Ensayos de Control del Concreto

Capítulo 16

Ensayos de Control del Concreto

La construcción y el desempeño satisfactorios del concretorequieren un concreto con propiedades específicas. Paragarantizar que se logren estas propiedades, los ensayos(pruebas, experimentaciones) de control de calidad yaceptación son partes indispensables del proceso construc-tivo. Los resultados de los ensayos proporcionan informa-ciones importantes para basar las decisiones con respecto alos ajustes del diseño de la mezcla. Sin embargo, la expe-riencia pasada y el buen juicio se deben basar en la evalua-ción de las pruebas y de su significado en el control de losprocesos de diseño, mezclado y colocación (colado), loscuales influencian el comportamiento final del concreto.

Los diseñadores están empezando a utilizar las especi-ficaciones basadas en el desempeño (también llamadas deresultado final o especificaciones para propiedades finales)que requieren que se logre el desempeño final del concretoindependientemente del proceso que se use para esto. Laspruebas físicas y las propiedades del concreto se usan paramedir la aceptación. Estas especificaciones no siempretienen límites de aceptación para los ensayos de control deproceso, tales como revenimiento (asentamiento), o límitesde las cantidades de los ingredientes del concreto, loscuales normalmente se encuentran en las normas de pres-cripción. El resultado final de la resistencia a compresión,la baja permeabilidad, la durabilidad documentada y unnúmero mínimo de grietas (fisuras), por ejemplo, podríanser un criterio de aceptación. Claro que, incluso cuandoestos ensayos de control de proceso no están especificados,el productor de concreto perspicaz los utilizaría para guiarel producto hasta un resultado final satisfactorio. Sinembargo, la mayoría de las especificaciones hoy en día aúnson una combinación de requisitos de prescripción y dedesempeño (Parry 2000).

CLASES DE ENSAYOS

Las especificaciones de proyecto pueden afectar: (1) carac-terísticas de la mezcla, tales como el tamaño máximo delagregado, las proporciones de los agregados o el con-

tenido mínimo de cemento, (2) características del cemento,del agua, de los agregados y de los aditivos y (3) carac-terísticas del concreto fresco y endurecido, tales como tem-peratura, revenimiento (asentamiento), contenido de airey resistencia a compresión o a flexión.

Se prueban los materiales cementantes para verificarsu conformidad con las normas (ASTM, AASHTO, CON-VENIN, COPANIT, INEN, IRAM, NB, Nch, NGO, NMX,NTP, NP o UNIT) a fin de evitar un desempeño anormal,tal como endurecimiento prematuro, fraguado retrasado obaja resistencia del concreto. Más detalles sobre los mate-riales cementantes se encuentran en los Capítulos 2 y 3.

Los ensayos de los agregados tienen dos propósitosprincipales: (1) determinar la adecuación del material parasu uso en concreto, incluyéndose ensayos de abrasión,sanidad contra los ciclos de congelación-deshielo en am-biente saturado, materiales perjudiciales por análisis petro-gráfico y reacción álcali-agregado potencial y (2) garantizarla uniformidad, tales como las pruebas para control dehumedad, masa específica relativa (densidad relativa) ygranulometría de los agregados. Algunas pruebas se usanpara ambos propósitos. Los ensayos para la determinaciónde la reacción álcali-agregado potencial se discuten en elCapítulo 5 “Agregados para Concreto”. Los ensayos delconcreto para evaluar el desempeño de los materialesdisponibles, para establecer las proporciones de la mezclay para controlar la calidad del concreto durante laejecución incluyen revenimiento, contenido de aire,temperatura, masa volumétrica y resistencia. Las pruebasde revenimiento, de contenido de aire y de resistencianormalmente se requieren en las especificaciones delproyecto para el control de calidad del concreto, mientrasque la masa volumétrica es más útil en el diseño de lamezcla. Sin embargo, algunas normas tales como laASTM C 94 (AASHTO M 157), IRAM 1666, NCh1934,NGO 41 068, NMX-C-155, NTC 3318 y NTP 339.114 espe-cifican que se deben hacer los ensayos de revenimiento,contenido de aire, masa volumétrica y temperatura cuandose moldean los especimenes (probeta) para resistencia.

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El ensayo de revenimiento (asentamiento en cono deAbrams) se debe hacer en la primera revoltura (bachada,amasada) de concreto del día, siempre que la consistenciadel concreto parezca que varía y siempre que se moldeencilindros en la obra para las pruebas de resistencia a com-presión.

Las pruebas de contenido de aire se deben hacer confrecuencia suficiente en el local de entrega para garantizarel contenido de aire adecuado, principalmente si se cam-bian la temperatura y la granulometría del agregado. Sedebe realizar un ensayo de contenido de aire para cadamuestra del concreto, de la cual se hacen cilindros, y tam-bién se debe conservar un registro de la temperatura decada muestra.

El número de pruebas de resistencia realizadas va adepender de las especificaciones de la obra y de la ocu-rrencia de variaciones. El código de construcción ACI 318y la ASTM C 94 requieren que se hagan pruebas deresistencia, para cada clase de concreto colocado en cadadía, por lo menos una vez al día y por lo menos a cada115 metros cúbicos (150 yardas cúbicas). Adicionalmente,el ACI 318 recomienda que deben tomarse pruebas nomenos que una vez para cada 500 m2 (5000 pies2) de áreade losa o muros colados en el mismo día. Se requiere elpromedio de resistencia a los 28 días de dos cilindros, paracada prueba usada para evaluar el concreto. También sehacen cilindros para ensayos a los 7 días, junto con los de28 días, a fin de proporcionar una indicación temprana deldesarrollo de resistencia. Como regla práctica, normal-mente la resistencia a compresión a los 7 días es cerca de60% a 70% de la resistencia a los 28 días, dependiendo deltipo de cemento, de la cantidad de material cementante,de la relación agua-cemento, de la temperatura de curadoy de otras variables. Pueden ser necesarios especimenesadicionales en el caso del concreto de alta resistencia ocuando los requisitos estructurales sean críticos.

Los especimenes se deben curar en laboratoriocuando se los va a utilizar en pruebas de aceptación o dedesempeño final del concreto. Sin embargo, no se debenutilizar especimenes curados en laboratorio como unaindicación de la resistencia del concreto en el sitio (en laestructura) (ACI Comité 318, 2002).

Las resistencias del concreto in situ se documentantípicamente con muestras curadas en la obra (o lo máscerca posible) de la misma manera que el concreto de laestructura. Los especimenes curados en la obra normal-mente se los usa para decidir cuando se deben retirar lascimbras (encofrados) y los puntales debajo de una losaestructural o para determinar cuando se puede permitir eltráfico sobre un pavimento nuevo. La ASTM C 31(AASHTO T 23), COVENIN 0338, IRAM 1524, NCh1017,NGO 41 061, NTC 550, NMX- C-160, NTP 339.033 con-tienen información adicional sobre el manejo de los cilin-dros de concreto curado en la obra. A pesar que se puedenensayar los cilindros curados en obra a cualquier edad,normalmente se hacen pruebas a los 7 días para que secomparen con las pruebas de laboratorio en la mismaedad. Esto es útil para verificar si el curado y la proteccióndurante el colado en clima frío están adecuados.

Enseguida, se presenta una discusión sobre la fre-cuencia de las pruebas y la descripción de los principalesensayos de control que se usan para garantizar la uni-formidad de los materiales, las propiedades deseadas delconcreto fresco y la resistencia requerida del concretoendurecido. También se describen pruebas especiales.

ASTM (2000) y Klieger y Lamond (1994) presentanuna discusión amplia sobre los métodos de ensayo para elconcreto y sus ingredientes.Programa para Computadora. La Asociación Norte-americana de Concreto Premezclado (NRMCA 2001)ofrece un CD con hojas de cálculo para una variedad deensayos de concreto y agregados, a fin de volver los cóm-putos de ensayo más fáciles.

FRECUENCIA DE LOS ENSAYOS

La frecuencia de los ensayos es un factor importante en laeficiencia del control de calidad del concreto. Se requierenpruebas con frecuencias especificadas para la aceptacióndel material o de uno de los componentes en una loca-lización aleatoria dentro de una cantidad o periodo detiempo representados por el ensayo. Tales frecuenciaspueden no suceder con la periodicidad suficiente paracontrolar el material, durante la producción, dentro de loslímites especificados. Las pruebas de control de procesono son aleatorias y se realizan con más frecuencia que loespecificado, a fin de documentar las tendencias que per-miten que se hagan ajustes antes de la realización de laspruebas de aceptación.

La frecuencia de los ensayos de agregados y concretopara los procedimientos típicos de dosificación en plantadepende principalmente de la uniformidad de los mate-riales, incluyéndose el contenido de humedad de los agre-gados, y del proceso de producción. Inicialmente, esaconsejable que se hagan pruebas de control de procesovarias veces al día, pero a medida que el trabajo progresay el material se vuelve más predecible, normalmente sepuede reducir la frecuencia. La ASTM C 1451 ofrece unapráctica estándar para la determinación de la uniformidadde los materiales cementantes, agregados y aditivosquímicos empleados en el concreto.

Normalmente, las pruebas de contenido de humedadde los agregados se realizan una o dos veces al día.Frecuentemente, la primera revoltura (bachada) de agre-gado fino por la mañana está excesivamente húmeda,pues la humedad migra durante la noche para el fondodel cubo de almacenamiento (tolva, cubeta). A medidaque el agregado fino se retira del fondo del cubo y se adi-cionan más agregados, el contenido de humedad se esta-biliza en un nivel más bajo y se puede hacer la primeraprueba de humedad. Es importante la obtención de mues-tras representativas de humedad de los agregados que sevan a utilizar, ya que un cambio de la humedad del agre-gado fino de sólo 1% cambiará la cantidad de agua nece-saria en la mezcla en aproximadamente 8 kg/m3 (13lb/yarda3).

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Diseño y Control de Mezclas de Concreto ◆ EB201

ENSAYOS DE AGREGADOS

Muestreo de Agregados

Los métodos para la obtención de muestras significativasde los agregados (áridos) se presentan en ASTM D 75(AASHTO T 2), COVENIN 0270, IRAM 1509, NCh164.E,NGO 41 057, NMX-C-030, NTC 129, NTE 0695, NTP400.010, UNIT-NM 26. La localización en el proceso deproducción donde las muestras van a ser obtenidas debeser planeada cuidadosamente. El muestreo en las esteras(bandas, cintas) transportadoras, pilas de almacenamientoo tolva (cubo, cubeta) de agregado puede requerir equiposespeciales de muestreo. Se deben tomar precauciones paraque se obtenga una muestra lejos de la parte segregada dela pila y en cantidad suficiente para atender el tamañomínimo requerido por las normas. Además de esto, lasmuestras para la determinación del contenido dehumedad se deben colocar en recipientes sellados o enbolsas de plástico, lo más pronto posible, para retener lahumedad hasta que se realice la prueba.

La reducción de muestras grandes de campo paracantidades pequeñas de pruebas individuales se debe eje-cutar con cuidado, a fin de que las muestras finales seanrealmente representativas (ASTM C 702 [AASHTO T 248],NMX-C-170-1997-ONNCCE, NTC 3674, NTE 0695, UNIT-NM 27). Con los agregados gruesos, se utiliza el métodode cuarteamiento: la muestra, totalmente mezclada, seesparce sobre un pedazo de lona, en una capa regular de75 o 100 mm (3 a 4 pulg.) de espesor, y se la divide encuatro partes iguales. Las dos partes opuestas sedesechan. Este proceso se repite hasta que se obtenga eltamaño deseado. Algunas veces se utiliza un proceso si-milar para el agregado fino, húmedo. Se recomiendan loscuarteadores para los agregados secos (Fig. 16-1), pero no

se los debe utilizar para agregados cuya humedad sobre-pase la humedad de saturado con superficie seca.

Impurezas Orgánicas

Las impurezas orgánicas en los agregados finos se debendeterminar de acuerdo con ASTM C 40 (AASHTO T 21),COVENIN 0256, NCh166, NMX-C-088-1997-ONNCCE,NTC 127, NTP 400.024, UNIT-NM 49. Se coloca unamuestra de agregado fino en una solución de hidróxido desodio y se la agita. Al día siguiente, se compara el color dela solución de hidróxido de sodio con un estándar de colorde vidrios o una solución de color estándar. Si el color dela solución que contiene la muestra es más oscuro que lasolución estándar o que la placa de vidrio orgánico No. 3,no se debe utilizar el agregado fino para trabajos impor-tantes en concreto, sin una investigación más profundada.

Algunos agregados finos contienen pequeñas canti-dades de carbón o lignita que dan al líquido el coloroscuro. La cantidad puede ser insuficiente para reducirapreciablemente la resistencia del concreto. Si la apa-riencia de la superficie del concreto no es importante, laASTM C 33 (AASHTO M 6), NCh163, IRAM 1512, IRAM1531, NMX-C-111, NTC 174, NTP 400.037, UNIT 84declaran que el agregado fino es aceptable si la cantidadde carbón y lignita no exceden al 1% de la masa total deagregado fino. Se puede usar el agregado fino que noatiende a este límite si, al ensayarlo de acuerdo con ASTMC 87 (AASHTO T 71), COVENIN 0275, IRAM 1647, NMX-C-07, NTC 579, NTP 400.013, la resistencia a compresión alos 7 días de cubos de mortero producidos con este agre-gado (ASTM C 109 o AASHTO T 106, COVENIN 484,NTC 220, NTE 0488, NTP 334.051) es, por lo menos, 96%de la resistencia del mortero producido con la mismaarena, pero lavada en una solución de 3% de hidróxido desodio y enjuagada totalmente con agua. Cantidades con-siderables de carbón y lignita en el agregado puedencausar erupciones y manchas del concreto y pueden dis-minuir su durabilidad, cuando sea expuesto a la intemperie.La experiencia local es normalmente la mejor indicación dela durabilidad del concreto producido con tales agregados.

