unidad 8 - control de calidad de hormigones

Tecnologa del hormign Pgina 1/15

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Santa Fe Ctedra: Tecnologa del Hormign - Ingeniera Civil Profesor: Ing. Ma. Fernanda Carrasco

Unidad 8. CONTROL DE CALIDAD DE HORMIGONES INTRODUCCION En un gran nmero de obras pequeas la seleccin de materiales, los estudios previos, y el posterior control en la produccin, colocacin y curado del hormign, no son considerados con la importancia necesaria. Estas acciones se vinculan directamente con la calidad de la obra terminada, y forman parte de la responsabilidad profesional de quienes ejecutan y dirigen las obras. Adems, suele existir un desconocimiento sobre las recomendaciones de los reglamentos vigentes, tanto en los pliegos, como en los encargados de la inspeccin y construccin, con el resultado de una obra de inferior calidad y con un menor coeficiente de seguridad respecto a la proyectada.

Por otra parte, debe tenerse en cuenta que, asegurar un determinado nivel de resistencia no implica lograr la durabilidad adecuada. La diferencia entre la mano de obra y la supervisin buena y mala, puede estar representada por la diferencia entre una vida del hormign casi indefinida y una vida de apenas unos cuantos aos.

MATERIALES Y DOSIFICACIONES: La calidad del hormign se evala por medio de un conjunto de caractersticas cuantitativas y cualitativas del mismo y de sus materiales componentes, que deben satisfacer un determinado requisito. La calidad establecida debe brindar adecuada seguridad estructural a la obra, y se deber mantener a travs del tiempo con el mnimo mantenimiento. No se debe considerar al control de calidad como la mera extraccin de muestras para ensayarlas a compresin, ni a su costo cmo una prdida de ganancia. Neville sostiene que los materiales empleados para elaborar un hormign malo son exactamente los mismos que los empleados en otro bueno, la diferencia radica tan solo en conocimientos prcticos en el saber cmo, que generalmente no representa un costo adicional en la mano de obra.

En obras pequeas, donde difcilmente se establece un mnimo control de calidad, varios son los procedimientos sencillos que se deberan tener en cuenta. Cmo mnimo, el empleo del cono de Abrams para controlar y acotar el contenido de agua, que se modifica para los diferentes grados de humedad que puede presentar el agregado fino, e influye sobre las propiedades del hormign. Adems, los reglamentos exigen verificar la calidad de los materiales a emplear, efectuar estudios previos de las mezclas y limitar las variaciones en la medicin de los materiales.

Analizando el efecto de la humedad de la arena sobre la relacin agua/cemento, para distintas mezclas, se infiere su importante influencia sobre dos propiedades esenciales del hormign, su resistencia y su durabilidad. En base al mtodo de dosificacin ACI 211 (Recommended practice for selecting proportions for normal weight concrete) y la experiencia en laboratorios de nuestro pas se construy el grfico de la figura 1, para dosificaciones en peso, donde slo se considera la modificacin que se produce al reemplazar arena, en estado saturado y superficie seca (sss) por arena en estado hmedo. Las variaciones de resistencia no son despreciables.


La influencia de la variacin del mdulo de finura de la arena, del contenido de arena en el agregado grueso, y de otras caractersticas de los materiales sobre la resistencia del hormign se transcriben en la Tabla II. Los valores informados indican la importancia de controlar la uniformidad de las propiedades de los materiales para lograr una produccin de hormign de calidad. Adems, los agregados pueden estar contaminados con otros materiales (arcillas, materia orgnica, partculas blandas) que influyen negativamente en la resistencia de la mezcla, razn por la cual los reglamentos limitan los contenidos de estos elementos no deseables. Las variaciones en la finura y contenido de silicato triclcico del cemento, o las malas condiciones de almacenamiento del mismo, o los aditivos envejecidos o mal dosificados, balanzas mal calibradas, etc. provocan variaciones en las propiedades del hormign resultante.

Por otra parte, generalmente la dosificacin de las mezclas es un punto que se tiene recin en cuenta cuando ya comienza el hormigonado. El hormign empieza a ser colocado en las estructuras sin la certeza de que los materiales y el proceso de fabricacin permitirn alcanzar la resistencia de proyecto.

