NMX-C-083-ONNCCE-2014-INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN-CONCRETO-DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECÍMENES-MÉTODO DE

ENSAYO

1. OBJETIVO: Esta norma mexicana establece el método de ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto.

2. CAMPO DE APLICACIÓN: Esta norma mexicana es aplicable a especímenes cilíndricos moldeados, corazones de concreto y cubos, con masa unitaria mayor a 900 kg/m3.

3. EQUIPO

3.1 Máquina de ensayo: Con la capacidad y características necesarias para la resistencia de los especímenes a ensayar.

Equipada con dos bloques de acero para la aplicación de la carga, con superficie de contacto que no se deforme al aplicar las cargas requeridas. Uno de los bloques debe tener asiento esférico y apoyarse en la parte superior del espécimen y el otro bloque rígido sobre el cual debe descansar el mismo.

Para facilitar el centrado, se pueden grabar círculos concéntricos, la superficie de apoyo no debe diferir de un plano en más de 0.05mm en

una longitud de 150mm.

Con excepción de los círculos concéntricos, la superficie de apoyo no debe diferir de un plano en más de 0.05mm en una longitud de 150mm.

El apoyo inferior debe ser un bloque (platina) adicional que puede o no estar fijo a la platina.

En caso de existir un bloque adicional, éste debe tener las mismas condiciones específicas de superficies y debe ser por lo menos 3% mayor que el diámetro o diagonal del espécimen que se va a ensayar, el uso de círculos concéntricos es opcional.

EJEMPLO

Especificación Medida cm Cálculo (3% = 0.03) ConclusiónDiámetro (cilindro) El bloque

adicional debe ser por lo menos 3% mayor que el diámetro o diagonal

15 15 x 0.03 = 0.4515 + 0.45 = 15.45

El bloque adicional debe ser de por lo menos 15.45 cm

Diagonal (cubo) 5 c2 =a2+b2=¿ 5cm2+5cm2=50cmC = √50=7.077.07 x 0.03 = 0.2127.07 + 0.212 =7.287.07+10cm = 17.07cm

El bloque adicional debe ser de por lo menos 7.28 cm

El centro de los círculos concéntricos en el bloque inferior de apoyo, cuando se tengan, o el centro del bloque, debe coincidir con el centro de la cabeza esférica.

El bloque de apoyo inferior debe tener como mínimo 22.5mm de espesor.

NOTA:

1.- T no debe ser menor que la diferencia (resta) de R-r

2.- Se deben tener los dispositivos necesarios para sostener el bloque superior del soporte

El bloque superior de carga, con asiento esférico, debe ser por lo menos 3% más ancho que el diámetro (o diagonal en caso de cubos) que el espécimen a ensayar y de un ancho máximo de 100mm mayor que el diámetro (o diagonal en caso de cubos) que el espécimen a ensayar. Los bloques de apoyo con asiento esférico pueden tener caras cuadradas, siempre y cuando se cumpla con lo antes descrito.

EJEMPLO

Especificación Medida cm Cálculo cm (3% = 0.03) ConclusiónDiámetro (cilindro)

El bloque superior de carga debe ser por lo menos 3% más ancho y de un ancho máximo de 100 mm (10cm) mayor que el diámetro o diagonal

15 15 x 0.03 = 0.4515 + 0.45 = 15.4515 + 10 = 25

El ancho de un bloque superior debe ser de por lo menos 15.45 cm y no mayor a 25 cm

Diagonal (cubo)

5 c2 =a2+b2=¿ 5cm2+5cm2=50cmC = √50=7.077.07 x 0.03 = 0.2127.07 + 0.212 =7.287.07+10cm = 17.07cm

El ancho de un bloque superior debe ser de por lo menos 7.28 cm y no mayor a 17.07cm

La placa de carga superior puede ser de dimensiones mayores siempre que exista acoplamiento a la base superior del espécimen por ensayar, mediante la verificación de la planicidad de la superficie de la placa.

El centro de la esfera debe coincidir con el centro de la superficie de la cara de apoyo con una tolerancia de +5% del radio de la esfera y el diámetro de la esfera debe ser cuando menos 75% del diámetro del espécimen que se va a ensayar.

La porción móvil del bloque de carga debe girar libremente por lo menos 4° en cualquier dirección.

3.2 Dispositivos de lectura de carga: Si la carga se registra en una carátula, debe tener una graduación que inicie en forma progresiva cuando menos en el 10% de su capacidad. La aguja indicadora debe tener la longitud suficiente para coincidir con las marcas de graduación y el ancho de su extremo no debe ser mayor que el claro libre

entre dos divisiones mínimas. Debe tener una aguja de arrastre de la misma longitud que la aguja indicadora. Las máquinas con sistema digital deben estar equipadas con un dispositivo que registre la carga máxima aplicada.

3.3 Verificación de carga: El error de exactitud tolerado en la máquina de ensayo debe ser como máximo de + 3% de la carga aplicada.

