Determinación de la resistencia del hormigón in situ

(Determinación de la resistencia del hormigón in situ)

¿Qué es la resistencia inicial del hormigón?

Se han publicado algunas investigaciones sobre el rendimiento del método de maduración en climas fríos; sin embargo, esta investigación se basa principalmente en el curado por calor. Aún es necesario investigar el rendimiento del método para predecir la resistencia a edad temprana del hormigón en climas fríos sin curado por calor. Además, ninguna investigación en la literatura abierta investigó la correlación entre la resistencia in situ y la resistencia estimada utilizando el método de madurez a una edad temprana (1 a 3 días) y en climas fríos (menos de 10 °C), de ahí la necesidad de esta investigación. Tanto el método del cilindro de hormigón convencional como el método de madurez se comparan con la resistencia del núcleo del hormigón para comprender claramente su rendimiento en la estimación de la resistencia del hormigón en climas fríos. El estudio actual se realizó en Canberra, Australia, y fue diseñado para simular las condiciones invernales de Canberra. La ciudad es conocida por sus inviernos fríos y veranos cálidos. En invierno, la temperatura nocturna puede descender por debajo de los 0 °C, mientras que la temperatura máxima media diurna es de unos 14 °C. Un método de curado estándar en esta área es mantener el encofrado en su lugar: conservación de la humedad. Los cilindros estándar y los métodos de madurez basados ​​en cilindros guardados en una caja aislada se utilizan comúnmente para estimar la resistencia. Como afirman Tank y Carino, el método de Nurse-Saul se basó en observaciones empíricas y es adecuado solo bajo ciertas condiciones. Cuando diferentes muestras de un concreto dado experimentan temperaturas diferentes en la edad temprana, el método no representa correctamente el efecto de la temperatura de curado en el desarrollo de la resistencia. El método de madurez de Arrhenius, que tiene en cuenta la tasa no lineal de hidratación del cemento causada por el efecto de la temperatura, fue desarrollado posteriormente por Hansen y Pedersen. Debido a sus ventajas, el método de madurez ha sido el centro de la investigación para la evaluación de la resistencia in situ en la edad temprana del concreto. Se han propuesto y utilizado varios métodos, normas y variaciones del método en todo el mundo.

Determinación de la resistencia del hormigón in situ

Las actividades críticas de construcción, como la remoción de encofrados, el postensado, el levantamiento de elementos prefabricados y la terminación de la protección contra el frío, requieren la determinación de la resistencia del hormigón in situ. Esperar demasiado para realizar estas actividades puede resultar costoso, pero actuar demasiado pronto puede dañar la estructura. Un ejemplo clásico de esto último es el colapso progresivo de una parte de un edificio de varios pisos en el condado de Fairfax, Virginia, EE. UU., en 1973, que se cobró 14 vidas y resultó en 34 heridos y una falla de una torre de enfriamiento que se estaba construyendo en Willow Island, Virginia Occidental, EE. UU., en 1978, que se cobró 51 vidas. Estos fallos iniciaron la investigación en el área de estimación de la resistencia in situ del hormigón durante la construcción. El método de madurez estima la resistencia del hormigón basándose en el efecto combinado del tiempo y la temperatura. El origen del método se remonta a una serie de artículos que tratan sobre métodos de curado acelerado. McIntosh investigó el curado eléctrico del hormigón y descubrió que la cantidad de hidratación es proporcional al área bajo la curva de temperatura-tiempo por encima de la temperatura de referencia de 30 °F (la temperatura a la que prácticamente cesa la hidratación). McIntosh denominó esta área como la "edad básica" del hormigón y la midió en °F × horas. La enfermera investigó el curado al vapor del hormigón y trazó un gráfico del producto del tiempo y la temperatura frente a la resistencia del hormigón expresada como un porcentaje de la resistencia del hormigón después de 3 días de almacenamiento a temperatura media. La enfermera utilizó las curvas para estimar las condiciones mínimas de vaporización para lograr un objetivo y una resistencia del hormigón después de un escenario específico de curado al vapor. Saul investigó los principios subyacentes al curado al vapor del hormigón a temperatura atmosférica. Definió la madurez como la edad del hormigón multiplicada por la temperatura media por encima del punto de congelación, que el hormigón ha mantenido. Para una mezcla de hormigón, Saul afirmó que la resistencia del hormigón se mantiene constante independientemente de las combinaciones de temperatura y tiempo que se utilicen para conformar la madurez.

Determinación de la resistencia in situ del hormigón: Resistencia del núcleo

La resistencia del núcleo es una forma eficaz de determinar la resistencia del hormigón in situ. Por ello, se utiliza a menudo para la calibración de otros métodos. Sin embargo, la resistencia a la compresión de las muestras de núcleo es generalmente inferior a la de los cilindros convencionales debido al proceso de perforación. Factores como la relación longitud-diámetro, el diámetro y el tratamiento del núcleo afectan a la resistencia de las muestras de núcleo. Este estudio compara la resistencia del núcleo con la resistencia del método de madurez, que se basa en cilindros estándar. La comparación de la resistencia del núcleo con la resistencia de madurez debe realizarse después de modificar la resistencia del núcleo para tener en cuenta factores como el diámetro, la relación longitud-diámetro y los efectos de la operación de perforación. Las normas, como la AS 1012.14 y la ACI 214.4R, proporcionan dichos procedimientos para modificar la resistencia del núcleo. Este informe sigue el método ACI 214.4R, ya que tiene en cuenta la reducción de la resistencia que proviene del proceso de perforación del núcleo. La peor estimación se observó en el caso de las muestras de 24 h-300 mm, mientras que la mejor estimación se observó en el caso de las muestras de 72 h-150 mm. Los cilindros estándar subestimaron la resistencia del hormigón en un 76% en la exposición T1 para las muestras de 24 h-300 mm, mientras que da casi la misma resistencia que el núcleo para las muestras de 72 h-150 mm en la exposición T2. ​​Los cilindros estándar no pudieron estimar correctamente la resistencia de las muestras de 24 h-300 mm debido a la edad relativamente temprana del hormigón y al mayor espesor de la losa. Para el cemento Portland, la tasa máxima de evolución de calor ocurre dentro de las primeras 24 horas. Por lo tanto, se genera más calor en el hormigón en este período. Esta mayor generación de calor crea una diferencia relativamente mayor entre los cilindros y las losas que el hormigón probado a 72 h. Por ejemplo, para la losa B3-72T1-300, se observó una temperatura máxima de 35 °C alrededor de la marca de 9.5 h. En la hora 24, la losa tenía una temperatura de 26 °C mientras que los cilindros tenían una temperatura de solo 8 °C. En la hora 70, la losa tiene una temperatura de 5.5 °C mientras que los cilindros tienen una temperatura de 7 °C, mostrando una diferencia mucho menor entre la losa y el cilindro. El hormigón en la losa aprovecha la temperatura más alta a una edad temprana, lo que da como resultado una mayor resistencia. En comparación, la velocidad de hidratación en los cilindros se ve afectada negativamente por la temperatura ambiente más baja.

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