ensayos no destructivos en hormigón

Universidad Tecnolgica Nacional

Facultad Regional Crdoba

Departamento de Ingeniera Civil

Grupo 18

Ctedra: Tecnologa del Hormign.

Trabajos Prcticos

Ao: 2015

Ing. Cristin J. di Gioia

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Trabajo Prctico 5 Ensayos no destructivos

Grupo 18 Diego Alvarez Grosso 64614

Nicols Mosquera 64696

Matias Gaveglio 65212

Jess Llampa 65285




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Objetivos El presente trabajo prctico de laboratorio, de la ctedra Tecnologa del Hrmigon, tiene como objetivo la

introduccin de los alumnos a los diversos ensayos no destructivos que se realizan a estructuras de hormign.

Busca adquirir el conocimiento general, conocer la manera de aplicacin, y la comprensin de los datos

obtenidos a partir de la utilizacin de los siguientes equipos: ultrasonido, esclerometria, pachometro.

Marco Terico Los ensayos destructivos realizados en los anteriores trabajos prcticos, no llegan a determinar la verdadera resistencia del hormign colocado en una estructura, dado que los valores de resistencia que se obtienen son de probetas en condiciones de moldeo, curado, temperatura y ambiente de laboratorio, que la gran mayora de las veces son diferentes de las condiciones de colocado y curado en obra. Para ello, la extraccin de testigos puede ofrecer una mejor aproximacin a los valores reales de resistencia del hormign que conforma la estructura, pero se presenta la imposibilidad de sacar testigos en zonas comprometidas estructuralmente, como por ejemplo nudos viga-columna, donde es importante determinar los valores de resistencia del hormign colocado. Surge entonces la necesidad de idear equipos, mtodos y experimentos que permitan determinar con una buena aproximacin de las caractersticas del hormign en una estructura construda, sin producir una alteracin en la misma, estos ensayos se conocen como no destructivos. Los equipos utilizados son:

ULTRASONIDO

La aplicacin de este mtodo se pueden determinar la uniformidad y las fallas presentes en el hormign y correlacionar los resultados obtenidos con la resistencia mecnica y calidad del hormigon. La norma IRAM que se aplica en este caso es la IRAM 1683 "Hormign de cemento Prtland: Mtodo para la determinacin de la velocidad de los pulsos ultrasnicos". El sonido es una perturbacin, en forma de ondas, del medio en que se propaga, haciendo vibrar elsticamente a molculas y tomos, considerndose ultrasnica aquella onda que supera los 20 kHz de frecuencia. El mtodo consiste en la determinacin de la velocidad de propagacin de una onda ultrasnica a travs de la masa de hormign y en funcin de sta realizar correlaciones que permitan evaluar la calidad y la resistencia del mismo. Con respecto a la velocidad en el hormign, sabemos que la velocidad de propagacin de un paquete de ondas elsticas es un parmetro que est en directa relacin con las caractersticas fsicas del material, mientras ms denso es el material ms rpido pasar la onda, el tiempo ser menor y por lo tanto mayor velocidad. La utilizacin del mtodo de ultrasonido en el hormign tiene varias aplicaciones, pero entre otras permite determinar:

Calidad del hormign.

Profundidad de fisuras.

Zonas superficiales daadas por el fuego, agentes agresivos o congelamiento.




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Zonas de distinta resistencia a compresin. Quizs la principal aplicacin es la determinacin de la relacin que existe entre velocidad de propagacin y resistencia a compresin del hormign. Esta velocidad de propagacin de la onda viene expresada como:

C: Velocidad de propagacin p: Densidad del material p: Coeficiente de Poisson E: Mdulo de Young

Si existe correlacin entre el mdulo de Young y la resistencia, tambin la habr entre sta ltima y la velocidad de propagacin. Existen 3 mtodos de auscultacin ultrasnica, que se pueden observar en la siguiente figura:

Siendo la de transmicin directa la que provee resultados mejores. Hay ciertas condiciones que influyen sobre las mediciones de la velocidad de pulso ultrasnico. Entre ellas podemos mencionar las condiciones de la superficie (ser lisa y sin recubrimiento superficial), contendido de humedad, la temperatura del hormign, distancia de traspaso, forma y tamao de la muestra, entre otras. Cuando se trabaja en estructuras de hormign armado es muy importante considerar la presencia de armaduras. Por este motivo se debe emplear, previamente, el mtodo de deteccin magntica de armaduras (pachmetro) para determinar la ubicacin de las mismas.




