ASTM C192 – Moldeo y Curado de Especímenes de Concreto en Laboratorio 1. Alcance
Este método cubre los procedimientos para moldear y curar especímenes de concreto en laboratorio bajo control adecuado de los materiales y condiciones de prueba utilizando concreto que puede consolidarse mediante envarillado o vibración 2. Importancia y Uso
Este método provee requerimientos normados para la preparación de los materiales, el mezclado del concreto y el moldeo y curado de especímenes de concreto para ensayos bajo condiciones de laboratorio Especímenes de concreto preparados siguiendo lo estipulado en ASTM C192 pueden utilizarse para obtener información para los siguientes fines: Diseño de mezclas de concreto Evaluación de materiales o mezclas Correlación con ensayos no destructivos Proveer especímenes para ser utilizados en investigación
3. Equipo
Moldes (requisitos generales): los moldes o elementos de sujeción que vayan a estar en contacto con el concreto deben estar hechos de acero, hierro fundido u otro material no absorbente y que no reaccione químicamente con cemento portland u otros cementos hidráulicos las dimensiones de los moldes deben cumplir con las dimensiones estipuladas en el método normado del ensayo para el que se requieren los especímenes la forma y dimensiones de los moldes debe mantenerse inalterada durante su empleo en el ensayo correspondiente cuando se requiera, la estanquidad de los moldes se comprobará según ASTM C470. Un sellante adecuado, tal como grasa, arcilla o cera microcristalina puede utilizarse para impedir filtraciones a través de las juntas
cuando se requiera, deben existir los medios para fijar adecuadamente los moldes a sus placas de base los moldes reutilizables pueden recubrirse ligeramente con aceite mineral o algún otro material lubricante no reactivo antes de reutilizarse Moldes para cilindros: Moldes para especímenes colados verticalmente: deben cumplir con requisitos generales y con lo estipulado en ASTM C470 Moldes horizontales de cilindros para ensayo de flujo plástico: deben cumplir con requisitos generales y con lo estipulado en ASTM C470 salvo los requisitos de verticalidad los moldes horizontales suelen utilizarse únicamente con especímenes para flujo plástico que contienen galgas extensiométricas axiales embebidas para ser llenados en posición horizontal, los moldes deben tener una ranura longitudinal con la longitud del cilindro cuyo ancho debe ser igual a la mitad del diámetro del espécimen a menos que los especímenes vayan a ser capeados o pulidos, los extremos de los moldes deben ser placas metálicas de al menos 25 mm de espesor que cumplan con los requisitos de planicidad y rugosidad expuestos en ASTM C617; las placas deben poder sujetarse firmemente al cuerpo del molde; una de las placas debe tener un agujero que permita la salida de los cables conectados a la galga extensiométrica Moldes de vigas y prismas deben ser rectangulares y de las dimensiones indicadas por el Método de ensayo correspondiente las superficies interiores deben ser lisas y no presentar rugosidades los lados, fondo y extremos deben ser ortogonales y rectos y no presentar combas o alabeos la tolerancia de las dimensiones de la sección transversal es de 3 mm para moldes cuando el peralte o ancho del molde sea de 150 mm o
más; para moldes con peralte o ancho inferior a 150 mm la tolerancia es de 2 mm la longitud de los moldes para flexión no puede ser más de 2 mm más corta que la indicada en el Método de ensayo correspondiente (pero puede ser más larga) Varilla de compactación: barra de acero recta, lisa y de extremidades semiesféricas su diámetro debe ser de 16 mm (tolerancia: 2 mm) debe ser al menos 100 mm más larga que la altura del molde, pero no debe ser más larga que 600 mm Mazos: pueden utilizarse mazos con cabeza de hule o cuero crudo de entre 0,4 y 0,8 kg de peso Vibradores: vibradores internos: la frecuencia debe ser de al menos 150 Hz el diámetro de vibradores redondos debe ser inferior a la cuarta parte del diámetro del molde cilíndrico o el ancho del molde rectangular; vibradores con otras formas deben tener un perímetro equivalente al del vibrador redondo adecuado la longitud de la espiga del vibrador debe ser al menos 75 mm mayor que la profundidad de la sección a vibrar vibradores externos: pueden ser de tipo mesa o plancha, con frecuencia de al menos 60 Hz; deben poder fijarse adecuadamente los moldes Equipo vario: en función del ensayo a realizarse, se debe contar con herramientas o equipos tales como palas, baldes, llanetas, escuadras, galgas, cucharas, reglas, guantes de hule, palanganas... Cono de revenimiento: debe cumplir con ASTM C143 Bandeja de muestreo y mezclado:
bandeja de fondo plano, de metal resistente, estanca, de profundidad y capacidad adecuadas para permitir mezclado con pala o recibir una mezcla realizada en máquina Tamices de tamizado húmedo: deben cumplir con ASTM C172 Aparato para determinar contenido de aire: debe cumplir con ASTM C231 o ASTM C173 Balanzas: deben tener una precisión mayor que el 0,3 % del peso a medir en cualquier momento Termómetro: debe cumplir con ASTM C1064 Mezcladora de concreto: mezcladora automática, de barril rotatorio inclinable, o batidora adecuada que permita mezclar las cantidades necesarias con el revenimiento necesario
4. Tipos de especímenes:
Especímenes cilíndricos: sus dimensiones deben cumplir con lo indicado en el Método de ensayo correspondiente; si el Método de ensayo correspondiente no indica dimensiones, el espécimen debe contar en cualquier caso con una altura mayor a dos veces su diámetro salvo para el caso de cilindros para ensayo de flujo plástico, los especímenes cilíndricos deben permanecer en posición vertical durante la fase de endurecimiento Especímenes primáticos: vigas para determinación resistencia a la flexión, congelamiento y descogelamiento, adherencia, cambio de longitud o cambio volumétrico, deben ser formados con su eje largo en posición horizontal salvo cuando el Método de ensayo indique algo contrario
La dimensión menor de cualquier espécimen debe ser al menos tres veces el tamaño mmáximo del agregado grueso; si el tamaño máximo del agregado grueso excede 50 mm, debe tamizarse a través de un tamiz de 50 mm siguiendo ASTM C172 El número de especímenes y la cantidad de mezclas a realizar depende del Método de Ensayo correspondiente y de los objetivos de los ensayos; para estudiar la influencia de una variable dada, deben utilizarse especímenes hecho a partir de tres mezclas diferentes preparadas en distintos días 5. Preparación de los materiales
Temperatura: antes de realizar la mezcla, deben llevarse los materiales a temperatura ambiente entre 20 y 30 ºC salvo cuando el Método de ensayo indique algo distinto Cemento: el cemento debe almacenarse en un sitio seco en contenedores a prueba de humedad, preferiblemente metálicos; debe remezclarse con frecuencia y pasarse por una malla de 850 μm o menor para eliminar grumos y garantizar un suministro constante y adecuado para los ensayos Agregados: para evitar la segregación del agregado grueso, debe separarse en fracciones de tamaño individuales y recombinarse en las proporciones adecuadas para ser utilizado en los ensayos para evitar la segregación del agregado fino este debe mantenerse en condición húmeda salvo si se almacena en fracciones de tamaño individuales (esto es necesario siempre si se está estudiando granulometrías inusuales) antes de utilizarse en una mezcla, debe llevarse todo el agregado a un contenido de humedad definido y uniforme EL CONOCER Y CONTROLAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS ES FUNDAMENTAL PARA LA CORRECTA ELABORACIÓN DE CUALQUIER MEZCLA DE CONCRETO, leer 6.3.2 Agregados livianos: lo descrito en 6.3.2. puede no aplicar para agregados livianos Aditivos:
los aditivos en polvo completamente o mayormente insolubles que no contengan sales higroscópicas y se agregan a la mezcla en pequeñas cantidades, deben mezclarse previamente con una porción del cemento para lograr su distribución uniforme en la mezcla aditivos insolubles cuya masa a añadir supera el 10 % de la masa del cemento (como las puzolanas), deben manipularse y añadirse a la mezcla de la misma forma que el cemento los aditivos en polvo que contienen sales higroscópicas deben mezclarse con el agregado fino antes de añadirse a la mezcla aditivos líquidos o solubles deben añadirse disueltos en el agua de mezcla (IMPORTANTE TOMAR EN CUENTA EL APORTE DE AGUA Y CORREGIR DISEÑO) algunos aditivos tales como solución de cloruro de calcio o algunos inclusores de aire y retardadores de fragua, no deben mezclarse previamente con otros componentes de la mezcla NO DEBE VARIARSE EL TRATAMIENTO DADO A LOS ADITIVOS ENTRE MEZCLAS
