Descripción del Equipo para refrentado de probetas de concreto Campo técnico
Dicha invención está comprendida en el campo de preparación de las muestras para ensayo de compresión de concreto.
Estado de la técnica (o antecedentes de la invención)
En la actualidad existen 02 técnicas difundidas para el refrentado de probetas cilíndricas de concreto, los cuales están regidos por normas técnicas ASTM.
Una de ellas es el refrentado estándar, norma ASTM C-617, la técnica emplea generalmente mortero de azufre y usa varios dispositivos, como platos de refrentado, dispositivos de alineación, recipiente de fundición de morteros de azufre, etc. el proceso consiste en calentar el mortero de azufre a temperatura entre 130 y 145°C, el plato de refrentado también se debe calentar antes de ser utilizado, para retardar la tasa de endurecimiento y permitir la producción de capas delgadas, se deben aceitar ligeramente los platos de refrentado y colocarlo en el dispositivo de alineación, remover el mortero de azufre hasta que se encuentre fundido, luego verterlo en el plato, se coloca la probeta en el dispositivo de alineación y sobre el plato de refrentado lleno con el mortero, se mantiene presionado la probeta con las
manos a la guía del dispositivo y se espera que enfrié, para poder sacarlo y proceder con el otro extremo.
Sin embargo, el principal problema que presenta es el manejo del azufre que es altamente toxico y contaminante, para lo cual se requiere implementar una campana de extracción de gases, lo que conlleva a mayores costos, además, el mortero se enfría rápidamente y se pega en el plato de refrentado, produciéndose capas defectuosas, otras veces puede quedar atrapado aire, quedando la capa con oquedades, no se puede recalentar varias veces el azufre, perdiéndose material y si por descuido se mezcla con otra sustancia como la parafina, común en los laboratorios, emanan gases muy tóxicos, pudiendo ser letales. Por otro lado, los dispositivos de alineación disponibles en el mercado son poco versátiles, resultando lento y dificultoso para la elaboración, también no permite el dispositivo trabajar con muestras de diferentes diámetros, debiendo adquirir dispositivos de alineación para cada diámetro.
La otra técnica es el refrentado no adherido, norma ASTM-1231, que emplea almohadillas de neopreno, las cuales se insertan en unos platos retenedores metálicos, estas se colocan como tapas en los extremos de la probeta cilíndrica, en el extremo inferior y superior, luego al comprimir las probetas estas almohadillas se deforman y se amoldan a la forma de los extremos, distribuyendo la carga en toda el área, el plato retenedor metálico, confina la almohadilla para evitar su deformación horizontal.
Sin embargo, el principal inconveniente es que, al ser un material elástico, a grandes presiones las almohadillas contienen mucha energía y como el concreto falla de manera frágil, la energía se descarga violentamente, produciéndose explosiones peligrosas, que ponen en riesgo al operador o puede dañar el equipo. Además, algunas probetas pueden presentar fallas prematuras, que no corresponde a lo establecido en la norma, pudiendo dar resultados poco confiables, otro detalle importante es que su uso no está permitido para el ensayo de muestras extraídas in situ con taladro perforador, no permitiéndose su uso para estos casos.
Descripción de la invención
Como solución a los problemas antes mencionados se desarrolló un equipo de refrentado, que comprende de un dispositivo de alineación, un adaptador para muestras pequeñas, una de mesa de vibrado y un collarín.
El dispositivo de alineación consiste en un marco y una base unida perpendicularmente, donde el marco posee en su parte inferior y superior, unas prolongaciones perpendiculares, con la función de servir de puntos de apoyo para albergar la probeta. En el extremo de cada prolongación, se ubica un tornillo, estos se proyectan oblicuamente y sirven para reducir la distancia entre los puntos de apoyo.
El adaptador consiste en una placa con prolongaciones similares a las prolongaciones que posee el marco, con tornillos con la misma función. Se
monta en la parte central del marco a través de unas placas y tornillos, permitiendo un punto adicional de apoyo en la parte media. En conjunto con las otras prolongaciones del marco, permite albergar probetas de menor diámetro y altura.
