ensayos no destructivos
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ENSAYOS
NO DESTRUCTIVOS
Ing. Ricardo Burgos Oviedo
Introducción
En el concreto las pruebas en el sitio se llevan a
cabo comúnmente dentro de una estructura, en
contraste con las desarrolladas en muestras
moldeadas prefabricadas del mismo concreto que
se utilizará en la estructura. Tradicionalmente se
conocen como pruebas no destructivas aquellas
que no dañan el concreto. Sin embargo, a través de
los años se desarrolla-ron nuevos métodos que
producen un daño local superficial.
Introducción
Este curso revisa los métodos de prueba de la
ASTM para estimar la resistencia del concreto
en la estructura, tanto en una construcción
nueva como en estructuras existentes.
El objetivo general es proporcionarle al usuario
una guía adecuada para la planeación,
realización e interpretación de los resultados de
las pruebas en el sitio.
Introducción
La Norma ASTM E 543 Práctica Estándar para
Instituciones Ejecutan Ensayos no Destructivos.
cubre los requisitos mínimos que se deben cumplir.
Incluye la preparación de un Manual de
Procedimientos, escrito de acuerdo con los
requisitos de la Práctica E 1212 “Establecimiento y
Mantenimiento de Sistemas de Control de Calidad
para Instituciones que realizan Ensayos No
Destructivos.
Introducción
También incluye Organización de la Empresa,
Responsabilidades y Funciones, Recursos
Humanos y Calificación del Personal .
Control del Proceso, Calibración y Mantenimiento
del Equipo, basados en la Norma ASTM E 1359
“Guía para Analizar Instituciones que Ejecutan
Ensayos no Destructivos.”
Introducción
El ACI 364.1R-94 es una Guía para Evaluación de
Estructuras de Concreto Previo a Rehabilitación.
La evaluación del trabajo generalmente es
efectuada para uno o varios de los siguientes
propósitos:
a) Para determinar la factibilidad de cambiar el uso de
una estructura o modificar la estructura para
acomodarla a un uso diferente.
Introducción b) Para determinar la adecuación e integridad de una
estructura o elemento seleccionado.
c) Para evaluar problemas estructurales o fatiga, los
cuales resultan de cargas inusuales o condiciones
de exposición, diseño inadecuado o pobres
prácticas de construcción.
d) Para determinar la factibilidad de modificar la
estructura existente conforme a los códigos y
estándares actuales
Introducción
El objetivo del ACI 228.1R-03 “Métodos para
Estimar la Resistencia del Concreto en el Lugar” es
estimar las propiedades del concreto en la
estructura y muy a menudo la propiedad deseada
es la resistencia a compresión.
Los ensayos en el sitio pueden ser usados para
estimar la resistencia del concreto durante la
construcción, así esas operaciones pueden ser
desarrolladas con seguridad y terminar o mejorar
los procedimientos de curado.
Introducción Para estimar la resistencia es necesario tener un
conocimiento de la relación entre el resultado del
ensayo en el sitio y la resistencia del concreto
Para construcciones nuevas, esta relación es
usualmente establecida empíricamente en el
laboratorio. Para construcciones existentes, la
correlación se establece desarrollando ensayos en el
lugar, en localizaciones seleccionadas en la
estructura y determinando la resistencia núcleos.
I
Introducción
Los fabricantes de equipos para pruebas en sitio
usualmente proporcionan relaciones generaliza-das
en forma de gráficas y ecuaciones que vinculan la
cantidad medida por el dispositivo de pruebe en
particular, con la resistencia a compresión de
muestras estándar. Sin embargo, estas relaciones
con frecuencia no representan exactamente el
concreto específico que está siendo probado, por lo
que no deben usarse.
Introducción
A menos que su validez haya sido establecida a
través de pruebas de correlación en un concreto
similar al que está siendo investigado y con el
instrumento de prueba específico que será usado
en la investigación, realizando pruebas repetidas en
el sitio y pruebas estándar de resistencia a varios
niveles de resistencia y luego utilizar procedimientos
estadísticos para establecer la relación de
resistencia.
Contenido
Se cuenta con algunos aparatos de gran utilidad que
no siguen un procedimiento estándar:
Localización del acero de refuerzo (Pachómetro)
Medición de la humedad superficial Surveymaster
Detección de carbonatación con fenolftaleína. EN
14630
Medición de espesor de grietas con microscopio
Contenido
Se expondrán los siguientes métodos ASTM:
Número de Rebote (C 805)
Resistencia a la Penetración (C 803)
Ensayo de Extracción (C 900)
Velocidad de Pulso Ultrasónico (C 597)
Método de Madurez (C 1074)
Detección de Corrosión (C 876).
Pachómetro (Micro Covermeter)
La unidad proporciona una señal audible del punto
de localización de la varilla, además de una lectura
digital directa del tamaño de barra y del
recubrimiento de concreto, en el Sistema
Internacional (cm) o en el sistema Inglés (pulgadas).
Pachómetro (Micro Covermeter)
Detección del Refuerzo
Detección del refuerzo
Medidor de Humedad (Surveymaster)
Hay un número de técnicas disponibles para medir
el contenido de humedad en el concreto
Conductividad eléctrica: es medida entre dos
electrodos colocados en la superficie.
Medidor de Capacitancia: la capacitancia depende
de las propiedades dieléctricas del medio entre
placas.
