Método sugerido por el ISRM para la determinación de la dureza de rebote del martillo Schmidt: Versión revisada

Método sugerido por el ISRM para la determinación de la dureza de rebote del martillo Schmidt: Versión revisada

Adnan Aydin

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1        Introducción

Gracias a sus atributos portátiles, sencillos y asequibles, el martillo Schmidt (SH) es un aparato de índice ideal, lo que explica su creciente popularidad y la ampliación de su gama de aplicaciones. El valor de dureza de rebote (R) del SH es quizás el índice más utilizado en la práctica de la mecánica de rocas para estimar la resistencia a la compresión uniaxial (UCS) y el módulo de elasticidad (E) de la roca intacta, tanto en condiciones de laboratorio como in situ. El SH también se utiliza ampliamente para estimar la UCS de las paredes de discontinuidad y evaluar la trabajabilidad, la excavabilidad y la perforabilidad de las rocas por medios mecánicos (procesos de corte, pulido, fresado, trituración y fragmentación en canteras, perforación y excavación de túneles). En las tres décadas transcurridas desde la publicación del anterior método sugerido por el ISRM para la realización del ensayo SH [1], los investigadores han tratado de establecer correlaciones entre los valores de rebote SH (R) y el UCS y E para diferentes tipos de roca. Recientemente, Aydin y Basu [2] llevaron a cabo una revisión crítica de las cuestiones básicas, en la que se consideró la influencia del tipo de martillo, la dirección del impacto del martillo, los requisitos de las muestras, la intemperie, el contenido de humedad y los procedimientos de ensayo, recopilación/reducción y análisis de datos. La comprensión

del funcionamiento del aparato y la

Los mecanismos y modos de indentación tras el impacto del martillo son cruciales para abordar estas cuestiones, determinar cómo se puede reducir la dispersión de los datos y establecer un grado de dispersión aceptable o esperado.

Con esta noción, este método sugerido revisado pretende aclarar y mejorar la metodología actual de pruebas de SH e identifica las áreas en las que se necesita más investigación, en particular la personalización del nivel de energía y el diámetro y la curvatura del émbolo para adaptarse a grupos de rocas con microestructuras radicalmente diferentes.

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1. Alcance

Este método sugerido revisado se centra en el uso del SH para determinar la dureza de rebote de las superficies rocosas tanto en condiciones de laboratorio como in situ, con énfasis en el uso de este valor de dureza como índice de la UCS y E de los materiales rocosos. Este método sugerido revisado sustituye a la parte del documento anterior del ISRM [1] que trataba del ensayo SH.

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1. Aparato

           3.1Principio de funcionamiento

Por favor, envíe cualquier comentario por escrito sobre esta ' ' Sugerencia de ISRM

Método'' al Prof. Resat Ulusay, Presidente de la Comisión de Métodos de Ensayo del ISRM (resat@hacettepe.edu.tr).

Reimpreso de International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 46, A. Aydin, ISRM Suggested Method for Determination of the Schmidt Hammer Rebound Hardness: Revised Version, 627- 634, 2009, con permiso de Elsevier.

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A. Aydin (& )

Departamento de Geología e Ingeniería Geológica, Universidad de Mississippi, Oxford,

MS 38677, ESTADOS UNIDOS

Correo electrónico: aaydin@olemiss.edu

R. Ulusay (ed.), The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization,        25

Pruebas y seguimiento: 2007-2014, DOI: 10.1007/978-3-319-07713-0,

2008 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados                                                                                                                    

El SH consta de un pistón con muelle que se libera al presionar el émbolo contra una superficie (Fig. 1). El impacto del pistón sobre el émbolo transfiere la energía al material. El grado de recuperación de esta energía depende de la dureza (o resistencia a la penetración/daño del impacto) del material, que se expresa como un porcentaje de la longitud máxima estirada del muelle de la llave antes de la liberación del pistón a su longitud después del rebote.

Fig. 1 Principio de funcionamiento de un martillo Schmidt [3]

Prima vera

CARGADO DESPUÉS DE DISPARAR LISTO PARA DISPARAR

Muelle[pic 5]

compr total

mente ensay ado

En

Muelle

totalmente comprimido

Botón en

El bloque indicador lee el rebote máximo

ligeramente comprimido

Botón en

Botón fuera

bdicador        Indicador

e bloquear

n        bloque

ar

cero        a cero

Primave ra ampliada

Prima vera en reposo

Muelle ligeramente comprimido

3.2Tipo de martillo, rango de prueba y calibración

El anterior método sugerido por el ISRM [1] respaldaba el uso de sólo el SH de tipo L. Sin embargo, para un diámetro de punta de émbolo y un radio de curvatura determinados, la energía de impacto del SH determina su rango de aplicación. Por lo tanto, esta limitación debe tenerse en cuenta al seleccionar el tipo de martillo. Por ejemplo, los martillos estándar de tipo L y N, con energías de impacto respectivas de 0,735 y 2,207 N m, deben utilizarse con precaución cuando el UCS del material de la roca o

muro de discontinuidad está fuera del rango de 20-150 MPa, donde

punta del émbolo (normalmente Brinell 500 o Rockwell 52 C). Es esencial verificar que los martillos mantienen sus valores de rebote estándar antes y después de las investigaciones de campo. En los estudios de correlación, deben tomarse dos lecturas consistentes dentro del rango predeterminado de rebote del yunque antes y después de ensayar cada espécimen. Una desviación en los valores de rebote calibrados puede sugerir que el resorte de la llave está perdiendo su rigidez y debería ser reemplazado. Si esto no es posible, se debe calcular un factor de corrección (CF) para el martillo [1] y aplicarlo a todas las lecturas para tener en cuenta la pérdida de rigidez:

la sensibilidad disminuye y la dispersión de los datos aumenta. El martillo de tipo N es menos sensible a las irregularidades de la superficie, y debería preferirse en las aplicaciones sobre el terreno; mientras que el martillo de tipo L tiene mayor sensibilidad en el rango inferior y da mejores resultados cuando se realizan pruebas en rocas débiles, porosas y meteorizadas.

El uso de diferentes tipos de martillos da lugar a conjuntos de datos que pueden no estar fácilmente correlacionados. Aunque los martillos estándar de tipo L y N mostraron tener coefi cientes de correlación demostrablemente altos, estas correlaciones pueden no ser

CF        valor estándar especificado del yunque media de diez lecturas en el yunque

1. Procedimiento[pic 6][pic 7]

1. Requisitos de las muestras

ð1Þ

igualmente convincentes en toda la gama de UCS porque se basan en la suposición de que ambos tipos de martillos producen modos de indentación similares en cada punto de impacto [2]. Además, la mayor energía de impacto del martillo de tipo N (que corresponde a la exploración de un mayor volumen de material mediante una penetración más profunda y amplia) debería reducir la dispersión de los valores de rebote en comparación con los martillos de tipo L

[2]. Los SH se suministran con yunques de calibración con puntos de impacto guiados verticalmente y fabricados con

acero tan duro como el del

Las muestras deben estar intactas (sin grietas visibles), ser uniformes desde el punto de vista petrográfico y ser representativas del dominio de la masa rocosa (identificada a partir de núcleos o exposiciones) que se está caracterizando. Las superficies de prueba, especialmente bajo la punta del émbolo (puntos de impacto), deben ser lisas y estar libres de polvo y partículas. En el campo, se puede utilizar una piedra abrasiva de grano medio para alisar localmente las superficies ásperas en la roca dura. El papel de lija fino puede utilizarse para alisar las superficies de los núcleos y de las muestras en bloque, especialmente[pic 8]

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