Semana N° 14

LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Pórtland como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan deterioro del concreto.

FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

En este acápite delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de un desarrollo particular.

Los factores mencionados se clasifican en 5 grupos.

• Congelamiento y descongelamiento (Freezing Thawing)

• Ambiente químicamente agresivo

• Abrasión

• Corrosión de metales en el concreto

• Reacciones químicas en los agregados

ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

Se impone utilizar métodos acelerados que permitan aplicar inmediatos correctivos en casos necesarios los métodos acelerados permiten, además, conocer rápidamente si la proporción 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 hormigón preparado con 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 hormigón 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 usados comúnmente.

EVALUACION 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.

CRITERIOS PARA UNA BUENA EVALUACIÓN:

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

• a) 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) yno más de 20% de los ensayos de resistencia den valores menores que la resistencia especificada.

• b) 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.

Este método de evaluación se aplica también en el caso de las estructuras de concreto pretensado. En ambos casos, la evaluación y aceptación del concreto se puede juzgar inmediatamente, dado que los resultados de las pruebas se reciben en el curso de la obra.

NORMA E060

CALIDAD DEL CONCRETO, MEZCLADO Y COLOCACION

DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO

La dosificación de los materiales para el concreto debe establecerse para permitir que:

• 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. 
• Se logre resistencia a las condiciones especiales de exposición a las que pueda estar sometido el concreto, según lo requerido en el Capítulo 4.

• Se cumpla con los requisitos de los ensayos de resistencia de 5.6.

DOSIFICACIÓN BASADA EN LA EXPERIENCIA EN OBRA O EN MEZCLAS DE PRUEBA

Desviación estándar

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 las siguientes condiciones:

• 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.
• Deben representar a concretos producidos para lograr una resistencia o resistencias especificadas, dentro del rango de 7 MPa de f’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.

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 de f’c siempre que:

• 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.
• Se cumpla con los requisitos de exposición especial del Capítulo 4.

EVALUACIÓN Y ACEPTACIÓN DEL CONCRETO

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. 

Frecuencia de los ensayos

PREPARACIÓN DEL EQUIPO Y DEL LUGAR DE COLOCACIÓN DEL CONCRETO

La preparación previa a la colocación del concreto debe incluir lo siguiente:

1. Las cotas y dimensiones de los encofrados y los elementos estructurales deben corresponder con las de los planos.
2. Las barras de refuerzo, el material de las juntas, los anclajes y los elementos embebidos deben  estar correctamente ubicados.
3. Todo equipo de mezclado y transporte del concreto debe estar limpio.
4. Deben retirarse todos los escombros y el hielo de los espacios que serán ocupados por el concreto.
5. El encofrado debe estar recubierto con un desmoldante adecuado.
6. Las unidades de albañilería de relleno en contacto con el concreto, deben estar adecuadamente humedecidas.
7. El refuerzo debe estar completamente libre de hielo o de otros recubrimientos perjudiciales.
8. 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.
9. La superficie del concreto endurecido debe estar libre de lechada y de otros materiales perjudiciales o deleznables antes de colocar concreto adicional sobre ella.

TRANSPORTE DEL CONCRETO

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.

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.

COLOCACIÓN DEL CONCRETO

El concreto debe ser depositado lo más cerca posible de su ubicación final para evitar la segregación debida a su manipulación o desplazamiento.

PROTECCIÓN Y CURADO

A menos que se empleen métodos de protección adecuados autorizados por la Supervisión, el concreto no deberá ser colocado durante lluvias, nevadas o granizadas.  

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, no deberá ser mayor de 32º C.

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 será probadas por la Supervisión.

La temperatura de los encofrados metálicos y el acero de refuerzo no deberá ser mayor de 50º C.

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.

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 de combustión durante las primeras 24 horas, a menos que se tomen precauciones para evitar la exposición del concreto a gases que contengan bióxido de carbono.

REQUISITOS PARA CLIMA CÁLIDO

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 perjudicarla calidad del concreto fresco o endurecido.

LOS ENSAYOS DE CARGA EN ESTRUCTURAS

La normas Concreto Armado de muchos países, en lo  referente a la Evaluación de Estructuras,  plantean el procedimiento para efectuar ensayos de carga en las edificaciones. Para el caso que se expone en este artículo , este dispositivo tiene como antecedente las disposiciones del Reglamento de las Construcciones de Concreto Reforzado del Instituto

Americano del Concreto (ACI). La norma señala que la prueba de carga es indicada cuando existen dudas razonables respecto de la seguridad de la estructura, de alguno de sus elementos o si se necesita información para fijar los límites de capacidad de carga.

EXTRACCIONES DIAMANTINAS

Los testigos cilíndricos se extraen con un equipo sonda provisto de brocas diamantadas. Calibrador o vernier con apreciación de por lo menos 0.5 mm.

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 3 especimenes por cada resultado de resistencia que esté por debajo de la resistencia a la Compresión especificada del concreto f'c.

METODOS NO DESTRUCTIVOS

Históricamente, se han llamado “Pruebas no destructivas” porque algunas de las primeras pruebas no dañaron al concreto. Sin embargo al pasar los años, los nuevos métodos han establecido ese resultado como un daño local superficial. Por lo tanto, la terminología de “ Pruebas in situ “ se utiliza como categoría general la cual incluye los métodos que no alteran al concreto y los que dan lugar a daño menor de la superficie.

El objetivo de las pruebas in situ es estimar características del concreto en la estructura. La característica deseada es muy a menudo la fuerza compresiva. Para hacer una estimación de la fuerza, es necesario tener un lazo conocido entre el resultado de la prueba in situ y la fuerza del concreto. Para una construcción en ejecución, este lazo se establece generalmente empíricamente en el laboratorio. Para la construcción existente, el lazo es establecido generalmente realizándose estas pruebas in situ en las localizaciones seleccionadas en la estructura y determinando la fuerza de los especímenes obtenidos de las perforaciones de localizaciones adyacentes.

PRUEBAS DE CARGA

La prueba de carga de recepción se realizará antes de la puesta en servicio de la estructura. En el momento de iniciarse las pruebas, el hormigón de cualquier elemento resistente de la obra deberá tener una edad mínima de 90 días. Dicho plazo podrá disminuirse a 28 días siempre que el hormigón hubiese alcanzado en ese plazo la resistencia característica exigida en el Proyecto y que la obra hubiera estado sometida durante su construcción al control normal o intenso (dentro del concepto "hormigón" debe incluirse cualquier unidad resistente a base de cemento, como es el caso de la inyección de los conductos de pretensado).