Semana 15: "Resistencia del Concreto"

I. ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO:

Las pruebas de asentamiento se harán por cada cinco (5) metros cúbicos de concreto a vaciar y serán efectuados con el consistímetro de Kelly o con el cono de Abrams (ICONTEC 396). Los asentamientos máximos para las mezclas proyectadas serán los indicados al respecto para cada tipo, de acuerdo con la geometría del elemento a vaciar y con la separación del refuerzo.

Testigos de la Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el “Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba.

La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto.

II. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL CONCRETO:

Hoy en día las normatividad vigente en muchos países especifican métodos para evaluar la calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del concreto colocado en obra, en la forma de probetas cilíndricas, según procedimientos normalizados.

Generalmente para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2 de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados.

La edad para pruebas de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el concreto va a recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que deberá ser especificada.

III. CRITERIOS PARA UNA BUENA EVALUACIÓN:

Los métodos de evaluación difieren según la metodología de diseño aplicada en la estructura:

• Para estructuras diseñadas por esfuerzos permisibles, cargas de servicio y la teoría aceptada de esfuerzos y deformaciones lineales en flexión, el procedimiento es el siguiente:
• Se considera conforme el concreto de la construcción cuando el promedio de cualquier grupo de cinco ensayos de resistencia consecutivos, de especímenes curados en el Laboratorio, que representen a cada clase de concreto, sea igualo mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más de 20% de los ensayos de resistencia den valores menores que la resistencia especificada.
• Cuando se trate de estructuras diseñadas por el método de diseño a la rotura, es decir, cuando el dimensionamiento de los elementos de concreto armado se basa en cálculos sobre la resistencia a la rotura, el concreto se considera conforme cuando el promedio de cualquier grupo de 3 ensayos consecutivos de resistencia, de especímenes curados en el Laboratorio, que represente a cada clase de concreto, sea igual o mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más del 10% de los ensayos de resistencia tendrán valores menores que la resistencia especificada.

IV. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO:

Los ensayos no destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del hormigón endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos.

En el caso de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio.

Efectuado éste, se podrán investigar las zonas con mayor daño con técnicas destructivas, y emitir una opinión más fundada sobre la estructura. En general se puede señalar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los ensayos.

Entre las pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad ultrasónica sobre el material que se va a probar.

IV.I. ALCANCES:

Los materiales que se ensayan con este método son heterogéneos, como la madera y el hormigón; se excluyen los metales, ya que provocan una serie de irregularidades que afectan los resultados obtenidos.

Así el equipo hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades: homogeneidad, la presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón debidos a diferentes causas como ataques del fuego y bioquímicos, así como también la calidad del hormigón.

IV.II. GENERALIDADES:

Existen varios tipos de equipos, pero en lo esencial poseen transductores capaces de marcar el tiempo de propagación de una onda a través del hormigón.

IV.III. UTILIZACIÓN:

IV.III.I. Como Usar el Equipo:

Cuidadosamente se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se toman tres lecturas como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la onda en el hormigón y la distancia entre transductores o terminales; estas distancias no deben exceder de 400 mm y se recomienda que sean lo más constantes posibles para asegurarse de que las lecturas obtenidas sean uniformes.

Una vez que la onda se transmite a través del hormigón, es captada por el transductor receptor, el cual convierte la energía mecánica de la onda en pulso electrónico. Después de recibido, se obtendrá el tiempo de propagación de la onda en el hormigón que, junto con la distancia entre transductores, nos ayudará a saber la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con diferentes criterios existentes y es así como se conocerá el estado del hormigón ensayado.

IV.III.II. Ensayos no destructivos del concreto - Ultrasonido:

Se debe asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la superficie del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de hormigón y los transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá efectuar un tartamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del hormigón se debe:

Procurar no moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente lecturas erróneas.

Mantener firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.

IV.III.III. Criterios para la Selección de Puntos de Ensayo:

Antes de aplicar la prueba, es necesario efectuar un reconocimiento visual de los puntos que se van a ensayar, con el fin de determinar la rugosidad de la superficie, la presencia de huecos y fisuras que afectarán nuestra prueba.

Es necesario quitar el acabado de la superficie (yeso, cemento, pintura, etc) con el fin de evitar resultados erróneos por la posible separación entre el acabado y el elemento que se va ensayar.

Cuando la superficie es rugosa, es necesario pulirla con una piedra de pulir, con el fin de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.

En la figura se muestran las opciones para instalar los transductores en la superficie de prueba de la probeta. La transmisión puede ser directa, semidirecta o indirecta.

Mientras sea posible deberá utilizarse la transmisión directa, ya que proporciona la máxima sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Sin embargo, algunas veces tiene que examinarse el hormigón mediante el uso de trayectorias diagonales y, en estos casos, la semidirecta puede usarse tomando en cuenta que la distancia que se va a medir será en diagonal, aplicando el teorema de Pitágoras.

