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AGRIETAMIENTO DEBIDO A LA CONTRACCIN
PLSTICA DEL CONCRETO REFORZADO CON
FIBRA MTODOS DE PRUEBA ASTM
Dr. Carlos Aire UntiverosCoordinacin de Ingeniera EstructuralInstituto de Ingeniera Universidad Nacional Autnoma de Mxico
La ASTM especifica pruebas en paneles rectangulares. El ACI 544tambin cita pruebas en anillos.
Las grietas por contraccin plstica seforman en la superficie de concreto
fresco inmediatamente despus de suvaciado y mientras permanezca enestado plstico. Ocurre por una rpidaprdida de agua de la superficie delconcreto antes de que sta hayafraguado. Cuando la velocidad deevaporacin del agua superficial esmayor que la velocidad de ascenso delagua de sangrado se produce elagrietamiento. Las mezclas deconcreto con bajo sangrado sonsusceptibles al agrietamiento porcontraccin plstica.
La forma usual para prevenir elagrietamiento por contraccin plstica,es usando fibras en el concreto. Lasfibras proporcionan las fuerzas deenlace entre las grietas y por lo tantopreviene su crecimiento. Adems depromover la formacin de grandesporos en la interface fibra-concretoproporciona los canales para el
sangrado los cuales permiten reponerla prdida de agua en la superficie. Porlo tanto, los esfuerzos de capilaridadentre las partculas slidas sonmenores, y el potencial deagrietamiento plstico libre, se reduce.A pesar de que se conoce bien el rolde las fibras en el concreto en lareduccin del agrietamiento por
contraccin plstica, actualmente noexiste un mtodo estndar para medir
la resistencia al agrietamiento porcontraccin plstica. Sin embargo,existen algunos procedimientos paraevaluar la eficiencia de las fibras encontrolar el agrietamiento inducido porla contraccin plstica. Se han usadoespecmenes con diferentes formas,tamaos y condiciones de restriccin.Clasificndolos por la geometra delespcimen, existen tres mtodosprincipales de prueba: los de tipo viga,tipo panel rectangular y de tipo anillo.De los tres, el mtodo del panelrectangular est normado en la ASTM,sin embargo, el espcimen tipo anilloque se menciona en el ACI544 ha sidousado durante muchos aos por ungran nmero de investigadores paraevaluar el agrietamiento debido a lacontraccin plstica, porqueproporciona una restriccin constantey permite resultados consistentes.
A continuacin se describebrevemente el procedimiento deambos mtodos de prueba.
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AGRIETAMIENTO DEBIDO A LACONTRACCIN PLSTICA ENPANEL RECTANGULAR - MTODODE PRUEBA ASTM C1579
El mtodo de prueba especificado en
la ASTM C1579, Mtodo de Pruebapara Evaluar el Agrietamiento porContraccin Plstica de ConcretoReforzado con Fibra (Standard TestMethod for Evaluating PlasticShrinkage Cracking of ReinforcedConcrete (Using a Steel Form Insert))[1], compara el agrietamiento en lasuperficie de paneles de concretoreforzado con fibra con la superficie deagrietamiento de paneles de concretode control, sometida a condiciones
especificadas de restriccin y secadoen un ambiente controlado detemperatura, humedad relativa yviento. Este mtodo se puede usarpara comparar la eficiencia del tipo defibra usado en el control delagrietamiento por contraccin plstica.
Para la fabricacin de los paneles, seusan moldes cuyas dimensiones yrestricciones se muestra en la figura 1.Para tamao mximo de agregado(TMA) mayor o igual a 19 mm seemplean moldes con una profundidadde 100 5 mm y dimensiones de 355 10 mm 560 15 mm. El moldepuede ser de metal, plstico o maderaprensada. Para tamao mximo deagregado mayor (TMA) la profundidaddel molde debe ser de al menos 65 + 2TMA mm. Las restricciones deben serfabricados de una sola pieza de metaly debe tener un espesor de 1.2 0.05
mm. Se colocan dos restricciones de32 1 mm de altura a 92 2 mm delos extremos del molde y unarestriccin central de 64 2 mm dealtura que servir para generar el iniciode grieta. Se debe aplicar una capadelgada de aceite sobre el metal derestriccin para reducir la adherenciacon el concreto.
Para generar el viento, se usa unventilador capaz de alcanzar unavelocidad mayor de 4.7 m/s sobre todala superficie del panel de prueba.
La figura 2 muestra un esquema de la
cmara de condiciones controladas,los aparatos y ubicacin del panel parala prueba de agrietamiento porcontraccin plstica. La cmara debeproveer un flujo de aire constante, ymantener la temperatura en 36 3C yla humedad relativa en 30 10%. Lascondiciones ambientales se puedenconseguir usando un calentador,humidificador y/o dehumidificador. Elpanel debe ser expuesto a unavelocidad de evaporacin mnima de 1
kg/m2/h para generar la grieta [2].
La compactacin de los especmenesdeber ser mediante vibrado externo yel acabado de la superficie debe seruniforme y liso. El vaciado del moldese hace en una sola capa.
La medicin de las grietas se hace concomparadores de grieta, capaces demedir un ancho de grieta de al menos0.05 mm.
