Normativa — Contenido de aire por el método volumétrico
1. Alcance de la norma
La ASTM C173/C173M establece el método para determinar el contenido de aire del concreto recién mezclado por desplazamiento volumétrico. A diferencia del método de presión (ASTM C231), puede aplicarse a cualquier tipo de agregado: denso, celular, ligero, escoria enfriada al aire o agregado natural muy poroso.
El método mide el aire contenido en la fracción de mortero del concreto y no se ve afectado por el aire atrapado dentro de las partículas de agregado poroso. Por eso es la prueba indicada cuando el método de presión no puede aplicarse o cuando no es posible determinar un factor de corrección por agregado confiable.
Limitación importante: el contenido de aire del concreto endurecido puede ser mayor o menor que el medido en estado fresco. La diferencia depende de la consolidación, la estabilidad de las burbujas, el tiempo, la exposición ambiental, el bombeo y otros factores.
2. Fundamento del método
El medidor volumétrico, conocido comercialmente como Roll-A-Meter, consta de un cuenco de medición y una sección superior transparente graduada. El concreto se coloca en el cuenco y se acopla la sección superior. Al agregar agua y alcohol isopropílico, el agua desplaza el aire de los vacíos del concreto y ocupa su lugar. El descenso del nivel de líquido, leído en la escala graduada, equivale al contenido de aire.
El alcohol isopropílico rompe la espuma y favorece una lectura estable. Se agrega únicamente durante el llenado inicial; no se permite añadirlo después para disipar la espuma.
3. Equipo
| Elemento | Requisito |
|---|---|
| Cuenco de medición | Capacidad ≥2.0 L (0.075 ft³); diámetro 1.0 a 1.25 veces la altura; brida en o cerca del borde superior |
| Sección superior | Capacidad ≥20 % mayor que el cuenco; junta flexible y dispositivo de sujeción; tapa hermética que selle al invertir y rodar |
| Escala | Transparente, de 0 a 9 % o más, incrementos ≤0.5 %, exactitud ±0.1 % del volumen del cuenco |
| Copa calibrada | Capacidad de 1.00 ±0.04 % del volumen del cuenco; solo para agregar agua cuando el aire exceda el rango |
| Varilla de compactación | Acero liso de 16 ±2 mm, longitud ≥100 mm mayor que la profundidad del cuenco y ≤600 mm total |
| Mazo | Cabeza de goma o cuero, masa 600 ±200 g |
| Barra de enrasado | Acero ≥3 × 20 × 300 mm, o plástico de alta densidad ≥6 × 20 × 300 mm |
| Embudo | Pico que atraviese el cuello y llegue justo por encima del fondo de la sección superior, sin perturbar el concreto |
| Vaso para alcohol | Capacidad ≥500 mL, graduaciones ≤100 mL |
| Jeringa de goma | Capacidad ≥50 mL, para ajustar el nivel del líquido |
| Alcohol isopropílico | 70 % en volumen (aproximadamente 65 % en peso) |
| Cuchara | Suficientemente grande para una muestra representativa y pequeña para no derramar al colocar |
4. Calibración
- Calibrar el medidor y la copa calibrada inicialmente y cada año, o antes si se sospecha daño, deformación o desgaste.
- Determinar el volumen del cuenco con una exactitud de al menos 0.1 %, pesando el agua necesaria para llenarlo y dividiendo entre su densidad a la temperatura de ensayo (procedimiento de ASTM C29/C29M).
- Verificar la escala del cuello llenando el medidor ensamblado hasta la marca superior. Agregar agua en incrementos de 1.0 % del volumen del cuenco y comprobar que el error en cualquier punto no exceda 0.1 % de aire.
- Determinar el volumen de la copa calibrada con agua a 21.1 °C (70 °F). Una verificación rápida consiste en agregar una o más copas al medidor ensamblado y observar el aumento del nivel.
- Registrar: volumen del cuenco, volumen de la copa, fecha, responsable y resultado de cada punto de verificación.
5. Muestreo
- Obtener la muestra conforme a ASTM C172/C172M.
- Si el concreto contiene agregado retenido en el tamiz de 37.5 mm (1½ in), tamizar en húmedo una muestra representativa por el tamiz de 25 mm (1 in) y obtener material suficiente para llenar el cuenco.
- El concreto usado para llenar el cuenco no debe haberse utilizado en otro ensayo, salvo el tamizado húmedo de C172 o la medición de temperatura de C1064.
