Ensayos en Un Pavimento Rigido

PAVIMENTOS - ENSAYOS EN UN PAVIMENTO RÍGIDO 1

LABORATORIO DE TRANSPORTES II UNICAH

ENSAYOS EN UN PAVIMENTO RIGIDO

Ing. Yury Lenin Ramírez

ENSAYOS EN UN PAVIMENTO RÍGIDO

I) OBJETIVOS:

- Conocer las características de un pavimento rígido

- Calcular los parámetros de un pavimento rígido

II) MARCO TEÓRICO:

Un pavimento rígido se compone de losas de concreto, que en algunas ocasiones

presenta un armado de acero, unidas mediante juntas.

ACCIÓN DE LA CARGA DE LOS VEHÍCULOS EN EL PAVIMENTO RÍGIDO

Los pavimentos de concreto reciben la carga de los vehículos y la reparten a un

área de la sub-rasante o sobre la base. La loza por su alta rigidez y alto módulo

elástico, tiene un comportamiento de elemento estructural de viga. Ella absorbe

prácticamente toda la carga.

COSTO Y MANTENIMIENTO CON RESPECTO AL PAVIMENTO FLEXIBLE

Tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varía entre 20

y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa

(comúnmente) en las juntas de las losas.

DISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO

El diseño estructural de pavimentos de concreto es eminente racional, a diferencia

de los de tipo flexible, que es empírico. En los de concreto, se aplica la teoría de

elasticidad. Técnicamente, los pavimentos de concreto deben diseñarse y

controlarse para una resistencia a la flexión del concreto usado.

LO MÁS IMPORTANTE EN EL DISEÑO DE PAVIMENTO RÍGIDO

Lo más importante en el diseño son las juntas que se tienen que diseñar y

construir para controlar los cambios de volumen, inevitables, que se producen en

ellos por cambios temperatura.

LOS DIFERENTES TIPOS DE PAVIMENTO RÍGIDO

Pavimentos de concreto simple, sin gravilla pasajuntas.

Pavimentos de concreto simple, con gravillas pasajuntas.

Pavimentos de concreto reforzado (refuerzo continuo)

Pavimentos de concreto preesforzado.

Pavimentos de concreto reforzado con fibras cortas de acero.





III) ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO EN OBRA

1) ENSAYO DE CONSISTENCIA DEL CONCRETO (SLUMP TEST)

El ensayo de consistencia del concreto, o “slump test”, sirve para evaluar su

capacidad para adaptarse con facilidad al encofrado que lo va a contener. El

procedimiento se explica ampliamente en la norma ASTM C143-78 “Slump of

Portland Cement Concrete”.

EQUIPO NECESARIO:

Cono de Abrams de medidas

estándar

Varilla para apisonado de fierro liso de

diámetro 5/8″ y punta redondeada L=60 cm

Wincha metálica

Plancha metálica (badilejo)





PROCEDIMIENTO

Obtener una muestra al azar, sin tener en cuenta la aparente calidad del

concreto. Según la norma se debe obtener una muestra por cada 120 m3 de

concreto producido ó 500 m2 de superficie llenada y en todo caso no menos

de una al día. Particularmente he llegado a sacar muestras con más

regularidad si la importancia del elemento estructural lo amerita. La muestra

no debe ser menor de 30 lt y el concreto muestreado no debe tener más de 1

hora de preparado. Entre la obtención de la muestra y el término de la prueba

no deben pasar más de 10 minutos.

Colocar el molde limpio y humedecido con agua sobre una superficie plana y

humedecida, pisando las aletas.

Verter una capa de concreto hasta un tercio del volumen (67 mm de altura) y

apisonar con la varilla lisa uniformemente, contando 25 golpes.

Verter una segunda capa de concreto (155 mm de altura) y nuevamente

apisonar con la varilla lisa uniformemente, contando 25 golpes. Los golpes en

esta capa deben llegar hasta la capa anterior.

