Método de ensayo. Determinación del contenido de aire del concreto hidráulico recién mezclado por el método volumétrico.

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1 Norma Técnica Guatemalteca NTG 41017h6 Título Método de ensayo. Determinación del contenido de aire del concreto hidráulico recién mezclado por el método volumétrico. Correspondencia Esta norma es esencialmente equivalente a la norma ASTM C173/C Observaciones Comisión Guatemalteca de Normas Referencia Ministerio de Economía Info-coguanor@mail.mineco.gob.gt ICS Calzada Atanasio Tzul zona 12 Htpp// Teléfonos: (502) al 87 Fax: (502)

2 INDICE Título Página 1 Objeto 3 2 Documentos citados Importancia y utilización. 3 4 Equipo Calibración. 6 6 Muestreo Procedimiento Cálculos Precisión y Sesgo Palabras Clave Apéndice

3 Método de ensayo. Determinación del contenido de aire del concreto hidráulico recién mezclado por el método volumétrico. 1. Objeto 1.1 Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire en mezclas de concreto hidráulico recién mezclado que contengan cualquier tipo de agregado, ya sea denso, celular ó de baja densidad (liviano). 1.2 Los valores establecidos ya sea en unidades pulgada-libra ó unidades SI, deben considerarse separadamente como valores estándar. Las unidades pulgadalibra, se muestran en paréntesis. Los valores expresados en cada sistema, no son equivalentes exactos, por lo tanto, cada sistema debe ser usado independientemente uno del otro. La combinación de valores de las dos unidades puede resultar en un incumplimiento con la norma. 1.3 Esta norma no pretende tratar todos los aspectos relacionados a la seguridad y salubridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas de salud y seguridad apropiadas, y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras, previo a su uso. Advertencia Las mezclas frescas de cementantes hidráulicos son cáusticas y pueden causar quemaduras químicas a la piel y al tejido por una exposición prolongada Documentos Citados 2.1 Normas ASTM 2 C 29/C 29M Método de ensayo. Determinación de la densidad aparente (masa unitaria) e índice de vacíos en los agregados. C 172 Práctica para el muestreo del concreto recién mezclado. C 231 Método de ensayo. Determinación del contenidos de aire del concreto recién mezclado, por el método de presión. C 670 Práctica para la preparación de enunciados de precisión y sesgo de los métodos de ensayo de materiales de construcción. 3. gnificación y utilización 3.1 Este ensayo abarca la determinación del contenido de aire en mezclas de concreto fresco. Esta medición corresponde al aire contenido en la fracción de mortero del concreto, pero no es afectada por el aire que pueda estar presente dentro de las partículas del agregado poroso Por lo tanto, este es el ensayo adecuado para determinar el contenido de aire en los concretos elaborados con agregados livianos, escoria enfriada con aire y agregados de alta porosidad ó agregados naturales vesiculares. 3.2 Este método de ensayo requiere la adición de suficiente alcohol isopropílico. Cuando el medidor está siendo llenado inicialmente con agua, de modo que después 1 Vea sección sobre precauciones de seguridad, Manual of Aggregate and Concrete Testing, Annual Book of ASTM Standards, Vol Las normas ASTM, las normas ASTM pueden consultarse en ó en service@astm.otg. 3

