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Sección 7 de 7

Fabricación y curado de cilindros y vigas en el campo

Moldear, identificar, curar, proteger y transportar especímenes de concreto para ensayos de resistencia, conforme a la práctica ASTM C31/C31M.

Norma de referencia: ASTM C31/C31M / NMX-C-160

Especificaciones

Cilindros

150 × 300 mm o 100 × 200 mm; longitud = 2 × diámetro; diámetro ≥3 × NMAS del agregado grueso.

Vigas

Sección estándar 150 × 150 mm; longitud ≥3 × peralte + 50 mm; relación ancho/peralte ≤1.5.

Compactación

Slump ≥25 mm: varillado o vibración. Slump <25 mm: vibración obligatoria. Varilla de 10 mm para moldes <150 mm y de 16 mm para ≥150 mm.

Curado inicial

16 a 27 °C y sin pérdida de humedad, hasta 48 h. Para concreto ≥40 MPa: 20 a 26 °C.

Curado final

Agua saturada con hidróxido de calcio a 23 ± 2 °C; vigas al menos 20 h antes del ensayo.

Transporte

No mover antes de 8 h después del moldeo; tiempo de transporte ≤4 h, con protección contra golpes, secado y congelación.

Registro

Reportar identificación, ubicación, fecha y hora, slump, aire, temperatura, método de curado y desviaciones.

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

  1. Obtener la muestra conforme a ASTM C172/C172M.
  2. Registrar la identificación, la ubicación del concreto representado y la hora de colado.
  3. Inmediatamente después de remezclar, medir y registrar el asentamiento conforme a C143.
  4. 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.
  5. Determinar y registrar la temperatura conforme a C1064.
  6. 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

  1. Enrasar con el borde del molde, con la mínima manipulación posible.
  2. La superficie debe quedar plana y uniforme, sin depresiones ni salientes mayores de 3.3 mm (⅛ in).
  3. En cilindros, si se desea, colocar una capa delgada de pasta de cemento para nivelar la cara superior; debe curar con el espécimen.
  4. Identificar el espécimen con un método que no altere la superficie superior ni las tapas desmontables.
  5. 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

  1. Curar y proteger los especímenes antes de moverlos.
  2. No transportar antes de 8 horas después del moldeo.
  3. Proteger con material de relleno adecuado para evitar golpes y movimientos.
  4. En clima frío, aislar para evitar la congelación.
  5. Evitar la pérdida de humedad: envolver en plástico, arpillera húmeda, arena húmeda o tapas ajustadas.
  6. 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.

Checklist de la práctica

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