MARTILLO SCHMIDT (ESCLERÓMETRO)
Antonio Lozano GEOENGINEERING SERVICES & CONSULTING E.I.R.L. Se presentan en este documento las características, principio de funcionamiento y procedimiento de utilización del Martillo Schmidt (esclerómetro) según la norma ASTM 0!"# 0 y las recomendaciones de la $S%M (&'"!c) y su ersión reisada (Aydin, 00'), para estimar en el campo o en la*oratorio la resistencia a compresión simple de la roca ensayada a partir de la medida del re*ote proporcionada por el martillo+
1.
INTRODUCCIÓN
$deado $deado en un principio principio para estimar la resistencia a compresión simple del concreto, el martil martillo lo de Schmid Schmidtt se ha modic modicado ado conenie conenientemen ntemente te dando lugar a arios arios modelo modelos, s, alguno alguno de los cuales cuales resul resulta ta apropiado apropiado para estimar estimar la resistenc resistencia ia a compresión simple de la roca (%-S)+ Su uso es muy frecuente dada la mane.a*ili mane.a*ilidad dad del aparato, aparato, pudiendo pudiendo aplicarse aplicarse so*re roca matriz matriz y so*re las discontinuidades discontinuidades (resistencia de los la*ios)+ / ensayo consiste en medir la resistencia al re*ote de la superficie de la roca ensayada+ a medida del re*ote se correlaciona correlaciona con la resist esisten enci cia a a comp compres resió ión n simp simple le mediante un gr1co de*ido a Miller (&'2) 3ue contempla la densidad de la roca y la orientación del martillo respecto del plano ensayado+
2.
TIPOS DE MARTILLO
/n la pr1ctica pr1ctica común se utilizan utilizan dos tipos de martillo, el tipo con una energía de impacto de 0+"# 4+m y el tipo 4 con una energía de impacto de +0" 4+m+ os re*otes medidos con estos martillos se denotan con los sím*olos % y %4, respectiamente+ respectiamente+ Am*os martillos proporcionan *uenos resultados para alores de compresión simple de la roca o la discontinuidad ensayada dentro del rango 0 &0 M5a+ 5re 5reia iame ment nte e al a6o a6o 00' 00',, $S%M $S%M recomenda*a únicamente el martillo de tipo 7 ahora los dos est1n permitidos (Aydin 00')+ /l martillo tipo 4 se usa*a mayoritariamente para concreto+ concreto+ Sin em*argo es menos sensi*le a las irregularidades de la supercie ensayada y sería por tanto preferi*le para la realización de ensayo ensayos s de campo campo++ a norma norma ASTM ASTM no especifica el tipo de martillo+ Ayday y 8o9tan (&'') o*tuieron, de acuerdo al procedimiento de toma de datos sugerida por la recomendación $S%M (&'"!c), la
siguiente correlación empírica entre los números de re*otes de am*os martillos: % ; "+&< = &+<' % ; 0+!!)
(r
siendo %4 y % el número de re*otes propor proporci ciona onado do por un martillo martillo tipo 4 y , respe respecti ctiam ament ente7 e7 y r , el coeciente de determinación lineal+
. DESCRIPCIÓN PRINCIPIO DE "UNCIONAMIENTO
!
"i#. 1. S$%%in 'on#it)ina' a t*a+,- )$' a*ti''o o-t*ano -- %o/on$nt$-
/l martillo de Schmidt (>ig+ &) es un dispositio mec1nico usado para realizar ensayos no destructios en materiales como el concreto o roca+
"i#. 2. P*in%i/io )$ 0n%ionai$nto )$' a*ti''o -onsiste *1sicamente en un 1stago 3ue llea conectado un muelle+ Se coloca el 1stago so*re la roca y se introduce en el martillo empu.1ndolo contra la roca, lo 3ue da lugar a 3ue se almacene energía en el muelle 3ue se li*era autom1ticamente cuando esa energía el1stica alcanza un cierto niel y lanza una masa contra el 1stago+ a altura 3ue alcanza esta masa al re*otar, 3ue se mide en una escala graduada de 0 a &00, es directamente proporcional a la dureza y por tanto a la resistencia a compresión simple de la supercie de la roca (>ig+ )+
.