Verter una tercera capa (en exceso) y repetir el procedimiento, siempre

teniendo cuidado en que los golpes lleguen a la capa anterior. Como es usual,

les faltará un poco de concreto al final, así es que tendrán que rellenar el

faltante y enrasar el molde con la varilla lisa. Desde el inicio del procedimiento,

hasta este punto no deben de haber pasado más de 2 minutos. Es permitido

dar un pequeño golpe al molde con la varilla para que se produzca la

separación del pastón.

Ahora pasamos a retirar el molde con mucho cuidado (no debería hacerse en

menos de 5 segundos), lo colocamos invertido al lado del pastón, y colocamos

la varilla sobre éste para poder determinar la diferencia entre la altura del

molde y la altura media de la cara libre del cono deformado.





COMENTARIOS

Se distinguen 03 tipos de asientos característicos del pastón al retirar el molde:

“normal”, obtenido con mezclas bien dosificadas y un adecuado contenido de

agua. El concreto no sufre grandes deformaciones ni hay separación de

elementos. Es el que puede apreciarse en la foto.

“de corte”, obtenido cuando hay exceso de agua y la pasta que cubre los

agregados pierde su poder de aglutinar. Puede que no se observe gran

asentamiento, pero si se puede observar corte en la muestra.

“fluido”, cuando la mezcla se desmorona completamente.

Cuando el asentamiento no es el “normal”, la prueba debe considerarse sin

valor. Este ensayo no es aplicable para las siguientes condiciones:

- Para concretos de alta resistencia, sin asentamiento.

- Para concretos con contenido de agua menor a 160 lt por m3 de

mezcla.

- Para concretos con contenido de agregado grueso mayor de 2.5″.

2) ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

Aunque los pavimentos rígidos se diseñan y trabajan a la flexión, la verificación

rutinaria de la resistencia por flexión de la mezcla es dispendiosa debido al peso de

las vigas que se requieren para el ensayo y a la variabilidad que suelen presentar

los resultados de éste.

Por ese motivo, se aconseja establecer una relación entre las resistencias a flexión

y compresión para el concreto al inicio de la obra y realizar las verificaciones

rutinarias de resistencia a la flexión de manera indirecta a partir de la compresión.

2.1) ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concreto,

medida de la resistencia a la falla por momento de una viga.





Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas

(150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el

espesor. La resistencia a la flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en

libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de

ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM C293 (cargada en el

punto medio).

¿POR QUÉ ES ÚTIL EL ENSAYO DE RESISTENCIA A FLEXIÓN?

Los diseñadores de pavimentos utilizan una teoría basada en la resistencia a la flexión,

por lo tanto, puede ser requerido el diseño de la mezcla en el laboratorio, basado en

los ensayos de resistencia a la flexión, o puede ser seleccionado un contenido de

material cementante, basado en una experiencia pasada para obtener el Módulo de

Rotura de diseño. Se utiliza también el Módulo de Rotura para el control de campo y

de aceptación de los pavimentos.

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PROCEDIMIENTO:

Se debe voltear el espécimen sobre un lado con respecto a la posición del moldeado.

Se centra en los bloques de apoyo; éstos a su vez deben estar centrados respecto a la

fuerza aplicada.

Los bloques de aplicación de carga se ponen en contacto con la superficie del

espécimen en los puntos tercios entre los apoyos. Se debe tener contacto total entre la

aplicación de la carga y los bloques de apoyo con la superficie del espécimen. Se debe

lijar las superficies del espécimen o bien usarse tiras de cuero si la separación de la

línea de contacto entre ellas y los bloques es mayor de 0,1 mm. Se recomienda que el

lijado de las superficies laterales de los especímenes sea mínimo, ya que puede

cambiar las características físicas de las mismas y por lo tanto afectar los resultados.

Asimismo, se deben utilizar tiras de cuero únicamente cuando las superficies de los

especímenes en contacto con los bloques de aplicación de carga, se aparten de un

plano en no más de 0,5 mm.