Material Fino Objetable

Grandes cantidades de arcilla y limo en agregados puedeafectar adversamente la durabilidad, aumentar lademanda de agua y aumentar la contracción (retracción).Las especificaciones normalmente limitan la cantidad dematerial que pasa por el tamiz (malla, cedazo) No. 200(75 µm) a 2% o 3% en el agregado fino y a 1% o menos enel agregado grueso. Las pruebas para el material más finoque 75 µm (tamiz No. 200) deben estar de acuerdo conASTM C 117 (AASHTO T 11), IRAM 1540, NMX-C-084,NTC 78, NTE 0697, NTP 400.018, UNIT-NM 46. LaNCh1223 es una prueba para el material más fino que80 µm. Las pruebas de terrones de arcilla deben estar de

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Capítulo 16 ◆ Ensayos de Control del Concreto

Fig. 16-1. Cuarteador normalmente usado para reducir lasmuestras de agregado grueso. (IMG12347)


información adicional sobre la granulometría de losagregados.

Contenido de Humedad en los Agregados

Se usan muchos métodos para la determinación del con-tenido de humedad en las muestras de agregado. El con-tenido total de humedad en el agregado fino y en elagregado grueso se puede ensayar de acuerdo con lasnormas ASTM C 566 (AASHTO T 255), COVENIN 1375,NMX-C-166, NTC 1776, NTP 339.185. En este método unamuestra medida de agregado húmedo se seca en un horno(estufa) convencional ventilado, en un horno de microon-das, en un horno eléctrico o sobre una placa directa alfuego. A través de la masa antes y después del secado, sepuede calcular el contenido de humedad como sigue:

P = 100 (H-S)/SSiendo:

P = contenido de humedad de la muestra en por-centaje

H = masa original de la muestraS = masa seca de la muestra

La humedad (libre) de la superficie se puede calcularsi se conoce el porcentaje de humedad absorbida en elagregado. El contenido de humedad en la superficie esigual a la humedad total menos la humedad absorbida. Sepuede utilizar la información histórica para la fuente deagregado, a fin de que se obtengan los datos de contenidode humedad absorbida, si la composición mineralógica dela mina o de la cantera no se ha cambiado considerable-mente. Sin embargo, si no hay datos recientes disponibles,se los puede determinar a través de ASTM C 127(AASHTO T 85), COVENIN 0269, IRAM 1533, NCh1117,NMX-C-164, NTC 176, NTP 400.021, UNIT-NM 30 yUNIT-NM 53 para el agregado grueso y ASTM C 128[AASHTO T 84], COVENIN 0268, IRAM 1520, NCh1239,NMX-C-165, NTC 237, NTP 400.022, UNIT-NM 64,UNIT-NM 52 para el agregado fino.

Sólo la humedad de la superficie, no la humedadabsorbida, se vuelve parte del agua de la mezcla en el con-creto. Los porcentajes de la humedad superficial se usanpara calcular la cantidad de agua en los agregados, a finde que se reduzca la cantidad de agua de la mezcla, usadaen la dosificación. Adicionalmente, se debe aumentar lamasa de agregados en la dosificación en el porcentaje dehumedad superficial presente en cada tipo de agregado. Sino se hacen ajustes durante la dosificación, el agua super-ficial va a reemplazar una parte de la masa de agregado yla mezcla no va a rendir adecuadamente.

Otro método para la determinación del contenido dehumedad, el cual no es preciso, consiste en evaporar lahumedad con la quema de alcohol. En este método:(1) una muestra medida de agregado húmedo se coloca enuna cacerola poco profunda; (2) se derrama sobre lamuestra cerca de 310 ml de alcohol para cada kilogramo(5 onzas para cada libra); (3) se revuele la mezcla con unavarilla y se la extiende en una capa fina sobre el fondo de

acuerdo con la ASTM C 142 (AASHTO T 112), COVENIN0257, IRAM 1647, NMX-C-071, NCh1327, NTC 589, NTE0698, NTP 400.015 o UNIT-NM 44.

Granulometría

La granulometría de los agregados afecta considerable-mente proporción de la mezcla de concreto y su trabaja-bilidad. Las pruebas de granulometría son elementosimportantes para la garantía de la calidad. La granu-lometría o la distribución de los tamaños de partículas delagregado se determina por el análisis de la prueba(ensayo), en la cual las partículas se separan en sus variostamaños a través de tamices estándares. El análisis debeser realizado de acuerdo con ASTM C 136 (AASHTO T27), COVENIN 0255, IRAM 1505, IRAM 1627, NMX-C-077, NCh165, NTC 77, NTE 0696, NTP 400.012 o UNIT 48.

Los resultados de los análisis se usan de tres maneras:(1) para determinar si los materiales cumplen con lasespecificaciones; (2) para seleccionar el material más ade-cuado, si hay varios agregados disponibles y (3) paradetectar variaciones en la granulometría que son sufi-cientes para justificar la mezcla de tamaños seleccionadoso un ajuste de las proporciones de la mezcla de concreto.

Los requisitos de granulometría de los agregadospara concreto se presentan en el Capítulo 5 y en lasnormas ASTM C 33 (AASHTO M 5/M80), COVENIN 277,IRAM 1627, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP 400.037o UNIT 82. Se deben evitar los materiales que contengancantidades excesivas o cantidades demasiado pequeñasde cualquiera de los tamaños. Algunas especificacionesrequieren que las proporciones de mezcla se ajusten si elpromedio del módulo de finura cambia más de 0.20. Otrasespecificaciones requieren ajustes de las proporciones dela mezcla si la cantidad retenida en cualquiera de dos tam-ices consecutivos superar 10% de la masa total de lamuestra del agregado. Una pequeña cantidad de materiallimpio que pasa por la malla No. 100 (150 µm), pero quese queda retenida en la malla No. 200 (75 µm), es deseablepara la trabajabilidad. Por esta razón, la mayoría de lasespecificaciones permite hasta 10% de este material en elagregado fino.

El agregado bien graduado (granulometría continua)contiene partículas en cada tamaño de tamiz. El agregadobien graduado realza numerosos factores que resultan enmayores trabajabilidad y durabilidad. Cuanto mejor gra-duado sea un agregado, más va a empaquetar laspartículas juntas, reduciendo el volumen entre ellas quedebe ser lleno por la pasta. Por otro lado, agregados congranulometría discontinua, o sea, aquéllos que tienen unagran cantidad o deficiencia de uno o más tamaños demalla, pueden disminuir la trabajabilidad durante el mez-clado, bombeo, colocación, consolidación y acabado.También se puede afectar la durabilidad, con el uso demás agregado fino y agua, a fin de producir una mezclatrabajable. Consulte el Capítulo 5 y Galloway (1994) para

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la cacerola; (4) se inflama el alcohol para que se quemehasta que la muestra esté seca; (5) después de quemada, lamuestra se enfría por algunos minutos y se la pesa y (6) secalcula el porcentaje de humedad.

Cuando equipos de secado no están disponibles, sepuede determinar la humedad (libre) superficial del agre-gado fino, en la obra o en la planta mezcladora, deacuerdo con ASTM C 70 y COVENIN 0272. El mismo pro-cedimiento se puede utilizar para el agregado grueso conlos cambios adecuados en el tamaño de la muestra y en eltamaño del recipiente. Esta prueba depende de la sustitu-ción del agua por una masa conocida de agregadohúmedo, por lo tanto, la masa específica relativa del agre-gado se debe conocer con precisión.

Los medidores (contadores) eléctricos de humedad seusan en muchas plantas de concreto premezclado, princi-palmente para monitorear el contenido de humedad delos agregados finos, pero algunas plantas también los usanpara verificar el agregado grueso. Operan basándose en elprincipio que la resistencia eléctrica del agregado húmedodisminuye con el aumento de la humedad, dentro delintervalo de humedades normalmente encontradas. Loscontadores miden la resistencia eléctrica de los agregadosentre electrodos proyectados dentro de la tolva de dosifi-cación o depósito. Los medidores de humedad que usan elmétodo de absorción de microondas se están volviendomás populares porque son más precisos que los medi-dores eléctricos. Sin embargo, ambos métodos miden elcontenido de humedad precisa y rápidamente, aunquesólo al nivel de la sonda. Estos medidores requieren cali-bración frecuente y se los deben mantener apropiada-mente. La naturaleza variable del contenido de humedad

en los agregados dificulta la obtención de muestras repre-sentativas para la comparación de los medidores eléctricosde humedad. Varias pruebas de contenido de humedadutilizando secado en el horno se deben realizar para veri-ficar la calibración de estos medidores antes que seestablezca la precisión.

La Tabla 16-1 ilustra un método de ajuste de la masade los agregados, teniéndose en cuenta su humedad.

ENSAYOS DEL CONCRETO FRESCO

Muestreo del Concreto Fresco

Se debe enfatizar la importancia de la obtención de mues-tras realmente representativas del concreto fresco para losensayos de control. A menos que la muestra sea represen-tativa, los resultados de las pruebas serán engañosos. Lasmuestras se deben obtener y manejar de acuerdo conASTM C 172 (AASHTO T 141), COVENIN 0344, IRAM1541, NMX-C-161-1997-ONNCCE, NCh171.E, NGO 41057, NTC 454, NTE 1763, NTP 339.036, UNIT-NM 33. Aexcepción de las pruebas de rutina, tales comorevenimiento (asentamiento) y contenido de aire, real-izadas para el control del proceso, la ASTM C 172(AASHTO T 141) requiere que el tamaño de la muestrapara el propósito de aceptación debe ser, por lo menos, 28litros (1 pie3) y se la debe obtener durante los 15 minutosentre la primera y la última porción de la amasada(bachada, revltura). La muestra compuesta, producidacon dos o más porciones, no se debe tomar enseguida a laporción inicial de la descarga, ni tampoco a la porciónfinal. La muestra se debe proteger del sol, viento y otras

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Tabla 16-1. Ejemplo de Ajuste en las Masas de Acuerdo con la Humedad de los Agregados

Agregado Absorción, % Contenido de Humedad, %

Agregado fino 1.2 5.8Agregado grueso 0.4 0.8

Cemento 355 (598) 355 (598)Agregado fino 695 (1171) 703 (1185) 735 (1239) 32 (54) 735 (1239)Agregado

grueso 1060 (1787) 1064 (1793) 1068 (1800) 4 (7) 1068 (1800)Agua 200 (337) 164 (276)

Total 2310 (3893) 36 (61) 2322 (3913)†

Ingredientesdel concreto

Masa del diseñode la mezcla

(agregados en lacondición seca al

horno)*, kg/m3

(lb/yarda3)

Masa de agregados (condición saturada

con superficieseca SSS)**,

kg/m3 (lb/yarda3)

SH •(% absorbido)

100

Masa de agregados(condición

húmeda), kg/m3

(lb/yarda3)

SH •(% humedad)

100

Corrección del aguade la mezcla para

la humedad superficiallibre en los agregados

kg/m3 (lb/yarda3)

SH •(% hum – % absorv)

100

Masa ajustadakg/m3

(lb/yarda3)

* Un agregado en la condición secado al horno (SH) tiene todos sus vacíos permeables completamente secos, siendo totalmente absorbente.** Un agregado en la condición saturada con superficie seca (SSS) tiene todos sus vacíos permeables completamente llenos de agua y ninguna

humedad en su superficie. Los proveedores de concreto normalmente requieren las proporciones de la mezcla en la condición SSS, debidoa los requisitos de los programas de computadora para dosificación.

† La mezcla totalmente ajustada es mayor que la masa del diseño en la cantidad que el agua absorbido en el agregado.

del cono hasta en centro original desplazado del concretoasentado (véase la Figura 16-2).

Un valor más elevado de revenimiento (asen-tamiento) es indicativo de un concreto más fluido. Todo elensayo hasta la remoción del cono se debe completar en21⁄2 minutos, pues el concreto pierde revenimiento con eltiempo. Si hay desmoronamiento de una parte del con-creto, se debe realizar otra prueba con otra porción de lamuestra.

Otro método de ensayo para la fluidez (flujo) del con-creto fresco envuelve el uso del medidor k derevenimiento (ASTM C 1362). Éste es un aparato desondeo que se introduce dentro del concreto en cualquierlocalización donde haya una profundidad de concretomínima de 175 mm (7 pulg.) y un radio de concretoalrededor del medidor de 75 mm (3 pulg.). La cantidad demortero fluyendo para dentro de las aberturas delmedidor es la medida de fluidez.

Ensayos adicionales de consistencia incluyen: elaparato de vibración inclinada de la FHWA (FederalHighway Administration – Administración de las Auto-pistas Federales) (Wong y otros 2001 y Saucier 1966),ensayo del factor de compactación británico (BS 1881),ensayo de remoldeo de Powers (Powers 1932), prueba ale-mana de la mesa de flujo (DIN 1048-1), el consistómetroVebe para el concreto compactado con rodillos (ASTM C1170), el ensayo de penetración de la esfera de Kelly(ASTM C 360-92, ahora suspendida), el medidor Thaulow,el cono de revenimiento invertido para el concretoreforzado con fibras (ASTM C 995), el plastómetro dePowers y Wiler (Powers y Wiler 1941), el aparato de tra-bajabilidad de Tattersall (1971), el ensayo Colebrand, vis-

fuentes de evaporación rápida durante el muestreo y elensayo.

Consistencia

El ensayo de revenimiento o asentamiento del cono deAbrams, ASTM C 143 (AASHTO T 119), COVENIN 0339,IRAM 1536, NCh1019, NMX-C-156-1997-ONNCCE, NTC3696, NTE 1578, NTP 339.035, UNIT-NM 67 es el métodomás ampliamente aceptado y utilizado para medir la con-sistencia del concreto (Fig. 16-2). El equipo de prueba con-siste en un cono de revenimiento (molde cónico de metal300 mm [12 pulg.] de altura, con 200 mm [8 pulg.] dediámetro de base y 100 mm [4 pulg.] de diámetro de laparte superior) y una varilla de metal con 16 mm dediámetro (5⁄8 pulg.) y 600 mm (24 pulg.) de longitud conuna punta de forma hemisférica. El cono húmedo, colo-cado verticalmente sobre una superficie plana, rígida y noabsorbente, se debe llenar en tres capas de volúmenesaproximadamente iguales. Por lo tanto, se debe llenar elcono hasta una profundidad de 70 mm (21⁄2 pulg.) en laprimera capa, una profundidad de 160 mm (6 pulg.) en lasegunda y la última capa se debe sobrellenar. Se aplican25 golpes en cada capa. Después de los golpes, se enrasala última capa y se levanta el cono lentamente aproxi-madamente 300 mm (12 pulg.) en 5 ± 2 segundos. Amedida que el concreto se hunde o se asienta en unanueva altura, se invierte el cono vacío y se lo coloca gen-tilmente cerca del concreto asentado. El revenimiento o elasentamiento es la distancia vertical que el concreto se haasentado, medida con una precisión de 5 mm (1⁄4 pulg.). Seusa una regla para medir de la parte superior del molde

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Fig. 16-2. Ensayo de revenimiento (asentamiento en cono de Abrams) para la consistencia del concreto. La Figura Amuestra un revenimiento más bajo, la Figura B muestra un revenimiento mayor. (IMG12179, IMG12180)

A B

cómetro BMI (Wallevik 1996), el reómetro BTRHEOM paraconcreto fluido ( de Larrard, Szitkar, Hu y Joly 1993),reómetro de orificio libre (Bartos 1978), medidor del torquedel tambor de entrega (patente EE.UU. 4,332,158 [1982]),camioneta de entrega (patente EE.UU. 4,578,989 [1986]),Caja de flujo de Angles (Angles 1974), ensayo de pene-tración del anillo (Teranishs y otros 1994) y el consistómetrode Wigmore (1948). La prueba de Vebe y la prueba deThaulow se aplican principalmente a mezclas ásperas y deconsistencia seca, mientras que la tabla de flujo se aplicaprincipalmente a concretos fluidos (Scanlon 1994).