1. La máquina debe calibrarse o verificarse antes de ser puesta en operación,2. posteriormente cada año o cada 40 000 ensayos y si no se detectan desviaciones en 3 años, puede ampliarse el periodo. 3. Así mismo, se debe verificar después de que se cambie de sitio, 4. de que se efectúen reparaciones o ajustes en los mecanismos de medición o 5. calibrarla si se tiene duda de los resultados.

Las calibraciones o verificaciones de los manómetros deben de hacerse colocados en la prensa con la que se van a utilizar, si se usan en otra prensa, debe realizarse su calibración o verificación nuevamente antes de ser usados.

3.4 Escala graduada: Con capacidad para medir por lo menos una distancia de 310mm (31.0 cm) y división mínima de 1mm (0.1cm).

4. PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE LAS MUESTRAS.

Los especímenes moldeados deben elaborarse de acuerdo a las normas mexicanas NMX-C-159-ONNCCE (Elaboración y curado de especímenes en el laboratorio) o NMX-C-160-ONNCCE (Elaboración y curado en obra de especímenes de concreto) y los núcleos extraídos, de acuerdo a la norma mexicana NMX-C-169-ONNCCE (Extracción de especímenes cilíndricos o prismáticos del concreto hidráulico endurecido), en caso de ser proporcionados por el cliente, se debe anotar en el informe de resultados.

4.1 Dimensiones

En caso de cilindros se determinan el diámetro y la altura del espécimen de ensayo (cilindro), promediando según sea el caso, 2 medidas perpendiculares entre sí a la altura media del espécimen y 2 alturas opuestas con una aproximación de 1mm.

En caso de cubos se miden dos lados opuestos y dos alturas.

Cuando la altura promedio del espécimen es menor de 1.8 veces el diámetro (en caso de cilindros), el resultado de la resistencia debe corregirse por esbeltez a la tabla 1, no deben ensayarse especímenes con relación diámetro a altura menor de 1:1; en caso de cubos, la relación debe ser de 1:1 con una variación aceptable del 1% de diferencia en las dimensiones nominales.

NOTA: La relación de esbeltez se mide con el cilindro ya cabeceado (en caso de cabeceo con mortero de azufre). Cuando son placas no adheridas, la altura es sólo del espécimen.

4.2 Cabeceo: Antes del ensayo, las bases o caras de aplicación de carga de los especímenes no se deben apartar de la perpendicularidad al eje en más de 0.5° (aproximadamente 3mm en 300mm) y no deben tener irregularidades que excedan de 0.05mm, en caso contrario la cara que no cumpla debe ser cabeceada de acuerdo a lo indicado en la norma mexicana NMX-C-109-ONNCCE (Cabeceo de especímenes cilíndricos) o utilizarse casquetes de neopreno (almohadillas) como preparación de acuerdo a lo indicado en la norma mexicana NMX-C-469-ONNCCE (Uso de casquetes no adheridos para la determinación de la resistencia a compresión de cilindros de concreto endurecido-Método de preparación).

5.

CONDICIONES AMBIENTALES: Las que prevalezcan dentro del laboratorio.

6. PROCEDIMIENTO

6.1 Colocación de especímenes en la máquina de ensayo: Limpiar las superficies de las placas superior e inferior y las cabezas del espécimen de ensayo, se coloca este último sobre la placa inferior alineando su eje con el centro de la placa de carga con asiento esférico; mientras la placa superior hace un contacto suave y uniforme. Los cubos se colocan en la prensa sobre las caras que estuvieron en contacto con las paredes del molde.

6.2 Velocidad de aplicación de carga: Se debe aplicar la carga con una velocidad continua sin producir impacto, ni pérdida de carga. La velocidad de carga debe estar dentro de los intervalos indicados en la tabla 2, para otras dimensiones de diámetro o lado se calcula la velocidad de carga de acuerdo a lo especificado. Se permite una velocidad controlada mayor durante la aplicación de la primera mitad de la carga máxima esperada siempre y cuando durante la segunda mitad se mantenga la velocidad especificada.

Tabla 2.- Velocidad de aplicación de carga

Velocidad de aplicación de carga

Forma del espécimen

Diámetro o lado nominal de los especímenes cm (pulgadas)

Área nominal (cm2)

Carga mínima kN/s (t/min)

Carga máxima kN/s

0,25 MPa/s + 0,05 MPa/s

(2,55 kg/cm2/s + 0,51 kg/cm2/s)

Cilindros5,00 (2”) de diámetro 19.64 0,4 (2,4) 0,6 (3,6)7,50 (3”) de diámetro 44.18 0,9 (5,4) 1,3 (8,1)10,00 (4”) de diámetro 78.54 1,6 (9,6) 2,4 (14,4)15,00 (6”) de diámetro 176,72 3,5 (21,6) 5,3 (32,4)

Cubos5,00 (2”) de lado 25,00 0,5 (3,1) 0,8 (4,6)7,50 (3”) de lado 56,25 1,1 (6,9) 1,7 (10,3)10,00 (4”) de lado 100,00 2,0 (12,2) 3,0 (18,4)15,00 (6”) de lado 225,00 4,5 (27,5) 6,8 (41,3)

Aplicar la carga hasta que el indicador señale que es la carga máxima alcanzada.