4 del primer ó los subsecuentes rodamientos, se acumule poco, ó nada de espuma en el cuello de la sección superior del recipiente de medición. hay mas espuma que el equivalente al 2% de aire por encima del nivel de agua, el ensayo se declara inválido y debe ser repetido usando una cantidad mayor de alcohol. No se permite la adición de alcohol para dispersar la espuma, en ningún momento después del llenado del medidor a la marca cero. 3.3 El contenido de aire del concreto endurecido puede se más alto o más bajo que el contenido de aire determinado por este método de ensayo. Esto depende de los métodos y de las cantidades de esfuerzo de consolidación aplicados al concreto del cual se toma el espécimen de concreto endurecido; de la uniformidad y estabilidad de las burbujas de aire, tanto en el concreto fresco como en el endurecido; de la exactitud del examen microscópico, si lo hubo; del tiempo de comparación; de la exposición al ambiente; de la etapa dentro de los procesos de entrega, colocación y consolidación en el cual se determina el contenido de aire del concreto no endurecido, esto es, antes ó después de que el concreto salga de la bomba; y otros factores. 4. Equipo 4.1 Medidor de aire. Un medidor de aire integrado por dos partes: un recipiente de medición y una sección superior, (Figura 1). Debe satisfacer los siguientes requisitos: El recipiente y las secciones superiores deben tener un espesor y rigidez suficientes para soportar el uso rudo del trabajo de campo. El material no deberá ser atacado por la pasta de cemento de alto ph, ni deformarse cuando se almacene a altas temperaturas en espacios cerrados o volverse quebradizo o agrietarse a bajas temperaturas. Debe obtenerse un sello hermético cuando la sección de la parte superior se fije al recipiente Recipiente. El recipiente debe tener un diámetro de 1 a 1.25 veces su altura. Debe tener una pestaña en la superficie superior ó cerca de ella. Los recipientes no deben tener una capacidad menor de 2.0 L (0.075 pies 3 ). 4

5 Fig. 1. Aparato para medir el contenido de aire del concreto fresco por el método volumétrico. Tapa hermética V2 > 1.2 V1 Sección superior Pestañas con empaques Vol = V2 Recipiente de medición Vol = V1 H D = 1 a 1 ¼ H Sección superior. La sección superior debe tener por lo menos 20% más capacidad que el recipiente y debe estar equipada con un empaque flexible, y un dispositivo para ajustarla al borde del recipiente. También debe estar equipada con un cuello de vidrio o plástico transparente, graduado con incrementos no mayores de 0.5% desde 0 en la parte superior hasta 9% ó más, del volumen del recipiente. Las graduaciones deben tener una exactitud de ± 0.1% del volumen del recipiente. Además, el extremo superior del cuello debe tener una tapa hermética que mantenga sellada la unidad cuando ésta sea invertida y rodada. 4.2 Embudo. Un embudo de metal cuyo conducto tenga un tamaño tal que permita insertarlo a través del cuello de la sección superior, y un largo suficiente para llegar a un punto justo arriba del fondo de la sección superior. El extremo de la descarga del embudo debe estar construido de tal manera que cuando se agregue agua al recipiente se perturbe lo menos posible al concreto en su interior. 4.3 Varilla de apisonado. Una varilla redonda, lisa y recta, de 16 mm ± 2 mm (5/8 pulg ± 1/6 pulg) de diámetro y de por lo menos 300 mm (12 pulg) de largo con ambos extremos redondeados en forma semiesférica del mismo diámetro. La varilla puede ser de acero, polietileno de alta densidad u otro plástico de igual ó mayor resistencia a la abrasión. 4.4 Barra enrasadora. Una barra de acero, plana y recta, de al menos 3 mm x 20 mm x 300 mm (1/8 pulg x ¾ pulg x 12 pulg) o una barra plana y recta de 5

