilindros normales de hormigón, para ensayos de resistencia a la compresión. Lo anterior garantiza que dichas caras tengan una superficie regular y ofrezcan un paralelismo adecuado, para que la carga sea lo más axial posible. Esta práctica se extendió a los ensayos de compresión para ladrillos de arcilla y bloques de concreto, pero aún no ha sido validada. El uso del azufre presenta problemas que deben tenerse en la cuenta en el manejo cuidadoso que requiere esta práctica, por ejemplo: quemaduras, inhalación, contaminación, corrosión de partes metálicas y electrónicas de los equipos, debido a que el gas que produce el azufre en asocio con la humedad higroscópica, produce ácido sulfúrico. A principios del año 1993, se implementó una metodología que permite el uso de discos de neopreno o caucho natural, retenidos en platos de acero para reemplazar el refrentado tradicional con azufre. Las normas ASTM C y NTC hacen referencia a dicha práctica. Los discos de caucho natural o neopreno, al deformarse, logran acumular energía, que en algún instante será superior al esfuerzo residual del cilindro, lo que al final producirá una falla explosiva y fuera del comportamiento de falla típica. Es posible entonces entender, que el uso de esta metodología requiere calibrarse con la práctica para lograr su validez, por lo que es necesario realizar un estudio detallado por parte de cada laboratorio para validar su uso, incluso en combinación con materiales de diferentes fabricantes. A continuación se presenta el estudio realizado en el laboratorio de Suelos, Concretos y Pavimentos de la universidad EAFIT, con el cual se pretendió demostrar la validez de aplicación de la norma NTC , usando discos de caucho natural fabricados en la ciudad de Medellín y con las características que se presentan en la Tabla 1.

4 VIDAL V., J. Uso de refrentado no adherido en ensayos de resistencia a la compresión de cilindros de hormigón Procedimiento Para realizar el estudio de validación del uso de refrentado no adherido, se siguió el siguiente derrotero: Figura 1. Fotografía de los procesos de evaluación de los cilindros 1.1 Fabricación de los platos retenedores y los discos de caucho natural, de acuerdo con las medidas especificadas en las normas. En la figura 1, se presentan los dispositivos mencionados, el cilindro en etapa de falla y en falla final. 1.2 Evaluación de los discos de caucho natural y comparación de acuerdo con las especificaciones de la norma, obteniendo los resultados que se muestran en la Tabla 1: Tabla 1. Evaluación de los discos de caucho natural Descripción Norma Investigación Dureza Shore A 50 a Espesor 13 mm + 2 mm 11,5 mm + 5 mm 1.3 Realización del ensayo de resistencia a la compresión, sobre 441 parejas de cilindros, ensayando uno con refrentado de azufre y el otro con refrentado no adherido. 2. Manejo de los datos de resistencia a la compresión Las normas ASTM y NTC, recomiendan la siguiente formulación: Para este caso es importante aclarar que las normas ASTM y NTC utilizadas en este estudio, establecen realizar este procedimiento para un solo valor de resistencia a la compresión, sin embargo se utilizaron cilindros de diferentes proyectos de la ciudad de Medellín, los cuales cubrían un intervalo de 2,5 MPa a 40 MPa. 1.4 Evaluación cada 100 usos de la permanencia de la dureza Shore A, dentro de las especificaciones estipuladas en el numeral 1.2, además de la presencia y estado de fisura y desbordamiento. Donde: di: Diferencia de la resistencia a la compresión en una pareja de cilindros Xp i : Resistencia a la compresión obtenida utilizando refrentado no adherido Xs i : Resistencia a la compresión obtenida utilizando refrentado adherido

5 76 REVISTA Universidad EAFIT. Vol. 40. No. 135 julio, agosto, septiembre 2004 Xs: Resistencia a la compresión promedio obtenida con el refrentado adherido Xp: Resistencia a la compresión promedio obtenida con el refrentado no adherido Donde: d: Valor promedio de las diferencias Sd: Desviación estándar de las diferencias La prueba se valida mediante la siguiente expresión: Donde: t: valor de t student para (n-1) pares con α = 0,05 de la siguiente tabla: (n-1) T (α = 0,05) A 9 1, , , , Resultados Los resultados obtenidos al aplicar la metodología propuesta en el numeral anterior, arrojó los valores que se presentan en la Tabla 2, en la cual se compara con las especificaciones de la norma: Tabla 2. Resultados de la prueba comparados con las especificaciones de la norma Descripción Norma Investigación Nivel de confianza promedio Mayor de 95% 96,1% Nivel de confianza media de parejas Mayor de 98% 98,5% Número de usos a 1500