La base posee unos tornillos niveladores, ubicadas en cada vértice. Su extremo inferior va sobre las patas de caucho y su extremo superior se enrosca a la base. El tornillo se coloca sobrepuesto a la pata en un cuenco, de manera que permiten que giren libremente sobre las patas, y a su vez se enrosque o desenrosque a la base. Permitiendo la nivelación y evitando la fricción de la pata con la plancha de la mesa. En la base en el extremo opuesto al marco, se ubica un par de ejes verticales, con un tornillo de sujeción, que se desliza verticalmente y permite sujetar la probeta a cualquier altura, para mantenerla fija.
El dispositivo de nivelación va sobre una mesa de vibrado, La mesa está constituida por una estructura reticular metálica, con un soporte en la parte media donde alberga un motor eléctrico que tiene un regulador de la velocidad para modificar la intensidad del vibrado. Sobre esta estructura se ubica una plancha metálica plana, sobrepuesta con unos resortes; en la parte inferior de la plancha, se encuentra un eje con una carga excéntrica, la cual gira al momento de encender el motor eléctrico. La carga excéntrica al girar produce la vibración en la plancha. Su función es de trasmitir vibración a la mezcla de
refrentado, que produce un efecto autonivelante, ayude a eliminar las burbujas de aire y a compactarlo.
Un Collarín, colocado en el extremo de la probeta para contener la mezcla de refrentado en estado fluido, que por acción de la vibración se auto nivelará hasta que fragüe, y se vuelva sólido. Se complementa el collarín y la vibración, con una placa plana rectificada, que se coloca sobre la mezcla del refrentado y vibrando en conjunto, esta ayuda a mejorar la planitud del extremo. Alternativamente se puede utilizar unas cuchillas para rebajar algunas ondulaciones ligeras o rebabas.
Ello supone una mejora en el estado de la técnica por que el equipo utiliza la acción de la vibración produciendo un efecto autonivelante en la mezcla de refrentado, ayudando a eliminar las burbujas atrapadas y mejorando su compactación, reduciendo las capas la ocurrencia de capas defectuosas. De esta forma previo al nivelado de la muestra, se producen superficies planas y perpendiculares en los extremos de la probeta.
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos, en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos, en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1: muestra una vista en perspectiva, en la que se pueden observar los principales componentes del equipo, dispositivo de alineación y mesa de vibrado además del regulador de la velocidad.
- La figura 2: muestra una vista en perspectiva del dispositivo de alineación, en la que se observan sus diferentes partes.
- La figura 3: muestra una vista en perfil del dispositivo de alineación, con el adaptador para muestras pequeñas colocado y una vista con más detalle del tornillo de sujeción.
- La figura 4: muestra una vista de la parte interior del dispositivo de alineación, mostrando como se ajusta el adaptador de pequeñas muestras al marco y los pernos para sujetar el marco a la base perpendicularmente.
- La figura 5: mesa para verificación del nivelado.
Ejemplos preferidos (o realización preferente de la invención)
Según lo mencionado anteriormente, el presente invento comprende por:
Un dispositivo de alineación (1).
Con un cuerpo principal metálico. Que tiene una base (4) y un marco (5), con un vacío en el centro, unidos ambos a través de 02 pernos (14), y perpendiculares entre sí. Con 04 prolongaciones que sobresalen, 02 ubicadas en la parte superior (6) y 02 en la parte inferiores (7), perpendiculares sobre el marco, que sirven de guía y punto de apoyo de las probetas, con sus extremos terminando en planos oblicuos, con ángulo girado hacia el interior. En cada prolongación se ha practicado un orificio perpendicular a la cara oblicua, donde se enroscan un tornillo que atraviesa el extremo (8). Los cuales se proyectan oblicuamente para reducir la distancia entre los puntos de apoyo.
Sobre la base va un plato circular metálico (9) que sirve de apoyo a la probeta, que se fija mediante una muesca que tiene el plato, hacia una protuberancia que existe en la base.