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Existen grficos que permiten corregir las lecturas de los tiempos de pasaje de la onda ultrasnica cuando hay influencia de las armaduras contenidas en el hormign, ya sea que las mismas estn ubicadas en forma paralela o normal a la direccin de pasaje de la onda. ESCLEROMETRIA

Los ensayos superficiales para determinar la calidad del hormigon pueden ser estticos o dinmicos. Los primeros no han tenido mucho desarrollo debido a que los aparatos a manejar son pesados, voluminosos y poco manejables. Los dinmicos, en cambio se han desarrollado diversas modalidades y los nicos mtodos que han logrado xito son los que derivan de la determinacin de la altura de rebote. En ellos la fuerza se aplica mediante un choque o impacto. Entre ellos se encuentra el Martillo de Schmidt. Este tipo de ensayo ha ganado terreno en los ltimos tiempos debido a la facilidad de ejecucin en obra, y al bajo costo de los aparatos empleados. Se emplea para:

Evaluar la uniformidad de la calidad superficial del hormign.

Detectar cambios en las caractersticas del hormign con el tiempo.

Establecer sntomas patgenos en el hormign.

Comparar la resistencia a compresin dej hormign en laboratorio y en obras.

Controlar la resistencia de compresin del hormign en obra, para Io cual se deber

confeccionar las curvas de correlacin. Hay varios factores que afectan a la estimacin de la resistencia, entre los que podemos nombrar la influencia de la posiciones de la superficie del hormigon y la posicin del aparato respecto de dicha superficie, la influencia del tipo de cemento y agregados, del contenido de humedad, la carbonatacin, como fue curado y como endureci el hormigon, como fue compactado y el tipo de encofrado empleado. A pesar de todos los parmetros que influyen en la obtencin del nmero de rebote se puede afirmar que el ensayo con esclermetro es til para comparar hormigones realizados con los mismos materiales e igual dosificacin, verificar uniformidad, determinar en forma aproximada el valor de resistencia a compresin.

PACHMETRO

La base de los ensayos magnticos es la distorsin producida por un campo magntico cuando se lo acerca a un material de idnticas propiedades, que presentan diferentes caractersticas como ser: heterogeneidad, grietas, defectos de temperatura, etc. El mtodo de deteccin magntica tiene como tarea principal detectar la presencia de materiales ferromagnticos dentro de otro que no lo es, por ejemplo: hormign, mampostera, etc. Entre sus principales usos, podemos mencionar.

Deteccin de armaduras. Posicin y direccin de armaduras. Dimetro de barras. Espesor de recubrimiento.




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El principio basico del funcionamiento del pachmetro, se basa en que una pila elctrica enva corriente a travs de un restato a un transformador a transistores, ste engendra una corriente alterna de una decena de voltios. La corriente se enva a dos ncleos de hierro en forma de U; los ncleos, comparador y sonda, llevan unos devanados suplementarios dispuestos y conectados en oposicin de fase; la corriente resultante se mide con el galvanmetro. Cerrndose el circuito magntico de los ncleos a travs de la armadura ser fcil detectar sta, su posicin, orientacin e incluso dimetro, bajo ciertas circunstancias. El campo que se extiende entre dos superficies polares de la punta de prueba es similar a medio toroide hueco, la intensidad del campo es inversamente proporcional al cubo de la distancia entre dichas superficies al igual que el efecto de perturbacin. Conociendo que es dificil que un campo magntico se propague en un medio libre no magntico, pero es bastante sencilla su propagacin en un material magntico, cuando se ubica ese material magntico entre el campo de la sonda de prueba todas las lneas de fuerza magntica pasarn a travs de la barra de amadura; esto distorsiona la configuracin del campo magntico, reduciendo su intensidad en direcciones lejanas a la armadura ms prxima, y permite obtener una buena discriminacin entre dos barras de armaduras a diferentes distancias de las superficies polares de las puntas de prueba. El pachmetro es un instrumento liviano, de bateras recargables, resistente y bastante preciso para la ubicacin de las barras de refuerzo en hormign armado. La magnitud de la perturbacin se indica por la desviacin de la aguja en el medidor del instrumento que ha sido calibrado para leer directamente dimensin de barra y distancia con profundidad de la punta de prueba. Entre las caractersticas del aparato podemos mencionar

Mxima profundidad de penetracin -- 100 mm Alimentacin --------------------------------- 6 pilas de 1,5 voltios Longitud del cable de la sonda ----------- 1,10 m Dimensiones ---------------------------------- 235 x 260 xi oo mm Peso -------------------------------------------- 5 kg

Otros usos del pachmetro son:

Ubicacin de cables y empalmes de cables de acero en hormign pretensado.

