Los ensayos al concreto son el primer paso del desarrollo constructivo que marcará la pauta para un veredicto de calidad y durabilidad de las estructuras construidas con este material. Durante la ejecución de proyectos, en algunos casos, este procedimiento se considera un formalismo que se hace por cumplir, pero no porque su análisis represente importancia para la ejecución de la obra. Sin embargo, este procedimiento es requisito en las licitaciones para obtención de certificaciones o como base para un anticipo económico. Si se le da la importancia que corresponde, esto permite tomar decisiones para optimizar desempeños y una buena ejecución de los procesos constructivos. ENSAYOS DE ACEPTACION DEL CONCRETO • Ensayo de comprensión • Ensayo de flexión • Ensayo de tracción por comprensión diametral • Esclerometría • Módulo de elasticidad estático • Extracción y ensayo de testigos diamantinos • Ensayo de comprensión en cubos de concreto • Rotura a la comprensión de bloques de concreto • Rotura a la comprensión de ladrillos de arcilla cocida • Rotura a la comprensión de ladrillos de concreto
Pruebas , muestreo y estudios de calidad para concretos.
El objetivo del muestreo del concreto, es obtener información confiable sobre los materiales que lo componen, tomando como base pruebas e investigaciones que se realizara.
El objetivo del muestreo del concreto, es obtener información confiable sobre los materiales que lo componen, tomando como base pruebas e investigaciones que se realizan sobre las propiedades del mismo, que nos permita identificar las características y nos de la información para poder hacer si fuera necesario un mejoramiento de sus componentes.
El conocimiento de las características físicas y componentes de los materiales es fundamental, ya que asegura la calidad del concreto asi como su resistencia y durabilidad en las obras a realizar.
Se llevarán a cabo los estudios previos de los materiales y las zonas a intervenir así como sus necesidades, levantamiento topográfico reciente y proyecto indicando los aspectos técnicos para su correcta ejecución.
Las normas para proyectar las
estructuras de concreto se basan, en cuanto a calidad se refiere, en los
resultados del ensayo de la compresión de probetas preparadas y curadas en
condiciones normalizadas, rotas a 28 días de edad. Este largo plazo causa
dificultades pues sus indicaciones se conocen cuando ya han sido colocadas
grandes cantidades de concreto; esto es trágico si el resultado acusa una
calidad defectuosa.
Se impone utilizar métodos
acelerados que permitan aplicar inmediatos correctivos en casos necesarios. Los
métodos acelerados permiten, además, conocer rápidamente si la porción
proyectada alcanza las resistencias requeridas.
Los autores estudian tres modos de
operar, limitándose principalmente al estudio de la relación entre los
resultados obtenidos para la resistencia a la compresión alcanzada por el método
normalizado a 28 días y la que arrojan los ensayos acelerados, por el concreto
preparado con el cemento portland ordinario.
Según ellos el ensayo acelerado debe
cumplir las siguientes condiciones:
1) El procedimiento y los utensilios
serán relativamente sencillos. El equipo será posible trasladar y montar en la construcción
que se vigila.
2) Los resultados del ensayo serán
reproducibles y comparables con los obtenidos en otros lugares utilizando el
mismo equipo.
3) Los resultados del ensayo deberán
obtenerse dentro de las 24 a 28 horas desde que se prepare el concreto y para
finalizarlo debe exigir un mínimo de trabajo adicional.
4)La relación entre el valor
acelerado y el del ensayo a 28 días deberá poder aplicarse a hormigones de un
amplio rango de resistencias. Es de desear que la relación mencionada no
aparezca influenciada por el uso de aditivos usado comúnmente.
Los métodos de resistencias
aceleradas imponen un curado acelerado de las probetas. Esto se consigue
acelerando la velocidad de hidratación del cemento que así endurece mas rápidamente
y alcanza una resistencia suficiente en un intervalo de tiempo mas corto.
Los siguientes dos métodos conducen
a resultados repetibles y reproducibles:
a) Aplicación de calor desde el
exterior usualmente mediante agua caliente.
b) Retención del calor producido por
la hidratación del cemento aplicando un aislamiento conveniente.
Al primer grupo pertenece el método
del agua caliente y el del agua hirviente.
El método del agua caliente
satisface las condiciones de sencillez y proporciona resultados dentro de 36 horas.
Inicialmente se aplico agua a 35°C; el incremento de la resistencia fue relativamente
pequeño. Mas tarde la temperatura aplicada fue de 55 °C y asi quedo aceptado
por el Comité Británico de Ensayos Acelerados.
En el método con agua hirviendo, las
probetas y sus moldes se sumergen en agua calentada previamente a 60°C; a continuación
se hace hervir el agua durante 7 horas. Seguidamente se extraen las probetas y,
después de enfriarlas durante 1 hora, se las rompe a compresión. El método se
ha modificado colocando las probetas en agua hirviendo manteniendo la ebullición
durante 3 horas y media; luego se enfrían durante 1 hora y se rompen a compresión.
ESTUDIOS PREVIOS
T. N. Akroyd ensayo varios métodos y
concluyo en que el método de ebullición modificado resulta el mas eficiente y
proporciona mejores resultados que los otros (1).
Las investigaciones realizadas en el
Instituto Central de Investigaciones de la Construcción han conducido a la conclusión
de que el método que usa agua a 55°C, adoptado por el Comité Ingles de Ensayos
Acelerados, proporciona resultados suficientemente dignos de confianza.
Investigaciones realizadas durante
la construcción de la presa de Idukki en el Estado de Kezala condujeron a la adopción
del método "ebullición modificado" recomendado por Malhotra y
Zoldners (2).
El método por retención del calor
producido en la hidratación requiere un plazo de curado mas largo. Los
resultados son muy afectados por la temperatura del concreto al finalizar el
amasado; es poco lo que se aumenta la resistencia cuando se ensayan cementos de
poco calor de hidratación.
MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
cemento: Portland ordinario.
agregado fino: arena de rio.
agregado grueso: granito con 20mm de tamaño mínimo.
agua: la usada para
beber, de la red ciudadana.
probetas: cubos de concreto
compactados por vibración y obtenidos en hormigonadora
de 142 litros. Los cubos, de 15 cm de arista, se enmoldaron en moldes de hierro colado.
Tanque para el curado acelerado: de
acero, con las dimensiones: 93 x 41 x 55 centímetros. Aislado exteriormente con
contrachapado de madera.
El agua se llevo a 100°C en 2 horas
y media mediante tres elementos eléctricos de calefacción cada uno de 2kW.
Se prepararon 6 cubos: 3 para el
curado acelerado y otros 3 para el ensayo normalizado a 28 días.
Después de llenos y vibrados los
moldes, se les mantuvo durante 24 horas en ambiente húmedo a la temperatura del
laboratorio.
La rotura, después del curado
acelerado, se realizo en una prensa de 200 ton.
El estudio se limito a la determinación
de la relación entre la resistencia obtenida con el método acelerado y la
alcanzada según las normas a los 28 días. Estos valores se llevaron a un
sistema de coordenadas rectangulares cuyos ejes fueron:
- Abscisas: La resistencia alcanzada
normalmente a 28 días.
- Ordenadas: El cociente r = resistencias aceleradas/resistencias a 28
días.
Con igual procedimiento se obtuvo la
ecuación que une los valores de "r" y de la relación agua/cemento =
w.r = 0.5w - 0.1.
El conocimiento del valor
"r" para cada tipo de concreto permite conocer el valor real que
alcanzara la resistencia a la compresión a los 28 días
CONCLUSIONES
1.- La resistencia con el curado
acelerado es, aproximadamente, el 25 a 35 % de la resistencia alcanzada según
procedimiento normal a los 28 días.
2.- Para hormigones de los tipos 100
a 350, el valor "r" esta en relación lineal con la resistencia normal
a los 28 días.
3.- Cuando la resistencia obtenida
con el curado acelerado se conoce, se puede predecir la resistencia normal a 28
días, con una certeza del 80 %. La ecuación es:
EVALUACION DE LA CALIDAD DEL
CONCRETO
ETAPAS DEL CONTROL DE CALIDAD
La ejecución de pavimentos de
concreto comprende las distintas capas que constituyen la estructura:
terraplen, sub-base, base y el concreto propiamente dicho. En lo que sigue, nos
referimos estrictamente al concreto.
