NTE INEN 0871: Áridos para hormigón. Determinación de la potencial reactividad alcalina de rocas carbonatadas. Método del cilindro de roca

2011·1.3 MB·Spanish

by  Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN)

Republic of Ecuador
≠ EDICT OF GOVERNMENT ±
In order to promote public education and public safety, equal justice for all,
a better informed citizenry, the rule of law, world trade and world peace,
this legal document is hereby made available on a noncommercial basis, as it
is the right of all humans to know and speak the laws that govern them.
NTE INEN 0871 (2011) (Spanish): Áridos para
hormigón. Determinación de la potencial
reactividad alcalina de rocas carbonatadas.
Método del cilindro de roca



INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN

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Quito - Ecuador
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NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 871:2011
Primera revisión
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STANDARD TEST METHOD FOR POTENTIAL ALKALI REACTIVITY OF CARBONATE ROCKS AS CONCRETE AGGREGATES
(ROCK – CYLINDER METHOD).

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First Edition
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DESCRIPTORES: Materiales de construcción y edificación, materiales y productos minerales y cerámicos, áridos, ensayo, potencial,
reactividad alcalina.
CO 02.03-327
CDU: 691.322
CIIU: 2901
ICS: 91.100.15


CDU: 691.322 :620.193.4 CIIU: 2901
ICS: 91.100.15  CO 02.03-327

 ÁRIDOS PARA HORMIGÓN. NTE I NEN
Norma Técnica DETERMINACIÓN DE LA POTENCIAL REACTIVIDAD ALCALINA 871:2011
Ecuatoriana
DE ROCAS CARBONATADAS. Primera revisión
Voluntaria
MÉTODO DEL CILINDRO DE ROCA 2011-06

1. OBJETO
n
ó
ci 1.1 Esta norma establece el método de ensayo para determinar las características expansivas de las
c
u rocas carbonatadas al ser sumergidas en una solución de hidróxido de sodio (NaOH) a temperatura
d
ro ambiente. De acuerdo a los cambios de longitud que se producen, decidir si se deben realizar ensayos
p
e para determinar el efecto que producirá el árido proveniente de esa roca, sobre el cambio de volumen
r
a la en el hormigón.
d
bi
hi
o
r 2. ALCANCE
P
–
r
do 2.1 Esta norma abarca los varios tipos de rocas carbonatadas que pueden utilizarse como áridos para
a
u el hormigón.
c
E
o-
uit
Q 3. DEFINICIONES
–
o
r
g
a 3.1 Para las definiciones de términos relativos a los áridos utilizados en este método de ensayo,
m
Al referirse a la norma de Nomenclatura Descriptiva ASTM C 294 y además la siguiente.
y
9
2 3.2 Cambio de longitud. Aumento o disminución en la dimensión lineal de un espécimen de ensayo,
8-
E medida a lo largo del eje longitudinal y debida a causas que no son cargas aplicadas.
o
n
e
or
M
o 4. DISPOSICIONES GENERALES
z
ri
e
u 4.1 Este método de ensayo tiene por objeto proporcionar una indicación relativamente rápida de la
q
a
B potencial reactividad expansiva de ciertas rocas carbonatadas que pueden ser utilizadas como áridos
9 – para hormigón. Este método de ensayo ha sido utilizado con éxito en la investigación y evaluación
99 preliminar de fuentes de áridos para detectar la presencia de material con un potencial de producir
3
1- expansiones perjudiciales cuando se lo utiliza en la preparación de hormigón.
0
7-
1
a 4.2 Este método de ensayo se lo utiliza como un método de investigación y detección, antes que para
sill el cumplimiento de especificaciones. Su objetivo es complementar la información de los registros de
a
C servicio de campo, de exámenes petrográficos de acuerdo con la NTE INEN 870 y de ensayos de
–
N áridos en el hormigón de acuerdo con la norma ASTM C 1 105.
E
N
n, I 4.3 Los álcalis que intervienen en las reacciones expansivas con los constituyentes del árido en el
ó
ci hormigón, generalmente se derivan del cemento hidráulico. En determinadas circunstancias pueden
a
z derivarse de otros constituyentes de hormigón o de fuentes externas. Se reconocen dos tipos de
mali reactividad alcalina en los áridos: (1) reacción álcali-sílice, que involucra ciertas rocas silíceas,
or minerales y vidrios artificiales; y (2) reacción álcali-carbonato, que involucra a la dolomita que se
N
e encuentra en ciertas dolomías calcíticas, calizas dolomíticas y dolomías. Este método no es adecuado
d
o como un medio para detectar la reacción álcali-sílice.
n
a
ri
o 4.4 Esta norma no tiene el propósito de contemplar todo lo concerniente a seguridad, si es que hay
at
u algo asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas
c
E apropiadamente saludables y seguras y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras
o
ut antes de su uso.
stit
In

