4.3 PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS Y 4.4 PRUEBAS DESTRUCTIVAS

INSTITUTO TECNOLÓGICOS SUPERIOR DE LA MONTANA

CONSTRUCCIONES ESTRUCTURAS DE CONCRETO

UNIDAD IV

REPORTE DE EXPOSICIÓN:

“4.3 PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS” “4.4 PRUEBAS DESTRUCTIVAS” INSTRUCTOR:

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

SEMESTRE,

GRUPO

CONTROL DE CALIDAD. PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS Y DESTRUCTIVAS.

CONTENIDO INTRODUCCIÓN...........................................................................................................1 PRUEBAS DE CONTROL DEL CONCRETO ......................................................................2 GENERALIDADES......................................................................... 2 PRUEBAS PARA CONCRETO FRESCO ............................................. 3 PRUEBAS PARA CONCRETO ENDURECIDO ..................................... 8 CUÁL Y CUÁNDO SE REALIZAN LAS PRUEBAS ..............................................................................................8 CARACTERÍSTICAS DE LOS MÉTODOS DE PRUEBA .....................................................................................9 PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS .........................................................................................................................9 PRUEBAS DESTRUCTIVAS ..............................................................................................................................14 INVESTIGACIÓN Y EVALUACIÓN ....................................................................................................................19 CORRELACIÓN DE RESULTADOS ..................................................................................................................20 ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................................................21

REVISION PRUEBAS DE CONTROL DE CONCRETO EN CAMPO ...................................22 PRUEBAS DE CONCRETO FRESCO............................................... 22 PRUEBAS DE CONCRETO ENDURECIDO ....................................... 24

CONCLUSIÓN ............................................................................................................27 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................28

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INTRODUCCIÓN El concreto es el material de construcción por excelencia de nuestros tiempos. En efecto, hoy en día resulta casi imposible encontrar una construcción en la que no esté presente en alguna parte de la misma; desde tuberías, traviesas de ferrocarril y pavimentos de carreteras, hasta las grandes obras de la ingeniería civil como los puentes, los túneles o las presas, el concreto forma parte de nuestra vida. En la actualidad son un sin número de elementos estructurales con que el ingeniero civil cuenta a su disposición, para de manera óptima y consiente elija cual es el más ideal para llevar a cabo una construcción basándose esta escogencia en los tipos de cargas que van a resistir. Es por esto que es de vital importancia antes de ejecutar cualquier proyecto realizar todo tipo de ensayos y pruebas a través de las cuales se pueda determinar el comportamiento de los elementos a la hora de la implementación de las estructuras, en el campo de la ingeniería civil se encuentran numerosos ensayos, hoy en día, los ensayos del concreto tienen un papel relevante para conocer mejor la estructura interna del hormigón. A partir de estos ensayos podremos crear concretos de mayor calidad para cada situación en la que se desee utilizar como los ensayos destructivos y no destructivos del concreto.

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PRUEBAS DE CONTROL CONCRETO

DEL

GENERALIDADES En la actualidad han alcanzado un gran desarrollo las técnicas estadísticas para los ámbitos industriales, mismas que el sector constructivo las ha asimilado y a la vez adaptado a su realidad. Todo ello sin dejar de lado la construcción de que hoy se tiene la necesidad del aseguramiento de la calidad de la construcción. Se entiende por control de calidad al conjunto de acciones y decisiones que se toman, bien para cumplir las especificaciones o para comprobar que éstas hayan sido cumplidas. Las estructuras de concreto armado construidas suelen diferir de las proyectadas. En este sentido, el grado de concordancia entre ambas, está considerado como un índice de la calidad en la ejecución. El concreto en obra resulta un material sujeto a la influencia de numerosas variables, como pueden ser: las características y variabilidad de cada uno de sus componentes (cemento, agregados, agua, adiciones minerales y aditivos químicos); las tecnologías de dosificación, mezclado, transporte, vertido y curado, y por último, las variaciones inherentes a la elaboración y manipulación de los especímenes y los métodos de ensayo. Se trata de un material de construcción muy singular pues exhibe propiedades como: ser heterogéneo y anisotrópico; que puede ser elaborado, entregado y colocado en obra en estado fresco y en condiciones en las que no es posible siquiera constatar si tendrá un adecuado desempeño. Esta es la razón por la que, si se desean mantener las propiedades del concreto dentro de un rango aceptable, es preciso establecer un determinado nivel de control de calidad. Puede suponerse que el control de calidad en estructuras de concreto es una parte de la gestión de la calidad, orientada al cumplimiento de sus requisitos de calidad, que no son más que aquellos que les permiten a los especialistas velar porque éste cumpla con las propiedades tanto en estado fresco como endurecido. En esencia, el control de calidad tiene que ser el mismo tanto para el concreto producido en plantas (con un mayor o menor nivel de sofisticación y con independencia administrativa o no entre el productor y el usuario), como para el producido a pie de obra (por el propio usuario y en condiciones más o menos artesanales). En todo caso, debe primar el principio de que el concreto en la estructura tiene que cumplir con el desempeño para el cual ha sido diseñado, independientemente de dónde y cómo sea producido; si es o no transportado a distancia o en la obra, e independientemente del medio con que sea colocado y compactado. El control de calidad comprende actividades como: el control de las materias primas del concreto (cemento, agregados, agua, aditivos químicos y adiciones minerales); el diseño de la mezcla; el control de la mezcla fresca y del concreto en estado endurecido, y por último, el control del proceso tecnológico de la producción de la mezcla, su transporte a distancia, vertido, compactación y curado.

