RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRÁULICO I.N.V. E – 324 – 07

1.

OBJETO 1.1

Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar la resistencia a la flexión, de morteros de cemento hidráulico.

1.2

Los valores establecidos en unidade s SI deben ser tomados como norma. Los valores que se muestran en paréntesis son solamente para información.

1.3

Esta norma no tiene como propósito establecer reglas de seguridad asociada con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer apropiadas prácticas de seguridad y salubridad y determinar la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su uso.

2.

RESUMEN DEL METODO El mortero de prueba usado consiste de 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena en proporción por masa. El cemento Pórtland o cemento Pórtland con aire incluido son mezclados a la relación especificada de agua-cemento. El contenido de agua de otros cementos es el suficiente para obtener un flujo de 110 ± 5% con 25 caídas de la mesa de flujo. Los prismas de prueba, de 40 x 40 x 160 mm, son moldeados por apisonamiento en dos capas. Los prismas son curados un día en los molde s y luego son desencofrados hasta que sean ensayados a flexión aplicando carga en el punto central.

3.

EQUIPO 3.1

Balanzas – Pesas, tamices, probetas y mezcladora; deberán cumplir con lo establecido en la norma INV E – 323

3.2

Mesa de Flujo – De acuerdo a la norma INV E – 325.

3.3

Moldes – Serán construidos de metal no atacable por los morteros de cemento y de espesor tal, que no presenten deformaciones al ser llenados c on la muestra. Su diseño deberá ser tal, que los especímenes se moldeen con su eje longitudinal en posición horizontal. Constarán de tres (3) compartimentos de 40 x 40 x 160 mm cada uno, con las siguientes tolerancias : en ancho, ± 0.13 mm para moldes nue vos y +0. 30 mm para moldes usados; en altura, entre + 0.25 mm y -0.15 mm para moldes nuevos y entre +0.25 mm y -0.40 mm para moldes usados ; la longitud puede variar en ±2.54 mm. Las caras interiores serán planas, con una variación permisible , en cualquie r línea de 50 mm sobre la superficie, de 0.03 mm para moldes nuevos y 0.05 mm para moldes en uso; e l ángulo entre dos caras interiores adyacentes deben ser de 90 ± 0.5°. El molde debe colocarse sobre una placa de unos 10 mm de espesor, con una

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superficie plana de 180 mm por 200 mm con una variación permisible de 0.03 mm en cualquier línea de 50 mm sobre la superficie. 3.4

Compactador – El compactador debe ser de un material no absorbente ni abrasivo, como caucho de dureza shore A de 80 ± 10 o madera de roble c urada 15 minutos en parafina aproximadamente a 200º C, deberá cumplir con la forma y dimensiones de la Figura 1. La cara del pisón compactador deberá tener 20 x 80 mm.

3.5

Guía del compactador – Se construirá de un metal no atacable por el mortero, como bronce; de dureza no inferior de 55B. De acuerdo a la forma y dimensiones de la Figura 2, ésta debe acoplarse al molde en tal forma, que no se separe de ningún borde interior del molde en más de 0. 40 mm. La altura total de la guía debe ser de 25 mm.

3.6

Palustre – Constará de una hoja de acero de 115 mm x 250 mm, con bordes rectos.

3.7

Dispositivo para la prueba de flexión – Deberá estar diseñado en tal forma, que cumpla con los siguientes requisitos: a) La muestra será cargada en su punto medio. b) Las distancias entre los puntos de apoyo y los de aplicación de la carga, permanecerán constantes. c) La carga será aplicada normal a la superficie de la muestra , de manera que no produzca excentricidades. d) Las direcciones de las reacciones serán paralelas a la de la carga aplicada durante el ensayo. e) La carga será aplicada a velocidad uniforme y sin producir impacto.

3.8

Máquina de compresión hidráulica – Con suficiente abertura entre las superficies de apoyo, para permitir el uso de los aparatos de comprobación, deberá usarse el dispositivo mostrado en la Figura 3. Nota 1.- La mayoría de las máquinas de compresión hidráulica diseñadas para romper cubos de 50 mm (2”), tienen un diámetro relativamente pequeño bajo la superficie de soporte directamente centrada bajo la cabeza fijad ora esférica superior, en la cual encajan pedestales de alturas adecuadas que son colocados para romper cubos de 50 mm (2”) de lado y cilindros de 50 x 100 mm (2” x 4”) o de 75 x 150 mm (3” x 6”). La plataforma del equipo de ensayo a flexión que se muestra en la figura 3 está diseñada para descansar sobre el pedestal inferior, con la intención de efectuar pruebas sobre cilindros de 75 x 150 mm (3” x 6”). Nota 2.- En ausencia de controles de centrado automático en la máquina con grandes superficies de apoyo inferiores, el centro de esta superficie directamente por debajo del centro de la cabeza sujetadora esférica superior debe estar correctamente localizado. Un círculo o círculos concéntricos con diámetros apropiados deben ser inscritos sobre la superficie de soporte inferior, alrededor de este punto. Se debe obtener un pedestal cilíndrico de diámetro y altura apropiados. Las caras finales del pedestal deben ser planas y paralelas y estar a 90º con respecto al eje del cilindro. La cara superior debe tener un diámetro de 77.5 mm (3.05”).