(Continúa)

DESCRIPTORES: Materiales de construcción y edificación, materiales y productos minerales y cerámicos, áridos, ensayo,
potencial, reactividad alcalina.

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NTE INEN 871 2011-06

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5. MÉTODO DE ENSAYO

5.1 Resumen. Pequeños cilindros de roca se sumergen en una solución de hidróxido de sodio
(NaOH), periódicamente se los retira para determinar el cambio de longitud.

5.2 Equipos

5.2.1 Equipo para aserrado, perforación y pulido. Adecuado para la preparación de especímenes de
ensayo de las dimensiones indicadas en el numeral 5.4, lo cual dependiendo del tamaño de la
muestra original, puede requerir una o más sierras para roca, una perforadora equipada con una
broca de pared delgada con filo de diamante para extraer núcleos cilíndricos y una pulidora o un torno
modificado apropiado para dar forma a los extremos de los especímenes.

5.2.2 Botellas para almacenamiento. De 50 cm³ a 100 cm³ de capacidad, con tapas y aber turas de
tamaño suficiente para facilitar el almacenamiento y la extracción de los especímenes. Las botellas de
polietileno se deben seleccionar, de tal manera que se garantice que la solución no se modifique por
reacción con el material que compone el envase, incluidos pigmentos u otros aditivos o por
transpiración a través de las paredes del recipiente en cualquiera de las fases del proceso. Son
adecuadas las botellas con espesor de pared de al menos 0,50 mm y compuestas de polietileno de
alta densidad, que cumpla con los requisitos de la norma ASTM D 1.248 para materiales tipo III, clase
A.

5.2.3 Comparador de longitud. Para la medición rápida y conveniente de las longitudes de los
especímenes. En la figura 1 se muestra un tipo de comparador que se ha encontrado satisfactorio.

FIGURA 1. Comparador típico de longitud

5.2.4 El comparador debe tener un diseño tal que proporcione, permita o incluya las siguientes
características:

5.2.4.1 Un medio positivo de contacto con los extremos cónicos del espécimen, para garantizar la
medición de longitud reproducible. Una variedad de puntos de contacto se ha utilizado con éxito. Se
debe tener cuidado para asegurar que cuando se utilizan especímenes con extremos cónicos, como
se describe en el numeral 5.5.3, el contacto se realice sobre el extremo a lo largo de un círculo que es
concéntrico con respecto al eje longitudinal del espécimen. Si el dispositivo de medición es un
micrómetro de barra, debe tener un trinquete de parada para producir una presión constante sobre el
espécimen.

5.2.4.2 Un lector micrométrico graduado, con una exactitud de 0,001 mm ó 0,002 mm, en cualquier
rango de 0,020 mm y con una exactitud de 0,004 mm en cualquier rango de 0,200 mm. El dispositivo
debe ser calibrado en todo su intervalo de medición para determinar tanto los errores periódicos como
los acumulativos, de manera que se realicen correcciones apropiadas a las lecturas.

(Continúa)
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5.2.4.3 Un intervalo suficiente que permita pequeñas diferencias entre las longitudes de calibración de
varios especímenes. Si se tiene cuidado en la elaboración de los especímenes, un dispositivo de
medición con un recorrido de por lo menos 7,5 mm proporciona un amplio intervalo en el instrumento,
y

