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sábado, 23 de abril de 2011

1º ENSAYOS ANTERIORES A LA TERMINACIÓN DE LA OBRA : Control de Calidad del Hormigón.


Según su finalidad y corno ya se dijo, pueden clasificarse en previos, característicos, de control y de información.

a) Los ensayos previos tienen por objeto establecer la dosificación que debe adoptarse, con los materiales disponibles y de acuerdo con las condiciones de ejecución previstas, para obtener la resistencia características especificada en el proyecto.

Los ensayos previos se realizan en laboratorio, antes de empezar las obras, para lo cual deben fabricarse, según la instrucción española, por lo menos cuatro series de probetas procedentes de amasadas distintas, con dos probetas cilíndricas de 15 x 30 cm por serie, por cada dosificación que se desee estudiar. Las probetas se rompen a compresión a los 28 días, de acuerdo con los métodos de ensayo UNE 83.301. UNE 83.303 y UNE 83.304 (véase apartado 6.3).

Puede prescindirse de estos ensayos previos cuando, por experiencias anteriores con los mismos materiales y proceso de ejecución, sea posible establecer una dosificación idónea.
En la tabla 3.2 se indican las relaciones que existen entre la resistencia característica fck que se desea alcanzar en obra y la resistencia media que debe obtenerse en los ensayos previos de laboratorio.

b) Los ensayos característicos tienen por objeto comprobar, antes del comienzo del horrnigonado, que la resistencia característica que puede alcanzarse en obra no es inferior a la especificada.
Para realizar estos ensayos, de acuerdo con la Instrucción española, deben fabricarse con los medios de obra, seis amasadas diferentes de cada uno de los tipos de hormigón que  haya de utilizarse, entoldándose dos probetas cilíndricas de 15 x 30 cm por cada
amasada.

Las probetas se fabrican y conservan de acuerdo con lo indicado en el apartado 6.3, rompiendose a compresión a 28 días. Para la aceptación debe verificarse que

los valores medios de la resistencia de cada amasada.

Los ensayos característicos deben efectuarse lo antes posible y son preceptivos, salvo el caso de emplear hormigón preparado, o cuando se posea experiencia con los materiales y medios de ejecución que se vayan a utilizar.
c) Loi ensayos de control tienen por objeto comprobar, en el transcurso de la ejecución de la obra, que la resistencia característica del hormigón se mantiene igual o mayor que la especificada. La forma de operar se describe con detalle en el capítulo 10 de esta obra.

d) Los ensayos de información tienen por objeto conocer la resistencia real del hormigón de una zona determinada de la obra, a una edad determinada, bien para estudiar la acción de las heladas, bien para fijar los plazos de desencofrado, o para cualquier otra determinación.
En particular, los ensayos de información son necesarios cuando la mecánica del control conduce a la no aceptación automática del hormigón.

Si los ensayos de información han sido previstos de antemano, estos pueden consistir en la fabricación y miura de probetas, análogas a las de los ensayos de control pero conservadas en condiciones lo mas parecidas posible a las correspondientes del hormigón de la zona en estudio y rotas a la edad que convenga para el efecto que se investiga.

Si no han sido previstos de antemano, los ensayos han de efectuarse cuando el elemento en cuesti5n ya está terminado. Este caso se (rata en el punto 2. siguiente.

jueves, 21 de abril de 2011

8º METODO DE ENSAYO A TRACCIÓN INDIRECTA (ENSAYO BRASILEÑO) Son de aplicación las Normas UNE 83.306 e ISO 4108,


a) La resistencia del hormigón a tracción axial fct, que es a la que se refieren muchos de los cálculos, puede obtenerse mediante el ensayo de tracción directa de acuerdo con la Recomendación RILEM CPC-7. Pero resulta más sencillo y práctico emplear el método de tracción indirecta también llamado ensayo brasileño o ensayo de hendimiento, aunque el valor obtenido es necesario corregirlo. Este método consiste en la rotura de la probeta, generalmente cilíndrica, mediante la aplicación de una carga de compresión en dos generatrices diametralmente opuestas (fig. 6.6).

