ANTEPROYECTO DE NORMA MEXICANA APROY-NMX-C-579 …

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ANTEPROYECTO DE NORMA MEXICANA APROY-NMX-C-579-ONNCCE-2020 Declaratoria de Vigencia publicada en el D.O.F. el día 00 de XXXXX de 0000 -

Industria de la Construcción – Procedimiento para Estimación de la Resistencia del Concreto – Método de Madurez Building Industry – Standard Practice for Estimation Concrete Strength – Maturity Method

Queda totalmente prohibida la reproducción, intercambio o distribución total o parcial de cualquiera de sus apartados en cualquier soporte mecánico o digital.


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Industria de la Construcción – Procedimiento para Estimación de la Resistencia del Concreto – Método de Madurez

Building Industry – Standard Practice for Estimation Concrete Strength – Maturity Method

COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PRODUCTOS, SISTEMAS Y SERVICIOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S. C. Ceres No. 7, Col. Crédito Constructor, Alcaldía Benito Juárez, C. P. 03940, Ciudad de México. Tel: (01 55) 56 63 29 50 [email protected] www.onncce.org.mx

© COPYRIGHT, DERECHOS RESERVADOS ONNCCE, S. C., MÉXICO MMXV

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Prefacio

Este anteproyecto de Norma Mexicana fue preparado por el Comité Técnico de Normalización de Productos, Sistemas y Servicios para la Construcción del ONNCCE y en su elaboración participaron las siguientes empresas e instituciones:

– ACI MÉXICO CAPÍTULO NOROESTE, A.C. 3,4,5

– ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE CONTROL DE CALIDAD, PATOLOGÍA Y RECUPERACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN, (ALCONPAT INTERNACIONAL). 1,2,3,4,5

– ASOCIACIÓN NACIONAL DE LABORATORIOS INDEPENDIENTES AL SERVICIO DE LA CONSTRUCCIÓN, A.C. 3,5

– ASOCIACIÓN NACIONAL DE LABORATORIOS INDEPENDIENTES AL SERVICIO DE LA CONSTRUCCIÓN, A.C., (DELEGACIÓN PACIFICO). 1,2,3,4,5

– ASOCIACIÓN MEXICANA DE LA INDUSTRIA DEL CONCRETO PREMEZCLADO, A.C. 1,2,3,4,5

– CEMEX, S.A.B. DE C.V. 1,2,3,4,5

– CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, (UNIDAD MÉRIDA). 1,3,4

– CENTRO DE INVESTIGACION EN CORROSIÓN – UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CAMPECHE. 1,2,3,4,5

– COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DEL ESTADO DE JALISCO, A.C. 1,2,3,4,5

– CONTROL DE CALIDAD ASTTECA LABORATORIO, S.A. DE C.V. 2,3,4,5

– COOPERATIVA LA CRUZ AZUL, S.C.L. 1,2,4,5

– DISPERCRETE DE MÉXICO, S.A. DE C.V. (INNOVACIÓN EN ADITIVOS PARA CONCRETO Y CEMENTO). 1,3,4

– EQUIPOS DE ENSAYE CONTROLS, S.A. DE C.V. 1,2,3,4,5

– FACULTAD DE INGENIERÍA – UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO. 1,2,3,4,5

– FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL – UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN. 3

– FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL – UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO. 1,2,4,5

– FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA – UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LÉON. 1,2,3,4,5

– GCC CONCRETO, S.A. DE C.V. 4,5

– HOLCIM MÉXICO OPERACIONES, S.A. DE C.V. 1,2,3,4,5

– INGENIERÍA CONSULTORÍA Y ASISTENCIA EN LA CONSTRUCCIÓN VORSEVI MÉXICO, S.A. DE C.V. 1,4

– INGENIERÍA Y CONTROL DE CALIDAD ROTELL, S.A. DE C.V. 2,3,5

– INSPECTEC SUPERVISIÓN Y LABORATORIOS, S.A. DE C.V. 1,2,3,4,5

– INSTITUTO DE INGENIERIA – UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

– INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE – SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES. 1,2,3,4,5



– INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY. 1,3,4,5

– LABORATORIO DE ANÁLISIS Y VERIFICACIÓN DE CALIDAD DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN – SECRETARIA DE LA CONTRALORÍA DEL GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO. 1,2,3,4,5

– LABORATORIOS LANC, S.C. 1,2,4,5

– LABORATORIO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIÓN, S.A. 1,3,4,5

– LADEMAC, S.A. DE C.V. 2,4,5

– LAYSA INGENIERÍA Y CONTROL DE CALIDAD, S.C. 1,2,5

– METROLOGÍA Y EQUIPO DE LABORATORIO PARA CONSTRUCCIÓN DAVI, S.A. DE C.V. 3,4

– PROMOTORA DE SERVICIOS DE INGENIERÍA, S.A. DE C.V. 1,3,4,5

– SECRETARÍA DE LA DEFENSA NACIONAL – LABORATORIO DE INGENIERÍA SÍSMICA DE LA DIRECCIÓN GENERAL DE INGENIEROS. 3,5

– SILES CONSULTORÍA Y CONTROL DE CALIDAD.4

– TRIADA DISEÑO, GERENCIA Y CONSTRUCCIÓN, S.A. DE C.V. 2,4,5



Índice de contenido Objetivo y campo de aplicación..................................................................................................................... 1 Resumen ........................................................................................................................................................ 1 Referencias normativas ................................................................................................................................. 1 Términos y definiciones ................................................................................................................................ 2 Aparatos ......................................................................................................................................................... 3 Especificaciones ............................................................................................................................................ 3 Método de ensayo .......................................................................................................................................... 4 Precisión y sesgo .......................................................................................................................................... 7 Informe de resultados .................................................................................................................................... 7