5.2.4.4 Una barra patrón o de referencia para comprobar el dispositivo de medición a intervalos
regulares. La barra que sirve como referencia para el comparador de longitud, debe tener una longitud
total de 35 mm ± 2 mm. La longitud de la barra debe ser conocida con una exactitud de 0,002 mm. La
barra debe ser de sílice fundida o de una aleación de acero con un coeficiente de expansión térmica
no mayor de 1,0 X 10-6 ºC. Cada extremo debe ser maquinado en la misma forma que la de los
especímenes de roca. Si se utiliza una aleación de acero, esta debe ser pulida (ver nota 1). La barra
de referencia debe ser colocada en el instrumento, en la misma posición, cada vez que se realice una
medición de longitud. Debe comprobarse el ajuste del micrómetro del dispositivo de medición,
utilizando la barra de referencia; cuando el aparato se encuentre en una habitación que se mantenga
a temperatura constante, la comprobación debe realizársela por lo menos al inicio y al final de las
lecturas efectuadas en un medio día, cuando el aparato se encuentre en una habitación donde la
temperatura no es constante, debe realizársela más frecuentemente.

5.3 Reactivos y materiales. Solución de hidróxido de sodio 1 N. Disolver 40 g ± 1 g de hidróxido de
sodio (NaOH) de grado reactivo en agua destilada, diluir hasta 1 litro y almacenar la solución en una
botella de polietileno.

5.4 Muestreo

5.4.1 Muestrear la roca, de acuerdo con los requisitos aplicables de la NTE INEN 695, excepto que la
masa de la muestra de cada estrato perceptible debe ser de al menos 1 kg y las piezas individuales
deben tener un tamaño mínimo de 75 mm X 75 mm X 75 mm.

5.4.2 El muestreo debe realizarse bajo la dirección de una persona capaz de distinguir las diferencias
en la litología y la muestra de roca debe obtenerse de modo que represente solo a la litología
particular en consideración, teniendo en cuenta las limitaciones y la importancia de este método como
se indica en el numeral 4. Cada muestra de roca debe ser una sola pieza, de tamaño suficiente para
la preparación de los especímenes necesarios para los ensayos.

5.4.3 Un solo espécimen puede representar a la muestra de roca a menos que se encuentren vetas
de arcilla esquistosa u otras discontinuidades o que no se pueda distinguir la estratificación. En estos
casos se debe preparar y ensayar tres especímenes perpendiculares entre sí. De estos tres
ejemplares, debe utilizarse aquel que muestre el mayor cambio de longitud luego de 28 días de
inmersión en la solución alcalina, determinado como se indica en el numeral 5.6.7. Desechar los dos
restantes.

5.5 Preparación de la muestra de ensayo

5.5.1 Las muestras de ensayo deben tener la forma de cilindros circulares rectos o prismas
cuadrados con extremos paralelos cónicos o planos, a menos que se especifique de otra manera.

5.5.2 Los especímenes deben tener una longitud total de 35 mm ± 5 mm y un diámetro o sus lados de
9 mm ± 1 mm para cilindros y prismas, respectivamente. Tener cuidado en la preparación de los
especímenes para evitar la alteración de la superficie cilíndrica por el pulido o con materiales que
pueden afectar la tasa de entrada de solución alcalina en la roca.

5.5.3 El ángulo incluido en los extremos cónicos debe ser de aproximadamente 120°.

5.5.4 Cuando se elaboran especímenes cuyos extremos son caras planas, asegurarse que las caras
sean paralelas entre sí y perpendiculares al eje mayor del espécimen (ver nota 2)

_____________
NOTA 1. Aleaciones de acero con bajo coeficiente de expansión térmica no deben tener un tratamiento térmico porque pierden
su bajo coeficiente de expansión térmica cuando se las trata de esa manera.

NOTA 2. Los cilindros que tienen extremos con caras paralelas entre sí y perpendiculares a su eje mayor, pueden ser
elaborados haciendo girar el espécimen en un torno pequeño y utilizando herramientas de acero para cortar los extremos.

(Continúa)
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5.6 Procedimiento

5.6.1 Colocar una marca de posición en el espécimen, a fin de colocarlo en el comparador siempre
en la misma posición durante las mediciones posteriores.

5.6.2 Medir la longitud del espécimen de ensayo.

5.6.3 Sumergir el espécimen en agua destilada a temperatura ambiente dentro del rango de 20 °C a
27,5 °C.

5.6.4 Retirar el espécimen a intervalos, secarlo para eliminar el exceso de agua superficial y
determinar su longitud hasta que el cambio de la misma, durante un período de inmersión en agua de
24 horas, no sea superior al 0,02%, calculado como se indica en el numeral 5.7. La longitud, cuando
se alcance esta condición, se toma como la longitud de referencia. La longitud de referencia
generalmente se alcanza luego de 1 a 4 días de inmersión.

