FLUJO PLÁSTICO DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN MTC E 715-2000 Este Modo Operativo está basado en la Norma ASTM C 512, la misma que se ha adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua. Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación. 1. OBJETIVO Sirve para la determinación del flujo plástico (creep) del concreto en cilindros moldeados, que se someten a la acción de una carga longitudinal compresiva. El método se limita a concretos con tamaño máximo de agregado no mayor de 50 mm (2"). 2. SIGNIFICADO Y USO 2.1 Este método mide la deformación por comprensión inducida por la carga dependiente del tiempo, para edades escogidas del concreto, bajo una serie arbitraria de condiciones ambientales controladas. 2.2 Este método se puede usar para comparar los potenciales de flujo plástico de distintos concretos. Un procedimiento posible consiste en utilizar la ecuación desarrollada (o método gráfico) para calcular esfuerzos, a partir de datos de deformación en estructuras masivas de concreto no reforzado. Para aplicaciones de diseño más específicas, las condiciones del ensayo fijadas más adelante en esta norma deberán modificarse para simular lo más cercanamente posible, las condiciones anticipadas de curado, térmicas, de exposición y duración de carga, para la estructura prototipo. 2.3 Ante la ausencia de hipótesis satisfactorias que gobiernen el fenómeno del flujo plástico, se han considerado algunas suposiciones, que generalmente están siendo confirmadas mediante ensayos y por la práctica. El flujo plástico es proporcional al esfuerzo de compresión para valores entre el 0 y 40% de la resistencia a la compresión del concreto. Se ha demostrado concluyentemente que el flujo plástico es directamente proporcional, al contenido de pasta, para el rango de contenidos de pasta utilizados normalmente en el concreto. ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 1
Así es como las características del flujo plástico de mezclas de concreto que tienen agregados con tamaño máximo mayor de 50 mm (2"), pueden determinarse a partir del flujo plástico de la porción que pasa por el tamiz de 50 mm (2"), multiplicando este valor, por la relación de contenidos de pasta de cemento (en volumen) entre la mezcla completa y la porción tamizada. 2.4 El uso de una expresión logarítmica (numeral 7), no implica que la relación entre el flujo plástico y el tiempo de deformación, sea necesariamente una función logarítmica exacta; sin embargo, para un periodo de un año la expresión se aproxima al comportamiento normal con suficiente exactitud, para hacer posible el calculo de parámetros que son útiles para el propósito de comparar concretos. 2.5 No hay datos que podrían fundamentar la extrapolación de los resultados de este ensayo a esfuerzos de torsión y tensión. 3. APARATOS 3.1 Moldes. Serán cilíndricos y cumpliendo los requerimientos de la norma MTC E702 "Fabricación y curado en el laboratorio de muestras de concreto". 3.2 Dispositivo de carga. Capaz de aplicar y mantener la carga requerida sobre el espécimen sin importar cualquier cambio en las dimensiones del mismo. En su forma más simple, el dispositivo de carga consistirá en cabezales planos de apoyo sobre los extremos del espécimen, un elemento para mantener la carga, que puede ser: un resorte, una cápsula hidráulica o ambos y varillas con roscas, para tomar las reacciones del sistema cargado. Las superficies de carga se desviarán del plano no más de 0.025 mm (0.001"). En un dispositivo de carga se pueden apilar varios especimenes para ensayarlos simultáneamente. Cuando se utiliza un elemento hidráulico para mantener la carga, se pueden atender simultáneamente varios dispositivos de carga por medio de una unidad central hidráulica de regulación de presión, que la integran: un acumulador, un regulador, manómetros y una fuente de alta presión tal como un cilindro de nitrógeno o una bomba de alta presión. Pueden utilizarse resortes como los del sistema amortiguador de ferrocarriles, para mantener la carga sobre dispositivos similares a los que se describieron antes. La compresión inicial se aplicará por medio de un gato portátil o una máquina de ensayo. Cuando se usen resortes, deberá cuidarse que se disponga de una cabeza apoyada sobre una rotula y que la placa de apoyo este suficientemente bien agarrada para asegurar una carga uniformemente aplicada a los cilindros. Se dispondrá de medios adecuados para medir la carga con una aproximación del 2% de la carga total aplicada. Puede ser un manómetro con instalación fija o un gato hidráulico con celdas de carga que se colocan en el dispositivo, a medida que la carga se aplica ajusta. ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 2