La primera etapa del control de
calidad comienza con los componentes del concreto: piedra partida (o canto
rodado), arena, agua, cemento y eventualmente aditivos.
Una vez que se puede asegurar que
los componentes que se emplean son los apropiados, se debe asegurar que las
proporciones que intervienen en la mezcla sean las que corresponden a la dosificación
elegida, cualquiera sea el método empleado para dosificar y la forma de medición.
Lógicamente, es preferible la medición de los mismos en peso porque se obtiene
una menor variación. En algunos casos, la medición en peso de todos los
componentes es imprescindible.
asegurada las proporciones de la
mezcla, se debe constatar que el hormigón este correctamente mezclado, que sea homogéneo
y que presente características adecuadas en estado fresco. Conviene entonces
evaluar estas características, para lo cual se cuantifican algunas de sus
propiedades, es decir, se emplean procedimientos prácticos que permiten asignar
un numero a esa propiedad. De esa manera se evitan los juicios subjetivos en la
calificación del concreto fresco.
Para ser mas claros daremos un
ejemplo: a menudo se dice que una mezcla es "gorda". Ese calificativo
depende de la persona que observa el concreto pero otro observador puede o no
coincidir con ese juicio. Son siempre preferibles los comentarios del tipo:
"El asentamiento del concreto era de 5 cm". Esa observación no
depende de un criterio subjetivo e implica que cualquiera que determine esa
propiedad debería obtener un valor similar.
El concreto fresco debe colocarse
dentro de moldes o dentro de un equipo pavimentado y debe compactarse
adecuadamente. La resistencia y durabilidad del concreto dependerán
preponderantemente de esta tarea.
La terminación superficial adquiere
suma importancia porque el concreto constituirá la superficie de rodamiento.
Esta superficie no debe ser irregular ni estar ondulada. Ya estamos muy lejos
de las épocas en que circular por un pavimento de concreto implicaba soportar
el clásico "toc-toc" provocado por las juntas y la sensación de
"cabalgar" por las ondulaciones de la superficie. Con un trabajo prolijeo
o ayudados por los nuevos equipos de colocación, es posible obtener superficies
muy seguras y hay distintas formas de evaluarla.
Pero la seguridad en el transito
depende también de la textura superficial del pavimento. Ante una frenada
brusca o una curva, el auto no debe deslizar o derrapar. Para ello, se deben
"dibujar" pequeños surcos sobre el pavimento para incrementar la
adherencia.
Una vez que el concreto está
colocado y terminado, asegurándonos que no haya ondulaciones excesivas y que
posea una correcta textura, se inicia la etapa de curado. Este proceso tecnológico
consiste en darle al concreto las condiciones de humedad apropiadas para
posibilitar la evolución de resistencia. Es claro que el componente que
evoluciona es el cemento, el que, al reaccionar con el agua, hace que la mezcla
fragüe (se transforme en un sólido) y luego endurezca paulatinamente hasta alcanzar
la resistencia deseada. Este proceso es paulatino; se acelera con altas
temperaturas y se retarda con temperaturas bajas, por lo que se debe tener en
cuenta este factor. Además, un correcto curado permite evitar la aparición de
fisuras no deseadas.
Al cabo de algún tiempo (días o
semanas, dependiendo de diversos factores), el concreto se encuentra en
condiciones de soportar el tránsito para el que fue diseñado. Pero se debe
tener la seguridad de que se ha ejecutado el espesor previsto y que se ha
alcanzado la resistencia esperada, para lo cual se debe proceder a la extracción
y ensayo de testigos. Sobre estos testigos pueden evaluarse distintas características.
Si todas ellas son satisfactorias, se ha logrado el objetivo. Se ha construido
un excelente pavimento de concreto, una estructura segura, económica y durable,
pero lo más importante, se tiene la certeza de ello.
LA RECOMENDACION DE LA NORMA
E060, DEL ACI, ASTM.
NORMA E060
CAPITULO 5.
CALIDAD DEL CONCRETO, MEZCLADO Y COLOCACION
5.2
DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO
5.2.1 La dosificación
de los materiales para el concreto debe establecerse para permitir que:
(a) Se logre la trabajabilidad y
consistencia que permitan colocar fácilmente el concreto dentro del encofrado y
alrededor del refuerzo bajo las condiciones de colocación que
vayan a emplearse, sin segregación
ni exudación excesiva.
(b) Se logre resistencia a las
condiciones especiales de exposición a las que pueda estar
sometido el concreto, según lo
requerido en el Capítulo 4.
(c) Se cumpla con los requisitos de
los ensayos de resistencia de 5.6.
5.2.2 Cuando se empleen materiales diferentes para distintas partes de una misma
obra, debe evaluarse cada una de las combinaciones de ellos.
5.2.3 La dosificación del concreto debe establecerse
de acuerdo con 5.3 ó alternativamente con 5.4 y se deben cumplir las
exigencias correspondientes del Capítulo 4.
5.3 DOSIFICACIÓN
BASADA EN LA EXPERIENCIA EN OBRA O EN MEZCLAS DE PRUEBA
5.3.1 Desviación
estándar
5.3.1.1 Cuando se dispone de registros de
ensayos, debe establecerse la desviación estándar de la muestra, Ss. Los registros de ensayos a partir
de los cuales se calcula Ss, deben cumplir
lassiguientes condiciones:
(a) Deben representar los materiales, procedimientos de
control de calidad y condiciones similares a las esperadas. Las variaciones en
los materiales y en las proporciones dentro de la muestra no deben haber sido
más restrictivas que las de la obra propuesta.
(b) Deben representar a concretos producidos para lograr
una resistencia o resistencias
especificadas, dentro del rango de 7 MPa de f’c.
(c) Deben consistir en al menos 30 ensayos consecutivos, o
de dos grupos de ensayos
consecutivos totalizando al menos 30 ensayos como se define
en 5.6.2.3, excepto por
lo especificado en 5.3.1.2.
5.3.1.2 Cuando no se dispone de registros de
ensayos que se ajusten a los requisitos de 5.3.1.1, pero sí se tenga un
registro basado en 15 a 29 ensayos consecutivos, se debe establecer ladesviación estándar de la muestra, Ss, como el producto de la desviación
estándar calculada de la muestra por el factor de modificación de la Tabla
5.1. Para que sean aceptables, losregistros de ensayos deben ajustarse
a los requisitos (a) y (b) de 5.3.1.1, y debenrepresentar un solo registro de ensayos consecutivos que
abarquen un período no menor de45 días calendarios consecutivos.
5.3.2 Resistencia
promedio requerida
5.3.2.1 La resistencia promedio a la
compresión requerida,f’cr, usada como base para la dosificación del concreto debe ser determinada
según la Tabla 5.2, empleando la desviación estándar, Ss, calculada de acuerdo con 5.3.1.1 o
con 5.3.1.2.
5.3.2.2 Cuando una instalación productora de
concreto no tenga registros de ensayos de resistencia en obra para el cálculo de
Ssque se ajusten a los requisitos de
5.3.1.1 o de 5.3.1.2, f’cr debe determinarse de la Tabla 5.3, y la
documentación relativa a la resistencia promedio debe cumplir con los
requisitos de 5.3.3.
5.3.3 Documentación de
la resistencia promedio a la compresión
La documentación que justifique que la dosificación
propuesta para el concreto producirá
una resistencia promedio a la compresión igual o mayor que
la resistencia promedio a la
compresión requerida,f’cr, (véase 5.3.2), debe consistir en
un registro de ensayos de
resistencia en obra, en varios registros de ensayos de
resistencia o en mezclas de prueba.
5.3.3.1 Cuando se empleen registros de
ensayos para demostrar que las dosificaciones propuestas para el concreto producirán la resistencia promedio requerida f’cr (véase 5.3.2), dichosregistros deben representar los
materiales y condiciones similares a las esperadas. Loscambios en los materiales, condiciones y dosificaciones dentro de los
registros de ensayosno deben ser más restrictivos que
los de la obra propuesta. Con el
propósito de documentarla resistencia promedio potencial, pueden aceptarse registros de ensayos
que consistan enmenos de 30, pero no menos de 10
ensayos consecutivos siempre que abarquen un períodono menor de 45 días. La dosificación requerida para el concreto
puede establecerse porinterpolación entre las resistencias y las dosificaciones de dos o más
registros de ensayo,siempre y cuando cumpla con los
otros requisitos de esta Sección.