La transmisión indirecta es la menos satisfactoria, ya que además de su relativa insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que usualmente tienen la influencia de la capa de hormigón cercana a la superficie, que no serán representativas del hormigón en estratos más profundos. Aún más, la longitud de la trayectoria está menos definida y no resulta satisfactorio el tomarla como la distancia de centro a centro de los transmisores; para corregir esto perfectamente, debe adoptarse el método mostrado en la figura siguiente, para determinar la velocidad de pulso.

En este método, se coloca el transmisor en un punto elegido de la superficie y el receptor sobre los puntos sucesivos a lo largo de una misma línea, la distancia centro a centro se obtiene directamente para cada punto, con su tiempo de propagación respectivo. El inverso de la pendiente de la línea recta dibujada entre dos puntos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo, nos da la velocidad promedio del pulso en la superficie. (Ver la figura adjunta).

También se ha visto que la velocidad de pulso determinada por el método indirecto   es menor que la que se obtiene con el método directo. Cuando sea posible efectuar mediciones por varios métodos, se establecerá una relación entre ellos y podrá determinarse el factor de corrección.

Cuando no sea posible el método directo, un valor aproximado para obtener la velocidad mediante el método indirecto será:

VD = 1,05 V1

VD= Velocidad de pulso obtenida usando el método directo.

V1= Velocidad de pulso obtenida usando el método indirecto.

Si los datos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo no están en línea recta (ver figura 2), es decir, que hay cambios de pendiente, significa que el hormigón cercano a la superficie es de calidad variable o que existe una fisura en el hormigón en la línea sobre la cual se realiza la prueba. Lo anterior se comprueba cuando la velocidad comienza a bajar el espesor del estrato afectado se puede calcular como sigue:

T = (X0/2)*((Vs – Vd)/(Vs + Vd))0.5

Donde:

t = espesor de la capa de hormigón afectada.

X0= distancia en la cual ocurre el cambio de pendiente.

Vd= velocidad de pulso en hormigón dañado.

Vs= velocidad de pulso en hormigón no dañado.

Las condiciones de prueba influyen en la velocidad de pulso; por lo tanto, debemos tener en cuenta las siguientes:

a) La longitud de la trayectoria es insignificante cuando no es menor que 100 mm para un agregado de 20 mm, o no menor que 150 mm para un agregado de 40 mm.

b) La velocidad de pulso no se verá afectada al hacer mediciones en dos dimensiones diferentes del elemento, siempre y cuando no se varíe el ángulo recto entre ellos.

c) La influencia del refuerzo generalmente es pequeña si las barras se encuentran perpendicularmente a la trayectoria del pulso (cabe recordar que la velocidad del pulso será mayor en las barras que el hormigón); la influencia es significativa si las barras están en la dirección del pulso. En general, hay que evitar aplicar el pulso ultrasónico cerca de las barras de acero, ya que entonces se deberán corregir los resultados con factores de ajuste. Si al aplicar el pulso, el tiempo de propagación se incrementa en gran medida, lo mejor es buscar otra parte del elemento y hacer ahí las mediciones, ya que los factores de corrección son sólo aproximaciones. Para evitar las mediciones en las zonas de armadura, es conveniente utilizar un “Pacómetro” o detector de armaduras, este equipo permite delinear laz zonas donde se encuentra el acero de refuerzo.

d) La humedad en el hormigón puede ser reducida; sin embargo puede ser significativa en el pulso ultrasónico. En general, la velocidad se incrementará a medida que aumenta el contenido de humedad, y con ello se puede obtener un hormigón de buena calidad en lugar de un hormigón pobre.

Al emplear el pulso ultrasónico, el aspecto más importante que se debe considerar es el número de elementos ensayados, ya que entre mayor sea la muestra se tendrán más elementos de comparación para poder obtener un juicio acerca de la calidad del hormigón, la selección de los puntos debe hacerse en forma aleatoria.

Cuando hay una fisura en el hormigón, el pulso ultrasónico nos permitirá determinar su profundidad e inclinación. Para obtener la profundidad, las mediciones se harán colocando los transductores uno a cada lado de la fisura a una distancia ”x”, procurando que sean en la parte más gruesa de la misma. A continuación se repetirá la lectura a doble distancia de la anterior. (Ver figura 3)

Para determinar la inclinación, se colocan los transductores a los lados de la fisura y después se mueve uno de ellos alejándolo de la fisura. Si al efectuar esta operación la lectura del tiempo de propagación disminuye, significa que la fisura presenta inclinación hacia ese lado (ver figura 4).

IV.III.IV. Registro de Datos:

Para llevar el registro de datos se necesita una libreta de registro, una planta tipo o croquis de los puntos que se van a muestrear y datos del edificio. En la libreta se registra la distancia, el tiempo de propagación y tipo de lectura para cada elemento ensayado, ubicación exacta del elemento ensayado, T° ambiente y humedad.

V. VIDEOS: