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HORMIGÓN ARMADO

Los temas aquí desarrollados se basan en los usos y costumbres de obra, y fundamentalmente, se adecuan a la normativa IRAM (Instituto Argentino de Racionalización de Materiales), y a las reglamentaciones del CIRSOC (Centro de Investigación de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles) actualmente en vigencia en nuestro medio.

Además  recoge experiencias propias, vividas en las distintas obras donde tuve oportunidad de desempeñarme, y se refuerzan algunos conceptos con párrafos tomados de publicaciones del ITH (Instituto Tecnológico del Hormigón) y de la Asociación Argentina del Hormigón Elaborado.

Pongo a disposición de profesionales, usuarios, estudiantes y público en general interesado en el tema, este trabajo actualizado, práctico y con elevado respaldo conceptual, deseando colaborar para facilitar la tarea de todos aquellos que intervienen en una obra, particularmente Directores, Jefes de Obra, Constructores, Supervisores y Proveedores de Hormigón Elaborado. 

 

Oscar Liberatore

Maestro Mayor de Obras

A continuación se citan los temas tratados y luego se desarrollarán los mismos.

       1.   Características del hormigón elaborado

2.    Aptitud de colocación del hormigón

3.    Como actúan los agentes agresivos

4.    Especificación de la calidad del hormigón

5.    Especificación para la elaboración de hormigón expuesto a la acción de agentes agresivos

6.    Control de Calidad del hormigón

7.    Aplicación de la estadística en el análisis de resultados de resistencia a compresión de probetas de hormigón

8.    El ensayo de resistencia a compresión de probetas, como forma de valorar la calidad de los hormigones

9.    Resistencia media de dosificación del hormigón

10.  Factores que afectan al coeficiente de variación

11.  Tendencias en el campo del control de calidad de los hormigones en obra

12.  Procedimiento correcto para tomar muestras de hormigón elaborado fresco en obra

13.  Manera correcta de medir la consistencia del hormigón

        14.  Manera correcta de confeccionar y conservar las probetas cilíndricas de hormigón hasta el                 momento del ensayo de rotura por compresión

15.  Como pedir el hormigón elaborado

16.  Tareas en obra para recibir el hormigón

17.  Cuidados a tener con el hormigón elaborado en las operaciones de obra, tales como descarga, colocación, compactación, curado, etc.

18.  Hormigonado en tiempo caluroso

19.  Hormigonado en tiempo frío

20.  Fisuras en el hormigón

21.  Determinación de la calidad del hormigón de estructuras ya construidas

22.  Calidad del hormigón endurecido

23.  Uniformidad

24.  Resistencia mecánica

25.  Impermeabilidad

26.  Durabilidad

27.  Deformabilidad

28.  Hormigón endurecido de estructuras ya construidas, susceptibles de ser estudiadas. Algunas técnicas de aplicación.

29.  Consideraciones generales respecto de cómo encarar el estudio del hormigón en estructuras construidas

30.  Durabilidad de las estructuras de hormigón armado o pretensado

31.  Acción agresiva de los sulfatos contenidos en aguas y suelos de contacto

32.  Corrosión de aceros para estructuras de hormigón

33.  Inyección de vainas para estructuras de hormigón pretensado

        34.  Objeto de la inyección de vainas

        35.  Aspectos reologicos

36.  Condiciones de inyección de las suspensiones de obras
 
Introducción

Nos viene de muy lejos la idea de la indestructibilidad de la piedra como material de construcción, idea avalada por la supervivencia de los monumentos de la antigüedad que han resistido siglos.

Dentro del concepto del hormigón armado se encuentra la asociación acero-hormigón bajo la protección que el segundo ofrece al primero, lo que permite colocarlo tal cual sale de la línea de producción. Se admite que una ligera oxidación superficial en el acero, es eliminada por la acción reductora del cemento.

Debe dejarse de pensar en la pretendida indestructibilidad del hormigón, tal como se lo admitía a principios de siglo; si existen agentes corrosivos y no se previene su acción, la vida útil de la estructura se acorta sustancialmente, pudiendo reducirse a pocos años.

Con respecto a la protección de la armadura, es insuficiente si la permeabilidad del hormigón supera un cierto tope.

Abundan los ejemplos de este caso, en edificios derrumbados que a los diez años de construida su armadura, era solamente una mancha de óxido.

Por lo general el proyecto no alude a la durabilidad o traslada la responsabilidad al Constructor. Y en el traslado no es difícil que la Dirección de Obra pase por alto el tema y la estructura resulte con seguridad inicial satisfactoria, pero decreciente con su edad.

La especificación de las prevenciones sobre durabilidad, es necesaria en el proyecto. Su traslado al Constructor o a la Dirección de Obras es formalmente admisible, pero expuesta a omisión; sin contar que ciertas circunstancias de corrosión se manifiestan potencialmente por el examen mineralógico de los agregados, aunque en buena proporción ellos resulten inocuos; pero su inocuidad es fruto del resultado de ensayos cuya duración no baja de seis meses. Y durante ese plazo la obra debe desechar materiales económicamente convenientes que pueden no ser objetables.

 

1) Características del hormigón elaborado

El hormigón elaborado de buena calidad es aquél que une a la resistencia mecánica solicitada, la durabilidad que lo mantenga en buenas condiciones durante el tiempo de la obra en servicio, y a un precio razonable de manera que no pueda ser reemplazado por otro material.

Se le reconocen dos estados físicos: El hormigón fresco, que es mientras se mantiene en estado plástico cuando aún no ha iniciado el proceso de fraguado; y el hormigón endurecido, que se caracteriza por su dureza y rigidez, y que se produce cuando termina el fraguado, a partir de la cual, el conjunto de materiales granulares, pulverulentos y agua, se ha convertido en una verdadera piedra artificial.

a) El hormigón fresco debe ser adecuado para la obra particular a la que se destina, en especial su docilidad que debe permitir recibirlo, transportarlo, colocarlo en los encofrados, compactarlo y terminarlo con los medios disponibles. De este modo el hormigón llenará totalmente los encofrados, sin dejar oquedades o nidos de abeja y recubrirá totalmente las armaduras de refuerzo, tanto en pro de la resistencia estructural como para la pasivación del hierro lograda con la lechada de cemento, y quedará con la terminación prevista para la obra. Durante estas actividades no debe producirse ninguna segregación de los materiales componentes, en especial el agua.

Una vez terminada la colocación del hormigón en los encofrados, debe ser homogéneo, compacto y uniforme.

Se designa hormigón homogéneo al que una vez descargado y endurecido no presenta “juntas frías” o “juntas de trabajo”; es decir capas adyacentes o superpuestas del material que han sido colocadas con una separación tal de tiempo, que al hormigón que se colocó antes le faltó la plasticidad suficiente como para que se “soldase” con el colocado a continuación, y por esa falta de adherencia no se ha obtenido el monolitismo, indispensable en una estructura donde el hormigón debe actuar como una sola pieza.

Para evitar estas situaciones, que pueden comprometer seriamente el comportamiento de la estructura, deben tomarse algunas precauciones básicas, tales como las siguientes:

  • Evitar las caídas libres del hormigón desde más de un metro de altura, lo que provoca la segregación del material y corrimientos laterales de la masa.

  • La hormigonada debe hacerse por tongadas horizontales que completen la superficie a llenar entre encofrados, y cuyo espesor dependerá de los medios de compactación disponibles, pero nunca deberá superar los 50 ó 60 centímetros.

  • Cada tongada deberá ir compactándose de inmediato, y debe calcularse el tiempo de modo que al colocarse la siguiente, la anterior deberá conservar un estado plástico suficiente como para permitir la perfecta adherencia entre ambas.

El hormigón compacto es el que al consolidarse ha llenado totalmente los encofrados y recubierto íntegramente las armaduras de refuerzo, dando a éstas buena protección y adherencia. No deberá tener agua en exceso con lo cual la exudación será mínima. La compactación de los hormigones duros deberá hacerse con vibradores de mesa, de superficie o que actúen directamente sobre los encofrados. Los hormigones plásticos deben ser compactados con vibradores de inmersión, y los hormigones blandos o fluidos se compactarán manualmente con varillas de madera o de hierro.