6 polietileno de alta densidad ó de otro plástico de igual o mayor resistencia a la abrasión, de por lo menos 6 mm x 20 mm x 300 mm (¼ pulg x ¾ pulg x 12 pulg). 4.5 Copa calibradora. Una copa de metal ó plástico con una capacidad ó estar graduada en incrementos iguales a 1.00 ± 0.04%, del volumen del recipiente del medidor de aire. La copa calibrada ha de usarse únicamente para agregar agua cuando el contenido de aire en el concreto exceda el 9% del rango calibrado del medidor. 4.6 Vasija de medición para alcohol isopropílico. Una vasija con una capacidad mínima de al menos 1 pinta (500 ml) con graduaciones no mayores a 100 ml (4 onzas) para medir una cantidad de alcohol isopropílico. 4.7 Jeringa. Una jeringa de hule con una capacidad de, por lo menos 50ml (2 onzas). 4.8 Vasija vertedora para agua. Un recipiente con una capacidad aproximadamente de 1 Litro (¼ de galón). 4.9 Cucharón. De un tamaño suficientemente grande para que la cantidad de concreto obtenida del recipiente de la mezcla sea representativa, y suficientemente pequeño para que no se desparrame durante su colocación en el recipiente de medición de aire Alcohol isopropílico. Utilizar alcohol isopropílico a 70% por volumen (aproximadamente 65% por peso) (Nota 1). Se permiten otros agentes dispersores de espuma si los ensayos demuestran que el uso del agente no cambia el contenido de aire indicado, en las cantidades que están siendo usadas, en mas de 0.1%, ó si se desarrollan factores de corrección similares a los de la Tabla 1. Cuando se usan otros dispersores, debe haber a la mano en el laboratorio una copia de los registros que documenten los ensayos ó cálculos. NOTA 1. El alcohol isopropílico al 70% comúnmente se encuentra disponible como alcohol para frotación. Alcohol con grados de concentración mayores pueden ser diluidos con agua hasta alcanzar la concentración requerida Mazo. Un mazo con cabeza de hule o cuero crudo, con una masa aproximada de 600 ± 200 g (1.25 ± 0.50 lb). 5. Calibración 5.1 Calibrar el recipiente de medición y la copa calibrada, al poner en uso el equipo, y después, a intervalos de un año o cuando haya alguna razón para pensar que pueden estar dañados o deformados tanto el recipiente como la copa calibrada. 5.2 Determinar el volumen del recipiente con una exactitud de por lo menos 0.1% determinando la masa de agua requerida para llenarlo a temperatura ambiente y dividiendo la masa entre la densidad del agua a la misma temperatura. Seguir el procedimiento de calibración descrito en el método de ensayo C29/C 29M. 5.3 Determinar la exactitud de las graduaciones en el cuello de la sección superior del medidor de aire llenando con agua el recipiente de medición y la sección superior ensambladas, hasta que el nivel llegue a la marca de mayor contenido de aire Agregar agua en incrementos de 1.0% del volumen del recipiente para verificar la exactitud en el rango de graduación del contenido de aire. El margen de 6

7 error en cualquier punto del rango de graduación no debe ser mayor de 0.1% de aire. 5.4 Determinar el volumen de la copa calibrada utilizando agua a 21.1 C (70 F) mediante el método descrito en el punto 5.2. Se puede realizar una verificación rápida añadiendo una o mas copas calibradas de agua al equipo ensamblado y observando el incremento en la altura de la columna de agua, después de llenarlo hasta cierto nivel. 6. Muestreo 6.1 Obtener una muestra del concreto fresco de acuerdo con los procedimientos descritos en la Práctica C 172. el concreto contiene partículas de agregado grueso que pudieran quedar retenidas en el tamiz de 37.5 mm (1 ½ pulg), tamizar en húmedo una muestra representativa empleando el tamiz de 25 mm (1 pulg), hasta obtener una cantidad ligeramente mayor a la que se necesita para llenar el recipiente de medición. El tamizado en húmedo debe realizarse conforme al procedimiento establecido en la Práctica C 172. Llevar a cabo el tamizado en húmedo con la mínima alteración posible del mortero. No intente retirar el mortero adherido a las partículas de agregado grueso retenidas en el tamiz. 7. Procedimiento 7.1 Varillado y emparejado. Humedezca la parte interior del recipiente de medición con una esponja con agua, o mójelo y séquelo hasta que tenga una apariencia húmeda, pero no brillante. Utilizando el cucharón descrito en 4.9, llenar el recipiente de medición con concreto fresco, en dos capas de aproximadamente igual volumen, mientras se coloca el concreto en el recipiente, mover el cucharón alrededor del perímetro de la abertura del recipiente para asegurar una distribución uniforme del concreto con una mínima segregación. Varillar cada capa con 25 penetraciones de la varilla de apisonar. No golpee el fondo del recipiente de medición con mucha fuerza al varillar la primera capa. Al varillar la segunda capa, penetre la capa anterior aproximadamente 25 mm (1 pulg). Después de varillar cada capa, golpee con el mazo los lados del recipiente de medición de 10 a 15 veces, para cerrar cualquier vacío que haya dejado la varilla de apisonado y para expulsar cualquier burbuja grande de aire que pudiera haber quedado atrapada. Después de apisonar ligeramente la capa final, es aceptable un ligero exceso de concreto de 3 mm (1/8 de pulg) ó menos, por encima del borde. Agregar ó remover una muestra representativa de concreto, si es necesario para obtener la cantidad requerida de concreto. 7.2 Enrasado. Después de varillar y emparejar la segunda capa, quitar el exceso de concreto con la barra enrasadora hasta que la superficie quede nivelada con la parte superior del recipiente. Limpiar el borde ó pestaña del recipiente. 7.3 Adición de agua y alcohol. Humedecer la parte inferior de la sección superior del medidor, incluyendo la tapa. Fijar la sección superior del recipiente de medición e insertar el embudo. Agregar al menos 0.5 Litros (1 pinta) de agua seguido por la cantidad seleccionada de alcohol isopropílico (ver nota 2). Registrar la cantidad de alcohol isopropílico agregado. Continuar agregando agua hasta que aparezca en el cuello graduado de la sección superior (ver Nota 3). Remover el 7

