domingo, 10 de noviembre de 2013

PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO

Propiedades del hormigón endurecido


1. Densidad:


La densidad del hormigón se define como el peso por unidad de volumen.Depende de la densidad real y de la proporción en que participan cada uno de los diferentes materiales constituyentes del hormigón. 

La densidad normalmente experimenta ligeras variaciones con el tiempo, las que provienen de la evaporación del agua de amasado hacia la atmósfera y que en total puede significar una variación de hasta alrededor de un 7% de su densidad inicial.

Los hormigones livianos se obtienen por medio de la incorporación de aire, ya sea directamente en la masa del hormigón o incorporada en los áridos utilizando áridos livianos. Su densidad puede alcanzar valores tan bajos como 0.5 kg/dm3 y se utilizan principalmente cuando se desea obtener aislación térmica y acústica mayores que las del hormigón convencional.

Los hormigones pesados se obtienen mediante el uso de áridos mineralizados, cuya densidad real es mayor que la de los áridos normales. Su densidad puede alcanzar valores hasta de 5.0 kg/dm3 y se utilizan principalmente cuando se desea obtener aislamiento contra las partículas radiactivas.

2. Resistencia:


La resistencia es una de las propiedades más importantes del hormigón, principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales. El hormigón, en su calidad de constituyente de un elemento estructural, queda sometido a las tensiones derivadas de las solicitaciones que actúan sobre éste. Si sobrepasan su capacidad resistente se producirán fracturas, primero de origen local y posteriormente generalizadas, que podrán afectar la seguridad de la estructura.

Por este motivo, los elementos estructurales deben ser dimensionados de manera que las tensiones producidas no sobrepasen la capacidad resistente del material constituyente, lo cual muestra la importancia de conocer esa característica.

a. Resistencia a la compresión:

El procedimiento de ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión del hormigón está establecido en NTC 673.

El valor de resistencia obtenido en el ensayo no es, sin embargo, absoluto, puesto que depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre estas condiciones, las de mayor influencia son las que se analizan a continuación.

b. Resistencia a tracción:

La resistencia a tracción del hormigón ha sido considerablemente menos estudiada que la resistencia a compresión, en parte debido a la mayor incertidumbre que existe para su determinación.

Esta incertidumbre empieza con la forma de ejecución del ensayo, existiendo tres formas distintas para efectuarlo: por tracción directa, por flexión y por tracción indirecta, cada uno de las cuales conduce a valores sensiblemente diferentes.

3. Variaciones de volumen:


El hormigón experimenta variaciones de volumen, dilataciones o contracciones, durante toda su vida útil por causas físico - químicas.

El tipo y magnitud de estas variaciones están afectados en forma importante por las condiciones ambientales existentes de humedad y temperatura y también por los componentes presentes en la atmósfera.

La variación de volumen derivada de las condiciones de humedad se denomina retracción hidráulica, y las que tienen por causa la temperatura, retracción térmica. Por su parte, de las originadas por la composición atmosférica, la más frecuente es la producida por el anhídrido carbónico y se denomina carbonatación.

a. Retracción hidráulica:

Los parámetros preponderantes en la retracción hidráulica son:

- Composición química del cemento: Influye principalmente en la variación de volumen, dado que ésta deriva del desarrollo del proceso de fraguado. En estas condiciones, si la composición del cemento favorece un fraguado rápido de la pasta, ella también será favorable para una más alta contracción inicial, si existen condiciones ambientales no saturadas de humedad. Por las razones indicadas, un alto contenido de C3A favorecerá una rápida y alta contracción.

Finura del cemento: Una mayor finura del cemento favorece también una evolución rápida de sus propiedades, en particular de su fraguado.

- Dosis de cemento: Existe una relación casi directa entre la dosis de cemento y la retracción hidráulica por estas causas.

- Dosis de agua: Dado que un mayor contenido de agua en el interior del hormigón conducirá a una mayor cantidad de fisuras y poros saturados, desde donde se origina la tensión superficial.
- Porosidad de los áridos: El valor de la retracción por esta causa queda condicionado por la finura del árido, siendo mayor cuando ésta aumenta, puesto que ello implica una mayor cantidad de discontinuidades en la masa del árido.

Humedad: Puesto que ella condiciona la velocidad de evaporación del agua interior del hormigón.

b. Retracción térmica:

El hormigón puede experimentar variaciones de volumen causadas por la temperatura, las cuales pueden provenir tanto externamente de la temperatura ambiente como internamente de la generada durante el fraguado y endurecimiento de la pasta de cemento.

Como consecuencia de lo expresado, los principales factores que condicionarán la magnitud de la retracción térmica son los siguientes:

- variaciones derivadas de causas externas:
· magnitud y velocidad de las variaciones de temperatura ambiental
- variaciones por causas internas:
· características del cemento.
· contenido de C3A.
· finura de molienda.
· temperatura en el momento de su incorporación en el hormigón.