Medición de la Temperatura

Como la temperatura del concreto tiene una gran in-fluencia sobre las propiedades tanto del concreto frescocomo del endurecido, muchas especificaciones limitan latemperatura del concreto fresco. Están disponibles ter-mómetros de vidrio o con coraza (Fig. 16-3). El ter-mómetro debe tener precisión de ±0.5°C (±1°F) y debepermanecer en una muestra representativa de concreto,por lo menos, 2 minutos o hasta que la lectura se estabilice.Un mínimo de 75 mm de concreto debe rodear la porciónsensitiva del termómetro. También están disponibles losmedidores de temperatura electrónicos con lectura digital.La medición de la temperatura (ASTM C 1064 [AASHTOT 309], NTP 339.184) se debe terminar en un periodo de 5minutos después de tomada la muestra.

2000, NTP 339.046, UNIT-NM 56. Los resultados deben sersuficientemente precisos para determinar la cantidadvolumétrica (rendimiento) del concreto producido en cadamezcla (véase Capítulo 9). La prueba también presentauna indicación del contenido de aire, desde que seconozcan la masa volumétrica (masa unitaria) de losingredientes. Se requiere una balanza o una báscula conprecisión de 0.3% de la masa prevista de la muestra y delrecipiente. Por ejemplo, un recipiente con 7 litros (0.25pies3) requiere una balanza con precisión de 50g (0.1 lb). Eltamaño del recipiente empleado en la determinación de lamasa volumétrica y del rendimiento varía con el tamañodel agregado. Por ejemplo, si está en buenas condiciones,el recipiente del medidor de aire con capacidad para 7litros (0.25 pies3) se puede utilizar con agregados de hasta25 mm (1 pulg.), mientras que el recipiente de 14 litros (0.5pies3) se usa con agregados de hasta 50 mm (2 pulg.). Elrecipiente se debe calibrar por lo menos una vez al año(ASTM C 1077). Se debe tener cuidado para consolidar elconcreto adecuadamente, sea a través de golpes, sea através de vibración interna. Se debe utilizar una llana(palustre) o placa plana para enrasar la superficie superiordel concreto, a fin de que el recipiente esté lleno y conacabado plano y liso. La masa volumétrica se expresa enkilogramos por metro cúbico (libras por pie cúbico) y elrendimiento en metros cúbicos (pies cúbicos).

La masa volumétrica del concreto no endurecido, biencomo del concreto endurecido, se puede determinar pormétodos nucleares ASTM C 1040 (AASHTO T 271).

Contenido de Aire

Se pueden utilizar varios métodos para medir el contenidode aire del concreto fresco. Las normas incluyen el métodopor presión (ASTM C 231, AASHTO T 152), COVENIN

331


Fig. 16-4. Se pesa el concreto fresco en un recipiente devolumen conocido para la determinación de la masa volu-métrica. (IMG12178)

Fig. 16-3. Se usa un termómetro para medir la temperaturadel concreto fresco. (IMG12201)

Masa Volumétrica y Rendimiento

La masa volumétrica (masa unitaria) y el rendimiento delconcreto fresco (Fig. 16-4) se determinan de acuerdo conASTM C 138 (AASHTO T 121), COVENIN 0349, IRAM1562, NCh1564, NGO 41 017 h5, NMX-C-162-ONNCCE-


0348, IRAM 1602, NGO 41 017 h7, NMX-C-157, NTC 1032,NTP 339.080, UNIT-NM 47, el método volumétrico (ASTMC 173, AASHTO T 196), COVENIN 0347, IRAM 1511, NGO41 017 h6, NMX-C-158, NTC 1028, NTP 339.081 y elmétodo gravimétrico (ASTM C 138 [AASHTO T 121],COVENIN 0349, NCh1564, NGO 41 017 h5, NMX-C-162-ONNCCE-2000, NTP 339.046, UNIT-NM 56).

El método por presión (Fig. 16-5) se basa en la ley deBoyle, la cual relaciona presión y volumen. Muchos medi-dores de aire comercialmente disponibles están calibradospara leer contenido de aire directamente cuando se aplicauna presión predeterminada. La presión aplicada com-prime el aire dentro de la muestra de concreto, incluyendoel aire en los poros de los agregados. Por esta razón, laspruebas por este método no son adecuadas para medir elcontenido de aire de concretos producidos con algunosagregados ligeros (livianos) u otros materiales muyporosos. Los factores de corrección del agregado, el cualcompensa el aire atrapado (aire ocluido) en los agregadosde peso normal son relativamente constantes y, a pesar depequeños, se los debe substraer de la lectura en el medidorde presión para obtener el contenido de aire correcto. Sedebe calibrar el equipo para varias altitudes sobre el niveldel mar, si se lo va a utilizar en sitios que tengan diferenciaen altitudes considerables. Algunos medidores usancambio de presión de un volumen conocido de aire y no seafectan por los cambios de altitudes. Los medidores depresión son ampliamente usados porque no haynecesidad de conocerse las proporciones de la mezcla, ni

332

Fig. 16-5. Medidor del tipo de presión para la determinacióndel contenido de aire. (IMG12194)

la gravedad específica de los ingredientes del concreto.Además, se puede realizar esta prueba en menos tiempode lo requerido por otros métodos.

El método volumétrico (Fig. 16-6), presentado en lasnormas ASTM C 173 [AASHTO T 196], COVENIN 0347,IRAM 1511, NGO 41 017 h6, NMX-C-158, NTC 1028 y NTP339.081, requiere la remoción del aire de un volumen cono-cido de concreto, a través de la agitación del concretodentro de un exceso de agua. Se puede utilizar este métodopara concretos que contengan cualquier tipo de agregado,incluyendo el ligero o materiales porosos. El factor de co-rrección no es necesario en este ensayo. Además, estaprueba no se afecta por la presión atmosférica y no haynecesidad del conocimiento de la gravedad específica delos ingredientes. Se debe tener cuidado para agitar suficien-temente la muestra para la remoción completa del aire. Laadición de 500 mL (1 pinta) de alcohol acelera la remocióndel aire, disminuyendo el tiempo de la prueba, además dedispersar la mayor parte de la espuma y aumentar la pre-cisión del ensayo, incluyendo aquéllos realizados en con-cretos con altos contenidos de aire o de cemento.

Fig. 16-6. Medidor de aire volumétrico. (IMG12200)

El método gravimétrico utiliza el mismo equipoempleado para la determinación de la masa volumétricadel concreto. La masa volumétrica medida del concreto sesubstrae de la masa volumétrica teórica, la cual se deter-mina de los volúmenes absolutos de los ingredientes,asumiéndose que no hay aire presente (véanse ASTM C 128[AASHTO T 121], COVENIN 0268, IRAM 1520, NCh1239,NGO 41 017 h5, NMX-C-165, NTC 237, NTP 400.022, UNIT-NM 64, UNIT-NM 52). La diferencia, expresa en porcentaje

de la masa volumétrica teórica, es el contenido de aire.Tanto las proporciones de la mezcla como las masas especí-ficas relativas de los ingredientes se deben conocer con granprecisión, para que se eviten errores en los resultados.Consecuentemente, este método es adecuado sólo en elcontrol del laboratorio. Los cambios considerables en lamasa volumétrica pueden ser una manera conveniente dedetectar la variabilidad del contenido de aire.

Se puede utilizar un indicador de aire de bolsillo(AASHTO T 199) para la verificación rápida de los nivelesde aire en el concreto (bajo, medio y alto), pero no es unsustituto de los métodos más precisos. Se coloca unamuestra representativa del mortero del concreto en el reci-piente. Entonces, se llena el recipiente con alcohol y se lobalancea con el pulgar sobre la extremidad abierta, a fin deremover el aire del mortero. El contenido de aire indicadose determina por la comparación en el nivel de alcohol conun gráfico de calibración. El ensayo se puede realizar enpocos minutos y es útil principalmente para la evaluaciónde la presencia de aire en el concreto cerca de la superficie,la cual puede haber sufrido reducciones del contenido deaire por los procedimientos inadecuados de acabado.

En cualquiera de estos métodos, las pruebas de con-tenido de aire se deben empezar hasta 5 minutos despuésque la porción final de la muestra fue obtenida.

Las investigaciones sobre el efecto de la cenizavolante sobre la estabilidad de los vacíos de aire del con-creto resultaron en el desarrollo del ensayo del índice deespuma. Se puede usar esta prueba para medir los requi-sitos relativos de aditivos inclusores (incorporadores) deaire (incorporadores de aire) en mezclas de concreto quecontengan ceniza volante. Se coloca la ceniza volante queserá ensayada con el aditivo inclusor de aire en un tarro deboca ancha y se lo agita vigorosamente. Después de unperiodo de descanso de 45 minutos, se hace la determi-nación visual de la estabilidad de la espuma o de las bur-bujas (Gleber y Klieger 1983).

Especimenes para Resistencia

Los especimenes (probetas) moldeados para los ensayos deresistencia se deben preparar de acuerdo con ASTM C 31(AASHTO T 23), COVENIN 0338, IRAM 1524, NCh1017,NGO 41 061, NTC 550, NMX - C-160 y NTP 339.033 (pro-betas moldeadas en la obra) o ASTM C 192 (AASHTO T126), COVENIN 0340, COVENIN 0338, IRAM 1534, NGO41 060, NMX-C-159, NTC 1377, NTE 1763, NTP 339.045 yUNIT-NM 79 (probetas moldeadas en el laboratorio). Lapreparación de los especimenes debe empezar, comomáximo, 15 minutos después de la obtención de la muestradel concreto.

La probeta estándar para la resistencia a compresióndel concreto con agregado de dimensión máxima de50 mm (2 pulg.) o menor es un cilindro de 150 mm(6 pulg.) de diámetro por 300 mm (12 pulg.) de altura(Fig. 16-7). Para agregados mayores, el diámetro del

cilindro debe ser, por lo menos, tres veces mayor que ladimensión máxima del agregado y la altura debe ser dosveces el diámetro. Aunque se prefieren los moldesmetálicos rígidos, se puede usar moldes de plástico, decartón parafinado u otro tipo de molde desechable, con-forme ASTM C 470 y NMX-C-281. Se deben colocar losmoldes sobre una superficie lisa, nivelada y rígida y se losdeben llenar cuidadosamente para evitar distorsiones ensu forma.

El molde de cilindro con 100 mm (4 pulg.) dediámetro por 200 mm (8 pulg.) de altura está siendo uti-lizado comúnmente para los concretos de alta resistenciaque contienen agregado de tamaño máximo de 19 mm(3⁄4 pulg.) (Buró and Ost 1994, Forstie y Schnormeier 1981y Date y Schnormeier 1984). El cilindro de 100 x 200 mm(4 x 8 pulg.) es más fácil de moldear, requiere menosmuestra, pesa mucho menos que el cilindro de concreto de150 x 300 mm (6 x 12 pulg.) y, por lo tanto, es más fácil demanejarlo y requiere menos espacio para su curadohúmedo. Adicionalmente, la sección transversal menorpermite que se alcance una resistencia a compresión mayorpor una máquina de ensayo que tenga una capacidad decarga menor. La diferencia en la resistencia indicada entrelos dos tamaños de cilindro es insignificante, como sepuede observar en la Figura 16-8. El desvío padrón y elcoeficiente de variación del cilindro de 100 mm es ligera-

333


Fig. 16-7. Preparación de los especimenes estándar para laprueba de resistencia a compresión del concreto.(IMG12183)

Las vigas con más de 200mm (8 pulg.) de profundidad ylos cilindros con profundidadde 300 a 450 mm (12 a 18 pulg.),que se van a vibrar (reveni-miento menor o igual a 75 mm[3 pulg.]), se deben llenar en doscapas y vigas con profundidadde 150 a 200 mm (6 a 8 pulg.),que se van a vibrar, se puedenllenar en una capa. Los vi-bradores internos deben tenerun ancho máximo de no másque 1⁄3 del ancho de las vigas o 1⁄4del diámetro del cilindro.Inmediatamente después delllenado, la parte superior delespécimen debe: (1) cubrirsecon un vidrio o placa de aceroaceitado, (2) sellarse con unabolsa de plástico o (3) sellarsecon una cubierta de plástico.

La resistencia de los espe-cimenes de prueba se puedeafectar considerablemente congolpes, cambios de temperaturay exposición al secado, princi-

palmente en las primeras 24 horas después de su moldeo.Por lo tanto, los especimenes de prueba se deben colar ensitios donde no sean necesarios movimientos y donde seaposible su protec-ción. Los cilindrosy las vigas se de-ben proteger con-tra manejos brus-cos a cualquieredad. Es impor-tante acordarse deidentificar los es-pecimenes en laparte externa delos moldes paraprevenir confu-sión y errores en lainformación. Nograbe el númerode identificaciónen la superficie delos especimenes deconcreto fresco. Usecinta adhesiva oetiqueta de identi-ficación que nodañe la muestra.

Los procedi-mientos norma-

mente mayor o similar al del cilindro de 150 mm (Buró yotros 1999 y Pistilli y Willems 1993). El tamaño predomi-nantemente usado en Canadá es el cilindro de 100 mm dediámetro. Consulte las especificaciones de la obra para lostamaños de cilindros permitidos.

Las vigas para el ensayo de resistencia a flexión tienennormalmente 150 x 150 mm (6 x 6 pulg.) de sección trans-versal para concretos con agregados de hasta 50 mm(2 pulg.). Cuando se utilizan agregados mayores queéstos, la dimensión mínima de sección transversal no debeser menor que tres veces la dimensión máxima del agre-gado. La longitud de las vigas debe ser, por lo menos, tresveces la profundidad de la viga más 50 mm (2 pulg.) o untotal de más de 500 mm (20 pulg.) para la viga de 150 x 150mm (6 x 6 pulg).

Los cilindros de prueba que se compactan con golpes(revenimiento de 25 mm [1 pulg.] o más) se deben llenar entres capas aproximadamente iguales y cada capa deberecibir 25 golpes en los cilindros de 150 mm (6 pulg.) dediámetro, mientras que las vigas con hasta 200 mm (8 pulg.)de profundidad se deben llenar en dos capas, golpeándolascon una varilla de 16 mm [5⁄8 pulg.] de diámetro una vez porcapa para cada 1400 mm2 (2 pulg2) de área de superficiesuperior. Si la varilla deja agujeros, los lados de los moldesse deben golpear ligeramente con una maceta o con lamano abierta. Los cilindros que son vibrados, se debenllenar en dos capas con una inserción por capa en los cilin-dros de 100 mm (4 pulg.) de diámetro y dos inserciones enlos cilindros de 150 mm (6 pulg.) de diámetro.

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25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0

0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000

1600

1200

800

400

0

Resistencia del cilindro de 6x12 pulg, lb/pulg2

Resistencia del cilindro de 150x300 mm, kg/cm2

Res

iste

ncia

del

cili

ndro

de

4x8

pulg

, lb/

pulg

2

Res

iste

ncia

del

cili

ndro

de

100x

200

mm

, kg/

cm2

400 800 1200 16000

Curado húmedoCurado al aireLínea de regresión

Fig. 16-8. Comparación de la resistencia de cilindros de 100 x 200 mm (4 x 8 pulg.) y150 x 300 mm (6 x 12 pulg.) (Burg y Ost 1994).

Fig. 16-9. Curado húmedo controladoen laboratorio de especimenes están-dar con humedad relativa de 95% a100% y temperatura de 23±2°C (73±3°C)(ASTM C 511 o AASHTO M 201).(IMG12346)

lizados de prueba requieren que las probetas se curenbajo condiciones controladas, sea en laboratorio (Fig. 16-9), sea en la obra. El curado controlado en el laboratorio enun cuarto húmedo o en un tanque de almacenamiento conagua de cal proporciona una indicación precisa de la cal-idad del concreto entregado. El agua de cal debe estar sat-urada de cal hidratada, no cal agrícola, de acuerdo conASTM C 511 (AASHTO M 201), NMX-C-148, NTC 3494,NTP 334.077 para prevenir la lixiviación de la cal delespécimen de concreto.

Las probetas curadas en la obra, de la misma maneraque la estructura, representan más fielmente la resistenciareal del concreto en la estructura en la edad del ensayo,pero proporcionan poca indicación si la deficiencia sedebe a la calidad del concreto entregado o al manejo ycurado inadecuados. En algunos proyectos, las probetascuradas en el campo se producen complementariamente alas probetas destinadas al curado controlado en el labora-torio, siendo muy útiles, principalmente, cuando el climano es favorable para determinar cuando se puedenremover las cimbras (encofrados) o cuando se puedeponer la estructura en uso. Para más información, con-sulte “Ensayos de Resistencia del Concreto Endurecido”en este capítulo y ASTM (2000).

El desarrollo de la resistencia del concreto en el sitiotambién se puede evaluar a través de los ensayos demadurez (ACI Comité 306 y ASTM C 1074), los cuales sediscutieron en el Capítulo 14.

Tiempo de Fraguado

Los métodos de ensayo ASTM C 403 (AASHTO T 197)COVENIN 0352, IRAM 1662, NCh2183, NGO 41 017 h12,NMX-C-177-1997-ONNCCE, NTC 890, NTP 339.082,UNIT-NM 9 se usan para determinar el tiempo defraguado del concreto, midiéndose la resistencia a la pe-netración producida en intervalos de tiempo regularessobre el mortero de la mezcla de concreto (Fig. 16-10). Eltiempo de fraguado inicial y final se determinan como eltiempo correspondiente a la resistencia a la penetración de35 kg/cm2 o 3.5 MPa (500 lb/pulg2) y 280 kg/cm2 o 27.6MPa (4000 lb/pulg2), respectivamente. Normalmente, elinicio de fraguado ocurre entre 2 y 6 horas después delmezclado, y el final ocurre entre 4 y 12 horas. La velocidadde endurecimiento del concreto influencia considerable-mente la tasa de progreso de la construcción. La tempe-ratura, la relación agua-material cementante y los aditivosafectan el tiempo de fraguado.

Ensayos de Compresión Acelerados parala Proyección de la Resistencia a Edadesmás Avanzadas

La necesidad de evaluar la calidad del concreto a edadestempranas en comparación con las pruebas tradicionales alos 28 días ha recibido más atención, debido el paso

apresurado de la construcción hoy en día. La ASTM hadesarrollado dos métodos para estimar la resistencia deespecimenes de concreto a edades más avanzadas basadaen pruebas en edad temprana.

ASTM C 684, IRAM 1552, IRAM 1614, NMX-C-290usan los ensayos de resistencia acelerados para facilitar elcontrol de calidad del concreto. Se aceleran los cilindros deprueba de resistencia usando uno de los cuatro proce-dimientos de curado: agua caliente a 35°C ± 3°C (95°F ±5°F), agua hirviente, autógeno (aislado) y alta temperaturaa 150°C ± 3°C (300°F ± 5°F). Los ensayos de resistenciaacelerados se realizan en edades que varían de 5 a 49horas, dependiendo del procedimiento de curado uti-lizado. Las resistencias en edades más avanzadas seestiman usando relaciones previamente establecidas entrela resistencia acelerada y los ensayos normalizados deresistencia a compresión a los 28 días.

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350

280

210

140

70

0

5

4

3

2

1

0180 210 240 270 300 330 360 390 420

Fraguado final

Fraguado inicial

Tiempo transcurrido, min.

Res

iste

ncia

a la

pen

etra

ción

, kg/

cm2

Res

iste

ncia

a la

pen

etra

ción

, 100

0 lb

/pul

g2

Fig. 16-10. (superior) Equipo de tiempo de fraguado.(inferior) Curva de los resultados de la prueba. (IMG12181)

cemento (Forester, Black y Lees 1974 y PCA 1983). Elhorno de microondas (AASHTO T 23) y el método de dis-persión de neutrones se han usado para medir el con-tenido de agua. Consulte Lawrence (1994) para unpanorama general. Estas pruebas se pueden realizar inde-pendientes una de la otra para determinar el contenido decemento o de agua, a fin de calcularse la relación agua-cemento.

Contenido de Material CementanteSuplementario

No están disponibles métodos de ensayo normalizadospara determinar el contenido del material cementantesuplementario del concreto fresco. Sin embargo, la pre-sencia de ciertos materiales cementantes suplementarios,tales como ceniza volante, se puede determinar a travésdel lavado de una muestra del mortero del concreto, sobreun tamiz de malla de 45 µm (No. 325) y el análisis delresiduo retenido a través de un microscopio estéreo(150 x 250X) (Fig. 16-11). Las partículas de ceniza volanteaparecen como esferas de muchos colores. El tamizado delmortero a través del tamiz de mallas 150 µm o 75 µm

La ASTM C 918 usa el método de la madurez de tem-peratura controlada de cilindros curados de acuerdo conlos métodos normalizados presentados en la ASTM C 31(AASHTO T 23). Se ensayan los cilindros a edades tem-pranas, después de 24 horas, y la historia de la tempe-ratura del concreto se usa para calcular el índice demadurez a la edad del ensayo. A través de los datoshistóricos se desarrolla una ecuación de pronóstico para laresistencia en edades más avanzadas, basada en el índicede madurez y en las pruebas de resistencia a edad tem-prana. Consulte Carino (1994).

Contenido de Cloruros

El contenido de cloruros del concreto y sus ingredientesse debe verificar para asegurarse que se encuentra abajode los límites necesarios, a fin de evitar la corrosión delacero del refuerzo (armadura). Se puede hacer una apro-ximación del contenido de cloruros solubles en agua delconcreto fresco, de los agregados y de los aditivos usandoel método creado por la Asociación Nacional de ConcretoPremezclado (NRMCA 1986). Se puede determinar el con-tenido total de cloruros del concreto fresco sumándose elcontenido de cloruros individuales de todos los consti-tuyentes de la mezcla. El método de la NRMCA da unaaproximación rápida, pero no se lo debe utilizar para laverificación del cumplimiento de las especificaciones.Consulte el Capítulo 9 para las limitaciones de los ionescloruro en el concreto.

Contenido de Cemento Portland,Contenido de Agua, RelaciónAgua-Cemento

Están disponibles métodos de ensayo para estimar loscontenidos de cemento portland y de agua del concretorecién mezclado. Los resultados de estas pruebas puedenayudar en la determinación de la resistencia y de la dura-bilidad potenciales del concreto antes del fraguado y delendurecimiento, y puede indicar si se obtuvieron los con-tenidos deseados de cemento y agua. Los métodos deprueba de la ASTM C 1078-87 y C 1079-87 (suspendidas en1998) basadas en el método de Nelly-Vail, se pueden uti-lizar para determinar los contenidos de cemento y agua,respectivamente. Se desarrollaron métodos experimen-tales, usando absorción de microondas, para estimar larelación agua-cemento. La desventaja de estos métodos deprueba es que necesitan de equipos sofisticados y habili-dades especiales del operador, los cuales no siempre estándisponibles.

Otros ensayos para la determinación de los con-tenidos de cemento y agua se pueden clasificar en cuatrocategorías: determinación química, separación por asen-tamiento y decantación, método nuclear y método eléc-trico. La máquina de análisis rápido y medidor nuclear decemento han sido usados para medir el contenido de

336


Fig. 16-11. Partículas de ceniza volante retenidas en untamiz de 45 µm, después del lavado, como se puede ver enel microscopio con 200X. (IMG12284)

(No. 100 o No. 200) es útil para la remoción de los granosde arena.

Sangrado (Exudación) del Concreto

Las propiedades de sangrado (exudación) del concretofresco se pueden determinar a través de dos métodosdescritos en ASTM C 232 (AASHTO T 158), COVENIN0353, IRAM 1604, NGO 41 017 h9, NTC 1294, NMX-C-296-ONNCCE-2000, NTP 339.077 y UNIT-NM 102. Un métodoconsolida el espécimen compactándolo sin disturbiosposteriores. El otro consolida el espécimen por vibración,después de la cual, el espécimen se vibra intermitente-

mente durante todo el ensayo. La cantidad del agua desangrado en la superficie se expresa como el volumen deagua de sangrado por unidad de área expuesta del con-creto o como el porcentaje de la cantidad neta de agua dela mezcla en el espécimen. Los valores típicos varían de

Ensayos de Resistencia en el ConcretoEndurecido

Los ensayos de resistencia del concreto endurecido sepueden realizar en las siguientes condiciones: (1) espe-cimenes curados y moldeados de acuerdo con ASTM C 31(AASHTO T 23), COVENIN 0338, IRAM 1524, NCh1017,NTC 550, NMX - C-160, o NTP 339.033 y ASTM C 192(AASHTO T 126), COVENIN 0340, COVENIN 0338,IRAM 1534, NMX-C-159, NTC 1377, 339.045 o UNIT-NM

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Fig. 16-12. Ensayo de sangrado (exudación) del concretode acuerdo con la ASTM C 232 (AASHTO T 158); método A,sin vibración. El recipiente tiene un diámetro interno decerca de 255 mm (10 pulg.) y altura de 280 mm (11 pulg.). Elrecipiente se llena hasta una altura de 255 mm (10 pulg.) yse lo cubre para prevenir la evaporación del agua desangrado. (IMG12199)

0.01 a 0.08 mL/cm2 o 0.1% a 2.5% del agua de la mezcla. Laprueba de sangrado raramente se realiza en la obra (Fig.16-12). El sangrado también se discute en el Capítulo 1.

ENSAYOS DEL CONCRETO ENDURECIDO

Los especimenes premoldeados descritos en la secciónanterior “Especimenes para Resistencia” (ASTM C 31[AASHTO T 23], COVENIN 0338, IRAM 1524, NCh1017,NTC 550, NMX-C-160, NTP 339.033; ASTM C 192[AASHTO T 126], COVENIN 0340, COVENIN 0338,IRAM 1534, NMX-C-159, NTC 1377, 339.045, UNIT-NM 79y ASTM C 873) o corazones (testigos, núcleos) del concretoendurecido obtenidos de la construcción o del trabajo delaboratorio (ASTM C 42 [AASHTO T 24], COVENIN 0345,IRAM 1551, NCh1171, NMX-C-169-1997-ONNCCE, NTC3658, NTP 339.059, UNIT-NM 69; ASTM C 823, NMX-C-236 y ASTM C 873) se pueden utilizar en las pruebas delconcreto endurecido. Especimenes separados se debenobtener para cada prueba realizada, porque el prealma-cenamiento de probetas para ciertas pruebas puede tornarel espécimen inútil para otras pruebas.

Fig. 16-13. Los cilindros de concreto colados en el sitio enun molde cilíndrico ayudan en la determinación de laresistencia a compresión del concreto de la estructura.(IMG12175)

79 de las muestras de concreto fresco; (2) especimenesextraídos o aserrados de la estructura de concreto endure-cido, de acuerdo con ASTM C 42 (AASHTO T 24),COVENIN 0345, IRAM 1551, NCh1171, NMX-C-169-1997-ONNCCE, NTC 3658, NTP 339.059 y UNIT-NM 69 o(3) especimenes producidos con moldes de cilindroscolados in situ (estructura), ASTM C 873 (Fig. 16-13).

