Pruebas no destructivas populares de la estructura de hormigón-revisión de Std. Métodos
Introducción
- ¿Qué se entiende por DPC en la construcción?
- ¿Qué es el enlucido?
- ¿Cuál es el refuerzo mínimo en los cimientos de la balsa?
- ¿Qué tan frío tiene que estar para que toda la losa de hielo esté completamente congelada?
- ¿Cuán diferentes son los desafíos enfrentados durante la construcción del Ferrocarril de Cachemira de India y el Ferrocarril Qinghai-Tíbet de China?
En un corto lapso de diez años después del terremoto de Bhuj, las pruebas no destructivas han logrado un lugar importante en el Aseguramiento de la calidad del concreto endurecido y la evaluación de la estructura de concreto existente con respecto a su resistencia y durabilidad.
Este artículo trata sobre las pruebas de END populares, económicas y ampliamente utilizadas en el campo en general y en las carreteras nacionales en particular. El documento también discute los métodos combinados, cuando se usa más de un método de prueba no destructivo y la evaluación de la condición se basa en los datos obtenidos de las pruebas Rebound Hammer, UPV y Core.
El objetivo del documento es dirigirse a los ingenieros de campo que participan en la evaluación de la calidad del concreto endurecido. Se ha intentado mantener la parte teórica del tema a un mínimo absoluto, donde sea necesario tablas de estándar. Se han incluido valores, fotografías y comparaciones. Los ingenieros orientados a la investigación que deseen mediante el tratamiento del material y un enfoque más básico se refieren al estándar estándar. especificación, manuales de END y documentos originales y literatura sobre el tema dado como referencia. Aunque las pruebas no destructivas son relativamente simples de realizar y basadas en instrumentos, el análisis e interpretación de los datos de la prueba no son fáciles, porque el concreto es un material complejo, por lo tanto, se advierte a los ingenieros que la interpretación de los datos de la prueba siempre debe ser realizada por especialistas capacitados. en NDT en lugar de por técnicos que realizan las pruebas.
Si se usan correctamente, las pruebas no destructivas pueden formar un eslabón vital en la cadena de prueba y evaluación de estructuras de concreto y concreto, que comienza con la trituración de cubos de 150 mm y puede terminar con la prueba de carga de la estructura terminada.
En la actualidad, el método estándar de determinación de la resistencia del hormigón endurecido consiste en la prueba de cubos de hormigón (03 números de 150X150X150 mm) en una máquina de prueba de compresión siguiendo el estándar. método de prueba IS: 516. En caso de PQC para pavimento rígido, las muestras de viga se rompen por resistencia a la flexión. Las pruebas de resistencia, independientemente del tipo, son excelentes para determinar los criterios de calidad y control de calidad durante la construcción, pero dejan mucho que desear. La principal desventaja de tales pruebas es la demora en la obtención de los resultados de la prueba, el hecho de que la muestra de prueba puede no ser realmente representativa del concreto en una estructura, la necesidad de estresar la muestra de prueba al fracaso, la falta de reproducibilidad en los resultados de la prueba y La relatividad de alto costo de pruebas y desperdicio de concreto en forma de cubos.
Para las pruebas de END para monitorear el comportamiento del servicio de estructuras de concreto durante un largo período, era imperativo que estas pruebas no fueran destructivas. Este enfoque, aunque nuevo para las pruebas de hormigón, se había utilizado durante mucho tiempo en las pruebas de metales en proyectos de exploración y refinación de petróleo. La determinación directa de la resistencia implica que el espécimen de hormigón debe cargarse hasta el fallo; queda claro que no se puede esperar que los métodos de prueba no destructivos produzcan un valor absoluto de resistencia.
Estos métodos, por lo tanto, intentan medir alguna otra propiedad del concreto a partir de la cual se obtiene una estimación de su resistencia, su durabilidad y sus parámetros elásticos. Tales propiedades del concreto son su dureza, número de rebote y su capacidad para permitir que la velocidad del pulso ultrasónico se propague a través de él. Las propiedades eléctricas del concreto, nos permiten estimar su contenido de humedad, densidad, espesor y su contenido de cemento. Con base en lo anterior, se han desarrollado varios métodos no destructivos para probar concreto.
Las pruebas populares de END para el concreto utilizado en el campo son:
- Prueba de martillo de rebote – Prueba de HR
- Velocidad de pulso ultrasónico: prueba de UPV
- Método combinado Prueba UPV y RH
- Extracción de núcleo para prueba de resistencia a la compresión
- Análisis de ingredientes del núcleo de hormigón
- Medición de cubierta de hormigón por láser basado en Instt.