En 1 de cada 10 especímenes se continúa la carga hasta mostrar de forma definida el tipo de falla (ruptura), registrándola (véase figura 2 en la página siguiente).

Si las condiciones de ensayo provocan un estallido en el concreto, y no es posible registrar la falla, sólo se registra esta situación (como en el caso de concretos de resistencia especificada superior a 400 kg/cm2) donde al ensayar los especímenes, no se aprecie la falla o se destruyen antes de apreciarla.

Los especímenes para la aceptación o rechazo de concreto deben ensayarse a la edad especificada con las siguientes tolerancias, ver tabla 3.

Tabla 3.- Tolerancias

Edad de ensayo especificada Tolerancia permisibles24 h + 0.5 h

3 días + 2 h7 días + 6 h

14 días + 12h28 días + 20 h90 días + 48 h

Para aquellos especímenes en los cuales no se tenga una edad de ensayo dentro de la tabla anterior, se debe ensayar con las tolerancias que se fijen en común acuerdo por los interesados.

Figura 2.- Esquema de fallas típicas

Cuando el ensayo se realiza con placas no adheridas (de neopreno) una fractura en la esquina puede presentarse

(véase figura 2 falla tipo 5 y 6) antes de que la carga máxima en el espécimen haya sido alcanzada.

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3Figura 3.- Diagrama de tipos de fallas satisfactorias para probetas cúbicas sometidas a compresión

7. CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

Conos formados en ambos extremos, menores de 25mm de las grietas hasta las tapas

Fracturas verticales de columna de extremo a extremo, conos no formados

Fracturas diagonales sin agrietamiento en los extremos; golpear poco con un martillo para distinguirlo de la falla tipo 1

Fracturas en los lados de la parte superior o inferior (ocurre comúnmente con tapas no adheridas)

Similar al tipo 5 pero es puntual en un extremo de los cilindros

Calcular la resistencia a la compresión del espécimen, dividiendo la carga máxima soportada durante el ensayo entre el área promedio de la sección transversal.

En el caso de especímenes con relación altura diámetro menor a 1,8 el resultado de la resistencia se multiplica por el factor de corrección obtenido de acuerdo a la tabla 1.

fc = F/A

fc = es la resistencia a compresión

F = es la carga máxima

A = es el área del espécimen

Ejemplo cálculo de áreas

Espécimen Medidas Fórmula de Área Cálculo Área cm2

Cubo 5cm de lado L x L 5cm x 5cm = 25cm2 25Cilindro 15cm diámetro

30cm alturaΠ x r2 3.1416 x (7.5cm)2 = 176.714 cm2 176.71

La resistencia a la compresión se determina con el promedio de 2 especímenes como mínimo, ensayados a la edad especificada.

El resultado del ensayo se expresa con una aproximación de 100 kPa (1 kg/cm2)

8. PRECISIÓN

8.1 En cilindros

- Coeficiente de repetibilidad de 2,9%- Coeficiente de reproducibilidad 5,0%

8.2 En cubos

8.2.1 Cubos de 100mm

- Coeficiente de repetibilidad de 3,2 %- Coeficiente de reproducibilidad de 5,4%

8.2.2 Cubos de 150mm

- Coeficiente de repetibilidad de 3,2%- Coeficiente de reproducibilidad de 4,7%

9. INFORME DEL ENSAYO

9.1 El registro de los resultados debe incluir como mínimo los siguientes datos

- Clave de identificación del espécimen- Edad de ensayo- Diámetro y altura para cilindros en centímetros, con aproximación a milímetros- Lados y altura para cubos en centímetros, con aproximación a milímetros- Área de la sección transversal en centímetros cuadrados con aproximación al décimo- Carga máxima en N (kgf)- Resistencia a la compresión, calculada con aproximación a 0,1 MPa ( 1 kg/cm2)- Observaciones (defectos observados en el espécimen o en sus cabezas sólo en caso de que se presenten).- Para fines de rastreabilidad cuando se requiera se registra la prensa y manómetro con el que se efectuó el ensaye.

9.2 El informe al cliente debe contener los siguientes datos

- Clave de identificación del espécimen- Edad de ensayo- Resistencia a la compresión, calculada con aproximación a 0,1 MPa (1 kg/cm2)- Observaciones (defectos observados en el espécimen o en sus cabezas, sólo en caso de que se presenten)

A. APÉNDICE INFORMATIVO

Los valores de la tabla 1 se calcularon de acuerdo a la ecuación para la interpolación siguiente:

Relación altura-diámetro del espécimen (x)

Factor de corrección a la resistencia (y)

2,00 1,001,75 0,991,50 0,971,25 0,941,00 0,91

Donde:

X es la relación altura diámetro obtenida

X1 es la relación altura diámetro inmediata superior a la obtenida

X2 es la relación altura diámetro inmediata inferior a la obtenida

Y es el factor a calcular

Y1 es el factor inmediato superior al que se espera obtener

Y2 es el factor inmediato inferior al que se espera obtener