5.3.3.2 Cuando no se dispone de un registro
aceptable de resultados de ensayos en obra, se permite que la dosificación del
concreto se establezca con mezclas de prueba que cumplancon las siguientes restricciones:
(a) Los materiales deben ser los propuestos para la obra.
(b) Las mezclas de prueba cuyas dosificaciones y
consistencias son las requeridas para
la obra propuesta deben prepararse empleando al menos tres
relaciones aguamaterial
cementante o contenidos de cemento diferentes que produzcan
un rango de resistencias que abarquenf’cr.
(c) Las mezclas de prueba deben dosificarse para producir
un asentamiento (slump)
dentro de 20 mm del máximo permitido, y para concreto con
aire incorporado, dentro
de 0.5% del máximo contenido de aire permitido.
(d) Para cada relación agua-material cementante o contenido
de material cementante
deben confeccionarse y curarse al menos tres probetas
cilíndricas para cada edad de
ensayo de acuerdo con ―Standard Practice for Making and
Curing Concrete Test
Specimens in the Laboratory‖ (ASTM C 192M). Las probetas deben
ensayarse a los
28 días o a la edad de ensayo establecida para determinar f’c.
(e) A partir de los resultados de los ensayos de las
probetas cilíndricas debe construirse
una curva que muestre la correspondencia entre la relación
agua-material cementante
o el contenido de material cementante, y la resistencia a
compresión a la edad de
ensayo determinada.
(f) La máxima relación agua-material cementante o el mínimo
contenido de material
cementante para el concreto que vaya a emplearse en la obra
propuesta debe ser el
que indique la curva para producir el valor de f’cr
requerido por 5.3.2, a no ser que
de acuerdo con el Capítulo 4 se indique una relación
agua-material cementante menor
o una
resistencia mayor.
5.4 DOSIFICACIÓN
CUANDO NO SE CUENTA CON EXPERIENCIA EN OBRA O MEZCLAS DE PRUEBA
5.4.1 Si los datos requeridos por 5.3 no
están disponibles, la dosificación del concreto debe basarse en otras
experiencias o información con la aprobación del profesional responsable de la
obra y de la Supervisión. La
resistencia promedio a la compresión requerida, f’cr, del concreto producido con
materiales similares a aquellos propuestos para su uso debe ser al menos 8,5
MPa mayor que f’c.
Esta alternativa no debe ser usada si el f’cespecificado es mayor que 35 MPa.
5.4.2 El concreto dosificado de acuerdo
con esta sección debe ajustarse a los requisitos de durabilidad del Capítulo 4
y a los criterios para ensayos de resistencia a compresión de 5.6.
5.5 REDUCCIÓN DE LA
RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN
En la medida que se disponga de más datos durante la
construcción, se permitirá reducir la cantidad por la cual la resistencia
promedio requerida, f’cr, debe exceder def’c siempre que:
(a) Se disponga de 30 o más ensayos y el promedio de los
resultados de los ensayos
exceda el requerido por 5.3.2.1, empleando una desviación
estándar de la muestra
calculada de acuerdo con la 5.3.1.1, o se disponga de 15 a
29 ensayos y el promedio
de los resultados de los ensayos exceda al requerido por
5.3.2.1, utilizando una
desviación estándar de la muestra calculada de acuerdo con
5.3.1.2.
(b) Se cumpla con los requisitos de exposición especial del
Capítulo 4.
5.6 EVALUACIÓN Y
ACEPTACIÓN DEL CONCRETO
5.6.1 El concreto debe ensayarse de
acuerdo con los requisitos de 5.6.2 a 5.6.5. Los ensayos de concreto fresco
realizados en la obra, la preparación de probetas que requieran de un curado
bajo condiciones de obra, la preparación de probetas que se vayan a ensayar en laboratorio
y el registro de temperaturas del concreto fresco mientras se preparan las probetas
para los ensayos de resistencia debe ser realizado por técnicos calificados en ensayos
de campo. Todos los ensayos de
laboratorio deben ser realizados por técnicos de laboratorio calificados.
5.6.2 Frecuencia de
los ensayos
5.6.2.1 Las muestras para los ensayos de
resistencia de cada clase de concreto colocado cada día deben tomarse no menos
de una vez al día, ni menos de una vez por cada 50 m3 de concreto, ni menos de
una vez por cada 300 m2 de superficie de losas o muros. No deberá tomarse menos de una muestra de
ensayo por cada cinco camiones cuando se trate de concreto premezclado.
5.6.2.2 Cuando en un proyecto dado el
volumen total de concreto sea tal que la frecuencia de ensayos requerida por 5.6.2.1
proporcione menos de cinco ensayos de resistencia para cadaclase dada de concreto, los ensayos
deben hacerse por lo menos en cinco tandas demezclado seleccionadas al azar, o en cada una cuando se
empleen menos de cinco tandas.
5.6.2.3 Un ensayo de resistencia debe ser el
promedio de las resistencias de dos probetas cilíndricas confeccionadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a
los 28 días o a laedad de ensayo establecida para la
determinación de f’c.
5.6.3 Probetas curadas
en laboratorio
5.6.3.1 Las muestras para los ensayos de
resistencia deben tomarse de acuerdo con ― Standard Practice for Sampling
Freshly Mixed Concrete‖ (ASTM C 172).
5.6.3.2 Las probetas cilíndricas para los
ensayos de resistencia deben ser fabricadas y curadas en laboratorio de acuerdo
con ―Standard Practice for Making and Curing Concrete TestSpecimens in the Field‖ (ASTM C 31M), y deben ensayarse de acuerdo con ―Test Method forCompressive Strength of Cylindrical
Concrete Specimens‖, (ASTM C 39M).
5.6.3.3 La resistencia de una clase
determinada de concreto se considera satisfactoria si cumple con los dos
requisitos siguientes:
(a) Cada promedio aritmético de tres ensayos de resistencia
consecutivos es igual o
superior a f’c.
(b) Ningún resultado individual del ensayo de resistencia
(promedio de dos cilindros) es
menor quef’c en más de 3,5 MPa cuando f’c es 35 MPa o menor, o en más de 0,1f’c
cuando f’c es mayor a 35 MPa.
5.6.3.4 Cuando no se cumpla con al menos uno
de los dos requisitos de 5.6.3.3, deben tomarse las medidas necesarias para
incrementar el promedio de los resultados de los siguientesensayos de resistencia. Cuando no se satisfaga 5.6.3.3 (b), deben
observarse los requisitosde 5.6.5.
5.6.4 Probetas curadas
en obra
5.6.4.1 Si lo requiere la Supervisión, deben
realizarse ensayos de resistencia de probetas cilíndricas curadas en
condiciones de obra.
5.6.4.2 El curado de las probetas bajo
condiciones de obra deberá realizarse en condiciones similares a las del
elemento estructural al cual ellas representan, y éstas deben moldearse almismo tiempo y de la misma muestra
de concreto que las probetas a ser curadas enlaboratorio. Deben
seguirse las indicaciones de ―Practice for Making and Curing ConcreteTest Specimens in the Field‖ (ASTM C 31M).
5.6.4.3 Los procedimientos para proteger y
curar el concreto deben mejorarse cuando la resistencia de las probetas
cilíndricas curadas en la obra, a la edad de ensayo establecida paradeterminar f’c, sea inferior al 85% de la resistencia
de los cilindros correspondientes curados en laboratorio. La limitación del 85% no se aplica cuando la
resistencia de aquellos quefueron curados en la obra exceda a f’c en más de 3,5 MPa.
5.6.5 Investigación de
los resultados de ensayoscon baja
resistencia
5.6.5.1 Si algún ensayo de resistencia
(véase 5.6.2.3) de cilindros curados en el laboratorio es menor que f’c en más de los valores dados en
5.6.3.3 (b) o si los ensayos de cilindros curados en la obra indican
deficiencia en la protección y curado (véase 5.6.4.3), deben tomarse medidas
para asegurar que no se pone en peligro la capacidad de carga de la estructura.
5.6.5.2 Si se confirma la posibilidad que el
concreto sea de baja resistencia y los cálculos indican que la capacidad de
carga se redujo significativamente, deben permitirse ensayos denúcleos (testigos perforados)
extraídos de la zona en cuestión de acuerdo con ―StandardTest Method for Obtaining and
Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete‖ (ASTMC 42M). En esos casos deben tomarse tres núcleos por
cada resultado del ensayo deresistencia que sea menor que los valores señalados en 5.6.3.3 (b).
5.6.5.3 Los núcleos deben prepararse para su
traslado y almacenamiento, secando el agua de perforación de la superficie del núcleo
y colocándolos dentro de recipientes o bolsasherméticas inmediatamente después de su extracción. Los núcleos deben ser ensayados después de 48
horas y antes de los 7 días de extraídos, a menos que el profesionalresponsable apruebe un plazo distinto.
5.6.5.4 El concreto de la zona representada
por los núcleos se considera estructuralmente adecuado si el promedio de tres
núcleos es por lo menos igual al 85% de f’c y ningún núcleotiene una resistencia menor del 75%
de f’c.
Cuando los núcleos den valores erráticos de resistencia, se deberán
extraer núcleos adicionales de la misma zona.
5.6.5.5 Si los criterios de 5.6.5.4 no se
cumplen y si la seguridad estructural permanece en duda, podrán ejecutarse
pruebas de carga de acuerdo con el Capítulo 20 para la parte dudosa dela estructura o adoptar otras medidas según las circunstancias.
5.7 PREPARACIÓN DEL
EQUIPO Y DEL LUGAR DE COLOCACIÓN DEL CONCRETO
5.7.1 La preparación previa a la
colocación del concreto debe incluir lo siguiente:
(a) Las cotas y dimensiones de los encofrados y los
elementos estructurales deben
corresponder con las de los planos.
(b) Las barras de refuerzo, el material de las juntas, los
anclajes y los elementos embebidos deben estar correctamente ubicados.
(c) Todo equipo de mezclado y transporte del concreto debe
estar limpio.
(d) Deben retirarse todos los escombros y el hielo de los
espacios que serán ocupados
por el concreto.
(e) El encofrado debe estar recubierto con un desmoldante
adecuado.
(f) Las unidades de albañilería de relleno en contacto con
el concreto, deben estar
adecuadamente humedecidas.
(g) El refuerzo debe estar completamente libre de hielo o
de otros recubrimientos
perjudiciales.
(h) El agua libre debe ser retirada del lugar de colocación
del concreto antes de
depositarlo, a menos que se vaya a emplear un tubo para
colocación bajo agua o que
lo permita la Supervisión.
(i) La superficie del concreto endurecido debe estar libre
de lechada y de otros
materiales perjudiciales o deleznables antes de colocar concreto
adicional sobre ella.
5.8 MEZCLADO DEL
CONCRETO
5.8.1 La medida de los materiales en la
obra deberá realizarse por medios que garanticen la obtención de las
proporciones especificadas.
5.8.2 Todo concreto debe mezclarse hasta
que se logre una distribución uniforme de los materiales. La mezcladora debe
descargarse completamente antes de volverla a cargar.
5.8.3 El concreto premezclado debe
mezclarse y entregarse de acuerdo con los requisitos de―Standard
Specification for Ready-Mixed Concrete‖ (ASTM C 94M) o ―Standard
Specificationof Concrete Made by Volumetric Batching and Continuous
Mixing‖ (ASTM C 685M).
5.8.4 El concreto preparado en obra se
debe mezclar de acuerdo con lo siguiente:
(a) El concreto deberá ser mezclado en una mezcladora capaz
de lograr una combinación
total de los materiales, formando una masa uniforme dentro
del tiempo especificado y
descargando el concreto sin segregación.
(b) El mezclado debe hacerse en una mezcladora de un tipo
aprobado.
(c) La mezcladora debe hacerse girar a la velocidad
recomendada por el fabricante.
(d) El mezclado debe efectuarse por lo menos durante 90
segundos después de que todos los materiales estén dentro del tambor, a menos
que se demuestre que un tiempo menor es satisfactorio mediante ensayos de
uniformidad de mezclado, según ―Standard
Specification for Ready-Mixed
Concrete‖ (ASTM C 94M).
(e) El manejo, la dosificación y el mezclado de los
materiales deben cumplir con las
disposiciones aplicables de ―Standard Specification for
Ready-Mixed Concrete‖
(ASTM C 94M).
(f) Debe llevarse un registro detallado para
identificar:
(1) Número de
tandas de mezclado producidas.
(2) Dosificación
del concreto producido.
(3) Ubicación de
depósito final en la estructura.
(4) Hora y fecha
del mezclado y de la colocación.
5.9 TRANSPORTE DEL
CONCRETO
5.9.1 El concreto debe ser transportado
desde la mezcladora hasta el sitio final de colocación empleando métodos que
eviten la segregación o la pérdida de material.
5.9.2 El equipo de transporte debe ser
capaz de proporcionar un abastecimiento de concreto en el sitio de colocación
sin segregación de los componentes y sin interrupciones que pudieran causar pérdidas de plasticidad entre capas
sucesivas de colocación.
5.10 COLOCACIÓN DEL
CONCRETO
5.10.1 El concreto debe ser depositado lo
más cerca posible de su ubicación final para evitar la segregación debida a su
manipulación o desplazamiento.
5.10.2 La colocación debe efectuarse a una
velocidad tal que el concreto conserve su estado plástico en todo momento y
fluya fácilmente dentro de los espacios entre el refuerzo. Elproceso de colocación deberá efectuarse en una operación continua o en
capas de espesor talque el concreto no sea depositado
sobre otro que ya haya endurecido lo suficiente para originarla formación de juntas o planos de
vaciado dentro de la sección.
5.10.3 No se debe colocar en la estructura
el concreto que haya endurecido parcialmente o que se haya contaminado con
materiales extraños.
5.10.4 No se debe utilizar concreto al que
después de preparado se le adicione agua, ni que haya sido mezclado después de
su fraguado inicial, a menos que sea aprobado por la
Supervisión.
5.10.5 Una vez iniciada la colocación del
concreto, ésta debe ser efectuada en una operación continua hasta que se
termine el llenado del tramo o paño, definido por sus límites o juntaspredeterminadas, de acuerdo con lo
indicado en 6.4.
5.10.6 Cuando se necesiten juntas de
construcción, éstas deben hacerse de acuerdo con 6.4.
5.10.7 Todo concreto debe ser compactado
cuidadosamente por medios adecuados durante la colocación y debe ser acomodado
por completo alrededor del refuerzo y de los elementosembebidos y en las esquinas del
encofrado. Los vibradores no deberán
usarse paradesplazar lateralmente el concreto
en los encofrados.
5.11 PROTECCIÓN Y
CURADO
5.11.1 A menos que se empleen métodos de
protección adecuados autorizados por la Supervisión, el concreto no deberá ser
colocado durante lluvias, nevadas o granizadas.
No se permitirá que el agua de lluvia incremente el agua de mezclado o
dañe el acabado superficial del concreto.
5.11.2 La temperatura del concreto al ser colocado
no deberá ser tan alta como para causar dificultades debidas a pérdida de
asentamiento, fragua instantánea o juntas frías. Además, nodeberá ser mayor de 32º C.
5.11.3 Cuando la temperatura interna del concreto
durante el proceso de hidratación exceda el valor de 32º C, deberán tomarse
medidas para proteger al concreto, las mismas que deberán seraprobadas por la Supervisión.
5.11.4 La temperatura de los encofrados metálicos y
el acero de refuerzo no deberá ser mayor de 50º C.
5.11.5 A menos que el curado se realice de
acuerdo con 5.11.7, el concreto debe mantenerse a una temperatura por encima de
10º C y permanentemente húmedo por lo menos durante losprimeros 7 días después de la
colocación (excepto para concreto de alta resistencia inicial).