Hay que recordar que los vibradores de inmersión deben introducirse en el hormigón con el vástago vibrador colocado verticalmente, ya que existe una mala práctica generalizada de colocarlo acostado, inclusive para hacer correr la masa de hormigón. Con esta forma de trabajo, las fuerzas que origina la acción vibratoria producen una fuerte segregación de la mezcla en la masa.

Debe recordarse también que un exceso de vibración hace subir los finos, es decir la lechada de cemento, hacia la superficie y envía los agregados gruesos hacia abajo, lo que convierte al hormigón en heterogéneo y con distintas características, inclusive de resistencia, en diferentes alturas de la estructura.

Hormigón de resistencia uniforme: Pueden cumplirse perfectamente las cualidades mencionadas en los dos párrafos anteriores, pero ellas solo quedan completas con un buen curado, es decir evitando que se pierda la humedad que es indispensable para la hidratación del cemento, que lleva a su fraguado y endurecimiento. Sin humedad no hay fraguado ni endurecimiento en el tiempo.  

Se inicia el curado con un buen humedecimiento de las bases si se trata de pavimentos o de estructuras en contacto con el terreno, y de los encofrados para estructuras en elevación. Una vez colocado y ejecutada la terminación superficial del hormigón, debe evitarse la evaporación del agua de mezclado, impidiendo el escape de humedad por medio de membranas de curado, tapando las estructuras con polietileno o reponiendo el agua, una vez terminado el fraguado del cemento, por medio de llovizna fina que no lastime la superficie. Después de varias horas de hormigonado (lo que dependerá de las condiciones particulares de cada obra) puede ser usado inclusive el sistema de inundación recubriendo totalmente la estructura con agua. El período mínimo aconsejado para el curado de estructuras a temperatura normal (no más de 28º C) y movimiento de aire moderado, es de 7 días, el que debe prolongarse con más calor y en especial si sopla viento o es un período de baja humedad atmosférica. La falta total de curado, en el mejor de los casos hará perder a 28 días un 35% de la resistencia que el mismo hormigón daría con curado húmedo; y en condiciones extremas de sequedad, calor y viento la pérdida puede superar el 50%.

 

b) Hormigón endurecido es el estado final del hormigón una vez terminado su fraguado. Las características al llegar a este estado, y que resultan de interés desde el puno de vista estructural, son las siguientes:

La resistencia mecánica deberá estar acorde con las necesidades de la estructura. El hormigón elaborado se controla por su resistencia a la compresión simple en probetas cilíndricas normalizadas (curado húmedo) ensayadas a 28 días. Los resultados de estos ensayos son la base para determinar la calidad del hormigón, ya que a medida que su valor tiende a aumentar también aumentan otras cualidades muy importantes propias de este material, tales como la durabilidad, la impermeabilidad y la terminación superficial, como las más destacadas. Por acuerdo previo entre Usuario y Productor, puede cambiarse la edad de los ensayos, y si necesidades de obra así lo indicaran pueden emplearse otras técnicas de ensayo para determinar resistencia a tracción simple por compresión diametral.

 

2) Aptitud de colocación del hormigón

El conjunto de partículas sólidas que componen la mezcla correctamente dosificada, necesita un factor cohesivo con poder suficiente para retener las partículas una vez mezcladas y permitir su manipulación y colocación sin perder homogeneidad. Tal factor cohesivo lo provee la fina partícula de agua que rodea y separa las partículas, y que actuará así con tal que supere el contenido de agua estrictamente necesario para rodear todas las partículas; y que el espesor de la película no alcance al valor que le hace perder todo efecto adhesivo en la superficie de las partículas (punto de segregación).

Entre ambos extremos, detectables observando la deformación del cono de Abrams, cabe toda la gama de consistencias adecuadas a las distintas condiciones del encofrado y armadura, y la respectiva herramienta de compactación. Tal relación entre: consistencia; condiciones de molde; y energía de compactación, debe ser armónica y de ninguna manera puede manejarse arbitrariamente.

Completa la aptitud de la colocación de la mezcla, el que aún no se haya cumplido el tiempo de fraguado mientras esté expuesto a recibir energía vibratoria originada en la compactación en otros lugares de la misma estructura. En verano esta condición puede resultar decisiva y hasta obligar al uso de aditivos retardadores.

 

3) Como actúan los agentes agresivos

Sobre la armadura

Es muy sabido que la simple exposición a la atmósfera húmeda provoca corrosión superficial al acero, con la excepción del clima muy seco.

El recubrimiento de hormigón actúa como protector del acero en función de la dificultad que puede oponer al acceso del aire.

Sobre el hormigón

Los agentes agresivos para el hormigón pueden ser clasificados en dos grandes grupos:

·   Los que por acción física (disolución) solubilizan o atacan a los componentes del cemento endurecido.

·   Los que por cristalización directa (congelamiento del agua contenida en los poros) o por la formación de los productos de la reacción del agresivo con los componentes del cemento endurecido, ejercen tensiones internas capaces de vencer la resistencia del ligante. Provocan la desintegración del hormigón por expansión y fisuración.

Cuando el agente agresivo está en el exterior del hormigón, en el medio en contacto con el mismo (habitualmente los suelos y aguas de contacto) la red capilar permite el acceso del agresivo por acción del gradiente de concentración, y por vía inversa la eliminación del material en el caso 1. La permeabilidad juega así el papel importantísimo, dificultando o facilitando por vía puramente física aquellos procesos, y el bloqueo de la absorción capilar, mediante la incorporación intencional de aire, es un recurso eficaz cuando el agua de contacto carece de presión hidráulica (simple humedad)

Pero cuando el agente agresivo está en el interior del hormigón (caso de la reacción álcali-árido) la prevención anterior es insuficiente, y el recurso es necesariamente la selección de la composición química del cemento.

Finalmente las películas constituyen el único recurso frente a la acción de los ácidos, que ningún cemento hidráulico conocido es capaz de resistir.

 

4) Especificación de la calidad del hormigón

·        Ausencia de condiciones de agresividad.

En rigor esta situación no existe por cuanto todo material está sujeto a la ley natural de evolución hacia las formas más simples y estables. Pero dentro del concepto de vida útil puede aceptarse que estructuras a cubierto del contacto atmósfera exterior y humedad, no están expuestas a corrosión del hormigón ni de la armadura.

Desde luego que la resistencia acusada por las probetas será el índice de la calidad del hormigón colocado en la estructura, siempre y cuando la mezcla haya cumplido la condición de “aptitud de colocación” por su consistencia en relación a la geometría de los encofrados y del método de compactación.

·        Condiciones de agresividad provocadas por acción climática exclusivamente.

Resultan del análisis de las condiciones del entorno a la estructura, siendo por consiguiente, del resorte del Proyectista Estructural. Estas condiciones son:

Exposición a la atmósfera exterior y Características del clima.

·        Condiciones de agresividad provocadas por contacto con agua o suelo húmedo, no agresivos.

Esta instancia requiere asesoramiento especializado del Químico experto en corrosión. El material (suelo y agua) puede provenir de las muestras del estudio mecánico del suelo; como

hoy ya es práctica corriente realizar dicho estudio, el único trabajo adicional para el Proyectista es remitir las muestras a un laboratorio donde se las analice químicamente.

Pero la ausencia de agresividad resulta de la “no presencia” de múltiples sustancias, no solamente de las más comunes como cloruros y sulfatos, panorama que puede faltar al analista no especializado. Por consiguiente, las muestras deben remitirse a un laboratorio que se ocupe habitualmente del tema.

·        Condiciones de agresividad provocadas por contacto con sustancias corrosivas.

Toda sustancia (sólido, líquido o gas) que puede tener contacto con la estructura debe ser relevada para analizar su reactividad, concepto que alcanza a los suelos y aguas de contacto.

Con respecto a los diferentes productos industriales que podrán tener contacto con la estructura durante su vida útil, existen tablas que contienen, para cada producto que pueda ser agresivo, su efecto sobre el hormigón.

 

5) Especificación para la elaboración de hormigón expuesto a la acción de agentes agresivos

Especificación general que debe ser complementaria con las exigencias específicas de cada caso particular de agresividad.

·        Condiciones generales

La condición primordial para conferir resistencia al hormigón ante cualquier acción agresiva por corrosión, es dificultar el movimiento del agua en su interior. Por consiguiente, la baja permeabilidad es la condición número uno.