Por debajo de la base tenemos los tornillos niveladores con un mango en “T” (10), que se enroscan en la base y en su extremo inferior están colocadas
en un cuenco de las patas, las patas de caucho duro (12). Un tornillo de sujeción de las probetas (11), soldado en la base, en el extremo opuesto frontal al marco, se desliza en unas guías verticales y se ajusta a cualquier altura, el tornillo termina su extremo en una placa semicircular para sujetar a la probeta
cilíndrica. Todos los tornillos son del tipo que permiten un ajuste manual sin el uso de ninguna herramienta.
Un adaptador (13) para muestras de menor tamaño colocado en la parte intermedia del marco, con 02 prolongaciones y 02 tornillos de reducción de punto de apoyo, juntamente con las 04 prolongaciones anteriores y sus respectivos tornillos, permiten albergar muestras cilíndricas de diversos tamaños. El adaptador está diseñado para sujetar probetas cilíndricas de 4”
de diámetro; pero puede sujetar diámetros de hasta de 3” aproximadamente.
Una mesa vibradora (2), hecha en un marco reticular metálico, una plancha metálica, plana y nivelada, sobrepuesta a la estructura reticular a través de unos resortes, aptos para soportar el peso conjunto del dispositivo de alineación más la probeta, dispone de un controlador de la frecuencia de vibración (3). Tiene extensiones en las patas, que permiten la fijación al piso y el nivelado.
Cuenta con collarines para probetas de 6” y 4” diámetro, fabricado en una
lámina metálica u otro material, delgado, flexible e impermeable, lo suficientemente rígido para no deformarse, con un sujetador tipo abrazadera, para la sujeción en el extremo superior de la probeta. Complementariamente se usa una placa plana impermeable, o unas cuchillas metálicas rectificadas, para mejorar la planicidad de las superficies o extremos de las probetas.
Ilustración 35. Dispositivo de alineación y mesa vibradora Fuente: propia 3 1 2
FIG.1
Ilustración 36. Dispositivo de alineación, se observa sus diferentes partes Fuente: propia
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11
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FIG. 2
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4
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Ilustración 37. Vista perfil del dispositivo de alineación. Fuente: propia
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FIG. 3
Ilustración 38. Parte interior del dispositivo de alineación
Fuente: propia
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13
Ilustración 40. Mesa para verificación del nivelado
Fuente: propia
FIG. 5
Ilustración 39.Contenedor de probetas
Fuente: propia
Vistas fotográficas del equipo
Ilustración 41. Vistas fotográficas del equipo
Vista general del Equipo de refrentado Dispositivo de nivelacion, posterior
Dispositivo de nivelacion, perspectiva Dispositivo de nivelacion, anterior
Ilustración 43. Mesa vibradora
Mesa vibradora, perfil Mesa vibradora, frontal, posterior
Fuente: propia
Ilustración 42. Contenedor para probetas perfil
Contenedor para probetas, planta Contenedor para probetas, perfil
Procedimiento para el refrentado de probetas de concreto
1.- Se evalúa la inclinación de la probeta, respecto a la vertical, y de la base respecto a un plano perpendicular a la vertical.
Ilustración 44. Mesa niveladora
Mesa de verificacion del nivelado
2.- Se evalúa la planicidad de la probeta, para determinar si hay
irregularidades superiores a 3 mm, y si fuera el caso reducirlo con un esmeril.
Ilustración 46, Medición de probeta
Medicion de la horizontalidad Medicion de la verticalidad
Fuente: propia
Ilustración 45.Medición de la planicidad
Medicion de la planicidad
3.- Se coloca la probeta en el dispositivo de alineación y se procede a justar la verticalidad.
Ilustración 47.Ajuste de la verticalidad
Ajuste de la verticalidad
Ilustración 49. Vertido de mezcla sobre la probeta
Vertido de la mezcla, sobre la probeta
Vibrado de la mezcla.
Fuente: propia
4.- Se coloca el collarín en la probeta, y se prepara la mezcla.
5.- Se coloca el collarín en la probeta, y se prepara la mezcla.