b) Para la rotura se utilizan dos bandas de apoyo de contrachapado o cartón sin defectos, de unas dimensiones aproximadas de 3 mm de espesor y 25 mm de ancho, con una longitud algo mayor que la de la probeta. La carga se aplica de manera Continua, sin choques bruscos, y de forma que el aumento de la tracción indirecta sea de 0,03 ± 0,01 MPa por segundo.

c) La resistencia a tracción indirecta se calcula mediante la fórmula dehenclimiento:


en donde F es la carga de rotura, a el diámetro de la probeta y 1 su longitud.

d) El valor obtenido para la tracción indirecta del hormigón,fcti, mediante el ensayo brasileño (ver figura 6.6b) es algo mayor que el correspondiente a la tracción axial, fct,. Tanto el Eurocódigo 2 como el Código Modelo CEB-FIP-90, admiten la relación: 



Figura 6.6 Ensayo Brasileño (a)  y distribución de tensiones (b), muy parecida a la tracción pura.

7º MÉTODO DE ENSAYO A FLEXOTRACCIÓN.

Son de aplicación las Normas UNE 83.305 e ISO 4013.

a) El ensayo suele efectuarse sobre probetas prismáticas de sección cuadrada a x a y una longitud de 4a o 5a, siendo la luz de ensayo igual a 3a. Las dimensiones normalmente empleadas son:

• para árido de 25mm...........................10 x 10 x 50 cm
• para árido de 38mm........................... l5 x  l5  x 75 cm
• para árido de 50mm........................... 20 x20 x 100cm

b) Las probetas se rompen a flexión mediante la aplicación de dos cargas iguales y simétricas, colocadas a los tercios de la luz (figura 6.5). El mecanismo para la aplicación de la carga se compone de dos rodillos de acero de 20 mm de diámetro, y otros dos para el apoyo de la probeta. Es importante que las probetas se apoyen y reciban la carga sobre las dos caras laterales que estuvieron en contacto con el molde; primero, porque así no es necesario refrentarlas; y segundo, porque se elimina la influencia de la distinta compacidad del hormigón junto al fondo y en la superficie.

Figura 6.5 Ensayo a flexotracción

La carga se aplica de forma continua sin choques bruscos, y a una velocidad de carga tal que el aumento de la tensión en las fibras inferiores de la probeta, calculada por la fórmula clásica, sea de 0,05 ± 001 MPa por segundo.

c) La resistencia a flexotracción se calcula mediante la fórmula clásica: 




en donde M, es el momento de rotura, W el módulo resistente de la sección, y F=2P, la carga total aplicada. 


Con esta fórmula se admite un diagrama tensión-deformación lineal para el hormigón por lo que el valor obtenido para fctf es mayor que el de la resistencia a tracción axial, cuya deterrniflación directa es muy problemática. El Eurocódigo 2 admite para la resistencia a tracción axial, en función de la resistencia a flexotracción, el valor fct = 0,5fctf

5º MÉTODOS DE ENSAYO DE PROBETAS DE HORMIGÓN.


a) Los ensayos de ¡as probetas pueden efectuarse en cualquier máquina de ensayo, de capacidad suficiente, siempre que la carga se aplique de una manera continua y sin saltos. El error máximo de la máquina, dentro del campo de las cargas utilizables, no debe ser superior al ± 1 por 100. La prensa para ensayos de compresión estará provista de platos de acero, cuyo espesor será suficiente para evitar toda deformación y cuyas caras tendrán una dureza Rockwcll C no inferior a 55. Uno de estos platos irá montado sobre una rótula esférica y será, normalmente. el que apoye sobre la base superior de la probeta; el otro plato, sobre el que reposará la probeta, debe estar constituido por un bloque muy rígido.

b) Las superficies de los platos, cuando éstos sean nuevos, no presentarán desigualdades superiores a 0,025 mm, sin que dichas desigualdades puedan exceder después, una vez usada la máquina, de 0,05 mm. El diámetro de la esfera de la rótula no debe ser mucho mayor que la dimensión de la probeta. y el centro de dicha esfera debe estar situado, aproximadamente, en la vertical del centro (le la carga.

c) Las probetas que se hayan conservado según lo indicado en 3. a) deben ensayarse en estado húmedo. Los ensayos de estas probetas deben tener lugar tan pronto como sea posible, después de retiradas de la sala de conservación, procurando cubrirlas, durante el intervalo correspondiente, con trapos u otros elementos mojados.

d Las probetas conservadas según lo indicado en 3.° b) deben ensayarse en el estado que corresponda al de su conservación.

e) Las dimensiones de las probetas deben medirse con error menor de un milímetro, para determinar la superficie de la sección de ensayo.