Micro ondas, radar, gauge de electrones,
Medidor de Humedad (Surveymaster)
Moisture Master
Detección de Carbonatación
La carbonatación es un fenómeno natural que
ocurre todos los días en miles de estructuras de
concreto reforzado en todo el mundo.
El culpable de la carbonatación es el dióxido de
carbono (CO₂) y solo se requiere una pequeña
concentración que normalmente se encuentra en la
atmósfera (0.03%), para que ocurra la
carbonatación del concreto.
Detección de Carbonatación
El concreto, con su ambiente altamente alcalino (pH
de 12 a 13), protege al acero de refuerzo ahogado
contra la corrosión. La carbonatación en el
concreto es la pérdida de pH que ocurre cuando el
dióxido de carbono atmosférico reacciona con la
humedad dentro de los poros de concreto y
convierte el hidróxido de calcio con alto pH a
carbonato de calcio, que tiene un pH más neutro.
Detección de Carbonatación
FACTORES QUE AFECTAN LA CARBONATACIÓN.
Contenido de humedad del concreto. La reacción de
carbonatación avanza más rápidamente cuando la
humedad relativa en el concreto se encuentra entre
50 y 55% . A humedad más baja, no hay suficiente
agua en los poros del concreto para que se disuelvan
cantidades significativas de hidróxido de calcio. Por
encima de 75% de humedad, la situación se revierte
y los poros se bloquean con agua.
Detección de Carbonatación
Permeabilidad del concreto. El concreto permeable
se carbonatará rápidamente. Esto se evitará si los
constructores siguen las prácticas para producir
concreto de baja permeabilidad que incluyen
relaciones A/C bajas, compactación apropiada por
vibración, uso de puzolanas como ceniza volante o
humo de sílice y un curado apropiado.
Detección de Carbonatación
Procedimiento de Detección.
Después de limpiar el polvo residual del espécimen se
atomiza el concreto con una solución al 1 % de
fenolftaleína. La solución es hecha disolviendo 1 g de
fenolftaleína en 90 cc de etanol, completar 100 cc con
agua destilada. Las áreas carbonatadas del concreto
no cambiarán de color, mientras que las áreas con un
pH de 9 a 9.5, adquirirán un color rosado brillante. Este
es el método más fácil y común de detección.
Detección de Carbonatación
Detección de Carbonatación
Detección de Carbonatación
Microscopio para Grietas
Diseñado para medir el ancho de las grietas con
rango de medición de 4 mm. Funciona mediante
una fuente de luz ajustable y es alimentada por
baterías.
Ampliación x35.
Divisiones 0.02 mm.
Microscopio para Medir Grietas
Medición del ancho de grieta
ASTM
Designación C 805-08
Método de Ensayo Estándar para
Número de Rebote del Concreto Endurecido
ALCANCE
Este método de ensayo cubre la determinación
de un número de rebote del concreto
endurecido usando un martillo de acero
impulsado por un resorte.
Resumen del Método
Un martillo de impacto, con una predeterminada
cantidad de energía acumulada en una masa y
acoplada a un resorte, un embolo de acero en
contacto con una superficie de concreto, se mide la
distancia que el martillo rebota quedando registrada
en una escala numérica.
SIGNIFICADO Y USO Este M.E. se aplica para asegurar la uniformidad del
concreto en el sitio, para delimitar regiones de mala
calidad en una estructura o concreto deteriorado y
para estimar el desarrollo de la resistencia en el
sitio.
La relación entre el número de rebote y la
resistencia del concreto que es proporcionada por el
fabricante del instrumento deberá ser usada
solamente para proporcionar indicación de la
resistencia relativa del concreto en diferentes
localizaciones de una estructura.
SIGNIFICADO Y USO
Para usar este M.E. en estimar la resistencia, es
necesario establecer una relación entre esfuerzo y
número de rebote para una mezcla de concreto y
aparato determinados. Tomar al menos 2 núcleos
en al menos 6 localizaciones con diferente número
de rebote en rango amplio. Obtener condiciones de
humedad.
SIGNIFICADO Y USO
Para mezclas de concreto dadas el número de rebote
(NR) es afectado por factores como:
a) Contenido de humedad en superficie de ensayo
b) Método usado para obtener superficie de ensayo
c) Distancia vertical del fondo de colado
d) La profundidad de carbonatación.
Diferentes martillos del mismo diseño nominal pueden
dar NR que difieren de 1 a 3 unidades.
4. APARATOS
Martillo de Rebote – consiste en un martillo de acero con resorte de carga que cuando se libera, golpea un émbolo de acero en contacto con la superficie de concreto. El resorte de carga del martillo puede viajar con una velocidad fija y reproducible.
La distancia de rebote del martillo de acero respecto al émbolo de impacto es medido en una escala lineal adherida al marco del instrumento.
Martillo de Rebote
Martillo de rebote digital
APARATOS
Piedra abrasiva – de carburo–silicón con textura de
grano medio o material equivalente.
Yunque de ensayo – cilindro de 6” de diámetro y 6”
de altura, hecho de acero con un área de impacto
endurecida a 66± 2 HCR.
Verificación – Los martillos de rebote serán
mantenidos y verificados anualmente y cuando
haya una razón para dudar de su operación.
AREA DE ENSAYO
Selección de la superficie: Los elementos de
concreto estarán fijos a la estructura y tendrán al
menos 10 cm (4”) de espesor. Evitar áreas
exhiben colmenas, escamas o alta porosidad.
Preparación de la superficie: El área de ensayo
será de al menos 15 cm (6”) de diámetro. Las
superficies ásperas deberán ser suavizadas con la
piedra porosa.
