ELABORACIÓN, CURADO RÁPIDO Y ENSAYO DE

PROBETAS DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE

COMPRESIÓN: MÉTODO DEL AGUA HIRVIENDO

Ing. David Leiva Delgado

Problemática

• Exigencias del mercado: optimizar parte técnica-científica de la obra

• Problema de la prueba de compresión simple: tiempo de espera

Objetivos

• Encontrar una relación entre especímenes curados aceleradamente y especímenes curados normalmente a fin de poder predecir la resistencia que alcanzará el concreto a los 28 días: empleo del método B de la norma ASTM C-684.

Metodología

• Elaboración del equipo de curado acelerado

• Determinación de los elementos componentes del concreto

• Elaboración de los diseños de mezcla

• Elaboración de las probetas de concreto

• Ensayo de probetas

• Procesamiento de resultados

METODO EDAD DE INICIO DE CURADO

MEDIO DE CURADO

TIEMPO DE CURADO

EDAD DE ENSAYO

A Inmediato después de obtención de

testigos (obra)

Agua a 35ºC 23 h 24 h

B A las 23 horas (en

laboratorio)

Agua en ebullición

3 ½ h 28 h 30 min.

C Inmediato después de obtención de

testigos (obra)

Propio calor de hidratación (autógeno)

48 h 30 min. 49 h

D Inmediato después de obtención de

testigos (obra)

Calor externo y presión

5 h 5 h 15 min.

Recomendaciones del ACI 240• Las diferentes mezclas de concreto deben ser hechas

con los mismos materiales (cemento, agregados, agua y aditivos)

• El entorno externo a las mezclas de ensayo y muestras de concreto deben, preferentemente, ser constantes; por ejemplo, las facilidades físicas en el lugar de trabajo o ubicación de la planta, condiciones climáticas, personal técnico, laboratorio de control, equipo de mezclado.

• Un mínimo de 30 pruebas de ensayo que cubran un amplio rango de resistencia se necesita para establecer una ecuación de regresión adecuada. Se debe asegurar este requisito con el uso de por lo menos tres relaciones agua/cemento en las mezclas de ensayo.

• Los resultados de las pruebas de ensayo bajo curado estándar, deben ser iguales por lo menos al 75% de la resistencia de diseño de la mezcla.

• El coeficiente de correlación (r) de la ecuación de regresión lineal debe ser mínimo 0,80.

Elaboración del equipo de curado acelerado

Características del Tanque de Curado La principal característica del tanque de curado, es la condición de asegurar una temperatura de agua uniforme, sin necesidad de usar agitadores mecánicos.

El proceso de transformación de calor es por conversión. La fuente de calor está constituida por calentadores eléctricos (resistencias eléctricas) localizados en la parte central del tanque y tan cerca del fondo como sea posible. Estos son controlados por un termostato. El tanque de curado tiene capacidad para cuatro probetas, habiéndose encontrado dos calentadores eléctricos de 1500 y dos de 5000 Watt, como los adecuados. Las probetas en el interior del tanque deben guardar una separación de 10 cm entre sus caras verticales y 5 cm de luz libre en las paredes del tanque.

Por encima de los calentadores, se ha provisto una plancha perforada de espesor 1/8” que sirve como soporte para los cilindros y además facilita la circulación del agua en la ebullición así como la limpieza del tanque.

El nivel del agua deberá mantenerse uniforme 10 cm por encima de la tapa de los moldes. El tanque cuenta con un dispositivo de desfogue para mantener el nivel del agua.

Procedimiento de ensayo• Se elaboran seis probetas, de acuerdo al método de

“Obtención de muestras de hormigón fresco”, norma ITINTEC 339.036 y “Método de Ensayo para la Elaboración y Curado de Probetas Cilíndricas de Hormigón (Concreto) en Obra”, norma ITINTEC 339.033.

• Seguidamente, a las 23 horas + 15 minutos posteriores al muestreo y elaboración, las probetas enfundadas en los moldes metálicos con tapa superior, son colocadas en el interior del tanque de curado acelerado por el tiempo de 3 horas 30 minutos. Este tanque debe contener agua a una temperatura de 91 + 3ºC. Por ello esta parte se conoce como “cocimiento” de las probetas.

Teniendo en cuenta que la temperatura del agua está en ebullición, se recomienda tomar medidas preventivas para evitar quemaduras en los ojos o manos debido al escape de calor caliente en el momento de colocar las probetas en el tanque de curado acelerado. El nivel del agua en el interior del tanque debe quedar encima de la cara superior de las probetas mínimo 10 cm.

Las cuatro probetas restantes inician a las 24 horas el curado húmedo normalizado para ensayos a compresión a los 7 y 28 días.

• La temperatura del agua en el tanque de curado acelerado, deberá ser verificada permanentemente con un termómetro e inclusive antes de la inmersión de las probetas. (verificación de temperatura se ha efectuado cada 30 minutos,).

• A la edad de 26 ½ horas + 15 minutos, las probetas deben ser emergidas del tanque de curado acelerado. Luego, son desmoldadas y enfriadas por 1 hora, antes de ser capeadas.

