Normativa — Fabricación y curado de especímenes en campo
1. Alcance de la práctica
La ASTM C31/C31M establece los procedimientos normalizados para elaborar, curar, proteger y transportar especímenes cilíndricos y vigas de concreto fresco obtenidos en obra. Su cumplimiento es obligatorio cuando la resistencia se usa como base de aceptación del concreto, conforme a la ASTM C94/C94M.
La práctica no es aplicable a concretos que no puedan compactarse de forma medible ni a especímenes de otras formas o tamaños. El concreto debe muestrearse después de todos los ajustes de obra a las proporciones de la mezcla, incluidos agua y aditivos.
2. Propósitos de los especímenes
| Tipo de curado | Propósito |
|---|---|
| Normalizado | Aceptación de la resistencia especificada, verificación de proporciones y control de calidad |
| En campo | Determinar cuándo una estructura puede ponerse en servicio, comparar con especímenes normalizados, evaluar la adecuación del curado y protección, o definir tiempos de desencofrado y apuntalamiento |
Los resultados solo son comparables si el moldeo, el curado y el transporte siguen exactamente la misma práctica.
3. Equipo
| Elemento | Requisito |
|---|---|
| Moldes | Acero, hierro fundido u otro material no absorbente y no reactivo; estancos, con dimensiones y forma correctas; desmoldante no reactivo |
| Moldes cilíndricos | Conforme a ASTM C470/C470M; verticales, con base firme y sin fugas |
| Moldes para vigas | Superficies interiores lisas; lados, fondo y extremos en ángulo recto; variación máxima de sección 3 mm para 150 mm o más |
| Varilla | Acero liso, recta, con extremo semiesférico; diámetro según tabla 1; longitud ≥100 mm mayor que la profundidad y ≤600 mm |
| Vibrador | Interno, frecuencia ≥150 Hz (9000 vpm); diámetro ≤¼ del diámetro del molde o del ancho de la viga |
| Mazo | Cabeza de goma o cuero, 0.6 ± 0.2 kg |
| Herramientas de llenado | Cuchara para cilindros; pala o cuchara para vigas |
| Herramientas de acabado | Enrasador o cuchara de albañil |
| Equipo de slump | Conforme a ASTM C143/C143M |
| Equipo de aire | Conforme a ASTM C173/C173M o C231/C231M |
| Termómetro | Conforme a ASTM C1064/C1064M |
| Recipiente de muestreo | Bandeja metálica, carretilla o tablero limpio, no absorbente, de capacidad suficiente para remezclar |
Tabla 1. Diámetro de la varilla
| Diámetro del cilindro o ancho de la viga | Diámetro de varilla |
|---|---|
| <150 mm (6 in) | 10 ± 2 mm (⅜ ± 1/16 in) |
| ≥150 mm (6 in) | 16 ± 2 mm (⅝ ± 1/16 in) |
4. Requisitos de los especímenes
4.1 Cilindros
- Forma cilíndrica, colados en posición vertical.
- Longitud igual al doble del diámetro.
- Diámetro al menos 3 veces el tamaño máximo nominal (NMAS) del agregado grueso.
- Para ensayos de aceptación de resistencia a compresión: 150 × 300 mm (6 × 12 in) o 100 × 200 mm (4 × 8 in).
- Si el NMAS excede 50 mm (2 in), tamizar en húmedo por 50 mm conforme a C172.
- El número y tamaño de cilindros los define la especificación del proyecto.
4.2 Vigas
- Vigas coladas y endurecidas en posición horizontal.
- Longitud al menos 3 veces el peralte + 50 mm (2 in).
- Relación ancho/peralte ≤1.5.
- Sección transversal mínima según el NMAS:
| NMAS del agregado | Sección transversal mínima |
|---|---|
| ≤25 mm (1 in) | 100 × 100 mm (4 × 4 in) |
| >25 mm y ≤50 mm | 150 × 150 mm (6 × 6 in) |
- Salvo especificación contraria, la viga estándar es de 150 × 150 mm (6 × 6 in).
- Si el NMAS excede 50 mm, tamizar en húmedo por 50 mm.
Un molde de 150 × 300 mm puede usarse con agregado que no exceda 50 mm sin tamizar. Un molde de 100 × 200 mm requiere NMAS ≤33 mm aproximadamente, por la regla del diámetro ≥3 × NMAS.