6 VIDAL V., J. Uso de refrentado no adherido en ensayos de resistencia a la compresión de cilindros de hormigón En la Figura 2 se presenta la correlación de los valores de resistencia a la compresión, obtenidos con las dos prácticas de refrentado, la cual se ajusta a la siguiente expresión: Xs = 0, Xp 1,01 El análisis estadístico de la correlación de valores, arrojó los siguientes valores: Coeficiente de correlación = 0, r 2 = 96,1565 Error estándar = 0, Figura 2. Correlación de los valores de resistencia a la compresión Xs (kgf/cm 2 ) Xp (kgf/cm 2 ) Conclusiones En el numeral anterior se hace evidente que el uso del refrentado adherido para el ensayo de compresión de cilindros normales de concreto, puede ser una práctica válida en el laboratorio de Suelos, Concretos y Pavimentos de la universidad EAFIT y otros laboratorios que hagan uso de cauchos de neopreno como los fabricados para esta investigación, los cuales son elaborados con propiedades similares a los de fabricantes del medio. Aunque la norma sugiere trabajar para un solo valor de resistencia a la compresión, este trabajo se realizó para un intervalo entre resistencias de 2,5 MPa y 40 MPa, con lo cual se comprueba que el caucho natural empleado se adecúa a intervalos grandes de resistencia. Es posible obtener mejores resultados de los aquí presentados, pues las parejas de cilindros empleadas en este trabajo corresponden a muestras suministradas por diferentes obras, lo que hace pensar que las variables de desviación involucradas en el estudio son altas; sin embargo el método sigue mostrando su bondad. El uso en ensayos de compresión para bloques de hormigón y ladrillos de arcilla, no se ha validado suficientemente, por lo que se recomienda emplear la metodología presentada en el numeral 2.

7 78 REVISTA Universidad EAFIT. Vol. 40. No. 135 julio, agosto, septiembre 2004 Esta metodología se ha empleado también en la determinación del módulo elástico del hormigón, por algunos investigadores de otros países, quienes han encontrado que dicho módulo es 5% menor que el obtenido en ensayos en los que se ha utilizado refrentado con azufre. Queda pendiente que en Colombia se hagan este tipo de investigaciones, muy necesarias, pues por lo general optamos por emplear los resultados de investigaciones de contextos distintos al propio. El tipo de falla, al utilizar el refrentado no adherido en los ensayos de compresión de cilindros, no se comporta como falla típica, pues es el resultado de la liberación de energía acumulada durante el esfuerzo que deforma el disco de caucho natural. En la Figura 1 se presenta el tipo de falla generada. Se tiene evidencia de discos elaborados en USA que tienen un uso de 100 veces (ver norma ASTM C ), en Venezuela de 400 (según el estudio realizado por la empresa Ingeniería del Servicio, de dicho país), mientras que los elaborados en el laboratorio de EAFIT tienen hasta 1500 usos. Ventajas: Reducción del tiempo de ejecución del ensayo Menor contaminación Seguridad Menores costos de ensayo Desventajas: Generación de escombros Se pierde el reciclaje de los cilindros en vías, jardineras y otros En ensayo de Módulo Elástico, la instrumentación sufre choques que hacen que deba ser ajustada y calibrada de forma más continua. Bibliografía ICONTEC (2000). Ensayo de Resistencia a la Compresión de Cilindros Normales de Concreto. Norma Técnica Colombiana NTC 673. ICONTEC (1995). Uso de Refrentado no Adherido para la Determinación de la Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto Endurecido. Norma Técnica Colombiana NTC ASTM C Standard Practice for Use of Unbonded Caps in Determination of Compressive Strength of Hardened Concrete Cilindres. Investigaciones y Tesis de Grado. (1995) Refrentado con Neopreno. En: Revista Noticreto. No. 36.