LAB1 Dureza del Hormigon Endurecido (Esclerometro)

LABORATORIO RESISTENCIA DE MATERIALES
Laboratorio Nº 1
DUREZA DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
(ESCLERÓMETRO)
1.- INTRODUCCION:
El presente informe está basado en la ejecución de uno de los ensayos no
destructivos realizados al hormigón para evaluar su resistencia a compresión:
El ensayo esclerométrico o índice de rebote mediante esclerómetro es una prueba
no destructiva de la resistencia del hormigón. La diseñó y desarrolló el ingeniero
suizo Ernest Schmidt en los años 40. Patentado como martillo SCHMIDT, siendo su
valor «R» (índice de rebote) una unidad adimensional que relaciona la dureza
superficial del hormigón con su resistencia de modo experimental. Su uso es muy
frecuente dada la manejabilidad del aparato, pudiendo aplicarse sobre la zona a
ensayar midiendo su resistencia al rebote. Para utilizar este método de ensayo que
estima la resistencia, es necesario establecer una relación entre la fuerza y el
número de rebote para una mezcla de concreto y un aparato dado. La medida del
rebote se correlaciona con la resistencia a compresión mediante un gráfico debido
a Miller (1965) que contempla la densidad del elemento y la orientación del martillo
respecto del plano ensayado.
2.- OBJETIBOS:
Los objetivos planteados para el desarrollo de este ensayo son:
OBJETIVO GENERAL:
•
Obtener una estimación de la resistencia a compresión del concreto con los
datos seleccionados y proporcionados por el instrumento en las columnas de
la edificación
OBJETIVO ESPECIFICOS:
•
Evaluar la uniformidad del concreto
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•
Conocer el manejo del esclerómetro para la obtención de datos.
•
Aprender el manipuleo de todos los equipos para que así, este ensayo se
pueda ejecutar de manera eficiente y de la mejor manera en futuras
oportunidades.
3.- MARCO TEORICO:
El esclerómetro fue diseñado por el Ing. suizo Ernst Schmidth en 1948,
constituyendo una versión tecnológicamente más desarrollada que los iniciales
métodos de dureza superficial generados en la década del veinte.
Un esclerómetro pesa menos de 2 kg, tiene una fuerte energía de impacto y su
funcionamiento es muy sencillo. Para hacer una comparación, pensemos que
estamos en una habitación a unos tres metros de una pared. Esta pared se
encuentra a oscuras por lo que no sabemos de qué material está construida.
Disponemos de una pelota de tenis que podemos lanzar contra la pared y que tras
salir despedida de la misma nos golpeará en el cuerpo. A mayor dureza del
paramento, con igual fuerza de lanzamiento, el impacto que recibiremos será mayor.
No sabremos de qué material se trata, pero podremos advertir si es duro o blando
en función del golpe de respuesta. Esto es lo que hace básicamente
un esclerómetro. Como se trata de un instrumento totalmente manual debemos
“cargar” el émbolo para enviarlo con una energía de impacto fija. Para ello
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presionamos el mismo sobre la superficie del hormigón (no hay ninguna mediación
hasta ahora) Una vez el émbolo llega a un determinado punto un resorte lo libera y
golpea el hormigón (no medimos nada aún) El émbolo golpea sobre la superficie y
dependiendo de la dureza de misma, rebota con mayor o menor fuerza. Es la
respuesta de rebote la que desplaza una guía sobre un visor escalado (de 10 a 100)
y consigue la medición. Podemos presionar el botón de bloqueo para permitir la
lectura. Ese valor es adimensional y arbitrario ya que depende de la energía
almacenada en el resorte y la masa utilizada.
Se trata pues de un ensayo mecánico no destructivo que presenta las siguientes
ventajas y desventajas:
Ventajas
➢ Es un ensayo no destructivo lo que permite realizar un gran número de
determinaciones sin alterar la resistencia, estética y funcionalidad de una
estructura.
➢ Ensayo muy económico.
➢ Puede operar en horizontal o vertical
➢ Permite ensayar muchos elementos en un corto espacio de tiempo con
escasos medios auxiliares.