5ara cali*rar el martillo se utiliza un yun3ue de prue*a+ Se recomienda realizar esta prue*a de funcionamiento cada ez 3ue se utilice el dispositio+ Si no se dispone del yun3ue de prue*a se recomienda eniarlo al fa*ricante para su che3ueo despu?s de realizar &000 impactos o cada # meses+
PROCEDIMIENTO DE MEDIDA
/l martillo únicamente se de*e usar en las supercies de los materiales a ensayar y en el yun3ue de prue*a+ /n el caso de ensayos in situ, el desarrollo del ensayo consiste en una preparación de las zonas elegidas, eliminando la p1tina de roca meteorizada+ 5ara alisar la supercie de ensayo se utiliza una piedra de amolar (>ig+ #)+
•
•
"i#. . P*$/a*a%in )$ 'a -/$*0i%i$ )$ $n-ao 5ara la e.ecución del ensayo, se realizan los siguientes pasos: •
5osicionar el perpendicularmente a la roca ensayada+
martillo la superficie de
•
@isparar el 1stago o punzón de impacto &B empu.ando el martillo hacia la supercie de ensayo hasta 3ue el *otón 2B salte hacia fuera (>ig+ <)+ 5ulsar el *otón para *lo3uear el 1stago de impacto despu?s de cada impacto+ A continuación, leer y anotar el alor de re*ote indicado por el puntero
"i#. S. So/o*t$ /a*a t$-ti#o- )$ *o%a
"i#. . E3$%%in )$' $n-ao 5ara la realización de ensayos so*re testigos de roca o*tenidas en la perforación de sondeos se utiliza una *ase especial de acero (>ig+ S), de 0 9g de peso para los ensayos con martillo tipo , so*re la 3ue se apoya la pro*eta de roca cilíndrica de di1metro mínimo S< mm (4C) y longitud superior a &00 mm ($S%M)+ 5ara los ensayos con martillo tipo 4, $S%M sugiere un di1metro igual o superior a !< mm (T) y 3ue la *ase tenga un peso de <0 9g+
5ara la e.ecución de la prue*a de funcionamiento se de*en realizar los siguientes pasos: •
•
•
-olocar el yun3ue de prue*a (>ig+ 2) en una supercie dura y lisa+ impiar las supercies de contacto del yun3ue y del 1stago de impacto+ /.ecutar &0 impactos con el martillo y compro*ar los resultados compar1ndolos con el alor de cali*ración especicado en el yun3ue de prue*a+
"i#. 4. !n5$ )$ /*($6a /l factor de corrección (>-) se de*e aplicar a todas las lecturas o*tenidas en los ensayos y se calcula como:
@e esta manera se tiene en cuenta la p?rdida de rigidez del muelle del martillo con el paso del tiempo+ Mediante el martillo de Schmidt, o esclerómetro, se puede, por tanto, estimar la resistencia a compresión simple de la roca a partir de la resistencia al re*ote de la superficie de roca ensayada+ -omo se ha comentado anteriormente, esta supercie de*er1 estar fresca y limpia, sin ningún signo de alteración ni fracturas+ /sta medida del re*ote se correlaciona con la resistencia mediante el gr1fico de Miller (>ig+ ") 3ue tiene en cuenta la densidad de la roca y la orientación del martillo respecto al plano de roca ensayado+
-on el alor medio o*tenido y conociendo la densidad de la roca se entra en el gr1co de Miller, o*teni?ndose el alor de resistencia a compresión para el material ensayado+ -on los alores o*tenidos se puede clasicar la roca por su resistencia (>ig+ !)+
D$-%*i/%in
R$-i-t$n% ia a
/Dtremadamente
E & M5a
Muy *landa
& M5a
Flanda
M5a
Moderadamente @u ra
0 M5a 0 &00 M5a
Muy dura
&00 0 M5a
/Dtremadamente
G 0 M5a
"i#. >. C'a-i0i%a%in )$ 'a *$-i-t$n%ia -$#?n 'a ISRM a siguiente ta*la (>ig+ ') muestra alores típicos medidos en diferentes tipos de roca con un martillo Schmidt tipo +
Ti/o )$ "i#. 7. G*89%o )$ %o**$'a%in /a*a $' a*ti''o S%:it $nt*$ *$-i-t$n%ia a %o/*$-in; )$n-i)a) )$ 'a *o%a *$6ot$ (Mi''$*; 1<4=) /l alor estimado a partir del martillo de Schmidt de*e ser o*tenido estadísticamente, de tal manera 3ue sea un alor representatio+ $S%M recomienda tomar 0 lecturas en diferentes zonas con la opción de parar cuando alguna de las lecturas siguientes a las diez primeras diera de la inmediatamente anterior un m1Dimo de < golpes+ a norma ASTM recomienda tomar &0 lecturas+ $S%M (&'"!c) sugiere utilizar el promedio de las diez lecturas con alores m1s altos+ a ASTM recomienda descartar las lecturas 3ue dieran m1s de " golpes del promedio y despu?s promediar las restantes+ a $S%M reisada sugiere no descartar ninguna lectura y presentar los alores o*tenidos mediante un histograma de frecuencias 3ue incluya el promedio, mediana, moda y el rango+
Andesita Arenisca Fasalto -aliza -reta -uarcita @ia*asa
@o lomía
/s3uisto 8a*ro 8neiss 8ranito imolita utita Marga M1rmol 5eridotita 5rasinita Sal Serpentinit To*a Heso
RL ! #0 # &2 &0
<" ! ' ' #' #2 ' <0 20 ' <& <'
"i#. <. Va'o*$- t@/i%o- )$ n?$*o )$ *$6ot$- $)i)o- %on a*ti''o ti/o L /a*a )i0$*$nt$- *o%a-
/n general, el alor de I-S 3ue se o*tenga para una determinada
$gualmente, mediante la aplicación del martillo de Schmidt tipo so*re una discontinuidad se puede o*tener la resistencia a compresión simple de los la*ios de la discontinuidad (I-S)+ /n este caso, se indicar1 eDpresamente 3ue son alores de resistencia medidos so*re la supercie de la discontinuidad+ discontinuidad de*er1 ser inferior a la resistencia a compresión simple de la roca sana, de forma 3ue
en general se podr1 estimar I-S como la resistencia a compresión simple del material sano diidida entre una constante 3ue se aproDimar1 a + para rocas densas, a para rocas intermedias y 3ue llegar1 a &0 para el caso de rocas porosas+
=.