Vigencia ...................................................................................................................................................... 7 Concordancia con Normas Internacionales ............................................................................................... 7

............................................................................................................................................................ 8

.......................................................................................................................................................... 11 Bibliografía ............................................................................................................................................... 15

Índice de tablas

Tabla B.1 – Ejemplo de cálculos de estimación de madurez ............................................................................. 13

Índice de figuras

Figura 1 – Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y el factor temperatura tiempo ................ 5

Figura 2 – Ejemplo de la relación entre la resistencia a la compresión y la edad equivalente a 20 °C (días) ..... 5

Figura 3 – Ejemplo de la relación entre la resistencia a la compresión con una función del logaritmo de la edad equivalente............................................................................................................................................................ 6

Figura A.1 – Inverso de la resistencia versus inverso de la edad después del fraguado final ........................... 9

Figura A.2 – Ejemplo de graficar los valore k contra la temperatura de curado ............................................... 10

Figura A.3 – Ejemplo de graficar el logaritmo natural de los valores de k contra la temperatura absoluta para determinar el valor de Q usado en el cálculo de la edad equivalente................................................................ 10

Figura B.1 – Historia hipotética de la temperatura usada para ilustrar el cálculo del factor temperatura- tiempo y la edad equivalente .......................................................................................................................................... 12



Introducción Este anteproyecto de norma describe la metodología para estimar la resistencia del concreto a través de la determinación de la madurez. Puesto que la ganancia de resistencia del concreto está en función del tiempo y de la temperatura, la estimación del desarrollo de la resistencia del concreto hidráulico en una estructura también se puede llevar a cabo relacionando los incrementos de temperatura y tiempo del concreto en la obra, con la resistencia de muestras de la misma mezcla de concreto hidráulico curados en condiciones de laboratorio. Haciendo uso de la tecnología digital con sensores de temperatura, equipos transmisores y equipos electrónicos, es posible obtener el desempeño de temperatura del concreto, información requerida para la determinación de madurez en términos del factor temperatura-tiempo con el cual permite estimar la resistencia del concreto. Este procedimiento no sustituye la determinación de la resistencia mecánica a edad especificada del concreto, sino que es un método complementario para obtener información de la evolución en la madurez del concreto a edades tempranas.


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Industria de la Construcción – Procedimiento para Estimación de la Resistencia del Concreto – Método de Madurez

Building Industry – Standard Practice for Estimation Concrete Strength – Maturity Method

Objetivo y campo de aplicación Este anteproyecto de Norma Mexicana establece un procedimiento para estimar la resistencia a compresión y/o a flexión a edades tempranas del concreto por medio del método de madurez. El concepto de madurez asume que las muestras de una mezcla de concreto hidráulico que tengan el mismo Índice de madurez tendrán resistencias similares, independientemente de la combinación de tiempo y temperatura con la cual se alcance la madurez. Este anteproyecto de Norma Mexicana es aplicable a todos los diseños de mezclas de concreto, donde sea de interés del usuario conocer el desempeño de resistencia del concreto en tiempo real desde el elemento constructivo, por medio de la metodología para determinar el índice de madurez del concreto; para lo cual se requiere que se establezca la relación resistencia-madurez del diseño de mezcla de concreto en el laboratorio y del registro histórico de temperaturas del concreto en sitio del o de los elementos a evaluar.

Nota 1. Este anteproyecto de Norma Mexicana no especifica las medidas de seguridad necesarias para su aplicación. Es responsabilidad del usuario de este anteproyecto de norma, establecer procedimientos apropiados de seguridad y de salud, así como determinar las medidas de protección antes de su uso.

Resumen

La relación de resistencia-madurez se desarrolla por medio de ensayos en condiciones controladas de temperatura y humedad en laboratorio conforme a la NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias) con el diseño de mezcla de concreto que vaya a ser usado y sea de interés para el usuario.

El histórico de temperaturas de la muestra de concreto para la cual se va a estimar la resistencia, se registra

a partir del momento de colocación del concreto hasta el tiempo en el que se desee estimar la resistencia.

Este procedimiento puede ser usado para estimar la resistencia del concreto en el sitio de colocación y en tiempo real con el uso de equipos de tecnología digital tales como sensores de temperatura y aparatos electrónicos, con los que una vez que se obtiene la estimación de resistencia a la edad requerida por el usuario, permiten acelerar el proceso constructivo permitiendo el descimbrado y/o continuar con el proceso, en elementos tales como: Prefabricados, colados masivos, estructuras de concreto en edificaciones altas, pavimentos, así como también permite dar protección al concreto para evitar el choque térmico.

Este procedimiento es aplicable para estimar la resistencia a compresión del concreto, con especímenes cilíndricos, cúbicos y prismáticos. Elaborados de acuerdo con lo indicado en la NMX-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias).

La precisión de la resistencia estimada depende de la apropiada determinación de la función de madurez

para la mezcla de concreto que se requiera usar.

Referencias normativas Los siguientes documentos normativos vigentes o los que los sustituyan son indispensables para la aplicación de este anteproyecto de Norma Mexicana.



• NMX-C-061-ONNCCE-2015, Industria de la construcción – Cementos hidráulicos – Determinación de la resistencia a la compresión de cementantes hidráulicos (Cancela a la NMX-C-061-ONNCCE-2010), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 28 de septiembre de 2015.

• NMX-C-083-ONNCCE-2014, Industria de la construcción – Concreto – Determinación de la resistencia a la

compresión de especímenes – Método de ensayo (Cancela a la NMX-C-083-ONNCCE-2002), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 06 de abril de 2015.

