Ensayo de flexión del hormigón

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El hormigón es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo. Presenta una alta resistencia a la compresión, pero una resistencia a la tracción y a la flexión relativamente baja. Por lo tanto, comprender cómo se comporta el hormigón bajo cargas de flexión es fundamental. El ensayo de resistencia a la flexión es un método para determinar la resistencia a la flexión del hormigón y evaluar su durabilidad y rendimiento estructural.

Esta prueba se realiza generalmente en vigas prismáticas de hormigón de tamaño estándar y proporciona una medida indirecta de la resistencia a la tracción del hormigón. Los resultados son especialmente importantes para el diseño de pavimentos, losas y vigas de hormigón .

Propósito del ensayo de flexión del hormigón

Los principales objetivos de esta prueba son:

Determinar la resistencia a la flexión (módulo de ruptura) del hormigón.
Comprobación de la calidad del hormigón y su uniformidad en diferentes partes de la estructura.
Evaluar los efectos de la relación agua-cemento, el tipo de agregado y los aditivos en la resistencia del hormigón.
Comparación de las propiedades de flexión de diferentes diseños de mezclas
Control de calidad del hormigón en talleres o fábricas productoras de piezas prefabricadas

Teoría experimental y fundamento

representado $por los símbolos RR R$ o $f_r$ La fórmula de cálculo de la resistencia a la flexión varía según el tipo de carga.

1. Carga de dos puntos

En este momento, la carga se aplica simétricamente a dos puntos de la viga. La fórmula de cálculo es la siguiente:

$\frac{P \veces L}{b \veces d^2}$

Dónde:

$R$ : resistencia a la flexión (MPa)
: Carga máxima aplicada a la viga hasta el fallo (N $)$
$L$ : Distancia entre apoyos (mm)
$b$ : ancho de la muestra (mm)
$d$ : Altura de la muestra (mm)

2. Carga de tercer punto

En algunas normas, la carga se concentra en el centro del tramo. En este caso, la fórmula es la siguiente:

$\frac{3P \veces L}{2b \veces d^2}$

Equipo necesario

Para realizar una prueba de flexión de hormigón, se requiere el siguiente equipo:

Máquina de prueba de flexión con capacidades precisas de control de carga
Molde prismático estándar (normalmente 15 x 15 x 50 cm o 10 x 10 x 50 cm)
Medidor de tensión (si es necesario para registrar curvas de tensión-deformación)
Hormigoneras y mesas vibratorias
Se utilizan niveles y calibradores para controlar las dimensiones precisas de la muestra.
Los tanques de curado o cuartos húmedos se utilizan para almacenar muestras hasta el momento de la prueba.

Cómo realizar la prueba

Los pasos para realizar un ensayo de flexión de hormigón son los siguientes:

1. Hacer muestras

Primero, cree un plan de mezcla de concreto que contenga proporciones específicas (cemento, agua, arena, grava y aditivos).
Limpiar el encofrado prismático y aceitarlo para que el hormigón no se adhiera.
El hormigón fresco se vierte en el molde en tres capas y cada capa se vibra o compacta.
Haga que la superficie superior quede lisa y plana.

2. Procesamiento de muestras

Después de 24 horas, las muestras fueron retiradas del molde y colocadas en agua de cal saturada a una temperatura de 20 a 25°C.
El período de curado suele ser de 7, 14 o 28 días, dependiendo del propósito del experimento.

3. Preparar el equipo

Para una viga de 15 x 15 x 50, la distancia entre apoyos normalmente elegida es de 40 cm.
La muestra debe colocarse de manera que el eje de carga sea perpendicular a la dirección de vertido del hormigón.

4. Realizar el experimento

La carga se aplicó uniformemente a una velocidad creciente constante (aproximadamente 0,06 MPa/s según ASTM C78).
En caso de avería, en la pantalla del dispositivo se muestra la carga máxima (P).
Inspeccione y registre la ubicación y la forma de la falla de la muestra.

5. Calcular e informar los resultados

Utilizando la fórmula adecuada, calcule la resistencia a la flexión $R.$
Finalmente, el promedio de los resultados de las tres muestras se tomó como resistencia a la flexión del hormigón.

Norma de ensayo de flexión del hormigón

Las normas nacionales e internacionales más importantes en este campo son:

ASTM C78/C78M: Método de prueba estándar para determinar la resistencia a la flexión del hormigón mediante carga de tercer tramo
ASTM C293: Método alternativo para concentrar cargas en el centro de una viga
IS 516 (India)
BS 1881: Parte 118 (Reino Unido)
Norma Nacional Iraní 4906

Cómo desglosar e interpretar los resultados

El modo de falla de la prueba de flexión del hormigón suele ser uno de los siguientes:

Falla en la zona de estiramiento central → falla ideal y normal
Falla cerca del soporte → indica un defecto en la carga o en la calidad del hormigón
Falla diagonal o cortante → puede ser causada por una mala adhesión entre el agregado y la pasta de cemento

En general, la resistencia a la flexión del hormigón suele ser del 10 % al 20 % de su resistencia a la compresión. Por ejemplo, si la resistencia a la compresión del hormigón es de 30 MPa, la resistencia a la flexión estará entre 3 y 6 MPa.

Factores que afectan la resistencia a la flexión del hormigón

La resistencia a la flexión depende de varios factores, entre ellos:

Relación agua-cemento (a/c) : Cuanto menor sea la relación agua-cemento, mayor será la resistencia.
Masa y tamaño total
Tipo de cemento y dosificación
Condiciones de procesamiento y temperatura ambiente
Aditivos químicos o minerales
Edad del hormigón en el momento del ensayo

Consejos de seguridad y funcionamiento

Evite golpes o vibraciones repentinas durante la carga.
El equipo debe estar correctamente alineado para que la carga se aplique simétricamente.
Se deben eliminar los resultados anormales (como fallas fuera del área de curvatura).
Las muestras deben estar libres de grietas o defectos visibles.

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en conclusión

El ensayo de flexión del hormigón es una de las pruebas de control de calidad más importantes en proyectos de ingeniería civil. Proporciona información valiosa sobre el comportamiento del hormigón bajo tensión indirecta. Los resultados de este ensayo ayudan a los ingenieros a seleccionar diseños de mezcla más adecuados y a garantizar la seguridad y durabilidad de la estructura.

En resumen, la resistencia a la flexión del hormigón es un indicador clave para evaluar su comportamiento estructural . La correcta realización de este ensayo, de acuerdo con las normas vigentes, garantizará resultados precisos y fiables.

Recursos sugeridos para lectura adicional

ASTM C78 – Método de prueba estándar para la resistencia a la flexión del hormigón
IS 516:1959 – Métodos de ensayo para la resistencia del hormigón
Neville, AM (2011). Propiedades del hormigón , 5.ª ed.
Norma Nacional Iraní N.º 4906: Determinación de la resistencia a la flexión del hormigón