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PRUEBAS PARA CONCRETO FRESCO En el control de la mezcla de concreto fresco se presentan varios ensayos que son importantes como los de:  Consistencia.  Medición de la temperatura.  Masa volumétrica.  Contenido de aire.  Tiempos de fraguado inicial y final.  Contenido de cemento, contenido de agua, relación de agua cemento.  Sangrado del concreto. MUESTREO DEL CONCRETO FRESCO Se debe enfatizar la importancia de la obtención de muestras realmente representativas del concreto fresco para los ensayos de control. El proceso para probar el concreto fresco en la obra comienza con los procedimientos para obtener y preparar la muestra de concreto que será probado. La ASTM C 172 señala los procedimientos normalizados para obtener una muestra representativa de una carga de concreto en varios tipos de equipos de mezclado y/o agitación. Además, la norma señala los límites de tiempo específicos respecto a cuándo deben empezar las pruebas para determinar el revenimiento y el contenido de aire y para iniciar el moldeo de los especímenes para pruebas. CONSISTENCIA El propósito de la prueba de revenimiento es determinar la consistencia del concreto. Esta es una medida de la fluidez o movilidad relativa de la mezcla de concreto. El revenimiento no mide el contenido de agua o la trabajabilidad del concreto. Es verdad que el incremento o disminución en el contenido de agua causará el correspondiente aumento o disminución en el revenimiento del concreto, siempre y cuando todos los otros materiales y condiciones permanezcan constantes. Sin embargo, muchos factores pueden causar que el revenimiento del concreto cambie sin que cambie el contenido de agua Además, el contenido de agua puede aumentar o disminuir sin sentirse un cambio aparente en el revenimiento del concreto. Ciertos factores como el cambio de las propiedades de los agregados o granulometría, proporciones de la mezcla, contenido de aire, temperatura del concreto o el uso de aditivos especiales pueden influir en el revenimiento del concreto, o inversamente, pueden resultar en un cambio en el requerimiento de contenido de agua para mantener un revenimiento dado. Por ejemplo, una mezcla con exceso de arena puede requerir más agua de

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mezclado que las proporciones especificadas en el diseño de mezcla original, pero el revenimiento puede permanecer igual. Por lo tanto, usted no puede suponer que la relación agua/cemento sea mantenida simplemente porque el revenimiento está entre los límites de la especificación.

Fig. 1. Ensayo de revenimiento (asentamiento en cono de Abrams) para la consistencia del concreto. A) muestra un revenimiento más bajo, y B) muestra un revenimiento mayor.

MEDICION DE LA TEMPERATURA La temperatura es uno de los factores más importantes que influyen en la calidad, tiempo de fraguado y resistencia del concreto. Sin el control de la temperatura del concreto, predecir su comportamiento es muy difícil, si no imposible. Un concreto con una temperatura inicial alta, probablemente tendrá una resistencia superior a lo normal a edades tempranas y más baja de lo normal a edades tardías. La calidad final del concreto probablemente se verá también disminuida. Por el contrario, el concreto colado y curado a temperaturas bajas desarrollará su resistencia a una tasa más lenta, pero finalmente tendrá una resistencia más alta y será de mayor calidad. La temperatura del concreto se usa para indicar el tipo Fig. 2. Se usa un termómetro para medir la de curado y protección que se necesitará, así como temperatura del concreto fresco. el lapso de tiempo en que deben mantenerse el curado y la protección. Al controlar la temperatura del concreto dentro de los límites aceptables se podrán evitar problemas tanto inmediatos como futuros. Cuando hay que evaluar diferentes tipos de concreto, la temperatura de las mezclas de cada concreto debe ser tan idéntica como sea posible. La temperatura del concreto afecta el comportamiento de los aditivos químicos, los aditivos inclusores de aire, los materiales puzolánicos y otros tipos de aditivos y adicionantes.

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MASA VOLUMÉTRICA La a prueba de la masa volumétrica es una herramienta importante utilizada para controlar la calidad del concreto recién mezclado. Después de que se ha establecido un proporcionamiento para la mezcla de concreto, un cambio en la masa volumétrica indicará un cambio en uno o más de los otros requisitos del desempeño del concreto. Una masa volumétrica más baja puede indicar: 1) 2) 3) 4)

que los materiales han cambiado, un mayor contenido de aire, un mayor contenido de agua, un cambio en las proporciones de los ingredientes y/o, 5) un menor contenido de cemento. Inversamente, la masa volumétrica más alta indicará lo contrario de las características del concreto antes mencionadas.

Fig. 3. Se pesa el concreto fresco en un recipiente de volumen conocido para la determinación de la densidad (peso unitario).

Una masa volumétrica más baja que las proporciones de la mezcla de concreto establecidas, en general indicará un “sobrerendimiento”; esto significa que el contenido de cemento requerido para un metro cúbico disminuye para producir un mayor volumen de concreto. Por lo tanto, son de esperarse resistencias más bajas, así como una reducción de las otras cualidades deseables del concreto. Si la reducción de la masa unitaria del concreto se debe a un incremento en el contenido de aire, posiblemente el concreto será más durable en su resistencia a ciclos de congelación y deshielo, pero las cualidades de resistencia a la compresión, a la abrasión, al ataque de químicos, a la contracción y al agrietamiento del concreto, se verán adversamente afectadas. La prueba de masa volumétrica se debe usar para controlar concretos ligeros y pesados. Un cambio en la masa unitaria podría afectar inversamente la bombeabilidad, colocación, acabado y resistencia de todos los tipos de concreto. Ya que la prueba de la masa volumétrica es tan importante para regular la calidad del concreto, es fundamental que la prueba se realice de acuerdo con los procedimientos estándar especificados. Se debe conocer el volumen exacto del contenedor; después de que la muestra de concreto se enrase al nivel del recipiente, todo el concreto adherido a la parte exterior del recipiente debe removerse antes de pesar la muestra.