PROCEDIMIENTO
Sujetar con firmeza el martillo y perpendicular a la superficie de ensayo. Incrementar gradual-mente la presión hasta el impacto del martillo. Mantenga la presión y accione el botón a un lado del instrumento para mantener el embolo retraído. Lea el número de rebote en la escala, al número entero más cercano y regístrelo. Tome 10 lecturas por cada área de ensayo. Dos impactos no deben estar más cerca de 1 pulgada.
PROCEDIMIENTO
Descarte las lecturas que difieran del promedio de 10 lecturas por más de 6 unidades y determine el promedio de las lecturas restantes.
Si más de 2 lecturas difieren del promedio por 6 unidades, descarte el conjunto completo de lecturas y determine el número de rebote en 10 nuevas localizaciones dentro del área de ensayo.
CÁLCULO
REPORTE Para cada área de ensayo reporte lo siguiente:
1. Información general
1.1 Fecha del ensayo
1.2 Temperatura del aire y hora de ensayo
1.3 Edad del concreto, y
1.4 Identificación de la localización del ensayo y el
tamaño del elemento ensayado.
2. Información acerca del concreto
2.1 Identificación de la muestra y tipo de agregado
REPORTE 2.2 Resistencia especificada del concreto
3. Descripción del área de ensayo:
3.1 Características del área superficial (lisa, rugosa)
3.2 Si aplica, tipo de material para formaleta
3.3 Si la superficie fue nivelada y prof. de picado
3.4 Si aplica, condiciones de curado
3.5 Condiciones de humedad (húmeda o seca)
4. Información del martillo:
REPORTE 4.1 Identificación del martillo y número de serie.
4.2 Fecha de verificación del martillo
5. Información del numero de rebote
5.1 Orientación del martillo durante el ensayo
5.2 En superficies verticales (paredes, columnas,
vigas)elevación relativa de la región de ensayo.
5.3 Número de rebote individual
5.4 Remarcar las lecturas descartadas
5.5 Número de rebote promedio
Yunque de calibración
PRECISIÓN Y TENDENCIA
Precisión: Para cada muestra única, operador único
y maquina de ensayo, la desviación estándar por
día es 2.5 unidades (1s). Por lo tanto el rango de 10
lecturas no debe exceder 12 unidades (±6)
Tendencia: No puede ser evaluada.
ASTM
Designación C 803M-03
Método de Ensayo Estándar para
RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DEL
CONCRETO ENDURECIDO
ALCANCE
Este método de ensayo cubre la determinación de
la resistencia del concreto endurecido a la
penetración de una probeta de acero o un pin para
mortero de cemento hidráulico.
Resumen del Método
El sistema de conducción entrega una cantidad
conocida de energía a una probeta de acero. La
resistencia a la penetración del concreto es
determinada por medición de la longitud expuesta
de las probetas que han sido hincadas en el
concreto o por medición de la profundidad de los
agujeros.
SIGNIFICADO Y USO
Este M.E. se aplica para evaluar la uniformidad del
concreto y para delinear zonas de calidad pobre o
concretos deteriorados en una estructura.
Este M.E. es aplicable para estimar la resistencia en
el lugar, proporcionando una relación que ha sido
experimentalmente establecida entre la resistencia a
la penetración y el esfuerzo en el concreto.
SIGNIFICADO Y USO
Las probetas de acero son conducidas por un
propulsor explosivo de alta energía y estas pueden
penetrar algunas partículas de agregado. La
resistencia a la penetración de la probeta es
afectada tanto por la resistencia del concreto como
por la naturaleza del agregado grueso.
Los pines de acero son más pequeños que las
probetas y son conducidas por un propulsor de
resorte de baja energía.
APARATOS Unidad conductora – serán capaces de dirigir la
probeta dentro del concreto con una precisión de
cantidad de energía controlada, así la probeta se
mantendrá firmemente embebida.
Probeta – Un cilindro de acero endurecido y
revestido para evitar corrosión, con un extremo
cónico desafilado que puede ser insertado en la
unidad de conducción y dirigido a la superficie de
concreto para que se mantenga embebido y la
longitud saliente pueda ser medida.
APARATOS
Equipo para resistencia a la penetración
Probeta de acero
APARATOS
Instrumentos de medición – Un calibrador, medidor
de espesores u otro dispositivo de medición y
equipo asociado, será usado para medir la longitud
expuesta de la probeta con una precisión de 0.5
mm
Una placa base de referencia u otro dispositivo que
es soportado en la superficie de concreto en 3
puntos igualmente espaciados al menos 5 cm (2”)
desde la probeta a ser medida.
APARATOS
Riesgos
Tener cuidado al operar la unidad conductora p/
prevenir una inesperada descarga de la probeta.
Use protector de ojos y contra ruidos cuando
dispare la probeta.
Seleccione la posición de los ensayos para que las
probetas no choquen con el acero de refuerzo u
otros artefactos embebidos.
MUESTREO
El concreto debe alcanzar suficiente resistencia
como para que la probeta no penetre más de la
mitad del espesor del elemento de concreto.
Ninguna probeta estará a menos de 17.5 cm (7”) de
otra y no menos de 10 cm (4”) del borde.
Un ensayo estará constituido por un mínimo de 3
probetas firmemente embebidas en el área
seleccionada.