Este documento describe en detalle solo la prueba de martillo de rebote (RH), la prueba de velocidad de pulso ultrasónico (UPV) y la prueba de núcleo que son ampliamente utilizadas y aceptadas por los ingenieros en el sitio y también se refieren en IS: 456-2000, bajo Inspección y prueba de estructuras . A continuación, se describe el enfoque de métodos combinados en el que se usa más de un método no destructivo para estimar la resistencia del concreto. Los métodos de Análisis de ingredientes, Medición de cobertura, Permeabilidad y Densidad son de aplicación limitada y se describen brevemente la parte final del documento.
1. Prueba de Rebound Hammer – RH (Schmidt)
En 1948, un ingeniero suizo, Ernst Schmidt de Zúrich desarrolló un martillo de prueba para medir la dureza del hormigón por el principio de rebote. Desde entonces, la prueba Rebound Hammer (RH) ha ganado reconocimiento en el sitio de construcción y la industria de prefabricados.
Principio
El martillo de rebote Schmidt es principalmente un probador de dureza de superficie con poca relación teórica aparente entre la resistencia del hormigón y el número de rebote del martillo. Sin embargo, dentro de los límites, se han establecido correlaciones empíricas entre las propiedades de resistencia y el número de rebote. Se requiere establecer esta correlación entre la resistencia del concreto y el número de rebote en los laboratorios de sitio / campo antes de que se use para la estimación de la resistencia del concreto. A veces se conoce como calibración de campo del martillo de rebote. La calibración de laboratorio se basa en la dureza Brinell y los números de rebote se verifican en estándar. Yunque calibrado para el propósito. Las calibraciones adecuadas del sitio eliminan la calibración de laboratorio, que es para verificar el rendimiento del martillo.
Número de rebote y resistencia a la compresión
Existe una correlación general entre la resistencia a la compresión del concreto y el número de rebote del martillo. Los coeficientes de variación de la resistencia a la compresión para una amplia variedad de muestras promediaron el 25%. Las grandes desviaciones en la resistencia pueden reducirse considerablemente mediante la calibración adecuada del martillo, lo que permite varias variables discutidas anteriormente. Por consenso, la precisión de la estimación de la resistencia a la compresión de las muestras de prueba fundidas, curadas y probadas en condiciones de laboratorio por un martillo calibrado adecuadamente se encuentra entre ± 15 y ± 20%. Sin embargo, la precisión probable de la predicción de la resistencia del concreto en una estructura es de ± 25%.
Limitaciones y utilidad
Las limitaciones del martillo Schmidt son muchas; estos deben ser reconocidos y se deben tener en cuenta al usar el martillo. No se puede insistir demasiado en que este instrumento no debe considerarse como un sustituto de las pruebas de compresión estándar, sino como un método para determinar la uniformidad del hormigón en las estructuras y comparar un hormigón con el martillo Schmidt con una precisión de ± 15 a ± 20%. será posible solo para muestras fundidas, curadas y probadas en condiciones idénticas a las que se establecen las curvas de calibración. No se recomienda la predicción de la resistencia del hormigón estructural mediante el uso de tablas de calibración basadas en la prueba de laboratorio.
2. Prueba ultrasónica de velocidad de pulso-UPV
El instrumento de prueba consiste en un medio para producir e introducir un pulso de onda en el hormigón y un medio para detectar la llegada del pulso y medir con precisión el tiempo que tarda el pulso en viajar a través del hormigón.
Equipos de prueba ultrasónicos portátiles están disponibles. El equipo es portátil, fácil de operar e incluye batería recargable y unidad de carga. Por lo general, se pueden medir tiempos de pulso de hasta 6500 os con una resolución de 0.1 os. El tiempo de viaje medido se muestra de forma destacada. El instrumento viene con un conjunto de dos transductores, uno para transmitir y recibir el pulso ultrasónico. Los transductores con frecuencias de 25 a 100 KHz se usan generalmente para probar concreto. Estos transductores generan principalmente ondas de compresión predominantemente en una frecuencia, con la mayor parte de la energía de la onda dirigida a lo largo del eje normal a la cara del transductor.