5.11.6 El concreto de alta resistencia
inicial debe mantenerse por encima de 10º C y
permanentemente húmedo por lo menos los 3 primeros días,
excepto cuando se cure de
acuerdo con 5.11.7.
5.11.7 El curado por vía húmeda podrá ser
sustituido por cualquier otro medio de curado, siempre que se demuestre que la
resistencia a la compresión del concreto, en la etapa de carga considerada, sea
por lo menos igual a la resistencia de diseño
requerida en dicha etapa de carga.
Así mismo, el procedimiento de curado debe ser tal que produzca un
concreto con una durabilidad equivalente al menos a la que se obtendría efectuando
el curado de acuerdo a 5.11.5 ó 5.11.6.
5.11.8 Curado
acelerado
5.11.8.1 El curado con vapor a alta presión,
vapor a presión atmosférica, calor y humedad, u otro proceso aceptado, puede
emplearse para acelerar el desarrollo de resistencia y reducir eltiempo de curado.
5.11.8.2 El curado acelerado debe
proporcionar una resistencia a la compresión del concreto, en la etapa de carga
considerada, por lo menos igual a la resistencia de diseño requerida en dichaetapa de carga y produzca un concreto
con una durabilidad equivalente al menos a la que seobtendría efectuando el curado de
acuerdo a 5.11.5 ó 5.11.6.
5.11.9 Cuando lo requiera la Supervisión,
deben realizarse ensayos complementarios de
resistencia, de acuerdo con 5.6.4, para asegurar que el
curado sea satisfactorio.
5.12 REQUISITOS PARA
CLIMA FRÍO
5.12.1 Para los fines de esta Norma se
considera como clima frío a aquel en que,
en cualquier momento del vaciado, la temperatura ambiente pueda estar
por debajo de 5º C.
5.12.2 Durante el proceso de colocación, se tomarán
adicionalmente las siguientes precauciones:
(a) El concreto deberá fabricarse con aire incorporado, de
acuerdo a lo especificado en el Capítulo 4.
(b) Deberá tenerse en obra equipo adecuado para calentar el
agua y/o el agregado, así
como para proteger el concreto cuando la temperatura
ambiente esté por debajo de 5ºC.
(c) En el caso de usar concretos de alta resistencia, el
tiempo de protección no será menor de 4 días.
(d) Todos los materiales integrantes del concreto, así como
las barras de refuerzo, material de relleno y suelo con el cual el concreto ha
de estar en contacto deberán estar libres de nieve, granizo y hielo.
(e) Los materiales congelados, así como aquellos que tienen
hielo, no deberán ser
empleados.
5.12.3 Cuando la temperatura del medio ambiente es
menor de 5º C, la temperatura del concreto ya colocado deberá ser mantenida
sobre 10º C durante el período de curado.
5.12.4 Se tomarán precauciones para mantener al
concreto dentro de la temperatura requerida sin que se produzcan daños debidos
a la concentración de calor. No se
utilizarán dispositivos decombustión durante las primeras 24 horas, a menos que se tomen precauciones
para evitar laexposición del concreto a gases que
contengan bióxido de carbono.
5.13 REQUISITOS PARA
CLIMA CÁLIDO
5.13.1 Para los fines de esta Norma se
considera clima cálido cualquier combinación de alta temperatura ambiente, baja
humedad relativa y alta velocidad del viento, que tienda a perjudicar la
calidad del concreto fresco o endurecido.
5.13.2 Durante el proceso de colocación del
concreto en climas cálidos, deberá darse adecuada atención a la temperatura de los ingredientes, así como a los procesos de
producción, manejo,colocación, protección y curado a
fin de prevenir en el concreto, temperaturas excesivas que pudieran impedir
alcanzar la resistencia requerida o el adecuado comportamiento del elementoestructural.
5.13.3 A fin de evitar altas temperaturas
en el concreto, pérdidas de asentamiento, fragua instantánea o formación de
juntas, podrán enfriarse los ingredientes del concreto antes del mezclado outilizar hielo, en forma de pequeños
gránulos o escamas, como sustituto de parte del agua delmezclado.
5.13.4 En climas cálidos se deberán tomar
precauciones especiales en el curado para evitar la evaporación del agua de la mezcla.
¿ QUE ES LA
RESISTENCIA DEL CONCRETO EN LA ESTRUCTURA?
Las estructuras de concreto son diseñadas para soportar
cargas vivas y muertas durante el periodo de construcción y de servicio.
Durante la construcción se obtienen muestras de concreto y los procedimientos
de las normas ASTM son utilizados para medir la resistencia potencial del
concreto que es entregado. Se moldean cilindros de ensayo (probetas) y se curan
a temperaturas de 60 a 80°F ( 17 a 27°C) durante un día y posteriormente se
curan de forma húmeda en el laboratorio hasta que son rotos en un ensayo a compresión,
normalmente a una edad de 7 y 28 días.
La resistencia del concreto en la estructura no será
equivalente a lo medido sobre los cilindros de ensayo normalizados. Las buenas prácticas
de trabajo para la manipulación, el vaciado (colado), la compactación y el
curado del concreto en la estructura deben asegurar un adecuado porcentaje de
esa resistencia potencial en la estructura. Los principios del diseño
estructural reconoce esto y el Código ACI de la edificación, el ACI 318, cuenta
con un proceso de aseguramiento de la seguridad estructural de la construcción
de concreto.
Los medios de medición, estimación o comparación de la
resistencia del concreto en la estructura incluyen: El martillo de rebote (esclerómetro),
la prueba de penetración, la prueba de arrancamiento, los cilindros de ensayo
elaborados en el lugar, el ensayo de testigos y las pruebas de carga del elemento
estructural.
Los núcleos extraídos o testigos de la estructura son uno
de los medios para evaluar si la capacidad estructural de un miembro de
concreto es adecuada y la ACI 318 aporta una guía para esta evaluación. Los núcleos
extraídos dan resultados de ensayo mas bajos que los cilindros de ensayo
normalizados adecuadamente fabricados y ensayándose 6x 12 pulg (150 x 300 mm).
Esto se aplica a todo el concreto estructural moldeado. Pueden ocurrir
excepciones en el caso de testigos de un concreto colocado sobre una sub-base
de elevada absorción o en el caso de testigos de un concreto masivo, pobre, de
baja resistencia. El código ACI de la edificación reconoce que bajo las prácticas
corrientes de diseño, la construcción de concreto puede ser considerada
estructuralmente adecuada si el promedio de tres testigos del área de estudio
cuestionada es igual o excede el 85 % de la resistencia especificada, f´c y que ningún testigo individual sea inferior
al 75 % de f´c.
ENSAYOS SOBRE ESTRUCTURAS.
EXTRACCIONES DIAMANTINAS. METODOS NO DESTRUCTIVOS
ENSAYOS
SOBRE ESTRUCTURAS.
PILOTES EN SITIO
Los pilotes en sitio o pilas de cimentación
in-situ trabajan de forma adecuada en situaciones en donde se tiene proyectos
con altas descargas en el terreno y este es de capacidades limitadas. Se
denominan pilas de cimentación cuando su sección transversal rebasa los 60 cm.
El proceso constructivo de las pilas in-situ, como su nombre lo indica son
fabricados en el lugar de la obra (en el sitio), el cual consiste en la
perforación del terreno en el lugar indicado por el proyecto, dicha perforación
puede realizarse con diversos métodos de perforación según sea el tipo de
terreno; siguiendo con el proceso se realiza el armado de refuerzo de la pila
según lo indique el proyecto, para luego ser colocado dentro de la perforación,
en cuanto el armado es colocado de manera correcta dentro de la perforación, se
realiza el colado de pila, este proceso se realiza con concreto premezclado
auto-bombeable, para realizar el colado monolíticamente.
En ocasiones, el material en el que se está cimentando, es un suelo
friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden
ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura
cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca o útil
al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se
rompa dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionante), es por
ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la
perforación; a este fenómeno se le denomina "caídos", es por ello que
se recurre a diversos métodos para evitar que se presente.
Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de
pilotes: los de extracción anteriormente mencionada y los de desplazamiento que
pueden ser fabricados en la obra o prefabricados en un lugar diferente de la
obra, esto depende de la magnitud del proyecto.
Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de
desplazamiento se ejecuta compactándolo mediante grúas o dragas, en este
proceso el pilote va abriéndose espacio en el terreno donde trabajara por
punta, por fricción o ambos. En ambos casos se utilizan diferentes técnicas
para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación.
1.- La excavación se realiza por una máquina
perforadora. Diversas herramientas de perforación se pueden utilizar
(grúas y equipo de Link-Belt)
2.-La excavación con el apoyo, ya sea por tuberías de acero o (como se muestra
en este sistema) por una suspensión de bentonita. Cuando la suspensión de
la excavación se ha iniciado la bentonita se bombea continuamente. La
suspensión apoya la perforación y evitar la desestabilización de entrada de
agua
3.-Después de alcanzar la profundidad requerida se coloca la jaula o armado de
refuerzo previamente armado.
4.-Desues de la colocación del armado de refuerzo o jaula en la perforación se
bombea el concreto hasta cubrir el área de excavación.
EJEMPLO DE BARRENA.
Los pilotes de concreto se arman en forma similar a las columnas. Estos
pilotes se fabrican vaciando el concreto en - moldes individuales colocados
horizontalmente, donde previamente se coloca la armadura de acero.
Se les debe aplicar un esmerado curado, y cuando el concreto ha fraguado y
endurecido convenientemente se los acopla hasta el momento que son llevados en
monorrieles a los camiones y transportados al pie de obra. En ningún caso es
conveniente hincar los pilotes antes de los 20 días luego de vaciados.
Para el acarreo se los engancha en dos o más puntos, en posición horizontal, en
alambres doblados en forma de gancho que se dejan para tal fin antes de vaciar.
A mayor número de puntos se - produce una menor flexión del pilote por peso
propio, evitando con ello la formación de fisuras en - el recubrimiento. En
relación a este efecto, los pilotes pretensados presentan ventajas frente a los
de concreto armado.
EXTRACCCIONES
DIAMANTINAS
Testigos de concreto endurecido
Para evaluar la
resistencia del concreto en una estructura, en especial cuando la resistencia
de los cilindros normalizados, modelados al pie de obra es baja, se recomienda
extraer probetas, (también llamados corazones) del concreto endurecido.
Eventualmente, este
procedimiento puede emplearse en diferentes casos, por ejemplo. Cuando han
ocurrido anomalías en el desarrollo de la construcción, fallas de curado,
aplicación temprana de cargas, incendio,
estructuras antiguas, o no se cuenta con registros de resistencia, etc.
Criterios Generales:
Los testigos cilíndricos
para ensayos de compresión se extraen con un equipo sonda provista de brocas
diamantadas, cuando el concreto ha adquirido suficiente resistencia para que
durante el corte no se pierda la adherencia entre el agregado y la pasta. En
todos los casos, el concreto deberá tener por lo menos 14 días de colocado.
Deben tomarse tres
especimenes por cada resultado de
resistencia que este por debajo de la resistencia a la compresión especificada
del concreto (F´C).
De la extracción:
La extracción debe
realizarse en forma perpendicular a la superficie, cuidando que en la zona no
existan juntas, ni se encuentren próximas
a los bordes.
Deberán descartarse las
probetas dañadas o defectuosas.
Geometría de las probetas:
El diámetro de los
testigos será por lo menos tres veces
mayor que el tamaño máximo del agregado grueso usado en el concreto.
La longitud del espécimen
deberá ser tal que, cuando esté refrendado, sea prácticamente el doble de su
diámetro.
No deberán utilizarse
testigos cuya longitud cantes del refrendado sea menor que el 95% de su
diámetro.
Podrán emplearse testigos
de 8.75 cm. De diámetro o más, para agregados mayores de una pulgada.
Preparación, curado,
refrendado:
Los testigos deben tener
sus caras planas, paralelas entre ellas y perpendiculares al eje de la probeta.
Las protuberancias o
irregularidades de las caras de ensayo deberán ser eliminadas mediante aserrado
cuando sobrepasen los 5 mm.
El A.C.I. recomienda que si el concreto de la estructura va a estar
seco durante las condiciones de servicio, los corazones deban sacarse al aire
(temperatura entre 15 y 30oC, humedad relativa menor del 60%),
durante 7 días antes de la prueba, y deberán probarse secos. Si el concreto de
la estructura va a estar superficialmente húmedo en las condiciones de
servicio, los corazones deben sumergirse en agua por lo menos durante 48 horas
y probarse húmedos.
Antes del ensayo de
compresión, la probeta deberá ser refrendada en ambas caras, de manera de
obtener superficies adecuadas. En este caso son de aplicación los métodos: ASTM
C 17 y astm c 192.
La medida de las probetas
diamantinas deberá ser hecha con una aproximación de 0.01 pulg. (0.25 mm)
cuando sea posible, pero nuca con menos aproximación que de 0.1 pulg.
La norma ASTM establece, a
diferencia del criterio del ACI, que las probetas serán curadas en húmedo, por
40 hrs. Antes de la rotura.
De los resultados y su
corrección:
En los casos que los
especimenes tengan una relación entre longitud y diámetro, menor de 2 , se
deberá ajustar los resultados del ensayo de compresión , para corregir el
efecto de “zunchado” que se produce en el proceso de aplicación de las cargas.
Para los efectos de
ajustar la resistencia a un equivalente de la probeta normal, podrán utilizarse
los coeficientes normalizados.
Longitud diámetro
ASTM
BSI
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
1.00
0.98
0.96
0.93
0.87
1.00
0.98
0.96
0.94
0.92
Consideraciones
Adicionales:
Se estima que la resistencia
de los testigos es, en general, inferior a la que podría obtenerse de cilindros
moldeados, con el mismo concreto, al pie de obra y curados por el método. Esto
se explica porque el curado normalizado es más intenso que el curado en obra.
Los testigos suelen tener
menor resistencia cerca de la superficie de la estructura. Al aumentar la
profundidad, la resistencia se incrementa hasta un cierto límite. Se recomienda
de ensayo sean realizados por personal con experiencia y en laboratorios
calificados.
En los casos en que quiera
determinarse la resistencia a la tracción por compresión diametral, los
especimenes no deberán contener elementos de fierro, como barras de refuerzo.
Informe:
La resistencia sobre las
probetas diamantinas deberá expresarse con aproximación de 0.1 Kg/cm2
cuando el diámetro se mide con aproximación de 0.25 mm, y de 0.5 cuando el
diámetro es medido con aproximación de 2.5 mm.
Deberán registrarse la
longitud de la probeta, las condiciones de humedad antes de la rotura y el tamaño máximo del agregado en
el concreto.
Del mismo modo, se
registra la dirección en la aplicación de la carga de rotura con relación al
plano longitudinal de colocación del concreto en obra.
Evaluación de resultados:
De acuerdo al Reglamento
del ACI, el concreto de la zona representada por las pruebas de corazones, se
considera estructuralmente adecuada si el promedio de los tres corazones es por
lo menos igual al 85% de la resistencia especificada (f´c) y ningún corazón
tiene una resistencia menor del 75% de la resistencia especificada (f´c).
A fin de comprobar la
precisión de las pruebas, se pueden volver a probar zonas representativas de
resistencias erráticas de los corazones.
PRUEBAS NO
DESTRUCTIVAS
Literatura 1.
Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de
nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que
no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o
dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o
nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la
aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas,
elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y
cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra
examinada.
Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a:
Ensayos no destructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.
En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del
estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen
ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican
la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan
únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por
lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.
La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se
encuentra resumida en los tres grupos siguientes: Defectología. Permite la detección de
discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes
ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas. Caracterización. Evaluación de las características
químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales;
propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias
de calor y trazado de isotermas. Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo
lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado. (Manual del
Residente de Obra,2002)
METODO NO DESTRUCTIVO
El interés de conocer las
propiedades (como la resistencia) del hormigón in situ ha
aumentado desde los años 1960, y
progresos significantes han sido hechos con respecto a las técnicas, los
métodos y los aparatos de ensayos. Eso es el resultado del aumento de las estructuras
en hormigón, sobretodo las nuevas que presentan signos de deterioración. Así se
desarrollaron numerosos métodos de ensayos que permiten evaluar la durabilidad
o integridad de las estructuras.