4º REFRENTADO DE LAS PROBETAS CILINDRICAS CON MORTERO DE AZUFRE (UNE 83.303 e ISO 2736)


Las caras planas de carga de las probetas destinadas al ensayo de rotura por compresión que tengan imperfecciones superiores a 0,1 mm, deben ser refrentadas de modo que presenten una superficie plana adecuada y normal al eje del cilindro, con una tolerancia de 0,5°.

El refrentado del hormigón endurecido se efectúa con un mortero de azufre obtenido, mediante un tratamiento térmico adecuado, de una mezcla de azufre, arena y, eventualmente, un fundente idóneo. Una composición muy utilizada en la práctica es la siguiente (porcentajes en peso):

• azufre monoclínico en polvo ..........................................62 %
• arena silícea entre tamices 0,16 y 0,32 ........................  36 % 
• negro de hurro . ............................................................2 %

Los aparatos necesarios son; un dispositivo de mezcla, un plato de refrentado, y un mecanismo de alineación, con un triedro trirrectángulo que asegure la ortogonalidad entre la cara refrentada y el eje de la probetas con objeto de no rebasar la tolerancia de 0,5°.

La capa de refrentado debe tener un espesor medio superior a 3 mm y su valor máximo, en cualquier punto debe ser inferior a 8 mm. Dicha capa debe estar exenta de, fisuras, oquedades y burbujas, y su resistencia a compresión nunca será inferior a la correspondiente a la probeta que se ensaya.

3º CONSERVACIÓN DE LAS PROBETAS (Normas UNE 83.301 e 1SO 2736) .


a) Las probetas destinadas al control de calidad de la resistencia del hormigón deben quedar en los moldes al menos durante 24 horas, conservándose a una temperatura comprendida entre 16 C y 27 °C hasta el momento de ser transportadas a la cámara de conservación. Este transporte deberá efectuarse, con sumo cuidado, antes de que transcurran 48 horas. Previa justificación especial, este plazo puede aumentarse hasta las 72 horas.

El lugar de conservación normalizado consiste en una cámara que mantiene una humedad relativa igual o superior a 95 % y una temperatura de 20 °C ± 2 °C. Esta cámara puede sustituirse por una balsa de inmersión, cuya agua, de pH igual o mayor que 5, deberá estar a Ja misma temperatura indicada (norma UNE 83.301). Cuando se trate de probetas fabricadas con cemento portland, el agua de la balsa debe estar saturada de cal, pero no así si se trata de cemento portland con adiciones activas. Las probetas se mantendrán de esta forma hasta el momento de la rotura.

b) Cuando se trate de determinar ¡a resistencia real u otras cualidades del hormigón en obra, las probetas deben conservarse en unas condiciones tan próximas como sea posible a las de la estructura objeto del ensayo.

2º PREPARACIÓN DE LAS PROBETAS

Son de aplicación las normas EN 206, UNE 83.301 e ISO 2736. Para simplificar, nos referimos aquí únicamente al caso de probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, que son las más utilizadas.

a) Compactación por picado
Para hormigones cuyo asiento en el cono de Abrams sea igual o mayor que 4 cm, la confección de las probetas debe efectuarse colocando el hormigón en tres capas de igual espesor. Cada capa debe ser compacta mediante picado con barra metálica, a razón de 25 golpes distribuidos uniformemente por toda la sección del molde. En cada golpe la barra debe penetrar ligeramente en la capa subyacente.

b) compactación por vibrado
Para hormigones cuyo asiento en el cono de Abrams sea menor que 4 cm, las probetas se confeccionan colocando el hormigón en dos capas de igual espesor, compactadas mediante mesa vibratoria o vibrador de aguja, hasta que el mortero que refluye a la superficie de la capa cubra los granos de árido que queden en la misma. Cuando se utilice vibrador de aguja debe emplear- se de modo que penetre de forma centrada y rápida en el hormigón, hasta una distancia de unos 20 mm del fondo del molde (caso de la capa inferior) y sin tocar sus paredes. Al compactar la capa superior, el vibrador debe penetrar unos 20 mm en la capa inferior. Se recomienda que el diámetro del vibrador sea de unos 25 mm.