Los cilindros elaborados in situ se pueden usar en unaestructura que tenga profundidad de 125 mm a 300 mm (5 a12 pulg.). El molde se llena al mismo tiempo y de la mismamanera que la estructura de concreto. El espécimen se cura,entonces, en el sitio, de la misma manera que el resto de lasección de concreto. Se remueve la probeta del concreto ydel molde inmediatamente antes de la prueba para deter-minar la resistencia del concreto en el sitio. Este método seaplica principalmente a la colocación en clima frío, concretopostensado (postesado, postensionado o pretesado porarmaduras postesas), losas o cualquier obra de concretodonde se deba lograr, en el sitio, una resistencia mínimaantes que se pueda continuar la construcción.

Para todos los métodos, los cilindros deben tener eldiámetro, por lo menos, tres veces mayor que el diámetromáximo del agregado grueso y la longitud debe ser lo máscerca posible de dos veces el diámetro. Los factores de co-rrección están disponibles en ASTM C 42 (AASHTO T 24),

Los especimenes para el ensayo a flexión, aserradosdel concreto in situ, siempre se los inmerge en el agua sa-turada con cal a una temperatura de 23°C ± 2°C (73.5°F ±3.5°F) durante, por lo menos, 40 horas inmediatamenteantes del ensayo.

Los resultados de las pruebas se ven influenciadosconsiderablemente por las condiciones de las caras de loscilindros y de los corazones. Para el ensayo de resistenciaa compresión, los especimenes se deben pulir o cabecearde acuerdo con los requisitos de ASTM C 617 (AASHTO T231), IRAM 1553, Nch 1172, NMX-C-109-1997-ONNCCE,NTP 339.037, UNIT-NM 77 o ASTM C 1231 y IRAM 1709.Varios materiales están comercialmente disponibles parael cabeceo (refrentado) de las probetas para la prueba deresistencia a compresión. La ASTM C 617 (AASHTO T231), IRAM 1553, Nch 1172, NMX-C-109-1997-ONNCCE,NTP 339.037, UNIT-NM 77 presentan métodos de cabeceocon el uso de mortero de azufre. Se debe permitir que elcabeceo se endurezca, por lo menos dos horas antes delensayo. Pueden utilizarse también las almohadillas deneopreno (placas de elastómero) no adherentes, si se nece-sitan resultados rápidos. Los cabeceos con mortero deazufre se deben producir lo más delgado posible paraevitar la falla del cabeceo, pues puede reducir los resul-tados de las pruebas.

La ASTM C 1231 y la IRAM 1709 describen el uso delas almohadillas de neopreno, sin adherencia o unión conlas extremidades de los especimenes. Este método decabeceo usa una almohadilla de neopreno en forma dedisco, con 13 ± 2 mm (1⁄2 ± 1⁄16 pulg.) de espesor, que esaproximadamente el diámetro del espécimen. Se coloca laalmohadilla en un retenedor cilíndrico de acero con unacavidad de aproximadamente 25 mm (1 pulg.) de profun-didad y un poco menor que el diámetro de la almohadilla.Se coloca una cápsula en una o en ambas caras del cilindroy, entonces, se prueba el espécimen de acuerdo con laASTM C 39 (AASHTO T 22), con la adición de una etapapara interrumpir el ensayo cuando se alcanza 10% de lacarga esperada, a fin de verificar si el eje del cilindro estávertical con una tolerancia de 0.5°. Si no se logran la per-pendicularidad de la cara del cilindro o la alineaciónvertical durante el cargamento, la carga aplicada alcilindro puede estar concentrada en uno de los lados delcilindro. Esto puede resultar en una falla o rotura poresfuerzo cortante, donde el plano de falla intercepta lacara del cilindro. Este tipo de rotura normalmente indicaque el cilindro falló prematuramente, proporcionandoresultados más bajos que la resistencia real del concreto. Sino se cumplen los requisitos de perpendicularidad, elcilindro se puede cortar con una sierra, pulir o cabecearcon un mortero de azufre, de acuerdo con ASTM C 617(AASHTO T 231), IRAM 1553, Nch 1172, NMX-C-109-1997-ONNCCE, NTP 339.037, NTP 339.057 y UNIT-NM 77.

Puede reducirse la rotura por esfuerzo de cortante: alespolvorearse la almohadilla y la cara del cilindro contalco, previniéndose que el exceso de agua de los cilindros

COVENIN 0345, IRAM 1551, NCh1171, NMX-C-169-1997-ONNCCE, NTC 3658, NTP 339.059 y UNIT-NM 69 paraespecimenes con longitud de 1 a 2 veces el diámetro. No sedeben usar corazones (testigos, núcleos) y cilindros conaltura menor que 95% del diámetro, antes o después delcabeceo (refrentado). Se sugiere, si es posible, el uso decorazón con diámetro mínimo de 95 mm (3.75 pulg.),cuando la relación entre longitud y diámetro (L/D) esmayor que uno.

Los testigos aserrados no se deben retirar hasta que sepueda hacer la muestra sin perturbar la adherencia ente elmortero y el agregado grueso. En superficies horizontales,los testigos se deben retirar verticalmente y no cerca de lasjuntas formadas, ni de los bordes. En caras verticales oinclinadas, los corazones (testigos, núcleos) se debenextraer perpendicularmente a la porción central del ele-mento de concreto. A pesar que los aparatos de extraccióndiamantados pueden cortar a través del acero del refuerzo,si posible, se lo debe evitar al obtenerse corazones para elensayo de resistencia a compresión. Un pachómetro o unmedidor de recubrimiento (aparato electromagnético) o unlocalizador magnético topográfico pueden utilizarse paralocalizar el acero del refuerzo. Se deben ensayar los cora-zones extraídos de las estructuras en la condición húmedao en la condición más cerca posible de las condiciones delconcreto in situ. Las opciones de almacenamiento para lapreparación de especimenes se describen en ASTM C 42(AASHTO T 24), COVENIN 0345, IRAM 1551, NCh1171,NMX-C-169-1997- ONNCCE, NTC 3658, NTP 339.059,UNIT-NM 69 y ACI 318.

La Figura 16-14 muestra los efectos del almace-namiento sobre la resistencia de los corazones aserrados.La inmersión en agua de los especimenes por 48 horasantes del ensayo lleva a resultados considerablemente másbajos que el secado al aire por 7 días antes de la prueba. Lasresistencias medidas variaron hasta 25%, dependiendo deltiempo y del tipo de almacenamiento antes del ensayo.

338


400

350

300

250

200

5900

5400

4900

4400

3900

3400

2900

Húmedo48 hr

Húmedo7 días

Secado al aire7 días

En bolsas1 día

En bolsas7 días

Res

iste

ncia

, kg/

cm2

Res

iste

ncia

, lb/

pulg

2

MPa = 10.2 kg/cm2

Fig. 16-14. Efecto del almacenamiento sobre la resistenciade corazones (testigos) perforados. (Fiorato, Burg yGaynor 2000).

o de la lona escurran dentro del retenedor y abajo de lacápsula, verificándose la planicidad y la presencia deimperfecciones en la superficie de rodamiento de losretenedores. Adicionalmente, se debe limpiar y lubricaranualmente el bloque asentado de manera esférica y elcasquillo adyacente en la máquina de compresión.

Las pruebas (Fig. 16-15) deben cumplir (1) ASTM C 39(AASHTO T 22), COVENIN 0338, IRAM 1546, NCh1037,NGO 41 017 h1, NMX-C-083-1997-ONNCCE, NTC 673,NTE 1573, NTP 339.034 o UNIT-NM 101 para resistencia acompresión, (2) ASTM C 78 (AASHTO T 97), COVENIN0342, IRAM 1547, NCh1038, NGO 41 017 h2, NMX-C-191,NTC 2871, NTP 339.078 o UNIT-NM 55 para resistencia aflexión con cargas a los tercios del tramo o en los límitesdel tercio central de la luz, (3) ASTM C 293 (AASHTO T

177), COVENIN 0343, NCh1038, NMX-C-303, NTP339.079 o UNIT-NM 55 para resistencia a flexión con cargaen el centro del tramo y (4) ASTM C 496 (AASHTO T 198),COVENIN 0341, IRAM 1524, NMX-C-163-1997 -ONNCCE, NTC 722, NTP 339.084 o UNIT-NM 8 pararesistencia a tensión (tracción) por compresión diametral.La Figura 16-6 muestra la relación entre los resultados deresistencia a compresión y resistencia a flexión.

Para el diseño del espesor del pavimento y el propor-cionamiento de la mezcla del pavimento, el módulo derotura (resistencia a flexión) se debe determinar a travésdel cargamento en los tercios del tramo (ASTM C 78,AASHTO T 97), COVENIN 0342, IRAM 1547, NCh1038,NGO 41 017 h2, NMX-C-191, NTC 2871, NTP 339.078 oUNIT-NM 55. Sin embargo, el módulo de rotura a travésdel cargamento en el centro del tramo (ASTM C 293[AASHTO T 177], COVENIN 0343, NCh1038, NMX-C-303, NTP 339.079 y UNIT-NM 55) o cargamento envoladizo se puede usar para el control de la obra si, antesdel inicio de la construcción, se determina su relaciónempírica con los resultados de los ensayos con cargas enlos tercios del tramo.

El contenido de humedad del espécimen tiene ungran efecto sobre los resultados de resistencia (Fig.16-15).Las vigas para los ensayos de flexión son especial-mente vulnerables a los efectos de gradientes dehumedad. Un espécimen saturado presentará resistencia acompresión menor y resistencia a flexión mayor que losespecimenes hermanos ensayados en condición seca. Éstees un aspecto importante que se debe considerar al com-pararse corazones (testigos, núcleos) retirados del con-creto endurecido en servicio y probetas moldeadas yretiradas del cuarto de curado húmedo o del tanque dealmacenamiento con agua. Los cilindros usados para losensayos de aceptación con una resistencia específica,deben curarse de acuerdo con ASTM C 31(AASHTO T 23),COVENIN 0338, IRAM 1524, NCh1017, NTC 550, NMX-C-160, NTP 339.033 y ASTM C 511 (AASHTO M 201),IRAM 1513, NMX-C-148, NTC 3494, NTP 334.077 para querepresenten la calidad del concreto con precisión. Además,los corazones son sujetados a su elaboración, condicionesambientales variables en la obra y condiciones variablesdespués de la extracción. Los corazones se prueban en lacondición seca o en la condición húmeda, pero raramenteen la condición saturada, similar a los cilindros curados enlaboratorio. Como los corazones y cilindros se manejan devarias maneras diferentes, no se puede esperar que pre-senten los mismos resultados.

El grado de variación de los ensayos de resistencia acompresión es mucho menor que de los ensayos deresistencia a flexión. Se pueden usar pruebas deresistencia a compresión para controlar la calidad del con-creto, a fin de evitar el cuidado extremo que se necesita enlos ensayos de campo para determinar la resistencia aflexión, sin embargo, se debe establecer, en laboratorio, larelación empírica (Fig. 16-16) entre las resistencias a com-presión y a flexión del concreto utilizado (Kosmatka

339


Fig. 16-15. Ensayo del concreto endurecido: (izquierda)cilindros, (derecha) viga. (IMG15126, IMG15127)

Raíz cuadrada de la resistencia a compresión, kg/cm2

Raíz cuadrada de la resistencia a compresión, lb/pulg2

Mód

ulo

de ru

ptur

a, k

g/cm

2

Mód

ulo

de ru

ptur

a, lb

/pul

g2

Cilindros sometidos a curado húmedo,150 x 300 mm (6 x 12 pulg.) nominalEdades de 1 día a 5 años

200 40 8060 120100

60

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

50

40

30

20

10

00 3 6 10 13 16 19 22 26 29 32

MPa = 10.2 kg/cm2

Fig. 16-16. Datos de larga duración muestran que laresistencia a compresión es proporcional a la raíz cuadradade la resistencia a flexión (con cargas a los tercios deltramo) para un amplio rango de niveles de resistencia(Word 1992).


Consulte el Capítulo 9, el NRMCA (1979), el ACI comité 214(1997) y el ACI comité 318 (2002).

Contenido de Aire

El contenido de aire y los parámetros del sistema de vacíosde aire del concreto endurecido se pueden determinar porla ASTM C 457 y la NTC 3791. El ensayo de contenido deaire en el concreto endurecido se realiza, a fin de garan-tizar que el sistema de vacíos de aire sea adecuado pararesistir a los daños causados por el ambiente de con-gelación-deshielo. La prueba se usa también para deter-minar el efecto de diversos aditivos y de los métodos decolocación y consolidación sobre el sistema de vacíos deaire. El ensayo se puede realizar en especimenes premol-deados o en muestras retiradas de la estructura. Se docu-

1985a). Debido a esta relación y a la economía del ensayode cilindros en lugar de vigas, la mayoría de las secretaríasestatales de transporte de los Estados Unidos están uti-lizando los ensayos de resistencia a compresión de cilin-dros para controlar la calidad del concreto para suspavimentos y proyectos de puentes.

Evaluación de los Resultados de las Pruebas deCompresión. El ACI 318 código de construcción declaraque la resistencia del concreto se puede considerar satis-factoria si se logran las siguientes condiciones: el promediodel conjunto de tres ensayos consecutivos de resistenciaigual o superior al especificado para la resistencia a los 28días ˘ y ningún ensayo individual de resistencia (pro-medio de dos cilindros) con resistencia de 35 kg/cm2 o 3.5MPa (500 lb/pulg2) menor que la especificada. Si los resul-tados de los cilindros no cumplen con estos criterios, sedebe evaluar la resistencia del concreto en in situ a travésde corazones (testigos, núcleos) aserrados.

Además de dos cilindros con 28 días de edad, lasespecificaciones de obra frecuentemente requieren uno odos cilindros con 7 días o más cilindros “de espera”. Loscilindros con 7 días controlan el desarrollo de la resistenciaen edades tempranas. Los cilindros “de espera” se usancomúnmente para ofrecer información adicional, en elcaso de que los cilindros con 28 días se dañen o no logrenla resistencia a compresión requerida. Cuando ocurrenresultados bajos de resistencia a compresión a los 28 días,los cilindros “de espera” se prueban a los 56 días de edad.

La eficiencia de los procedimientos de protección ycurado también se deben evaluar cuando los cilindroscurados en obra presenten menos de 85% de la resistenciade los cilindros hermanos curados en laboratorio. Sepuede renunciar a este requisito de 85% cuando laresistencia de los cilindros curados en obra supere ˘ másde 35 kg/cm2 o 3.5 MPa (500 lb/pulg2).