La evaluación de la retracción térmica puede efectuarse a partir del valor de las temperaturas producidas y de las características de dilatación térmica del elemento. Para paliar los efectos derivados de la retracción térmica pueden tomarse algunas medidas, como las que se describen a continuación:

Para atenuar los efectos derivados de la temperatura externa, la medida más eficaz consiste en el aumento de la aislación térmica en los paramentos que limitan con el exterior. Para los efectos térmicos generados por el proceso de hidratación de la pasta de cemento pueden tomarse diversas medidas, tales como las siguientes:



  • Empleo de cementos de bajo calor de hidratación, aceptándose normalmente como tales aquellos cuyo calor de hidratación a 7 días es inferior a 70 cal/g.
  • Disminución de la temperatura interna del hormigón por alguno de los siguientes sistemas:
  • Reemplazo de parte del agua de amasado por hielo durante la revoltura en la hormigonera, con lo cual se logra rebajar la temperatura inicial del hormigón coloca­do en obra.
  • Refrigeración del hormigón colocado, por circulación de agua fría a través de serpentines embebidos en su masa.

c. Retracción por carbonatación:

El proceso de hidratación de la pasta de cemento deja una cierta proporción de cal libre, es decir, sin participar en el proceso químico de fraguado.

Esta cal libre es susceptible de combinarse con el anhídrido carbónico del aire, produciendo carbonato de calcio, combinación química que tiene un carácter contractivo, por lo cual el espesor de hormigón afectado por él disminuye su volumen inicial, generándose la denominada retracción por carbonatación.

En general, el espesor afectado es pequeño, alcanzando sólo algunos milímetros en la zona cercana a la superficie en contacto con el aire. Sin embargo, por el confinamiento que produce el hormigón interior adyacente, esa capa queda sometida a tensiones de tracción, pudiendo fisurarse.

El proceso alcanza mayor magnitud si el hormigón se presenta superficialmente seco, la humedad relativa del aire tiene un grado de humedad intermedio, alrededor de 50%, y el hormigón es poco compacto. Disminuye, en cambio, significativamente si el hormigón está saturado, pues el agua impide la difusión del anhídrido carbónico en los poros del hormigón, o la humedad ambiente es muy baja, inferior a 25%, pues el desarrollo de la carbonatación requiere de un cierto. Grado de humedad mínimo.

En consecuencia, para atenuar los efectos de la carbonatación es necesario efectuar un buen curado del hormigón.

4. Propiedades elásticas y plásticas:


El conocimiento de las propiedades elásticas del hormigón son necesarias para establecer la relación entre tensiones y deformaciones, aspecto que adquiere gran importancia en algunos problemas de tipo estructural, particularmente cuando el cálculo de deformaciones es determinante.

a. Propiedades elásticas:

La relación entre tensiones y deformaciones se establece a través del módulo de elasticidad. Para los materiales totalmente elásticos, el módulo de elasticidad es constante e independiente de la tensión aplicada, acostumbrando a asignársele con el nombre de módulo de Young. En otros materiales, designados inelásticos  en cambio, el módulo de elasticidad depende del valor de la tensión aplicada.

Lo más frecuente, sin embargo, es que los materiales presenten una combinación de ambos comportamientos, inicialmente elástico y posteriormente inelásticos al aumentar la tensión aplicada.
Este es el caso del hormigón, cuya curva de relación tensión deformación tiene la forma indicada en la figura 4.18 , en la cual pueden observarse tres tramos característicos:

Fig. Curva  de relación Tensión - Deformación.

En efecto, la forma recta se mantiene en tanto el hormigón se mantenga como un material homogéneo. Esta forma se pierde al aparecer las primeras microfisuras, normalmente en el contacto mortero - árido grueso, pues, en esta situación, aun cuando el hormigón es capaz de seguir aceptando carga, su deformidad aumenta. Finalmente, al fracturarse el mortero del hormigón, desaparece su capacidad de tomar carga, pero continúa deformándose hasta llegar a la rotura total.

b. Propiedades plásticas del hormigón:

A pesar del carácter frágil señalado para el hormigón para las cargas de velocidad normal de aplicación, éste presenta un comportamiento plástico cuando una determinada carga permanece aplicada un largo tiempo, produciéndose en este caso una deformación denominada fluencia del hormigón.

El conocimiento de la fluencia es necesaria para el análisis estructural en el caso del cálculo de deformaciones en elementos de hormigón armado, determinar la pérdida de la tensión aplicada en una estructura de hormigón pretensado o para el cálculo de tensiones a partir de la medición de deformaciones.

El mecanismo que genera la fluencia en el hormigón no es bien conocido, estimándose actualmente que es causado por la combinación de dos tipos de fenómenos: uno derivado de la acomodación de la estructura cristalina de la pasta de cemento, que se denomina fluencia básica, y otro proveniente de la migración interna de la humedad, que se traduce en una retracción hidráulica adicional.