Desventajas
➢ El resultado obtenido depende de demasiados factores, los cuales veremos
a continuación.
➢ Se necesita una superficie perfectamente lisa para realizar el ensayo por lo
que no es útil en elementos no encofrados.
➢ Requiere de una calibración (hemos de exigir siempre al laboratorio una
muestra in situ de calibración antes de la ejecución del ensayo)
➢ Solo afecta a los primeros centímetros de la pieza (2-3 cm)
➢ Puede variar según la pericia del operario.
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– Existe pérdida de energía por la deformación elástica del hormigón en el interior
de la pieza.
Factores de influencia:
1.-Tipo de cemento:
La finura de molido del cemento puede ocasionar variaciones en torno al 10% en el
resultado de los ensayos, si bien se considera un factor de baja influencia. Sin
embargo, en determinados tipos de cemento como el supersulfatado (escoria,
sulfato de calcio y cal) o cementos de alúmina, las desviaciones pueden
oscilar entre el 50% y el 100% respectivamente.
2.-Contenido de cemento:
en combinación con otros factores, la influencia del contenido en cemento se estima
que es inferior al 10%.
3.-Tipo de agregado (árido) grueso: La resistencia del hormigón se basa tanto en
las características de la pasta como en las del agregado grueso por lo que es un
factor de gran influencia. Obtendremos valores inferiores (entre 6-7 N/mm2 menos)
en agregados de piedra caliza triturada que con canto rodado (grava). También
podemos encontrar desviaciones dentro del mismo tipo de agregado dependido de
sus características (dureza, tamaño, etc.)
4.-Masa del elemento ensayado:
El elemento a ensayar debe contar con una masa suficiente para que no se
produzcan vibraciones o movimientos que desvirtúen la medición. Según la
norma EN 12504-2 “Ensayos de hormigón en estructuras. Parte 2: Ensayos no
destructivos. Determinación del índice de rebote” el área de ensayo debe ser
de aproximadamente 300×300 mm. Se requiere, además, que el elemento cuente
con un espesor mínimo de 10 cm y se encuentre fijado en una estructural o en un
sistema específico de laboratorio que no permita su desplazamiento.
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5.-Compactación:
El ensayo requiere para su eficacia de un grado de compactación uniforme.
Veremos en posteriores entradas la combinación entre métodos de análisis de
resistencia del hormigón. Con la inspección de la superficie de los testigos
podremos comprobar el grado de compactación.
6.-Tipo de superficie:
Este método no es adecuado para superficies abiertas, fratasadas u hormigonadas
contra el terreno o elementos irregulares. Solo las superficies bien encofradas son
fiables de ensayar. Pueden emplearse métodos de pulido en otras superficies, pero
la experimentación indica que esto nos lleva a valores sobrestimados. Hay que tener
en cuenta que la absorción del encofrado puede influir sensiblemente sobre la
dureza superficial del hormigón. Generalmente encofrados más absorbentes
implican mayor dureza superficial.
7.-Edad:
Hasta los 90 días de edad no existe influencia. A partir de ese tiempo pueden
obtenerse valores sobrestimados por lo que se aconseja aplicar coeficientes de
reducción.
8.-Carbonatación superficial:
Dentro de la carbonatación normal de un hormigón (hasta unos 5 mm) los estudios
realizados no muestran errores significativos en la medición del índice de rebote.
Sin embargo, en el caso de carbonatación profunda podremos sobrestimar la
resistencia hasta un 50%.
9.-Humedad:
Los estudios indican que un hormigón húmedo reduce su dureza superficial y puede
provocar una subestimación de la resistencia hasta en un 20%.
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10.-Temperatura:
La norma EN 12504-2 limita el uso del esclerómetro entre los 10 y 35oC
ambientales.
Campos de Apliacion:
Originalmente, fue propuesto como un método de ensayo para determinar la
resistencia a la comprensión del concreto, estableciendo curvas de correlación en
laboratorio. Sin embargo, por los diferentes factores que afectan los resultados y la
dispersión que se encuentra, en la actualidad se le emplea mayormente en los
siguientes campos:
➢ Evaluar la uniformidad del concreto en una obra.