c) Acabado de ¡a probeta
Una vez compactado el hormigón, debe ser convenientemente enrasada, con pasta de cemento, la cara superior de la probeta cilíndrica, de forma tal que no resulten irregularidades superiores a 2,5 mm y que no se rebase la tolerancia de perpendicularidad de la base con respecto al eje, la cual es de 1,5°. Una vez curada la probeta y antes del ensayo de compresión, es necesario refrentar la cara superior con mortero de azufre, con objeto de obtener una superficie de mayor regularidad, con tolerancias más exigentes.

Las probetas se manipularán lo menos posible y se cubrirán (le manera adecuada, para evitar su desecación.

1º DEFINICIÓN DE LAS PROBETAS Y MOLDES (normas UNE 83.301 e ISO 1920)

a)La forma y dimensiones de las probetas de ensayo deben ser las siguientes (flg. 6.3):

• cubos de arista a;
• cilindros de diámetro a y altura 2a;
• prismas de arista a y longitud 4a 6 5a.

Figura 6.3 Forma y dimensiones de Las probetas según Normas UNE

La arista a ha de ser mayor que tres veces el tamaño máximo del árido, debiéndose adoptar la serie de valores a = 10, 15, 20, 25 y 30 cm, preferentemente a = 15 cm en el caso de probetas cilíndricas.

b) Los moldes de las probetas deben ser rígidos y no absorbentes. Sus caras planas tendrán una tolerancia cte ± 005 mm y sus ángulos rectos no tendrán variaciones superiores a ± 0,50. Los moldes deben ser estancos, siendo conveniente untarlos con aceite minera; o cualquier otra sustancia apropiada que no ataque al cemento, con objeto de evitar la adherencia del hormigón (fig. 6.4). 

Figura 6.4 Molde metalico y probeta recién desmoldada  

c) La barra de picado del hormigón debe ser rectilínea, de acero, de 6 mm de di1metro y longitud de 60 cm. En sus 25 mm finales será troncocónica y estará rematada en su extremo por un casquete esférico de 6 mm de radio. (Está demostrado que si se emplea una barra recta con su extremo cortado sin redondear, la probeta presenta una resistencia menor.)

Ensayos mecánicos mediante probetas Enmoldadas : Obtener las Resistencias del Hormigón a compresión.

Los ensayos principales sobre el hormigón endurecido son los correspondientes a sus resistencias mecánicas, de los que se trata en este apartado. Los métodos de ensayo que se describen a continuación tienen por objeto obtener las resistencias del hormigón a compresión, a flexotracción y a tracción indirecta, mediante la rotura de probetas fabricadas y conservadas en condiciones normalizadas, con arreglo a la norma EN 206. Sólo en el caso de ¡os ensayos de información (apartado 6.7-1.° las probetas se conservan en otras condiciones.

miércoles, 20 de abril de 2011

Otros Ensayos del Hormigón Fresco.

Además de los anteriores, pueden realizarse otros ensayos con el hormigón fresco, tales como:  determinación de la cantidad de agua de amasado (por secado y diferencia de pesada); control de la eficacia de amasado de una hormigonera (comprobando diversas fracciones granulométricas, por tamizado bajo agua, de muestras tomadas en distintas zonas de la hormigonera); contenido, limitación de tamaño y módulo granulométrico del árido grueso (por tamizado bajo agua); etc.

Contenido de Aire Ocluido del Hormigón Fresco.

Este método de ensayo se describe en la norma UNE 83.315, que se corresponde con la ISO 4848. El ensayo consiste, esencialmente, en determinar la deformación elástica que experimenta el hormigón fresco bajo una presión dada y en condiciones definidas, y comparar esta deformación con la de un volumen conocido de aire sometido a la misma presión. Para ello se utiliza un aparato que consta de una cuba con tapa hermética, más unos accesorios que permiten aplicar una presión conocida y observar su efecto en el volumen de muestra introducida.

Determinación de la Densidad del Hormigón Fresco.