6. Procedimiento 6.1.
Mezclado
El concreto debe mezclarse a mano o en una batidora adecuada en tandas tales que exista un 10 % de cantidad en exceso luego del moldeo de los especímenes; no puede utilizarse mezclado a mano para concreto con aire incluido o mezclas de muy bajo revenimiento; el mezclado a mano debe limitarse a tandas de 0,007 m 3 de volumen o menos Pueden utilizarse procedimientos de mezclado distintos a los aquí descritos cuando se desee simular condiciones o prácticas especiales, o cuando no es factible seguirlos Es importante no variar el orden y procedimiento de mezclado entre tandas salvo cuando sea precisamente ello lo que se quiere estudiar Mezclado en máquina: antes de iniciar la rotación de la máquina, debe agregarse el agregado grueso, una porción del agua y si se requiere, solución de aditivo (ver arriba)
iníciese la rotación y luego agréguese el agregado fino, el cemento y el agua con el tambor girando (si esto no es práctico, deténgase la máquina después de haber mezclado el agua con el agregado grueso antes de colocar estos materiales) una vez que todos los ingredientes están en la batidora, mezclar por 3 minutos, dejar reposar 3 minutos y finalmente mezclar dos minutos más; durante el período de descanso cúbrase la batidora para evitar evaporación para compensar la pérdida del mortero que puede permanecer adherido en la máquina puede seguirse alguno de los dos métodos siguientes: justo antes de realizar la mezcla, realícese una mezcla previa de modo que el mortero retenido de esta mezcla compense el retenido en la mezcla definitiva realícese la mezcla con un contenido de mortero en exceso equivalente al que será retenido en la batidora Mezclado a mano: la mezcla debe realizarse en una bandeja o palangana metálica, estanca y limpia utilizando una paleta de albañil mézclese bien el cemento y el agregado fino junto con el eventual aditivo en polvo hasta alcanzar una distribución uniforme agréguese el agregado grueso y mézclese hasta que este esté bien distribuido añádase el agua y los aditivos líquidos y mézclese hasta obtener una masa homogénea y de la consistencia deseada si es necesario interrumpir y prolongar el mezclado pues se añade agua hasta alcanzar la consistencia adecuada, deséchese la mezcla y realícese una nueva con la cantidad de agua adecuada Las porciones de la tanda a utilizar para el moldeo de los especímenes deben seleccionarse de modo que sea representativas de la tanda completa en cuanto a sus características y proporciones Cuando el concreto no esté siendo muestreado o remezclado debe cubrirse para evitar la evaporación El revenimiento se determinar según ASTM C143 inmediatamente después de mezclado
El contenido de aire se determina según ASTM C173 o C231 (C231 no aplica para concreto con agregados livianos o porosos o escorias de alto horno); el concreto utilizado para la determinación del contenido de aire no puede utilizarse en pruebas subsiguientes El rendimiento se determina según ASTM C138 La temperatura de la mezcla se determina según ASTM C1046 6.2.
Moldeo
Sitio de moldeo: los especímenes deben moldearse tan cerca como sea posible del sitio en el que se almacenarán durante las primeras 24 horas; si no es posible moldear los especímenes en el sitio donde serán almacenados, deben ser transportados allí inmediatamente después de desmoldar los moldes deben colocarse en una superficie plana y rígida, no expuesta a vibración; debe evitarse el golpear, voltear o manipular bruscamente los especímenes cuando se estén desplazando Vertido del concreto: el concreto debe verterse utilizando una cuchara, pala o paleta; cada porción
(“palada”) de concreto colocada debe ser representativa de la mezcla; debe
procurarse que el concreto se vierta dentro del molde en un proceso uniforme y simétrico de ser necesario debe remezclarse la mezcla en la bandeja de mezclado para evitar la segregación durante el moldeo; debe distribuirse el concreto uniformemente con la barra de compactación antes de iniciar con el proceso de consolidación al colocarse la última capa, el operador debe procurar colocar la cantidad de concreto precisa para llenar el molde una vez compactado; NO DEBE COMPLETARSE UN MOLDE PARCIALMENTE LLENO CON UNA PORCIÓN DE MEZCLA NO REPRESENTATIVA Número de capas: los especímenes deben fabricarse con el número de capas que se indica en la Tabla 1:
Consolidación: Métodos de consolidación: la selección del método de consolidación depende del revenimiento salvo cuando esté establecido en Método de Ensayo correspondiente: envaríllense los especímenes con revenimiento igual o mayor a 25 mm, víbrense los con revenimiento menor; no se utilice vibración interna para especímenes cuya dimensión menor sea inferior a 100 mm envarillado: colóquese el concreto en el molde, en el número de capas de igual volumen requerido; golpéese con la barra y el número de golpes indicado en la Tabla 2; al compactar la primera capa, la barra debe penetrar todo el espesor de la capa, al compactar las demás capas, la barra debe penetrar hasta 25 mm dentro de la capa anterior; después de envarillar cada capa golpéese suavemente el exterior del molde con el mazo (o con la mano abierta cuando los moldes sean susceptibles a ser dañados por el mazo) para liberar eventuales burbujas de aire; después de golpear en los moldes prismáticos o de vigas allánese el concreto apilado en los bordes o extremos;
vibrado: la duración de la vibración necesaria depende de la trabajabilidad del concreto y de la efectividad del vibrador empleado; usualmente, se ha vibrado lo suficiente cuando la superficie del concreto tiene una apariencia lisa y han dejado de aparecer burbujas de aire; un exceso de vibración puede provocar segregación de la mezcla; colóquese el volumen completo de concreto de cada capa antes de vibrarse; al colocar la última capa, evítese sobrepasar la capacidad del molde en más de 6 mm (3 mm en caso de que se vaya a dar un acabado a la superficie después de aplicar la vibración) el vibrador debe insertarse despacio y no debe permitirse que toque el fondo o paredes del molde o que golpee galgas u otros dispositivos que puedan encontrarse dentro; el vibrador debe retirarse despacio para evitar formar bolsas de aire para moldes cilíndricos, el número necesario de inserciones del vibrador se da en la Tabla 3; cuando no se esté vibrando la primera capa, el vibrador debe penetrar 25 mm en la capa anterior; después de vibrar cada capa golpéese suavemente 10 veces el exterior del molde con el mazo (o con la mano abierta cuando los moldes sean susceptibles a ser dañados por el mazo) para liberar eventuales burbujas de aire
en especímenes prismáticos, de vigas o cilindros para flujo plástico, insértese el vibrador a intervalos que no excedan 150 mm a lo largo de la línea central del eje del espécimen o cerca de ambos lados (EVÍTESE TOCAR GALGAS); si el espécimen tiene un ancho mayor a 150 mm debe insertarse el vibrador alternadamente en líneas a lo largo de los dos lados; cuando no se esté vibrando la primera capa, el vibrador debe penetrar 25 mm en la capa anterior; después de vibrar cada capa golpéese vivamente 10 veces el exterior del molde con el mazo cuando se aplique vibración externa, debe procurarse que el molde esté rígidamente vinculado a la superficie vibrante Acabado: después de la consolidación, allánese la superficie con la barra de compactación o llaneta; realícese el acabado evitando toda manipulación innecesaria; la superficie acabada no debe tener extrusiones o depresiones mayores que 3 mm si se desea, puede capearse los cilindros con una capa delgada de pasta rígida de cemento portland que se endurecerá y curará junto con el espécimen (véase ASTM C617) para cilindros horizontales para flujo plástico, utilícese una llaneta con la curvatura del cilindro para darle el acabado al concreto expuesto en la abertura
7. Curado
Curado inicial: para evitar la pérdida de agua por evaporación en concreto fresco, deben cubrirse los especímenes inmediatamente después de terminarlos con una placa no absorbente y no reactiva o con una lámina de plástico resistente e impermeable; deben tomarse las medidas necesarias para evitar al máximo las pérdidas de humedad antes de desencofrar los especímenes; puede utilizarse una estopa húmeda siempre y cuando no se coloque en contacto directo con el concreto y se tomen los cuidados necesarios para mantenerla húmeda continuamente
los especímenes deben desencofrarse 24 ± 8 horas después de moldeados; en el caso de concretos con tiempo de fragua lentos, los moldes no deben retirarse hasta 20 ± 4 horas después de que ocurra la fragua final (determínense los tiempos de fragua siguiendo ASTM C403) salvo cuando se especifique algo distinto, los especímenes deben curarse húmedamente a 23,0 ± 2 ºC desde el moldeo y hasta el momento del ensayo; durante las primeras 48 horas de curado los especímenes no debe exponerse a vibraciones el curado húmedo implica que en todo momento debe existir agua libre sobre las superficies de los especímenes (esto se logra colocando los especímenes en una cámara húmeda o sumergiéndolos en un tanque de agua, véase ASTM C511) los cilindros de concreto liviano deben curarse siguiendo ASTM C330 los especímenes para ensayos de resistencia a la flexión deben curarse siguiendo lo expuesto anteriormente salvo que durante las 20 h previas a la falla deben sumergirse en agua saturada con hidróxido de calcio a 23,0 ± 2 ºC (no debe permitirse que se seque su superficie antes del ensayo)
