“Es la totalidad de condiciones y
características de un producto o servicio que sustentan su habilidad para
satisfacer necesidades establecidas o implícitas”
CONTROL Y CALIDAD DE LOS MATERIALES CALIDAD DE UN
MATERIAL,
conjunto de propiedades
óptimas o deseables Frente a la acción exterior que consideremos,
Uso de material de
construcción: cumplir 2 acciones:
Elección del material
Aplicación correcta en obra.
Se requiere: Conocer normatividad CALIDAD DE
LA CONSTRUCCION, es la consecuencia del proceso de Búsqueda de EFICIENCIA,
EFICACIA y OPORTUNIDAD. Al terminar el Proceso el producto final debe
satisfacer al cliente.
Normatividad Técnico E-060 Co:
ACI: Instituto Americano del
Concreto
PROCESO EN LA CONSTRUCCION
Principios básicos para la supervisión y control de
calidad del concreto en obra Conocimiento científico de los materiales y el
producto resultante
Definición técnica precisa de
los requisitos a controlar y como controlarlos
Planificación + Inspección +
Evaluación
MUESTREO
Temperatura Tiempo de fragua inicial
CONTROL DEL CONCRETO FRESCO
SLUMP
Contenido de aire
PESO UNITARIO èRendimiento
Compactabilidad
ENSAYO DE COMPRESIÓN
Permeabilidad
Curado de Testigos
CONTROL DEL CONCRETO ENDURECIDO
Ensayo de Tracción
por Flexión
Testigos diamantinos
Esclerometría
Abrasión in situ
12. Algunas practicas de control del concreto en las
obras de nuestro medio
La menor cantidad de equipo de laboratorio
para control en obra. 2. En lo posible personal técnico empírico 3. Control
comercial antes que técnico de los proveedores de materiales 4. La menor
cantidad de servicios o asesoría especializada de terceros.
15. Costos escondidos en el enfoque convencional 1.Mayor
cantidad e H-H y H-M por comportamiento variable del concreto sin control de
calidad . 2. Reparaciones y tratamiento complementario de las estructuras. 3.
Ensayos adicionales, pruebas destructivas, paralizaciones de trabajo,
reuniones. 4. Imagen y confiabilidad.
16. CONCLUSIONES 1. Existen problemas de CALIDAD
importantes en la mayor parte del mercado de suministro de agregados para
concreto. 2. La tecnología del control de CALIDAD y la gestión de CALIDAD ha
quedado rezagada en comparación con los avances en diseño estructural y
procesos constructivos.
17. CONCLUSIONES 3. El concreto es un material perecible
cuya CALIDAD depende final depende tanto del productor de la mezcla como del
que la coloca, compacta, cura y CONTROLA. 4. La filosofía moderna de CALIDAD
TOTAL en la industria de la Construcción, considera al concreto como un
objetivo estratégico fundamental para el logro de las METAS de la obra, y así
hay que tratarlo.
En el
asentamiento se realizan pruebas por
cada 5m3 cº a vaciar y serán efectuados con el cono de Abrams .
Las
muestras serán ensayadas de acuerdo con el “Método para ensayos de cilindros de
concreto a la compresión” (designación C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La
preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los
concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del
Contratista pero bajo la supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe
constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba.
La edad
normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días,
pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras
extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete
7 días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho 28
días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y
ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin
abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra,
el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere
necesarios para controlar la calidad del concreto.
METODOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CONCRETO
Hoy en día las
normatividad vigente en muchos países especifican métodos para evaluar la
calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del
concreto colocado en obra, en la forma de probetas cilíndricas, según
procedimientos normalizados.
Generalmente
para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se
realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2
de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los
especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados.La edad
para pruebas de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el
concreto va a recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que
deberá ser especificada.
Ensayos de
estructuras
Líneas de
investigación
Ensayos de
estructuras (estáticos, dinámicos, de fatiga).
Determinación
del comportamiento de estructuras frente a la vibración.
Determinación
experimental de esfuerzo y fatiga.
Certificación
y homologación de elementos estructurales.
ENSAYOS DE FLEXION
Proyectos
TANGO:
Tecnología aplicada a objetivos comerciales a corto plazo.Realización de un
ensayo de fatiga de un fuselaje de fibra de carbono (4 metros de diámetro X 6.5
metros de longitud), con vistas a conseguir mayores reducciones de los costes de
operación del transporte de aeronaves civiles.
Ensayos
estructurales. Programa METEOR. Ensayos estáticos y de fatiga, a temperatura ambiente y otras temperaturas.