• NMX-C-148-ONNCCE-2010, Industria de la construcción – Cementos y concretos hidráulicos – Gabinetes,

cuartos húmedos y tanques de almacenamiento – Condiciones de diseño y operación (Cancela a la NMX-C-148-ONNCCE-2002), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 25 de octubre de 2010.

• NMX-C-155-ONNCCE-2014, Industria de la construcción – Concreto hidráulico – Dosificado en masa

especificaciones y métodos de ensayo (Cancela a la NMX-C-155-ONNCCE-2004 y a la NMX-C-403-ONNCCE-1999), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 07 de noviembre de 2014.

• NMX-C-159-ONNCCE-2016, Industria de la construcción – Concreto – Elaboración y curado de especímenes

de ensayo (Cancela a la NMX-C-159-ONNCCE-2004 y NMX-C-160-ONNCCE-2004), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 22 de julio de 2016.

• NMX-C-169-ONNCCE-2009, Industria de la construcción – Concreto – Extracción de especímenes

cilíndricos o prismáticos de concreto hidráulico endurecido (Cancela a la NMX-C-169-1996-ONNCCE), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 20 de noviembre de 2009.

• NMX-C-177-1997-ONNCCE, Industria de la construcción – Concreto – Determinación del tiempo de fraguado

de mezclas de concreto, mediante la resistencia a la penetración, publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 19 de marzo de 1998.

• NMX-C-191-ONNCCE-2015, Industria de la construcción – Concreto – Determinación de la resistencia a la

flexión del concreto usando una viga simple con carga en los tercios del claro (Cancela a LA NMX-C-191-ONNCCE-2004), publicada en el Diario Oficial de la Federación el día 17 de septiembre de 2015.

Términos y definiciones Para los propósitos de este anteproyecto de Norma Mexicana, los siguientes términos y definiciones son aplicables.

temperatura de referencia Es la temperatura (To) que se resta de la temperatura medida en el concreto para el cálculo de factor temperatura-tiempo de acuerdo con la ecuación 1.

edad equivalente El número de días u horas a una temperatura especificada, requeridos para producir un valor de madurez igual al valor obtenido durante un periodo de curado a temperaturas diferentes de la temperatura especificada.

madurez Grado o medida de desarrollo de propiedades de una mezcla de concreto hidráulico

Nota 2. A pesar de que el método se use para describir el desarrollo de una resistencia relativa, también puede ser aplicado para describir la evolución de otras propiedades que son función de reacciones químicas que ocurren en las mezclas de cemento hidráulico. La madurez a cualquier edad depende de un historial del proceso de curado.

función de madurez Expresión matemática que utiliza el historial de temperaturas medidas en una mezcla de concreto hidráulico durante el periodo de curado, para calcular un índice que es el indicativo de la madurez al final de este periodo. En el Apéndice A se muestra información al respecto.



índice de madurez Indicador de la madurez que se calcula usando la función de madurez con el histórico de temperaturas de una mezcla de concreto hidráulico.

Nota 3. El índice calculado es indicativo de la madurez, siempre que se haya provisto el suficiente suministro de agua para la hidratación de la reacción puzolánica del material cementante durante el tiempo utilizado para el cálculo. Los factores de temperatura-tiempo y de edad-equivalente son dos indicadores de madurez ampliamente usados.

método de madurez Técnica para estimar la resistencia del concreto que se basa en la suposición de que, las muestras de una mezcla de concreto hidráulico, alcanzan resistencias similares si alcanzan a su vez iguales valores de índice de madurez. En el Apéndice A se muestra información al respecto.

relación resistencia-madurez Relación empírica entre la resistencia a la compresión de muestras de concreto hidráulico obtenida en condiciones de laboratorio y el índice de madurez, que se obtiene a partir de un registro del desempeño histórico de temperatura en un intervalo de tiempo definido.

factor temperatura-tiempo Es el índice de madurez, que se calcula de acuerdo con las ecuaciones 1 y 2.

Aparatos

Dispositivo para registrar la temperatura del concreto como una función del tiempo. Los dispositivos aceptables pueden ser sensores de temperatura que transmitan y registren continuamente. El intervalo de tiempo para el registro puede ser a cada 30 minutos o menos para las primeras 48 horas, y posteriormente de 60 minutos o menos. El dispositivo de registro de temperatura debe tener una aproximación de 1 °C.

Pueden usarse también, otros dispositivos electrónicos que incluyen instrumentos comerciales de medición

digital con sensores de temperatura alámbricos o inalámbricos, que registren, realicen y transmitan el cálculo automático de la estimación de madurez y presenten el factor de temperatura-tiempo bajo esta metodología; estos dispositivos deberán permitir evaluar la información obtenida en aparatos electrónicos tales como equipos de cómputo, teléfonos inteligentes o tabletas.

Especificaciones

Funciones de la madurez Existen dos ecuaciones alternativas para el cálculo del índice de madurez a partir de la historia de temperaturas medidas del concreto.

A continuación, se presenta una de las ecuaciones de madurez utilizada para el cálculo del factor temperatura-tiempo:

𝑀𝑀(𝑡𝑡) = ∑(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) ∆𝑡𝑡 (1)

En donde: M(t) es el factor temperatura-tiempo a una edad, t, en grados-días o en grados-horas, ∆t es el intervalo de tiempo, en días u horas, Ta es la temperatura promedio del concreto durante el intervalo de tiempo, Δt, en grados Celsius, y To es la temperatura de referencia, en grados Celsius.