Las fisuras son vías de acceso adicionales para los agentes corrosivos, tanto del hormigón como de la armadura. Deben prevenirse controlando los tres factores que las provocan:

-         Contenido unitario de agua de la mezcla original, que determina la retracción por desecamiento.

-         Desecamiento prematuro que provoca retracción antes de existir la necesaria resistencia a tracción.

-         Trabajo normal de la armadura de tracción.

A continuación figuran las prevenciones específicas ante el caso particular: incorporación intencional de aire, cemento especial y/o aplicación de películas protectoras.

·        Especificación de colocación

a)      La mezcla se colocará con asentamiento que en secciones de difícil colocación se podrá aumentar hasta 10 cm.

b)      La compactación se ejecutará por vibrado de alta frecuencia.

c)      Las secciones de muy difícil colocación que no pueden llenarse con mezcla de asentamiento limitado de acuerdo al punto a), deberán evitarse cuando existan condiciones de agresividad.

d)      El mezclado será exclusivamente mecánico y su duración no bajará de dos minutos para las hormigoneras tipo convencional.

e)      Las condiciones de elaboración deberán permitir el control del valor de la razón agua/cemento especificada dentro de una tolerancia no mayor de 0.02 en mas o en menos.

f)        Deberá verificarse la inexistencia de falso fraguado en el cemento, porque si no ocurriera el tiempo de mezclado no podrá bajar de cinco minutos.

g)      Cuando la menor sección de la pieza estructural no exceda de 75 cm, la temperatura de la mezcla no excederá de 25º C en el momento de la colocación; si dicha menor sección excede de aquella medida, la mezcla deberá colocarse con una temperatura no mayor de 20º C.

h)      No se permitirá usar cemento de alta resistencia inicial, para llenar secciones cuya menor dimensión exceda los 75 cm, y en general en todos aquellos casos en que las condiciones para la disipación del calor de hidratación sean favorables.

·       Especificación de dosificación

a)      La razón agua/cemento, en peso, no podrá exceder a los valores consignados para el caso de agresividad y condiciones que corresponden a la estructura.

b)      El contenido unitario de cemento no será menor de 375 kg/m3, ni mayor de 425 kg/m3.

c)      El agua de mezclado deberá satisfacer las exigencias de las normas.

d)      Los agregados fino y grueso cumplirán las exigencias de las normas.

e)      El hormigón contendrá el porcentaje de aire incorporado intencionalmente que corresponde al tamaño máximo del agregado grueso.

f)        El uso de aditivo fluidificante siempre resulta recomendable, pero será necesario para obtener las razones agua/cemento más bajas sin exceder el contenido unitario máximo especificado en el punto b).

·      Especificación de curado

a)      El curado se iniciará tan pronto como la superficie del hormigón tolere el contacto con el agua sin peligro de deterioro, y la provisión de agua asegurará que en ningún momento la superficie del hormigón llegue a desecarse.

b)      El curado continuo deberá sostenerse durante siete días por lo menos.

c)      Podrá aplicarse membrana de curado luego de los tres primeros días de curado líquido continuo.

 

6) Control de Calidad del hormigón

La realización de ensayos periódicos de resistencia a la compresión sobre probetas de hormigón, tiene como objeto principal controlar la variabilidad de producción en la elaboración de dicho material y establecer las características de resistencia  que se cotejarán con las especificadas.

Este requisito de resistencia, no solamente asegura que el hormigón endurecido esté en condiciones de satisfacer las tensiones de trabajo previstas por el proyectista estructural, sino que proporciona, además, una indicación satisfactoria para juzgar su calidad, ya que en general otras propiedades deseables del hormigón, tales como la durabilidad (frente al ataque de un medio ambiente agresivo), la impermeabilidad, la resistencia al desgaste, etc., son mayores mientras mayor es la resistencia del hormigón.

Durante la ejecución de la estructura, con el objeto de valorar la calidad del hormigón que se utilizará para su construcción, se extraen muestras de la mezcla en estado fresco con el fin de moldear probetas que se ensayan, a una edad determinada, a compresión. Si bien todas las probetas se moldean con muestras de hormigón que aparentemente tienen características similares, al ensayarlas a compresión a una edad determinada y analizar los resultados obtenidos, en general no existirán resultados iguales.

Para poder evaluar dichas variaciones y también el efecto que ellas tienen sobre la calidad y el comportamiento futuro de la estructura, es que se han incorporado a los reglamentos y especificaciones técnicas los principios de carácter estadístico y los métodos de control de elaboración y calidad basados en dichos principios.

 

7) Aplicación de la estadística en el análisis de resultados de resistencia a compresión de probetas de hormigón

La introducción de la estadística a problemas de ingeniería civil, principalmente a problemas de tecnología del hormigón, ha permitido interpretar con más profundidad los resultados obtenidos experimentalmente y mejorar el control de calidad del hormigón.

La aplicación de la estadística matemática, ha sido definitivamente aceptada en el campo de la ingeniería vinculada a la ejecución de obras, considerándola como un elemento esencial para estudiar las variaciones normales de las características de los materiales.

 

8) El ensayo de resistencia a compresión de probetas, como forma de valorar la calidad de los hormigones

El ensayo de probetas cilíndricas, de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, a compresión simple, es un método hoy practica y universalmente aceptado para estimar la calidad del hormigón.

Cada ensayo (promedio de probetas correspondientes a una muestra) representa, dentro de cierto margen de error, la resistencia del punto de la estructura de donde proviene la muestra.

De ahí que el promedio de los valores del conjunto de ensayos no tiene significado físico y de manera alguna puede atribuírsele el sentido de valor más probable. La seguridad de una estructura, en lo que hace al material utilizado en su ejecución, no depende de la resistencia media de dicho material, sino de la resistencia del punto más débil de la estructura.

El control de la calidad del hormigón de una estructura, aparece así definido en términos de una resistencia media y en la variación de los resultados individuales disponibles.

La resistencia promedio combinada con el valor de la dispersión de los resultados individuales permite, aplicando las leyes de la estadística, calcular la resistencia mínima probable en la estructura, que es la que permitirá fijar las tensiones admisibles para el dimensionado de la misma.

 

9) Resistencia media de dosificación del hormigón

La resistencia promedio de un grupo de probetas, correspondientes a un universo estadístico, conjuntamente con su desvío normal permiten, a través de su tratamiento estadístico, calcular con una probabilidad determinada, el límite inferior de los resultados individuales.

Se aprecia, por consiguiente, que el problema de proyectar una dosificación de hormigón plantea la necesidad de poder vincular la resistencia característica, o mínima estadística, con la resistencia media correspondiente al hormigón en estudio.

Será necesario, además, tener en cuenta las variaciones de resistencia que en obra son inevitables, por lo que el proyecto de una dosificación de hormigón se efectuará de modo tal que su razón agua-cemento en peso, sea la necesaria para obtener, a la edad de 28 días, una resistencia media mayor que la resistencia característica especificada.

 

10) Factores que afectan al coeficiente de variación

Las causas o factores más importantes en la variación de la resistencia del hormigón pueden ser divididas en:

  1. Variaciones en las propiedades del hormigón

a)      Cambios de la razón agua-cemento, en peso.

b)      Mal control del contenido de agua en la mezcla.

c)      Variaciones en el contenido de agua requerido.

d)      Variaciones en las características y proporciones de los componentes.

e)      Variaciones en el mezclado.

f)        Variaciones en el traslado, colocación y compactación.

g)      Variaciones en temperatura y curado.

 

      2.   Variaciones en los métodos de ensayos para juzgar la calidad del hormigón

 

a)      Procedimientos incorrectos de toma de las muestras de hormigón fresco.

b)      Métodos incorrectos de ejecución de las probetas de hormigón.

c)      Deficiencia de curado y acondicionado de probetas.

d)      Errores relacionados con el ensayo mecánico.