Servicios
Realización
de ensayos estructurales: Estudio y realización de ensayos estructurales
(estáticos, fatiga y vibración) en estructuras dentro del campo aeroespacial.
La norma de
concreto E-060, recomienda que ha pesar que en ciertas circunstancias agregados
que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen
comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en
cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos
resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida
de lo posible deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones del
proyecto.
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO
Los ensayos
no destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del
hormigón endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos.
En el caso
de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de
elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de
efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio.
Entre las
pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta
prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras
características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad
ultrasónica sobre el material que se va a probar.
ALCANCES
Los
materiales que se ensayan con este método son heterogéneos, como la madera y el
hormigón; se excluyen los metales, ya que provocan una serie de irregularidades
que afectan los resultados obtenidos.
Así el
equipo hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades:
homogeneidad, la presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón
debidos a diferentes causas como ataques del fuego y bioquímicos, así como
también la calidad del hormigón.
Ensayos no
destructivos del concreto - Ultrasonido
Se debe
asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la superficie
del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de hormigón y los
transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá efectuar un
tartamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del
hormigón se debe:
Procurar no
moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente lecturas erróneas.Mantener
firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.
Criterios
para la Selección de Puntos de Ensayo.
Cuando la
superficie es rugosa, es necesario pulirla con una piedra de pulir, con el fin
de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.
En la
figura se muestran las opciones para instalar los transductores en la
superficie de prueba de la probeta. La transmisión puede ser directa,
semidirecta o indirecta.
Mientras
sea posible deberá utilizarse la transmisión directa, ya que proporciona la
máxima sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Sin
embargo, algunas veces tiene que examinarse el hormigón mediante el uso de
trayectorias diagonales y, en estos casos, la semidirecta puede usarse tomando
en cuenta que la distancia que se va a medir será en diagonal, aplicando el
teorema de Pitágoras.
La
transmisión indirecta es la menos satisfactoria, ya que además de su relativa
insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que usualmente tienen
la influencia de la capa de hormigón cercana a la superficie, que no serán
representativas del hormigón en estratos más profundos. Aún más, la longitud de
la trayectoria está menos definida y no resulta satisfactorio el tomarla como
la distancia de centro a centro de los transmisores; para corregir esto
perfectamente, debe adoptarse el método mostrado en la figura siguiente, para
determinar la velocidad de pulso.
También se
ha visto que la velocidad de pulso determinada por el método
indirecto es menor que la que se obtiene con el método directo.
Cuando sea posible efectuar mediciones por varios métodos, se establecerá una
relación entre ellos y podrá determinarse el factor de corrección.
Cuando no
sea posible el método directo, un valor aproximado para obtener la velocidad
mediante el método indirecto será:
VD = 1,05
V1
VD=
Velocidad de pulso obtenida usando el método directo.
V1=
Velocidad de pulso obtenida usando el método indirecto.
Si los
datos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo no están en
línea recta (ver figura 2), es decir, que hay cambios de pendiente, significa
que el hormigón cercano a la superficie es de calidad variable o que existe una
fisura en el hormigón en la línea sobre la cual se realiza la prueba. Lo
anterior se comprueba cuando la velocidad comienza a bajar el espesor del
estrato afectado se puede calcular como sigue:
T =
(X0/2)*((Vs – Vd)/(Vs + Vd))0.5
Donde:
t = espesor
de la capa de hormigón afectada.
X0=
distancia en la cual ocurre el cambio de pendiente.
Vd=
velocidad de pulso en hormigón dañado.
Vs=
velocidad de pulso en hormigón no dañado.
Las
condiciones de prueba influyen en la velocidad de pulso; por lo tanto, debemos
tener en cuenta las siguientes:
a) La
longitud de la trayectoria es insignificante cuando no es menor que 100 mm para
un agregado de 20 mm, o no menor que 150 mm para un agregado de 40 mm.
b) La
velocidad de pulso no se verá afectada al hacer mediciones en dos dimensiones
diferentes del elemento, siempre y cuando no se varíe el ángulo recto entre
ellos.
c) La
influencia del refuerzo generalmente es pequeña si las barras se encuentran
perpendicularmente a la trayectoria del pulso (cabe recordar que la velocidad
del pulso será mayor en las barras que el hormigón); la influencia es
significativa si las barras están en la dirección del pulso.
d) La
humedad en el hormigón puede ser reducida; sin embargo puede ser significativa
en el pulso ultrasónico. En general, la velocidad se incrementará a medida que
aumenta el contenido de humedad, y con ello se puede obtener un hormigón de
buena calidad en lugar de un hormigón pobre.
.
Medición profundidad de grietas.
Medición de inclinación de grietas.
Para
determinar la inclinación, se colocan los transductores a los lados de la
fisura y después se mueve uno de ellos alejándolo de la fisura. Si al efectuar
esta operación la lectura del tiempo de propagación disminuye, significa que la
fisura presenta inclinación hacia ese lado
Registro de
Datos
Para llevar
el registro de datos se necesita una libreta de registro, una planta tipo o
croquis de los puntos que se van a muestrear y datos del edificio. En la
libreta se registra la distancia, el tiempo de propagación y tipo de lectura
para cada elemento ensayado, ubicación exacta del elemento ensayado, T°
ambiente y humedad.
INTERPRETACIÓN
DE DATOS
Gráficas y
tablas de correlación de datos obtenidos.
El primer
resultado que se debe obtener de los datos recopilados es la velocidad de pulso
en el elemento que se va a ensayar, la cual se obtiene mediante la siguiente
expresión.
Para
determinar la profundidad de una fisura, se cuentan con dos tiempos t1 y t2
para distancias X y 2X, respectivamente, dicha profundidad se obtiene mediante
la siguiente expresión:
C= X (4(t12
+ t22)/(t22 – t12))0.5
Donde:
C =
profundidad de la grieta
X =
distancia inicial
t1 = tiempo
de la distancia inicial (X)
t2 = tiempo
del doble de la distancia (2X)
Todos los
datos y resultados obtenidos se anotan en la tabla de interpretación de datos.
Para
obtener el módulo de elasticidad dinámico a partir de la velocidad de pulso, se
cuenta con las siguientes expresiones:
Para
probetas de laboratorio : Ed = 1.02 * V2 * W * 105
Para
losas
: Ed = 0.961 * V2 * W * 105
Para
hormigón en masa : Ed = 0.866 * V2 * W *
105
Donde:
Ed =
módulo dinámico de elasticidad del hormigón
V =
velocidad de pulso
W =
Peso volumétrico del hormigón
No es fácil
estimar la relación que existe entre el pulso ultrasónico y la resistencia del
hormigón; pues el tipo de agregado, la relación agregado-cemento, la edad del
agregado y las condiciones de curado influyen en ella.
La conclusión
primordial que se desprende de esta definición es que la durabilidad no es un
concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está en
función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos.En
este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las
características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para
ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido
“durable” bajo condiciones diferentes.
Bryant Mather, uno de
los pioneros en la investigación en Tecnología del Concreto y en el área de la
durabilidad indica en uno de sus trabajos: “Está demostrado científicamente que
las estructuras de concreto se comportan inadecuadamente debido a que las
especificaciones técnicas fueron deficientes o que éstas fueron correctas pero
no se siguieron en la obra”.Es obvio pues que en este aspecto se debe desterrar
una práctica muy común en nuestro medio como es la de repetir, copiar o
“adaptar” especificaciones técnicas locales aparentes, pero que sin embargo
desde el punto de vista de la Tecnología del Concreto y la durabilidad
requieren una evaluación y criterios particulares.
Quines han tenido la
oportunidad de laborar en las diferentes regiones de nuestro país, habrán
podido comprobar la repetición sistemática de errores conceptuales y prácticas
constructivas inadecuadas en lo que a tecnología del concreto y durabilidad se
refiere, por el concepto equivocado de que el concreto es un material “noble”
que puede asimilar nuestras deficiencias, y que es antieconómico trabajar con
los avances de la técnica moderna.
En el desarrollo de
este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan una mejor
aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de nuestros
recursos materiales y humanos.
FACTORES QUE AFECTAN
LA DURABILIDAD DEL CONCRETO
En este acápite
delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y
consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye
dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios
volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de
un desarrollo particular .Los factores mencionados se clasifican en 5 grupos.
Congelamiento y
descongelamiento (Freezing Thawing)
Ambiente químicamente
agresivo
Abrasión
Corrosión de metales
en el concreto
Reacción químicas en
los agregados
Existen factores que influyen
en la durabilidad, clasificados desde el punto de vista del mecanismo de ataque
al concreto y que representan subdivisiones y análisis más profundos que los ya
mencionados (reacciones no ácidas, ácido carbónico en el agua, ataque de sales
de magnesio, agresión de grasas animales etc.) pero que no trataremos en el
presente Capítulo por estar más relacionados con la investigación académica de
estos fenómenos que con su trascendencia práctica, ya que la frecuencia de
ocurrencia de tales agentes es muy aislada.
CONGELAMIENTO Y
DESHIELO Y SU MECANISMO
Constituye un agente
de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta
provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del
concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por inducir
esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su fisuración reiterada y
la consiguiente desintegración.
Es importante tener
claro que es un fenómeno que se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como
en los agregados de manera independiente, así como en la interacción entre
ambos, por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos.
Efecto en la pasta de
cemento
Existen dos teorías
que explican el efecto en el cemento. La primera se denomina de “Presión
hidráulica” que considera que dependiendo del grado de saturación de los poros
capilares y poros del gel, la velocidad de congelamiento y la permeabilidad de
la pasta, al congelarse el agua en los poros ésta aumenta de volumen y ejerce
presión sobre el agua aún en estado líquido, ocasionando tensiones en la
estructura resistente.
Si estas tensiones
superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce la rotura.
La segunda teoría
llamada de “Presión osmótica” asume las mismas consideraciones iniciales de la
anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la
alcalinidad del agua aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia
las zonas congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución , lo que
genera una presión osmótica del agua líquida sobre la sólida ocasionando
presiones internas en la estructura resistente de la pasta con consecuencia
similares al caso anterior.
Bajo ambas teorías,
al producirse el descongelamiento se liberan las tensiones y al repetirse este
ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la
pasta, si es que no se produjo inicialmente.
Efecto en los
agregados
En los agregados existe
evidencia de que por los tamaños mayores de los poros capilares se producen
generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas, con esfuerzos internos
similares a los que ocurren en la pasta de cemento, existiendo indicios que el
Tamaño máximo tiene una influencia importante.
Estimándose que para
cada tipo de material existe un Tamaño máximo por de bajo del cual se puede
producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño interno en los
agregados.
Por otro lado, cuanto
menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto
del congelamiento interno de la misma.
Efecto entre la pasta
y los agregados.
Existe la denominada
“Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados sobre la
pasta, ya que al congelarse el agua dentro de ellos, se deforman elásticamente
sin romperse por tener una estructura más resistente que la del cemento y
ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las
ocasionadas en el cemento independientemente.
AMBIENTE QUÍMICAMENTE
AGRESIVO
El concreto es un
material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante diversos
ambientes químicamente agresivos.El concepto básico reside en que el concreto
es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en
estado sólido.
Para que exista
alguna posibilidad de agresión el agente químico debe estar en solución en una cierta
concentración y además tener la opción de ingresar en la estructura de la pasta
durante un tempo considerable, es decir debe haber flujo de la solución
concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse el
tiempo suficiente para que se produzca la reacción.
Este marco de
referencia reduce pues las posibilidades de ataque químico externo al concreto,
existiendo algunos factores generales que incrementan la posibilidad de
deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas,
mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de
humedecimiento y secado.
Los ambientes
agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos contaminados que
entran en contacto con las estructuras de concreto.
Se puede decir pues
que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor durabilidad frente
a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara estadísticamente los
casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese
a la agresividad, se concluye en que estos casos son excepcionales.
EFECTO DE COMPUESTOS
QUÍMICOS CORRIENTES SOBRE EL CONCRETO
se
puede apreciar el efecto de varias sustancias químicas comunes sobre el
concreto simple, comprobándose pues que son muy poscas la que realmente le
acusan un daño importante.
CLORUROS:Los cloruros
se hallan normalmente en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua
marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o
artificial.
SULFATOS:Los sulfatos
que afectan la durabilidad se hallan usualmente en el suelo en contacto con el
concreto, en solución en agua de lluvia, en aguas contaminadas por deshechos
industriales o por flujo en suelos agresivos.
Por lo general
consisten en sulfatos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio.
El mecanismo de
acción de los sulfatos considera dos tipos de reacción química:
Combinación del
sulfato con Hidróxido de Calcio libre (Cal Hidratada) liberado durante la
hidratación del cemento, formándose Sulfato de calcio (Yeso) de propiedades
expansivas.
Combinación de Yeso
con Aluminato Cálcico Hidratado para formar Sulfoaluminato de Calcio
(Etringita) también con características de aumento de volumen. Algunos
investigadores indican que existe un efecto puramente físico causado por la
cristalización de las sales sulfatadas en los poros del concreto con aumento de
volumen y deterioro.
ABRASIÓN
CORROSIÓN DE METALES
EN EL CONCRETO
RECOMENDACIONES SOBRE
REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS
Como ya mencionamos,
en nuestro medio no hay muchos antecedentes de ocurrencia de este tipo de
reacciones pese a que por ejemplo la andesita es un mineral muy abundante en
nuestro país, pero es probable que la cantidad de obras que se hayan ejecutado
en las zonas que pudieran ser potencialmente reactivas no hayan ameritado el
empleo masivo de estos materiales, o simplemente no tienen la reactividad que
tienen en otros países donde le problema sí es grave.
