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05 Y 06 de Diciembre del 200605 Y 06 de Diciembre del 2006
CONTROL DE CALIDAD DEL CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO EN PAVIMENTACICONCRETO EN PAVIMENTACIÓÓNN
III Seminario de GestiIII Seminario de Gestióón y Normatividad Vialn y Normatividad Vial
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES
Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras (Eg- 2000)
AMERICAN CONCRETE PAVEMENT ASSOCIATION
Construction of Portland Cement Concrete Pavements(NHI).
AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS.
Guide Specification for Highway Construction.
REFERENCIAS REGLAMENTARIAS
REFERENCIAS NORMATIVAS
ASTM American Society for Testing and Materials
AASHTO American Association of State Highway an
Transportation Officials
NTP Norma Técnica Peruana
MTC Ministerio de Transportes y Comunicaciones
(Perú)
CONTROLES DE OBRA QUE NO FIGURAN EN LA EXPOSICIÓN
• Subrasante y base:
Compactación y nivelación
• Encofrados Fijos
• Pavimentadora: Línea Guía
• Acero de refuerzo
• Pasadores
• Certificación de Materiales
• Certificación de la mezcla
• Colocación del concreto
•Terminado de la pavimentación
• Textura
• Curado
• Juntas
• Otras
ASPECTOS GENERALES DEL CONTROL DE CALIDAD
• Control de los componentes del concreto
• Control de la fabricación del concreto
• Control de la puesta en obra
• Control de la unidad de obra terminada
CERTIFICACION DE CALIDAD
Los materiales que sean utilizados en una obra que sean fabricados comercialmente deben estar respaldados por certificados del productor en el que se indique el cumplimiento de los requisitos de calidad que se establecen es estas especificaciones. La certificación debe ser entregada para cada lote de materiales o partes entregadas en obra. El contratista también presentarácertificados de calidad por organismos nacionales oficiales de control de calidad, en forma obligatoria.
MTC Anexo 02/Pág 3.
Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras (EG-2000).
Controles Previos Eventuales
Relación a/c
Contenido de Cemento
Tamaño Máximo del Agregado
Producción de Materiales en ObraCaracterísticas físicas y mecánicasAnálisis de agua
PROCESO DE CONFORMIDAD
Productos Industriales:
Certificación del aseguramiento de la calidad. Cemento, aditivos, agregados, concreto, agua.
Recepción del ConcretoTrabajabilidad (Asentamiento)Resistencias Mecánicas
Recepción de la Estructura
Espesor del Pavimento
Regularidad Superficial
Textura Superficial
Adherencia
ESPECIFICACIONES EVENTUALES
1. El tamaño máximo del agregado esta definido por el espesor del pavimento.
Tiene influencia sobre la transmisión de cargas en las juntas transversales del pavimento.
Optimiza la resistencia del concreto.
Incide en la fisuración.
2. Indice de Espesor.
3. El contenido mínimo de cemento garantiza la durabilidad de la estructura.
En carreteras se recomienda un mínimo:
MTC : 300 300 kgkg/ m/ m33
ACI : 335 335 KgKg/ m/ m33
4. La relación agua – cemento se prescribe básicamente por razones de durabilidad.
a/cACPA 0.49
Especificaciones del MTC 0.50
CONTROLES
• El productor de concreto garantiza la
especificación sobre agregados.
• Eventualmente se pueden efectuar ensayos
esporádicos para determinar en obra el
tamaño máximo del agregado y el Indice de
Forma.
• El contenido de cemento y de agua se efectúa por supervisión de los registros en planta, e informe del productor.
RECEPCION DEL CONCRETO
Trabajabilidad
Resistencias:
Flexión
Tercios
Cargas
Central
Compresión
Tracción (compresión diametral)
TRABAJABILIDAD
La consistencia de la mezcla de concreto esta determinada en todas las especificaciones.
El ACPA franja de 15 mm a 75 mm (0.5” a 3”)
El MTC franja de 50 mm a 75 mm (2” a 3”).
Se efectúa un ensayo por cada entrega; cuatro a cinco minutos después de la descarga.
El asentamiento debe permanecer por 30 min.
ENSAYO DE ASENTAMIENTO
NTP 339.035
ASTM C 143
ASSTHO T 119
MTC E 705
RESISTENCIA MECÁNICA
Los pavimentos de concreto se diseñan y controlan por su resistencia a la flexión, que caracteriza el comportamiento en servicio e indica la resistencia a tracción del concreto.
El ensayo de flexión se efectúa en vigas cargadas en los tercios de la luz, por carga en el centro o empotrada, con carga en el extremo libre.