Los principales factores que condicionan la fluencia del hormigón son las características del hormigón, principalmente el tipo y la dosis de cemento, la humedad ambiente, la magnitud de la tensión aplicada y la edad del hormigón en el momento de su aplicación.


5.Permeabilidad del hormigón:


El hormigón es un material permeable, es decir que, al estar sometido a presión de agua exteriormente, se produce escurrimiento a través de su masa.

El grado de permeabilidad del hormigón depende de su constitución, estando normalmente comprendido su coeficiente de permeabilidad entre 10-6 y 10-10 cm/seg.

Las medidas que pueden esbozarse para lograr un mayor grado de impermeabilidad son:

a)Utilizar la razón agua/cemento más baja posible, compatible con la obtención de una trabajabilidad adecuada para el uso en obra del hormigón.

b)Utilizar la dosis de cemento más baja posible, compatible con la resistencia y otras condiciones que establezcan las especificaciones del proyecto.

c)Emplear un contenido apropiado de granos finos, incluido los aportados por el cemento, para lograr un buen relleno del esqueleto de áridos del hormigón. La cantidad ideal de granos finos puede establecerse a partir de los métodos de dosificación granulométricos.

La determinación del coeficiente de permeabilidad debe efectuarse necesariamente en base a ensayos de laboratorio, entre los cuales pueden mencionarse dos tipos principales:

a)Los de permeabilidad radial, en los que se utiliza una probeta cilíndrica con una perforación central, desde la cual se aplica agua a presión, midiéndose el agua escurrida en un cierto tiempo. Este tipo de ensayo permite determinar el coeficiente de permeabilidad por medio de las fórmulas de escurrimiento en medios permeables.

b)Los de penetración del agua en el hormigón, en los cuales una losa de hormigón es sometida a presión de agua por un lado y se mide la penetración del agua en su masa después de un cierto tiempo. Este ensayo se utiliza generalmente en forma comparativa, aunque también permite el cálculo del coeficiente de permeabilidad en forma similar a la del ensayo radial.

6. Durabilidad del hormigón:


Durante toda su vida útil, el hormigón está permanentemente expuesto a las acciones provenientes de agentes externos e internos, que pueden afectar su durabilidad si no se les tiene debidamente en cuenta.De acuerdo a su origen, estas acciones pueden ser producidas por agentes físicos o químicos.

lunes, 5 de agosto de 2013

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO

Como lo hacen:


Desarrollo sostenible en el proceso de fabricación:



La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas:
  • Obtención de materias primas
  • Molienda y cocción de materias primas
  • Molienda de cemento

Obtención y preparación de materias primas 

El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la producción de clínker. 

El clínker se compone de los siguientes óxidos (datos en %): 

                                 Porcentaje % 
Óxido de calcio "cal" ( CaO)       60-69 
Óxido de Silicio "sílice"          18-24 
Óxido de Aluminio "alúmina"(Al2O3) 4-8 
Óxido de Hierro (Fe2O3)            1-8


La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales de partida: 

• Caliza y marga para el aporte de CaO. 
• Arcilla y pizarras para el aporte del resto óxidos.

Las materias primas son transportadas a la fábrica de cemento donde se descargan para su almacenamiento. 

La prehomogenización realizada mediante diseños adecuados del apilamiento y la extracción de los materiales en los almacenamientos reduce la variabilidad de los mismos. 

Los estudios de composición de los materiales en las distintas zonas de cantera y los análisis que se realizan en fábrica permiten dosificar la mezcla de materias primas para obtener la composición deseada. 

Molienda y cocción de materias primas 

La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materias para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada. 

La molienda de materias primas (molienda de crudo) se realiza en equipos mecánicos rotatorios, en los que la mezcla dosificada de materias primas es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas. 

El material obtenido debe ser homogeneizado para garantizar la calidad del clínker y la correcta operación del horno. 

En la actualidad, en torno al 78 % de la producción de cemento de Europa se realiza en hornos de vía semi-seca o semi-húmeda; y un 6 % de la producción europea se realiza mediante vía húmeda. 

PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL CLÍNKER 

1. Vía Seca 
2. Vía semi-seca, 
3. Vía semi-húmeda 
4. Vía húmeda


LA HISTORIA DEL CEMENTO

LA HISTORIA DEL CEMENTO


Hasta el siglo XVIII puede decirse que los únicos conglomerantes empleados en la construcción fueron los yesos y las cales hidráulicas, sin embargo, es durante este siglo cuando se despierta un interés notable por el conocimiento de los cementos. 