El método de ensayo para la determinación de la densidad del hormigón fresco se describe en las normas UNE 83.317 e ISO 6276.

a) Se utiliza un molde rígido y estanco cuya menor dimensión no sea inferior a 10 cm, ni a cuatro veces el tamaño máximo del árido. Tanto su capacidad como su masa se determinarán con un error no mayor de 0,1 %. El molde se rellena y compacta de acuerdo con lo indicado en anteriormente para las probetas enmoldadas.

b) Se determina la masa del hormigón restando, de la masa total, la masa del molde, con un límite máximo de error de 0,2 % del alcance máximo de la balanza. Dividiendo por el volumen del molde se obtiene la densidad, que se expresará en kg/m3.

Ensayo de Consistencia del Hormigón Fresco.


Los métodos para medir la consistencia del hormigón fresco son numerosos y empíricos. Aunque no existe un método universal, el más comúnmente utilizado (y también el más sencillo) es el cono de Abrams, empleándose también la mesa de sacudidas, sobre todo en instalaciones fijas, y el consistómetro Vebe para hormigones muy secos.

A continuación describimos cada uno de estos ensayos:

a) Cono de Abrams 
Este método de ensayo se describe en la norma UNE 83.313, que se corresponde con la ISO 4109.

• Se utiliza un molde sin fondo de forma troncocónica, provisto de dos asas para manipularlo, con las siguientes dimensiones interiores (figuras 5.1 y 6.1):
Diámetro de la base superior: 100 mm ±3 mm
Diámetro de la base inferior: 200 mm ± 3 mm
Altura del tronco de cono: 300 mm ± 3 mm
• Se coloca el molde sobre una superficie plana, rígida y que no absorba agua. Se humedece el interior del molde y la superficie de apoyo. Se introduce el hormigón en tres capas de alturas sensiblemente iguales, picando cada capa con una baría metálica de 16 mm de diámetro y 60 cm de longitud. Se enrasa la superficie. 

Figura 6.1 Cono de Abrams.

• Se desmoldea inmediatamente, levantando el cono despacio y con cuidado en dirección vertical, sin producir sacudidas. Se mide el asiento por referencia a una regla horizontal colocada sobre el COn0 (fig. 5.1), tomando el punto más alto de la cara superior de la masa asentada El asiento se expresa por la medida obtenida, redondeada en centímetros.

• Este ensayo no es aplicable con áridos mayores de 40 mm. Además, si el asiento obtenido es inferior a 1 cm, el ensayo es muy poco significativo.

b)Mesa de sacudidas

Este método de ensayo se describe en la norma ISO 9.812, que se corresponden la ASTM C-124.
Se utiliza un molde sin fondo de forma troncocónica, cuyas bases tienen diámetros de 25 cm y 17 cm, respectivamente, y cuya altura es de 13 cm. En cuanto a la mesa de sacudidas, viene definida en la norma citada.

Una vez limpia la mesa, se coloca el molde sobre ella y se rellena de hormigón, compactándolo con varilla. Luego se saca el molde y se acciona la mesa, imprimiendo 16 sacudidas o golpes en caída libre, desde una altura de 12,5 mm.

La consistencia se expresa en tanto por ciento de aumento del diámetro de la base inferior del tronco de cono.

c) Consistómeiro Vebe (UNE 83.314, ISO 4110)

El consistómetro Vebe, desarrollado en Suecia, proporciona una medida bastante precisa de la consistencia de los hormigones secos, así como de su trabajabilidad.

El aparato (fig. 6.2) está constituido por una mesa vibrante, un cilindro de 240 mm de diámetro fijado a la mesa, un cono de Abrams que se coloca en su interior y un conjunto móvil que comprende un embudo, un vástago graduado y una placa de vidrio fija al extremo del vástago; éste puede deslizar verticalmente y ser bloqueado mediante un tornillo. 

Figura 6.2 Consistómetro Vebe.


Se coloca el cono en el cilindro, disponiendo encima el embudo. Se llena el cono de hormigón y se compacta, enrasando la superficie con paleta. Entonces, se gira el embudo para poder levantar el cono, lo que se hace suavemente.

La placa de vidrio se coloca en contacto sobre la masa fresca. Se pone en marcha la mesa vibrante, a la vez que un cronómetro. Entonces, la placa de vidrio va descendiendo lentamente con el hormigón. El cronómetro y la mesa vibrante se paran en el momento en que la superficie del hormigón se ha extendido lo suficiente para establecer un contacto completo con la placa de vidrio, cuyo diámetro es ligeramente inferior al diametro interior del cilindro. 