El ensayo con carga en los tercios es mas representativo de la calidad del concreto, pues el reparto de tensiones revela las deficiencias que pudiera tener.
Normas Equivalentes de Ensayos en Flexión
Normascargas
en los tercios en el centro
NTPASTMAASTHOMTC
339.078C 78T 97709
339.079C 93T 177E 711
El moldeo y curado por normas:
ü NTP 339.044 ü ASTM C 31ü AASTHO T 23
La resistencia del concreto en flexión se determina por el modulo de ruptura, generalmente con cargas en los tercios.
El módulo de ruptura es la tensión máxima teórica alcanzada por la fibra ubicada en el fondo del espécimen de ensayo.
Mf = Pl P = carga Mf = 3Pa bd3 l = luz
bd3 = ancho d = peralte a = distancia rotura al apoyo
Los especimenes preferidos son de 150 mm x 150 mm x 760 mm.
RESISTENCIAS RECOMENDADAS
El ACPA recomienda una resistencia de flexión de 4.5 MPa a los 28 días.
Determina un mínimo de 4.1 MPa, en caso de considerarse en el cálculo del espesor del pavimento.
MUESTREO SEGÚN EL MTC
Cada 50 m3 de concreto en obra, se toma una muestra compuesta por 6 probetas de flexotracción. 3 de ellas probadas a rotura a los 7 días y las otras 3 a los 28 días.
Los prismas de ensayo tienen como geometría 15 cm x 15 cm x 50 cm.
El valor promedio de resistencia a 7 días se emplea para controlar la calidad del concreto.
El promedio a 28 días se emplea en la comprobación de la resistencia del concreto.
CONFORMIDAD
Según las especificaciones del MTC ningún valor de ensayo puede diferir en mas de 2 kg/cm2 por debajo de la resistencia a la flexión del proyecto.
El promedio de cualquier grupo de 6 ensayos consecutivos deberá ser igual o mayor que la resistencia a la flexión especificada mas 2 kg/cm2.
Según el ACI el concreto es aceptado cuando el promedio de tres ensayos consecutivos iguala o excede a la resistencia especificada y ninguno de ellos es menor de 0.5 MPa.
CORRELACIÓN Mf y f’cLas especificaciones del MTC admiten la sustitución del ensayo de flexión por el de compresión cuando sea justificado, efectuando la correlación entre ambas resistencias.
La correlación debe ser objeto de un estudio experimental, con base estadística, de concreto similar composición.
Las experiencias indican una relación del tipo:
Mf= c √ f’c
Factores a considerar:
1) Al incrementarse la resistencia a la compresión la de flexión crece en menor grado.
2) La resistencia a la flexión luego de 28 días aumenta mas débilmente que la resistencia a la compresión.
3) El agregado influye en la correlación, por el efecto pared que es diferente en vigas y cilindros.
4)El agregado modifica la correlación según la granulometría
y porcentaje de arena.
5) Los especimenes de flexión requieren mayor cuidado en el
curado que la de compresión.
6) Dificultades en el procedimiento de ensayo.
KAPLAN. J. ACI, 56. 1960
JONES; KAPLAN. Concrete Research. 26. 1957
MUESTREO
LA APCA considera como lote el volumen de concreto colocado en un día de trabajo.
El lote debe de subdividirse para efectos de control en cuatro sub lotes, obteniendo dos especimenes de 4 sublotes.
La calidad del pavimento se evalúa independientemente por cada sub lote.
Normas en el Ensayo de Compresión
Norma Ensayo Preparación y Curado
NTP 339.034 339.033
ASSTHO T 22 T 23
ASTM C 39 C 31
MTC E 704
TRACCIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL
En un futuro el ensayo de tracción por compresión diametral podrá sustituir la resistencia de flexión.
El concreto se diseña generalmente en compresión.
La resistencia a la compresión, por la experiencia acumulada, permite inferir la calidad del concreto.
El procedimiento del ensayo en compresión es mas simple y proporciona valores mas precisos.
RECEPCIÓN DEL PAVIMENTO
ESPESOR
LISURA
TEXTURA
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
RUGOSIDAD
ESPESOR
El control del espesor del pavimento y su conformidad con el diseño se efectúa mediante la extracción de testigos.
Las especificaciones del MTC permiten una tolerancia de 10 mm, sujeta a penalidad, entre la altura del testigo y el espesor de diseño.
La ACPA admite variaciones hasta 6 mm. sujetas a penalidad.
De acuerdo al Reglamento de MTC, al aceptarse un pavimento cuya variación se encuentre en el rango de 2 a 10 mm se efectúa un descuento según una formula establecida.