A continuación, se presenta otra función de madurez usada para calcular la edad equivalente a una temperatura especificada:

𝑡𝑡𝑡𝑡 = ∑𝑡𝑡−𝑄𝑄 � 1

𝑇𝑇𝑇𝑇− 1

𝑇𝑇𝑇𝑇� ∆𝑡𝑡 (2)

En donde: te es la edad equivalente a la temperatura especificada Ts, en días u horas, Q es la energía de activación dividida por la constante de gas, en Kelvin, Ta es la temperatura promedio del concreto durante el intervalo de tiempo Δt, en Kelvin, Ts es la temperatura especificada, en Kelvin, y Δt es el intervalo de tiempo, en días u horas. En el Apéndice A se sugieren algunos valores aproximados de la temperatura de referencia (To) y de la energía de activación dividida por la constante del gas (Q). Cuando se desee mejor precisión en la determinación de la resistencia, los valores apropiados de (To) y (Q) pueden determinarse de acuerdo con los procedimientos presentados en el Apéndice A.1.

Método de ensayo

Procedimiento para obtener la relación resistencia madurez

Preparar por lo menos 15 especímenes de prueba que pueden ser cilíndricos, cúbicos o prismáticos, de acuerdo con lo indicado en la NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias), se debe usar el diseño de mezcla de concreto con los materiales que serán utilizados en el concreto para el que se requiera conocer su relación resistencia-madurez en el sitio de trabajo; esta mezcla se obtiene con una muestra representativa de concreto, de acuerdo con lo indicado en la NMX-C-155-ONNCCE-2014 (véase 3 Referencias).

Se debe determinar la resistencia del concreto en ensayos de especímenes a las edades especificadas de acuerdo como lo indica la NMX-C-083-ONNCCE-2014 (véase 3 Referencias).

Introducir los sensores de temperatura al centro de al menos dos especímenes. Enseguida conectar o

activar los sensores y comenzar a registrar la temperatura del concreto a intervalos regulares de tiempo. Se debe ejercer criterio en la selección de los intervalos de tiempo en función del desarrollo de resistencia a compresión esperado o especificado (véase 5.1 y 5.2).

Curar los especímenes para ensayos de resistencia y los instrumentados en condición controlada de

laboratorio de acuerdo con las especificaciones de la NMX-C-148-ONNCCE-2010 y NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias).

Realizar el ensayo de compresión y flexión conforme a lo indicado en la NMX-C-083-ONNCCE-2014 o NMX-

C-191-ONNCCE-2015 C-155 (véase 3 Referencias), en al menos 5 edades. Se ensayan dos especímenes por edad y se calcula el promedio de resistencia a la compresión o flexión. Si la resistencia a la compresión de alguno de los dos especímenes excede el 10 % del promedio de resistencia, se ensaya otro espécimen y se calcula el promedio de los tres ensayos. Si un resultado de ensayo es bajo debido a defectos obvios del espécimen, se descarta ese resultado.

Nota 4. Para mezclas de concreto que tengan un desarrollo rápido de resistencia, o cuando las estimaciones de resistencia

deben hacerse a valores bajos del índice de madurez, los ensayos deben comenzar tan pronto como sea factible. Posteriormente, las pruebas pueden programarse para producir incrementos aproximadamente iguales de ganancia de resistencia entre las edades de prueba. Se recomienda usar por lo menos cinco edades de ensayo.

Para cada ensayo de resistencia calcular y registrar el índice de madurez promedio a partir de los

especímenes instrumentados.

Calcular el índice de madurez de acuerdo con las ecuaciones 1 o 2.

Nota 5. En el Apéndice A.2 se da un ejemplo de cómo evaluar el factor temperatura-tiempo o la edad equivalente para el histórico de temperaturas registradas en el concreto.



Si se especifica, se permite una relación de resistencia a la flexión vs. índice de madurez. Preparar al menos

15 especímenes prismáticos (vigas) de acuerdo con la NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias). Si se necesitan dos lotes para preparar el número requerido de vigas, moldee un número igual de cada lote. Introducir los sensores de temperatura en dos muestras, una de cada lote si se hacen dos lotes y comience el registro de temperatura de acuerdo con 7.1.2. Curar los especímenes en condiciones controladas de acuerdo con 7.1.3.

Determinar la resistencia a la flexión de acuerdo con la NMX-C-191-ONNCCE-2015 (véase 3 Referencias) a intervalos de tiempo (edad de los especímenes) establecidos o según se especifique de otra manera (véase Nota 4). Ensayar dos vigas por edad, calcular el promedio de resistencia a la flexión con los 2 valores. Si el rango de resistencia a la flexión de las dos vigas excede el 15 % de su resistencia promedio, pruebe otra viga y calcule el promedio con los tres resultados. Utilice el mismo procedimiento indicado en 7.1.8 para desarrollar la gráfica: Relación de resistencia a la flexión-madurez.

Expresión de los resultados Graficar la resistencia a compresión promedio como una función del valor promedio del índice de madurez. Se traza la curva que mejor se ajuste a todos los datos. La curva resultante es la relación resistencia-madurez usada para estimar la resistencia a compresión de la mezcla de concreto hidráulico curado bajo otras condiciones de temperatura. Se muestra un ejemplo en la figura 1 de la relación entre la resistencia a compresión y el factor temperatura-tiempo y la Figura 2 muestra un ejemplo de la relación entre la resistencia a compresión y la edad equivalente a 20 °C.

Figura 1 – Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y el factor temperatura tiempo

Figura 2 – Ejemplo de la relación entre la resistencia a la compresión y la edad equivalente a 20 °C (días)



Nota 6. La relación resistencia-madurez puede ser establecida también mediante un análisis de regresión para estimar la mejor ecuación de ajuste de los datos.

