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Cómo medir digitalmente el perfil de la superficie del hormigón (CSP)

Productos de referencia:

La correcta adhesión de los revestimientos y recubrimientos a las superficies de hormigón requiere una limpieza adecuada y, con frecuencia, la rugosidad del hormigón para aumentar la superficie. La rugosidad, también conocida como perfil de la superficie, puede impartirse en el hormigón mediante la limpieza con chorro abrasivo, el grabado con ácido o diversas herramientas eléctricas de impacto/escarificación. La profundidad del perfil de la superficie resultante puede influir en la adhesión y el rendimiento del revestimiento. Los fabricantes de revestimientos y/o los propietarios de las instalaciones suelen especificar la limpieza y la rugosidad de la superficie del hormigón antes de la instalación del producto.

Tradicionalmente, el perfil de la superficie (rugosidad) del hormigón preparado se ha evaluado visualmente utilizando Fichas de Perfil de la Superficie del Hormigón (CSP) como las descritas en la Directriz nº 310.2R, Selección y Especificación de la Preparación de la Superficie del Hormigón para Selladores, Recubrimientos, Recubrimientos Poliméricos y Reparación del Hormigón producida por el Instituto Internacional de Reparación del Hormigón (ICRI). Esta directriz resume las capacidades y limitaciones de los distintos métodos utilizados para preparar las superficies de hormigón para la aplicación de revestimientos y reparaciones. Las virutas son probablemente el método más reconocido y frecuentemente especificado para evaluar la rugosidad del hormigón; sin embargo, este método es cualitativo y requiere cierto juicio por parte del inspector individual.

Más recientemente, opciones digitales como PosiTector SPG TS han permitido a los inspectores medir el perfil de la superficie del hormigón utilizando un método digital cuantitativo, de acuerdo con ASTM D8271. Aunque este método presenta ventajas significativas, su adopción se ha visto limitada anteriormente por la dificultad de establecer referencias cruzadas entre el método de la viruta CSP (en el que se indica el número de viruta que más se asemeja al acabado superficial del hormigón) y el método del micrómetro digital de profundidad (en el que se indica el perfil en milésimas de pulgada).

Sin embargo, en un artículo reciente de Beamish y Corbett (2022)1, se realizó un estudio para crear una tabla de referencias cruzadas de modo que los dos métodos pudieran utilizarse indistintamente. En el Apéndice A de este artículo se ofrecen detalles sobre el procedimiento utilizado para crear esa tabla.

Imagen de una tabla de búsqueda que correlaciona los chips ICRI CSP (1-10) con los micrómetros de profundidad digital ASTM D8271 (en mils)

Uso de chips de comparación CSP para evaluar el perfil de la superficie del hormigón

Las fichas ICRI están disponibles en un juego de 10 con diferentes grados de rugosidad superficial indicativos de los diferentes métodos de preparación de la superficie del hormigón, como el grabado con ácido, el esmerilado, el granallado, el chorreado abrasivo y la escarificación. Estas fichas están diseñadas como un comparador visual y táctil para identificar el grado de rugosidad de la superficie. El usuario compara el hormigón preparado con las virutas CSP e informa del número de viruta que más se asemeja a la superficie. En muchos trabajos se especifica el tipo de preparación de la superficie requerida.

Los chips CSP del ICRI miden aproximadamente 16 pulgadas cuadradas (3,5" x 4,5") y están diseñados para replicar 10 perfiles de superficie como se muestra en la Tabla 1.

Imagen de una tabla con la lista de fichas ICRI CSP (1-10) y su representación aproximada de los métodos de preparación de superficies para el hormigón
Una foto de los chips ICRI CSP (1-10) colocados, uno al lado del otro
Foto del producto PosiTector SPG TS Concrete Surface Profile Gage

Una solución de medición digital alternativa para el perfil de la superficie del hormigón

ASTM D8271, Standard Test Method for the Direct Measurement of Surface Profile of Prepared Concrete (Método de ensayo para la medición directa del perfil de la superficie del hormigón preparado ) describe un procedimiento alternativo para adquirir mediciones directamente del hormigón preparado utilizando un micrómetro de profundidad electrónico como el PosiTector SPG TS. Estos instrumentos tienen una base plana y una punta con resorte que cae en los valles del perfil de la superficie.