El monto de la penalidad debería ser calculada teniendo en cuenta la reducción de la vida útil y el requerimiento de reforzamiento prematuro de la calzada.
En las especificaciones del MTC, el muestreo se efectúa en sub-lotes, de 350 m2 de pavimento.
Se extrae dos testigos en cada sub-lote 15 días después de colocado el concreto.
Si el espesor de las muestras no cumple lo especificado, es posible extraer probetas
adicionales en cada dirección, a distancia mínima de 10 m hasta encontrar el espesor correcto.
La especificación ACPA determina:
El área de la muestra de ensayo es de 140 m2 de pavimento.
Se acepta el pavimento si la diferencia entre la muestra de ensayo y el espesor de diseño es menor de 6 mm.
En caso contrario se toman dos muestras a distancia de 10 mt en mas y en menos de la muestra inicial.
Se acepta si el promedio de las tres muestras da una diferencia menor de 6 mm con el espesor de diseño.
En caso contrario se aplica la tabla de multas.
Catálogo Soild test
ASTM C 39
Normas para la Evaluación del Espesor
Extracción de testigos
Ensayo
NTP 339.059ASTM C 31AASHTO T 23MTC E 707
NTP 339.211ASTMC 39AASHTO T 22MTC 712
PLANEIDAD (LISURA)
La planeidad es una expresión de la regularidad superficial y se presento en los pavimentos según el grado de acercamiento a una superficie plana.
El ensayo mas generalizado esta constituido por una regla de 3 metros nivelada, rodante o directamente apoyada sobre el soporte, que permite medir las irregularidades existentes bajo la misma.
La medida con regla tiene el inconveniente de determinar únicamente la amplitud de la irregularidad pero no la longitud de onda, que es importante en vehículos que circulan a velocidad elevada.
A velocidades superiores de 60 km/h la mayor longitud de onda afecta en mayor grado. A menos de 60 km/h son perjudiciales las ondas cortas y medias.
El ensayo debe efectuarse tan pronto como sea posible, al termino del periodo de curado y al día siguiente de su colocación si se usa membrana de curado.
Las especificaciones del MTC admiten una tolerancia de 5 mm.
Conviene que el peralte de la regla sea mayor a 150 mm, para evitar la formación de la flecha.
La regla debe ser calibrada periódicamente.
Se deben evitar deformaciones o perdidas de alineación en la regla, por condiciones de fabricación o el trabajo en obra.
Catálogo Soil Test
Norma MTC E 1001
Los perfilógrafos son equipos de medida rodantes, que registran, de forma continua el desnivel entre sus ruedas. Están equipados con cuatro ruedas sensoras, cuya separación puede ajustarse. Permiten obtener las diferencias de nivel de la zona sobre la que circulan.
Catálogo Soil Test
TEXTURA
La textura es una medida indirecta de adherencia del vehículo con el pavimento, permite un buen agarre con la superficie, en especial en caso de lluvia, evitando el deslizamiento.
La ACPA, para velocidades menores a los 80 k/h recomienda una textura longitudinal, a lo largo del pavimento, de 1.5 mm. de profundidad.
La textura longitudinal genera menor ruido, mejor rodadura, encausa el tráfico y es más fácil de aplicar.
Para velocidades mayores se especifica la textura transversal, que ofrece mejor resistencia a la frenada y facilita el drenaje del agua.
El Reglamento MTC, para carreteras, determina 2 mm de profundidad.
En los pavimentos texturados debe cuidarse el control del concreto fresco en la regularidad de su consistencia, el contenido de cemento (se estima mínimo 350 k/m3 y de mortero.
Para determinar la textura se utiliza el ensayo del círculo de arena. Consiste en aplicar sobre el pavimento un cilindro de geometría normalizada, llenando con arena de granulometría definida.
Se retira el cilindro y con un disco de madera de 15 cm de diámetro se distribuye la arena en la superficie formando un circulo hasta llenar todas las asperezas.
Conocido el volumen de arena empleado en el ensayo (V) y el diámetro medio del circulo (D) se calcula la profundidad de penetración de la arena en las asperezas o “profundidad textura” (PT), mediante la expresión:
VPT 4=
24DVPT
π=
Norma ASTM E 965
ASTM New, vol 19(2). Feb. 1991
Normas de textura superficie
Método del circulo de arena
MTC E 1005
ASTM E 965
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
Existen diferentes métodos para evaluar la resistencia al deslizamiento, basados en la determinación de la microrugosidad del pavimento, que es función del diseño de mortero.