Otra ecuación de uso común es la que expresa la resistencia como una función lineal del logaritmo del índice de madurez (véase Figura 3).

Figura 3 – Ejemplo de la relación entre la resistencia con una función del logaritmo de la edad equivalente

Procedimiento para estimar la resistencia en sitio

Tan pronto como sea posible luego de la colocación del concreto, se deben colocar los sensores de

temperatura seleccionados en el concreto fresco. Cuando se utilice el índice de madurez para permitir el inicio de las operaciones de construcción críticas, se instalan sensores en sitios de la estructura que sean críticos y representativos en términos de las condiciones de exposición y de los requerimientos estructurales.

Nota 7. El método apropiado de colocación del sensor depende del tipo que será usado y de las condiciones en el sitio de la

construcción. Las recomendaciones del fabricante del sensor proporcionan una guía adicional. Nota 8. Se debe evitar la colocación de elementos sensores de temperatura en contacto con insertos o elementos ahogados

que estén parcialmente expuestos al ambiente externo y que potencialmente podrían estar a una diferente temperatura que la del concreto.

Nota 9. Si es necesario en los proyectos que aplique, se recomienda contactar al ingeniero estructurista responsable del

proyecto, para ubicar las zonas críticas de la estructura en particular para ubicar los sensores de temperatura.

Se conectan los sensores de temperatura a los instrumentos de medición o a los aparatos de registro de temperatura y se activan tan pronto como sea posible después del contacto con el concreto fresco.

Cuando se desee estimar la resistencia en los sitios de localización de los sensores de temperatura, se

evalúa la madurez a partir del registro de temperatura del concreto.

Usando la relación resistencia-madurez determinada en el capítulo 7, leer el valor de la resistencia a compresión correspondiente a la madurez medida.

Antes de la ejecución de las operaciones críticas, como post-tensado, es recomendable usar

determinaciones suplementarias de la madurez del concreto a partir de otros ensayos para asegurarse de que el concreto en la estructura tiene una resistencia potencial que es similar a aquella del concreto usado para encontrar la relación resistencia-madurez tal como lo describen las metodologías de las normas de referencia NMX-C-169-ONNCCE-2009 y NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias).



Los ensayos a edad temprana de especímenes moldeados en el sitio de la obra e instrumentados con sensores medidores de la madurez. Estos cilindros deben ser sometidos a un curado húmedo estándar de acuerdo con lo especificado en la NMX-C-159-ONNCCE-2016 (véase 3 Referencias). La resistencia a edades tempranas son medidas después de que la madurez en el sitio de la estructura indica que el concreto ha alcanzado la resistencia meta deseada con base en la relación resistencia-madurez. Los esfuerzos obtenidos por el ensayo de los especímenes se comparan con las resistencias estimadas de la relación resistencia-madurez establecida y del índice de madurez de los cilindros ensayados. Si la diferencia consistentemente excede de un 10 %, se debe desarrollar una nueva relación resistencia-madurez, de acuerdo con el capítulo 7 de este anteproyecto de norma.

Precisión y sesgo Este procedimiento se usa para estimar la resistencia del concreto en el sitio, basado en el histórico de temperatura de concreto en un punto de la estructura y la relación resistencia-madurez establecida previamente. La precisión de la resistencia estimada depende de varios factores, tales como la aptitud de la función de madurez de una mezcla específica, el histórico de temperaturas a edades tempranas y el proporcionamiento del diseño de mezcla. Por esta razón, no es posible establecer la precisión y el sesgo de la resistencia estimada.

Informe de resultados La estimación de madurez debe reportarse con una gráfica que indique el desempeño del índice de madurez obtenido del concreto estudiado, en función a la relación la resistencia obtenida en MPa (kg/cm²) en un intervalo de tiempo definido (Días-Horas). Debe incluir cuando menos los siguientes datos:

a) Nombre del proyecto.

b) Ubicación del proyecto y elementos estructurales que se evalúan

c) Fecha. d) Identificación del diseño de mezcla utilizado.

e) Gráficos de resultados obtenidos.

f) Conclusiones y recomendaciones.

Vigencia La presente norma mexicana entra en vigor a los sesenta días naturales siguientes de su declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación.

Concordancia con Normas Internacionales Este anteproyecto de Norma Mexicana no es equivalente (NEQ) con ninguna Norma Internacional.



(Normativo)

Determinación de la temperatura de referencia o de la energía de activación

Procedimiento

Los ensayos requeridos para determinar experimentalmente la temperatura de referencia o la energía de activación pueden ser realizados sobre especímenes de mortero, y los resultados son aplicables al concreto que se está investigando (véase referencias bibliográficas (10), (11) y (12). La investigación básica es para establecer la resistencia a la compresión en función de la edad para especímenes de mortero curados en un baño de agua mantenida a tres temperaturas diferentes. Dos baños de agua deben estar a la máxima y mínima temperatura que se espera tendrá el concreto en el sitio durante el período en el cual se va a estimar la resistencia. La temperatura del tercer baño debe estar en el medio de las dos temperaturas extremas. Los tiempos finales de fraguado a las tres temperaturas pueden ser medidos, dependiendo del procedimiento de análisis de datos.

Se dosifica una mezcla de mortero que tenga una relación agregado fino a cemento (en masa) igual a la

relación agregado grueso a cemento de la mezcla de concreto bajo investigación (véase referencia bibliográfica (11)). La mezcla de mortero debe tener la misma relación agua/material cementante y la misma cantidad de aditivos que se usarán en el concreto.