La base plana del medidor PosiTector SPG TS se apoya en los picos más altos y cada medición es la distancia entre los picos locales más altos y el valle particular en el que se proyecta la punta. Los instrumentos de este tipo son ideales para medir hasta 6 mm de altura de perfil directamente en la superficie, sin necesidad de masilla de réplica ni de la vaguedad de los comparadores visuales. Son ideales para medir el perfil de la superficie del hormigón que ha sido preparado mediante chorreado, escarificación, esmerilado, grabado con ácido y otros métodos de preparación.

Correlación de la medición directa con la evaluación visual de los perfiles de la superficie del hormigón

A diferencia de los comparadores visuales cualitativos, la norma ASTM D8271 es cuantitativa pero aún no está ampliamente especificada. Se llevó a cabo un estudio utilizando réplicas rígidas, fundidas en epoxi, de siete de los diez chips CSP del ICRI (CSP 1-7) y el método ASTM D8271 utilizando el micrómetro de profundidad digital PosiTector SPG TS.

La tabla de consulta que se muestra a continuación permite al especificador convertir fácilmente una evaluación cualitativa (por ejemplo, ICRI CSP 1-7) en un rango cuantitativo para el perfil de la superficie del hormigón. Los rangos sólo se muestran para los CSP 1-7, ya que sólo se estudiaron durante esta investigación y los valores están redondeados. Las tolerancias se establecieron a partir de los datos de desviación de standard .

Imagen de una tabla de búsqueda que correlaciona los chips ICRI CSP (1-7) con los micrómetros digitales de profundidad ASTM D8271 (en mils)
Foto de un PosiTector SPG TS midiendo el perfil de la superficie del hormigón en una losa de hormigón

Ventajas de las mediciones cuantitativas con el medidor de perfil de superficie de hormigón PosiTector SPG TS

A diferencia de las evaluaciones visuales subjetivas, el medidor digital de perfiles de superficies de hormigónPosiTector SPG TS proporciona un análisis cuantitativo real en el campo de la medición de la rugosidad. El fácil de usar PosiTector SPG ofrece una rápida velocidad de medición de más de 50 lecturas por minuto y una memoria a bordo para el mantenimiento de registros, la revisión y el intercambio con otros usuarios para su posterior análisis.

Con un potente modo de estadísticas para mostrar la media, la desviación standard y la profundidad mínima/máxima del perfil; el PosiTector SPG , de fabricación estadounidense, es ideal para analizar con rapidez y precisión grandes superficies. La alarma HiLo avisa de forma audible y visible cuando las mediciones superan los límites especificados por el usuario. Con una cara de desgaste de alúmina duradera y una punta de sonda de carburo de tungsteno, el PosiTector SPG fue construido para una larga vida útil y una precisión continua.

Determinación de la conformidad con las especificaciones del perfil de la superficie del hormigón

Para determinar la conformidad con las especificaciones del perfil de la superficie del hormigón, la AMPP Standard Practice SP21513, Procedure for Determining Conformance to Concrete Surface Profile Requirements (Procedimiento para determinar la conformidad con los requisitos del perfil de la superficie del hormigón ) describe dónde realizar las mediciones y cuántas mediciones realizar, y proporciona orientación sobre cómo identificar las áreas no conformes. Este standard describe un procedimiento adecuado para su uso en laboratorio y sobre el terreno para determinar la conformidad con el perfil superficial especificado en sustratos de hormigón utilizando el Método 1: Micrómetro de profundidad como se describe en la norma ASTM D8271 y el Método 2: Fichas de perfil superficial de hormigón (CSP 1-10) como se describe en la directriz ICRI nº 310.2R.

Apéndice A: Resumen del diseño del experimento

El diseño del estudio estaba compuesto inicialmente por metodologías elegidas específicamente para permitir a los especificadores pasar de las técnicas de evaluación cualitativa del perfil de la superficie a los rangos cuantitativos.