 

11) Tendencias en el campo del control de calidad de los hormigones en obra

Los reglamentos, a pesar de utilizar criterios diferentes para establecer el rechazo o la aceptación del hormigón ejecutado, tienen en común los criterios generales de control de calidad que se resumen a continuación:

a)      Las variaciones que se producen en hormigones elaborados con una misma dosificación nominal y el mismo equipo de elaboración, se analizan  siguiendo el criterio estadístico mediante la curva de distribución normal o gaussiana.

b)      Con respecto al número de ensayos se establece que una sola probeta moldeada para cada edad, a la que se quiere conocer su resistencia, será representativa de la muestra de la que proviene.

c)      Para determinar la resistencia media de dosificación, partiendo de la resistencia característica especificada para el proyecto, se estima la regularidad en la fabricación del hormigón en base a valores mínimos estipulados o valores experimentales de la “desviación normal”, desechando el criterio tradicional del coeficiente de variación.

d)      Se tipifica a los hormigones sobre la base de su resistencia característica a la edad de 28 días, definiéndose grados de resistencia; las mezclas de hormigón que se destinan para cada tipo de estructura (Ej.: hormigón simple, hormigón armado con agregado liviano, con agregado de peso normal, hormigón pretensado) deberán cumplir con una determinada resistencia característica mínima especificada, es decir, con un grado de resistencia mínimo.

 

12) Procedimiento correcto para tomar muestras de hormigón elaborado fresco en obra

La etapa más critica en la valoración de la calidad del hormigón por su resistencia es la primera: la obtención de la muestra.

Un error en este punto hace a los resultados de los ensayos falsos e inútiles. Cuando las muestras se toman en obra siguiendo las normas correspondientes, se llegará a los resultados esperados. La falta de cuidado al tomar las muestras no reflejará la calidad del hormigón que se está ensayando. Las muestras de hormigón elaborado deben tomarse en obra en el momento de la descarga y directamente de la canaleta de la motohormigonera.

Las muestras para los ensayos de consistencia, contenido de aire y resistencia, se tomarán después de haberse descargado por lo menos los primeros 250 litros del total del pastón y antes de los últimos 250 litros del mismo.

Las muestras para determinar la densidad del hormigón (llamada comúnmente “peso unitario”), se tomarán normalmente al estar descargando aproximadamente la mitad de la carga total del pastón, de cada uno de los tres pastones diferentes.

Todas las muestras de hormigón que han sido tomadas deben ser remezcladas para asegurar la uniformidad de la mezcla, antes de ser usadas para ejecutar ensayos. Además, la muestra debe ser protegida del sol, del viento y de la lluvia durante el período entre su toma y su empleo. El tiempo entre la toma y la utilización no deberá ser superior a 15 minutos.

Una falta bastante común observada en las obras, es que se confeccionan las probetas en lugar de descarga y luego se las lleva a su lugar de almacenamiento. Las probetas nunca deben ser alteradas por movimientos, sacudidas o golpes, especialmente durante las primeras 24 horas. Esta mala práctica puede ser evitada, tomando la muestra en un recipiente de tamaño suficiente (por ejemplo una carretilla) y llevándola al lugar donde se fabricarán las probetas, prácticamente en el lugar de su estacionamiento durante las primeras 24 horas.

Tomar muestras del hormigón vertido en los encofrados, es una práctica a todas luces no recomendable ya que, aparte de la dificultad de tomar una porción representativa del material, el hormigón al estar en el encofrado ya sufrió manipulaciones, y puede tener agua de exudación o haber perdido agua de mezclado al contacto con encofrados secos, contener partes segregadas de la mezcla, etc.

El hormigón elaborado, se reitera, debe ser objeto del muestreo tal como viene en la motohormigonera, en especial si el ensayo es para determinar asentamiento en el cono de Abrams o resistencia.

 

13) Manera correcta de medir la consistencia del hormigón

El desarrollo del ensayo es el siguiente:

1.      Colocar el cono sobre una superficie plana, horizontal, firme, no absorbente y ligeramente humedecida. Se aconseja usar una chapa de metal cuya superficie sea varios centímetros mayor que la base grande del cono. Colocar el cono con la base mayor hacia abajo y pisar las aletas inferiores para que quede firmemente sujeto.

2.      Llenar el cono en tres capas: Llénese hasta aproximadamente 1/3 de su volumen y compáctese el hormigón con una varilla lisa, de acero, de 1,6 centímetros de diámetro y con uno o los dos extremos semiesféricos. La compactación se hace con 25 golpes de la varilla, con el extremo semiesférico impactando al hormigón. Los golpes deben repartirse uniformemente en toda la superficie y penetrando la varilla en el espesor de la capa pero sin golpear la base de apoyo.

3.      Llénese el cono con una segunda capa hasta aproximadamente 2/3 del volumen del mismo y compáctese con otros 25 golpes de la varilla, siempre con la punta redondeada en contacto con el hormigón y repartiéndolos uniformemente por toda la superficie. Debe atravesarse la capa que se compacta y penetrar ligeramente (2 a 3 centímetros) en la capa inferior pero sin golpear la base de ésta.

4.      Llénese el volumen restante del cono agregando un ligero “copete” de hormigón y compáctese esta última capa con otros 25 golpes de varilla, que debe penetrar ligeramente en la segunda capa.

5.      Retirar el exceso de hormigón con una llana metálica, de modo que el cono quede perfectamente lleno y enrasado. Quitar el hormigón que pueda haber caído alrededor de la base del cono.

6.       Sacar el molde con cuidado, levantándolo verticalmente en un movimiento continuo, sin golpes ni vibraciones y sin movimientos laterales o de torsión que puedan modificar la posición del hormigón.

7.      Medida del Asentamiento: A continuación se colocará el cono de Abrams al lado del cono formado por el hormigón y se mide la diferencia de altura entre ambos. Si la superficie del cono de hormigón no queda horizontal, debe medirse en un punto medio de la altura y nunca en el más bajo o en el más alto.

Advertencia: Nunca debe utilizarse el hormigón empleado en el ensayo de Cono, para confeccionar probetas para ensayo de resistencia.

 

14) Manera correcta de confeccionar y conservar las probetas cilíndricas de hormigón hasta el momento del ensayo de rotura por compresión

Para obtener resultados dignos de confianza deberán seguirse las siguientes técnicas:

1.      Usar solamente moldes indeformables, no absorbentes, estancos y de materiales que no reaccionen con el cemento. La medida para las obras corrientes son de 15 cm. de diámetro por 30 cm. de altura, con las tolerancias que fija la norma. El tamaño máximo del agregado grueso no podrá superar 1/3 del diámetro del molde. Si parte del agregado grueso supera el valor del punto anterior, se podrá preparar la probeta con el hormigón que pase a través de un tamiz de 37,5 mm. Antes de llenar los moldes, deberán ser colocados sobre una superficie horizontal, rígida y lisa. Para mayor seguridad, deben hacerse, por lo menos, dos probetas por cada pastón que se quiera controlar por cada edad, generalmente 7 y 28 días.

2.      Cada muestra se tomará directamente de la canaleta de descarga de la motohormigonera, después de haberse descargado los primeros 250 litros de la carga y antes de descargar los últimos 250 litros de la misma. La muestra se tomará en un recipiente limpio no absorbente y estanco, y deberá ser totalmente remezclado en el mismo, antes del llenado de las probetas.

3.      La finalidad de compactar el hormigón en los moldes es la de eliminar los huecos que pueden quedar dentro de la masa por la diferente forma y tamaño de los componentes que, al disminuir la sección de la probeta, le hacen perder resistencia. Hay muchas personas que, para compactar el hormigón de la probeta, usan el primer trozo de la barra de hierro que encuentran en la obra; otros se limitan a golpear el molde lateralmente y otros llenan el molde como si el hormigón fuera líquido autonivelante. Todos estos procedimientos herrados llevan a resultados bajos de resistencia. En cambio, la norma establece el uso de la varilla con punta semiesférica para compactar el hormigón, ya que trabaja mejor por dos razones:

·    Se desliza entre los agregados en vez de empujarlos como lo hace una varilla de corte recto en la punta, con la cual quedan espacios huecos al ser retirada.

·    Al retirar la barra, permite que el hormigón vaya cerrándose suavemente tras ella, lo que es facilitado por la punta redondeada.

Por estas razones la Norma determina para el ensayo, el uso de una barra de acero cilíndrica, lisa, de 1,6 cm de diámetro por 60 cm de longitud con asentamiento en el Cono de Abrams de 5 cm o mayor. Para asentamientos menores debe recurrirse al uso de vibradores.