Tabla 2. Factores que influyen sobre la resistencia del hormign

FACTOR VARIABLE MAGNITUD DE LA VARIACIN

INFLUENCIA EN EL CONTENIDO DE AGUA

MAGNITUD DEL EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA

Humedad del agregado fino 2 % - - - - 15 % Granulometra del agregado fino 0.2 en mdulo de

finura 3 % 5 %

% de arena en agregado grueso 10 % 15 % 20 % Temperatura de la mezcla 10 C 3 % 15 % Resistencia del cemento - - - - - - - - 27 kg/cm en la

variacin estndar Adicin de agua extra 25 mm extra de

asentamiento 3 % 5 %

Fuente: Boletn IB006 New Zealand Portland Cement Association 1979

Figura 1. Efecto de la humedad superficial de la arena sobre la resistencia del hormign


Tambin, suele desconocerse la dispersin de este proceso especialmente cuando se dosifica en volumen, que suele producir variaciones de la resistencia de 40 %. Adems, en muchos casos se especifica el hormign por un determinado contenido de cemento, sin acotar otros parmetros. Al respecto, Mather informa que con un contenido de cemento de 356 kg/m3 se pueden obtener resistencias entre 141 y 422 kg/cm2, dependiendo de la razn agua/cemento y la consistencia empleadas.

Las tolerancias en la medicin en peso de los materiales establecidas por diferentes reglamentos y las obtenidas en mediciones por volumen en un laboratorio de nuestro pas se indican en la tabla 1.

Tabla 1: Tolerancias y Valores Obtenidos, en la Medicin de Materiales

MATERIAL CIRSOC 201-05 POR VOLUMEN Cemento Adiciones minerales

1.0 % 15 %

Cada fraccin de agregados 2.0 % 15 22 % Agua de mezclado (incluyendo hielo)

1.0 % - - - - -

Aditivos qumicos (polvo o lquidos)

3.0 % - - - - -

La figura 2 corresponde a una carta de control de la granulometra de un agregado, donde se analizan las variaciones, en los porcentajes pasantes de slo tres tamices, los extremos y uno intermedio.

Figura 2. Carta de control de granulometra


La aplicacin de cartas de control para las principales caractersticas de los materiales, permiten visualizar las tendencias travs del tiempo. Es imprescindible definir claramente en las cartas o grficos de control las zonas de aceptacin, correccin y rechazo. Cuando el promedio de los ltimos tres valores (media mvil) de una variable, por ejemplo, el mdulo de finura de la arena, pasa de la zona de aceptacin a la de correccin se deben implementar acciones para evitar que el proceso siga desmejorando. Las variaciones o cambios de calidad de los materiales implicar una modificacin sustancial en las caractersticas del hormign resultante. Este tipo de cartas de control deben utilizarse en las diferentes etapas de produccin del hormign.

HORMIGON EN ESTADO FRESCO La trabajabilidad del hormign en el momento de ser colocado en los encofrados o moldes, deber ser acorde con el mtodo de compactacin disponible. Esta propiedad est directamente relacionada con la capacidad de expulsar el aire atrapado durante el mezclado, la eficiencia para rodear las armaduras y evitar la segregacin durante la etapa de colocacin y compactacin. En muchos casos, a pesar de disponerse de un material de buenas caractersticas, los recubrimientos insuficientes y la inadecuada separacin de armaduras provocan la existencia de oquedades llamadas nidos de abejas. Estos puntos dbiles permiten la rpida corrosin de las armaduras.

En el estado fresco, el reglamento CIRSOC 201, establece como ensayos mnimos a realizar, la supervisin permanente de la consistencia por medio del ensayo de asentamiento (o la mesa de Graf o el equipo de remoldeo de Vebe de acuerdo a la consistencia especificada), la determinacin del contenido de aire cuando el hormign contenga aditivos y la medicin de la temperatura en el momento de la colocacin. El hormign ser rechazado cuando vare del asentamiento establecido ms all de las tolerancias establecidas en la tabla 3.

En obras pequeas es poco frecuente el empleo de un vibrador, siendo una prctica usual la adicin de agua para agilizar la colocacin. La continua predica sobre los efectos negativos del incremento del contenido de agua en la calidad del hormign sigue siendo necesaria, por la gran cantidad de obras que utilizan mezclas demasiado fluidas e infinidad de probetas que llegan a los laboratorios con resistencias menores a la deseable.

Tabla 3. Rangos de consistencia y tolerancias (CIRSOC)

Rango Consistencia Remoldeo (V)

(seg.) Asentamiento (A)

(cm) Extendido (E)

(cm)

Ensayo de evaluacin aplicable

Muy seca 5,0 < V 50,0 2,0 - - - - - - - - - - - - Tiempo de remoldeo en el dispositivo VeBe

Seca - - - - - - 2,0 < A 5,0 1,0 - - - - - - Asentamiento del cono de Abrams

Plstica - - - - - - 5,0 < A 10,0 2,0 - - - - - - Asentamiento del cono de Abrams

Muy plstica - - - - - - 10,0 < A 15,0 2,0 50 < E 55 1,0 Asentamiento del cono de Abrams Extendido en la mesa de Graf

Fluida - - - - - - 15,0 < A 18,0 3,0 (*) 55 < E 60 2,0 Asentamiento del cono de Abrams Extendido en la mesa de Graf

Muy fluda - - - - - - - - - - - - 60 < E 65 2,0 Extendido en la mesa de Graf (*) La tolerancia en + es vlida siempre que el asentamiento medido sea igual o menor que 20,0 cm.


Ensayo del Tronco de Cono (Asentamiento) Este ensayo puede medir adecuadamente y casi instantneamente la uniformidad del hormign entre diferentes porciones de un pastn o entre pastones. Provee una limitada informacin sobre la trabajabilidad y una cualitativa informacin sobre la cohesin de la mezcla.

El ensayo del cono tiene una limitacin en el rango de consistencias entre medio plstica a altamente plstica. Para mezclas muy secas o muy fluidas es necesario aplicar otro ensayo. Es un ensayo econmico en tiempo, equipamiento, y labor de operacin. La sensibilidad del ensayo esta directamente relacionada con que para un determinado hormign, el asentamiento cambia proporcionalmente con la potencia dcima de cambio de contenido de agua (figura 3). As, pequeos cambios en el contenido de agua o de pasta (o contenido de agregados) debidos a errores de mezclado pesado, etc., magnifican cambios en el asentamiento. Esto no es una desventaja del ensayo, sino su mayor ventaja.

Figura 3. Relacin asentamiento vs. Contenido de agua (Adaptado de Bascoy, 1999)

En la figura 4 se informa sobre la produccin de hormign, en una obra (N 1) donde la dosificacin de los materiales fue realizada por volumen. El asentamiento es extremadamente variable y la resistencia se mantiene entre amplios lmites, 45 %. En cambio, en la obra N 2 (figura 5), el cemento y el agua se dosificaron en peso y los agregados en volumen. El asentamiento muestra una uniformidad que est dentro de los lmites de tolerancia, de 2 a 3 cm del CIRSOC 201. En el estado endurecido el comportamiento del hormign muestra una similar uniformidad y a los 28 das las resistencias se encuentran en un rango de 10 %. Quedando demostrado de sta manera que la uniformidad del hormign fresco est estrechamente relacionada con la uniformidad en las propiedades del hormign endurecido.


Figura 4. Control de asentamiento y resistencia (obra N 1)

Figura 5. Control de asentamiento y resistencia (obra N 2)

Aplicacin de la estadstica al control de calidad del hormign En todas las industrias en las que se producen objetos que deben cumplir con ciertas especificaciones que corresponden a magnitudes medibles (longitudes, superficies, volmenes, intensidades luminosas, elctricas o snicas y otras muchas ms) se trata, con los equipos y la mano de obra disponibles, de lograr que dichas especificaciones se cumplan en la mayor cantidad posible de casos, evitndose de esa manera el rechazo de piezas defectuosas. Si los valores obtenidos en las mediciones de muestras extradas al azar se analizan en su conjunto, podr observarse que si se calcula el promedio aritmtico de los valores obtenidos, muchos de ellos presentarn pequeas diferencias numricas en ms o en menos con respecto a dicho valor promedio, y los menos diferirn en cantidades mayores (tambin en ms o en menos), hasta que por encima de cierta diferencia ya no aparecern valores. Si estas


observaciones se representan grficamente, indicando en abscisas las magnitudes medidas y en ordenadas las cantidades porcentuales (con respecto al total de observaciones), de valores que corresponden a intervalos prefijados de variacin de la medicin efectuada, se comprueba que los extremos de las ordenadas trazadas tienden a ubicarse siguiendo el trazado de una curva simtrica que alcanza su mximo en coincidencia con el valor promedio y que se hace asinttica con respecto al eje de las abscisas tanto hacia la derecha, como hacia la izquierda de ese valor promedio.