John Smeaton, ingeniero de Yorkshire (Inglaterra), al reconstruir en 1758 el faro de Eddystone en la costa de Cornish, se encuentra con que los morteros formados por la adición de una puzolana a una caliza con alta proporción de arcilla eran los que mejores resultados daban frente a la acción de las aguas marinas y que la presencia de arcilla en las cales, no sólo las perjudicaba sino que por el contrario, las mejoraba, haciendo que estas cales fraguasen bajo el agua y que una vez endurecidas fuesen insolubles en ella. 



Puede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad y que propuso en 1817. Vicat fue un 
gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó su "Recherches experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas 
dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. 

El sistema de fabricación que empleó Vicat fue el de vía húmeda y con él marcó el inicio del actual proceso de fabricación. Este gran científico en 1853 empieza a estudiar la acción destructiva del agua de mar sobre el mortero y hormigón. 

En 1824, Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Aspdin era una caliza hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción. 

En 1838 Brunel emplea por primera vez un cemento procedente de la fábrica de Aspdin en el que se había logrado una parcial sinterización por elección de una temperatura adecuada de cocción. Este cemento se aplicó en la construcción de un túnel bajo el río 
Támesis en Londres.



Puede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima.


El intenso desarrollo de la construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques, etc., en la segunda mitad del siglo XIX, da una importancia enorme al cemento y las fábricas de

éste, especialmente las de cemento natural, empiezan a extenderse por doquier.

Es a partir de 1900 cuando los cementos portland se imponen en las obras de ingeniería y cuando empieza un descenso veloz del consumo de cementos naturales.


Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfección y es el material industrializado de construcción de mayor consumo Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón, yendo destinada, prácticamente, toda su producción a en lazar piedras

sueltas para crear el material pétreo que conocemos como hormigón.

Las investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento Michaelis y Le Chatelier, en 1870 y 1880, fueron fundamentales y muy meritorias para el desarrollo de este material.
En ellas se apoya toda la investigación actual que emplea técnicas de análisis muy sofisticadas y rápidas.



domingo, 12 de febrero de 2012

I.N.V E 164 – 07 DENSIDAD DEL SUELO Y DEL SUELO-AGREGADO

DENSIDAD DEL SUELO Y DEL SUELO-AGREGADO  EN EL TERRENO MEDIANTE MÉTODOS NUCLEARES
(Profundidad Reducida)
I.N.V. E – 164 – 07

1.   OBJETIVO

1.1 Esta prueba de ensayo cubre la determinación  de la densidad total o densidad húmeda de los suelos y de las mezclas de suelo y roca con la atenuación de la radiación gama donde la fuente y el detector permanecen en la superficie (Método de Backscatter) o la fuente o el detector están localizados a una profundidad  conocida hasta de 300 mm (12”) mientras  el  detector  o  la  fuente  permanecen en  la  superficie  (Método  de Transmisión Directa).

1.2 La densidad en peso por unidad de volumen del material es determinada en este ensayo comparando la cantidad de radiación  gama con una información de calibración previamente establecida.

1.3 Los valores ensayados se deben dar en unidades SI, las equivalencias en pulgadas-libras son aproximadas.

1.4 Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee establecer   prácticas apropiadas  de seguridad y salubridad y determinar  la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su empleo.

2.USO Y SIGNIFICADO

2.1 El método de ensayo descrito es útil como una técnica  rápida no destructiva para determinar en el sitio la densidad de suelos y rocas.

2.2 Los métodos de ensayo son útiles para el control de calidad y pruebas de aceptación para construcción y para investigación y para aplicaciones de desarrollo.

2.3 La naturaleza no destructiva de éste tipo de ensayos permite hacer mediciones repetidas en un solo sitio.

3. INTERFERENCIAS

3.1 La composición química de la muestra puede afectar las mediciones, por lo tanto, se van a requerir algunos ajustes.

3.2 El método de ensayo muestra alguna dispersión especialmente en aquellos instrumentos que son muy sensibles a la densidad de los materiales cuando se hacen pruebas a la proximidad de la superficie(únicamente en el Método Backscatter).

3.3 Rocas de tamaño grande o vacíos grandes cerca de la fuente pueden causar determinaciones de densidad mayores o menores de las reales.Cuando se sospecha que no haya uniformidad en el suelo debido a la estratificación o que entre las rocas hay vacíos el volumen del sitio de ensayo debe ser perforado y examinado visualmente para determinar si el material de ensayo es representativo de todo el material en general o si se necesita hacer corrección por la presencia de la roca.

3.4 El volumen de la muestra de ensayo es aproximadamente 0.0028 m³ (0.10 pies³) para el Método de Backscatter y 0.0057 m³ (0.20 pies³) para el Método de Transmisión Directa cuando la profundidad  de  ensayo es 15 cm (6”).El volumen real de la muestra es indeterminado y varía con el tipo de aparato y la densidad del material.En general, a mayor densidad se requiere menor volumen de muestra.