➢ Delimitar zonas de baja resistencia en las estructuras.
➢ Informar sobre la oportunidad para desencofrar elementos de concreto.
➢ Apreciar, cuando se cuenta con antecedentes, la evolución de la resistencia
de estructuras.
➢ Determinar niveles de calidad resistente, cuando no se cuente con
información al respecto.
➢ Contribuir, conjuntamente con otros métodos no destructivos a la evaluación
de las estructuras.
4.-MATERIALES Y/O EQUIPOS UTILIZADOS:
A continuación, se dará un listado de todos los materiales y/o equipos utilizados el
desarrollo de este ensayo:
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Nombre e Imagen:
▪
Descripción:
Piedra Caliza
Sirve para alisar la superficie de la
prueba.
▪
Esclerómetro
Instrumento
de
medición,
generalmente empleado para la
determinación de resistencia o
compresión de hormigones.
Su funcionamiento consiste en una
pesa tensada con un muelle. Dicha
pesa tensada es lanzada contra el
hormigón y se mide su rebote.
▪
Brocha
Es un instrumento que consistente en
un conjunto de cerdas unidas a un
mango, en este caso es utilizado para
quitar el polvo del hormigón.
▪
Marcador y Regla
Utilizados para marcar una serie de
cuadros de una pulgada de
separación.
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▪
Probeta de Hormigon
Cuerpo en el cual se realizara la
determinación de su resistencia por
medio del esclerómetro.
5.-PROCEDIMIENTOS:
1. Para empezar con el ensayo, el encargado de laboratorio deberá brindarnos
todas herramientas y/o equipos necesarios como el esclerómetro, el carburo
de sílice y la probeta de hormigón con la cual se desarrollará el ensayo
presente.
2. Una vez se tenga la probeta de hormigón con la que se realizará el ensayo
para determinará la resistencia de este, primeramente, deberemos limpiar la
superficie en la que se ensayara, posteriormente haremos uso del carburo
de sílice, para lijar la superficie que se va ensayar de manera que el hormigón
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quede a la vista y no presente irregularidades, también se deberá limpiar la
superficie después del lijado.
Selección y limpiado de la superficie de ensayo.
Lijado y limpieza de los residuos del lijado.
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3. Con la superficie lijada, realizaremos una cuadricula para controlar las
distancias en las que se efectuaran las lecturas del esclerómetro, dicha
cuadricula debe ser de mínimo 1 [Pulg] de distancia entre cada punto.
Elaboración de la cuadricula.
4. Para realizar las lecturas con el esclerómetro deberemos sujetar este
firmemente de manera que el embolo mantenga siempre tenga una postura
perpendicular respecto a la superficie en la se desarrollará la prueba, luego
deberemos empujar gradualmente al esclerómetro hacia la superficie de la
prueba hasta que el martillo impacte (Cuando el martillo haga imparto zona
una especie de Click).
CLICK
Ejecución del paso 4
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5. Una vez el martillo halla realiza el impacto, se tendrá que mantener la presión
con la que se realizó el empuje, al mismo tiempo se deberá presionar el botón
al lado del instrumento para trabar el embolo en su posición contraída, se
deberá tomar registro del número de rebote y el valor que será proporcionado
por el esclerómetro.
Demostración del paso 5
6. Se deberán tomar 10 lecturas como mínimo, en nuestro caso se realizaron
13 lecturas, cada lectura debe realizarse a no menos de 25 [mm] (1 [Pulg])
entre cada punto de la lectura.
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7. Cada impresión hecha en la superficie deberá ser analizada después de cada
impacto, si alguno de los impactos machaca o rompe, significa que la
superficie tiene un vacío de aire, en ese caso la lectura será desechada y se
tomará otra en su lugar.