La experiencia disponible, en base a los resultados obtenidos para grandes cantidades de observaciones (del orden de los miles), permite afirmar que la curva ya mencionada corresponde (en condiciones ideales) a la conocida Campana de Gauss para distribucin normal.

En el caso de la fabricacin de hormign no se dan habitualmente las condiciones ideales (ni en lo referente al nmero de observaciones, ni al carcter aleatorio de las muestras estudiadas), sin embargo el grado de aproximacin que se obtiene es suficiente como para permitir evaluar la calidad del material que se elabora, con mayor exactitud que con los criterios antes mencionados.

Propiedades ms importantes de la curva de distribucin normal de Gauss

Desde el punto de vista de su aplicacin exclusivamente como herramienta para el control de calidad del hormign la curva normal de Gauss ofrece una serie de propiedades entre las que pueden mencionarse las siguientes:

1) el punto para el cual la tangente a la curva es horizontal, corresponde al ms alto valor porcentual de observaciones (frecuencia) y su abscisa es el promedio aritmtico de todos los valores pertenecientes al universo en estudio.

2) hacia la derecha y hacia la izquierda de la ordenada mxima la curva presenta ordenadas tanto menores cuanto mayor es la distancia en abscisas, con respecto a la correspondiente al promedio aritmtico. En el lmite la curva se hace asinttica al eje de las abscisas en sus dos ramas.

3) el rea limitada por la curva y el eje de las abscisas representa en una cierta escala a la totalidad del universo en estudio.

4) dado que la curva es simtrica, la ordenada correspondiente al valor promedio divide al universo en 2 mitades (50% de valores superiores al promedio y 50% de valores inferiores).

5) hacia ambos lados del valor promedio, la curva presenta sendos puntos de inflexin que se encuentran distanciados en la escala de las abscisas, en el valor s denominado desviacin normal, que se calcula mediante la siguiente expresin:

dnde x = valor numrico correspondiente a una observacin individual; x = promedio aritmtico de los valores individuales x, n = cantidad de valores individuales que componen el universo (si n 30 el denominador n se reemplaza por n - 1).

6) El rea limitada por la curva, el eje de las abscisas y las ordenadas correspondientes a los puntos de inflexin mencionados en 5) corresponde aproximadamente a los 2/3 del universo en estudio (exactamente 68,26%).

n

xs

x2

-=

-


7) Las reas limitadas, dem punto 6) pero tomando a ambos lados del valor promedio, mltiplos (z) de la desviacin normal s corresponden a las siguientes fracciones del universo:

Z rea (%) 1 68.26

1.65 90.10 2.00 95.44 3.00 99.74

8) Del cuadro anterior surge que es posible adoptar un valor de z, tal que el rea limitada por la curva, el eje de las abscisas y las ordenadas correspondientes a las abscisas x z * s, alcance a un determinado porcentaje del universo. En el caso en que el valor adoptado fuese z = 1,65, el rea correspondiente alcanzara al 90,1 % del universo, quedando fuera de la misma dos sectores extremos, uno hacia la derecha y otro hacia la izquierda, cuyas reas son del 5% cada una, siempre con respecto al universo.

Curva de Gauss

Si se aplican ahora todas estas propiedades al estudio de un conjunto de resultados de ensayos de resistencia a la rotura por compresin de probetas elaboradas con mezclas de hormign, efectuados en condiciones similares (materiales, tipo de probeta, moldeo, curado, edad y forma de ensayo) y siempre que las muestras se extraigan al azar y se deseara obtener un determinado valor promedio de resistencia, pueden aplicarse las propiedades de la curva de distribucin normal de Gauss, en la siguiente forma:

1) Resistencia a la compresin promedio (sbm)

nbi

bm= ss

donde (sbi) son los valores individuales de resistencias obtenidos y n el nmero de ensayos efectuados.

2) Desviacin normal (s)

Figura 6. Curva de Gauss

( )n

s bmbi2 -= ss


3) Resistencia caracterstica (sbk)

sbk = sbm z * s

De la expresin 3) surge que la resistencia caracterstica es un valor de la abscisa (resistencia a la compresin), que corresponde a una ordenada de la curva, que limita un rea ubicada a su derecha y entre la curva y el eje de las abscisas dentro de la cual se ubica un determinado porcentaje del universo en estudio.