MUESTREO
Si el rango de 3 mediciones de penetración de
probetas válidas excede el valor de la 3ª columna
de la Tabla 1, haga una 4ª medición y descarte la
medida con la mayor desviación del promedio.
Si las 3 mediciones se mantienen inmóvil y no
reúnen los limites dados en la Tabla 1, tome un
área de ensayo diferente y obtenga 3 nuevas
mediciones.
Tabla 1. Precisión para Ensayos de
Resistencia con probetas
Tamaño máximo
del agregado
Límite (1s)
mm (pulg)
Rango máximo de
3 mediciones indiv.
Límite (d2s) máx.
Dif. entre 2 ensayo
No. 4 (mortero) 2.0 (0.08) 6.6 (0.26) 3.3 (0.13)
25 mm (1 pulg.) 2.5 (0.10) 8.4 (0.33) 4.1 (0.16)
50 mm (2 pulg.) 3.6 (0.14) 11.7 (0.46) 5.6 (0.22)
PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTO
Las superficies de concreto a ser ensayadas
deberán ser alisadas en un área mayor que la
cubierta por el dispositivo de posicionamiento y
placa base de referencia.
Coloque el dispositivo de posicionamiento en la
superficie de concreto, monte una probeta en la
unidad conductora, coloque la probeta en posición y
dispare.
Remueva el dispositivo de posicionamiento y
PROCEDIMIENTO Golpee ligeramente el extremo expuesto con un
martillo pequeño para asegurar que esta firme-
mente embebido.
Coloque la placa base de referencia sobre la
probeta y posiciónela como para sostenerla
firmemente en la superficie de concreto plana, sin
balanceo.
Mida la distancia de la placa base de referencia al
extremo de la probeta al más cercano 0.5 mm.
Determine el promedio de las probetas expuestas.
Zona de falla en el concreto
Tabla 2. Precisión para ensayos de
resistencia con pines
Material Límite (1s)
mm (pulg)
Rango máximo de 6
medidas individuales
mm (pulg)
Límite (d2s) Máxima
Diferencia entre 2
Ensayos mm (pulg)
Concreto 3-28 Mpa
(450 – 4000 psi)
0.4 (0.016) 1.6 (0.064) 0.5 (0.018)
REPORTE
Identificación de la localización ensayada
Descripción de la mezcla de concreto
Descripción del acabado de la superficie
Localización aproximada de las áreas ensayadas
Fecha y hora del ensayo
Numero de identificación y nivel energía usada
Dimensiones de la probeta
Espesor aproximada de los elementos ensayados
REPORTE
Las longitudes expuestas y el promedio.
Descripción de condiciones no usuales, incluyendo
ensayos rechazados para análisis de información.
Resistencia vrs Penetración
Resistencia vrs longitud expuesta
Precisión y Tendencia
La información usada para desarrollar la declaración
de precisión fue obtenida usando aparatos y
mediciones en unidades lbs –pulg.
Los índices de precisión dados en las Tablas 1 y 2
aplican a mediciones obtenidas por un solo
operador usando el mismo instrumento en el mismo
concreto, esto es, concreto hecho con los mismos
materiales, procedimientos, equipo y condiciones de
curado.
ASTM
Designación C 900 - 06
Método de Ensayo Estándar para
Resistencia a la Extracción del
Concreto Endurecido
ALCANCE
Este M.E. cubre la determinación de la resistencia a
extracción del concreto endurecido mediante la
medición de la fuerza requerida para sacar un
inserto metálico embebido y el fragmento de
concreto adherido de un espécimen para ensayo de
concreto o en la estructura.
Resumen del Método de Ensayo
Un inserto metálico puede ser introducido dentro del
concreto fresco o instalado en el concreto
endurecido. Cuando se desea un estimado de la
resistencia en el lugar, el inserto es sacado
mediante un gato mecánico reaccionando contra un
anillo de apoyo. La resistencia a la extracción se
determina midiendo la máxima fuerza requerida
para sacar el inserto de la masa de concreto.
SIGNIFICADO Y USO Para un concreto y un aparato de ensayo deter-
minados, la resistencia a la extracción puede ser
relacionada con los resultados de ensayos de
resistencia a la compresión. Estas relaciones
dependen de la configuración de los insertos
embebidos, profundidad del elemento embebido y
nivel de esfuerzos desarrollados en el concreto.
Tales relaciones tienden a ser menos variables
donde los especímenes para ensayo tanto de
extracción como de compresión son de tamaño
SIGNIFICADO Y USO
similar, compactados a densidad similar y curados
bajo condiciones similares.
Los ensayos de extracción son usados para
determinar si la resistencia del concreto en el lugar
ha alcanzado un nivel especificado, para:
a) Proceder al pos-tensionado
b) Remoción de formaletas y puntales
c) Terminación del curado.
SIGNIFICADO Y USO
Cuando se planifiquen ensayos de extracción y se
analicen los resultados del ensayo, deben darse
consideraciones para la normalmente esperada
disminución de la resistencia del concreto. La
resistencia a la extracción medida es indicativa de la
resistencia del concreto dentro de la región
representada por el tronco cónico definido por la
cabeza del inserto y el anillo de apoyo para la
aplicación de carga.
APARATOS
Los aparatos requieren tres sub sistemas básicos:
1. Un inserto de extracción
2. Un sistema de carga
3. Un sistema de medición de carga
Los insertos colados en el lugar deben ser de metal
que no reaccione con el cemento y consistirá de un
cabezal cilíndrico y un eje para definir la
profundidad embebida, fijado al centro del cabezal.
APARATOS
APARATOS
Equipo para extracción
APARATOS
El eje será roscado a la cabeza del inserto para que
pueda ser removido y reemplazado por otro eje
fuerte para extraer el inserto o este será una parte
integral del inserto y también funciona como el eje
extractor.
Los insertos pos-instalados deben ser diseñados
para que queden fijos dentro de los orificios
taladrados y puedan ser expandidos subsecuente
mente para ajustar en el surco.
APARATOS
MUESTREO
El ensayo de extracción será separado de tal
manera que el espacio libre entre insertos sea al
menos 7 veces el diámetro de la cabeza del inserto
extraído. El espacio libre entre el inserto y el borde
del concreto será al menos 3.5 veces el diámetro de
la cabeza. Los insertos serán colocados de manera
que el refuerzo esté fuera de la superficie de falla
cónica esperada, por más de una barra de diámetro
o el TMA, el mayor.
MUESTREO
Cuando los resultados del ensayo de extracción son
usados para la resistencia en el lugar, para permitir
el inicio de operaciones de construcción crítica
(remoción de formaletas y postensionado) al menos
5 ensayos de extracción individual serán realizados
como sigue:
1. Una colocación dada, cada 115 m³ o fracción
2. Losas o paredes, cada 470 m² o fracción
PROCEDIMIENTO
Para insertos colados en el lugar, coloque el inserto
en la formaleta usando pernos o por otro método
aceptable que asegure firmemente el inserto en su
propia localización, previo a la colocación del
concreto.
Todos los insertos para el mismo ensayo serán
embebidos a la misma profundidad y cada eje será
perpendicular a la superficie de la formaleta.
PROCEDIMIENTO
Anillo de apoyo: colocarlo alrededor del eje del
inserto, conectar el eje de extracción y apretar
ajustadamente contra la superficie de apoyo,
verificando que esté centrado.
Razón de carga: aplique carga a una razón
uniforme de manera que la resistencia normal en la
superficie de fractura cónica asumida incrementa a
una razón de 70 ±30 kPa/s
PROCEDIMIENTO
El ensayo será rechazado si se encuentra:
1. El extremo del tronco cónico no es un circulo
completo del mismo diámetro del anillo apoyo.
2. La distancia de la superficie a la cabeza del inserto
no es igual al diámetro del inserto
3. Una barra de refuerzo es visible dentro de la zona
de falla, después de remover el tronco cónico.
PROCEDIMIENTO
CÁLCULOS
Convierta las lecturas del manómetro calibrado a
fuerza de extracción.
Calcule el promedio y la desviación estándar de las
fuerzas de extracción que representan los ensayos
en una ubicación de concreto dada.
REPORTE Dimensión del inserto extraído y anillo de apoyo
Identificar la localización específica del ensayo
Fecha y hora en que se efectuó el ensayo
Para ensayos a la falla, máxima carga de extracción
de ensayos individuales, X, S.
Descripción de alguna superficie anormal por
debajo del anillo de reacción.
Anormalidades en la ruptura del espécimen y en el
ciclo de carga.
Métodos de curado del concreto y humedad.
ASTM
Designación C 597 - 02
Método de Ensayo Estándar para
VELOCIDAD DE PULSO A
TRAVÉS DEL CONCRETO
ALCANCE
Este método de ensayo cubre la determinación de
la velocidad de propagación de pulso de ondas de
esfuerzo longitudinal a través del concreto. No
aplica para la propagación de otro tipo de ondas de
esfuerzo a través del concreto.
Resumen del Método
Los pulsos de ondas de esfuerzo longitudinal son
generados por un transductor electroacús-tico que
es mantenido en contacto con una superficie de
concreto bajo prueba. Después de atravesar el
concreto, los pulsos son recibidos y convertidos en
energía eléctrica por un segundo transductor
colocado a una distancia L. El tiempo de tránsito es
medido electrónicamente La V es calculada
dividiendo L por T.
SIGNIFICADO Y USO La velocidad de pulso, V, de ondas longitudina- les
de esfuerzo en una masa de concreto es relativa a
sus propiedades elásticas y su densidad de acuerdo
con la siguiente relación:
V = E(1 - µ)
r(1+u)(1-2u)
Donde: E = Módulo de Elasticidad dinámico
µ = Relación de Poisson dinámica
r = Densidad
SIGNIFICADO Y USO
Este M.E. se aplica para juzgar la uniformidad y
calidad relativa del concreto, para indicar la
presencia de vacíos y grietas y para evaluar la
efectividad de su reparación. También para indicar
cambios en las propiedades del concreto.
El grado de saturación del concreto afecta la
velocidad de pulso y debe ser considerado cuando
se evalúan los resultados.
SIGNIFICADO Y USO
La exactitud de la medición depende de la habilidad
del operador para determinar con precisión la
distancia entre los transductores y del equipo para
medir con precisión el tiempo de tránsito del pulso.
La intensidad de la señal recibida y la medición del
tiempo de tránsito son afectados por el
acoplamiento de los transductores a las superfi-cies
de concreto.
SIGNIFICADO Y USO
Los resultados obtenidos con este M.E. no son
considerados como un medio de medir la resis-
tencia, ni tampoco como un ensayo adecuado para
establecer confianza con el Ec del concreto de
campo con el asumido en el diseño.
Evitar mediciones cerradas en acero paralelo a la
dirección de propagación del pulso.
APARATOS
El aparato de prueba consiste de un generador de
pulso, un par de transductores (transmisor y
receptor), un amplificador, un circuito medidor de
tiempo, una pantalla (display) que indica el tiempo y
cables conectores.
I
APARATOS
Mark III
APARATOS
Generador de pulso y Transductor Transmisor: Un
circuito para generar pulsos de voltaje de 500 a
1000 V. El transductor para la transformación de
estos pulsos electrónicos en estallidos de ondas de
energía mecánica, tendrá una frecuen-cia resonante
en el rango de 20 a 100 kHz. El generador de pulso
producirá pulsos repetitivos a una razón no menor
de 3 pulsos por segundo.
APARATOS
Transductor Receptor y Amplificador: TR será
similar al TT. El voltaje generado por este será
amplificado tanto como sea necesario para producir
pulsos disparados al circuito medidor de tiempo. El
amplificador tendrá una respuesta uniforme entre
0.5 y 3.0 veces la frecuencia resonante del
transductor receptor.
APARATOS
Circuito medidor del tiempo:
Será capaz de proveer una resolución total de
medición de tiempo de al menos 1 μs y no será
sensitivo a la temperatura de operación en el rango
de 0 a 40°C y a cambios de voltaje en la fuente de
energía de ±15%.
Unidad de pantalla (Display).
Indicará el tiempo de tránsito del pulso con una
precisión de 0.1 μs.
APARATOS
Cables de conexión: Se usará el cable tipo coaxial de
baja capacidad y protegido.
Agente de acoplamiento: Un material viscoso (tal
como aceite, vaselina, gelatina soluble en agua,
grasa o hule moldeable) para asegurar eficiente
transferencia de energía entre el concreto y los
transductores, eliminando aire entre las superficies
de contacto. El agua es un aceptable agente de
acoplamiento cuando se estanca en la superficie.
PROCEDIMIENTO
Chequeo del equipo y ajuste de tiempo cero:
Aplique agente de acoplamiento a los extremos de
la barra de referencia y presione los transduc-tores
hasta que un tiempo d transferencia estable
aparece en la pantalla, ajuste para que el tiempo de
transito coincida con el valor de la barra.
Determinación del tiempo de tránsito: Posicione el
transductor directamente frente al otro, a través de
las esquinas o en la misma superficie.
Modo de ensayo
Método Directo
Método Semidirecto
Método Indirecto
CÁLCULOS E INFORME Calcule la velocidad de pulso V = L / T
Reporte lo siguiente:
1. Localización del ensayo o identificación del
espécimen.
2. Localización de los transductores
3. Distancia entre caras de los transduct. (0.5%)
4. Tiempo de tránsito, resolución 0.1 μs.
5. Velocidad de pulso, al más cercano 10 m/s
Determinación de la Velocidad de Pulso por el
Método Indirecto
Determinación de la profundidad de una capa
superficial dañada
Efecto de la temperatura en la
transmisión del pulso Corrección a la velocidad
Temperatura (°C) Concreto seco al aire
(%)
Concreto saturado con agua
(%)
60 +5 +4
40 +2 +1.7
20 0 0
0 -0.5 -1
-4 -1.5 -7.5
Determinación de la profundidad de la grieta
Determinación de la profundidad de la grieta con V
meter
Relación típica Resistencia –Velocidad en concreto
Relación Resistencia - Velocidad de pulso
Calidad del concreto y Velocidad long.
Calidad del concreto Veloc. longitudinal (m/s) Resist. aprox . (kg/cm2)
Muy pobre Inferior a 2000
Pobre 2000 – 3000 Hasta 40
Ligeramente bueno 3000 – 3500 Hasta 100
Bueno 3500 – 4000 Hasta 250
Muy Bueno 4000 – 4500 Hasta 400
Excelente Mayor de 4500 Mayor de 400
Relación MR - Velocidad
Relación Resistencia en cubos - Velocidad
Relación Ed y Ec con la Velocidad
Relación empírica entre Ed , Ec y la
Velocidad de pulso
Velocidad de pulso (ft/s) Módulo de Elasticidad
Dinámico (psi)x10 6 Estático (psi)x10 6
11808 3.48 1.89
12464 3.77 2.18
13120 4.21 2.61
13776 4.64 3.19
14432 5.22 3.92
15088 6.09 4.93
15744 7.11 6.24
16400 8.41 7.54
Relación Ed - Resistencia
Relación Ed - MR
Relación Es/Ed vrs Es
ASTM
Designación C 1074 - 04
Práctica Estándar para
ESTIMACIÓN DE LA
RESISTENCIA DEL CONCRETO
POR EL MÉTODO DE
MADUREZ
ALCANCE
Esta práctica proporciona un procedimiento para
estimar la resistencia del concreto por el método de
madurez. El índice de madurez es expresado en
términos del factor temperatura-tiempo o en
términos de la edad equivalente a una temperatura
especificada.
Se requiere establecer la relación resistencia-
madurez de la mezcla en el laboratorio y registrar la
historia de temperatura del concreto
RESUMEN DE LA PRÁCTICA
Una relación resistencia-madurez es desarrollada
mediante ensayos de laboratorio en la mezcla de
concreto a ser usada.
La historia de la temperatura del concreto de
campo, para la cual la resistencia es estimada , es
registrada desde el tiempo de colocación del
concreto hasta el tiempo deseado para la
estimación de la resistencia.
RESUMEN DE LA PRÁCTICA
La historia de la temperatura registrada es usada
para calcular el índice de madurez del concreto en
el campo.
