Se explican las pruebas flexurales sobre hormigón basadas en las normas ASTM. Las diferencias si están presentes en la especificación o cualesquiera otros aspectos de la prueba flexión en concreto entre el estándar de ASTM, el estándar indio, y el estándar británico se especifican.
Fig. 1: Prueba flexural sobre hormigón (prueba de carga de tres puntos)
Se discuten los siguientes temas con respecto a las pruebas flexurales en concreto:
• ¿Qué es la prueba flexión en hormigón?
• ¿Cuál es la aplicación de la prueba flexión en el hormigón?
• ¿Cuáles son los factores que causan variabilidad en los resultados de las pruebas flexurales?
• Tamaño de la muestra concreta para la prueba flexión
• Aparatos requeridos para la prueba flexión en hormigón
• Preparación de muestra
• Procedimiento de prueba
• Cálculo del módulo de ruptura.
¿Qué es la prueba flexural en hormigón?
La prueba flexural evalúa la resistencia a la tracción del hormigón indirectamente. Prueba la capacidad de la viga o de la losa de concreto no reforzada para soportar la falta en doblar.
Los resultados de la prueba flexión en hormigón expresado como un módulo de ruptura que denota como (Sr) en MPa o PSI.
La prueba flexión en hormigón puede llevarse a cabo utilizando tres puntos prueba de carga (ASTM C78) o prueba de carga de punto central (ASTM C293). La configuración de cada prueba se muestra en la figura 2 y la figura 3, respectivamente. El método de prueba descrito en este artículo es según la norma ASTM C78.
Fig. 2: prueba de carga de tres puntos (ASTM C78)
Fig. 3: prueba de carga de punto central (ASTM C293)
Se debe notar que, el módulo del valor de ruptura obtenido por la disposición de prueba de carga de punto central es menor que la configuración de prueba de carga de tres puntos en alrededor de 15 por ciento.
Además, se observa que se logra un bajo módulo de ruptura cuando se considera un espécimen de hormigón de mayor tamaño.
Además, el módulo de ruptura es aproximadamente del 10 al 15 por ciento de la resistencia a la compresión del hormigón. Está influenciado por proporciones de mezcla, tamaño y volumen agregado grueso utilizado para la construcción de la muestra.
Finalmente, la ecuación siguiente se puede utilizar para computar el módulo de la ruptura, pero debe ser determinada con la prueba de laboratorio si es significativa para el diseño:
Dónde:
fr: Módulo de ruptura
fc‘: fuerza compresiva concreta
Fig. 4: máquina de prueba flexural y espécimen de hormigón (ASTM C78)
¿Cuáles son las aplicaciones de la prueba flexural en hormigón?
Las siguientes son las aplicaciones de la prueba flexión:
• Especificar cumplimiento con estándares
• Es un requisito esencial para el diseño de mezcla de hormigón
• Se emplea en el ensayo de hormigón para la construcción de losas y pavimentos
¿Qué factores causan variabilidad en los resultados de las pruebas flexurales?
• Preparación de espécimen del concreto
• Tamaño de espécimen
• Condición de humedad de la muestra de hormigón
• Curado de espécimen del concreto
• Y si el espécimen es moldeado o aserrado al tamaño requerido
Tamaño del espécimen concreto para la prueba flexural.
Según ASTM el tamaño de la muestra es de 150mm de ancho, 150mm de profundidad y la longitud no debe ser por lo menos tres veces la profundidad de la muestra.
El estándar indio determinó el tamaño del espécimen de hormigón como anchura de 150mm, profundidad de 150mm y span de 700mm.
También indica que un tamaño de 100mm de ancho, 100mm de profundidad, y span de 500mm se puede utilizar si el tamaño máximo agregado utilizado no es mayor que 19mm.
El estándar británico especifica la sección representativa cuadrada de la muestra con la dimensión 100mm o 150mm y el palmo oscila a partir del cuatro a cinco veces profundidad del espécimen.
Sin embargo, prefirió 150mm de ancho, 150mm de profundidad, y el palmo de 750mm para la muestra.