Extraccin de muestras de hormign Si N es el nmero de pastones de una obra, y n es la cantidad de pastones muestreados, la probabilidad de que los resultados que aqu se obtengan representen a todo el hormign es: p = n/N. Cuando n=0, muestreo nulo, p=0 es decir que no existe probabilidad de comprobar la resistencia del hormign producido. En cambio, cuando n=N, muestreo de todos los pastones, se tiene la mxima probabilidad de conocer dicha resistencia.

En el primer grfico de la figura 7, se observa que para obtener un producto de mayor calidad, con menores defectos, el costo de produccin de la calidad (muestreo, inspeccin, supervisin, ensayos) se incrementa de manera cada vez ms notable. A partir de cierto nivel de calidad, el costo (en el mercado) del producto comienza a mantenerse estable. Es decir que existe un punto ptimo de calidad que nos da la mayor diferencia entre el costo del producto y el costo de su produccin. Este ptimo deber respetar la calidad del proyecto.

En el otro grfico, una vez definido el nivel de calidad del producto se indica la evolucin entre los costos del control calidad y la prdida debidas a la obtencin de productos deficientes, en funcin del porcentaje de productos defectuosos.

Los dos casos planteados, p=0 y p=1, resultan extremos, en la prctica se muestrea parte del hormign, aceptando que alguna fraccin de los pastones no muestreados puedan tener una calidad inferior a la de diseo. Entonces, el control consistir en mantener esa fraccin dentro de lo previsto y evitar que la calidad descienda ms all de un lmite considerado como mnimo permisible. De acuerdo con esto los reglamentos especifican cada qu volumen de hormign se debe al menos extraer una muestra. En la tabla 4 se tienen los volmenes sobre los que se efectuarn los ensayos.

En el Reglamento CIRSOC 201: 2005 se han establecido dos modos de control de conformidad a ser aplicados en diferentes modos de produccin, puesta en obra y control de produccin del hormign. Dichos modos se describen a continuacin:


Figura 7. Relacin entre costos y calidad

Modo 1. El hormign es producido en una planta productora que opera con un sistema de calidad. La planta elaboradora puede estar instalada dentro o fuera del recinto de la obra. El Director de Obra tiene acceso al control de produccin de la planta y conoce sus registros.

Modo 2. El hormign es producido en condiciones que no satisfacen los requisitos establecidos para el Modo 1.

En Modo 2, la dimensin de los lotes debe ser igual o menor que la indicada en la Tabla 4.

En el Modo 1, la dimensin de los lotes debe ser igual o menor que dos veces la indicada en la Tabla 4, siempre que se den las siguientes condiciones: el nmero mnimo de lotes sea igual o mayor que 3, en el caso de que algn lote resulte no conforme, se pasar a utilizar los lmites de la Tabla 4 sin reduccin hasta que cuatro lotes seguidos resulten conformes.

En el Modo 1, cuando un conjunto de elementos estructurales posea dimensiones mayores que el doble de los lmites de la Tabla 4, se puede considerar que dichos elementos estructurales constituyen un lote nico si se cumple que: son hormigonados durante una misma jornada de trabajo en forma continuada, salvo interrupciones menores de 3 horas o en su hormigonado se utiliza un mismo tipo de hormign elaborado con los mismos materiales.

El nmero de muestras a extraer debe ser igual o mayor que el menor resultante de aplicar las siguientes frecuencias: cinco (5) muestras por lote, tres (3) muestras por planta de edificio, para los casos en que un conjunto de elementos estructurales posea dimensiones mayores que el doble de los lmites de la Tabla 4, una (1) muestra cada cien (100) metros cbicos de hormign y no menos de cinco (5) muestras.

En cada muestra se debe realizar cmo mnimo un ensayo (dos probetas) la edad de diseo.

RESISTENCIA EFECTIVA DEL HORMIGON El control del hormign en obra por medio de probetas curadas en condiciones favorables permiten establecer la resistencia potencial del material, que es el valor de resistencia obtenida sobre muestras compactadas adecuadamente y curadas en forma normalizada de temperatura y humedad. Generalmente el control de resistencia se realiza por medio de este tipo de resistencia. Adems, este registro de valores muestra la homogeneidad del material producido.


Tabla 4. Dimensiones mximas de lotes para el Modo 2 de control de conformidad (CIRSOC)

Tipo de elementos estructurales Lmite Superior

Estructuras que tienen elementos

comprimidos (1)

Estructuras que tienen slo elementos

solicitados a flexin (2)

Estructuras macizas (3)

Volumen de hormign 100 m3 100 m3 100 m3

Nmero de pastones 50 50 100

Superficie construida 500 m2 1000 m2 - - - - - - - - - -

Nmero de plantas 2 2 - - - - - - - - - -

(1) Elementos comprimidos como: pilares, pilas, muros portantes, pilotes, etc. (2) Esta columna incluye entrepisos de hormign sobre pilares metlicos, tableros, muros de sostenimiento, etc. (3) Este lmite no es de aplicacin a edificios.