5. Muestreo y ensayos previos
- Obtener la muestra conforme a ASTM C172/C172M.
- Registrar la identificación, la ubicación del concreto representado y la hora de colado.
- Inmediatamente después de remezclar, medir y registrar el asentamiento conforme a C143.
- Determinar y registrar el contenido de aire conforme a C173 o C231. El concreto usado en el ensayo de aire no debe usarse para moldear especímenes.
- Determinar y registrar la temperatura conforme a C1064.
- Si el proyecto lo requiere, determinar densidad y rendimiento conforme a C138.
6. Compactación
6.1 Elección del método
| Asentamiento | Método de compactación |
|---|---|
| ≥25 mm (1 in) | Varillado o vibración |
| <25 mm (1 in) | Vibración obligatoria |
6.2 Varillado
- Colocar el concreto en capas de aproximadamente el mismo volumen.
- Varillar cada capa uniformemente sobre la sección transversal con el extremo redondeado.
- La capa inferior se varilla en todo su espesor, sin dañar el fondo.
- En las capas superiores, la varilla penetra la capa en curso y unos 25 mm (1 in) en la anterior.
- Después de cada capa, golpear las paredes 10 a 15 veces con el mazo. En moldes de pared delgada puede usarse la mano abierta.
- Pasar una llana o cuchara por el perímetro interior para eliminar huecos.
- Ajustar el nivel con concreto representativo si falta; retirar el exceso si sobra.
Tabla 2. Capas y golpes por varillado
| Espécimen | Dimensión | Capas | Golpes por capa |
|---|---|---|---|
| Cilindro | 100 mm (4 in) | 2 | 25 |
| Cilindro | 150 mm (6 in) | 3 | 25 |
| Cilindro | 225 mm (9 in) | 4 | 50 |
| Viga | ancho 100–200 mm | 2 | 1 por cada 14 cm² (2 in²) |
| Viga | ancho >200 mm | 3 o más, cada una ≤150 mm | 1 por cada 14 cm² |
6.3 Vibración
- Vibrador interno con frecuencia ≥150 Hz.
- Colocar todo el concreto de la capa antes de vibrar.
- Insertar el vibrador lentamente, sin apoyarlo en el fondo ni en las paredes.
- Retirarlo lentamente para evitar bolsas de aire.
- No sobrellenar la última capa más de 6 mm (¼ in).
- Después de cada capa, golpear las paredes al menos 10 veces.
- La vibración termina cuando la superficie se ve relativamente lisa y dejan de salir burbujas grandes. Normalmente ≤5 s por inserción para slump >75 mm; rara vez más de 10 s.
Tabla 3. Capas e inserciones por vibración
| Espécimen | Dimensión | Capas | Inserciones por capa |
|---|---|---|---|
| Cilindro | 100 mm | 2 | 1 |
| Cilindro | 150 mm | 2 | 2 |
| Cilindro | 225 mm | 2 | 4 |
| Viga | ancho 100–200 mm | 1 | Ver separación longitudinal |
| Viga | ancho >200 mm | 2 o más | Ver separación longitudinal |
En vigas, las inserciones se espacian ≤150 mm (6 in) sobre la línea central; en secciones mayores de 150 mm se alternan en dos líneas. El vibrador penetra unos 25 mm en la capa inferior.
7. Acabado e identificación
- Enrasar con el borde del molde, con la mínima manipulación posible.
- La superficie debe quedar plana y uniforme, sin depresiones ni salientes mayores de 3.3 mm (⅛ in).
- En cilindros, si se desea, colocar una capa delgada de pasta de cemento para nivelar la cara superior; debe curar con el espécimen.
- Identificar el espécimen con un método que no altere la superficie superior ni las tapas desmontables.
- Después del desmolde, marcar nuevamente para conservar la identidad.
8. Curado inicial
- Inmediatamente después del moldeo y acabado, almacenar en un ambiente que evite la pérdida de humedad.
- Temperatura: 16 a 27 °C (60 a 80 °F).
- Duración máxima: 48 horas.
- Para mezclas con resistencia especificada de 40 MPa (6000 psi) o más: temperatura de 20 a 26 °C (68 a 78 °F).
- Proteger de la luz solar directa y de fuentes de calor radiante.
- Controlar la temperatura con termómetro de máxima y mínima y registrarla.
- Métodos aceptables: inmersión en agua saturada de cal, cajas de madera, pozos de arena húmeda, tapas o bolsas de plástico, láminas no absorbentes.