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En el laboratorio la prueba de la masa unitaria se puede usar también para determinar el contenido de aire (porcentaje de vacíos) del concreto, puesto que se conoce el peso teórico del concreto calculado sobre la base de libre de aire (kg/m3). CONTENIDO DE AIRE Se pueden utilizar varios métodos para medir el contenido de aire del concreto fresco. Las normas incluyen el método por presión, el método volumétrico y el método gravimétrico. El método por presión se basa en la ley de Boyle, la cual relaciona presión y volumen. Muchos medidores de aire comercialmente disponibles están calibrados para leer contenido de aire directamente cuando se aplica una presión predeterminada. El método volumétrico requiere la remoción del aire de un volumen conocido de concreto, a través de la agitación del concreto dentro de un exceso de agua. Se puede utilizar este método para concretos que contengan cualquier tipo de agregado, incluyendo el ligero o materiales porosos. El método gravimétrico utiliza el mismo equipo empleado para la determinación de la densidad del concreto. La densidad medida del concreto se substrae de la densidad teórica, la cual se determina de los volúmenes absolutos de los ingredientes, asumiéndose que no hay aire presente.

Fig. 4. A) Medidor del tipo de presión para la determinación del contenido de aire y B) Medidor de aire volumétrico.

TIEMPO DE FRAGUADO Los métodos de ensayo se usan para determinar el tiempo de fraguado del concreto, midiéndose la resistencia a la penetración producida en intervalos de tiempo regulares sobre el mortero de la mezcla de concreto. El tiempo de fraguado inicial y final se determinan como el tiempo correspondiente a la resistencia a la penetración es 35 kg/cm2 o 3.5 MPa (500 lb/pulg2) y 280 kg/cm2 o 27.6 MPa (4000 lb/pulg2), respectivamente. Normalmente, el inicio de fraguado ocurre entre 2 y 6 horas después del mezclado, y el final ocurre entre 4 y 12 horas.

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La velocidad de endurecimiento del concreto influencia grandemente la tasa de progreso de la construcción. La temperatura, la relación agua-material cementante y los aditivos afectan el tiempo de fraguado.

Fig. 5. A) Equipo de tiempo de fraguado y B) Curva de los resultados de la prueba.

CONTENIDO DE CEMENTO, CONTENIDO DE AGUA, RELACIÓN DE AGUA CEMENTO Están disponibles métodos de ensayo para estimarse los contenidos de cemento y de agua del concreto recién mezclado. Los resultados de estas pruebas pueden ayudar en la determinación de la resistencia y de la durabilidad potenciales del concreto antes del fraguado y del endurecimiento, y puede indicar si se obtuvieron los contenidos deseados de cemento y agua. SANGRADO DEL CONCRETO Las propiedades de sangrado (exudación) del concreto fresco se pueden determinar a través de dos métodos: Un método consolida el espécimen amasándolo sin disturbios posteriores y el otro consolida el espécimen por vibración, después de la cual, el espécimen se vibra intermitentemente durante todo el ensayo.

Fig. 6. Ensayo de sangrado (exudación) del concreto de acuerdo con la ASTM C 232 (AASHTO T 158); método A, sin vibración. El recipiente tiene un diámetro interno de cerca de 255 mm (10 pulg.) y altura de 280 mm (11 pulg.). El recipiente se llena hasta una altura de 255 mm (10 pulg.) y se lo cubre para prevenir la evaporación del agua de sangrado.

La cantidad del agua de sangrado en la superficie se expresa como el volumen de agua de sangrado por unidad de área expuesta del concreto o como el porcentaje de la cantidad neta de agua dela mezcla en el espécimen. Los valores típicos varían de 0.01 a 0.08 mL/cm2 o 0.1% a 2.5% del agua de la mezcla. La prueba de sangrado raramente se realiza en la obra.

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PRUEBAS PARA CONCRETO ENDURECIDO Las pruebas pueden clasificarse de manera general en pruebas mecánicas destructivas y pruebas no destructivas las cuales permiten repetidas del mismo espécimen y de esa manera hacen posible un estudio de cambio en las propiedades con el tiempo.

CUÁL Y CUÁNDO SE REALIZAN LAS PRUEBAS Existen diferentes pruebas, con aplicaciones distintas, por lo que se debe establecer una clara diferencia para conocer en qué casos debe hacerse una u otra y lo que se puede esperar de cada una. Algunas de las condiciones que hace necesario al aplicar las «pruebas no destructivas» se suscitan cuando en obra los cilindros de prueba no dieron los resultados satisfactorios y su evaluación estadística deja duda en ciertos elementos críticos de la estructura, o el que las condiciones en que se tuvieron los cilindros en campo no fueron las adecuadas en tiempo y forma, o simplemente para determinar la oportunidad para el descimbrado o postensado o las malas prácticas de colocación, vibrado o curado del concreto. El objetivo principal del presente trabajo es revisar la factibilidad y las limitaciones para la aplicación de diferentes métodos o pruebas, como procedimientos de evaluación de las estructuras de concreto, desde el punto de vista del comportamiento del mismo bajo las condiciones en que se encuentra en la estructura.  Evaluación del control de calidad de una obra nueva: como parte de un proceso constructivo planeado o parte del aseguramiento de la calidad de la obra y sus concretos se observa la necesidad de implementar sistemas o pruebas diferentes a las tradicionales, y a la práctica común esto hace necesario dotar de la herramienta adecuada al personal de supervisión y que se apliquen, finalmente, las normas y códigos especificados cuando hay dudas sobre la resistencia a compresión de los concretos, la ubicación del acero de refuerzo y/o la determinación del diámetro del mismo, identificación de posibles fallas por procesos constructivos, oquedades, y otros tipos de fallas, o como una segunda opción la verificación de la calidad.  Evaluación de estructuras ya existentes o viejas para su rehabilitación y/o modificación: determinación de la resistencia a compresión o del módulo de elasticidad del concreto, ubicación de acero de refuerzo o tendones de presfuerzo, determinación de grados de corrosión en el acero de refuerzo, determinación de la permeabilidad del concreto, determinación de la carbonatación del concreto o ataques químicos, valorar aspectos de durabilidad del concreto en sitio y otros tipos de fallas, así como poder dar un dictamen de factibilidad o condiciones en que se encuentra la construcción y que finalmente se tomarán decisiones de un posible uso, reparación o demolición de la estructura dependiendo del dictamen o inclusive el cambio de uso del inmueble.