Figura 1 Geometra del panel y restricciones
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Figura 2 Cmara de condiciones controladas
Al iniciar la prueba se deben hacermediciones cada 30 minutos de lavelocidad de viento, temperatura yhumedad, y el tiempo de aparicin dela primera fisura, si se especifica. Si lavelocidad de evaporacin, que se
monitorea cada 30 minutos, es menorde 1 kg/cm2/h la prueba no es vlida.
La prueba termina cuando se produceel fraguado final del concreto que sedetermina de acuerdo con la ASTMC403 [3]. A las 24 horas de iniciado elmezclado se hacen las mediciones deancho de grieta. Se mide cada anchode grieta a lo largo del recorrido de lagrieta a intervalos de 10 1 mm. Secalcula el ancho de grieta promedio.
El porcentaje de reduccin de grieta(%RG) se calcula con la expresin 1,donde CRF es Concreto Reforzadocon Fibra y CC es Concreto deControl.
(1)
AGRIETAMIENTO DEBIDO A LACONTRACCIN PLSTICA ENANILLOS MTODO DE PRUEBAACI544.2R
Es un mtodo de prueba referenciado
en el ACI544.2R [4], y se basa en undispositivo desarrollado por Dahl [5].
El dispositivo consiste de dos anilloscirculares con dimetros interior yexterior de 280 y 580 mm, 5 mm deespesor y 80 mm de altura, que secolocan sobre una superficie metlicano absorbente de 16 mm de espesor.La figura 3 muestra un esquema de losanillos que se usan para la prueba. Elanillo exterior tiene soldadas sobre su
permetro 12 placas de acero de 30mm de longitud, 5 mm de espesor y 80mm de altura, que funcionan comorestricciones y sirven para inducir elinicio del agrietamiento.
El espcimen de prueba es un anillode concreto de 150 mm de ancho y 80mm de espesor, que es vaciado en elmolde en una sola capa y compactadocon vibracin externa.
La cmara de condiciones ambientalesdebe mantener una temperatura de20C, una humedad relativa de 40% ymantener un flujo de aire de 4 m/ssobre la superficie de concreto durantetoda la prueba. La figura 4 muestra unesquema de la cmara. La pruebadura 6 horas desde la aparicin de laprimera fisura. Se monitorea que semantenga las condiciones de ambienteen la cmara y se toman medidas de
las grietas cada 30 minutos, Tambin,se registra la velocidad de evaporacinmediante muestras de concreto que sedejan adyacentes a los anillos y bajolas mismas condiciones de la prueba.Para controlar la temperatura,humedad y viento se usan aparatoscomercialmente disponibles en elmercado.
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Figura 3 Geometra del anillo y restricciones
Figura 4 Cmara de condiciones controladas
Mediante este mtodo se determina elndice de grieta, que es el valorpromedio de los anchos de grietaacumulado de los anillos ensayados.
El ancho de grieta acumulado paracada anillo es el promedio de la sumade los anchos de grieta medida a lolargo de dos secciones circularesconcntricas que se traza sobre lasuperficie superior de cada anillo [6], yque estn separadas 48.3 mm una deotra, como se muestra en la figura 5.
Figura 5 Clculo del ndice de grieta
Otra variable que se determina es elrea de grieta sobre la superficie de
concreto. Para ello se divide la longitudde cada grieta en tramos de 10 mm yse mide su longitud y ancho. Elproducto de ancho por la longitud decada tramo y su combinacin permiteobtener el rea agrietada para cadaanillo de prueba.
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CONCLUSIONES
La falta de un mtodo estndar para laresistencia al agrietamiento debido a lacontraccin plstica ha motivado quese tengan propuestas de varios
mtodos. La mayora de estos se basaen la medicin de la longitud y anchode grieta de concreto. Las geometrasms usadas has sido especmenes deforma rectangular, cuadrada y anillospara caracterizar el comportamiento deagrietamiento por contraccin plsticade concretos reforzados con fibracomparado al concreto sin refuerzo defibra.
Para evaluar el agrietamiento por
contraccin plstica de concretoreforzado con fibra la ASTM C1579especifica el empleo de panelesrectangulares con restricciones parainducir el agrietamiento.
Otro mtodo de prueba que se basaen especmenes tipo anillo se vieneusando con mayor frecuencia por ungran nmero de investigadores debidoa sus resultados consistentes paracaracterizar el agrietamiento debido ala contraccin plstica. Es un mtodoque est documentado en el ACI544como un tipo de geometra que seemplea para caracterizar elcomportamiento de agrietamiento porcontraccin plstica de concretoreforzado con fibra, aunque no ha sidoespecificado como normativa ASTM.
REFERENCIAS
[1] ASTM C1579 (2006) Standard TestMethod for Evaluating PlasticShrinkage Cracking of RestrainedFiber Reinforced Concrete (Using
a Steel Form Insert[2] ACI 305.R (2009) Hot Weather
Concrete. ACI Manual of ConcretePractice
[3] ASTM C403 (2008) Standard TestMethod for Time of Setting ofConcrete Mixtures by PenetrationResistance
[4] ACI 544 (1989) Measurements ofProperties of Fiber ReinforcedConcrete. ACI 5442R.-89.Reported by ACI Committee 544.
[5] Dahl P. A. (1985). Plasticshrinkage and cracking tendencyof mortar and concrete containingFibermesh. FCB Cement andConcrete Research Institute,SINTEF Report No. STF65A85039, (Trondheim).
[6] NT Build (1999) NT Build 433.Concrete: Cracking Tendency -Exposure to drying during the first24 hours.
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