Si los datos de resistencia se analizaran usando el gráfico del recíproco de acuerdo con el procedimiento

A.1.7, los tiempos de fraguado final deben ser medidos. Se preparan tres especímenes de mortero usando los recipientes de acuerdo con lo especificado en la NMX-C-177-1997-ONNCCE (véase 3 Referencias). Se sumerge con cuidado cada espécimen en su correspondiente baño de agua a temperatura controlada. Se determina el tiempo de fraguado final para cada temperatura de acuerdo con lo especificado en NMX-C-177-1997-ONNCCE (véase 3 Referencias). Los especímenes son retirados del baño de agua y el exceso de agua es removida antes de hacer las medidas de penetración. Si los datos se analizan usando los procedimientos de regresión descritos en A.1.8 no es necesario medir los tiempos de fraguado.

Se preparan tres grupos de cubos de mortero de 50 mm, con 18 cubos por grupo. Los cubos se moldean

de acuerdo con lo especificado en la NMX-C-061-ONNCCE-2015 (véase 3 Referencias) y se sumerge con cuidado cada grupo dentro de uno de los baños de agua a temperatura controlada. Para cada grupo, se remueven los moldes y se regresan los especímenes a sus respectivos baños, aproximadamente 1 hora antes de la primera serie de ensayo de compresión.

Para cada grupo de cubos, se determina la resistencia a compresión de tres cubos de acuerdo con la NMX-

C-061-ONNCCE-2015 (véase 3 Referencias) a una edad que es aproximadamente el doble de la edad en la que se alcanza el fraguado final. Si no se miden los fraguados finales, se realiza el primer ensayo de resistencia cuando la resistencia a la compresión sea de aproximadamente 4 MPa (40,79 kg/cm²). Se hacen subsecuentes ensayos sobre 3 cubos de cada grupo a edades aproximadamente el doble que las edades de los ensayos previos. Por ejemplo, si el tiempo para el primer ensayo fue de 12 horas, los ensayos de compresión sucesivos se deben realizar a 1, 2, 4, 8, 16 y 32 días.

Los datos obtenidos de la resistencia en función de la edad en las tres temperaturas de curado son

analizados para determinar la relación entre la constante de velocidad de desarrollo de resistencia (Valor k) y la temperatura de curado. Pueden emplearse diferentes procedimientos, Si el usuario solo tiene capacidad de hacer análisis de regresión lineal debe usar el procedimiento de A.1.7 o A.1.8. Si el usuario tiene un software que pueda hacer análisis de regresión con una función general, se debe usar el procedimiento de A.1.8.1.



Para usar este procedimiento los tiempos finales de fraguado en las tres temperaturas deben ser conocidos. Se prepara un gráfico con el recíproco de la resistencia en el eje (Y) y el recíproco de la edad en el eje (X). Para cada temperatura de curado, se grafica el recíproco del promedio de la resistencia de los cubos a lo largo del eje (Y) y el recíproco de la edad después del tiempo de fraguado final a lo largo del eje (X). Un ejemplo de esta gráfica se muestra en la Figura A.1. Se determina la pendiente de cada recta y la intersección de las rectas con el mejor ajuste a través de los datos para cada temperatura de curado. Para cada recta, se divide el valor de la intersección por el valor de cada pendiente. Estos cocientes son los valores (k) que se usan para calcular la temperatura de referencia o la energía de activación.

Figura A.1 – Inverso de la resistencia versus inverso de la edad después del fraguado final

Como una alternativa para el procedimiento A.1.7, los valores (k) pueden ser estimados por cualquiera de los siguientes métodos. En estos casos, el tiempo de fraguado final no tiene que ser medido.

A.1.8.1 Si tiene acceso a un software que permita ajustar una ecuación general a un grupo de datos, el valor (k)

se determina por ajuste a la siguiente ecuación de los datos resistencia-edad para cada temperatura de curado.

𝑆𝑆 = 𝑆𝑆𝑆𝑆 ∗ �𝑘𝑘(𝑡𝑡 − 𝑡𝑡𝑇𝑇)

1 + 𝑘𝑘(𝑡𝑡 − 𝑡𝑡𝑇𝑇)�

En donde: S es el promedio de la resistencia a la compresión de los cubos a una edad t, t es la edad, Su es la resistencia límite, to es la edad en la cual se asume que se inicia el desarrollo de la resistencia, k es la constante de velocidad. El software calculará los mejores valores ajustados de Su, to y k. A.1.8.2 Además, el valor de k puede ser estimado por el siguiente método (véase referencias bibliográficas (10) y

(13)).

1) Usando los últimos valores de resistencia-edad para las últimas cuatro edades de ensayo, se grafican los recíprocos de la resistencia eje (Y) contra los recíprocos de la edad eje (X). Se determina la intersección con el eje (Y). El inverso de la intersección es la resistencia límite, Su. El proceso se repite para cada temperatura de curado.

2) Para cada temperatura de curado, se usan los valores de resistencia-edad de las cuatro edades más

tempranas y el valor de (Su) para calcular los valores de (A) para cada resistencia, donde (A) está dado por la siguiente ecuación:

𝐴𝐴 = 𝑆𝑆

𝑆𝑆𝑆𝑆 − 𝑆𝑆



3) Para cada temperatura de curado, se grafican los valores de (A)-edad. Se determinan las pendientes de las

líneas que mejor se ajusten para cada temperatura de curado. Estas pendientes son los valores de (k).

Determinación de la temperatura de referencia Se obtienen los valores k, como una función de las temperaturas del baño de agua (véase Figura A.2) se determina la recta de mejor ajuste a lo largo de los tres puntos y se determina la intersección de la línea con el eje de la temperatura. Esta intersección es la temperatura de referencia, To, que será usada en el cálculo del factor temperatura-tiempo de acuerdo con la ecuación 1.