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 Efectos de procesos constructivos en la resistencia final: efecto en el concreto y en la estructura resultante por retiro prematuro de cimbras, por tensado prematuro de los cables de presfuerzo, fallas o huecos por mala colocación o vibrado, sobre trabajos en acabados o curados deficientes, ataque por agentes químicos o por medio ambiente, congelamiento del concreto fresco o excesiva pérdida de humedad, etc. Problemas comunes que se presentan durante la construcción y que se requiere de una evaluación posterior para la verificación de la calidad de la obra o del concreto y como parte de un proceso aclaratorio de resultados de dudosa evaluación.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MÉTODOS DE PRUEBA Los ensayes nos ayudarán a hacer un diagnóstico rápido y confiable sobre el estado que guarda una estructura y sus materiales componentes, así como lo que podamos esperar de ésta ante solicitaciones futuras. Por tanto, es necesario conocer: a) Los métodos de ensaye más comunes, sus aplicaciones y sus alcances. b) Su eficacia y alcances relativos. c) Los costos de las diversas pruebas. d) Qué aplicación tiene cada método. e) Cuando no es aplicable ningún método.

PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS Según con la ACI 228.2 lo define como aquellas pruebas que no causan daño estructural significativo en el concreto, radican en su relativa simplicidad, rapidez y en la posibilidad de realizar un gran número de determinaciones sobre la estructura sin alterar su resistencia y funcionalidad a un relativo bajo costo. De esta manera es factible evaluar la homogeneidad de la misma sin comprometer su integridad, como sí sucede cuando, eventualmente, en casos muy particulares la aplicación de las pruebas destructivas son una opción necesaria. Se han clasificado en dos áreas: 1. Absolutamente no destructivas  La inspección visual. Usualmente es el primer paso. No requiere de equipo especializado, pero sí de personal con experiencia y conocimientos de construcción, materiales e ingeniería estructural. Bien realizada puede arrojar información que lleve a identificar las causas de los daños observados. Sus resultados son subjetivos. Es muy conveniente elaborar un plan previo. Su costo es mínimo. No se cuenta con una normativa, aunque sí guías para su ejecución (ACI-201.1, ACI-207.3).

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Fig. 7. Inspección visual

 Medición de grietas, Complementa la inspección visual. Da una mejor definición en las zonas problemáticas detectadas en la inspección visual. Hay en el mercado micas y aparatos para medir el espesor y la profundidad de las grietas de manera aproximada. Otros dispositivos hechos con fibra óptica iluminan los fondos de las grietas para observarlos de manera amplificada. También, hay dispositivos para medir el cambio en el espesor de las grietas en el tiempo (testigos). Es útil para definir posibles daños o efectos de los agrietamientos. No se dispone de una normativa para ésta y sus resultados son poco precisos. Permite establecer las probables causas de los agrietamientos, dimensiones, su ubicación, patrones y dirección. Su costo es mínimo.

Fig. 8. A) fisurómetro: medidor del ancho de una fisura o grietas y B) TMP-TC200: medidor de la profundidad de la grieta de concreto

 El esclerómetro o martillo de rebote. Prueba comparativa. Requiere de equipo especial y de personal capacitado, así como de una correlación ya sea con superficies adyacentes o similares o concretos testigos. Debe aplicarse en superficies sanas, lisas, limpias y sin recubrimiento. Su precisión es baja por lo que se maneja una alta incertidumbre. El resultado puede variar por muchas razones, como son la humedad, el curado, TMA, etc. Útil para detectar transiciones o cambios en el comportamiento del concreto. Excelente para

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determinar zonas para realizar otro tipo de pruebas como la extracción de corazones. Norma ASTM C- 805-02. Tiene un bajo costo de ejecución.

Fig. 9. Ensayo con martillo de rebote

 Velocidad de transmisión de ultrasonido. Consiste en medir la velocidad de trasmisión de una onda de ultrasonido a través de la masa de concreto. Requiere equipo especializado y personal capacitado. Es una prueba rápida y fácil de ejecutar. Hay una correlación más o menos confiable con la resistencia del concreto y su módulo de elasticidad y masa. Sin embargo, no es muy sensible a la ganancia de resistencia, ni al desarrollo de madurez del concreto. Se ve afectada en su resultado con la presencia de huecos o burbujas, grietas, acero de refuerzo e instalaciones o elementos metálicos embebidos en el concreto ensayado. De aplicación normal en el medio es un ensaye relativamente económico. Útil para identificar grietas y vacíos en el concreto. Norma ASTM C-597-02.