La consistencia Vebe viene medida por el número de segundos. Si el resultado es inferior a 5 segundos, el ensayo es poco significativo.

Ensayos del Hormigón Fresco.

Clasificación de los Ensayos del Hormigón.

Según su naturaleza, los métodos de ensayo normalmente empleados para determinar las resistencias del hormigón pueden clasificaras en destructivos y no destructivos.

a)Los ensayos destructivos son aquéllos que determinan la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de hormigón. Las probetas pueden fabricarse en moldes apropiados o bien
extraerse de una obra ya construida.

b) Los ensayos no destructivos determinan la calidad del hormigón sin destruir la pieza o estructura ensayada.

Según du finalidad los ensayos de resistencia del hormigón pueden clasificarse en los cuatro grupos siguientes:

a) Ensayos previos,  cuyo objeto es determinar la dosificación que ha de adoptarse con los materiales disponibles Y de acuerdo con las condiciones de ejecución previstas. Se efectúan en laboratorio antes de comenzar las obras.

b) Ensayos característicos, que tienen por objeto comprobar, antes de empezar el hormigonado, que la resistencia y dispersión del hormigón en obra se encuentran dentro de los límites admitidos en el proyecto.

c) Ensayos de control, que se efectúan Con Probetas moldeadas en obra, cuyo objeto es comprobar, a lo largo de la misma, que la resistencia del hormigón se mantiene igual o mayor que la exigida.

d) Ensayos de información1 que tienen por objeto conocer la resistencia del hormigón correspondiente a una parte de la obra y a una edad determinada, bien para poder fijar los plazos de desencofrado, bien para determinar la acción de las heladas durante el hormigonado, o para cualquier otra información acerca de la evolución de resistencias que experimenta el hormigón de ¡a estructura.

A continuación estudiaremos los principales ensayos del hormigón, en estado fresco (apartado 6.2) o en estado endurecido para determinar sus resistencias mecánicas. Otros ensayos de interés sobre el hormigón endurecido que no expondremos aquí son la determinación de la densidad, de la permeabilidad y del módulo de elasticidad, cuya descripción puede consultarse en las normas UNE correspondientes (83.312, 83.310 y 83.316 respectivamente).

martes, 19 de abril de 2011

Generalidades de los Métodos de Ensayo del Hormigón.

Estudiaremos en este capítulo los métodos de ensayo más comunes que se realizan con el hormigón. De ellos, unos se refieren al hormigón fresco y tienen como finalidad conocer las características del mismo; y otros se refieren al hormigón endurecido, siendo su objeto determinar sus cualidades y, fundamentalmente, su resistencia.

No es fácil definir las resistencias de un hormigón, ya que su comportamiento, frente a los distintos esfuerzos a que ha de estar sometido, es variable y complejo. Las medidas de las resistencias preconizadas por la Resistencia de Materiales pueden servir de base y punto de referencia, pero no son más que valores convencionales que dependen de multitud de factores: unos de ellos, ligados con el material en sí (granulometría y calidad de cemento y áridos, dosificación, confección); otros, dependientes de los métodos de ensayo (forma y dimensiones de las probetas, conservación de las mismas, edad, tipo de solicitación, velocidad de carga).

Por esta causa, el comportamiento resistente del hormigón, en las distintas piezas de una estructura, será distinto del correspondiente a la probeta que sirvió de base para determinar su resistencia. Por otra parte, existe una dispersión de los resultados de las distintas probetas de un mismo ensayo.

Los métodos de ensayo utilizados hoy día para la determinación de las distintas características del hormigón varían poco de unas normas a otras, gracias a los trabajos del Comité Europeo de Normalización (CEN), encargado por la Comisión de la Unión Europea de la redacción de una normativa común (Normas EN) sobre productos de construcción.

En relación con el hormigón, el CEN ha redactado la Norma EN 206 que abarca la composición, clasificación, propiedades y durabilidad de los hormigones, así como el control y conformidad de sus cualidades, admitiendo para los distintos métodos de ensayo las Normas Internacionales ISO. Concordantes con esta normativa son las normas españolas UNE de la serie 83 para ensayos de hormigón.