8. Habiendo realizado todas lecturas y registrando cada uno de los datos
obtenidos en estas, se obtendrá un promedio de los todos los disparos
efectuados
(El
promedio
será
redondeado
al
inmediato
inferior),
seguidamente se realizará una comparación de cada una de las lecturas con
el promedio general de estas y descartaremos aquellas lecturas que difieran
con un valor igual o mayor a las 6 unidades, solo se podrá realizar el descarte
de 2 datos que tengan la diferencia ya mencionada, en caso que de que más
de 2 valores difieran con valor de 6 unidades, se descartara el conjunto
completo de lecturas del área de ensayo y se deberá volver a realizar el
ensayo.
9. Habiendo cumplido con las condiciones mencionadas como: descarte
máximo de 2 datos o no habiendo descartado ningún dato, se calculará el
promedio de los datos, solamente si es que es necesario (en caso de que se
haya realizado descartes se calculara el nuevo promedio con los datos
restantes), con el valor promedio obtenido se calculara la resistencia
aparente del hormigón mediante la siguiente curva: “Curva B”, (Deberemos
ubicar nuestro valor promedio en la gráfica en el eje de las abscisas,
intersectar a la curva que nos corresponda y obtendremos la resistencia
aparente del hormigón siendo este el valor correspondiente al eje de las
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ordenadas, la curva con la que se hará intersección dependerá de la posición
en la que fue usado el esclerómetro)
Grafica para realizar el cálculo de la resistencia aparente.
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6.-DATOS RECOGIDOS Y CALCULOS REALIZADOS:
ESCLEROMETRIA: CÁLCULOS
1.- En la siguiente tabla es registra el número de disparo con su respectivo índice
de rebote de una serie de ensayo de 13 disparos, con el esclerómetro en posición
de +90º en una probeta cilíndrica de hormigón.
Nro. de disparo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Índice de rebote
37
41
34
36
30
30
31
31
32
29
32
33
34
2.- Sacamos el promedio del índice de rebote de las 13 pruebas realizadas para
descartar los valores que varíen con un rango de ±6 unidades con respecto al
promedio. (solo se podrá descartar dos valores de lo contrario se repite el ensayo)
𝑃𝑟𝑜𝑚1 =
37 + 41 + 34 + 36 + 30 + 30 + 31 + 31 + 32 + 29 + 32 + 33 + 34
13
𝑝𝑟𝑜𝑚1 = 33,08 ≈ 𝟑𝟑
Los valores que se alejan con más de 6 unidades con respecto al promedio 1 es el
41 por lo tanto se lo descarta.
3.- Sacamos nuevamente el promedio del índice de rebote con el número de
disparos excluyendo los disparos descartados:
𝑃𝑟𝑜𝑚2 =
37 + 34 + 36 + 30 + 30 + 31 + 31 + 32 + 29 + 32 + 33 + 34
12
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𝑝𝑟𝑜𝑚2 = 32,42 ≈ 𝟑𝟐
Por tanto, el índice de rebote promedio de la prueba es de 32
4.- Con el valor promedio del índice de rebote entramos a la tabla del ábaco del
esclerómetro.
Se encuentra en la posición B, las abscisas son el valor del índice de rebote y en
las ordenadas se encuentra el valor de la resistencia equivalente.
31
32
La resistencia equivalente para el índice rebote de 32 en la posición B es de
𝟑𝟏 [𝑵⁄𝒎𝒎𝟐 ] o equivalente a
𝟑𝟏 [𝑴𝑷𝒂]
7.-CONCLUSIONES:
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Habiendo ejecutado y siguiendo todos los procedimientos establecidos por el
ensayo y esté concluido, se llegaron a determinar las siguientes conclusiones:
•
De la verificación y control de la resistencia de la probeta de hormigón
efectuado el ensayo se determinó y se pudo evidenciar la resistencia que
presenta de los 13 puntos estudiados con una separación de 1” de punto a
punto. Se determinó la resistencia de 31 [𝑁⁄𝑚𝑚2 ] o 31[𝑀𝑃𝑎], cabe
mencionar que para validar el ensayo de deben tomar muestras de 3 puntos
distintos distribuidos a lo largo de la estructura analizada.