4. EQUIPO

4.1 Celda  nuclear– Un instrumento contador electrónico capaz  de ser fijado en la superficie del material que esta sometido a ensayo el cual debe contener:

4.2 Una fuente de radiación gama de alta energía como cesio o radio.

4.2.1 Detector gama – Cualquier tipo de detector gama como un tubo (s) Geiger-Mueller.

4.3 Referencia estándar  – Un bloque de material  utilizado  para hacer el chequeo  de la forma como esta operando el instrumento  y establecer las condiciones para un conteo de referencia que pueda ser reproducible .

4.4 Dispositivo para la prelación  del sitio – Una  placa  o  un borde  derecho  u otro dispositivo o herramienta que  sirva para  nivelar  el cual  puede  ser  utilizado  para preparar el sitio de ensayo con la suavidad requerida y en el Método de Transmisión Directa permita la introducción del punzón para preparar un orificio perpendicular.

4.5 Punzón – Un punzón de diámetro ligeramente mayor que la varilla en el Instrumento de Transmisión  Directa se debe utilizar para preparar un orificio en el material que va a estar sometido al ensayo y en el cual se va a insertar la varilla.

4.6 Extractor de Punzón – Dispositivo que puede ser usado para remover el punzón en la dirección vertical de manera que éste al salir no distorsione el orificio.

4.6.1 Un martillo deslizante con un punzón incorporado puede también  ser utilizado para preparar el orificio en el material que va a ser ensayado y para extraer al mismo tiempo el punzón sin distorsionar el orificio que ya ha sido preparado.

5. PELIGROS

5.1 Este  equipo utiliza material radioactivo que puede ser  peligroso para la salud del usuario al menos que se tomen las precauciones que sean requeridas.El usuario de éste equipo  debe familiarizarse con los procedimientos de seguridad  y las regulaciones gubernamentales.

5.2 Instrucciones efectivas al usuario con algunos procedimientos rutinarios de seguridad como el empleo  de ensayos para detectar fugas de radioactividad y el sistema de escarapelas para el registro de la misma son recomendados como parte del sistema de operación y almacenamiento de instrumentos.

6. CALIBRACIÓN
La calibración del instrumento debe hacerse de acuerdo con el Anexo A1.

7. ESTANDARIZACIÓN  Y CHEQUEO DE REFERENCIA

7.1 Los instrumentos de medición nuclear o celdas nucleares están sujetos a envejecimiento a largo plazo de la fuente radioactiva, los detectores y el sistema electrónico, lo cual cambia  la  relación  entre  el  conteo  y la  densidad  del  material.    Para  compensar  el envejecimiento  la celda de medición debe ser calibrada con la relación entre el conteo medido y el conteo hecho en una referencia  estándar en un colchón de aire (para la técnica backscatter con colchón de aire ver la Sección 8.5.1.3).  El conteo de referencia debe ser del mismo orden de magnitud del conteo medido para un rango de densidades propias del instrumento.

7.2 La estandarización de la celda de medición  debe realizarse  al empezar cada día de trabajo, debiéndose llevar un registro permanente de la información que se ha obtenido. La estandarización de la celda de medición debe hacerse alejada por lo menos 8 m (25 pies) de cualquier otra fuente de material radiactivo  y limpio de otros materiales que puedan afectar el conteo de referencia .

7.2.1 Si  se recomienda por el fabricante del instrumento   para  tener resultados más consistentes: 1)encienda el medidor antes de su uso para permitir que éste se estabilice,2) dejar prendido durante el uso de la celda de medición por ese día.

7.2.2 Durante el uso de la referencia estándar se toma al menos cuatro lecturas repetidas a períodos normales de medición y se determina el promedio. Si es posible en esta celda, un período de medición de cuatro o más veces que el período normal es aceptado.  Esto constituye un chequeo estandarizado.

7.2.3 Si los valores obtenidos están dentro de los límites que se establecen a continuación,se considera que la celda esta en condiciones satisfactorias y este valor debe ser utilizado para determinar la relación de conteo de uso para ese día.  Si el valor esta fuera de los límites debe darse más tiempo a la celda para que se estabilice y asegurase que el área esta alejada de algunas fuentes de interferencia y posteriormente realizar otro chequeo de estandarización.Si el segundo chequeo de estandarización esta dentro de los límites la celda puede ser utilizada pero si falla la prueba la celda debe ser ajustada o reparada como se recomienda por el fabricante.Los límites son:

donde:
NS = valor de conteo de estandarización,
NO = promedio de los cuatro valores de NS tomados antes de ser usada la celda, y
F = valor de escala.(El valor de F es un valor que reduce el valor real en caso de que  se  presente algún tipo de  distorsión en  el  ensayo.El  fabricante suministrará este valor si es diferente de uno (1).Algunos instrumentos deben tomar la precaución de entregar este valor.
Si el instrumento  estandarizado  no ha sido chequeado en los tres meses anteriores se debe realizar al menos cuatro chequeos nuevos de estandarización y use el promedio como el valor de No.

