La norma “ASTM C99/C99M-18 Método de prueba estándar para el módulo de ruptura de piedra dimensional” publicada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para determinar el módulo de ruptura de todos los tipos de piedra dimensional excepto la pizarra.
Para los efectos de esta norma, son válidos los términos y definiciones dados en la norma “Terminología estándar ASTM C119-20 para piedra dimensional”.
Este método de prueba es útil para demostrar las diferencias en el módulo de ruptura entre piedras de distintos tamaños. Este método de prueba también proporciona un elemento de comparación entre piedras del mismo tipo.
La precisión de la máquina de prueba utilizada en estas pruebas debe estar dentro del 50 por ciento en el rango de 5000 a 1 N. La aplicación de carga y los soportes para las muestras deben ser del tipo balancín con lados al menos tan largos como el ancho de la muestra. El bloque de aplicación de carga puede ser de tipo balancín o rígido. Las partes de los bloques de aplicación de carga y de apoyo que entran en contacto con la piedra deben ser redondeadas y tener un radio nominal de 13 mm.
La muestra se selecciona para representar el promedio real del tipo o grado de piedra en cuestión y la calidad ofrecida en el mercado bajo la descripción del tipo que se va a probar. La muestra podrá ser seleccionada de piedra de cantera o de afloramiento natural por el comprador o su representante autorizado y deberá ser de tamaño suficiente para permitir la preparación del número requerido de especímenes de prueba. Cuando se producen cambios detectables, el comprador puede seleccionar tantas muestras como sea necesario para determinar los cambios en el módulo de ruptura.
Se incluye información adicional sobre la selección, preparación y acondicionamiento de muestras de prueba en la “Guía estándar ASTM C1799/C1799M-22 para el muestreo y preparación de muestras de prueba de piedras dimensionales”.
Las muestras deben tener un tamaño de 100 mm x 200 mm x 60 mm y producirse con tolerancias de más/menos 2 mm. Se cortan de la muestra y se terminan de moler hasta que sus superficies quedan lisas. Las superficies de 100 mm x 200 mm deben ser lo más planas y paralelas posible. Para la carga perpendicular a la rendija, se preparan cinco probetas de 100 mm x 200 mm con sus superficies paralelas a los planos de la rendija, y para la carga paralela a la rendija, se preparan cinco probetas de 100 mm x 60 mm con sus superficies paralelas a la rendija.
El término grieta se utiliza aquí para indicar la dirección en que la piedra se parte con mayor facilidad. En piedras estratificadas, se supone que coincide con la estratificación. El trabajador de la cantera siempre debe marcar la dirección de la grieta en la muestra, ya que normalmente no es posible determinarla en un bloque pequeño.
Otra condición de carga puede ocurrir en las estructuras cuando los planos de grietas son verticales y paralelos a la longitud de la viga. La resistencia de la piedra se puede obtener cortando muestras de 60 mm x 200 mm con la cara paralela a la grieta. Los escasos datos disponibles para esta condición de carga sugieren que la resistencia es al menos tan alta como cuando la carga se aplica perpendicularmente a la ranura como se muestra en la figura.
Cuando se requieren ensayos en piedra tanto en condiciones húmedas como secas, se deben preparar diez muestras para cada dirección de carga, es decir, cinco muestras para ensayos secos y perpendiculares a la grieta y cinco muestras para ensayos húmedos y perpendiculares a la grieta.
Al marcar y medir muestras, dibuje la línea central en la superficie de 100 mm x 200 mm, perpendicular a un borde (superficie de 60 mm x 200 mm) y extienda ambos bordes perpendiculares a la superficie de 100 mm x 200 mm. A una distancia de 90 mm en cada dirección desde la línea central, se dibujan dos conjuntos de líneas similares. Cada muestra está marcada para indicar la dirección de la ranura y etiquetada con números o letras apropiados para su identificación durante la medición y la prueba.
Las muestras se secan a 60 grados más/menos 2 grados durante 48 horas antes de probarlas en estado seco. A las 46, 47 y 48 horas se pesan las muestras para asegurar que el peso sea el mismo. Si el peso continúa bajando, continúe secando las muestras hasta que haya tres lecturas horarias consecutivas con el mismo peso. Después de retirar las muestras del horno, se enfrían a temperatura ambiente en un desecador antes de analizarlas. Antes de probar las muestras en estado húmedo, se sumergen en agua a 22 grados más/menos 2 grados durante 48 horas. Inmediatamente después de sacarlas del baño, las muestras se analizan limpiándolas del agua superficial.
La muestra se coloca plana sobre los bloques de soporte, equidistante del bloque de aplicación de carga y a 178 mm de distancia, con los tres bloques de aplicación de carga y de soporte colocados paralelos. Cuando los tres bloques de aplicación y soporte de carga son del tipo balancín, se debe tener cuidado de ajustar los tres hasta que la cara superior de la muestra esté horizontal cuando se carga. Una vez aplicada la carga de 44 N, detenga la carga y alinee todos los bloques de aplicación de carga y de soporte con las marcas en la muestra centrando la muestra debajo del bloque de aplicación de carga y moviendo los bloques de soporte debajo de las marcas de espacio libre. Se aplica una carga a una velocidad que no exceda de 4450 N/min hasta que la muestra se fracture. El módulo de ruptura de cada muestra se calcula según la fórmula dada en la norma.
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