Cuando es necesaria, la resistencia del concreto en laestructura se debe determinar a través de la prueba de3 corazones, extraídos de la porción de la estructura cuyoscilindros curados en laboratorio no cumplan los criteriosde aceptación, para cada ensayo de resistencia realizado.El almacenamiento húmedo de los testigos debe cumplircon ASTM C 42 (AASHTO T 24), COVENIN 0345, IRAM1551, NCh1171, NMX-C-169-1997- ONNCCE, NTC 3658,NTP 339.059, UNIT-NM 69 o ACI 318.

Los métodos de ensayo no destructivos no son susti-tutos de los ensayos de los testigos (ASTM C 42 [AASHTOT 24], COVENIN 0345, IRAM 1551, NCh1171, NMX-C-169-1997- ONNCCE, NTC 3658, NTP 339.059, UNIT-NM69). Si el promedio de la resistencia de tres testigos es, porlo menos, 85% de ˘ y ningún corazón separadamente tienemenos de 75% de ˘, el concreto en el área representada porlos testigos se considera estructuralmente adecuado. Si losresultados de los ensayos de corazones adecuadamentepreparados fueran tan bajos como para poner la integridadestructural en duda, se deben realizar ensayos de carga-mento, conforme es discutido en el Capítulo 20 del ACI 318.

340

Fig. 16-17. Vista del sistema de vacíos de aire del concretoen un microscopio. (IMG12328)

menta el sistema de vacíos de aire a través de medicionesde una sección pulida usando microscopio. La informa-ción obtenida de este ensayo incluye el volumen de aireincluido, de aire atrapado, su superficie específica (áreasuperficial de los vacíos de aire), factor de espaciamientoy el número de vacíos por distancia lineal (Fig. 16-17).Para más información, consulte el Capítulo 8 “Concretocon Aire Incluido”.

Masa Volumétrica, Masa EspecíficaRelativa, Absorción y Vacíos

La masa volumétrica (densidad, masa unitaria), la masaespecífica relativa (densidad relativa), la absorción y elcontenido de vacíos del concreto endurecido se puedendeterminar de acuerdo con la ASTM C 642 (Tabla 16-2) yNMX-C-263. Note que el procedimiento de hervido de laASTM C 642 puede dejar el espécimen inútil para ensayosadicionales, especialmente de resistencia. La masa

volumétrica se puede obtener por la multiplicación de lamasa específica relativa por la densidad del agua (1000kg/m3 o 62.4 lb/pie3).

Frecuentemente se requiere la masa volumétrica satu-rada con superficie seca (SSS) de los especimenes, a fin deutilizarla en otros ensayos. En este caso, se puede deter-minar la masa volumétrica, saturando la probeta en aguapor 48 horas y después determinando el peso al aire (SSS)e inmerso en el agua. La masa volumétrica SSS se calculacomo sigue:

DSSS =

Siendo:DSSS: masa volumétrica en la condición SSS

M1: masa SSS al aire, kg (lb)M2: masa aparente, inmersa en el agua, kg (lb)

ρ: densidad del agua 1000 kg/m3 (62.4 lb/pie3)

La masa volumétrica SSS presenta una indicación dela masa volumétrica del concreto fresco. La masavolumétrica del concreto endurecido también se puededeterminar por métodos nucleares (ASTM C 1040 oAASHTO T 271).

Contenido de Cemento Portland

El contenido de cemento portland del concreto endure-cido se puede determinar por los métodos de ASTM C

MM M

1

1 2

�−

1084 (AASHTO T 178). A pesar de no realizarse frecuente-mente, los ensayos de contenido de cemento son valiosospara determinar la causa de la carencia de resistencia o depoca durabilidad del concreto. El contenido de agregadotambién se puede determinar por estos ensayos. Sinembargo, el usuario de estos métodos debe estar cons-ciente de que ciertos aditivos y tipos de agregados puedenalterar los resultados de los ensayos. La presencia dematerial cementante suplementario también se refleja enlos resultados.

Contenido de Material CementanteSuplementario y de Aditivo Orgánico

La presencia y la cantidad de ciertos materiales cemen-tantes suplementarios, tales como ceniza volante, se pue-den determinar por técnicas petrográficas (ASTM C 856).Normalmente, es necesaria una muestra del materialcementante suplementario, empleado en el concreto,como referencia para determinar el tipo y la cantidad delmaterial presente. La presencia y posiblemente la cantidaddel aditivo orgánico (tal como el reductor de agua) sepueden determinar por espectofotometría infrarroja(Hime, Mivelaz y Connolly 1966).

341


Permeabilidad AbsorciónResistencia Ensayo Volumen después

Agua/ a compresión rápido de de Absorción de laCemento, material a los 90 días, Penetración Porosi- vacíos después inmersión

Mezcla kg/m3 cemen- kg/cm2 [MPa] cloruros, Encharque, Agua, Aire, dad, permeables, de la y delNo. (lb/pies3) tante (lb/pulg2) Coulombs % Cl m/s** m/s** %† % inmersión hervido, %

ASTM ASTMC 39 C 1202

(AASHTO (AASHTO AASHTO API API ASTM ASTM ASTMT 22) T 277) T 259 RP27 RP 27 C 642 C 642 C 642

1445

0.26*1061 [104.1]

65 0.013 — 2.81 x10-10 7.5 6.2 2.43 2.56(750) (15,100)

2445

0.29*783 [76.7]

852 0.022 — 3.19 x10-10 8.8 8.0 3.13 3.27(750) (11,130)

3381

0.40*470 [46.1]

3242 0.058 2.61 x10-13 1.16 x10-9 11.3 12.2 4.96 5.19(642) (6690)

4327

0.50390 [38.2]

4315 0.076 1.94 x10-12 1.65 x10-9 12.5 12.7 5.45 5.56(550) (5540)

5297

0.60398 [39.0]

4526 0.077 2.23 x10-12 1.45 x10-9 12.7 12.5 5.37 5.49(500) (5660)

6245

0.75290 [28.4]

5915 0.085 8.32 x10-12 1.45 x10-9 13.0 13.3 5.81 5.90(413) (4120)

Tabla 16-2. Permeabilidad y Absorción de Concretos Sujetos al Curado Húmedo por 7 Días y EnsayadosDespués de 90 Días.

* Aditivos: 59.4 kg/m3 (100 lb/yarda3) de humo de sílice y 25.4 ml/kg de cemento (30 onza/ cwt) de reductor de agua de alto rango (mezcla1); 13.0 ml/kg de cemento (20 onza/ cwt) de reductor de agua de alto rango (mezcla 2); 2.2 ml/kg de cemento (3.4 onza/ cwt) de reductorde agua de alto rango (mezcla 3)

** Para convertir de m/s para Darcy, multiplique por 1.03 x 105, de m/s para m2, multiplique por 1.02 x 10-7

† Medido con el porosímetro de helioAdaptado de Whiting (1988)

El anexo de la ASTM C 856 (AASHTO T 299) describeuna técnica para el campo y para el laboratorio de detec-ción del gel álcali-sílice. Usando este método, se aplica unasolución de acetato uranilo en una superficie de concretoáspera o rota que ha sido mojada con agua destilada odeionizada. Después de un minuto, se enjuaga la solucióny se mira la superficie tratada bajo una luz ultravioleta.Las áreas del gel se vuelven fluorescentes amarillo-verdebrillante. Sin embargo, se debe reconocer, que muchosmateriales que no se relacionan con la RAS (reacciónálcali-sílice) en el concreto pueden tener fluorescencia einterferir en la indicación precisa del gel de RAS. Losmateriales que son fluorescentes como el gel incluyenminerales naturalmente fluorescentes, pasta carbonatada,opal y otros constituyentes de las rocas, reacciones de laceniza volante, humo de sílice y otras puzolanas. LaASTM C 856 incluye un procedimiento para dar unaimpresión visual, a fin de compensar los efectos de estosmateriales. Sin embargo, este ensayo se considera auxiliara las investigaciones petrográficas más definitivas y otraspruebas. Además, la toxicidad y la radioactividad delacetato de uranilo justifican procedimientos especiales demanejo y eliminación de la solución y del concretotratado. También se debe estar atento a posibles dañoscausados a los ojos por la luz ultravioleta.

El método de Los Alamos es una técnica de manchadoque no requiere luz ultravioleta o solución de acetato deuranilo. En su lugar, se usan soluciones de nitrito decobalto-sodio y rodamina B, a fin de condicionar el espé-cimen y producir una mancha rosa oscura que corres-ponde al gel RAS rico en calcio. Observe que estos métodospueden producir evidencias del gel de RAS sin causardaños al concreto. El gel de RAS puede estar presentecuando mecanismos, tales como la acción de la con-gelación-deshielo, ataque por sulfatos y otros medios dedeterioro, han originado el daño. Estos métodos rápidospara detectar la presencia del gel de RAS son útiles pero sedeben llevar en cuenta sus limitaciones. Ningún de los pro-cedimientos rápidos es un sustituto viable del ensayo pe-trográfico acompañado de la inspección adecuada delcampo (Powers 1999).

Cambios de Volumen y de Longitud

Los límites de cambios de volumen y longitud se especi-fican algunas veces para ciertas aplicaciones de concreto.El cambio de volumen también es una preocupacióncuando se adiciona un nuevo ingrediente al concreto, puesno debe tener efectos adversos significativos. La ASTM C157 (AASHTO T 160), COVENIN 0346, IRAM 1597NCh2221, NMX-C-173 y NTC 3938 (métodos de almace-namiento en agua y en aire) determinan los cambios delongitud del concreto, resultantes de la contracción(retracción) por secado, reactividad del cemento y otrasfuerzas que no las intencionalmente aplicadas. La deter-minación de los cambios tempranos, antes que el concreto

Contenido de Cloruros

La preocupación con la corrosión del acero de refuerzoinducida por los cloruros ha llevado a la necesidad de con-trolar y de limitar el contenido de cloruros en el concretoreforzado. Los límites del contenido de iones cloruros so-lubles en agua en el concreto reforzado se presentan en elACI 318. El contenido de iones cloruros solubles en aguaen el concreto endurecido se pueden determinar a travésde los procedimientos de la ASTM C 1218, IRAM 1857 yNTC 4049. Adicionalmente, la ASTM C 1152 se puede uti-lizar para determinar el contenido de cloruros solubles enácido del concreto, que, en la mayoría de los casos esequivalente al total de cloruros.

Muchos de los ensayos anteriores para la determi-nación del contenido de iones cloruros también extraenlos iones cloruros de los agregados finos y gruesos, loscuales, generalmente, no contribuyen para la corrosión delacero de refuerzo. La ASTM PS 118 (que será redesignadacomo ASTM C 1500) es una norma para el análisis de loscloruros que se pueden extraer del agregado por el agua(método Soxhlet). Se la usa cuando el contenido de cloruroen los agregados, concreto o mortero ha resultadoextremamente alto en los ensayos de la ASTM C 1152 oC 1218. Como la ASTM PS 118 no pulveriza los agregadoscomo los otros métodos, teóricamente mide de maneramás precisa el contenido de iones cloruros disponiblespara la corrosión. El ACI 222.1 también es un proce-dimiento Soxhlet que ensaya un trozo de concreto encuanto a los cloruros extraíbles por el agua. El significadoreal de los resultados de los procedimientos Soxhlet aún seestá debatiendo.

Análisis Petrográfico

El análisis petrográfico emplea técnicas microscópicas,descritas en la ASTM C 856, para determinar los consti-tuyentes y la calidad del concreto y las causas del desem-peño deficiente, fallas o deterioro. Se puede facilitar laestimación del desempeño futuro y de la seguridadestructural de los elementos de concreto. Algunos de losaspectos que se pueden revisar a través del examen petro-gráfico incluyen pasta, agregados, ceniza volante, con-tenido de aire, ataque por sulfato, efecto de la congelación,reacción álcali-agregado, grado de hidratación y de car-bonatación, relación agua-cemento, características de san-grado (exudación), daños causados por el fuego,descascaramiento, erupciones, efecto de aditivos, entreotros. Casi cualquier tipo de falla del concreto se puedeanalizar por petrografía (St. John, Poole y Sims 1998). Sinembargo, un análisis petrográfico normalizado normal-mente se acompaña de análisis químico “húmedo”, espec-troscopía de infrarrojo, difratometría de rayo X,microscopia electrónica de barrido con análisis elementalasistente, análisis térmico diferencial y otras herramientasanalíticas.

342


se endurezca, se pueden realizar por la ASTM C 827. Lafluencia se puede determinar de acuerdo con la ASTM C512. El módulo de elasticidad estático y el coeficiente dePoisson del concreto bajo compresión se determinan porlos métodos en ASTM C 469, COVENIN 1468, NMX-C-128-1997-ONNCCE, NTC 4025 o UNIT 42 y los valoresdinámicos de estos parámetros se establecen a través deASTM C 215, COVENIN 1688, IRAM 1693, NMX-C-089-1997-ONNCCE.

Durabilidad

Durabilidad se refiere a la capacidad del concreto de resis-tir al deterioro causado por el ambiente o por las condi-ciones de servicio en los cuales se sitúa. El concretoadecuadamente diseñado debería durar sin daños signi-ficativos durante su vida útil (de servicio). Además de losensayos para el contenido de aire (concreto en clima frío) ycontenido de cloruros, descritos previamente, se usan lossiguientes ensayos para medir la durabilidad del concreto.

Resistencia a Congelación. La resistencia a congelación-deshielo del concreto se determina normalmente deacuerdo con la ASTM C 666 (AASHTO T 161), COVENIN1601, NCh2185, NMX-C-205. Se controlan las muestras, afin de verificar los cambios en el módulo dinámico, en lamasa y en el volumen, durante un periodo de, por lomenos, 300 ciclos de congelación-deshielo. La ASTM C 671y la ASTM C 682 también están disponibles para la eva-luación de la resistencia a la congelación-deshielo. El con-creto que se va a exponer a las sales descongelantes, biencomo a la congelación saturada, se deben ensayar deacuerdo con la ASTM C 672, para la verificación de laresistencia al descascaramiento por descongelantes. Apesar que la ASTM C 672 requiere que se controle sólo eldescascaramiento de la superficie, muchos investigadoresen Canadá también miden la pérdida de masa (Fig. 16-18).Las mezclas de concreto que tienen un buen compor-tamiento en la ASTM C 666 (AASHTO T 161), COVENIN1601, NCh2185, NMX-C-205 no siempre tienen un buen

desempeño en la ASTM C 672. La ASTM C 666 (AASHTOT 161), COVENIN 1601, NCh2185, NMX-C-205 y la ASTMC 672 se usan para evaluar diseños de mezcla innovadoreso nuevos materiales, tales como aditivos, materialescementantes suplementarios y agregados, a fin de deter-minar sus efectos sobre la resistencia al congelamiento y aldescascaramiento.