Fig. 10. A) Configuraciones de transmisión del pulso: directa, semidirecta e indirecta. B) Medición de VPU con dispositivo comercial

 Detección del acero de refuerzo e instalaciones. Una prueba sencilla, pero requiere de equipo especializado y de personal capacitado para su ejecución. Es muy útil para localizar el acero de refuerzo como apoyo a otro tipo de ensayos como la extracción de corazones, y la determinación del índice de rebote y ultrasonido, pues permite ubicar los equipos de estas pruebas en zonas libres de acero o instalaciones. Útil para determinar diámetros de los ELABORADO POR: WUILLIAM LÓPEZ ORTIZ, ESTEFANÍA TENORIO BELTRÁN Y EMMANUEL CASTRO GARCÍA.

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elementos de refuerzo y los espesores de recubrimiento. Prueba relativamente económica y complementaria para otros ensayes no destructivos. Sus resultados tienen alto grado de incertidumbre. No hay norma para su ejecución.

Fig. 11. Localizador y medidor de profundidad de barras de refuerzo

 Medición de la madurez del concreto. Esta prueba cuantifica la relación madurez resistencia en el concreto fresco y endurecido, así como el ritmo de endurecimiento o de adquisición de madurez (temperatura histórica). Requiere de personal con experiencia en su aplicación, equipo especial y muestras previas de los concretos a evaluar. Es muy importante verificar los resultados con cilindros estándar. Arroja buenos resultados, pero no es aceptada Fig. 12. Datta logger: dispositivo de medición de universalmente en el medio. Es un ensaye madurez del concreto caro. Norma ASTM C-1074-98.  Prueba de rayos X. El uso de rayos X para probar las propiedades del concreto es limitado debido a su costo y a los equipos peligrosos de alta voltaje, bien como al riesgo de radiación. Se puede usar en el campo para detección de ubicación y dimensiones del acero de refuerzo, densímetro nuclear para pavimentos, y otras. Fig. 13.Prensa hidráulica y pistola de rayos X.

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2. Pruebas con mínimo efecto destructivo  Resistencia del concreto a la penetración. Pistola de Windsor. Requiere de equipo especial, así como de personal capacitado y entrenado. Norma ASTM C- 803-03. Consiste en lanzar tres elementos metálicos impulsados por la carga determinada de pólvora con una pistola. La determinación de la calidad del concreto está en función de la longitud promedio que los insertos penetren en el concreto midiendo la parte externa de estos usando una placa triangular.

Fig. 14. Pistola de Windsor.

 Extracción de insertos o de Pull-out. Prueba de poco uso. Requiere de equipo especial y de personal capacitado. Debe ser planeada antes de la colocación del concreto, pues consiste en dejar ahogados en el concreto insertos metálicos parecidos a un hongo con una perforación roscada. Al llegar la edad de determinación de la resistencia se extrae el inserto usando un gato hidráulico que cuenta con dispositivos especiales de anclaje y medición de la fuerza de extracción ejercida para extraer el inserto. La resistencia del concreto estará en función de la presión requerida para extraer el inserto. Esta prueba se ve limitada a elementos en proceso de colado. Se acepta colocar los insertos en el concreto fresco, pero se deben tener ciertas precauciones para no afectar la calidad del concreto adyacente. Norma ASTM C-900-01.

Fig. 15. Equipo del ensayo de arranque siendo usado para medir la resistencia en el sitio.

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 Análisis petrográficos de concreto endurecido. Se requieren trozos del concreto a evaluar, equipo especializado, personal con experiencia y capacitación. Prueba relativamente cara dada la preparación de las muestras. Genera cierto daño en el elemento, pues deben tomarse trozos del concreto en cuestión. Prueba muy útil para conocer múltiples datos del concreto como el contenido de aire, la falta de curado, de vibrado, presencia o ausencia de algunos materiales componentes del concreto como fly ash, puzolana, humo de sílice, etc., distribución del cemento en el concreto, así como sus posibles efectos nocivos al concreto. Se rige por la Norma ASTM C-856-04.

Fig. 16. Microscopio petrograficos

PRUEBAS DESTRUCTIVAS Son aquellos que producen daños o roturas a la pieza sometida al ensayo, y tratan de averiguar el comportamiento del material frente a requerimientos de tipo físico, por ejemplo: desgaste por rozamiento, dureza, esfuerzos de tracción, de compresión, etc. La capacidad de soportar esfuerzos físicos. 1. Pruebas ligeramente destructivas  Extracción de núcleos y/o vigas, determinación de la densidad y humedad del concreto, de la adherencia, de la carbonatación, de la corrosión y de la permeabilidad. Prueba relativamente económica, requiere de equipo y de personal capacitado. Se extrae un mínimo de tres núcleos por cada zona a evaluar. El diámetro de los núcleos debe ser de 3" mínimo dependiendo del tamaño máximo de los agregados del concreto. Debe evitarse el corte de acero de refuerzo o instalaciones. Los resultados obtenidos son confiables. El proceso de curado y secado debe ser apegado a la norma. Norma ASTM-C-042-03.

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Fig. 17. Extracción de núcleos

 Determinación de la humedad y densidad del concreto. Se requiere de un densímetro nuclear, personal certificado y capacitado en el manejo del equipo y de material radiactivo. Conocer el peso volumétrico del concreto a evaluar. El equipo se auto-calibra sobre su block por cuatro minutos. Mediante un orificio en el concreto se obtienen las lecturas del aparato, introduciendo el brazo del mismo en el concreto. El equipo da como resultado tiempo, peso volumétrico húmedo en gr/ cm3, precisión de cada medición, porcentaje respecto del peso volumétrico máximo, peso volumétrico máximo en gr/m3. Norma ASTM C-1040-93.