Factores que afectan la prueba de UPV
Aunque es relativamente fácil realizar una prueba de velocidad de pulso, es importante que la prueba se realice de tal manera que las lecturas de velocidad de pulso sean reproducibles y que solo se vean afectadas por las propiedades del concreto bajo prueba en lugar de otros factores. Los factores que afectan la velocidad del pulso se pueden dividir en dos categorías: (1) factores que resultan directamente de las propiedades del concreto; y (2) otros factores. Estos factores influyentes se analizan a continuación:
Efectos de las propiedades del concreto
- Tamaño agregado, calificación, tipo y contenido
- Tipo de cemento
- Relación agua-cemento
- Ingredientes
- Edad del hormigón
Otros efectos
- Contacto del transductor
- Temperatura del hormigón
- Condición de humedad y curado del concreto
- Longitud de la trayectoria
- Tamaño y forma de un espécimen
- Nivel de estres
- Presencia de acero de refuerzo
Aplicaciones de pruebas UPV
Prueba de UPV que se realiza en la losa de cubierta del paso elevado en NH-2 en Firozabad (UP), India
El método de la velocidad del pulso se ha aplicado con éxito en el laboratorio y en el campo. Se puede utilizar para el control de calidad, así como para el análisis del deterioro. Las aplicaciones del método de velocidad de pulso en una estructura de concreto son:
- Estimación de la resistencia del concreto
- Establecimiento de la homogeneidad del concreto
- Estudios sobre la hidratación del cemento.
- Estudios sobre durabilidad del concreto
- Medición de la profundidad de la grieta superficial
- Determinación del módulo dinámico de elasticidad
Método combinado: prueba UPV y RH
Prueba de UPV que se realiza en el muelle del puente menor en NH-11 en Dausa (Raj.), India
Las escalas de dureza son medidas definidas arbitrariamente de la resistencia de un material a la indentación bajo carga estática o dinámica o resistencia al rayado, abrasión, desgaste, corte o perforación. Los martillos de prueba de concreto evalúan la dureza de la superficie en función de la resistencia, es decir, la capacidad del martillo de rebotar o retroceder.
La interpretación de las mediciones de la velocidad del pulso en concreto se complica por la naturaleza heterogénea de este material. La velocidad de la onda no se determina directamente, sino que se calcula a partir del tiempo que tarda un pulso en recorrer una distancia medida. Un transductor piezoeléctrico que emite vibraciones a su frecuencia fundamental se coloca en contacto con la superficie del concreto para que las vibraciones viajen a través del concreto y sean recibidas por otro transductor, que está en contacto con la cara opuesta del objeto de prueba.
Conclusión
Máquina portátil de extracción de hormigón (BOSCH) en funcionamiento horizontal en columna RCC
Los métodos no destructivos combinados se refieren a técnicas en las cuales se usa una prueba para mejorar la confiabilidad de la resistencia del concreto en el sitio estimada por medio de otra prueba sola.
La validez de una técnica combinada puede evaluarse a partir del grado de mejora que esta prueba adicional proporciona a la precisión y reproducibilidad de las predicciones, frente al costo y la complejidad adicionales del método combinado y la medida en que es factible realizar la prueba adicional. en el sitio
De las diversas combinaciones propuestas por diferentes investigadores y de los datos informados, parece que solo se han adoptado las técnicas combinadas basadas en la velocidad de pulso ultrasónico y la medición de la dureza de la superficie para la evaluación práctica de la resistencia a la compresión del hormigón en el sitio.
Núcleo de concreto de la columna RCC que se extrae después de la perforación del núcleo de broca de diamante
Las limitaciones de un método combinado generalmente son las pertinentes a las limitaciones de cada prueba de componentes, excepto cuando una variación en las propiedades del concreto afecta la prueba de componentes, excepto cuando una variación en las propiedades del concreto afecta los resultados de las pruebas de componentes en direcciones opuestas. En este caso, los errores pueden autocorregirse. El desarrollo de una relación de correlación previa es esencial para que la estimación de la prueba combinada sea significativa. Cuanta más información se pueda obtener sobre los ingredientes concretos, las proporciones, la edad, las condiciones de curado, etc., más confiable será la estimación.
Cuando se prueba concreto de calidad sospechosa de composición desconocida, es altamente deseable desarrollar una relación de correlación previa en la cual factores como el tipo de agregado y la edad aproximada del concreto se introduzcan como constantes. Para la mayoría del concreto en el sitio, se puede determinar una edad aproximada y el tipo de agregado petrológico, reduciendo así el número de variables incontrolables.
Perforación de núcleos en curso en la pared interior (después de la lechada epóxica) de Box Culvert en NH-26 en Sagar, (MP)
Las influencias más importantes en la precisión y confiabilidad de las estimaciones de resistencia parecen ser el tipo de agregado grueso en el concreto.