7.3 Se usa en valor de Ns  para determinar las relaciones de los conteos para el día corriente del uso del instrume nto.Si por alguna razón la densidad medida es sospechosa o se sospecha que su valor no sea correcto durante el día realice otro chequeo de estandarización.

8. PROCEDIMIENTO  PARA EL USO EN EL CAMPO

8.1 Se estandariza la celda de medición como se indica en la Sección 7.

8.2 Se selecciona un sitio de ensayo.  Si la celda de medición esta cerca de 250 mm (10”) a alguna  masa  vertical  que pueda  influir  sobre  los resultados  como  una tubería  o un cerco, se debe seguir el procedimiento de corrección sugerido por el fabricante.

8.3 Se remueve todo el material suelto. Se remueve el material adicional que sea necesario para lograr que la muestra de material sea representativa de la zona o del estrato que se va a ensayar.  La parte superficial que ha sido afectada por desecación y otras posibles causas  de error  deben  ser consideradas  para  determinar  la cantidad  de material  en profundidad que debe ser removido.

8.4 Se escarifica o aplana hasta lograr una superficie horizontal suave para que se garantice el máximo contacto entre la celda de medición y el material que se va a ensayar.   La localización de la celda de medición en la superficie del material que se va a ensayar es muy importante pero especialmente  crítica en la exitosa determinación  de la densidad cuando se usa el Método de Backscatter.  La condición óptima en todos los casos es el contacto total entre la parte inferior de la celda de medición y la superficie del material que se va a ensayar.   Para corregir las irregularidades superficiales se usan finos de la zona o arena fina como llenante si es necesario.   La profundidad de llenante no debe exceder  aproximadamente  3 mm (1/8”)  y el área total  rellenada  con finos  no debe exceder el 10% del área inferior del instrumento.   La máxima profundidad de vacíos tolerable  debajo  de  la  celda  de medición  que  pueden  quedar  sin rellenar  no debe exceder  de aproximadamente  3 mm (1/8”).   Se pueden  realizar  varios  ensayos  de fijación del equipo hasta lograr estas condiciones.

8.5 Se procede con el ensayo de la siguiente manera:

8.5.1 Procedimiento de Backscatter:

8.5.1.1 Se fija la celda de medición firmemente en el área de ensayo preparada.

8.5.1.2 Se conserva cualquier fuente radioactiva alejada de la fuente de medición para evitar que las lecturas sean afectadas.

8.5.1.3 Se debe asegurar y registrar una o más lecturas para los períodos normales de medición en la posición backscatter .
Nota 1.- Cuando se use el procedimiento de backscatter con colchón de aire se siguen las instrucciones del fabricante relacionadas con la forma de fijar el aparato.   Se toma el mismo número de lecturas para los períodos  normales  de  medición  en  la  posición  de  colchón  de  aire  como  el  la  posición  estándar  del backscatter. Se determina la relación de colchón de aire dividiendo el conteo por minuto obtenido en la posición de colchón de aire entre el conteo por minuto obtenido en la posición estándar de backscatter.

8.5.1.4 Se determina la relación entre las lecturas del conteo estándar y las lecturas con colchón de aire.De  esta  relación  de conteo  y de la  calibración  apropiada  y ajuste  de la informació n se determina la densidad húmeda del sitio.

8.5.2 Procedimiento de Transmisión Directa

8.5.2.1 Se hace un hueco perpendicular  a la superficie  ya preparada  utilizando  la guía y el dispositivo para abrir el hueco (Sección 4.4), o mediante una perforación por rotación si es necesario.El hueco  debe  ser de tal profundidad  y alineamiento que  permita  la inserción de la varilla y no cause ningún tipo de inclinación de la celda con respecto al plano de la superficie ya preparada.La profundidad del hueco debe ser mayor que  la profundidad a la cual la varilla de la celda de medición será fijada.La guía debe ser del mismo  tamaño  de  la  base  de  la  celda  de  medición,  con  el  hueco  en  la  misma localización de la guía como la varilla en la celda de medición.  Las esquinas de la gu ía son marcadas mediante algunas ranuras en la superficie del suelo.  La placa de la guía es entonces removida y se hacen las reparaciones que sean necesarias con los ajustes a la superficie preparada.

8.5.2.2 Se procede con el ensayo de la siguiente manera:

8.5.2.3 Se fija la celda de medición en la superficie del suelo alineándola cuidadosamente  con las marcas que se han efectuado en el suelo de tal manera que la varilla de la celda de medición vaya directamente a la perforación o hueco perforado.

8.5.2.4 Se inserta la varilla en el hueco.

8.5.2.5 Se fija la celda de medición firmemente  revisando algunos giros de la varilla y con movimientos hacia delante o hacia atrás.