3.3 Dispositivos medidores de deformación. Los aparatos utilizados deberán tener dispositivos para medir la deformación longitudinal en el espécimen con aproximación a las diezmillonésimas. El dispositivo puede estar integrado al aparato, puede ser instalado o ser portátil Si se utilizan los portátiles, los puntos de contacto deberán marcarse sobre el espécimen en forma notoria. No se permitirá el uso de deformímetros que dependen de contacto por fricción. Si se utiliza un medidor integrado, deberá estar situado en forma que su movimiento de deformación ocurra a lo largo del eje longitudinal del cilindro. Si se utilizan aparatos externos, las deformaciones serán medidas por lo menos sobre dos líneas medidoras espaciadas uniformemente alrededor de la periferia del espécimen. Los medidores pueden ser instrumentados para que la deformación media sobre todas las líneas del medidor puedan leerse directamente. La línea de medida efectiva será al menos tres veces el tamaño máximo del agregado del concreto. Los aparatos de medir deformaciones, deberán ser capaces de medir por lo menos durante un año, sin cambios en la calibración. 4. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 4.1 Tamaño del espécimen. El diámetro de cada espécimen será de 150 + 1.6 mm (6 + 1/16") y la longitud será de 292 mm (11 1/2"), por lo menos. Cuando los extremos del espécimen están en contacto con los platos de carga de acero, la longitud del espécimen será igual a la longitud del aparato medidor de deformaciones mas el diámetro del espécimen. Si los extremos del espécimen están en contacto con otros especimenes de concreto similares al que se esta ensayando, la longitud del espécimen será, por lo menos, igual a la del medidor de longitudes del dispositivo de medición de deformaciones, mas 38 mm (1 1/2"). Entre el espécimen de ensayo y el plato de carga de acero, en cada extremo de una pila, deberá instalarse un cilindro adicional no instrumentado cuyo diámetro sea igual al del cilindro que se ensaya, y cuya longitud sea al menos igual a la mitad de su diámetro. 4.2 Fabricación de especímenes. El tamaño máximo del agregado que se vaya a utilizar no deberá exceder de 50 mm (2"). Los cilindros fundidos verticalmente se fabricarán conforme a lo indicado en la norma MTC E702; los extremos de cada cilindro cumplirán los requisitos de la norma MTC E703, "Refrentado de cilindros de concreto". Los cilindros fundidos horizontalmente se consolidarán por métodos apropiados para la consistencia del concreto. Deberá ponerse mucha atención para que la varilla o el vibrador no golpeen el medidor de deformación. Cuando se utilice vibración, el concreto se colocará en una capa y el elemento vibrador no tendrá más de 32 mm (1 1/4") de diámetro. Si la compactación se hace por apisonado, el concreto se colocará en dos capas aproximadamente iguales y cada capa recibirá 25 golpes de varilla uniformemente distribuidos a cada lado del medidor de deformación. ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 3
Después de la consolidación, el concreto será nivelado con un palustre o llana, manipulándolo lo menos posible para conformar el concreto en la apertura. Una plantilla curvada con el radio del espécimen puede utilizarse como un emparejador para darle forma y acabado más precisos al concreto en la abertura. Las exigencias de aplanamiento de los extremos de los especimenes cilíndricos pueden lograrse por refrentado, recubrimiento, o al momento de fundir, fijando los extremos con platos de apoyo normales al eje del cilindro. 4.3 Número de especimenes. Para cada condición de ensayo se harán no menos de seis (6) especimenes de una bachada de concreto dada. Se ensayarán dos por resistencia a la compresión, dos se cargarán y se observarán para la deformación total, y dos permanecerán sin carga para usarlos como controles para indicar deformaciones debidas a causas distintas de las cargas. Cada uno de los especimenes para deformación y control estará sometido a los mismos tratamientos de almacenamiento y curado, que el espécimen cargado. 5. CURADO Y ALMACENAMIENTO DE ESPECIMENES 5.1 Curado normal. Antes de desmoldarlos, los especímenes serán almacenados a 23 ± 1.7 ºC (73 ± 3 ºF) y cubiertos para evitar la evaporación. Los especímenes se extraerán de los moldes no antes de 20 horas ni después de 48 horas de su fabricación, y se almacenarán bajo condiciones húmedas a una temperatura de 23 ± 1.7 ºC (73 ± 3 ºF) hasta los 7 días. La condición húmeda es cuando se mantiene agua libre sobre toda la superficie de los especímenes, permanentemente. No se someterán ahorros de agua corriente, ni serán almacenados dentro de depósitos llenos de agua. Después de terminado el curado húmedo, los especímenes se almacenarán a. temperatura de 23 ± 1.1 ºC (73 ± 2 ºF) y con una humedad relativa del 50 ± 4%, hasta la terminación del ensayo. 