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Todas las dimensiones en mm

Figura 1 . Compactador

Figura 2. Guía del compactador

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4.

MUESTRAS Deben prepararse tres (3) o más muestras para cada período de ensayo. Se usará arena gradada normalizada, del tipo Ottawa, o la especificada en la norma , INV E – 327. La temperatura del ensayo estará, entre 20° y 27.5° C (68° y 81.5° F); el agua de amasado estará a 23° ± 2.0° C. La humedad relativa no será menor del 50%. Las proporciones en peso para formar un mortero normal, deben ser de una (1) parte de cemento y 2.75 partes de arena gradada seca. Para obtener tres (3) muestras, se deberán usar 500 g de cemento y 1375 g de arena. La cantidad de agua de amasado, dada en ml, será la que produzca una fluidez de 110 ± 5%, determinada de acuerdo a la norma INV E – 325. La mezcla se ejecutará mecánicamente, según la norma INV E – 321.

5.

PREPARACIÓN Y LLENADO DE LOS MOLDES A los moldes se les aplicará una capa delgada de aceite mineral. Las superficies de contacto de los elementos separables, se revestirán con una capa delgada de aceite mineral pesado o grasa ligera. Luego, se unen los elementos que componen el molde y se eliminan los excesos de aceite o grasa, y se coloca el molde sobre una placa plana no absorbente y cubierta con una capa delgada de aceite mineral. En la parte exterior de las juntas de los elementos, se aplicará una mezcla de tres (3) partes de parafina y cinco (5) de resina, o cera, en peso, calentadas entre 110° y 120° C (230° y 248° F), para impermeabilizarlas. Inmediatamente después de completada la prueba de flujo, se regresa el mortero de la mesa de flujo al recipiente de mezcla. Rápidamente se raspa el mortero que puede estar pegado en los lados del recipiente, y entonces se remezcla el mortero durante 15 segundos a una velocidad media . Completada la mezcla, la paleta de mezclado debe ser sacudida para remover los excesos de mortero dentro del recipiente de mezcla. Cuando se va a elaborar una nueva mezcla para especimenes adicionales, el ensayo de flujo puede ser omitid o y el mortero puede permanecer en el recipiente de mezcla por 90 segundos sin cubrir. Durante los últimos 15 segundos de este intervalo, se raspa el mortero que puede estar pegado en las paredes del recipiente de mezcla. Entonces se remezcla durante 15 segundos a velocidad media. Se inicia el moldeo de los especímenes dentro de un lapso total de no más de 2 minutos y 30 segundos después de completar la mezcla original de la bachada de mortero.

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A continuación se vierte una capa de mortero de aproximadamente 20 mm de espesor en cada compartimiento, con la guía del compactador y se procede a compactar el mortero en cada molde, con 12 golpes, aplicados en tres (3) rondas de 4 golpes cada una, como se muestra en el esquema . Los 12 golpes se deben completar en aproximadamente 15 segundos . Para dar cada golpe con el compactador, se coloca la cara inferior de éste en posición horizontal a unos 25 mm (1") de la superficie de la capa, y se baja verticalmente con una fuerza tal, que haga salir una pequeña cantidad de l mortero que se encuentra debajo de la superficie de compactación. Se termina el llenado total de los compartimentos con capas de mortero uniformemente distribuidas, los cuales se compactan en la forma utilizada con la primera capa. Se retira la guía de compactación y se alisa la superficie de la muestra; se enrasa y se elimina el exceso de mortero con el borde recto del palustre (sostenido casi perpendicularmente a los moldes) ; se reparan las rajaduras en la cara superior y se alisa la superficie con 2 ó 3 pasadas del palustre. Las muestras se almacenan como se indica en la norma INV E – 323.

ORDEN DE APISONADO DE LAS CAPAS

6.

1

2

4

3

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN 6.1

Los especímenes se deben e nsayar inmediatamente después de retirarlos de la cámara húmeda, en el caso de especimenes de 24 horas y del tanque de agua , en el caso de todos los otros especimenes. Todos los especímenes de prueba a una edad especificada se deben ensayar dentro de las siguientes tolerancias: Edad de prueba

Tolerancia, horas

24 horas

± ½

3 días

± 1

7 días

± 3

28 días

± 12

Cuando las porciones de prismas van a ser ensayadas como cubos modificados en acuerdo con el método de ensayo ASTM C 349, la prueba se de be ejecutar con la rapidez suficiente de modo que los cubos modificados sean ensayados también dentro de las tolerancias descritas arriba. Si más de un espécimen, es retirado a la vez de la cámara húmeda para la prueba de las 24 horas, éstos deben cubrirse con un plástico impermeable hasta el momento de la prueba. En el caso de especímenes que se ensayan a edades mayores, si más de uno es retirado del tanque al mismo tiempo para ser ensayado, estos especimenes se deberán colocar en agua a una temperatura de 23° ± 2.0º C (73° ± 3º F), de modo que queden completamente inmersos hasta el momento de la prueba.