EEMPLO DE MEDIDAS ! ANBLISIS DE RESULTADOS
Se pretende estimar en campo la resistencia a compresión simple de la roca de un talud ertical con un martillo tipo , aplic1ndolo en posición horizontal (0J) so*re la superficie de la roca+ /l material es una # caliza de peso específico 2 94Km + 5reio a la e.ecución de la secuencia de ensayos se realiza la prue*a de funcionamiento del martillo mediante el yun3ue de prue*a para determinar el factor de corrección utilizando la fórmula descrita en el apartado anterior+ Si las lecturas del aparato son m1s *a.as 3ue el alor de cali*ración del yun3ue, el factor de corrección ser1 mayor 3ue &+ 5or el contrario, si los alores son m1s altos 3ue el alor de referencia del yun3ue, el factor ser1 menor 3ue &+ a corrección de los datos se realiza multiplicando el alor de cada una de las lecturas o*tenidas por el coeciente de corrección+ /n la ta*la siguiente (>ig+ &0) se muestran las medidas del re*ote o*tenidas al ensayar la superficie de la roca caliza ensayada+
"i#. 1. E3$/'o )$ $)i)a- )$' *$6ot$ %on a*ti''o S%:i)t ti/o L /l factor de corrección del martillo empleado se determinó con el yun3ue de prue*a, proporcionando un alor de &+0+ os alores corregidos de la tercera columna de la ta*la se han o*tenido multiplicando las
medidas o*tenidas en campo por el factor de corrección+
/n la cuarta columna se presentan ordenadas de menor a mayor las lecturas corregidas+ /l promedio de las &0 medidas con alores m1s altos (; 0) es el alor del re*ote (% ) de acuerdo a lo sugerido por la $S%M (&'"!c)+ a ersión reisada sugiere presentar todas las medidas mediante un histograma de frecuencias (>ig+ &&)+ /l promedio de las 0 medidas es <"+ as dos medidas 3ue dieren en m1s de " del alor promedio se descartan (som*readas en amarillo), calculando el alor promedio de las restantes medidas (; <2)+ /ste es el alor % sugerido por la ASTM+
#
(2 94Km ) y la orientación del martillo (horizontal) se entra en el gr1fico de correlación de Miller, o*teni?ndose unos alores estimatios de la resistencia a compresión simple (%-S) para el material ensayado+ 5ara % ; 0 ($S%M) se o*tiene un alor %-S de &< M5a, para % ; <" ($S%M reisada) %-S ; & M5a y para % ; <2 (ASTM) se o*tiene una %-S de &&2 M5a+
4.
RE"ERENCIAS
ASTM 0!"# 0+ Standard test method for determination of roc9 hardness *y re*ound hammer method+ Aydin, A+ $S%M Suggested method for determination of the Schmidt hammer re*ound hardness: %eised ersión+ $nt I %oc9 Mech Mining Sci (00')+ $S%M+ 5art #+ Suggested method for determination of the Schmidt re*ound hardness+ $n $S%M suggested Methods (&'!&)+ $T8/+ Manual de $ngeniería de Taludes (&'!")+ 5%L-/ SA+ Lperating $nstructions Schmidt Nammers+
%amírez,
5+
y
Ale.ano,
+
Mec1nica de %ocas: >undamentos e $ngeniería de Taludes (00!)+
"i#. 11. Hi-to#*aa )$ 'a- $)i)a- o6t$nia-on los alores medios o*tenidos según $S%M y ASTM y conociendo la densidad de la roca
Ohang, + /ngineering 5roperties of %oc9s+ /lseier (00)+ Sia9ugan,
4+,
Arulra.ah,
A+ and Fo, M+ P+ a*oratory Testing of Soils, %oc9s and Aggregates+ I+ %oss (0&&)+