Fig. 19. Ensayo de la determinación de adherencia

Fig. 18. Densimetro nuclear

 Determinación de la adherencia. Se requiere equipo para medir el esfuerzo a tensión y personal capacitado. Se pule la superficie del concreto y se marca para pegar el disco de prueba que puede ser de 7.5, 10 o 12.4 cm. Se pega el disco al concreto con un adhesivo de mayor resistencia que la esperada en el concreto a tensión, se fija el aparato al disco, se aplica la fuerza a tensión, conocida la fuerza de tensión y el área del disco, se calcula la adherencia del concreto como un esfuerzo.

 Determinación de la carbonatación. Prueba química. Requiere de materiales especiales y de personal capacitado para su ejecución. Se utiliza para diagnóstico. Se puede realizar rápidamente en campo y se basa en cambios de color producidos en la superficie del concreto por el agente reactivo. Empleando fenolftaleina sobre el concreto a ensayar se observan los

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cambios de coloración que se producen. Si el concreto se colorea violeta indica PH aceptable, pero si no varía de color, indica una carbonatación y su PH será menor a 8.5.

Fig. 20. Fig. 16-19. La profundidad de la carbonatación se determina a través del rociado de una solución de fenolftaleína sobre la superficie de concreto recién roto. Áreas no carbonatadas se vuelven moradas, las áreas carbonatadas permanecen sin color.

 Determinación de la corrosión. Prueba electroquímica. Requiere de equipo y personal capacitado, emplea electrodos de plata para una mejor medición, tiene un tiempo de lectura rápido. Permite hacer lecturas en superficies regulares, irregulares o alabeadas. Cuenta con software para procesar datos y obtener resultados. Para hacer conexión al acero de refuerzo es necesario hacer barrenos de 13 mm de diámetro. Norma ASTM C-876-99.  Determinación de la permeabilidad. Una prueba electroquímica. Requiere de equipo y personal capacitado. La duración de la prueba es de seis horas, se pueden ensayar ocho especímenes a la vez, la unidad de medición es en Columbo. La permeabilidad es por medición de la penetración de los iones-cloruro en la muestra de concreto. Se produce un ligero deterioro al extraer los núcleos de concreto. Norma ASTM C-1202-97.  Arranque de cilindros colados in situ o Brake Off. Consiste en obtener un cilindro de concreto del cuerpo de la estructura, previamente preparado. Los especímenes son de 55 mm de diámetro por 70 mm de altura y son colados dentro en el elemento de concreto por medio de una camisa plástica desechable que se inserta (en el concreto) durante el colado y se extrae antes de la prueba. El espécimen también puede formarse mediante el uso de una broca para corazones. Se hace una muesca en los bordes del concreto para apoyar el dispositivo de presión. Se aplica una fuerza lateral al cilindro para romper el núcleo en el fondo y prepararlo del elemento estructural. La fuerza aplicada ayuda a calcular la resistencia a flexión, del concreto. Norma ASTM-C-1150-92 (descontinuada en 2002).

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Fig. 21. Ensayo de arranque de cilindros colados in situ o Brake Off.

 Cilindros colados in situ. Se obtienen cilindros colados in situ directamente de las losas. Se deja un molde en la cimbra y se llena junto con la losa durante el colado. Los cilindros se someten a las mismas condiciones que el elemento colado. Puede requerir correcciones por esbeltez en sus resultados. Sirve para conocer con mayor grado de certidumbre la resistencia real del concreto en elemento colado. Sólo se aplica a losas planas horizontales y requiere de preparación previa. Obliga a reparar la superficie y el elemento Fig. 22. Los cilindros de concreto colados en el sitio en un molde cilíndrico ayudan en la determinación donde se colocaron los moldes. Ensaye de poca de la resistencia a compresión del concreto de la aplicación en el medio. Norma ASTM-C-873-99. estructura

2. Pruebas que pueden ser destructivas  Pruebas de carga y deformación: requiere de personal capacitado y equipo especializado. La prueba consiste en cargar el elemento a evaluar con 85% de la carga de diseño. La carga se aplica en fracciones de 25% y se toman lecturas de deformación en cada etapa y la final. El elemento se deja cargado 24 horas y se mide de nuevo la deformación. Se descarga y se mide la recuperación del elemento, volviéndose a determinar la deformación a las 24 horas de descargado. Si el elemento se recupera a 75% o más de la deformación total y no se aprecian daños, agrietamientos, desprendimiento de concreto o fallas en el mismo, se da por concluida la prueba. Si la recuperación no llega a 75% se esperan 72 horas para medir la recuperación. No hay una norma específica. Se ofrecen guías para su ejecución en el ACI- 318-05. Ensaye caro.

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ENSAYOS DE RESISTENCIA EN EL CONCRETO ENDURECIDO Los ensayos de resistencia del concreto endurecido se pueden realizar en las siguientes condiciones: 1) Especímenes curados y moldeados de acuerdo con de las muestras de concreto fresco; 2) Especímenes extraídos o aserrados de la estructura de concreto endurecido 3) Especímenes producidos con moldes de cilindros colados en el sitio (estructura), Los cilindros colados en el sitio se pueden usar en una estructura que tenga profundidad de 125 mm a 300 mm (5 a 12 pulg.). El molde se llena al mismo tiempo y de la misma manera que la estructura de concreto. El espécimen se cura, entonces, en el sitio, de la misma manera que el resto de la sección de concreto. Se remueve la probeta del concreto y del molde inmediatamente antes de la prueba para determinar la resistencia del concreto en el sitio. Este método se aplica principalmente a la colocación en clima frío, concreto postensado (postesado, postensionado o pretesado por armaduras postesas), losas o cualquier obra de concreto donde se deba lograr, en el sitio, una resistencia mínima antes que se pueda continuar la construcción. Para todos los métodos, los cilindros deben tener el diámetro, por lo menos, tres veces mayor que el diámetro máximo del agregado grueso y la longitud debe ser lo más cerca posible de dos veces el diámetro. No se deben usar corazones y cilindros con altura menor que 95% del diámetro, antes o después del cabeceo (refrentado). Se sugiere, si posible, el uso de corazón con diámetro mínimo de 95 mm (3.75 pulg.), cuando la relación entre longitud y diámetro (L/D) es mayor que uno.