8.5.2.6 Se hala subvente la celda de medición en una dirección de tal manera que mueva un lado de la varilla contra un lado de la perforación de tal manera que esté lo más cerca posible del detector con una fuente localizada dentro de la caja de medición.

8.5.2.7 Se debe mantener cualquier fuente radioactiva alejada de la celda de medición evitando que se afecten las lecturas .

8.5.2.8 Se debe asegurar y registrar una o más lecturas para los períodos normales de medición.

8.5.2.9 Se determina  la relación  entre las lecturas y los conteos estándar.   A partir de esta relación de conteo con una apropiada calibración y ajuste de los datos se determina en el sitio la densidad húmeda .
Nota  2.-  Algunos  Instrumentos  están  diseñados  para  calcular  la densidad  húmeda  teniendo  en cuenta algunos ajustes por errores.  Adicionalmente algunos instrumentos también están diseñados para calcular el contenido de humedad y la densidad seca.

8.6 Si el volumen ensayado como se  define  en  la  Sección  3.3 tiene  sobretamaños  de material con respecto a las limitaciones descritas en las normas INV E – 141 e INV E –142, entonces se deben hacer correcciones a la densidad húmeda o peso unitario y al contenido de humedad.  Estas correcciones deben hacerse de acuerdo con la norma INV E – 228.Este método de ensayo requiere muestreo del volumen real ensayado.

8.6.1 Si las muestras del  material ensayado se toman  para  hacer correlaciones con otros métodos de ensayo o para hacer correcciones en roca el volumen  medido de forma cilíndrica   puede  ser de aproximadamente 200  mm (8”) de diámetro   localizado directamente debajo del centro de la fuente radioactiva  y el detector.La altura del cilindro para excavar será la profundidad fijada para la varilla cuando se usa el Método de Transmisión Directa o 75 mm (3”) cuando se usa el Método de Backscatter.

8.6.2 Un  método  alternativo  que  puede  ser  usado  para  hacer  la  corrección  cuando  hay partículas de sobretamaño pero que estos sobretamaños sean pocos es realizar algunos ensayos adicionales en sitios adyacentes al sitio de ensayo y sacar un promedio de los resultados  para  lograr  un  valor  representativo.Son  necesarias  comparaciones  para evaluar la presencia de bolos de roca de tamaño apreciable o de vacíos en el suelo que produzcan  valores  de  densidad  no  representativos .Cuando  se  obtienen  valores cuestionables el sitio de ensayo puede ser perforado y examinado visualmente.

9. CÁLCULOS

9.1 La densidad húmeda del sit io es determinada como se indicó en la Sección 8.5.  Si se requiere el cálculo de la densidad seca en el sitio se debe determinar el contenido de humedad utilizando muestras gravimétricas y determinando el contenido de agua en el laboratorio (normas INV E – 122, INV E – 135 e INV E – 150, o también, se puede determinar utilizando el procedimiento  de Termalización  con neutrones (norma INV E– 166).

9.1.1 Si el contenido de agua es determinado por el método nuclear, norma INV E – 166, se debe restar los kg/m³ (lbf/pie³) de humedad de los kg/m³ (lbf/pie³) de densidad húmeda y así obtener la densidad seca en kg/m³ (lbf/pie³).

9.1.2 Si el contenido  de agua  es determinado  por  otros  métodos,  y se da  en forma de porcentaje, se procede de la siguiente manera:

donde :
g d = densidad seca en kg/m³ (lbf/pie³),
g h = densidad húmeda en kg/m³ (lbf/pie³), y
W   = contenido de agua como porcentaje de la masa seca.

10. INFORME
Se debe reportar la siguiente información:

10.1 Esta ndarización y ajuste de la información para la fecha de ensayo.

10.2 Modelo y número de serie del instrumento que se esta utilizando.

10.3     Nombre del operador.
10.4     Identificación del sitio de ensayo.
10.5     Descripción visual del material ensayado.
10.6     Modo de ensayo  (backscatter o  transmisión directa) y profundidad  de prueba (si es aplicable).

10.7 Densidades húmeda y seca en kg/m³ o unidad de peso en lb/pie³.

10.8 Contenido de agua en porcentaje de masa seca o peso unitario seco.
 
donde :
P  = precisión del instrumento en densidad (kg/m³ o lbf/pie³),
s  = una desviación estándar del conteo, y
S  = pendiente de la curva de calibración para un valor de densidad definido.



11.2 Tolerancias – No hay un valor de referencia aceptado para este método de ensayo, por lo tanto, no se pueden establecer tolerancias.

ANEXO A
(Información obligatoria)
CALIBRACIÓN

A.1 Se verifica o restablece las curvas de calibración, tablas o coeficientes de ecuaciones al menos  una  vez  cada  12  o  18  meses  y  cuando  se  hayan  realizado  reparaciones importantes que afecten la geometría del instrumento.