•
Es un ensayo no destructivo lo que permite realizar un gran número de
determinaciones sin alterar la resistencia, estética y funcionalidad de una
estructura.
•
Ensayo muy económico.
•
Puede operar en horizontal, vertical y angular.
•
Permite ensayar muchos elementos en un corto espacio de tiempo con
escasos medios auxiliares.
•
Este ensayo es solo para tener un resultado aparente y no así para descartar
o validar un material.
•
Solo afecta a los primeros centímetros de la pieza (2-3 cm)
•
Puede variar según la pericia del operario.
8.-RECOMENDACIONES:
Se procederá a dar un listado de las recomendaciones, para el mejor desarrollo de
este ensayo:
•
Usar el equipo de esclerómetro adecuadamente respetando los ángulos de
disparo que sugiere el fabricante.
•
Verificar que le equipo este calibrado antes de poder efectuar un ensayo.
•
Si dos disparos de la cantidad total de puntos realizados los disparos se
descartan. El ensayo se descarta.
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•
Si se realizó el disparo a la probeta de hormigón antes de la rotura en la
prensa, este espécimen se descarta, porque el espécimen ya fue adulterado
y modificado por los disparos realizado previamente. Ya presenta micro
fisuras. La resistencia que se obtuviere en la prensa será menor.
•
Los ensayos son influenciados por la característica del concreto en la zona
de impacto, los vacíos o la presencia de agregado grueso, disminuyen o
incrementan los valores.
•
Verificar el espaciamiento de las armaduras con un plano estructural para
evitar variaciones de resultados en caso de que se efectué un disparo en el
acero.
•
Compactación: El ensayo requiere para su eficacia de un grado de
compactación uniforme. Veremos en posteriores entradas la combinación
entre métodos de análisis de resistencia del hormigón. Con la inspección de
la superficie de los testigos podremos comprobar el grado de compactación.
•
Tipo de superficie: Este método no es adecuado para superficies abiertas,
fratasadas u hormigonadas contra el terreno o elementos irregulares. Solo
las superficies bien encofradas son fiables de ensayar. Pueden emplearse
métodos de pulido en otras superficies, pero la experimentación indica que
esto nos lleva a valores sobrestimados. Hay que tener en cuenta que la
absorción del encofrado puede influir sensiblemente sobre la dureza
superficial del hormigón. Generalmente encofrados más absorbentes
implican mayor dureza superficial.
•
Edad: Hasta los 90 días de edad no existe influencia. A partir de ese tiempo
pueden obtenerse valores sobrestimados por lo que se aconseja aplicar
coeficientes de reducción.
•
Carbonatación superficial: Dentro de la carbonatación normal de un hormigón
(hasta unos 5 mm) los estudios realizados no muestran errores significativos
en la medición del índice de rebote. Sin embargo, en el caso de
carbonatación profunda podremos sobrestimar la resistencia hasta un 50%.
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•
Humedad: Los estudios indican que un hormigón húmedo reduce su dureza
superficial y puede provocar una subestimación de la resistencia hasta en un
20%.
•
Temperatura: La temperatura limita el uso del esclerómetro entre los 10 y
35oC ambientales.
•
Se necesita una superficie perfectamente lisa para realizar el ensayo por lo
que no es útil en elementos no encofrados.
•
Requiere de una calibración (hemos de exigir siempre al laboratorio una
muestra in situ de calibración antes de la ejecución del ensayo)
•
Existe pérdida de energía por la deformación elástica del hormigón en el
interior de la pieza.
•
Los martillos de rebote requieren ser revisados y verificados periódicamente,
o cuando exista una razón para dudar
•
No dispararse en las partes del cuerpo, por presentar una gran energía de
impacto.
9.-BIBLIOGRAFIA:
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rebote. Obtenido de Patologias Construccion :
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studocu.com/es/document/universidad-privada-antenor-orrego/ingenieriacivil/informe/esclerometria-el-presente-informe-esta-basado-en-laejecucion-de-uno-de-los-ensayos-no-destructivos/5794215/view
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