Entre estos métodos se destacan los
métodos dichos no destructivos o semi
destructivos, que permiten evaluar
las propiedades del hormigón sin dañar a la estructura. En efecto los daños
eventualmente causados a la estructura durante ensayos pueden perjudicar al rendimiento
de la obra, porque pueden generar la necesidad de reparar la parte estropeada.
Eso se traducirá por un coste
suplementario de tiempo y de mano de obra. Así los métodos no destructivos
pueden ser muy recomendables en estructuras que por razón funcional debe presentar
un nivel de acabado bueno.
Es el caso en la obra de la
depuradora del Besos, cuyas losas no deben presentar una
rugosidad elevada, con pocas
asperezas para permitir el buen tratamiento de las aguas
residuales. Así se tuvo que elegir
entre los métodos no destructivos existentes para llevar a cabo el estudio de
mejora del control de calidad del hormigón.
Actualmente la mayoría de los
ingenieros son conscientes de la necesidad de los
ensayos in situ, pero es
imprescindible conocer las limitaciones y las propiedades evaluadas con cada
método de control. En efecto utilizar un método no adecuado puede llevar a una perdida
de tiempo y de dinero significativa. Así este capitulo pretende dar una visión
global de los métodos de control no destructivos, de las propiedades evaluadas
por cada uno de los ensayos, y del grado de confianza que se puede tener con
los resultados obtenidos.
2.1) OBJETIVOS DE LOS
METODOS DE CONTROL IN SITU
De acuerdo con las normativas
corrientemente utilizadas en la mayoría de los países
europeos, los ingenieros deben
garantizar que un elemento acabado de hormigón es
estructuralmente adecuado para la
función para la que ha sido diseñado; es el control de
recepción. Por eso deben programar
una campaña de control de calidad con medidas in situ sobre la estructura misma
o en laboratorio con probetas moldeadas con el hormigón colocado in situ para
comprobar que el hormigón cumple al menos las especificaciones establecidas en proyecto.
Según las normativas, la resistencia
a compresión del hormigón a 28 días de probetas
cilíndricas o cúbicas es uno de los
parámetros en el que se basan los criterios de aceptación o rechazo de
hormigones.
Por su sencillez, el ensayo de
compresión a rotura de probetas es muy utilizado. En
efecto es un método excelente para
determinar el criterio de calidad del hormigón tras su fabricación y distribución.
Sin embargo, se debe tener en cuenta que este tipo de ensayo presente
diferentes inconvenientes: la demora en la obtención de los resultados (casi un
mes después el hormigonado), la dispersión de los resultados, la incapacidad de
obtener una evolución temporal de la resistencia sin utilizar series de
probetas para cada edad (es un ensayo destructivo que no permite la
reutilización de las dichas probetas), y por el hecho de que el hormigón de las
probetas puede no ser representativo del hormigón de la estructura debido a las
diferentes condiciones de puesta en obra (vibrado y curado).
Los inconvenientes del ensayo de
compresión a rotura justifican el interés de los
ingenieros por desarrollar otros
tipos de métodos de control de calidad para estimar la
resistencia del hormigón. Uno de los
problemas sobre el que los ingenieros centran su
atención es la posibilidad de
establecer el estado de una estructura de hormigón reduciendo el coste de la
campaña de control y conservando la integridad física de la estructura a lo
largo de esta campaña. En efecto, en el campo del hormigón, el numero de
probetas sometidas a un ensayo de rotura para determinar la resistencia a
compresión alcanza proporciones exageradas en algunos casos. Pues cuesta mucho
una campaña de control simplemente basada en estos tipos de ensayo. Por eso se
han establecido una serie de ensayos no destructivos destinados a cubrir estés
tipos de necesidad. Estos métodos se los puede clasificar en dos grandes
grupos:
-Los métodos que dan directamente una medida de la
resistencia a compresión del
hormigón en la estructura en su
estado actual, como los ensayos pull out assembly,
internal fracture, y pull off. Estos
ensayos son llamados semi-destructivos.
-Los métodos que dan una medida de un parámetro
característico del hormigón
(dureza superficial, módulos
elásticos,...) que luego se puede correlacionar con su
resistencia. En este grupo se
incluyen los ensayos de rebote (esclerómetro o
martillo Schmidt), de penetración
(sonda Windsor), el método ultrasónico
(propagación de ondas ultrasónicas a
través el hormigón), el método de frecuencia
de resonancia, el método
radioactivo.
Los métodos de ensayos no
destructivos pueden servir igualmente para determinar
otras propiedades del hormigón:
áreas de deficiente vibrado, vacíos, fisuras nidos de piedras,determinación del
tamaño y posición de las armaduras... (cf. Tabla 2.1 sacada del libro de J.H Bungey
y S.G. Millard “Testing of concrete in structures”.)
2.2ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA
DEL HORMIGÓN
Estos tipos de ensayos son los mas
apropriados cuando se busca la resistencia del
hormigón. Consisten en general a
arrancar mediante tracción una parte superficial de la
estructura, a clavar o a proyectar
un elemento duro en la superficie para determinar su
resistencia o su dureza superficial.
2.2.1Pull out test
Este método ha sido desarrollado al
principio en Dinamarca en 1975, y mas
recientemente en los Estados Unidos
y Canadá. El pull out test consiste en arrancar del
hormigón de la estructura una pieza
de acero previamente introducida por uno de sus
extremos
en el dicho hormigón fresco, y sostenida por el propio encofrado (cf. figura
2.1).
Una vez endurecido el hormigón, se
aplica una fuerza con la ayuda de un gato hidráulico en la pieza de acero para
arrancarla de la superficie del hormigón; se mide con un diámetro esta fuerza.
Debido a su forma el acero introducido es arrancado conjuntamente a un cono de hormigón.
Los ensayos pull out son excelentes
para la determinación directa de la resistencia del
hormigón a diferentes edades. Sin
embargo este método presenta algunos inconvenientes que limitan su uso: se debe
prever la localización de los puntos de ensayos antes de la puesta en obra del
hormigón. Por fin este método deja el hormigón ensayado estropeado (es un
ensayo semi-destructivos).
2.2.2Internal fracture o
break-off test
Este ensayo de rotura ha sido desarrollado en Inglaterra por el
Building Research
Establishment (B.R.E.) y presenta
algunas similitudes con el método del ensayo pull out. Este método permite
determinar la resistencia a flexión en un plano paralelo y a una cierta distancia
de la superficie del hormigón. Tal como en el ensayo pull out, se introduce en
el hormigón fresco un tubo cilíndrico desechable (cf. figura 2.2). Una vez
endurecido el hormigón, se aplica una fuerza horizontal en la cabeza del tubo
mediante una llave dinamométrica. De este modo el tubo rompe por su base y se
extrae un cono de hormigón. La valor de la fuerza necesitada para la rotura se
mide directamente con la llave, y este valor permite evaluar la resistencia a
rotura del hormigón.
2.2.3Pull off test
El método del ensayo pull off es de
origen noruego. Consiste en separar por tracción
un elemento de forma cilíndrica de
hormigón de la estructura de la cual es solidario (cf. figura
2.3). Este elemento se realiza
mediante una corona de plástico introducida previamente en el concreto fresco.
La corona se retira antes de realizar el ensayo para que no influya en la medida.
La resistencia a flexión del hormigón colocado se correlaciona directamente con
la fuerza necesaria para desprender la parte inferior del elemento de hormigón.
2.2.4Métodos
escelerometricos
Figura 2.3 - Ensayo
Pull Off.
Los métodos escelorometricos
pretenden proporcionar una estimación de la resistencia
a compresión del hormigón basándose
en la correlación entre dicha resistencia con su dureza superficial. Para
determinar la dureza superficial existen tres formas principales de medida: medición
de un rebote (con el esclerómetro o martillo Schmidt – cf. figura 3.4),
medición de la huella impresa por una bola (martillo Frank), y medición de la
profundidad de la penetración de un clavo (sonda Windsor – cf. figura 3.5). En
cada uno de estos ensayos el principio es impactar la superficie del hormigón
con una determinada masa, activada de una determinada energía cinética, y medir
la magnitud de la muesca, del rebote, o de la profundidad de penetración.