4.      Se procede al llenado de las probetas, colocando el hormigón en tres capas de aproximadamente 1/3 de la altura del molde cada una,.Una vez colocada cada capa se la compacta con 25 golpes de la varilla, uniformemente distribuidos sobre su superficie. En la primera capa, los 25 golpes deben atravesarla íntegramente pero sin golpear el fondo del molde. La compactación de la segunda y la tercera capas se hace atravesando totalmente cada una de ellas y penetrando aproximadamente 2 cm en la capa anterior. El llenado de la última capa se hace con un exceso de hormigón. Terminada la compactación de la capa superior, se golpean los costados del molde suavemente con una maza de madera o goma, a fin de eliminar macroburbujas de aire que puedan formar agujeros en la cara superior. Finalmente se enrasa la probeta al nivel del borde superior del molde, mediante una cuchara de albañil, retirando el hormigón sobrante y trabajando la superficie hasta conseguir una cara perfectamente plana y lisa.

5.      Las probetas terminadas que queden en obra, deben dejarse almacenadas sin desmoldar, durante 24 horas, en condiciones de temperatura ambiente de 21º C +/- 6º C, evitando movimientos, golpes, vibraciones y pérdida de humedad. Probetas que quedan en el lugar de trabajo varios días, a temperaturas variables, expuestas a pérdida de humedad, etc., darán resultados erróneos de resistencia, siempre más baja y de mayor variabilidad que aquéllas que han sido tratadas correctamente.

6.      Después de 24 horas de confeccionadas, las probetas se desmoldarán y transportarán al laboratorio para su curado. Durante el transporte y manipuleo, las probetas deben ir acondicionadas para evitar golpes y pérdida de humedad, así como variaciones grandes de temperatura. Llegadas al laboratorio, las probetas se almacenarán a temperatura de 23º C +/- 2º C en una pileta con agua saturada con cal que las cubra totalmente, o en cámara húmeda con humedad relativa ambiente superior al 95%, donde quedan hasta el momento del ensayo.

 

15) Como pedir el hormigón elaborado

Existen dos oportunidades en que se pide hormigón elaborado, y la información a intercambiar entre Usuario y Productor del material será diferente en cada una de ellas.

Al pedir hormigón elaborado está contratándose un servicio que lleva implícito un producto, por lo que el pedido tiene que ser muy preciso, estableciéndose todas las pautas como corresponde a cualquier contrato.

 

La primera de esas oportunidades es cuando se trata de un nuevo Usuario con una Obra Nueva, o un Usuario habitual con una Obra Nueva.

En este caso el Usuario debe intercambiar datos de su obra con el Productor, que en definitiva debe conocer lo siguiente:

1.      Tipo de estructura: total de hormigón en m3 que llevará toda la obra; tiempo estimado de ejecución.

2.      Resistencia característica a compresión del hormigón en Mpa o en Kg/cm2.

3.      Tipo y cantidad mínima de cemento por m3 de hormigón que pueda ser necesario por exigencias de durabilidad u otras que no sean la condición de resistencia a compresión.

4.      Tipo y tamaño máximo de los agregados pétreos.

5.      Consistencia de la mezcla fresca en centímetros en el momento de la descarga, medida con el Cono de Abrams.

6.      Aditivos químicos a incorporar al hormigón.

7.      Contenido de aire intencionalmente incorporado en % en las mezclas que lo especifiquen.

8.      Características especiales que requiere ese hormigón (p. Ej.: Hormigón a la vista, resistente al desgaste, resistente al ataque por sulfatos, etc.)

9.      Si será hormigón bombeado o el transporte interno se hará por medios tradicionales.

10.  Capacidad de recepción del hormigón en la obra, en lo posible en m3/hora, y toda otra información pertinente que surja del cambio de ideas entre Usuario y Productor.

El Productor completa el conocimiento sobre la obra, enviando un inspector a la misma con la misión de verificar la ubicación, accesos y posibilidades de maniobra para las motohormigoneras; posible lugar de descarga o de colocación de la bomba de hormigón; etc.

 

La otra oportunidad para pedir el hormigón, que es la de todos los días, es cuando el pedido se hace para una obra conocida por el Productor, donde ya se ha hormigonado con anterioridad, y están establecidos todos los datos que figuran mas arriba; lo que se hace es seguir una rutina que puede incluir los puntos siguientes:

1.      Quién hace el pedido y para que obra.

2.      Día y hora en que se desea la primera motohormigonera en obra, y con qué frecuencia las subsiguientes.

3.      Cantidad de m3 de hormigón necesarios.

4.      Tipo y tamaño máximo de los agregados.

5.      Resistencia característica a compresión a 28 días en Mpa o en Kg/cm2.

6.      Asentamiento en el Cono de Abrams, en cm.

7.      Que aditivo debe llevar el hormigón.

8.      Que va a hormigonarse y qué medio de transporte interno va a utilizarse.

9.      Cualquier otra información complementaria que pueda ser útil.

 

16) Tareas en obra para recibir el hormigón

Aparte de hacer correctamente el pedido en tiempo y forma, deben realizarse en la obra algunas tareas para facilitar la operación de los camiones, tales como las siguientes:

·        Preparar los accesos y recorridos para las motohormigoneras dentro de la obra para que puedan entrar, maniobrar, descargar y salir sin impedimentos y en el menor tiempo posible. Y que esos accesos y recorridos no se deterioren con el paso de los primeros camiones y haya que detener el hormigonado por un vehículo atascado.

·        El guinche o elemento de descarga del hormigón debe ser colocado tanto en planta como en altura para que la descarga sea fluida y sin demora excesiva.

·        Debe haber colaboración de la obra con los conductores de las motohormigoneras y viceversa. Y eso se consigue pensando durante cinco minutos y no discutiendo durante cinco horas.

·        Es indispensable tener preparada la recepción del hormigón antes que llegue el primer camión y no esperar a que llegue éste y recién empezar con los preparativos para recibir el material.

·        No ejecutar períodos de descanso o comidas mientras está descargándose un camión y en caso de tomarse un lapso largo a tales efectos, hacérselo saber a la planta de elaboración para que disminuya el ritmo de los despachos.

·        Por bueno que sea el hormigón no ocultará los defectos que puedan derivarse de una mala ejecución del hormigonado. Encofrados sucios o muy secos; agregado de agua en exceso; demoras en la descarga; deficiente colocación, compactación o terminación harán aparecer enseguida defectos superficiales del hormigón, y a 28 días se observarán fallas de resistencia en las probetas.

·        Es importante calcular bien la cantidad necesaria para la hormigonada a ejecutar y tener siempre en cuenta que por pérdidas en los encofrados y otras, sobreespesores de losas, etc., siempre habrá necesidad de una cantidad ligeramente mayor a la que se mide matemáticamente, en especial en bases de fundación o estructuras que tienen como encofrado el terreno natural, vigas en medianera, pilotes, etc.

·        No hacer esperar innecesariamente a las motohormigoneras; de lo contrario, el vehículo siguiente destinado a esta obra será dirigido hacia otra, por parte del Productor.

·        La más importante de todas: No incitar jamás al conductor de la motohormigonera a agregar agua a la mezcla.

 

17) Cuidados a tener con el hormigón elaborado en las operaciones de obra, tales como descarga, colocación, compactación, curado, etc.

 Las normas especifican que la descarga del hormigón debe estar terminada dentro de los  90 minutos, a contar desde la salida de la planta de carga (para condiciones atmosféricas

normales con 25º C como máximo). Dentro de ese tiempo, la obra dispone de 30 minutos para efectuar la descarga.

Si la temperatura ambiente fuera mayor, la misma norma autoriza a hormigonar hasta con temperatura ambiente de 32º C, pero tomando precauciones especiales (uso de aditivos retardadores de fraguado, enfriamiento de los agregados y del agua, etc).

En cuanto a las descargas, deberán hacerse de modo que no se produzca segregación de los materiales, para lo cuál el hormigón nunca se dejará en caída libre desde más de un metro de altura. Si la descarga se hace directamente sobre la estructura (caso típico: pavimentos) el hormigón deberá caer verticalmente y en la cantidad aproximada al espesor necesario y corriendo la canaleta de descarga para evitar la acumulación de material en exceso que luego haya que correr lateralmente.