8 embudo. Ajustar el nivel del líquido con la jeringa de hule hasta que la parte inferior del menisco esté a nivel con la marca cero. Fijar y apretar la tapa hermética al agua. NOTA 2 La cantidad de alcohol isopropílico necesaria para obtener una lectura estable y un mínimo de espuma en la parte superior de la columna de agua dependerá de varios factores. Muchos concretos hechos con menos de 300 kg/m³ (500 lb/y³) de cemento y contenidos de aire menores al 4% pueden requerir menos de 250 ml (0.5 pintas) de alcohol. Algunas mezclas con alto contenido de cemento, hechas con humo de sílice que tienen contenidos aire del 6% ó más, pueden requerir más de 1500 ml (3 pintas) de alcohol. La cantidad requerida variará con el contenido de aire en el concreto, la cantidad y tipo del aditivo incorporador de aire, el contenido del cemento y el contenido de álcali de cemento, y, quizás, otros factores. Generalmente, la cantidad de alcohol necesario puede establecerse para proporciones de mezclas dadas y no debe cambiar grandemente durante el curso de una obra. NOTA 3 alguna vez es necesario usar más de 2.0 L (4 ó 4.5 pt) de alcohol isopropílico, puede ser necesario restringir la cantidad de agua agregada inicialmente para evitar llenar en exceso el medidor. n embargo, es deseable agregar inicialmente, al menos, algo de agua para ayudar a mezclar el alcohol y limitar el contacto del alcohol concentrado con la superficie superior del concreto. 7.4 Desplazar el volumen de aire del espécimen de concreto utilizando estos procedimientos: Liberar el concreto de la base: Voltear rápidamente el medidor, sacudir la base horizontalmente, y volver el medidor a la posición vertical. Para evitar que el agregado se deposite en el cuello de la unidad, no debe mantenerse invertido por más de 5 segundos cada vez. Repetir el proceso de inversión y sacudida por un mínimo de 45 segundos y hasta que el concreto se haya liberado y se pueda oír el agregado moviéndose en el medidor cuando es volteado Rodamiento. Colocar una mano en el cuello del medidor y la otra en la pestaña (patín). Usar la mano en el cuello, inclinar la parte superior del medidor aproximadamente 45 respecto a la posición vertical con la orilla inferior de la base del medidor descansando en el piso o en la superficie del trabajo. Mantenga esta posición durante todos los procedimientos descritos en esta sección. Usando la mano en la pestaña para girar el medidor, rodar vigorosamente el medidor de ¼ a ½ vuelta hacia delante y hacia atrás varias veces, iniciando y deteniendo rápidamente el giro. Voltear la base del medidor aproximadamente 1/3 de vuelta y repetir el procedimiento de rodamiento como se estableció previamente. Continuar los procedimientos de vuelta y rodamiento por aproximadamente un minuto. Debe oírse que el agregado se está deslizando en el medidor durante este proceso , en algún momento, durante los procedimientos de inversión y rodamiento se descubre que el líquido se esta fugando del medidor, el ensayo no tiene validez y debe empezarse un nuevo ensayo como se indica en Poner la unidad en posición vertical y aflojar la tapa hermética para permitir que se estabilice cualquier presión que haya. Permitir que el medidor esté parado mientras que el aire se eleva a la parte superior y hasta que el nivel del líquido se estabilice. El nivel del líquido se considera estable cuando no cambia más de 0.25% de aire en un periodo de 2 minutos se necesitan más de 6 minutos para que el nivel del líquido se estabilice, ó si hay más espuma que la equivalente a dos divisiones porcentuales completas del contenido de aire en la escala del medidor sobre el nivel del líquido, deseche el ensayo y empiece un nuevo ensayo como se indica en 6.1. Utilizar una adición mayor de alcohol de la que fue usada en el ensayo anterior. 8