Se puede obtener una informacin similar con probetas curadas en condiciones semejantes a las del hormign de la estructura para otros fines, por ejemplo, para definir los tiempos de desencofrado, aplicar tensiones de pre o postensado, evaluar condiciones de curado. Esta es la resistencia efectiva del hormign.

La evaluacin de las caractersticas de los materiales de una estructura de hormign armado existente no es un problema sencillo de resolver. Es difcil conocer el valor de la resistencia en todos los puntos de la estructura. El calado de testigos permite obtener valores de resistencia (efectiva), resultantes de las condiciones de elaboracin y curado a las cuales se ha sometido el hormign en obra. En los pavimentos el control se efecta por medio de la resistencia efectiva.

En muchos casos es necesario conocer la resistencia efectiva del hormign de una estructura, es decir la resistencia real de los elementos estructurales, como por ejemplo cuando:

a) las probetas extradas del hormign empleado en la estructura no alcanza la resistencia. caracterstica de proyecto.

b) la estructura presenta signos de debilidad (fisuras, descascaramientos, corrosin de las armaduras, deformaciones excesivas, etc.)

c) la estructura es defectuosa por deficiencias de los materiales y/o por el proceso constructivo empleado.

d) la estructura posee daos provocados por sobrecargas, accin del fuego, ataque qumico, reaccin lcali-slice, etc.

e) estructuras de las cuales existen dudas de su capacidad resistente.

f) la estructura cambiar de destino o condiciones de carga.

g) despus que la estructura ha sido reparada o, reforzada, etc.

La resistencia del hormign en la estructura se ve modificada por cuestiones de ubicacin, caractersticas geomtricas del elemento, etc. En la tabla 5 se detalla la influencia de estos parmetros sobre la resistencia efectiva, segn diversos autores. La diferencia existente entre la resistencia derivada de los ensayos de compresin de probetas, respecto al hormign de la estructura se tiene en cuenta en el clculo estructural por medio de un coeficiente de reduccin del orden de 0.67 (1/1.50).


Tabla 5. Parmetros que afectan la resistencia de la estructura

FACTORES QUE PROVOCAN DIFERENCIAS EN LA RESISTENCIA DEL HORMIGON DE LA ESTRUCTURA

DISMINUCION DE RESISTENCIA

Dimensiones del elemento estructural H de la periferia, respecto del H del ncleo 8 % H de muro de 15 cm de espesor, respecto de columna de 60 x 60 cm de seccin transversal

15 %

Forma del elemento Parte superior respecto de parte inferior, en muros y columnas 20-30 % Ubicacin del elemento estructural Hormign de losa respecto del hormign del sector inferior de la columna

20-30 %

Mano de obra Falta de compactacin 8-30 % Falta de compactacin en premoldeados 60 % Deficiencias de proteccin y curado Hormigonado en tiempo fro 50 % Hormigonado en tiempo caluroso 14 % Falta de humedad ambiental (HR= 45%) 40 %

HORMIGON EN ESTADO ENDURECIDO Las principales propiedades del hormign en estado endurecido son tres: la estabilidad volumtrica, la resistencia y la durabilidad. En obras donde la condicin de exposicin no es lo suficientemente agresiva, la resistencia potencial es el parmetro habitual de referencia. La edad a la cual generalmente se la determina es a 28 das, a pesar de existir crticas sobre esta prctica. Las mismas estn relacionadas al hecho que resulta en la mayora de los casos un perodo largo, especialmente cuando el ritmo de obra es veloz, y por la diferencia existente entre el tipo de curado de la probeta y de la estructura. Pero, cuando la produccin del hormign esta precedida de una determinada experiencia, se realizan estudios previos y existen mnimas medidas de control, los resultados de resistencia a 28 das constituyen un certificado del buen procedimiento realizado. Adems, es un mtodo sencillo, muy difundido, importante por que la resistencia est ntimamente vinculada con el resto de las propiedades del hormign. En la produccin de pastones de este material donde se observan deficiencias de calidad, como pueden ser excesiva fluidez, falta de cohesin, mezclas speras, alta exudacin, no ser necesario esperar un mes, deber rechazarse el material e implementar el control para lograr un nivel aceptable, de resistencia.