Para llevar el hormigón desde el punto de descarga hasta el lugar de colocación, el transporte vertical u horizontal debe hacerse en recipientes estancos, para evitar pérdidas de lechada, y con piso y paredes no absorbentes y permanentemente bien humedecidos para evitar pérdidas de humedad a la mezcla y facilitar el corrimiento del material.

Si se descarga en canaletas, deben estar colocadas con un ángulo tal que permita el deslizamiento lento del hormigón, y al llegar a la parte inferior, la caída debe ser vertical y de no más de un metro de altura.

Actualmente, el mejor medio de transporte vertical y horizontal es la bomba de hormigón, impulsando el material por una tubería desde la canaleta de descarga de la motohormigonera hasta el lugar de colocación con total uniformidad, en el mínimo tiempo y conservando todas las condiciones de limpieza y calidad que tenía al salir del tambor del camión. Además, las bombas modernas son de mecánica muy confiable y con un diseño tal, que la vena de hormigón sale del manguerote final en forma de chorro continuo.

Un buen proceso de colocación es el que tiende al llenado completo de los encofrados, en especial en las esquinas, sin alterar la uniformidad del hormigón y con un perfecto recubrimiento de las armaduras de refuerzo. Para ello, deberá cumplir con estos requisitos:

·        No depositar una gran masa en un solo punto y esperar que por su propio peso, o con la ayuda de algún elemento para correrlo, se vaya deslizando lateralmente hasta alcanzar la altura que corresponde. Estos deslizamientos producen segregación del agua de mortero y de lechada de cemento, dejando en algunos casos separado al agregado grueso.

·        Evitar un exceso de compactación, en especial vibración, que hace subir a la superficie el mortero y lechada de cemento y envía hacia abajo el agregado grueso.

·        Evitar la compactación insuficiente porque se produce el fenómeno conocido como formación de “nidos de abeja”, es decir oquedades ocupadas por macroburbujas de aire o bolsones de agua segregados de la mezcla que dejan huecos al desaparecer. En los “nidos de abeja”, la resistencia del hormigón es Cero.

·        Descargar en los moldes desde una altura mayor a un metro, produce inevitablemente segregación del material. En algunos casos habrá que dirigir el hormigón hacia los moldes, utilizando trozos cortos de tuberías que deben tener un diámetro de por lo menos tres veces el tamaño máximo del agregado.

·        Para desplazar el hormigón, no tratar de arrojarlo con palas a gran distancia ni tratar de distribuirlo con rastrillos. Tampoco hacerlo avanzar desplazándolo más de un metro dentro de los encofrados.

·        En las estructuras muy gruesas, por ejemplo plateas de fundación, debe hormigonarse por tongadas cuyo espesor no supere los 50 centímetros ya que en espesores superiores la compactación es ineficaz.

En cuanto a la compactación, es la operación que, bien ejecutada, hace llegar el hormigón a su máxima compacidad, llenando perfectamente los encofrados y cubriendo totalmente las armaduras de refuerzo.

La vibración debe hacerse sumergiendo la aguja rápida y profundamente en dirección vertical y luego retirándola lentamente y con velocidad constante, también en vertical. Durante la vibración debe evitarse todo movimiento de corrimiento transversal o inclinación de la vela fuera de la vertical. Los puntos de aplicación no deben estar separados mas de 50 cm entre sí y su efecto puede apreciarse visualmente al aparecer toda la superficie vibrada con una humectación brillante. Es preferible vibrar más puntos en menos tiempo que menos puntos en más tiempo. La vibración en cada punto debe demandar no más de un minuto a minuto y medio, lo que depende del espesor a vibrar. Cuando el hormigonado se hace por tongadas, el vibrador debe penetrar ligeramente (3 a 5 cm) en la capa inferior. No debe introducirse la aguja del vibrador a menos de 10 ó 15 cm  de la pared del encofrado, para evitar la formación de macroburbujas de aire y desplazamiento de la lechada de cemento hacia la misma.

En cuanto a la protección y curado después de la terminación, tienen por objeto mantener el hormigón con la temperatura y humedad que resultan indispensables para el proceso químico de hidratación del cemento.

Hay distintos sistemas de protección, que se emplean en especial en días calurosos y ventosos, para secar velozmente la superficie del hormigón. Los más comunes son el uso de láminas de polietileno con las que se tapa o envuelve el hormigón lo más herméticamente posible; o también la formación de membranas plásticas de curado, especie de pintura plástica que se aplica con sopletes especiales.

El curado se hace directamente con agua, primero en forma de neblina para no dañar la superficie del hormigón, luego por rociado fino y después puede llegarse inclusive a la inundación, si el formato de la estructura y las condiciones de obra lo permiten.

Lo más importante del curado es que debe ser continuo, y abarcar desde pocas horas después del hormigonado hasta un número de días que depende de las condiciones atmosféricas. Para cemento normal y temperaturas normales, el curado debe prolongarse durante 7 días mínimo.

 

18) Hormigonado en tiempo caluroso

Cuando nos acercamos a la época del año que deja paso al tiempo caluroso, inevitablemente se verifica (entre otros factores), un aumento creciente de la temperatura, la cual en pleno verano puede alcanzar y superar los 32 ó 33º C, en nuestro país, siendo también éste el momento ñeque debido a esos factores puede tornarse dificultoso el CONTROL del HORMIGÓN.

Bien sabemos que las improvisaciones de último momento rara vez tienen éxito y, por ello, lo que tenemos que plantearnos fundamentalmente, es el análisis de los distintos factores que traen aparejado una DISMINUCIÓN DE LA RESISTENCIA Y/O AGRIETAMIENTO O FISURAMIENTOS DE LAS ESTRUCTURAS.

Por cada 11º C de aumento de temperatura, se duplica la velocidad de reacción química que se verifica entre el cemento y el agua (hidratación). Y si el hormigón se seca prematuramente, la cantidad de agua disponible para esa reacción será insuficiente.

Los efectos indeseables sobre el hormigón en estado plástico pueden incluir:

a)      Demanda creciente de agua.

b)      Velocidad creciente de pérdida de asentamiento con la correspondiente tendencia a agregar agua en obra.

c)      Velocidad creciente del tiempo de fraguado, resultante en una mayor dificultad en el manipuleo, terminado y curado, y aumentando la posibilidad de las uniones defectuosas entre una superficie y otra (juntas frías).

d)      Tendencia creciente al agrietamiento en estado plástico.

e)      Dificultad creciente en el control del contenido de aire incorporado.

Los efectos indeseables sobre el hormigón en el estado endurecido pueden incluir:

a)       Disminución de resistencia debido a la mayor demanda de agua y del nivel creciente de temperatura.

b)       Tendencia creciente a la contracción por secado y agrietamiento térmico diferencial.

c)       Disminución de la durabilidad.

d)       Uniformidad decreciente de la apariencia superficial.

Otros factores complican las tareas en tiempo caluroso. Deberían considerarse en conjunto con los factores climáticos, y pueden incluir:

a)       Empleo de cementos finamente molidos con mayor velocidad de hidratación que el cemento normal.

b)       Empleo de hormigones con alta resistencia a la compresión, que requieren contenidos de cemento mayores.

c)       Diseño de secciones esbeltas de hormigón con mayores cuantías de acero.

d)       Aumento de capacidad de las motohormigoneras.

e)       Necesidad de mover grandes volúmenes de hormigón de bajo asentamiento sobre distancias verticales y horizontales mayores.

f)         Mayor exigencia y consecuente desgaste del equipo de bombeo de hormigón.

g)       Necesidad económica de realizar un trabajo continuado dentro de los horarios de mayor temperatura.

Tareas de obra: Debe programarse la frecuencia de entrega, de modo que haya una mínima demora en el uso del hormigón. El mezclado genera calor, de manera que debe mantenerse el agitado o el mezclado a las mínimas revoluciones.

Cuando se coloca hormigón en moldes, deben enfriarse las armaduras y encofrados, rociando con agua. Debe efectuarse el hormigonado durante las horas de menor temperatura. Programar las operaciones durante las horas más frescas. Los efectos de pérdida de asentamiento pueden ser minimizados acelerando las operaciones.