A.2 El  instrumento  debe  ser  calibrado  de  forma  tal  que  produzca  una  respuesta  a  la calibración  de ± 16 kg/m³ (± 1.0 lbf/pie³)  en bloques  de materiales  estándares  o de densidades establecidas. (Esta calibración puede ser hecha por el fabricante, el usuario, o   un   vendedor   independiente).      La   respuesta   de   instrumentos   nucleares   esta influenciada  por la composición  química  de los materiales  medidos.   Esta respuesta debe  ser  tenida  en cuenta  cuando  se va a establecer  una densidad  sobre un bloque estándar.    Las  densidades  de  los  materiales  usados  para  establecer  o  verificar  la calibración se debe extender a través de un rango representativo  de la densidad de los materiales que van a ser siendo ensayados. La densidad de los materiales estándar debe ser determinada con una aproximación de ± 0.2%.

A.3 En  cada  densidad  estándar  se  deben  tomar  suficientes  datos  para  asegurar  que  la precisión de conteo del instrumento sea al menos la mitad de la precisión requerida para uso  en  el  campo.     Los  datos  pueden  ser  presentados   en  forma  gráfica,  tablas, coeficientes de ecuaciones, o almacenados en la celda de medición, para lograr cubrir los datos de conteo para densidad del material.

A.4 El método y procedimiento  de ensayo utilizado para establecer los datos del conteo de calibración  deben ser los mismos que se usaron para obtener los datos de conteo de campo.

A.5 El tipo de material, la densidad real y la densidad asignada al bloque estándar para cada calibración  estándar  usada  para  establecer  o verificar  la calibración  del instrumento debe n ser fijados como parte de la información de calibración.

A.6 Los estándares deben ser de tamaño suficiente para no cambiar la tasa de conteo si se aumenta  su dimensión.  Las mínimas  dimensiones superficiales  son aproximadamente
610 mm de largo por 430 mm de ancho (24” x 17”) las cuales se han encontrado como satisfactorias.  Para el Método Backscatter una profundidad mínima de 230 mm (9”) es adecuada; para el Método de Transmisión Directa una profundidad debe ser al menos
50 mm (2”) más profunda que la profundidad mayos de la varilla.  Se puede requerir un rea  superficial   grande  para  la  técnica  Backscatter   con  colchón  de  agua.     Las dimensiones   mínimas   de  la  superficie   pueden   ser  reducidas   ligeramente   si  los estándares están adyacentes a un material denso.

A.7 Los estándares más apropiados que producen unas curvas de calibración más exactas han sido hechos  en aluminio. magnesio,  aluminio/magnesio,  granito y piedra caliza. Estos estándares han sido usados en combinación uno con otro y a través de la historia han demostrado  que producen mucha exactitud en la calibración de los instrumentos.

Estándares de suelo, roca y concreto que tienen características que son reproducibles en uniformidad son difíciles de preparar. Estos estándares pueden ser usados para alguna calibración especial o calibración en campo donde la química del material del sitio o los antecedentes del sitio requieran una adaptación especial.


11. PRECISIÓN Y TOLERANCIAS

11.1 Precisión  – Algunos  criterios  para  juzgar  la  aceptabilidad  de los  resultados  de los ensayos de densidad húmeda utilizando éste método de ensayo se dan en la Tabla 1. Los valores que aparecen en la columna 3 representan  las desviaciones  estándar que han sido encontradas  apropiadas  para los materiales ensayados en la columna 1.los valores dados en la columna 4 son los límites que no deben ser excedidos al hacer la diferencia entre los resultados de dos ensayos realizados en forma apropiada.  Los datos que se muestran están basados  en estudios realizados en laboratorio  en los cuales se determinaron las densidades a suelos en cinco sitios de ensayo como se muestra en la columna 2, utilizando 8 diferentes dispositivos y operadores.La densidad húmeda de cada sitio de ensayo fue determinada tres veces con cada dispositivo.

11.1.1 Una precisión de conteo para un instrumento de 8 kg/m³ (0.5 lbf/pie³) para el Método Backscatter y  de 4 kg/m³ (0.25 lbf/pie³)  para el Método  de Trasmisión  Directa  son típicas en un material de aproximadamente 2000 kg/cm³ (125 lbf/pie³) de densidad, con medidas realizadas a intervalos de tiempo de un minuto.

11.1.2 La precisión de conteo del instrumento se define como el cambio en la densidad que ocurre correspondiente al cambio en una desviación estándar de un conteo debido a una caída  repentina  de la fuente  radioactiva.    La densidad  del material  y el período  de tiempo para los conteos deben ser establecidos.  Estos pueden ser determinados de una serie de 20 o más conteos tomados sin mover el instrumento o de una forma alterna de unos datos de calibración  asumiendo  que el valor de  s es igual al conteo para esta densidad.    El  conteo  debe  ser  el  real  del  instrumento  corregido  para  una  escala determinada como se explica en la Sección 7.2.3.