Figura A.2 – Ejemplo de graficar los valores k contra la temperatura de curado

Determinación de la energía de activación

Calcular el logaritmo natural de los cocientes (valores de k) de la sección A.1.6, y determinar las

temperaturas absolutas, en Kelvin, de los baños de agua.

Graficar el logaritmo natural de los valores de k, como una función del recíproco de la temperatura absoluta (véase Figura A.3). Determinar la recta de mejor ajuste a los tres puntos. La pendiente de la línea es el valor de la energía de activación divida por la constante del gas, Q, que será usada en el cálculo de la edad equivalente de acuerdo con la ecuación 2.

Figura A.3 – Ejemplo de graficar el logaritmo natural de los valores de k contra la temperatura absoluta para determinar el valor de Q usado en el cálculo de la edad equivalente



(Informativo)

Funciones de madurez

Generalidades

Una función de madurez es una expresión matemática que da razón de los efectos combinados del tiempo y de la temperatura en el desarrollo de la resistencia de una mezcla de concreto hidráulico. El aspecto clave de la función de madurez es la representación de cómo la temperatura afecta la velocidad de desarrollo de la resistencia. Existen dos formas de aproximación ampliamente usadas; una asume que la velocidad de desarrollo de la resistencia es una función lineal de la temperatura, y la otra asume que la velocidad de desarrollo de la resistencia obedece a la ecuación exponencial de Arrhenius. Se puede encontrar más información relacionada con estas dos aproximaciones en la referencia bibliográfica (11).

Factor temperatura-tiempo

B.1.2.1 Asumir que la velocidad del desarrollo de la resistencia es una función lineal de la temperatura conduce a

la función de madurez dada en la ecuación 1, que se usa para calcular el factor temperatura-tiempo. Para calcular el factor temperatura-tiempo es necesario conocer el valor apropiado de la temperatura de referencia para los materiales y condiciones específicos. La temperatura de referencia puede depender del tipo de cemento, del tipo y dosificación de aditivos que afectan la velocidad de hidratación, y del rango de temperatura que el concreto experimentará durante el endurecimiento (véase referencias bibliográficas (10) y (12)). Para el cemento Tipo-I sin aditivos y con un rango de temperatura de curado entre 0 °C y 40 °C, la temperatura de referencia recomendada es 0 °C (véase referencia bibliográfica (10)). Para otras condiciones y cuando se desee mayor aproximación en la predicción de la resistencia, la temperatura de referencia puede determinarse experimentalmente de acuerdo con los procedimientos del Apéndice A.1. Los modelos corrientes de instrumentos medidores de la madurez que calculan los factores temperatura-tiempo posiblemente no emplean la temperatura de referencia apropiada y por lo tanto, no estarán indicando el valor real del factor (temperatura-tiempo). El valor del factor temperatura-tiempo mostrado por el instrumento puede corregirse por la temperatura de referencia de la siguiente manera:

𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀 − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑀𝑀) 𝑡𝑡

En donde: Mc es el factor temperatura-tiempo corregido, medido en grado-días o grado-horas, Md es el factor temperatura-tiempo mostrado por el instrumento, medido en grado-días o grado-horas. To es la temperatura de referencia apropiada para el concreto, en grados centígrados. Td es la temperatura de referencia incorporada dentro del instrumento en grados centígrados, y t es el periodo de tiempo desde que el instrumento fue encendido hasta que se toma la lectura, en días y horas.

Edad Equivalente B.1.3.1 Asumir que el desarrollo de la resistencia obedece a la ecuación de Arrhenius, conduce a la función de

madurez dada en la ecuación 2, que es usada para calcular la edad equivalente a una temperatura especificada. Nótese que en el uso de la ecuación 2, la temperatura debe expresarse en Kelvin. Para calcular la edad equivalente es necesario conocer la energía de activación para las condiciones y materiales específicos. Se ha sugerido que la energía de activación depende del tipo de cemento y del tipo y dosificación de aditivos que afectan la velocidad de hidratación y la relación agua materiales cementantes (ver referencia bibliográfica (12)). En general el cemento Tipo-I, sin aditivos ni adiciones, se han reportado valores de la energía de activación con un rango entre 40 000 J/mol y 45 000 J/mol. (Ver referencia bibliográfica (11)). Así el valor aproximado de Q, la energía de activación dividida entre la constante del gas en la ecuación 2, es 5 000, K (el valor de la constante de los gases es 8.31 J/(K-mol)). Para otras condiciones y cuando se desee la máxima aproximación en la predicción de la resistencia el valor apropiado para Q puede determinarse experimentalmente de acuerdo con los procedimientos del Apéndice A.1.



B.1.3.2 Los cálculos de la edad equivalente también requieren una temperatura especificada, Ts. Tradicionalmente, se ha usado un valor de 20 °C (véase referencia bibliográfica (9)), pero cualquier otra temperatura conveniente, como 23 °C, siempre que se informe junto con el valor de la edad equivalente.

B.1.3.3 Los instrumentos para la medición de la madurez que calculan la edad equivalente de acuerdo con la

ecuación 2, están basados en valores específicos de la energía de activación. Las lecturas mostradas no pueden corregirse por el valor apropiado de la energía de activación del concreto que va a ser usado. El usuario debe reconocer esta limitación cuando el concreto en el sitio tiene una energía de activación, que es marcadamente diferente comparada con la incorporada dentro del instrumento. Para información sobre el efecto de la energía de activación sobre el valor calculado de la edad equivalente (véase referencia bibliográfica (8)).