Usando el índice de madurez calculado y la relación
resistencia-madurez, la resistencia del concreto de
campo es estimada.
SIGNIFICADO Y USO
Esta práctica puede ser usada para estimar la
resistencia del concreto en el lugar y permitir el
inicio de actividades críticas en la construcción:
1. Remoción del encofrado y apuntalamiento
2. Pos-tensionado de tendones
3. Terminación de la protección para clima frío
4. Apertura de la carretera al tráfico.
SIGNIFICADO Y USO
Las limitaciones del método de madurez son:
1. El concreto debe ser mantenido en una condi-ción
que permita la hidratación del cemento.
2. El método no toma en cuenta los efectos de
temperatura del concreto a edades tempranas en la
resistencia última a largo plazo.
3. El método necesita ser suplementado por otros
indicadores de la resistencia potencial de la mezcla
de concreto.
FUNCIONES DE MADUREZ
Hay 2 funciones alternativas para calcular el índice
de madurez mediante la historia de temperatura
medida en el concreto.
Una es usada para calcular el factor temp-tiempo
M(t) = ∑(Ta – To) Δt
La otra es usada para calcular la edad equivalente a
una temperatura especificada.
te = ∑ e-Q (1/Ta – 1/Ts) Δt
APARATOS Se requiere de un dispositivo para monitorear y
registrar la temperatura del concreto como una
función del tiempo. Dispositivos aceptables
incluyen termocuplas, termistores o dispositivos
digitales embebidos que midan la temperatura y
registren y almacenen la información. El intervalo de
tiempo registrado será de ½ h ó menos para las
primeras 48 h y 1h ó menos para después. El
dispositivo que registre la temperatura debe ser
preciso dentro de ±1°C.
APARATOS
Sensor de temperatura y cable
Procedimiento para desarrollar la
Relación Resistencia - Madurez
Prepare al menos 15 especímenes cilíndricos según
la Práctica C 192. Si 2 revolturas son necesarias
para preparar el número de cilindros, cuele igual
cantidad de cilindros de cada una.
Inserte el sensor de temperatura dentro de ±15 mm
de los centros de al menos dos especímenes
Los especímenes serán curados húmedos en un
baño de agua o en un cuarto húmedo.
Procedimiento para desarrollar la
Relación Resistencia - Madurez
A menos que se especifique de otra manera,
efectúe ensayos de compresión a edades de 1, 3, 7,
14, y 28 días, de acuerdo con el M. E. C 39.
En cada edad de ensayo, registre el índice de
madurez para los especímenes instrumentados.
Graficar la resistencia a compresión promedio como
una función del valor promedio del índice de
madurez. Trace la mejor tendencia.
I
I
Procedimiento para estimar la
Resistencia en el lugar Introduzca los sensores de temperatura dentro del
concreto fresco en localizaciones de la estructura
que son críticas.
Conecte los sensores al instrumento de madurez o
dispositivos registradores de temperatura y actívelo
tan pronto como sea practicable.
Cuando la resistencia en la localización de un
sensor es estimada, lea el valor del índice de
madurez del instrumento.
Procedimiento para…
La relación resistencia madurez también puede ser
establecida usando un análisis de regresión para
determinar una mejor ecuación de la información.
Una ecuación común es expresar la resistencia
como una función lineal del logaritmo del índice de
madurez.
Para losas de pavimentos, es permitida una relación
entre la resistencia a flexión y el índice de madurez.
Gráfica alterna
Toma de lecturas
.
ASTM
Designación C 876 - 09
Método de Ensayo Estándar para
CORROSIÓN POTENCIAL DEL ACERO
DE REFUERZO NO REVESTIDO
DENTRO DEL CONCRETO.
ALCANCE
Este método de ensayo cubre la estimación del
potencial de corrosión eléctrico del acero de
refuerzo no revestido en concreto de campo como
de laboratorio, con el propósito de determinar la
actividad corrosiva del acero de refuerzo.
Este método de ensayo esta limitado por un sistema
de circuitos eléctricos.
SIGNIFICADO Y USO
Este M.E. es compatible para evaluación en servicio
y para uso en investigación y desarrollo de trabajos.
Este M.E. es aplicable a miembros estructurales a
pesar de su tamaño o la profundidad de
recubrimiento del concreto sobre el acero.
Este M.E. puede ser usado en cualquier tiempo
durante la vida de un elemento estructural de
concreto.
SIGNIFICADO Y USO
Los resultados obtenidos por el uso de este M.E. no
deben ser considerados como una medida para
estimar las propiedades estructurales del acero o
del miembro de concreto reforzado.
Las medidas potenciales serán interpretadas por los
ingenieros o técnicos especialistas experimentados
en el campo de materiales de concreto y ensayos
de corrosión.
SIGNIFICADO Y USO
Siempre es necesario el uso de otra información tal
como el contenido de cloruro, profundidad de
carbonatación, examinar los resultados de
laminación, de razón de corrosión y condiciones de
exposición ambiental, en adición a las mediciones
de potencial de media celda, para formular
conclusiones relativas a la actividad de corrosión del
acero embebido y su probable efecto en la vida de
servicio de la estructura.
APARATOS
Una media celda de sulfato de cobre-cobre. Esta
consiste en un tubo rígido o recipiente de un
material dieléctrico que no reacciona con cobre o
sulfato de cobre, una madera porosa o tapón
plástico que permanezca húmedo por acción capilar
y una varilla de cobre que este inmersa dentro del
tubo en una solución saturada de sulfato de cobre.