La diferencia entre la resistencia potencial y la resistencia efectiva depende del tipo, geometra y dimensiones de la estructura, de la densidad de armaduras, de la calidad de la mano de obra, de las condiciones ambientales, tipo de compactacin y curado. Adems, la resistencia efectiva vara en funcin de la distancia entre el punto considerado y la superficie del hormign, en el caso de elementos masivos por la diferencia de curado, y en las estructuras de gran altura, por la segregacin y sedimentacin.

Control de Calidad por Resistencia Efectuar el control de calidad por medio de un histograma no es adecuado en el sentido que nada nos dice a cerca de en que parte de la estructura se encuentra el 5 % de valores menores que la resistencia caracterstica.

Especificar un valor de proyecto que a pesar que la media de los resultados lo supere, no permite predecir que suceder con los resultados prximos. No muestra la tendencia y si el sistema de produccin se encuentra bajo control, figura 8.


Figura 8. Control incompleto

El CIRSOC establece condiciones para considerar si el hormign satisface la calidad fijada:

En el caso de Modo de Control 1, se deber cumplir que:

Los resultados del control de produccin de la Planta, realizados de acuerdo con el sistema de calidad certificado segn la norma IRAM-IACC-ISO 9001 o 9002, o con su equivalente, deben demostrar que la media aritmtica de los resultados de los ensayos de resistencia correspondientes al tipo de hormign del cual proviene el lote que se evala, es igual o mayor que la resistencia especificada ms 1,28 por la desviacin estndar.

fcm fc + 1,28 sn

La desviacin estndar es una medida estadstica de la dispersin de los resultados de los ensayos que representan a una determinada clase y tipo de hormign. Consecuentemente, es tambin una medida de la variacin de la resistencia del hormign producido por una misma planta. La desviacin estndar debe ser calculada utilizando resultados de ensayos correspondientes a un perodo mayor de tres meses. Dicho perodo ser anterior al que se evala. El valor de la desviacin estndar as determinado puede ser aplicado al perodo subsiguiente siempre que el valor mvil de los ltimos quince ensayos se mantenga acotado dentro del rango 0,63 sn - 1,37 sn . En caso contrario se calcular la desviacin estndar con los ltimos resultados de ensayos correspondientes al perodo de obra en anlisis, en el cual se verifique que todo el hormign de una misma clase pertenece a la misma poblacin, con distribucin de frecuencias aproximadamente simtrica.

Cuando se disponga de treinta (30) o ms resultados de ensayos consecutivos que conforman un (1) nico grupo, la desviacin estndar se debe determinar aplicando la siguiente frmula:

siendo s desviacin estndar, Xi resultado de un ensayo, X promedio de (n) resultados de ensayos, n nmero de resultados de ensayos consecutivos.

Cuando se disponga de dos (2) grupos de ensayos consecutivos, que entre ambos sumen treinta (30) o ms resultados de ensayos, se debe determinar la desviacin estndar promedio aplicando la siguiente expresin:


Siendo sp promedio estadstico de las desviaciones estndares, cuando se usan dos grupos de resultados de ensayos para determinar la desviacin estndar, s1 y s2 desviaciones estndares calculadas por separado para cada uno de los dos grupos de resultados de ensayos, n1 y n2 nmero de resultados de ensayos que conforman cada grupo (no inferiores a 10).

La recepcin del lote se debe hacer exclusivamente con los resultados de los ensayos de las muestras tomadas. Se considera que el hormign evaluado posee la resistencia especificada cuando:

a) La resistencia media mvil de todas las series posibles de tres (3) ensayos consecutivos cualesquiera, es igual o mayor que la resistencia especificada.

fcm3 fc

b) El resultado de cada uno de los ensayos es igual o mayor que la resistencia especificada menos 3,5 MPa.

fci fc 3,5 MPa

Cuando no se cumpla alguna de las condiciones establecidas se debe pasar al Modo 2 de Control de Conformidad.

En el caso del Modo 2 de Control, se debe evaluar hormign perteneciente a una misma clase, recibido durante un intervalo de tiempo durante el cual la entrega en obra ha sido continua, salvo interrupciones menores de tres horas.