OBTENCIÓN DE CORAZONES DE NÚCLEOS DE CONCRETO ENDURECIDO. Corazones: Son los núcleos cilíndricos de concreto, que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada. Las muestras de concreto endurecido usadas para las pruebas de resistencia, deben tomarse hasta el momento en que el concreto alcance la edad especificada. En general, el concreto debe tener un mínimo de 14 días de edad para que puedan extraerse los especímenes, los cuales deben obtenerse de zonas de concreto no dañadas. Cuando estén preparados los especímenes de prueba, para determinar la resistencia del concreto endurecido, las muestras que presenten defectos o las muestras que hayan sido alteradas o dañadas en el proceso de extracción no deben ser empleadas. De preferencia, los corazones deben tener una relación altura/diámetro de 2, pudiéndose aceptar, como mínimo, una relación de 1, aplicando lo indicado en la Tabla 1.

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El diámetro de los corazones que se utilicen para determinar la resistencia a la compresión debe ser cuando menos de 3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso y puede aceptarse de común acuerdo por lo menos 2 veces el tamaño máximo del mismo agregado, haciéndolo notar en el reporte

INVESTIGACIÓN Y EVALUACIÓN No se debe dejar de mencionar las pruebas para evaluar la durabilidad de las estructuras que independientemente de su uso o aplicación se pueden clasificar en alguno de los cuatro puntos descritos con anterioridad y son:     

Análisis petrográfico en concretos nuevos y viejos. Prueba para determinar la carbonatación en estructuras existentes. Determinación de la permeabilidad al Ion Cloruro (RCPT). Determinación de la corrosión. Y otras más.

Dependiendo de la estructura o proyecto a analizar es muy importante plantear un sistema de identificación que permita establecer, posteriormente, la secuencia de las distintas técnicas de pruebas a emplear a modo que se avance, en base a los resultados de pruebas previas, y de ser necesario a un tipo de pruebas cada vez más destructivo. Así, para la evaluación de algún elemento de calidad dudosa, el proceso de investigación y evaluación de la estructura debe iniciar con una inspección visual del elemento, la identificación del problema, la selección del o de los métodos más adecuados a aplicar, considerando para esto su eficacia en términos de los resultados a obtener, la facilidad de la aplicación, la aceptación del método por las partes involucradas, la seguridad o confianza de los resultados por obtener, el tiempo de ejecución y el costo del ensaye. Por otra parte, antes de iniciar cualquier proceso se deben establecer claramente con todas las partes involucradas el alcance de la investigación para que al terminar con el análisis de datos y

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realizar la presentación de reporte final, todos queden plenamente satisfechos. Como una guía general se puede tomar los siguientes puntos: 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Identificación del problema. Selección de las variables a comprobar. Definición del alcance de la prueba. Selección de los métodos a utilizar. • Eficacia de las pruebas. • Facilidad de aplicación. • Aceptación de las partes involucradas. * Conocimiento de los resultados que las pruebas pueden arrojar y su grado de certidumbre. • Costos de los ensayes, de sus reportes e interpretaciones. Elaboración de programa de trabajo. Ejecución del trabajo de campo y gabinete. Análisis de datos y reporte final o evaluación. Acciones correctivas y preventivas.

CORRELACIÓN DE RESULTADOS Es muy importante que del o de los métodos empleados en la evaluación siempre exista una buena correlación de resultados y se considere toda la información disponible. Por ejemplo, el esclerómetro es una herramienta útil para identificar zonas débiles dentro de un elemento estructural y por lo tanto ayuda a definir los sitios precisos donde se debe hacer un muestreo con extracción de núcleos o alguna otra prueba no destructiva, la correlación de las lecturas del esclerómetro con los resultados de las otras pruebas, ayudarán a conocer con mayor grado de confianza la situación del concreto en las demás partes de la estructura. Otro ejemplo puede ser el uso del equipo de ultrasonido que, conociendo los materiales que componen el concreto en cuestión (cemento y agregados), la presencia de acero de refuerzo, etc., aportará a través de los datos de longitud de onda, velocidad de pulso y frecuencia, información significativa sobre el módulo de elasticidad del concreto, pudiendo procesarse y graficar los resultados y extrapolarlos al resto de la estructura mediante la correlación de resultados de diversas pruebas o ensayes.

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ANÁLISIS DE RESULTADOS El análisis estadístico de resultados obtenidos se realizará mediante las gráficas de correlación lograda, iniciando con correlaciones simples entre resistencia y los resultados de los ensayos de las «pruebas no destructivas», y otras. En una segunda etapa se pueden realizar las correlaciones dobles (multivariables) que permitan obtener directamente los estimadores del método combinado como funcionamiento de los resultados de los ensayos de «pruebas no destructivas».