Resistencia a los Sulfatos. La resistencia a los sulfatosde los materiales del concreto se puede evaluar usando laprueba de la barra de mortero saturado, ASTM C 1012,IRAM 1635, NMX-C-418, NTC 3330, NTP 334.094. Esteensayo es valioso para la obtención de la resistencia a lossulfatos del concreto que estará continuadamente mojado,pero no evalúa los ambientes más agresivos con ciclos demojado-secado. Se puede modificar este ensayo paraincluir ciclos de mojado-secado o se puede usar el ensayode prismas del Departamento de Recursos HídricosNorteamericano (U.S. Bureau of Reclamation 1992). LaASTM D 516 (AASHTO T 290) o el método del departa-mento Norteamericano (US Bureau of Reclamation 1975)se pueden usar para pruebas de suelo y agua, a fin dedeterminar el contenido de ión sulfato, para que seestablezca el grado de severidad de exposición a lossulfatos (ASTM está desarrollando actualmente unanueva prueba).

Reactividad Álcali-Sílice. La reacción álcali-sílice se con-trola mejor en la etapa de diseño al seleccionar los mate-riales para el uso. Se pueden ensayar los agregados paraverificar el potencial de reacción álcali-sílice a través delensayo de la barra de mortero ASTM C 227, COVENIN0276, IRAM 1637, NMX-C-180, NTC 3828, NTP 334.113 yNTP 334.067 (para agregados moderada o altamente reac-tivos), el método químico ASTM C 289, NTC 175 y NTP334.099 (para agregados altamente reactivos), ASTM C295, IRAM 1649, NMX-C-265, NTC 3773 y UNIT-NM 54(análisis petrográfico), ensayo acelerado de la barra demortero ASTM C 1260 (AASHTO T 303), IRAM 1674 yNTP 334.110 y el ensayo del prisma de concreto ASTMC1263 y IRAM 1700 . Los materiales, tales como lascenizas volantes y las escorias, se usan normalmente paracontrolar la reacción álcali-sílice y se los deben evaluarsegún la ASTM C 227, ASTM C 441, ASTM C 1260 modifi-cada (PCA 1998), ASTM C 1293, COVENIN 0276, IRAM1637, IRAM 1648, NMX-C-180, NMX-C-298, NTC 3828,NTP 334.110, NTP 334.113, NTP 334.067 y UNIT 1038 paradeterminar su eficiencia. Una alternativa para el ensayodel agregado separadamente es la prueba de la mezcla deconcreto que será usada en la obra, usando la ASTMC 1260 (modificada) o C 1293. Una versión rápida (13 se-manas) de la ASTM C 1293 fue desarrollada en laUniversidad de Texas en Austin a través del CentroInternacional de Investigación de Agregados (Touma,Fowler, Folliard y Nelson 2001). Las estructuras de con-creto existentes se pueden evaluar usando la ASTM C 856.

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0

1

2

3

4

5

0.01 0.10 1.00 10.00

Cla

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Pérdida de masa (kg/m2)

y = –1.06 + 4.68 x 0.31

r2 = – 0.86

Fig. 16-18. Relación entre pérdida de masa y clasificaciónvisual para cada espécimen ensayado de acuerdo con laASTM C 672 (Pinto y Hover 2001).

impedancia eléctrica usa una señal electrónica que seinfluencia por la humedad del concreto. Los medidoresnucleares de humedad contienen neutrones de altavelocidad que se retrasan por los átomos de hidrógeno delagua. El efecto de estos encuentros es la medida del con-tenido de humedad del concreto. A pesar de que cada unode los tres últimos ensayos lleva a diferentes resultadosnuméricos, sus valores son bien limitados. Son necesariasexperiencia y habilidad para juzgar la confiabilidad deestos aparatos y de los resultados por ellos producidos.

Los ensayos cuantitativos incluyen: ensayos de con-tenido de humedad gravimétrico, de tasa de emisión devapor y de sondas de humedad relativa. El método másdirecto para la determinación del contenido de humedades cortar en seco un espécimen del elemento de concretoen cuestión, colocarlo en un recipiente a prueba dehumedad y transportarlo para un laboratorio para ensa-yarlo. Después de la obtención de la masa inicial delespécimen, se lo seca en un horno a una temperatura decerca de 105°C (220°F) por 24 horas o hasta que se logre laconstancia de masa. La diferencia entre las dos masas divi-dida por la masa seca, multiplicada por 100, es el por-centaje de humedad. La tasa de emisión de vapor (ASTMF 1869) es la prueba más comúnmente utilizada en losEstados Unidos para medir cuando se pueden aplicar losrevestimientos de piso en el concreto. La tasa de emisiónde vapor se expresa en kilogramos (libras) de humedademitida de 93 m2 (1000 pies2) en 24 horas. ConsulteKosmatka (1985) y PCA (2000) para más información.

Las pruebas de humedad relativa se usan en muchospaíses para medir la humedad de las losas. Dos normasbritánicas BS 5325 (1996) y BS 8203 (1996) usan un higró-metro o una sonda de humedad relativa bajo una caja ais-lada e impermeable para atrapar la humedad en unbolsillo de aire sobre el piso. La sonda se debe equilibrar,por lo menos, durante 72 horas o hasta que dos lecturasconsecutivas, en intervalos de 24 horas, presenten resul-tados que no se diferencien más que el rango de precisióndel aparato de medida (normalmente ±3 % HR). Loslímites aceptables para la instalación de revestimientos depisos varían entre 60% y 90%. Se puede requerir muchosmeses de secado al aire para que se alcance la humedaddeseada. En Hedenblad (1997), Hedenblad (1998) y Farny(2001) se puede encontrar un método para la evaluacióndel tiempo necesario para que se logre una humedad re-lativa especificada basándose en la relación agua-cemento, espesor de la estructura, número de ladosexpuestos, humedad relativa, temperatura y condicionesde curado.

Carbonatación

La profundidad o el grado de carbonatación se puedendeterminar por técnicas petrográficas (ASTM C 856) através de la observación del carbonato de calcio – el prin-cipal producto químico de la carbonatación. Además, se

Reactividad Álcali-Carbonato. La reactividad álcali-car-bonato es más rara que la álcali-sílice. La reactividadpotencial de los agregados se puede evaluar usando elcilindro de roca ASTM C 295, ASTM C 586, ASTM C 1105,COVENIN 1303, IRAM 1649, NMX-C-265, NMX-C-272-ONNCCE, NTC 3773, NTP 334.113, UNIT-NM 54. Lasestructuras de concreto existentes se pueden evaluar através de la ASTM C 856.

Resistencia a la Corrosión. La resistencia a la corrosióndel concreto reforzado (armado) raramente es probada, ano ser que se empleen materiales poco corrientes, el con-creto se va a utilizar en un ambiente severo o hay necesidadde evaluar el potencial de la corrosión en el sitio. Laactividad corrosiva se puede evaluar por la ASTM C 876.

Resistencia a la Abrasión (al Desgaste). Se puededeterminar la resistencia a abrasión a través de la ASTM C418 (abrasión con arena), ASTM C 779 (métodos de discogiratorio, rueda de desgaste y chumacera), ASTM C 944(cortador giratorio) y ASTM C 1138 (ensayo bajo el agua).

Ensayo de Humedad

El contenido de humedad in situ, la tasa de emisión devapor y la humedad relativa del concreto endurecido sonindicadores útiles para la determinación si el concreto estásuficientemente seco para la aplicación de materiales derecubrimiento y revestimientos de pisos. El contenido dehumedad del concreto debe ser suficientemente bajo paraevitar el descascaraminento cuando es expuesto atemperaturas mayores que el punto de ebullición delagua. Los ensayos relacionados con la humedad sepueden clasificar en dos categorías: cualitativo y cuantita-tivo. Las pruebas cualitativas dan una indicación de lapresencia o ausencia de humedad, mientras que laspruebas cuantitativas miden la cantidad de humedad. Losensayos cualitativos pueden dar una indicación fuerte dela presencia de humedad excesiva y, por lo tanto, el pisono está listo para recibir materiales de revestimientos. Losensayos cuantitativos se realizan para garantizar que elpiso esté suficientemente seco para estos materiales.

Los ensayos cualitativos incluyen: ensayos conláminas de plástico, con revestimiento adherido, deresistencia eléctrica, de impedancia eléctrica y con medi-dores nucleares de humedad. Las pruebas con láminas deplástico (ASTM D 4263 y NTC 3999) usan un cuadrado delámina limpia de plástico y se la pega con cinta adhesivaen la superficie de la losa y se la deja por 24 horas paraverificar se hay desarrollo de humedad debajo. El ensayode la lámina de plástico no es confiable. En la prueba delrevestimiento adherido, se fija una lámina de 1 m2 (9pies2) de revestimiento en el piso con los bordes pegadosal concreto con cinta adhesiva por 72 horas. La fuerzanecesaria para remover el revestimiento es una indicaciónde la condición de humedad de la losa. La resistencia eléc-trica se mide usando un medidor de humedad a través dedos sondas colocadas en contacto con el concreto. La

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puede utilizar la prueba de color de fenolftaleína paraestimar la profundidad de la carbonatación a través de laprueba de pH del concreto (la carbonatación reduce elpH). Con la aplicación de la solución de fenolftaleína en lasuperficie recién fracturada o cortada, las áreas no carbo-natadas se vuelven rojas o moradas mientras que las áreascarbonatadas no cambian de color (Fig. 16-19). Cuando elindicador de fenolftaleína es observado contra una pastaendurecida cambia de color en el pH de 9.0 a 9.5. El pH deun buen concreto, no carbonatado y sin aditivos, es nor-malmente mayor que 12.5. Para más información, consulte“Métodos de Ensayo de pH” abajo y Verbeck (1958),Steinour (1964) y Campbell, Sturm y Kosmatka (1991).

Métodos de Ensayo de pH

Hay tres métodos prácticos para medir el pH del concretoendurecido en la obra. El primero usa papel litmus di-señado para el rango alcalino de lecturas de pH. Coloquealgunas gotas de agua destilada sobre el concreto, espere60 ± 5 segundos y sumerja una tira del indicador (papellitmus) en el agua por 2 a 3 segundos. Después de removerla tira, compárela con una escala de color de pH suminis-trada con las tiras de indicador. Un segundo método usaun “lápiz” de pH. El lápiz se usa para hacer una marca de25 mm (1 pulg.) de longitud y se colocan 2 o 3 gotas deagua destilada sobre la marca. Después de 20 segundos, secompara el color con un gráfico normalizado de color parajuzgar el pH del concreto. Finalmente, el tercer método uti-liza un indicador de pH líquido de rango amplio sobre lasuperficie recién fracturada del concreto o un corazón (tes-tigo, núcleo) obtenido del concreto. Después de muchosminutos, el color resultante se compara con un gráfico de

color. Este método también es efectivo para medir la pro-fundidad de carbonatación. Consulte PCA (2000) para másinformación.

Permeabilidad

Tanto los métodos directos como los indirectos de deter-minación de permeabilidad se pueden usar. La Tabla 16-2muestra las permeabilidades típicas del concreto. Laresistencia a penetración de los iones cloruro, por ejemplo,se puede determinar a través de la inundación, de lasuperficie del concreto, con solución de cloruro y, en unaedad más elevada, el establecimiento del contenido decloruro en profundidades particulares (AASHTO T 259).El ensayo rápido de permeabilidad a cloruros (ASTM C1202 y AASHTO T 277), también llamado de prueba deCoulomb o de resistencia eléctrica, normalmente seespecifica para tableros de puentes. Se usan variosmétodos de absorción, incluyéndose el ASTM C 642 yNMX-C-263. Los datos de permeabilidad directa al aguase pueden obtener usando el método de ensayo delCuerpo de Ingenieros del Ejército (Army Corp Engineers)CRC C 163-92 para la permeabilidad del concreto al aguausando célula triaxial. También está disponible el métodorecomendado por el Instituto Americano del Petróleo parala determinación de la permeabilidad de rocas. La ASTMestá desarrollando un método de ensayo para la permea-bilidad hidráulica del concreto. Todas las pruebas arribatienen limitaciones. Para más informaciones consulteAmerican Petroleum Institute (Instituto Americano delPetróleo) (1956), Tyler y Erlin (1961), Whiting (1981),Pfeifer y Scali (1981) y Whiting (1988).

Métodos de Ensayos No Destructivos

Los ensayos no destructivos (END) se pueden usar paraevaluar la resistencia relativa y otras propiedades del con-creto endurecido. Los más utilizados son el esclerómetro,las pruebas de penetración, de arranque (pullout),dinámica y de vibración. Otras técnicas de ensayo para laresistencia y otras propiedades del concreto endurecidoincluyen el rayo X, la radiografía gama, medidores dehumedad de neutrones, medidores magnéticos decubrimiento, electricidad, absorción de microondas yemisión acústica. Cada método tiene limitaciones y sedebe tener cuidado en aceptar los resultados de laspruebas no destructivas como si tuvieran una correlaciónconstante con el ensayo tradicional de compresión, porejemplo, se deben establecer correlaciones empíricas antesde usarse tales resultados (Malhotra 1976, NRMCA 1979,Malhotra 1984, Clifton 1985, Malhotra y Carino 1991).

Un programa END se puede realizar para una va-riedad de propósitos, con relación a resistencia o la condi-ción del concreto endurecido, incluyéndose:

• Determinación de la resistencia in situ• Control de la tasa de desarrollo de la resistencia del

concreto

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Fig. 16-19. La profundidad de la carbonatación sedetermina a través del rociado de una solución defenolftaleína sobre la superficie de concreto recién roto.Áreas no carbonatadas se vuelven moradas, las áreascarbonatadas permanecen sin color. (IMG12221)

diferentes van a presentar diferentes lecturas. En vista deesto, se necesita el conocimiento de los factores que in-fluencian la precisión de la prueba.