Determinacin de espesor de revestimiento refractario en altos hornos.

Ubicacin de caeras, conductos para cables, conductos de humos y canales.

Estimacin de la densidad de fibras de acero en los hormigones tipo HRF (hormign reforzado con fibras) cuya distribucin y concentracin son fundamentales, en el aprovechamiento de estos microesfuerzos, en las propiedades reolgicas y de comportamiento mecnico de estas mezclas.




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Desarrollo

ULTRASONIDO

INTRUMENTAL UTILIZADO:

Generador de ondas ultrasnicas

Dos transductores o palpadores electroacsticos (emisor y receptor)

Medidor de tiempo digital

Cables de nexo: palpadores/medidor (desmontables)

Barra de calibracin para la puesta a cero

Bateras de alimentacin recargables

DESARROLLO DEL ENSAYO:

Los pasos realizados en el laboratorio fueron:

1) Se midi el largo de la probeta tres veces para determinar la longitud (L)

2) Se prendi el aparato para verificar que la batera se encuentre cargada (luz roja indicadora).

3) Se armarron las partes correspondientes (enchufar los cables a los palpadores y conectar con el

aparato)

4) Se calibr el aparato: utilizando una barra patrn, que posee impreso el tiempo que demora la onda

en atravesarla (en este caso, era de 41,8S), se engras las zonas de contacto entre los palpadores y

la barra, para que en esa interfase se evite la presencia de aire y mejore el acoplamiento. Uno de los

operadores ejerci una presin sobre la barra con los palpadores, mientras que el otro operador

calibr el aparato; llevando el valor del display al indicado en la barra. El operador que sostuvo los

palpadores, debi hacerlo durante todo el ensayo debido a que es el nico que supo la presin ejercida

cuando realiz la calibracin.

Cabe aclarar que los palpadores fueron utilizados en forma directa, tal como se muestra en la figura:




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5) Se prepar la superficie de la probeta

6) En este caso no fue necesario, pero cuando lo sea se deber pulir la superficie de contacto con el

palpador a fin de evitar rugosidades y ondulaciones.

7) Se engras la zona de contacto y se ejerci una presin con los palpadores (la misma usada en la

calibracin)

8) Se tom la lectura en micro segundos

9) Se invirti la posicin de los palpadores sobre los mismos puntos (emisor en lugar del receptor y

viceversa)

10) Se tom la nueva lectura en micro segundos(llamada vuelta)

11) Se promediaron las mediciones en micro segundos y la distancia L (en metros).

12) Utilizando la siguiente frmula, se calcul la velocidad:

V= (106.L) / T

Dnde:

V= Velocidad del pulso ultrasnico [m/s]

L=Distancia entre palpadores o transductores (largo de la probeta) [m]

T= Tiempo de traspaso [S]

DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS:

Relacin a/c Tiempo [S]

Longitud promedio [cm] V [m/s] Ida Vuelta

0,6 78,3 78,8 29,87 3802,67

0,7 82,1 82,5 30,17 3665,86

0,5 79,9 80 30,2 3777,36

0,7 81,5 81,6 30,2 3703,25

Utilizando la frmula anteriormente mencionada, se calcul la velocidad de cada uno de los ensayos realizados

y para cada una de las relaciones agua/cemento con las que fueron hechos los pastones.

Cabe aclarar que la distancia fue transformada a metros para la correcta obtencin del clculo final.

Utilizando la siguiente tabla, se pudo determinar la calidad del hormign:




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ANLISIS DE DATOS:

Todos los valores obtenidos, dieron una calidad buena de hormign, debido a que sus valores de velocidad se

encontraban entre 3500 a 4500 m/s.