Mediciones del perfil de la superficie del hormigón (CSP) 1-7 del ICRI utilizando un micrómetro de profundidad digital (ASTM D8271)

Los CSP Chips del ICRI están hechos de un material de goma gris y flexible que es aceptable para la mayoría de las aplicaciones, pero que resultaba problemático para esta investigación. La sonda del micrómetro de profundidad digital que se pretendía utilizar para obtener mediciones del perfil de la superficie en estos CSP Chips contiene una punta de acero inoxidable, cargada con un resorte y con forma de cono de 60°, que penetraría en el caucho flexible y generaría falsos valores altos. Por lo tanto, se hicieron moldes de silicona de las CSP 1-7 y se fundió un epoxi negro en cada molde, creando así réplicas exactas de las CSP 1-7 en epoxi endurecido que no se verían afectadas por la sonda del micrómetro y la presión.

Una vez que el epoxi estaba completamente curado, se obtuvieron tres sub-lotes de 15 lecturas/cada uno en las réplicas de CSP 1-7 por parte de 6 técnicos (de forma independiente) utilizando un micrómetro de profundidad digitalPosiTector SPG TS (gage; Figura 6) con un rango de hasta 250 mils y se almacenaron en la memoria del gage para su posterior análisis.

En todos los casos, las réplicas de masilla epoxi (método indirecto de medición) produjeron una mayor altura del perfil de la superficie que el método de medición directa (es decir, las mediciones realizadas directamente a partir de los chips CSP) y la desviación de los datos standard fue mayor.

Resultados

La tabla 2 contiene los resultados; el gráfico 2 ilustra los datos.

Lecturas de las piezas fundidas de epoxi de ICRI CSP 1-7 utilizando un micrómetro de profundidad digital (ASTM D8271)

Imagen de un gráfico que relaciona las réplicas del chip ICRI CSP (1-7) con la lectura media en milésimas de pulgada con la desviación standard de las medias, en milésimas de pulgada
Imagen de un gráfico que relaciona las réplicas del chip ICRI CSP (1-7) con la lectura media en milésimas de pulgada y la desviación de las medias, en milésimas de pulgada, en standard

Conclusiones

La correcta adhesión de los revestimientos y recubrimientos a las superficies de hormigón requiere una limpieza adecuada y, con frecuencia, la rugosidad del hormigón para aumentar la superficie. La rugosidad, también conocida como perfil de la superficie, puede impartirse en el hormigón mediante la limpieza con chorro abrasivo, el grabado con ácido o diversas herramientas eléctricas de impacto/escarificación. La profundidad del perfil de la superficie resultante puede influir en la adhesión y el rendimiento del revestimiento. Los fabricantes de revestimientos y/o los propietarios de las instalaciones suelen especificar la limpieza y la rugosidad de la superficie del hormigón antes de la instalación del producto.

Las Fichas CSP producidas por el ICRI son posiblemente el método más reconocido y más frecuentemente especificado para evaluar la rugosidad del hormigón; sin embargo, éste es cualitativo y requiere cierto juicio. Los procedimientos descritos en la norma ASTM D8271 son cuantitativos, pero no están ampliamente especificados en el momento de redactar este documento.

Este estudio ha revelado que existen diferencias entre la realización de mediciones directas a partir de superficies conocidas (es decir, los paneles ICRI CSP) y la obtención de mediciones indirectas a partir de un molde de masilla epoxi de esas mismas superficies conocidas. Por lo tanto, es importante que el especificador indique qué método se va a utilizar cuando se invoquen métodos cuantitativos en los documentos del contrato (ASTM D8271).

La tabla de consulta permite al especificador convertir fácilmente un método cualitativo en un rango cuantitativo del perfil de la superficie del hormigón. Los rangos sólo se muestran para el CSP 1-7, ya que sólo se estudiaron estos durante esta investigación. Los valores están redondeados. Además, dado que la medición directa del hormigón es factible, tiene poco valor generar réplicas de la superficie del hormigón utilizando la masilla epoxi (y midiéndola posteriormente con un micrómetro), a menos que se desee un registro permanente de la rugosidad del hormigón.

Cita

1 Beamish M. & Corbett, W, Correlación de los métodos de evaluación cualitativa del perfil superficial con la metodología cuantitativa en el hormigón preparado. Conferencia AMPP 2022, San Antonio, Texas.

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