Aplicación de la carga: La carga se debe aplicar a una velocidad uniforme, tal que el

aumento de esfuerzo de las fibras extremas no exceda de 980 kPa/min (10 kgf/cm2

por min), permitiéndose velocidades mayores antes del 50% de la carga estimada de

ruptura.

Medición del espécimen después de la prueba: Se determina el ancho promedio, el

peralte y la localización de la línea de falla, con el promedio de tres medidas una en el

centro y dos sobre las aristas del espécimen aproximándolas al milímetro.


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2.2) ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

OBJETIVO:

El objetivo principal del ensayo consiste en determinar la máxima resistencia a

la compresión de un cilindro de muestra de un concreto frente a una carga

aplicada axialmente.

MATERIALES:

· Cilindro de concreto de longitud de 30cm con diámetro de 15cm.

· Maquina universal para aplicar carga.

· Dial de carga.

·


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PROCEDIMIENTO

Los cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de

(15x30cm), las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y

manipular en campo y en laboratorio el diámetro del cilindro utilizado debe ser

como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que

se emplee en el concreto.

· Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente

los cilindros se cabecean con mortero azufre (ASTM C617) o con almohadillas

(ASTM C1231).El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas

antes y preferiblemente un día antes de la prueba.

· El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí

a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la

sección. Si los diámetros medidos difieren en más de 2% no se debe someter a

prueba el cilindro.

· Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la

perpendicularidad del eje del cilindro en más de 0.5% y en los extremos deben

hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas.

RESISTENCIA

· Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y

cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con maquina

hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35MPa/s durante la

última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura

cónica es un patrón común de ruptura.

· La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada

por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección.

ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud

diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se

someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la

resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo

de 0.1 MPa.

· El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las

probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la

probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima

carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o

su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar

registrada.


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· La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar

para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan

en una menor resistencia medida.

· El rango entre los cilindros compañeros del mismo conjunto y probado a la

misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente 2 a 3% de la

resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros

sobrepasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros

compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensayo en

el laboratorio.

· Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son

una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto

actual.


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TOMA DE MUESTRAS PARA VERIFICAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

ENSAYO DE LAS VIGAS A FLEXIÓN

ENSAYO DE CILINDROS A COMPRESIÓN





EJEMPLOS DE CORRELACIONES ENTRE RESISTENCIAS ACOMPRESIÓN Y FLEXIÓN

DEFINICIÓN DEL INSTANTE DE APERTURA AL TRÁNSITO

El instante oportuno de apertura del pavimento al tránsito depende de la ganancia de

resistencia con la edad.

Se supone que muestras de un concreto determinado alcanzan iguales resistencias se

presentan iguales valores de maduración (producto temperatura*tiempo)

Si se dispone de la curva de maduración del concreto en el laboratorio, es posible

establecer el instante en el cual la mezcla alcanza una determinada resistencia en obra,

empleando un medidor de maduración.

MEDIDA DE LA MADURACIÓN (ASTM C 1074)





IV) CONTROL DEL PAVIMENTO TERMINADO

VERIFICACION DEL ESPESOR DE LOSAS

EXTRACCIÓN DE NUCLEOS Y MEDIDA DEL SEPARADOR





MEDIDA DEL ESPESOR CON IMPACT-ECHO (ASTM C 1383)

Método de evaluación no destructivo, basado en el uso de ondas sónicas que se propagan a

través del pavimento y son reflejadas por defectos internos o por las superficies externas

El equipo determina velocidad midiendo el tiempo de viaje de una onda P entre un elemento

que impacta la superficie del pavimento y un transductor ubicado a cierta distancia de él.

La señal de voltaje recibida es digitalizada y transformada matemáticamente en un espectro de

amplitud y frecuencia, información a partir de la cual se puede determinar el espesor o el

defecto

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

REGISTRO





MEDIDA DEL PERFIL LONGITUDINAL

Una vez que el concreto ha curado, se mide el perfil del pavimento para comprobar su

regularidad

mira y nivel

perfilografo california

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