Cabe aclarar que el resultado posee la acumulacin de una serie de errores:

- Error en la medicin del largo de la probeta

- Error en la posicin de los palpadores (deben estar paralelos, sobre la misma lnea)

- Error en la presin ejercida a la hora de llevar a cabo la medicin

- Otros errores (condicin de la superficie, temperatura)

Tambin hay ciertos factores que inciden en relacin a la velocidad:

- Edad del hormign

- Cambios en la relacin agua cemento

- Condiciones de curado

- Relacin cemento/agregado y tipos de agregados

- Mdulo de elasticidad del hormign

- Otros factores (tipo de cemento, Tmx del agregado grueso, uso de adivitos, etc).

Teniendo en cuenta los errores y los factores que afectan a la velocidad, se podr concluir que el resultado

obtenido fue favorable debido a que el hormign tiene una calidad aceptable.

ESCLEROMETRA

(NORMA IRAM 1694)

INTRUMENTAL UTILIZADO

Para realizar se utiliz el Martillo de Schmidt, el cual se encuentra conformado de las siguientes partes:




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El Martillo de Schmidt se opera de la siguiente manera:

Se presiona perpendicularmente el martillo apoyado en su vstago sobre la superficie del hormign a

examinar, hasta que el resorte y la masa son liberados por el seguro, produciendo el impacto de la masa sobre

el vstago, la que rebota y arrastra al ndice que en la escala graduada indica en nmero de rebotes.

La escala graduada del aparato va del 20 al 50 y representa la relacin entre la altura del rebote y la escala

total del aparato.

Este mtodo consiste en medir la dureza del hormign por un principio de rebote se obtiene si existen en el

hormign fuerzas cohesivas entre sus granos proporcionadas por la pasta de cemento, estas fuerzas cohesivas

aumentan con la edad

DESARROLLO

Al llevar a cabo el ensayo en probetas, procedemos de la siguiente manera:

Se saca la probeta de la pileta de curado, luego procedemos identificarla con lpiz de aceite y dejarla secar a

la temperatura de laboratorio. Si la edad de la probeta es ms de 60 das tener en cuenta la carbonatacin una

vez seca la probeta. Se la encabeza con azufre. Se limpia y si es necesario se lija la superficie a ensayar, la zona

del ensayo tiene que estar limpia, plana y sin revestimiento.




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Se marcan las 3 generatrices a 120(grados) cada una, en un rea de 180 cm2 . Se procede a centrar la probeta

en la prensa de manera que sea fcil tomar las lecturas, aplicando una carga igual al 15%de la carga de rotura

a la probeta

Se debe calibrar el aparato y se lo dejar en posicin de trabajo para realizar el ensayo. Se procede a apoyar el

esclermetro perpendicularmente a la superficie de la probeta. Se presiona el seguro para que quede

registrada la lectura y se anotan las lecturas obtenidas, si la lectura dio




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dimetro muy elevado con respecto al de la armadura, ser difcil interpretar la respuesta del pachmetro, de

este modo, si al realizar los procedimientos no se logra ubicar ninguna barra, se debe disminuir el valor del

dimetro estimado y repetir lo anterior.

Obtener la ubicacin de las armaduras es necesario en el caso de querer obtener muestras de una obra de

hormign armado. Ya que, al retirar la muestra, se puede daar alguna armadura de la estructura, tambin

pueden quedar barras de acero dentro de la muestra a la que se le realizarn ensayos, como compresin, con

lo cual afectara al resultado de los mismos.

Otra razn de conocer la ubicacin de armaduras es que, para la realizacin otro tipo de ensayos se requiere

justamente esta determinacin (de donde se encuentra el armado de hierro). Como por ejemplo el de

ultrasonido, que es preciso que los transductores estn ubicados de manera tal que el recorrido de las ondas

no sea interferido por nada metlico.

En el ensayo realizado por la ctedra no se realiz ninguna medicin significativa, simplemente se demostr

su modo de empleo y se lo ejemplifico realizando el ensayo en diferentes superficies.

Conclusiones A partir del anlisis de los datos que se pueden obtener en este tipo de ensayos, podemos concluir diciendo

que es posible apreciar las caracteristicas reales del hormign realizado en obra, principalmente en lo que

respecta a la calidad del mismo. Con ello, podremos prever la comportamiento de nuestra estructura con el

paso del tiempo y responder debidamente ante las situaciones que se presenten.

Durante la realizacin del prctico, se trabaj con actitud participativa llegando a cumplir con los obejtivos

propuesto para el mismo, adquiriendo el conocimiento y la prctica en la ejecucin de los ensayos no

destructivos.

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