Se considerar que todo el hormign evaluado posee la resistencia especificada si se cumplen las dos condiciones siguientes:

a) La resistencia media mvil de todas las series posibles de tres (3) ensayos consecutivos, correspondientes al hormign evaluado, es igual o mayor que la resistencia especificada ms 5 MPa.

fcm3 fc + 5 MPa

b) El resultado de cada uno de los ensayos ser igual o mayor que la resistencia especificada:

fci fc

Resistencia a tempranas edades Existe una variada cantidad de ensayos acelerados, en los que el hormign es sometido a un curado a alta temperatura. En un perodo de alrededor de 24 horas, a partir del moldeo de la probeta, se obtiene un valor de resistencia que tiene una buena correlacin con la resistencia a 28 das. Pequeas variaciones en la temperatura durante las primeras horas despus de la colocacin ejercen un efecto considerable sobre la resistencia temprana. Solo estos mtodos son aplicables cuando se han realizado previamente estudios y se cuenta con una curva de correlacin confiable. Son ensayos poco frecuentes en obra.

La resistencia a 7 das aporta una informacin no despreciable para el control y toma de decisiones en la construccin de estructuras de hormign. Se debe tener en claro las limitaciones, la correlacin con la resistencia a los 28 das y las extrapolaciones, que garanticen un mnimo nivel de seguridad.


La relacin entre las resistencias 7 y a 28 das, es un ndice de calidad temprano. No se puede establecer un nico nmero para esa relacin, debido a que son varios los parmetros que sobre ella influyen. Entre estos ltimos se encuentran fundamentalmente las condiciones de curado, el tipo de cemento y la presencia de adiciones y aditivos. Las condiciones de curado influyen sobre la velocidad de desarrollo de resistencia a travs del tiempo y en obra es difcil que el curado se mantenga por un tiempo adecuado.

ENSAYOS DESTRUCTIVOS: CALADO DE TESTIGOS Para determinar la resistencia efectiva o real del hormign de la estructura, se procede a extraer testigos calados por medio de una herramienta cortante rotatoria (caladora) con broca de diamante. De esta manera se obtienen testigos cilndricos, que a veces pueden contener fragmentos de armaduras. El testigo debe sumergirse en agua o curarse y luego encabezarse de acuerdo a las recomendaciones dadas por la norma IRAM 1551:2000.

La extraccin se realizar en zonas donde, la operacin no afecte la capacidad resistente ni a la estabilidad, de la estructura. Se deber complementar con ensayos no destructivos que permitan aportar informacin confiable sobre la calidad y condiciones de uniformidad del hormign. Estos ensayos (END) no reemplazarn a los resultados obtenidos mediante probetas o testigos, ni se tomarn como evidencia para decidir la aprobacin o el rechazo del hormign cuestionado por falta de resistencia.

Cuando los testigos tengan por objeto verificar la resistencia de hormign de la estructura, se extraern al menos cinco (5) muestras por lote, tres (3) muestras por planta de edificio, para los casos en que un conjunto de elementos estructurales posea dimensiones mayores que el doble de los lmites de la Tabla 4, una (1) muestra cada cien (100) metros cbicos de hormign y no menos de cinco (5) muestras. Esto se realizar en las zonas de la estructura considerada de resistencia no satisfactoria.

El Reglamento CIRSOC considera que el hormign representado por los testigos extrados y ensayados, posee la resistencia especificada si se cumplen las siguientes condiciones:

Para el Modo 1 de Control:

a) La resistencia individual de cada testigo es igual o mayor que 0,75 de la resistencia especificada.

b) La resistencia media de los testigos extrados del elemento estructural o del sector de la estructura de hormign que se analiza, es igual o mayor que 0,85 de la resistencia especificada.

Para el Modo 2 de Control:

a) La resistencia individual de cada testigo es igual o mayor que 0,75 de la resistencia especificada.

b) La resistencia media de los testigos extrados del elemento estructural o del sector de la estructura de hormign que se analiza es igual o mayor que 0,85 de la resistencia especificada ms 5 MPa.


Figura 9. Desarrollo de resistencia con el tiempo de testigos

Nota:

Para la preparacin del presente apunte de ctedra se han tomado como base las siguientes publicaciones: Curso de Tecnologa del hormign, A. Castiarena, Asociacin Argentina de Tecnologa del Hormign, 1994. HORMIGN: ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y MATERIALES. Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Popovics, S. The Slump Test Is Useless Or is it? Concrete International (Septiembre 1994)

Santa Fe, junio de 2011

unidad 8 - control de calidad de hormigones

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