Debe colocarse el hormigón en capas de poco espesor, para asegurar que las capas previas todavía responderán al vibrado, evitando por lo tanto las uniones discontinuas.

En tareas de hormigonado de losas de pavimentos, deben enfriarse las bases y las armaduras, rociando con agua.

Es aconsejable instalar pantallas protectoras contra el viento para disimular la velocidad del aire y utilizar rociadores de niebla para elevar la humedad y disminuir la temperatura.

Curado: El curado por agua es mejor, pero debe ser continuado, para evitar que se produzca el agrietamiento debido a cambios de volumen provocados por humedecimiento y secado alternados, mientras el hormigón está aún débil. Por ello es aconsejable iniciar el curado del hormigón de inmediato, una vez completada su colocación, terminación y adquirida suficiente rigidez como para no resultar afectado en su textura superficial por el método de curado elegido.

En caso e utilizar compuestos de curado, debe aplicarse un compuesto pigmentado blanco, tan pronto como sea posible.

Si se utilizan películas plásticas en el curado, deben ser del tipo blanco opaco. Películas transparentes provocarán un efecto de “invernadero”.

No todas estas precauciones pueden usarse en cualquier proyecto, pero cada una ayudará y sus efectos son acumulativos. Con un conocimiento adecuado y las debidas precauciones, puede colocarse hormigón durante el tiempo caluroso.

 

19) Hormigonado en tiempo frío

Se designa como “Tiempo Frío”, en lo que se refiere al hormigón, a todo aquél en que la temperatura ambiente es inferior a 4,5º C. Este valor está fijado por la reacción química producida por la hidratación del cemento: por debajo del mismo, la reacción se detiene, lo que impide el desarrollo de la resistencia del hormigón en el tiempo.

Temperaturas por debajo de 0º C pueden llevar a la destrucción parcial o total del hormigón debido a las fuertes tensiones de tracción que se originan al congelarse el agua contenida en la masa del material. En este aspecto, el hormigón resulta particularmente vulnerable cuando está fresco, es decir que aparte de carecer de la resistencia suficiente, contiene en su masa una gran cantidad de agua que aún no ha reaccionado con las partículas de cemento. A los fines prácticos, se considera que la saturación de agua ha disminuido lo suficiente cuando el hormigón alcanza una resistencia a la compresión superior a los 3,5 MPa (35 Kg/cm2).

Pero las prácticas constructivas deben asegurar la protección del hormigón no solo en las primeras horas a contar desde su colocación en los moldes, sino que debe continuarse el curado para que alcance el desarrollo de la resistencia en el tiempo a los valores requeridos por el proyecto. La temperatura ambiente de 4,5º C resulta pues el valor tope superior a partir del cuál, y según baje la temperatura, deberán tomarse distintas medidas de protección del hormigón.

La protección efectiva, para defender el hormigón del frío, consiste básicamente en mantenerlo a una temperatura y con un tenor de humedad que asegure el desarrollo de la resistencia y la durabilidad en el tiempo.

También, un más rápido desarrollo de la resistencia se obtiene con la reducción de la     relación agua-cemento. Y esta reducción del contenido de agua tiene un efecto adicional  en el caso del frío, ya que reduce la exudación y con ello la evaporación, factor este último que también hace bajar la temperatura en la superficie del hormigón. La relación agua-cemento puede bajarse agregando más cemento o usando algún aditivo reductor de agua de amasado.

La exudación puede reducirse usando aditivos incorporadores de aire.

Otro factor que debe ser tenido en cuenta es el agregado de algún aditivo acelerador de resistencia inicial que no contenga cloruro de calcio. En el caso del uso simultáneo de distintos tipos de aditivos, debe asegurarse que sean compatibles entre sí.

El curado posterior al fraguado que mantenga el hormigón con un elevado tenor de humedad, es también un importante medio para obtener un más rápido desarrollo de la resistencia.

De todo esto surge que el primer elemento de protección contra el frío está en el hormigón mismo, en una cuidada dosificación y curado para conservar el calor de hidratación.

A medida que las temperaturas ambientes van haciéndose más bajas, pueden ser necesarios otros elementos de protección adicionales para mantener en forma permanente un determinado nivel térmico en el hormigón. Esto se consigue, inicialmente, manteniendo en el momento de la colocación una temperatura del hormigón por encima de la temperatura  ambiente.

Practicas constructivas recomendables a medida que bajan las temperaturas:

·        Controlar sistemáticamente la temperatura ambiente y de los materiales.

·        Cuando la temperatura ambiente es mayor de 4,5º C, estacionaria o con tendencia a aumentar: se puede hormigonar sin tomar precauciones especiales, si bien al acercarse a esta temperatura límite debe acentuarse el cuidado en cuanto al curado del hormigón.

·        Cuando la temperatura ambiente se encuentra entre 4,5 y 0º C, sin tendencia a disminuir:

a)      Verificar que los agregados no contengan escarcha o nieve ni estén congelados.

b)      Verificar que los encofrados o la subrasante (en el caso de pavimentos) donde va a hormigonarse no tengan escarcha o nieve o estén congelados.

c)      Emplear cemento normal o de alta resistencia inicial, evitando el uso de cementos de bajo calor de hidratación.

d)      Aumentar la cantidad unitaria de cemento en base a las pérdidas de resistencia que se prevean por la acción del frío.

e)      Evitar todo exceso de agua de amasado de la mezcla.

f)      Utilizar aditivo acelerador de resistencia inicial si la obra lo permite.

g)      Cubrir con láminas de polietileno o materiales similares las superficies horizontales expuestas a la intemperie, para evitar pérdidas de calor y humedad.

h)        No tener en cuenta, para el tiempo de desencofrado, los días en que la temperatura promedio fue inferior a 4,5º C.

·          Cuando la temperatura ambiente se encuentra entre 0º y –5º C sin tendencia a disminuir:

a)    No iniciar el hormigonado si no se cuenta con los elementos de protección aconsejables.

b)    Utilizar cemento de alta resistencia inicial con alto contenido de cemento por m3.

c)    Usar aditivo acelerador de fraguado.

d)    Usar aditivo reductor de agua de amasado e incorporador de un 4% de aire.

e)    Reducir al mínimo el agua de amasado compatible con la trabajabilidad que requiere la obra. Esto puede conseguirse usando medios de compactación más enérgicos.

f)      Tapar los agregados, en especial durante las horas más frías de la noche y mañana, o almacenarlos bajo techo e inclusive calentarlos si la situación lo requiere.

g)    Calentar el agua de amasado.

h)    Hay que tener en cuenta que cuando mayor sea la relación entre la superficie de evaporación y el volumen total de hormigón, tanto mayor será la sensibilidad del material al frío.

i)    Tomar precauciones especiales de colocación y curado para los elementos estructurales delgados.

j)    Proteger las superficies expuestas del hormigón fresco contra el frío y la desecación, tapándolas con pliegos de polietileno, lonas, papel, fieltros o cartones asfálticos, etc.

k)    Evitar largos recorridos de las motohormigoneras; esperas en obra antes de la descarga; largos recorridos de carritos o canaletas demasiado largas; es decir todo lo que signifique una demora para el hormigón entre su elaboración y su colocación definitiva en los encofrados.

l)    Usar encofrados de madera gruesa o isotérmicos dobles. No usar encofrados metálicos salvo que se disponga un sistema de calentamiento de los mismos.

m)    No agregar al hormigón sales u otros productos destinados a descongelar los agregados.

n)      No hormigonar sobre otro hormigón que haya sido dañado por la helada; el material dañado debe ser retirado de la obra como un desperdicio.

o)    No suspender la acción de los medios de protección hasta tanto no se tenga la certeza que los valores de resistencia estén acorde con las necesidades de seguridad y durabilidad de la estructura.

p)    En todos los casos puede ser una importante ayuda el curado con vapor de agua. Para ello debe envolverse la estructura en una especie de carpa o bolsa que permita la distribución del vapor, de modo que se obtenga uniformidad de temperatura en los distintos sectores. Es una forma de curado ideal, ya que no sólo aumenta la temperatura del aire que está en contacto con la superficie del hormigón, sino que hace un importante aporte de humedad para el curado.

q)    Membrana de curado: Una vez terminado el periodo de protección con curado húmedo y luego que la temperatura ambiente supere el punto de congelación, pueden utilizarse membranas de curado formadas por vaporización de productos líquidos.