Los ensayos de rebote son rápido y
barato, y además permiten estudiar la uniformidad
superficial del hormigón. Pero
tienen algunos limitaciones porque las medidas son afectadas por la rugosidad o
la planeidad de la superficie, las condiciones de humedad, el tamaño y el tipo
de los áridos máximos, y estas medidas dan la dureza solo de las capas
superficiales (de espesor de 2/3 cm).
2.2.5Métodos ultrasónicos
El fundamento de la utilización del
método de los ultrasonidos se basa en le estudio
del tiempo de transito y/o de la
velocidad de propagación de ondas ultrasónicas a través del hormigón.
Mediante un transductor
electroacústico se genera un impulso de vibración
longitudinal; después de recorrer
una determinada distancia, un secundo transductor recibe el señal y, por medio
de un circuito electrónico se mide el tiempo de transito o de propagación del
impulso a través el material. La velocidad de transmisión o velocidad de
propagación se determina en cada caso por el cociente entre la distancia o
separación entre los transductores y el tiempo de transito para esta distancia.
La velocidad de las ondas en el
material permite obtener informaciones sobre las
propiedades elásticas. Pero se debe
recordar que este método no mide directamente la
resistencia del material, sino su
modulo elástico dinámico E. Estas medidas dependen de laedad del hormigón, de
la humedad, de la relación árido cemento, del tipo de árido utilizado, y de la
posición de las armaduras con relación a la posición de los transductores.
Los fundamentos de este método, que
tiene la ventaja de determinar la resistencia y la
cualidad del hormigón estudiado, son
desarrollados en el capitulo 3.
En la siguiente tabla 2.2 (sacada
del mismo libro de J.H. Bungey y S.G. Millard) se
hace un resumen de los métodos no
destructivos que se usan para estimar la resistencia del hormigón, y se evalúa
la representatividad, la precisión y el daño causado a la estructura.
2.3ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS PARA DETERMINAR OTRAS
PROPIEDADES DEL
HORMIGÓN
En algunos casos, la resistencia del
hormigón no es el parámetro mas critico para la
estructura, y por eso es necesario
determinar otras propiedades del hormigón. El tamaño y la posición de las
armaduras, el contenido de humedad, la localización de fisuras o vacíos, zonas de
deficiente vibrado pueden ser los principales objetos de investigación.
2.3.1Métodos magnéticos
La posición de las armaduras puede
ser determinada con campo magnético emitido por
diferentes aparatos. En efecto, el
acero modifica el campo magnético dado que las ondas
electromagnéticas se propagan mas
rápidamente en el. Existen varios aparatos portátiles capaces de determinar la
posición de las barras de acero. Los fabricados en Holanda y en el Reino Unido
se denominan covermeters, mientras que los de Francia se llaman patchometros.
Los patchometros dan resultados
satisfactorios en las zonas ligeramente armadas de la
estructura. En elementos fuertemente
armados la influencia de la armadura secundaria no se puede despreciar, y es
mas difícil determinar la valor del recubrimiento de las barras de acero. Además
el funcionamiento de estos aparatos es afectado a temperaturas por debajo de
los 0°C.
2.3.2Método de la
frecuencia de resonancia
Este método consiste en hacer vibrar
una probeta cilíndrica o prismática de hormigón,
y medir las frecuencias de
resonancia. La más pequeña frecuencia depende mucho de las
propiedades elásticas del hormigón
estudiado como el modulo de elasticidad dinámico E, y el modulo de cizalla
dinámico G. Este método no puede ser extrapolado para estudiar grandes obras de
hormigón, pero se adapta bien a productos prefabricados con formas simples.
2.3.3Métodos radioactivos
Existen dos tipos de métodos
radioactivos: las radiografías y las radiometrias. En los
métodos radiográficos se obtiene una
imagen del interior del elemento de hormigón estudiado, empleando una fuente
radioactiva para revelar la existencia de huecos, la posición de las segregaciones,
de los refuerzos, las fisuras y los daños sufridos por la estructura tras la
puesta en carga. En los métodos
radiometricos, rayos γ son
generados por varios radioisótopos, pasan a través el hormigón, y la intensidad
de la radiación emergente dela masa de hormigón se detecta con un contador
geiger.
La radiografía con rayos x tiene
limitaciones debidas a la necesidad de equipos
costosos y peligrosos de alto
voltaje, y por eso ofrece pocas esperanzas de poder ser usado en el campo.
La radiografía con rayos γ se utiliza por el estudio de
elementos de hormigón hasta
450 mm de espesor. Por encima de
estas dimensiones, los tiempos largos de exposición
necesarios hacen el método
antieconómico.
2.3.4Método ultrasónico y
técnicas de eco
El método ultrasónico cuyo principio
ha sido expuesto anteriormente, permite
determinar la existencia y la
profundidad de fisuras y vacíos en el hormigón. Se usa también, y con un cierto
éxito, para evaluar los daños producidos por el fuego en el hormigón.
Las técnicas de eco se usaron analizando la reflexión de las ondas
para delimitar vacíos y discontinuidades internas del hormigón. La principal
ventaja de este método es que el ensayo puede realizarse con solo una cara del
elemento estructural accesible. El uso de estas técnicas se esta incrementado
en Norteamérica en la delimitación de fisuras y zonas con deficiente
compactación.
2.4COMENTARIOS GENERALES
SOBRE LOS MÉTODOS DE CONTROL NO
DESTRUCTIVOS
Es importante insistir en que los
ensayos de dureza superficial y de penetración, o de
arranque de cono de hormigón, no
pueden sustituir los ensayos clásicos de rotura a
compresión, como lo especifica la
normativa UNE 83-308-86 ya citada previamente. La
resistencia del hormigón solo se
puede plantear con correlaciones cuya fiabilidad depende de la cualidad del
hormigón (vibrado, curado, compactación) y de la cualidad de las probetas moldeadas.
En efecto, para que los resultados sean utilizables, las probetas deben ser
curadas y ensayadas bajo condiciones experimentales idénticas por cada ensayo;
así se puede
establecer curvas de calibración
fiables, representativas del hormigón colocado in situ.
En casi todos los casos, es
preferible establecer correlaciones en el laboratorio, en el
que las condiciones de ensayo y de
conservación de las probetas son perfectamente
dominadas.
2.4.1Dispersión de las
medidas
La dispersión de los resultados in
situ es generalmente alta, excepto por los métodos
de velocidades de impulsos (cf.
Tablas 2.3 y 2.4 sacadas del libro de J.H. Bungey y S.G.
Millard). Así se debe plantear el
numero de ensayos en una zona tomando en cuenta la
fiabilidad de la calibración, la
precisión y el numero de aparatos utilizados para medir, la
fiabilidad de la correlación
utilizada si las medidas no permiten acceder directamente a las valores de las
propiedades estudiadas. Se debe evaluar la pertinencia de los parámetros evaluados
con respecto a la propiedad investigada (cf. Tabla 2.2). Del carácter local o
global de la propiedad puede depender el numero de ensayo en una zona. La
accesibilidad a la zona y el daño causado al elemento estructural influyen
también en la campaña de control. Por fin el coste económico de los ensayos se
hace prohibitivo en algunos casos.
2.4.2El operador
Dado el carácter esencialmente
manual de la aplicación de estas técnicas de ensayos,
es recomendable que sea la misma
persona la que, en cada caso, lleva a cabo la campaña
experimental de forma completa, a efectos
de evitar dispersiones en las lecturas debidas a cambios en la persona que
maneja el equipo. Asimismo, es conveniente programar las campañas de ensayos
con interrupciones de manera que el cansancio del operador no incida en la
calidad de los resultados.
La interpretación depende también de la
habilidad del operador, y de su conocimiento
del fenómeno físico que permite
medir las propiedades. Así es útil prever una formación
previa sucinta para que se sienta
investido en la campaña experimental, y para asegurar un comportamiento activo
del operador (capacidad de iniciativas frente a resultados no