El coeficiente de resistencia al deslizamiento (CRD), valora las características antideslizantes de una superficie desde el punto de vista de un vehículo en circulación. Los valores medidos no son necesariamente proporcionales con medidas de deslizamiento hechas con otros equipos.
Ensayo del Péndulo
El ensayo consiste en determinar la pérdida de energía de un péndulo cuyo extremo provisto de una zapata de caucho, roza col el pavimento bajo una presión determinada.
La pérdida de energía se determina por el ángulo suplementario de la oscilación del péndulo.
Las normas consideran el método del péndulo del Transport and Road Research Laboratory.
ASTM E 303
ASTM New, vol 19(2). Feb. 1991
NORMAS COEFICIENTE DE DESLIZAMIENTO
Método del péndulo
MTC 1004
AASHTO T 278
ASTM E 303
Rugosidad
El MTC especifica la rugosidad superficial que no podrá ser mayor de tres metros por kilómetro (3.0 m/km).
La rugosidad deberá medirse en unidades IRI.
Indicador Internacional de Regularidad (InternationalRoughness Index, IRI). Esta expresión fue establecida por el Banco Mundial en 1986 luego de estudios que definieron un modelo matemático que simula la suspensión de la masa de un vehículo tipo circulando a una velocidad de 80 k/h.
NORMAS
Standard Practice for
Determination of International Roughness Index(IRI) to Quantify Roughness of Pavements.
AASHTO Designation: PP 37-04.
--------------------------------------------------------------
Standard Test Method for Measuring theLongitudinal Profile of Traveled Surfaces withan Accelerometer Established Inertial ProfilingReference.
ASTM E 950:98
El método de ensayo efectúa la medición de la
distancia entre un plano inercial de referencia
y la superficie recorrida junto con la
aceleración de la plataforma inercial para
detectar cambios en la elevación de la
superficie junto con la longitud que está
siendo recorrida por el vehículo
instrumentado.
El aparato de prueba consiste en un vehículo
equipado con transductores y cómputo de perfil y
equipo de registro. Los transductores se usan para
medir la aceleración vertical, el desplazamiento, y
la distancia recorrida. La computadora se usa para
procesar el rendimiento del transductor para
producir el perfil computarizado de la superficie
recorrida.
ARBITRAJE
Resistencia deficiente o sospechosa. Extracción de testigos (corazones).
PUESTA EN SERVICIO
ENSAYO DE ARBITRAJE
Si el concreto tiene una resistencia en compresión menor que la especificada, deberán realizarse ensayos en testigos extraídos del área cuestionada, tomándose tres testigos por cada ensayo de resistencia en compresión que este por debajo de la resistencia de diseño en más de 35 kg/cm2.
Los testigos deberán secarse al aire por siete días antes de ser ensayados en estado seco. Los resultados con este tipo de curado difieren de los obtenidos con curado húmedo que ofrece valores inferiores. La resistencia varia en sentido inverso al grado de saturación del especimen.
El concreto del área representada por los testigos se considerará estructuralmente adecuado si el promedio de los tres testigos es igual a por lo menos 85% de la resistencia de diseño y ningún testigo es menor del 75% de la misma.
PUESTA EN SERVICIO
Es de interés adelantar la puesta en servicio del pavimento. Las especificaciones tradicionales exigen alcanzar el 80% de la resistencia especificada para el concreto.
De las numerosas investigaciones realizadas se ha podido determinar que el agrietamiento básicamente se produce por la repetición de cargas de menor magnitud que la resistencia a la flexión del concreto.
Los ensayos de laboratorio indican que el número de repeticiones de la carga que el concreto puede soportar sin rotura son una función de la relación entre la tensión aplicada y la resistencia.
Para reducir la resistencia a la flexión requerida para la puesta en servicio del pavimento, se ha planteado la alternativa de abrir inicialmente el tránsito a los automóviles restringiendo el paso de vehículos pesados. De esta manera las cargas de servicio disminuyen, en un corto período, durante el cual el concreto alcanza la apropiada resistencia.
Método simplificado de la ACPA
Espesor de pavimento mm
(pulg)
Resistencia a la compresión para apertura al transito MPa(kg/cm2)
Automóviles(1) Tráfico mixto
125 (5.0)
150 (6.0)
175 (7.0)
200 (8.0)
250 (10.0)
7.6(77)
27.6 (280)
24.8 (250)
17.2 (175)
9.3 (94)
7.6 (77)
(1) Para todos los espesores
www.asocem.org.pe
http://www.asocem.org.pe/bva/bv.htm
Para solicitar el texto de esta exposición puede dirigirse al [email protected]
