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La resistencia del hormigón utilizado en las estructuras se evalúa mediante pruebas de compresión para cumplir con los requisitos específicos después de la instalación y también para monitorear la calidad durante la vida útil del proyecto.
Cuando se vierte concreto en un molde, comenzará a fraguarse y endurecerse. El concreto alcanzará su resistencia y rigidez de diseño de 14 a 28 días después de la colada. Los cilindros de prueba de hormigón se funden al mismo tiempo que se coloca el hormigón. Estas muestras se prueban para determinar la resistencia y rigidez del hormigón.
En este experimento, probaremos la resistencia a la compresión de 28 días del hormigón. Y utilice una prueba simple no destructiva de resistencia del concreto in situ.
Tan pronto como se coloca el hormigón, el proceso de hidratación comienza con la disolución del cemento en agua. Lo que conduce a una saturación de iones en la solución. En pocas horas se forman cristales y el espacio es ocupado por el cemento, que le dará al material su estructura final. La resistencia del hormigón curado se ve afectada por el diseño mixto, la temperatura y la humedad del curado y la uniformidad del producto. Para medir esta resistencia se utiliza una máquina de prueba hidráulica.
Un dispositivo llamado compresómetro se conecta a la muestra de prueba para permitir cálculos del módulo de Young y la relación de Poisson. La temperatura y la humedad durante el almacenamiento, el estado de la muestra de ensayo durante el ensayo y la forma en que se realiza el ensayo son factores que afectan a los resultados del ensayo y deben controlarse. Mientras que las pruebas de cilindros son útiles para determinar la resistencia del concreto entregado al sitio, las pruebas in situ se utilizan para evaluar la calidad en el lugar durante la vida útil de la estructura.
Para ello, la prueba de martillo Schmidt dispara un peso de acero a la superficie del hormigón. La distancia a la que rebota el acero se mide y se relaciona con la resistencia del material. Las mediciones se pueden realizar en una superficie o en varias superficies para evaluar la consistencia del hormigón.
En la siguiente sección, mediremos la resistencia a la compresión de las muestras de prueba y observaremos su modo de fallo. También demostraremos el uso de la prueba del martillo Schmidt para indicar la resistencia del material.
Las pruebas de compresión se llevarán a cabo utilizando una máquina de pruebas hidráulica. Para estos ensayos, la capacidad de carga debe ser muy alta para ensayar hormigones de alta resistencia. Retire el cilindro de concreto del molde y seque su superficie para preparar la muestra para la prueba.
Luego, inspeccione el cilindro de concreto y elimine cualquier imperfección importante de la superficie de sus extremos con una lima. Después de preparar cada extremo, aplique una tapa de neopreno para asegurarse de que los extremos estén lo más planos y nivelados posible. Centre la muestra en la máquina de prueba hidráulica y luego aplique la carga de compresión lenta y continuamente a una velocidad entre 20 y 50 psi por segundo. Deje que la carga aumente hasta que se alcance el máximo y se aplaste el cilindro.
La falla es inminente cuando el indicador de carga se ralentiza y finalmente se detiene. Cuando se complete la prueba, registre la carga máxima y luego examine de cerca el tipo de falla en el cilindro de concreto. Determine la resistencia a la compresión de la muestra y registre el modo de fractura. Repita esta prueba para cuatro de los cinco especímenes restantes. Para el espécimen final, instale un compresómetro de modo que se pueda determinar el módulo de Young y la relación de Poisson para esta mezcla de concreto.
Primero, desatornille los siete tornillos de contacto hasta que las puntas estén al ras de la superficie interior de los anillos. Ahora, coloque el compresómetro sobre el cilindro de concreto y apóyelo con tres espaciadores de igual altura para centrarlo verticalmente con la muestra. Apriete a mano los tres tornillos de contacto del anillo inferior y los dos del anillo superior para fijar la muestra concéntricamente en el compresómetro.
Cuando la muestra esté asegurada, apriete a mano los dos últimos tornillos de contacto en el anillo central. Compruebe que el vástago vertical del indicador de deformación axial esté a medio camino entre las dos partes del anillo central. Confirme que el vástago del indicador de cuadrante axial está casi completamente extendido y que el vástago del indicador de cuadrante diametral está casi completamente retraído.
Finalmente, retire ambas varillas espaciadoras de los lados y la tercera varilla ubicada en el anillo central. Levante el conjunto sosteniendo la muestra y colóquela con cuidado en la máquina de prueba hidráulica y luego ponga a cero ambos indicadores de cuadrante. Aplique una serie de cargas en pasos de 10,000 libras hasta un máximo de 60,000 libras. En cada carga, registre las deformaciones longitudinales y del aro como se indica en los indicadores de cuadrante.
Busque una superficie de concreto que sea lisa, seca y de al menos cuatro pulgadas de grosor, y marque una rejilla de 2 pies por 2 pies, cubriendo un área total de 10 pies por 10 pies. Si el pistón del martillo Schmidt no está extendido, coloque el extremo contra una superficie rígida y presione suavemente hasta que se escuche un clic. El pistón se extenderá a medida que alejes el martillo de la superficie.
Ahora, presione suavemente el martillo contra el primer punto de la cuadrícula marcado en la superficie de hormigón. Continúe empujando hasta que se escuche un traqueteo. Lea el número de rebote en la báscula y luego retire el martillo de la superficie. Repita esta medición en cada punto de la cuadrícula marcado en la superficie y, a continuación, calcule el promedio y la desviación estándar para todo el conjunto de mediciones.
Los cilindros en compresión tendían a fallar a lo largo de un plano inclinado a aproximadamente 45 grados. Esta característica indica que la falla no fue impulsada por aplastamiento por compresión pura del cilindro, sino más bien por fuerzas de cizallamiento o, más precisamente, por tensiones de tracción de división.
El promedio de las lecturas del martillo Schmidt fue de 32.4 con una desviación estándar de 1.3, lo que se correlaciona con una resistencia in situ de 4,650 psi basada en la calibración a pruebas de cilindros de laboratorio paralelos.
Ahora que aprecia los métodos de prueba de resistencia para estructuras de hormigón, echemos un vistazo a cómo se aplican para asegurar la calidad de las estructuras en nuestro mundo.
En los puentes más antiguos, el aumento de los requisitos de carga puede requerir pruebas de resistencia del hormigón. En estos casos, los núcleos se extraen de las estructuras existentes y se prueban en el laboratorio para determinar si la estructura puede soportar cargas superiores a las diseñadas inicialmente.
Entre las pruebas de núcleo in situ, más destructivas pero muy precisas, y la prueba de martillo Schmidt, no destructiva pero menos precisa, se encuentra la sonda Windsor. En esta prueba, las sondas se disparan en la superficie del hormigón y se mide la profundidad de penetración para determinar la resistencia del hormigón.
Acabas de ver la introducción de JoVE a las pruebas de compresión en hormigón endurecido. Ahora debería comprender las pruebas de núcleo y las pruebas de martillo Schmidt del hormigón.
¡Gracias por mirar!