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REVISION PRUEBAS DE CONTROL DE CONCRETO EN CAMPO PRUEBAS DE CONCRETO FRESCO

Esta prueba no es aplicable en concreto con tamaño máximo nominal del agregado mayor de 1 ½” (38mm), ni a concreto no plástico y no cohesivo. Si el tamaño de partícula es mayor a la 1½” (38mm), se deberá realizar un cribado en húmedo por la malla de 1½” (38mm). (A LA NORMA ASTM-C-143 NMX-C-156)

Fig. 23. Prueba de revenimiento es una medida de la consistencia del concreto

(1) para elementos colados en planta bajo vibración pesada. Pavimentos de calle, carreteras y aeropuertos; secciones macizas grandes. (2) para pavimentos, losas para construcciones, cajones de cimentación, reforzadas normales, trabes, concreto para bombeo reforzado. (3) para secciones especialmente difíciles y congestionante, en las cuales no, puede emplearse la vibración. Revenimiento mayor de 18 cm no se recomienda para uso alguno, excepto se utilicen aditivos. La operación completa desde el comienzo del llenado hasta que se levante el molde, debe hacerse sin interrupción y en un tiempo no mayor de 2.5 minutos.

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La operación para levantar completamente el molde de los 30 cm de su altura, debe hacerse en 5 segundos ± 2 segundos, alzando verticalmente sin movimiento lateral o torsional.

Fig. 24. En esta figura presentamos una prueba de revenimiento para una resistencia 250kg/cm2 obtuvimos un revenimiento de 8 cm así como fue planeado.

PRUEBA DE REVENIMIENTO DEL CONCRETO FRESCO DE ACUERDO A LA NORMA ASTM-C-143 NMX-C-156

Fig. 25. El concreto debe tener una masa unitaria entre 1 800 kg/m3 y 2 400 kg/m3. Por la obtención de 2248.48 Kg/M3. Lo cual indica que el peso unitario se encuentra en el rango indicado.

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DETERMINACIÓN DE LA MASA VOLUMÉTRICA DE ACUERDO A LA NORMA ASTM-C-138 NMXC-162

Fig. 26. Como resultado final de la temperatura de colocación fue de 23° C. De acuerdo a la norma ASTMC-1064 NMX-C-435 el termómetro debe ser no absorbente con capacidad de 0 a 50 grados centígrados sumergido a 2.5 centímetros.

PRUEBAS DE CONCRETO ENDURECIDO INSPECCIÓN VISUAL En la visita que se realizó a obra nosotros nos pudimos percatar de las diferentes fallas que existen en la edificación ya antes realizada, lo que es más notorio las apariciones de fisuras y grietas en el concreto en los diferentes elementos estructurales como se muestra en las siguientes figuras.

Fig. 27. Aparicion de grietas en trabes

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Fig. 28. Asentamiento del agregado grueso en la columna.

Aquí podemos ver el asentamiento de los agregados gruesos en la columna lo cual se puede deber a un mal vibrado.

Fig. 29.Desprendimiento de concreto en trabes.

Lo que se observó en la ilustración 4 fue el desprendimiento concreto en trabes lo cual ya es muy visible ya que se alcanza a ver e acero estructural.

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MEDICIÓN DE GRIETAS También se pudieron medir con el vernier lo que son las grietas.

Fig. 30. Medición de la grieta en una columna

En la figura 32. Se puede observar una grieta que se encuentra en la columna y esta una mide 2mm. Por lo general en la visita de obra lo que más se pudo observar fue la aparición de fisuras, grietas, y la aparición de poros en el concreto la causa de ellos son los malos vibrados del concreto.

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CONCLUSIÓN Como se acaba de describir, en la industria de la construcción hay numerosas herramientas y métodos de «pruebas no destructivas». Sin embargo, no todos resuelven un caso en particular de evaluación. Por tanto, es necesario que se conozcan todos y cada uno de éstos para así poder elegir el adecuado, que se adapte al tipo de problema y evaluación a efectuar, si consideramos que son una herramienta útil para la evaluación de una estructura existente y muchas veces se carece de información. Debe elaborarse un buen plan de muestreo y aplicación de ensayes, en función de los resultados que se desea obtener y con la finalidad de correlacionarlos entre sí para presentar resultados concluyentes, sin escatimar por el lado económico, pues de esto depende mucho el éxito de la evaluación de la estructura, al analizar en forma lo mejor eficiente posible. Debe recordarse que las «pruebas no destructivas» no son un sustituto de las pruebas rutinarias de verificación de la calidad del concreto, pero sí son un medio para obtener información confiable que permite establecer comparativas para definir la probable calidad del concreto en algunos de sus parámetros y muy importante es la selección de las pruebas y equipo adecuado, junto con el personal que opere y analice o interprete los resultados.

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BIBLIOGRAFÍA  IMCYC: INGENIERÍA “CONTROL DE CALIDAD  IMCYC: CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA “PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS”  DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, y Jussara Tanesi PCA  NORMAS ACI 228.2. pruebas no destructivas ACI-201.1 y ACI-207.3 Inspección visual ASTM C- 805-02. El esclerómetro o martillo de rebote. ASTM C-597-02. Velocidad de transmisión de ultrasonido ASTM C-1074-98. Medición de la madurez del concreto. ASTM C- 803-03. Resistencia del concreto a la penetración. Pistola de Windsor. ASTM C-900-01. Extracción de insertos o de Pull-out. Prueba de poco uso. ASTM C-856-04. Análisis petrográficos de concreto endurecido. ASTM-C-042-03. Extracción de núcleos y/o vigas, ASTM C-1040-93. Determinación de la humedad y densidad del concreto. ASTM C-876-99. Determinación de la corrosión. Prueba electroquímica. ASTM C-1202-97. Determinación de la permeabilidad. Una prueba electroquímica ASTM-C-1150-92 (descontinuada en 2002). Arranque de cilindros colados in situ o Brake Off. ASTM-C-873-99. Cilindros colados in situ. ACI- 318-05. Pruebas de carga y deformación

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