Cuando existe una relación de correlación previa confiable para un tipo concreto concreto, el uso de técnicas combinadas no destructivas proporciona una alternativa realista a las pruebas destructivas. A menudo es posible realizar una gran cantidad y, por lo tanto, un número representativo de pruebas a un costo reducido en comparación con la extracción de núcleos, y sin efectos adversos sobre la integridad del elemento estructural.
Extracción de núcleo para prueba de resistencia a la compresión
Especimenes de prueba
Corte del apósito central en el laboratorio usando el cortador de rueda de diamante en el laboratorio antes de tapar y curar para la prueba de resistencia a la compresión en CTM
Muestras de núcleo: una muestra de núcleo para la determinación de la resistencia a la compresión debe tener un diámetro de al menos tres veces el tamaño nominal máximo del agregado grueso utilizado en el hormigón, y en ningún caso el diámetro de la muestra debe ser inferior al doble del nominal máximo tamaño del agregado grueso. La longitud del espécimen, cuando está tapado, debe ser tan cerca como sea posible el doble de su diámetro.
Procedimiento
Perforación de núcleos: una muestra de núcleos tomada perpendicularmente a una superficie horizontal debe ubicarse, cuando sea posible, con su eje perpendicular al lecho del concreto como se colocó originalmente.
Medición de muestras de núcleo perforado
Diámetro medio: el diámetro medio se determinará al milímetro más cercano a partir de tres pares de mediciones. Las dos medidas en cada par se tomarán en ángulo recto entre sí, un par se tomará en el medio del núcleo y los otros pares en los cuartos de puntos de la profundidad. La media de las seis lecturas se tomará como el diámetro.
Posición del refuerzo: las posiciones de cualquier refuerzo se determinarán midiendo al milímetro más cercano desde el centro de las barras expuestas hasta la parte superior del núcleo. Se debe registrar el diámetro y, si es posible, la separación de las barras, y también la cubierta mínima superior e inferior.
Extrajo tres números de núcleos (haciendo una muestra) de la alcantarilla de caja de estructura de RCC en NH-26 en Sagar (MP)
Taponado: los extremos de la muestra deben taparse antes de la prueba. El material utilizado para el recubrimiento deberá ser tal que su resistencia a la compresión sea mayor que la del concreto en el núcleo. Las tapas se deben hacer tan delgadas como sea posible y no deben fluir ni fracturarse antes de que el concreto falle cuando se analiza la muestra. Las superficies tapadas deben estar en ángulo recto con el eje de la muestra y no deben apartarse de un plano en más de 0.05 mm.
Aparato
Número de especímenes: se realizarán al menos tres especímenes, preferiblemente de diferentes lotes, para analizar a cada edad seleccionada.
Procedimiento: las muestras almacenadas en agua se someterán a prueba inmediatamente después de retirarlas del agua y mientras aún estén húmedas. El agua superficial y la arena se limpiarán de las muestras y se quitarán las aletas sobresalientes. Las muestras que se reciban secas se mantendrán en agua durante 24 horas antes de tomarlas para su análisis. Las dimensiones de las muestras al 0.2 mm más cercano y su peso se deben tener en cuenta antes de la prueba.
Muestra de núcleo de hormigón curado y tapado bajo prueba de resistencia a la compresión en CTM
Cálculo: la resistencia a la compresión medida de la muestra se calculará dividiendo la carga máxima aplicada a la muestra durante el ensayo por el área de la sección transversal, calculada a partir de las dimensiones medias de la sección y se expresará al kg más cercano por cm2 . Se tomará el promedio de tres valores como el representante del lote, siempre que la variación individual no sea más de ± 15% del promedio. De lo contrario, se realizarán pruebas repetidas.
Se obtendrá un factor de corrección de acuerdo con la relación altura / diámetro del espécimen después del tapado a partir de la curva endurecida. El producto de este factor de corrección y la resistencia a la compresión medida se conocerá como la resistencia a la compresión corregida, siendo esta la resistencia equivalente de un cilindro que tiene una relación altura / diámetro de dos. La resistencia del cubo equivalente del concreto se determinará multiplicando la resistencia del cilindro corregida por 5/4.
Informe: la siguiente información se incluirá en el informe de cada muestra / núcleo de prueba:
Muestra de núcleo de hormigón curado y tapado bajo prueba de resistencia a la compresión en CTM
- Marca de identificación,
- Fecha de la prueba,
- Edad del espécimen,
- Condiciones de curado, incluida la fecha de fabricación de la muestra en el campo,
- Peso de la Muestra
- Dimensiones del espécimen,
- Área de sección transversal,
- Carga máxima,
- Fuerza compresiva, y
- Apariencia de caras fracturadas de concreto y tipo de fractura, si estas son inusuales.