9 el nivel es estable, sin una cantidad excesiva de espuma, leer la parte inferior del menisco al 0.25% más cercano y registrar la lectura inicial del medidor el contenido de aire es mayor que el rango de 9% del medidor, agregar un número suficiente de copas calibradas de agua para hacer que el nivel del líquido quede en el rango graduado. Leer la parte inferior del menisco al 0.25% más cercano. Registrar el número de copas calibradas de agua que han de ser agregadas a lectura final del medidor en Confirmación de la lectura inicial del medidor: Cuando se obtenga una lectura inicial del medidor como en , volver a apretar la parte superior y repetir el rodamiento de 1 minuto, como se indica en 7.4.2, y Cuando el nivel del líquido sea estable, como en 7.4.2, y se cumplan los requisitos de , hacer una lectura directa a la parte inferior del menisco y calcular al 0.25% de aire. esta lectura del medidor no ha cambiado en más de 0.25% de la lectura inicial en , registrarla como la lectura final del medidor de la muestra ensayada la lectura ha cambiado respecto a la lectura inicial del medidor en más de 0.25% de aire, registrar esta lectura como una nueva lectura inicial y repetir el rodamiento por un minuto, tal como se indica en Leer el contenido de aire indicado. esta lectura no ha cambiado en más de 0.25% de aire respecto a la lectura inicial mas nueva, registrarla como la lectura final del medidor la lectura ha cambiado en más de 0.25%, desechar el ensayo y empezar un nuevo ensayo en una nueva muestra de concreto, como se indica en 6.1, usando más alcohol. 7.6 Desensamble el aparato. Retire el cincho fijador, levante lentamente la parte superior del medidor y descargue el recipiente en forma enérgica de una sola vez, examinar los contenidos para asegurarse de que no haya porciones de concreto muy empaquetado (adheridos a la base del recipiente), y sin perturbar. se encuentran porciones de concreto sin alterar, el ensayo no tiene validez. 8. Cálculos 8.1 más de 1.25 L (2.5 pintas) de alcohol isopropílico se usaron en 7.3, se requiere de una corrección de la lectura final del medidor. Redondear el volumen de alcohol usado a los 0.5 L (pinta) más cercana, y seleccione el factor de corrección de la Tabla 1. Tabla 1 Corrección para el efecto del alcohol isopropílico En C173/C 173M, lectura del medidor de aire 70% de alcohol isopropílico usado Pintas Onzas Litros Corrección % A fluidas < 2.0 < 32 < B A Restar de la lectura final del medidor B Las correcciones han de aplicarse únicamente cuando se usen 1.25 L (2.5 pt) ó más de alcohol isopropílico. Los valores dados son para medidores de aire que tienen un volumen de recipiente de 2.1 L (0.075 pie³) y una sección superior que es 1.2 veces el volumen del recipiente. 9