Ejemplo de los cálculos de madurez

Registro de la temperatura B.2.1.1 La figura B.2.1 muestra un historial de temperatura hipotética para el concreto que será usado en los

cálculos del factor temperatura-tiempo y de edad equivalente. Los valores de temperatura a intervalos 0,5 horas, están tabulados en la columna 2 de la Tabla B.2.1.

Figura B.1 – Historial hipotético de la temperatura usada para ilustrar el cálculo del factor

temperatura – tiempo y la edad equivalente



Tabla B.1 – Ejemplo de cálculos de estimación de madurez

(1) Edad,

en horas

(2) Temperatura del concreto,

en °C

(3) Incremento de edad, en horas

(4) Temperatura

Promedio, en °C

(5) Factor

Temperatura-tiempo °C-t,

Incrementos

(6) Factor

Temperatura-tiempo °C-t

Acumulado

(7) Factor

de edad

(8) Edad

equivalente a 20 °C

incrementos, en horas

(9) Edad

equivalente a 20 °C

acumulados, en horas

0 10 - - - 0 - - 0,0 0,5 8 0,5 9,0 3,3 3 0,53 0,27 0,3 1,0 7 0,5 7,5 2,5 6 0,49 0,24 0,5 1,5 6 0,5 6,5 2,0 8 0,46 0,23 0,7 2,0 5 0,5 5,5 1,5 9 0,43 0,22 1,0 2,5 5 0,5 5,0 1,3 11 0,42 0,21 1,2 3,0 6 0,5 5,5 1,5 12 0,43 0,22 1,4 3,5 7 0,5 6,5 2,0 14 0,46 0,23 1,6 4,0 8 0,5 7,5 2,5 17 0,49 0,24 1,9 4,5 10 0,5 9,0 3,3 20 0,53 0,27 2,1 5,0 13 0,5 11,5 4,5 24 0,62 0,31 2,4 5,5 15 0,5 14,0 5,8 30 0,72 0,36 2,8 6,0 18 0,5 16,5 7,0 37 0,82 0,41 3,2 6,5 21 0,5 19,5 8,5 46 0,97 0,49 3,7 7,0 23 0,5 22,0 9,8 55 1,11 0,56 4,3 7,5 24 0,5 23,5 10,5 66 1,21 0,60 4,9 8,0 25 0,5 24,5 11,0 77 1,27 0,64 5,5 8,5 26 0,5 25,5 11,5 88 1,34 0,67 6,2 9,0 26 0,5 26,0 11,8 100 1,38 0,69 6,9 9,5 27 0,5 26,5 12,0 112 1,42 0,71 7,6

10,0 27 0,5 27,0 12,3 124 1,45 0,73 8,3 10,5 27 0,5 27,0 12,3 137 1,45 0,73 9,0 11,0 28 0,5 27,5 12,5 149 1,49 0,75 9,8 11,5 28 0,5 28,0 12,8 162 1,53 0,77 10,5 12,0 29 0,5 28,5 13,0 175 1,57 0,79 11,3

Cálculo del factor temperatura-tiempo

B.2.2.1 El valor de la temperatura de referencia, To, requerido para calcular el factor temperatura-tiempo de

acuerdo con la ecuación 1 para este ejemplo, se asume igual a 2,5 °C como se indica en la Figura A.2. B.2.2.2 Se calcula la temperatura promedio durante cada intervalo de 0,5 horas y los resultados se muestran en

la columna 4 de la tabla B.1. La temperatura de referencia se resta de los promedios de temperatura y la diferencia se multiplica por el intervalo de edad, que en este ejemplo es de 0,5 horas. El producto da el valor de incremento del factor temperatura-tiempo para ese intervalo de tiempo. Los valores de incremento se muestran en la columna 5 de la Tabla B.1.

B.2.2.3 La suma de los incrementos de los factores temperatura-tiempo es igual al factor temperatura-tiempo

acumulado en cada edad. Por ejemplo, a una edad de 12 horas el factor temperatura-tiempo es 175 °C-hora.

Cálculo de la edad equivalente

B.2.3.1 El valor de Q y el valor de la temperatura, Ts, se requieren para calcular la edad equivalente de acuerdo

con la ecuación 2. Para este ejemplo, se asume un valor de Q de 4700 K, y la temperatura específica se asume igual a 20 °C (293 K). Usando la temperatura promedio (en Kelvin) durante cada intervalo de edad, se calculan los valores de la función exponencial en la ecuación 2. Estos valores se muestran en la columna 7 de la Tabla B.1 bajo el título de Factor de Edad. El producto de cada uno de los factores de edad con el intervalo de edades (0,5 horas) es igual al incremento de las edades equivalentes a 20 °C; el incremento de las edades equivalentes se muestra en la columna 8 de la Tabla B.1.



B.2.3.2 La suma de los incrementos de edades equivalentes es igual a la edad equivalente acumulada a 20 °C

(columna 9 de la Tabla B.1). Por ejemplo, para una edad de 12 horas la edad equivalente a 20 °C en 11,3 horas. Debe notarse que debido a que la temperatura del concreto es menor que 20 °C para las primeras 6 horas, la edad equivalente a 6 horas, es solamente de 3,2 horas.



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International, West Conshohocken, PA, 2018. [2] ASTM C873 / C873M-15, Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete Cylinders Cast in Place

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Conshohocken, PA, 2019. [4] ASTM C1150-96, Standard Test Method for the Break-Off Number of Concrete (Withdrawn 2002), ASTM

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[9] F. Hansen Peter, and J. Pedersen Erik, “Maturity Computer for Controlled Curing and Hardening of Concrete”,

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Oficial de la Federación el 18 de noviembre de 2015. [15] NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida, fecha de publicación en el Diario Oficial de la

Federación el 27 de noviembre de 2002.


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