- La arpillera húmeda no debe tocar la superficie del concreto.
- En moldes de cartón, proteger el exterior con arpillera húmeda.
La superficie de apoyo debe estar nivelada dentro de 20 mm/m (¼ in/ft).
9. Curado final
9.1 Cilindros
- Dentro de los 30 minutos posteriores al desmolde, pasar a curado con agua libre sobre toda la superficie.
- Temperatura: 23.0 ± 2.0 °C (73.5 ± 3.5 °F).
- Usar tanques o cuartos húmedos conformes a ASTM C511.
- Se permite una excepción de hasta 3 horas antes del ensayo, siempre que se mantenga humedad libre y la temperatura ambiente esté entre 20 y 30 °C.
- Si se cabecea con mortero de azufre, secar los extremos lo suficiente para evitar espuma o bolsas de vapor; la tapa no debe exceder 6 mm.
9.2 Vigas
- Curar igual que los cilindros.
- Almacenar en agua saturada con hidróxido de calcio a 23 ± 2 °C durante al menos 20 horas antes del ensayo.
- Evitar el secado superficial entre la extracción del agua y el ensayo: una pequeña pérdida de humedad reduce notablemente la resistencia a flexión medida.
10. Curado en campo
10.1 Cilindros
- Conservar los cilindros dentro del molde, lo más cerca posible del punto de almacenamiento que representan.
- Proteger todas las superficies de los agentes atmosféricos.
- Proporcionar el mismo ambiente de temperatura y humedad que la estructura.
- Ensayar en la condición de humedad resultante del curado especificado.
- Si el propósito es determinar cuándo poner en servicio la estructura, retirar los moldes cuando se retire la pieza de trabajo.
10.2 Vigas
- Curar de la misma manera que el concreto en la cimbra.
- A las 48 ± 4 horas después del moldeo, trasladar al sitio de almacenamiento y retirar los moldes.
- Para pavimentos o losas sobre terreno, colocar la viga en el suelo, con la superficie superior hacia arriba, y cubrir lados y extremos con tierra o arena húmeda, dejando la superficie superior expuesta al curado especificado.
- Al final del periodo de curado, dejar los especímenes a la intemperie en las mismas condiciones que la estructura.
- Antes del ensayo, almacenar en agua saturada de cal a 23 ± 2 °C durante 24 ± 4 horas.
11. Transporte
- Curar y proteger los especímenes antes de moverlos.
- No transportar antes de 8 horas después del moldeo.
- Proteger con material de relleno adecuado para evitar golpes y movimientos.
- En clima frío, aislar para evitar la congelación.
- Evitar la pérdida de humedad: envolver en plástico, arpillera húmeda, arena húmeda o tapas ajustadas.
- El tiempo de transporte no debe exceder 4 horas.
12. Informe al laboratorio
Reportar, como mínimo:
- Número de identificación de cada espécimen.
- Ubicación del concreto representado.
- Fecha, hora y nombre de quien moldeó cada espécimen.
- Asentamiento, contenido de aire y temperatura del concreto.
- Resultados de otras pruebas sobre concreto fresco.
- Cualquier desviación de los métodos normalizados.
- Método de curado:
- Normalizado: método de curado inicial, temperaturas máxima y mínima, y método de curado final.
- En campo: ubicación de almacenamiento, protección contra los elementos, temperatura y humedad ambiente, y tiempo de extracción de moldes.
13. Trazabilidad y validez
Un espécimen sin identificación, sin hora de moldeo o sin registro de curado no es trazable y no debería usarse para aceptación. Las desviaciones más frecuentes que alteran la resistencia son:
- Moldes deformados, permeables o con fugas.
- Compactación insuficiente o excesiva.
- Curado inicial fuera del rango 16–27 °C o con pérdida de humedad.
- Desmolde tardío o curado final sin agua libre.
- Transporte antes de 8 horas o con golpes.
- Cabeceo deficiente o superficies secas antes del ensayo.
14. Seguridad
Las mezclas hidráulicas frescas son cáusticas. Usar guantes, lentes y protección cutánea. Manejar los moldes llenos con técnica adecuada para evitar lesiones lumbares. El vibrador y los equipos eléctricos deben estar conectados a tierra y en buen estado. El mortero de azufre se calienta a temperatura elevada: manipularlo con ventilación y protección.