5.2 Curado básico para flujo plástico. Si se desea evitar la pérdida o ganancia de agua durante el almacenamiento y el período de ensayo, los especimenes en el momento de su fabricación o desmolde serán encerrados y sellados dentro de cubiertas impermeables para evitar perdidas de humedad por evaporación y permanecerán sellados durante el periodo de almacenamiento y curado. 5.3 Otras condiciones de curado. Otras condiciones sobre ambientes de curado y edad para el ensayo pueden ser utilizadas, sustituyendo las fijadas, cuando se requiera esta información para aplicaciones específicas. En este caso, se incluirán en el reporte del ensayo dichas condiciones, cuidadosamente detalladas. 6. PROCEDIMIENTO 6.1 Edad para el ensayo. Cuando el propósito del ensayo es comparar el potencial de flujo plástico de diferentes concretos, inicialmente se cargan los especimenes a una edad de 28 días. ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 4
Cuando se quiere conocer el comportamiento completo del flujo plástico de un concreto dado, se deberán preparar especimenes para carga inicial a los 2, 7, 28 y 90 días, y un año Si se necesita la información para otras edades de carga, señálense esas edades en el informe. 6.2 Detalles de carga. Inmediatamente antes de cargar los especimenes de flujo plástico, determínese la resistencia a la compresión de los cilindros de resistencia, de acuerdo con el ensayo MTC E704. En el momento que los especimenes de flujo no sellados son colocados en el dispositivo de carga, cúbranse los extremos de los cilindros de control para evitar la pérdida de humedad. Cárguese el espécimen con una intensidad de carga no mayor que el 40% de la resistencia a la compresión a la edad de carga. Tómense lecturas de deformación en forma inmediata, antes y después de la carga, 2 y 6 horas más tarde, después diariamente, durante 1 semana, semanalmente durante 1 mes y mensualmente durante 1 año Antes de tomar cada lectura de deformación, mídase la carga. Si la carga varia más del 2% del valor correcto, deberá ajustarse Tómense lecturas de deformación sobre los especimenes de control para el mismo calendario de los especimenes cargados. 7. CÁLCULOS 7.1 Calcúlese la deformación total inducida por la carga unitaria, en cualquier momento, como la diferencia entre el valor de deformación promedio del espécimen cargado y el espécimen de control, dividido por el esfuerzo promedio. Para determinar la deformación por flujo plástico, por kpa lb/pulg 2 ) para cualquier edad, réstese de la deformación inducida por la carga unitaria para esa edad, por kpa (lb/puig 2 ), la deformación por kilo Pascal (lb/pulg 2 ) inmediatamente después de cargado. Si se desea, puede, gratificarse la deformación total por kpa (lb/puig 2 ) sobre un sistema de coordenadas semilogarítmico, en el cual el eje logarítmico representa el tiempo, para determinar las constantes 1/E y F(k), para la siguiente ecuación: Є = (1/E + F (k) In (t + 1) Donde: Є = Deformación total por kpa (lb/pulg 2 ) E = Modulo elástico instantáneo kpa lb/pulg 2 ) F(k)= Rata de flujo plástico, calculada como la pendiente de la recta que representa la curva de flujo plástico en un gráfico semilogarítmico. t = Tiempo después de la carga, días ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 5
El valor 1/E es la deformación inicial elástica por kpa (lb/pulg 2 ) y se determina de las lecturas de deformaciones, tomadas inmediatamente antes y después de la carga del espécimen. Si la carga no se desarrollo expeditamente, puede ocurrir algo de flujo antes de que la deformación después de la carga haya sido observada, en cuyo caso, la extrapolación al tiempo cero puede hacerse por el método de los mínimos cuadrados, para determinar este valor. 8. INFORME El informe deberá incluir lo siguiente: a) Contenido de cemento, relación agua cemento, tamaño máximo del agregado, asentamiento b) Posición del cilindro cuando fue fundido. c) Tipo y origen del cemento, mezcla de agregados y agua de mezclado. d) Condiciones de almacenamiento antes y después de la carga. e) Edad y duración de la carga. f) Resistencia a la compresión a la edad de carga. g) Tipo de aparato para medir esfuerzos. h) Magnitud de cualquier precarga. i) Intensidad de la carga aplicada. j) Esfuerzo elástico inicial. k) Esfuerzo de flujo plástico en kpa (lb/puig 2 ) a las edades indicadas y a un año l) Rata de flujo plástico, F (k), si se determina. 9. REFERENCIAS NORMATIVAS ASTM C 512 ICG Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 715 2000 / Pág. 6