• A la edad de 28 ½ horas + 15 minutos, las probetas de curado acelerado deben ser ensayadas según el Método de Ensayo a la Compresión para Probetas de Hormigón, norma ITINTEC 339.034.

• Finalmente, las cuatro probetas restantes, son ensayadas, dos a la edad de 7 días y dos a la edad de 28 días de curado húmedo de acuerdo a la norma ITINTEC 339.034

Determinación de los elementos componentes del

concreto

• Cemento: Yura IP y IPM

• Agregados: Cerro Verde (Cantera La Poderosa)

• Agua: dentro de las normas

Elaboración de los diseños de mezcla

• Se varió relación agua cemento (a/c)

• Se varió relación fino-grueso (rf)

Elaboración de las probetas de concreto

• Se eleboraron cuatro probetas por prueba de 12” de alto por 6” de diámetro cada una

Ensayo de probetas

• Dos probetas se someten a curado normal

• Dos probetas se someten a curado acelerado a las 23 horas de vaciadas, introduciéndolas en agua en ebullición

• Luego de 3 horas y media se emergen y desmoldan, esperando una hora antes del capeado

• Se capea y se ensaya a las 28 1/2 horas

Parámetros estadísticos

• El resultado de un ensayo es el promedio de dos probetas.

• Coeficiente de variación máximo para dos probetas hechas de la misma muestra de concreto: 3,6

• Coeficiente de variación máximo para mezclas de concreto elaboradas interdiariamente: 8,7

Determinación de las ecuaciones de regresión

• Regresiones por el método de los mínimos cuadrados

• Cuatro regresiones: lineal, potencia, logarítmica y exponencial

• La mejor: la que tiene el coeficiente de correlación más alto

MODELO DE REGRESION LINEAL

100

150

200

250

300

350

400

450

80 120 160 200 240 280

Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min

RE

sist

enci

a a

la c

om

pre

sió

n f

`c (

Kg

/cm

2) a

lo

s 28

día

s

MODELO DE REGRESION LOGARITMICA

100

150

200

250

300

350

400

450

80 120 160 200 240 280 320

Resistencia a la compresión (enKg/cm2) a las 28 h 30 min

RE

sist

enci

a a

la c

om

pre

sió

n f

`c (

Kg

/cm

2) a

lo

s 28

día

s

Errores de predicción y límites de confianza

• Errores de predicción: dan una medida de la dispersión y sirven para determinar los límites de confianza

• IP S=15,25 Kg./cm2

• IPM S=17,64 Kg./cm2

S2 = ( Yreal – Yestimado)2

N

Y0 = Valor estimado para un X 0dado

X0 = Cualquier valor de resistencia a compresión acelerado

n = Número de observaciones

X2 = Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresión acelerados

X = Suma de cuadrados de valores observados, de resistencia a compresión acelerados

S = Error de predicción

t = Percentil de distribución acumulativa normal para (n-2) para un 95% de confianza

Xprom = Promedio de valores observados, de resistencia a compresión acelerados

Limites = Yo + tS 1 +1

+(Xo-Xprom)2

N X2-(X)2/n

MODELO DE REGRESION LINEAL:VALORES E INTERVALO DE CONFIANZA AL 95%

100

150

200

250

300

350

400

450

80 120 160 200 240 280

Resistencia a la compresión (enKg/cm 2) a las 28 h 30 min

RE

sist

enci

a a

la c

om

pre

sió

n f

`c

(Kg

/cm

2)

a lo

s 28

día

s

Linea de regresión linealY=-17.1339+1.6675X

Limites de confianzaSuperio e inferior

MODELO DE REGRESION LOGARITMICA:VALORES E INTERVALO DE CONFIANZA AL 95%

100

150

200

250

300

350

400

450

80 120 160 200 240 280 320

Resistencia a la compresión (enKg/cm 2) a las 28 h 30 min

RE

sist

enci

a a

la c

om

pre

sió

n f

`c

(Kg

/cm

2)

a lo

s 28

día

s

Linea de regresión logarítmicaY=-811.9193+215.595LN(X)

Limites de confianzaSuperio e inferior

Conclusiones

• Es importante en la elaboración de concreto premezclado en donde deben vaciarse grandes volúmenes y deben tomarse decisiones rápidas

• No siempres la regresión lineal es la mejor

• Su aplicación para concreto premezclado es ideal debido a que requiere un procedimiento y equipo sencillo

Conclusiones

• Pasadas las 14:00 Horas posiblemente requerirá el empleo de horas extras

• Los productos de la hidratación acelerada pueden ser diferentes

Recomendaciones

• Tomar muestras antes de las 14:00 horas

• Llevar las muestras a laboratorio antes de 23 horas

• Calentar el agua una hora antes

• Suministro eléctrico exclusivo

• Máxima capacidad al inicio del curado

• Tomar precauciones de seguridad

• Mantener el equipo en buen estado

Recomendaciones

• Contemplarse posibilidad de empleo de procesos constructivos no tradicionales

• Identificar las actividades de mayor duración

• Buscar perfeccionar la programación pues ésta no es una solución definitiva

• Procurar una distribución de recursos con pendientes suaves