10 Nota 4. Cuando la sección superior se llena inicialmente a la marca cero con agua y alcohol isopropílico, esa mezcla tiene un volumen definido; sin embargo cuando esa solución se mezcla más adelante con el agua presente en el concreto la concentración de alcohol cambia y la nueva solución ocupa un volumen ligeramente menor que el que tenía al llenar inicialmente el medidor de aire a la marca cero. Por esta razón el medidor tiende a indicar una cantidad de aire mayor que el contenido de aire actual, cuando se usan más 1.2 L (2.5 pt) de alcohol. Por lo tanto, cuando se usan grandes cantidades de alcohol, los factores de corrección de la Tabla 1, reducen el contenido de aire indicado por el medidor. 8.2 Contenido de aire. Calcular el contenido de aire del concreto en el recipiente de medición, como sigue: A = AR C + W Donde: A = contenido de aire, % AR = lectura final de contenido de aire, % C = Factor de corrección de la Tabla 1 W = Número de copas calibradas de agua añadidas al medidor de aire (ver ) Reportar el contenido de aire al más cercano 0.25% 8.3 Cuando la muestra ensayada represente la porción de la mezcla obtenida por tamizado en húmedo por el tamiz de 25 mm (1 pulg), calcular el contenido de aire del mortero ó de la mezcla completa, usando las fórmulas dadas en el método de ensayo C Precisión y sesgo 9.1 La desviación estándar es esencialmente proporcional al promedio para diferentes niveles de contenido de aire. El enunciado de precisión siguiente está basado en 979 ensayos, realizados en seis campos experimentales por el West Virginia DOT (Departamento de Transporte de Virginia). El coeficiente de variación multioperador fue del 11% del contenido de aire medido. Por lo tanto, los resultados de los ensayos con dos operadores diferentes, sobre especímenes tomados de una sola muestra de concreto, no deben diferir entre sí en más de 32% de su contenido de aire promedio (ver Nota 5). NOTA 5 Estos números representan, respectivamente, los limites 1s% y d2s% descritos en la Práctica C 670. Los datos colectados para el enunciado de la precisión se obtuvieron usando procedimientos estándar, previo al uso de grandes cantidades de alcohol isopropílico en el Método de ensayo C 173/C 173M Este método de ensayo proporciona procedimientos volumétricos para determinar el contenido de aire del concreto fresco recién mezclado. Cuando se ha realizado adecuadamente, este método de ensayo no presenta sesgo, porque el valor del contenido de aire sólo puede definirse en los términos de este método de ensayo. 10. Palabras Clave 10.1 Contenido de aire; calibración; concreto hidráulico; factor de corrección; concreto recién mezclado; recipiente medidor; método volumétrico. 10

11 APÉNDICE (Información no obligatoria) X1. Lista de comprobación de pasos para la realización del método de ensayo de contenido de aire volumétrico. X1.1 El siguiente procedimiento simplificado (ver Figura X1.1), no incluye todos los pasos ni precauciones requeridas para realizar el ensayo apropiadamente. Se suministra para ayudar a los nuevos usuarios a seguir la secuencia de los pasos principales. FIG X1.1 Delineamiento de lista de comprobación de pasos para la realización del método de ensayo de contenido de aire volumétrico. Inicie Humedeciendo el recipiente (7.1) FASE 1 Rodamiento al menos 1 m (7.4.2) Llene recipiente en dos capas (7.1) Ponga unidad en posición vertical ( ) Ajuste nivel del concreto (7.1) Enrasado (7.2) El medidor tiene fuga ( ) Descarte el ensayo, repare el equipo, repita el ensayo Moje sección superior y tapa (7.3) No Fije sección superior agregue agua y alcohol (7.3) Contenido de aire se estabiliza en menos de 6 No Deseche ensayo repare el equipo, repítalo usando mas alcohol Inversión al menos 45s (7.4.1) La espuma es menos que 2 divisiones completas No Deseche ensayo, repítalo usando más alcohol Proceda a FASE 2 11

12 FASE 2 Continuación Primera Lectura Registre lectura inicial del medidor ( ) Regrese a cuadro 1 (7.5.1) Segunda Lectura Tome lectura del medidor (7.5.2) 2 lecturas dentro del 0.25 % No Regrese a Fase 1 ( ) Tercera Lectura Tome lectura del medidor ( ) 2 lecturas dentro del 0.25 % (7.5.2) Proceda a FASE 3 No Descarte Ensayo Repítalo usando más alcohol ( ) 12

13 FASE 3 Registre la lectura final del medidor (7.5.2) Desensamble el medidor y examinar contenido (7.6) Se usó 2.5 pt (1.25L) o más (8.1) El contenido de aire es la lectura final del medidor, excepto cuando hay que agregar copas calibradas como en (8.1 y 8.2) Registrar el contenido de aire al más cercano 0.25% (8.2.1) El contenido de aire es la lectura final menos la corrección de tabla 1 (8.1 y 8.2) --Ultima Línea 13