6. Secuencia normalizada
| Etapa | Requisito | Referencia |
|---|---|---|
| Llenado | Dos capas de aproximadamente el mismo volumen, distribuidas alrededor del perímetro | 7.1 |
| Varillado | 25 golpes uniformes por capa; la capa superior penetra 25 mm en la inferior | 7.1 |
| Golpeado | 10 a 15 golpes de mazo en las paredes después de cada capa | 7.1 |
| Enrase | Barra de enrasado; se acepta un exceso ≤3 mm antes de enrasar | 7.1–7.2 |
| Agua y alcohol | ≥0.5 L de agua, luego el alcohol seleccionado; completar con agua hasta el cuello | 7.3 |
| Nivel cero | Parte inferior del menisco alineada con la marca cero | 7.3 |
| Inversión | ≤5 s por inversión; ≥45 s en total, hasta liberar el concreto y oír el agregado | 7.4.1 |
| Rodado | Inclinar ≈45° (0.8 rad), rodar ¼ a ½ vuelta, girar ⅓ y repetir ≈1 min | 7.4.2 |
| Estabilización | ≤6 min; estable si no cambia más de 0.25 % en 2 min | 7.4.2.2–7.4.2.3 |
| Lectura | Parte inferior del menisco, al 0.25 % más cercano | 7.4.2.4 |
| Confirmación | Repetir el rodado; la segunda lectura debe diferir ≤0.25 % de la inicial | 7.5 |
7. Causas de invalidación
El ensayo debe desecharse y repetirse con una muestra nueva y más alcohol cuando ocurra cualquiera de estas condiciones:
- Se observa fuga de líquido durante la inversión o el rodado.
- El nivel no se estabiliza dentro de 6 minutos.
- Hay espuma por encima del nivel del líquido equivalente a más de 2 % de aire (dos divisiones completas de la escala).
- La segunda o tercera lectura difiere más de 0.25 % de la lectura inicial más reciente.
- Al vaciar el cuenco se encuentran porciones de concreto sin alterar o mal compactadas.
Tampoco es válido agregar alcohol después del llenado inicial ni leer el nivel antes de que el líquido esté estable.
8. Cálculo
El contenido de aire se calcula con:
A = AR − C + W
Donde:
- A = contenido de aire del concreto en el cuenco, en %.
- AR = lectura final del medidor, en %.
- C = factor de corrección por alcohol de la Tabla 1, en %.
- W = número de copas calibradas de agua agregadas para llevar el nivel dentro del rango.
Tabla 1. Corrección por alcohol isopropílico al 70 %
| Alcohol (pt) | Alcohol (oz) | Alcohol (L) | Corrección C (%) |
|---|---|---|---|
| ≤2.0 | ≤32 | ≤1.0 | 0.00 |
| 3.0 | 48 | 1.5 | 0.25 |
| 4.0 | 64 | 2.0 | 0.50 |
| 5.0 | 80 | 2.5 | 0.75 |
Si se usa más de 1.25 L (2.5 pt) de alcohol, la corrección es obligatoria. Redondear el volumen al 0.5 L (1 pt) más cercano y tomar el factor de la Tabla 1 de la edición vigente de la norma. Para volúmenes mayores que los tabulados, consultar la tabla completa; no extrapolar linealmente sin respaldo.
El resultado se reporta al 0.25 % más cercano.
Ajuste por tamizado húmedo
Cuando la muestra representa la fracción de la mezcla tamizada por 25 mm (1 in), el contenido de aire de la mezcla completa se calcula con las fórmulas de la ASTM C231, sustituyendo el tamiz de 37.5 mm por el de 25 mm.
9. Precisión
La desviación estándar es aproximadamente proporcional al contenido de aire medio. Con base en 979 ensayos de campo:
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Coeficiente de variación multioperador | 11 % del contenido de aire medido |
| Diferencia máxima esperada entre dos operadores | 32 % de su contenido de aire promedio |
El método no tiene sesgo cuando se ejecuta correctamente, porque el contenido de aire solo puede definirse en términos de este método.
10. Informe
Registrar y reportar:
- Identificación de la obra, elemento, amasada y hora.
- Fecha y nombre del técnico.
- Volumen de alcohol isopropílico agregado y su concentración.
- Número de copas calibradas de agua agregadas.
- Lecturas inicial y final del medidor.
- Factor de corrección aplicado.
- Contenido de aire calculado, al 0.25 % más cercano.
- Cualquier desviación del procedimiento normalizado y las razones para repetir el ensayo.
11. Comparación con otros métodos
| Método | Norma | Tipo de agregado | Necesita factor G | Lectura |
|---|---|---|---|---|
| Presión | C231 | Denso | Sí | 0.1 % |
| Volumétrico | C173 | Cualquiera, incluido ligero | No | 0.25 % |
| Gravimétrico | C138 | Denso, con densidad teórica confiable | No | Calculado |
12. Seguridad
El alcohol isopropílico es inflamable. Mantenerlo lejos de llamas, chispas y superficies calientes; usar ventilación adecuada y evitar inhalar vapores concentrados. Las mezclas de cemento fresco son cáusticas: usar guantes, lentes y protección cutánea.