Los resultados del ensayo del martillo de Schmidt(ASTM C 805, COVENIN 1609, IRAM 1694, NMX-C-192-1997-ONNCCE, NCh1565, NGO 41 017 h11, NTP 339.181y UNIT-NM 78) se afectan por la rugosidad de la super-ficie, tamaño, forma y rigidez del espécimen, la edad y lascondiciones de humedad del concreto, el tipo del agre-gado grueso y el grado de carbonatación de la superficiedel concreto. Cuando se reconocen estas limitaciones y el

• Localización de heterogeneidades, tales como vacíoso agujeros en el concreto

• Determinación de la resistencia relativa de elementoscomparables

• Evaluación del agrietamiento (fisuración) del concretoy de la delaminación

• Evaluación del daño por fuerzas mecánicas oquímicas

• Localización, tamaño y actividad corrosiva del acerode refuerzo

• Dimensiones de los elementos

Independientemente del tipo de END utilizado, sonnecesarias correlaciones fiables de los datos con laresistencia a compresión a los 28 días, para evaluar la pre-cisión del método no destructivo. Además, la correlacióncon la resistencia del concreto en el sitio usando corazones(tesstigos, núcleos) extraídos de uno o dos sitios puede darorientación para la interpretación de los resultados de losEND. Esto se puede hacer para inspección de grandesáreas de la estructura. Hay que tener cuidado para consi-derar la influencia de la variación y la localización de loselementos estructurales que puedan tener sobre laspruebas END.

346


Fig. 16-22. La técnica de sondeode Windsor para determinar la re-sistencia a compresión relativadel concreto.(superior) Pistola accionada porpólvora clava una sonda de alea-ción hacia adentro del concreto.(IMG12177)(izquierda) Se mide la longitud dela sonda expuesta y, a través deuna tabla de calibración, se de-termina la resistencia a com-presión del concreto. (69784)

Ensayos con Esclerómetro. El esclerómetro o martillode rebote de Schmidt (Fig. 16-20) es esencialmente unmedidor de dureza de la superficie que proporciona unmedio rápido y sencillo para verificar la uniformidad delconcreto. Mide el rebote de un émbolo cargado con unresorte después de golpear una superficie lisa de concreto.La lectura del número del rebote da una indicación de laresistencia y de la dureza del concreto. Dos mezclas deconcreto que tengan la misma resistencia pero durezas

400

5000

4000

3000

2000

1000

300

200

100

0 0

Posición horizontalConcreto: saturado con superficie secaAgregado: caliza

10 15 20 25 30 35 40Lectura del esclerómetro

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n, k

g/cm

2

Res

iste

ncia

a c

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n, lb

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g2

MPa = 10.2 kg/cm2

Fig. 16-21. Ejemplo de un gráfico de calibración delesclerómetro.

Fig. 16-20. El esclerómetro da una buena indicación de laresistencia a compresión del concreto. (IMG12176)

esclerómetro está calibrado para los materiales usados enel concreto (Fig. 16-21), a través de la comparación concorazones o especimenes colados, entonces este aparatopuede ser útil para la determinación de la resistencia acompresión relativa y de la uniformidad del concreto de laestructura.

Ensayos de Penetración. La sonda de Windsor (ASTMC 803), como el esclerómetro, es básicamente un medidorde dureza que proporciona un medio rápido para deter-minar la resistencia relativa del concreto. El aparato con-siste en una pistola activada por pólvora que clava unasonda de aleación dentro del concreto (Fig. 16-22). Se midela longitud expuesta de la sonda y se la relaciona con unatabla de calibración para obtenerse la resistencia a com-presión del concreto.

Los resultados de la prueba de la sonda de Windsor seinfluencian por la rugosidad de la superficie y la dureza yel tipo del agregado usado. Así, para mejorar la precisión,se debe establecer la tabla de calibración o la curva para elconcreto que va a ser ensayado, normalmente a través de(testigos, núcleos) o especimenes colados.

Ambos, el esclerómetro y la sonda, dañan la super-ficie del concreto en cierta medida. El esclerómetro deja unpequeño diente en la superficie y la sonda deja unpequeño hueco y puede causar un pequeño agrietamientoy pequeños cráteres similares a erupciones.

Ensayos de Madurez. El principio de la madurez indicaque el desarrollo de la resistencia es función del tiempo yde la temperatura. La ASTM C 1074 genera un índice demadurez que se basa en la temperatura y en el tiempo. Laresistencia estimada depende de la determinación precisade la función resistencia-madurez para una mezcla deconcreto determinada. El aparato usa termopares y ter-moresistores colocados en el concreto y conectados a ungrabador de gráfico o un registrador de datos que graban

la temperatura en función del tiempo. Los datos de la tem-peratura en función del tiempo se correlacionan con losensayos de compresión realizados en especimenes cilín-dricos para generar una curva de tiempo-temperaturaversus resistencia que se usa para estimar la resistencia delconcreto en la estructura.

Ensayos de Arranque (Pullout). Una prueba dearranque (ASTM C 900) involucra el colado de una varade acero con la extremidad aumentada dentro del con-creto que será ensayado y entonces se mide la fuerza nece-saria para arrancarla (Fig. 16-23). El ensayo midedirectamente la resistencia a cortante (corte) del concreto.Esta se correlaciona con la resistencia a compresión, pro-porcionando la medición de la resistencia a compresióndel concreto en la estructura.

Ensayos de Rotura. Los ensayos de rotura (ASTM C1150) determinan la resistencia a compresión en el sitio através del rompimiento de un espécimen cilíndrico deconcreto en un plano paralelo a la superficie acabada delelemento de concreto. Se genera un número de rotura, elcual se evalúa con relación a la resistencia del concreto. Dela misma manera que las pruebas de arranque, se debedesarrollar la relación entre los números de los ensayos derotura y los ensayos a compresión antes de obtener losresultados finales de los ensayos.

Para más informaciones sobre métodos de ensayousados para estimar la resistencia del concreto en el sitio,consulte ACI Comité 228 (1995).

Ensayos Dinámicos o de Vibración. Un ensayodinámico o de vibración (velocidad de pulso ultrasónico)(ASTM C 597, IRAM 1683, NMX-C-275, UNIT-NM 58) sebasa en el principio de que la velocidad del sonido en unsólido se puede medir a través de: (1) la determinación dela frecuencia de resonancia de un espécimen o (2) lagrabación del tiempo de viaje de pulsos de vibracióncortos a través de la muestra. Las altas velocidadesindican un buen concreto mientras que las bajas indicanun concreto pobre.

Los métodos de frecuencia de resonancia empleanvibraciones de baja frecuencia para conferir energíamecánica usada para detectar, localizar y grabar discon-tinuidades a través de los sólidos. La frecuencia de reso-nancia es función del módulo de elasticidad dinámico, dela relación de Poisson, de la densidad y de la geometríadel elemento estructural. Se pueden determinar la pre-sencia y la orientación de la superficie del agrietamientointerno. Además, las frecuencias fundamentales trans-versal, longitudinal y de torsión de espécimen de concretose pueden determinar a través de ASTM C 215, COVENIN1688, IRAM 1693 y NMX-C-089-1997-ONNCCE, unmétodo utilizado frecuentemente en ensayos de durabi-lidad en laboratorio, tales como congelación-deshielo

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Fig. 16-23. Equipo del ensayo de arranque siendo usadopara medir la resistencia en el sitio. (IMG12345)

concretos reforzados revestidos. También presentan unpotencial para el control del desarrollo de la resistencia,para la medida del espesor y la localización del refuerzoen el concreto.

Las técnicas de termografía infrarroja se usan paradetectar y mostrar vacíos internos grandes y pequeños,delaminaciones y agrietamiento en puentes, pavimentos,garajes, edificios y otros elementos estructurales expues-tos directamente a los rayos solares. Para más informa-ciones, véase Malhotra y Carino (1991). El ACI Comité 228(1998) presenta información adicional sobre éstos y otrosmétodos no destructivos.

Finalmente, los métodos de impacto acústico tambiénemplean un martillo sencillo y resonancia de arrastro decadena que son ensayos precisos de bajo costo para iden-tificar áreas delaminadas en el concreto. El martillo deresonancia se puede usar en superficies verticales y hori-zontales, pero normalmente se limitan a pequeñas áreasde delaminaciones. Estas áreas se identifican a través delgolpeo de la superficie del concreto con un martillo mien-tras que se escucha uno de los sonidos: resonante o dehueco. El arrastre de una sola cadena en pequeñas áreas o,en áreas grandes, una barra T con o sin ruedas que tienecuatro o más cadenas anexadas también se usa para iden-tificar la delaminación del concreto (ASTM D 4580).Aproximadamente un metro (3 pies) de cadena está encontacto con el concreto durante la resonancia del arrastrode cadena. El sonido emitido indica si el concreto estádelaminado o no. La resonancia de arrastro de cadenanormalmente se limita a superficies horizontales que sonrelativamente rugosas. El concreto liso puede no rebotarlas conexiones de la cadena lo suficiente para generar elsonido adecuado para detectar las áreas delaminadas.Observe que la corrosión de las barras de refuerzo en elárea de delaminación del concreto probablemente seextenderá para más de las fronteras identificadas comodelaminadas.

La Tabla 16-3 presenta varios ensayos no destructivosjuntamente con sus principales aplicaciones.

(ASTM C 666 [AASHTO T 161], COVENIN 1601,NCh2185, NMX-C-205).

Los métodos de propagación de ondas de esfuerzo(tensión) usando ensayos de impacto-eco se emplean en laASTM C 1383 para medir la velocidad de la onda P y elespesor de los elementos de concreto tales como losas,pavimentos, tableros de puentes y muros. La ventaja de laprueba no es solamente que se trata de un ensayo nodestructivo, sino también sólo se hace necesario el accesoa un lado de la estructura. Otros métodos esfuerzo-ondaaún no mencionados incluyen: eco ultrasónico y análisisespecial de la superficie de las ondas.

Otros Ensayos. El uso de rayos X para probar laspropiedades del concreto es limitado debido a su costo y alos equipos peligrosos de alta voltaje, bien como al riesgode radiación.

El equipo de radiografía gamma se puede usar en elcampo para determinar la localización del acero derefuerzo, la densidad y tal vez el apanalamiento en lasunidades de concreto estructural. Los procedimientos dela ASTM C 1040 (AASHTO T 271) usan radiación gammapara determinar la masa volumétrica del concreto fresco oendurecido en el sitio.

Los aparatos de detección magnética operados conbaterías, tales como los pachómetros o los medidores derecubrimiento, están disponibles para medir la profun-didad del refuerzo (armadura) en el concreto y paradetectar la posición de la barras. Se están desarrollandoaparatos de resistividad eléctrica para estimar el espesorde las losas de pavimento de concreto.

Un método de absorción de microonda se está desa-rrollando para determinar el contenido de humedad demateriales de construcción porosos, tales como el con-creto. Las técnicas de emisión acústica presentan grandespromesas para el estudio de los niveles de carga en laestructura y para localizar el origen del agrietamiento(fisuración).

El radar de penetración en el terreno (pulsos cortos) esuna técnica rápida para la detección no destructiva dedelaminaciones y otros tipos de defectos en tableros de

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REFERENCIAS

ACI Committee 214, Recommended Practice for Evaluation ofStrength Test Results of Concrete (Práctica Recomendada parala Evaluación de los Resultados de los Ensayos de Compresióndel Concreto), ACI 214-77, reaprobado en 1997, AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1997, 14páginas.

ACI Committee 222, Provisional Standard Test Method forWater Soluble Chloride Available for Corrosion of EmbeddedSteel in Mortar and Concrete Using the Soxhlet Extractor(Norma Provisional para el Método de Ensayo del CloruroSoluble en Agua Disponible para la Corrosión del AceroIncrustado en el Mortero y en el Concreto usando el ExtractorSoxhlet), ACI 222.1-96, American Concrete Institute, Farm-ington Hills, Michigan, 1996, 3 páginas.

ACI Committee 228, In-Place Methods to Estimate ConcreteStrength (Métodos para Estimación de la Resistencia del Con-creto en la Obra), ACI 228.1R-95, American ConcreteInstitute, Farmington Hills, Michigan, 1995, 41 páginas.

ACI Committee 228, Nondestructive Test Methods forEvaluation of Concrete in Structures (Métodos de Ensayos noDestructivos para la Evaluación del Concreto en Estructuras),ACI 228.2R-98, American Concrete Institute, FarmingtonHills, Michigan, 1998, 62 páginas.

ACI Committee 306, Cold-Weather Concreting (Colado enClima Frío), ACI 306R-88, reaprobado en 1997, AmericanConcrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1997, 23páginas.

ACI Committee 318, Building Code Requirements for Struc-tural Concrete and Commentary (Requisitos del Código de Edi-ficios para el Concreto Estructural y Comentarios), ACI 318-02,American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan,2002, 369 páginas.

ACI Committee 364, Guide for Evaluation of ConcreteStructures Prior to Rehabilitation (Guía para la Evaluación deEstructuras de Concreto Antes de su Rehabilitación), ACI364.1 R-94, American Concrete Institute, Farmington Hills,Michigan, 1994, 22 páginas.

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Propiedades del concreto Método END recomendado Método END posible

Resistencia Sonda de penetraciónEsclerómetroMétodo de arranqueRotura

Calidad general y uniformidad Sonda de penetración Eco del pulso ultrasónicoEsclerómetroVelocidad del pulso ultrasónico Examen visualRadiografía gamma

Espesor RadarRadiografía gammaEco del pulso ultrasónico

Rigidez Velocidad de pulso ultrasónico Prueba de carga (carga-deflexión)

Densidad Velocidad del pulso ultrasónico Medidor de densidad de neutronesRadiografía gamma

Tamaño y localización de las Medidor de recubrimiento Radiografía por rayos Xbarras de acero (pachómetro) Eco del pulso ultrasónico

Radiografía gamma Radar

Estado de corrosión del acero Medida de potencial eléctricode refuerzo

Presencia de vacíos bajo la superficie Impacto acústico Termografía de infrarrojoRadiografía gamma Radiografía por rayos XVelocidad de pulso ultrasónico Eco del pulso ultrasónico

RadarEnsayo de frecuencia de resonancia

Integridad estructural de la Prueba de carga (carga-deflexión) Ensayo usando emisión acústicaestructura de concreto

Tabla 16-3. Métodos de Ensayo No Destructivos para el Concreto

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