5.6.5 Sumergir los especímenes saturados con agua en una botella que contenga como mínimo 35
cm³ de solución de NaOH 1N por espécimen, a temperatura ambiente y luego sellarla. No se debe
sumergir más de dos especímenes en una botella.

5.6.6 Medir la longitud de los especímenes después de 7, 14, 21 y 28 días de inmersión en la
solución de NaOH y de ahí en adelante, a intervalos de 4 semanas. Si los ensayos continúan más allá
de un año, realizar las mediciones a intervalos de 12 semanas.

5.6.7 Cuando se efectúan las mediciones, retirar el espécimen de la botella, enjuagarlo con agua
destilada, secarlo para eliminar el exceso de agua superficial y determinar su longitud en la misma
posición como fue realizada la medición inicial.

5.6.8 Luego de la medición, regresar inmediatamente el espécimen a la botella y sellarla nuevamente.

5.6.9 Cambiar la solución cada 6 meses durante el período de ensayo.

5.7 Cálculos. Calcular el cambio de longitud con una aproximación de 0,01% de la longitud de
referencia, mediante la siguiente ecuación:

L -L
1 0
L = x 100 (1)
L
0

Donde:

L = cambio de longitud a la edad de ensayo, en porcentaje,
L = longitud a la edad de ensayo, en mm, y
1
L = longitud de referencia luego de conseguir el equilibrio en agua, como se indica en el numeral
0
5.6.4

5.8 Informe de resultados. Se debe elaborar un informe de resultados que contenga al menos lo
siguiente:

a) Fechas de muestreo y de ensayo,
b) Nombre del laboratorio y del laboratorista que efectuó el ensayo,
c) Número de identificación,
d) Tipo y fuente de la roca,
e) Forma y dimensiones del espécimen, si es diferente a un cilindro circular recto.
f) Cambio de longitud, en porcentaje, con una aproximación de 0,01% en cada medida. Cuando no se
requieren periodos específicos de medición, se deben presentar los resultados por lo menos a las
siguientes edades: 1, 4, 8 y 16 semanas y a la edad final de la medición.
g) Cualquier aspecto significativo revelado en el examen del espécimen, durante y luego del
almacenamiento en la solución alcalina, tal como fisuras, torceduras, rajaduras, etc., y
h) Otra información que se considere necesaria, tal como los análisis químicos y petrográficos.

(Continúa)
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5.9 Precisión y desviación (ver nota 3)

5.9.1 Precisión:

5.9.1.1 Si los resultados de los especímenes de réplica, medidos por el mismo operador y que
presumiblemente representan el mismo material, difieren en más de 0,10% para una expansión
menor de 1,0%, es muy probable que esos especímenes representen rocas que son
significativamente diferentes en composición química, textura o ambas.

5.9.1.2 Se ha encontrado que la precisión para un solo operador, con el mismo comparador y con un
solo espécimen, es de ± 0,02% (3s), como se conceptúa en la norma ASTM E 177.

5.9.1.3 Se ha encontrado que la precisión multioperador, con el mismo comparador y con un solo
espécimen, es de ± 0,03% (3s), como se conceptúa en la norma ASTM E 177.

5.9.1.4 Se ha encontrado que la precisión multioperador, multicomparador y con un solo espécimen,
es de ± 0,05% (3s), como se conceptúa en la norma ASTM E 177.

5.9.1.5 En un mismo laboratorio, un solo operador estudió el rango de la expansión de pares de
cilindros de roca, de 29 muestras de roca de una sola cantera (cada par de cilindros cortados de un
bloque de muestra diferente, con un tamaño aproximado de 75 mm X 75 mm X 50 mm), se obtuvieron
los siguientes resultados:

a) Se encontró que la desviación estándar promedio, en pares de especímenes que tienen un
promedio de expansión menor a 0,50%, es de 0,0255% (1s), por lo tanto, la diferencia de
expansión entre pares de cilindros cortados de un solo bloque, puede exceder en 0,072% (d2s)
(ver nota 4) una vez en veinte, cuando el promedio de expansión es menor a 0,50%.

b) Se encontró que la desviación estándar promedio, en pares de especímenes que tienen un
promedio de expansión mayor a 0,50%, es de 0,095% (1s), por lo tanto, la diferencia de expansión
entre pares de cilindros cortados de un solo bloque, puede exceder en 0,269% (d2s) (ver nota 4)
una vez en veinte, cuando el promedio de expansión es mayor a 0,50%.

5.9.2 Desviación. El procedimiento de este método de ensayo para la medición de la expansión no
tiene desviación, puesto que la expansión puede ser definida solamente en términos de este método
de ensayo.

_____________
NOTA 3. Esta información se ha tomado del numeral 12 de la norma ASTM C 586 – 05.

NOTA 4. Estos números representan los límites (1s) y (d2s) respectivamente, como se describen en la norma ASTM C 670.
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APÉNDICE Y
(Información opcional)

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Y.1 Puesto que la expansión ocasionada por las reacciones entre los álcalis del cemento y los áridos
carbonatados es sensible a sutiles cambios en la litología del árido, los resultados de las mediciones
deben interpretarse con el pleno conocimiento de las variables que pueden afectar los resultados
obtenidos. No se recomienda la aceptación o rechazo de las fuentes de áridos, basándose
únicamente en los resultados de este ensayo, debido a que en la producción comercial, se pueden
encontrar materiales expansivos y no expansivos en proximidades cercanas y la obtención de
muestras suficientemente representativas de la variabilidad de la producción de la fuente es una tarea
difícil, que requiere del esfuerzo de una persona capacitada para distinguir las diferencias en la
litología.

Y.2 La relación de los resultados de ensayos con el comportamiento de grandes cantidades de roca
de una fuente determinada, depende del grado en que las propiedades químicas y petrográficas de la
roca varíen dentro de la fuente.

Y.3 Los resultados de la investigación indican que el comportamiento expansivo de los áridos en el
hormigón es cualitativamente predecible mediante los resultados del ensayo del cilindro de roca. La
predicción cuantitativa de la expansión del hormigón que contiene áridos reactivos depende de: (1) el
grado de reactividad del árido, (2) la cantidad de componentes reactivos, (3) el contenido de álcalis del
cemento y (4) el medio ambiente. Una expansión apreciable indica la necesidad de realizar más
ensayos. A la luz del conocimiento actual, parece que las expansiones que exceden de 0,10% son
indicativas de una reacción química y justifican la necesidad de realizar ensayos adicionales, de
preferencia en hormigón, de acuerdo con la norma ASTM C 1.105. Por lo general, las tendencias
expansivas son evidentes luego de 28 días de inmersión en álcalis, sin embargo, se han observado
excepciones a estas tendencias. La expansión nociva del hormigón parece depender de la magnitud y
de la tasa de expansión del árido y del momento en la cual comienza; sin embargo, no es posible que
se realicen predicciones cuantitativas de la expansión del hormigón en servicio únicamente con los
resultados de este método de ensayo.

(Continúa)
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APÉNDICE Z

Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 695 Áridos. Muestreo.
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 870 Áridos para hormigón. Examen petrográfico
Norma ASTM C 294 Nomenclatura descriptiva para los constituyentes de
áridos para hormigón.
Norma ASTM C 586 Método de ensayo para determinar la reactividad
potencial alcalina de rocas carbonatadas como áridos
para hormigón (Método del cilindro de roca).
Norma ASTM C 670 Práctica para la preparación de informes de precisión y
desviación para métodos de ensayo para materiales de
construcción.
Norma ASTM C 1105 Método de ensayo para determinar el cambio de
longitud en el hormigón debido a la reacción álcali-roca
carbonatada.
Norma ASTM D 1248 Especificaciones para extrusión de materiales plásticos
de polietileno para alambres y cables.
Norma ASTM E 177 Práctica para el uso de términos de precisión y
desviación en métodos de ensayo de ASTM.

Z.2 BASE DE ESTUDIO

ASTM C 586 – 05. Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Carbonate Rocks as
Concrete Aggregates (Rock-Cylinder Method). ASTM International.

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