APARATOS
La solución será preparada con sulfato de cobre
grado reactivo, cristales disueltos en agua destilada
o de ionizada. La solución se considera saturada
cuando un exceso de cristales no disueltos yace en
el fondo de la solución.
El tubo rígido tendrá un Di no menor que 1” (25
mm); el diámetro del tapón poroso no será menor
que ½ “ (13 mm); el diámetro de la varilla de cobre
inmersa no será menor que ¼ “(6 mm) y la longitud
no será menor que 2”(50 mm).
Sist. Delineamiento de Corrosión
Media Celda y Voltímetro
APARATOS
El presente criterio esta basado en la reacción de
media celda Cu Cu++ + 2e indicando que el
potencial de sulfato de cobre-cobre saturado de
media celda como referenciado al electrodo de
hidrógeno es –0.316 V a 72o F (22.2 o C). La celda
tiene un coeficiente de temperatura de alrededor
0.0005 V más negativo por o F para el rango de
temperatura de 32 a 120o F (0 a 49o C).
APARATOS
Recipiente con empalme eléctrico - esponja
Solución de contacto eléctrico –detergente casero
disuelto en 5 galones de agua potable.
Voltímetro – para medir una diferencia de potencial
de 0.02 voltios o menos.
Cables conductores eléctricos – AWG 24
revestidos.
Circuito del electrodo de
referencia
Circuito de media celda
PROCEDIMIENTO
Espaciamiento entre medidas – El espaciamiento
será consistente con el elemento que esta siendo
investigado y el proyectado uso final de las
mediciones.
Conexión Eléctrica para el Acero: Haga una
conexión eléctrica directa con el acero de refuerzo,
por medio de una sujeción tipo abrazadera a una
varilla saliente.
PROCEDIMIENTO
Para asegurar una conexión de resistencia eléctrica
baja, raspe o cepille la varilla antes de conectar al
acero de refuerzo. En algunos casos, esta técnica
puede requerir la remoción de alguna parte de
concreto para exponer el acero de refuerzo.
Conecte eléctricamente el acero de refuerzo al
terminal positivo del voltímetro.
PROCEDIMIENTO
Pre-humedecimiento de la Superficie de Concreto:
Bajo ciertas condiciones, la superficie de concreto o
un material de sobre-capa, o ambas, pueden ser
pre-humedecidas por cualquiera de los métodos
descritos con la solución jabonosa para decrecer la
resistencia eléctrica del circuito.
PROCEDIMIENTO
Registro de datos de Potencial de Media Celda
Registre los potenciales eléctricos de media celda con
una precisión de 0.01 V. Reporte todos los potenciales
de media celda en voltios y corríjalos por temperatura
si la temperatura de la media celda esta fuera del
rango de 72 10o F (22.2 5.5o C).
PRESENTACIÓN DE DATOS
Las mediciones del ensayo pueden ser presenta-
dos por uno o ambos de los métodos siguientes: El
primero, un mapa de contorno equipotencial,
proporciona una delineación grafica de áreas en el
elemento estructural donde la actividad de corrosión
puede estar ocurriendo. El segundo método, un
diagrama de frecuencia acumulativa, proporciona
una indicación de la magnitud del área afectada del
miembro de concreto.
Mapa de contorno equipotencial
Distribución de frecuencias acumulativas
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
La magnitud numérica del potencial usualmente
proporciona una indicación de la presencia o
ausencia de corrosión del acero embebido en
mortero de cemento portland carbonatado, o
concreto y cerca de la punta de media celda, indica
que el acero no tiene un revestimiento metálico, por
ejemplo, no está galvanizado. La magnitud
numérica no indica la razón de corro-sión del acero
excepto bajo ciertas condiciones.
REPORTE 1. Tipo de celda usada si es diferente de sulfato de
cobre-cobre.
2. La temperatura promedio estimada de la media
celda durante el ensayo.
3. El método para pre-humedecimiento del miembro
de concreto y el método de acopla-miento del
voltímetro para conducir al acero.
4. Un mapa de contorno equipotencial, mostrando la
localización del contacto del acero de refuerzo, o un
trazo de la distribución de
REPORTE
frecuencia acumulativa de los potenciales de media
celda, o ambos.
5. El % del total de los potenciales de media celda
que son más negativos que –0.35 V.
6. El % del total de potenciales de media celda que
son menos negativos que –0.20 V.
APENDICE
1. Si los potenciales sobre un área son más
positivas que –0.20 V CSE, hay una probabilidad
mayor al 90 % de que no está ocurriendo corrosión
en el acero de refuerzo en esa área.
2. Si los potenciales sobre un área están en el
rango de –0.20 a –0.35 V CSE, la actividad
corrosiva del acero en esa área, es incierta.
APENDICE
3. Si potenciales sobre un área son más negativas
que –0.35 V CSE, hay una probabilidad mayor al 90
% de que la corrosión en el acero de refuerzo
está ocurriendo en esa área al momento del
ensayo.
CSE = Electrodo de sulfato de cobre
(cooper-cooper sulfate electrode)
Bibliografía
Handbook on Nondestructive Testing of Concrete.
V.M. Malhotra y N.J. Carino.
CRC Press
Guidebook on Nondestructive Testing of Concrete
Structures. Training Course Series No. 17.
International Atomic Energy Agency, Vienna, 2002
Normas ACI y ASTM.