Aparatos para la prueba flexural en hormigón:
– Moldes de acero, hierro fundido u otros materiales no absorbentes con un tamaño de (150 mm X 150 mm x 750 mm)
– Varillas de apisonamiento: ASTM especifique una guía grande (16 mm de diámetro y 600 mm de largo) y una guía pequeña (10 mm de diámetro y 300 mm de largo)
– Máquina de prueba capaz de aplicar cargas a una velocidad uniforme sin interrupción de choques
– Cuchara
– Paleta
– Balance con precisión de 1g.
– Mezcladora eléctrica
– Vibración de la mesa en el caso de usar vibración para compactar concreto en moldes.
Preparación de muestras de hormigón.
– Determine las proporciones de materiales que incluyen cemento, arena, áridos y agua.
– Mezcle los materiales con la mano o con una máquina mezcladora adecuada en lotes con un tamaño del 10 por ciento mayor que la muestra de prueba de moldeo.
– Mida la caída de cada lote de concreto después de mezclar.
– Coloque los moldes en una superficie horizontal y lubrique la superficie interior con un material lubricante adecuado y debe evitarse una lubricación excesiva.
– Vierta el hormigón fresco en los moldes en tres capas.
– Compacte cada capa con un recorrido de 16 mm y aplique 25 movimientos por cada capa o rellene el molde por completo y compacte el concreto con la tabla de vibración.
– Retire el exceso de concreto de la parte superior del molde y alíselo sin imponerle presión.
– Cubra la parte superior de las muestras en los moldes y guárdelas en una sala de temperatura durante 24 horas.
– Retire los moldes y las muestras de curado húmedo a 23 +/- 2 ° C hasta el momento de la prueba.
– El tiempo de la prueba es de 14 días y 28 días y se deben preparar tres muestras para cada prueba (según el Código de la India, la muestra se almacena en agua a 24-30 ° C durante 48 horas y luego se analiza)
Procedimiento de ensayo de flexión sobre hormigón.
– La prueba debe realizarse en la muestra inmediatamente después de sacarse de la condición de curado para evitar el secado de la superficie que disminuye la resistencia a la flexión.
– Coloque el espécimen en los puntos de carga. La superficie acabada a mano de la muestra no debe estar en contacto con los puntos de carga. Esto asegurará un contacto aceptable entre la muestra y los puntos de carga.
– Centrar el sistema de carga en relación a la fuerza aplicada.
– Ponga la fuerza de aplicación del bloque en contacto con la superficie de la muestra en los puntos de carga.
– Aplicación de cargas entre 2 a 6 por ciento de la carga final calculada.
– Empleando medidores de palpador tipo hoja de 0,10 mm y 0,38 mm, especifique si el espacio entre la muestra y los bloques de soporte o de aplicación de carga es mayor o menor que cada uno de los medidores en una longitud de 25 mm o más.
– Elimine cualquier espacio superior a 0,10 mm con calzas de cuero (6,4 mm de grosor y 25 a 50 mm de largo) y debe extender todo el ancho de la muestra.
– Se debe considerar el taponado o el esmerilado para eliminar los huecos que superen los 0,38 mm.
– Cargue la muestra de forma continua sin impacto hasta el punto de falla a una tasa constante (tasa de carga especificada estándar de la India de 400 Kg / min para la muestra de 150 mm y 180 kg / min para la muestra de 100 mm, tasa de aumento de tensión 0.06 +/- 0.04N / mm2.s Según norma británica).
– La tasa de carga según la norma ASTM se puede calcular en base a la siguiente ecuación:
Dónde:
r: tasa de carga
S: tasa de aumento de la fibra extrema
b: ancho promedio de la muestra
d: profundidad media del espécimen
L: longitud del tramo
• Finalmente, mida la sección transversal de la muestra probada en cada extremo y en el centro para calcular la profundidad y la altura promedio.
Calculo del módulo de ruptura.
La siguiente expresión se utiliza para estimar el módulo de ruptura:
Dónde:
MR: módulo de ruptura
P: última carga aplicada indicada por la máquina de prueba
L: longitud del tramo
b: anchura media de la muestra en la fractura
d: profundidad media de la muestra en la fractura
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