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Figura 3. Dispositivos especiales para adaptar a la máquina de compresión

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Figura 4 . Dispositivos especiales para adaptar la máquina de tensión

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Las Figuras 3 y 4 muestran dispositivos diseñados para cumplir las condiciones anteriores, que pueden ser acoplados a la máquina de compresión o a la de tensión, respectivamente. Nota 3 .- La resistencia a la flexión de los prismas es ráp idamente afectada por el secado el cual desarrolla una capa tensionada en el espécimen, produciendo una baja resistencia. L o s especímenes para prueba a 24 horas deben, no obstante, ser removidos de sus moldes preferiblemente al cumplir dicha edad, y ser e nsayados inmediata mente. Si se presenta un retras o en la prueba, los especímenes deben ser envueltos en un plástico impermeable y colocados dentro de la cámara húmeda hasta inmediatamente antes de la prueba. Después de fallados, se vuelven a envolver en e l plástico hasta que se realicen las pruebas de compresión.

6.2

Cada prisma que va a ser ensayado se debe limpiar hasta una condición superficialmente seca y remover las incrustaciones o granos de arena sueltos en las caras que van a estar en contacto con las superficies de soporte y con la carga. Además , se debe comprobar por medio de una regla, que las caras sean perfectamente planas; si tienen curvatura, se tratará de rasparlas y si no es posible, se debe descartar el espécimen. Las telas empleadas para limpiar los especímenes de 24 horas, no podrán encontrarse más que levemente húmedas.

6.3

Se acoplan los dispositivos para la prueba de flexión en la máquina de ensayo. Se coloca la muestra sobre los soportes en tal forma, que quede sobre éstos una cara que haya estado en contacto con la pared del molde. El eje longitudinal de la muestra deberá estar ligeramente sobre el punto medio de ambos soportes. Se acopla el dispositivo para la aplicación de la carga, en tal forma que su borde portante forme ángulo recto con el eje longitudinal de la muestra, sea paralelo a la cara a la que se le aplica la carga y pase por el punto medio de la longitud de la muestra. Se debe garantizar durante el ensayo, un contacto perfecto entre el borde de carga y la muestra. La ca rga será aplicada a una velocidad de 2640 ± 110 N/min. (270 ± 10 kgf/min. ), la cual se leerá con aproximación de ± 1% en un tablero graduado, en incrementos de no más de 44 N. La máxima carga se debe redondear al múltiplo más cercano de 22 N.

7.

CÁLCULOS Se anota la carga máxima de rotura y se calcula la resistencia a la flexión por la fórmula:

S f = 0. 0028 P donde: S f = resistencia a la flexión, MPa , y P = carga máxima total, N ó E 324 - 8

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S f = 0.278 P donde: S f = resistencia a la flexión, en kgf/cm² P = carga máxima aplicada en kgf La resistencia del mortero a la flexión es el promedio de los resultados obtenidos con la misma muestra (bachada) y en el mismo período de ensayo. Nota 4.- Las muestras defectuosas o las resistencias que difieran más del 10% del promedio no se tendrán en cuenta para promedio.

8.

9.

PRECISIÓN Y TOLERANCIAS 8.1

Precisión – Las siguientes declaraciones de precisión son aplicables cuando el resultado de una prueba es el promedio de pruebas de resistencia a la flexión de tres prismas moldeados de una sola bachada de mortero y ensayados a la misma edad. Ellos son aplicables a morteros hechos con cementos tipo I, IA, IS o III, ensayados a 3, 7 o 28 días (1, 3 o 7 días para cemento tipo III)

8.1.1

Precisión multilaboratorio .- El coeficiente de variac ión multilaboratorio ha sido encontrado en 8.4%. P or lo tanto, los resultados de pruebas conducidas correctamente de una sola bachada de mortero e n dos diferentes laboratorios no deben diferir en más del 23.8% de su promedio.

8.1.2

Precisión de un solo laboratorio .- El coeficiente de variación para un solo laboratorio ha sido encontrado en 5.1%. Por lo tanto, los resultados de dos pruebas conducidas correctamente de una sola bachada de mortero hecha con los mismos materiales, ya sea el mismo día o dentro de la misma semana, no deben diferir en más del 14.4% de su promedio.

8.2

Tolerancias – No se hacen declaraciones de tolerancia ya que no hay un material de referencia aceptado adecuado para determina la s tolerancia s de este método de ensayo.

NORMAS DE REFERENCIA ASTM

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