·        Habrá que estudiar el costo de la inversión a efectuar en sistemas de protección y elementos de calefacción, el que será justificado por la importancia de la obra. De acuerdo a las necesidades de protección, puede irse desde el simple recubrimiento de las estructuras con los elementos ya mencionados, hasta la formación de una verdadera carpa que cubra totalmente la estructura y reciba calefacción integral. La calefacción puede hacerse mediante quemadores industriales de combustibles líquidos, ventiladores calefactores con motor a explosión, estufas tipo salamandra alimentadas con carbón de leña o mineral o con combustibles líquidos, etc. Al usar cualquier tipo de calefactor debe prevenirse la posible pérdida de humedad del hormigón en su zona de acción. En general, los calefactores que queman combustibles líquidos o sólidos producen dióxido de carbono, por lo que no deben usarse hasta por lo menos 24 horas después de hormigonado, salvo que exista una buena ventilación que asegure la eliminación del gas. Otro cuidado a tener cuando se utilizan sistemas de calefacción es que no se produzcan grandes variaciones de temperatura entre distintas zonas de la estructura, lo que puede producir daños a la misma. Una adecuada ventilación en la zona caldeada, soluciona el problema.

·          Por debajo de –10º C no es conveniente hormigonar, salvo que se trate de hormigón masa al que se pueda asegurar, en especial en esquinas y paramentos a la intemperie, medios de protección para evitar bruscas caídas de temperatura y humedad.

 

 20) Fisuras en el hormigón

Las fisuras son roturas que aparecen generalmente en la superficie del hormigón, por la existencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia. Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza, se convierte en grieta. La diferencia práctica entre una fisura y una grieta es que la fisura “no trabaja”, y si se la cierra con algún método simple, no vuelve a aparecer. La grieta en cambio “sí trabaja”, y para anularla hay que eliminar el motivo que la produjo y además ejecutar trabajos especiales para “soldarla”.

Identificación de las Grietas

·          Grietas paralelas a la dirección del esfuerzo se producen por esfuerzo de compresión. Son muy peligrosas, especialmente en columnas porque “no avisan”, ya que son producto de un agotamiento de la capacidad de carga del material, y el colapso puede producirse en cualquier momento.

·          Grietas normales a la dirección del esfuerzo, indican que éste es de tracción.

·          Grietas verticales en el centro de la luz de una viga, en las secciones de máximos momentos flectores, se originan en esfuerzos de flexión y se deben generalmente a armaduras insuficientes.

·          Grietas horizontales o a 45º en vigas, son debidas al esfuerzo de corte y se deben a secciones insuficientes de hormigón en los apoyos, y/o secciones insuficientes de armadura de refuerzo en estribos y en hierros doblados en los apoyos.

·          Grietas que van rodeando la pieza de hormigón con una tendencia a seguir líneas a 45º, son debidos a esfuerzos de torsión y denotan armaduras de refuerzo insuficientes para contrarrestarlos.

Reparación de las Grietas

Por su naturaleza misma, ya que son debidas generalmente a fallas de diseño con insuficientes secciones de hormigón y/o armaduras de refuerzo, exigen trabajos importantes.

Fisuras de entumecimiento

Son provocadas por un aumento del volumen del hormigón que puede deberse a materiales expansivos incluidos en la masa. Las más conocidas son las expansiones producidas por la reacción álcali-agregado (álcali-sílice)  que destruyen velozmente la estructura; y otras más lentas como el ataque por sulfatos, la oxidación de los hierros de refuerzo o  elementos férricos empotrados en la masa del hormigón, y el efecto de congelación y deshielo.

Fisuras más comunes en obra y como evitarlas

Las más comunes del hormigón de todos los días, es la fisura por contracción de fraguado, también conocida como “contracción plástica” que afecta, como ya dijimos, a losas de pavimentos y de edificios. Las clásicas “viboritas” pueden alcanzar profundidades de hasta 25 mm.

Pueden evitarse o disminuir su aparición con las siguientes acciones en obra y en la planta de hormigón elaborado:

·        Abundante riego previo de la base en pavimentos, y de los encofrados en losas de edificios.

·        Empleo de agregados previamente humedecidos.

·        Evitar o tratar de compensar la evaporación superficial rápida con medidas de protección y curado, acordes con cada obra y situación climática particular.

·        Evitar un exceso de finos en los agregados del hormigón.

·        Evitar exceso de agua de mezclado.

·        Evitar el uso de cementos de fraguado o endurecimiento rápido en situaciones climáticas desfavorables.

·        Usar aditivos químicos fluidificantes o retardadores de fraguado que permitan disminuir la necesidad de agua de mezclado y la caída del asentamiento en el Cono de Abrams antes de descargar.

·        No echar agua sobre el hormigón para facilitar la tarea de terminación.

·        Adelantar lo máximo posible las operaciones de curado.

·        Establecer un plan de ejecución de las juntas de contracción y construcción, y cumplirlo estrictamente.

Reparación de las fisuras superficiales de “contracción de fraguado”

En muchas oportunidades y con determinadas condiciones climáticas, resulta prácticamente imposible evitar este tipo de fisuración.

Tiempo caluroso con varios días por encima de 30º C, vientos secos sostenidos y baja presión atmosférica, hacen que la fisuración se desarrolle aún antes de haberse secado totalmente el agua de exudación de la superficie del hormigón. Es un casa extremo en que la experiencia indica que hay que dejar que la fisuración se produzca, y completar con la terminación normal. Luego que terminó el proceso de fraguado (alrededor de 5 horas después de la terminación y hasta 24 horas después) pueden repararse las fisuras preparando una lechada rica en cemento, con una consistencia que le permita penetrar en las fisuras, llenándolas íntegramente; se las rellenará manualmente ayudándose con un cepillo o escoba. Luego que seque este material, se procederá al curado normal de la estructura, tal como se tenia previsto. Con este tratamiento, la fisura desaparecerá definitivamente.

 

21) Determinación de la calidad del hormigón de estructuras ya construidas

Con relativa frecuencia, el profesional se encuentra ante la necesidad de determinar las características y condiciones del hormigón en servicio, ya sea como consecuencia de circunstancias no previstas en la etapa de proyecto de la estructura  o por problemas surgidos durante su construcción y aun, en ciertos casos, luego de ser habilitada la misma.

Entre los múltiples casos que se dan en la práctica, puede ser necesario determinar la calidad del hormigón de una estructura parcial o totalmente construida, cuando:

a)      Realizados los ensayos de control sobre el hormigón endurecido correspondiente a muestras de hormigón fresco extraídas durante la construcción, los resultados obtenidos no cumplen con las especificaciones del proyecto.

b)      De una estructura parcial o totalmente construida, no se disponen de resultados de ensayos de control sobre los hormigones utilizados, o los resultados disponibles se consideran insuficientes y es necesario continuar con la construcción, ampliarla o cambiar su destino original.

c)      La estructura, luego de un cierto tiempo de encontrarse en servicio, presenta deficiencias de funcionamiento por motivos no previstos en el proyecto o por deficiencias en las técnicas constructivas.

d)      La estructura aun bien proyectada y construida, sufre daños por causas ajenas a ella, siendo necesario, en consecuencia, determinar su grado de seguridad y proyectar las reparaciones correspondientes.

e)      Se ha producido el colapso de la estructura y se quieren determinar las causas que lo motivaron.

Debido a la importancia que reviste conocer en forma confiable la calidad del hormigón endurecido en estos casos, se estima de interés considerar los estudios que pueden realizarse para valorarla, como también el alcance que pueden tener los mismos.

A causa de la extensión del tema, las consideraciones mencionadas serán de carácter general.

 

22) Calidad del hormigón endurecido

Desde un punto de vista general, la calidad de un hormigón ya endurecido de una estructura construida es un concepto integrado por numerosas propiedades del material mismo, pero que también están relacionadas con la estructura que conforma dicho material.

Una estructura de hormigón bien proyectada y cuidadosamente construida con materiales de características adecuadas, será durable y consecuentemente funcional. Es decir, que a lo largo de una prolongada vida útil cumplirá satisfactoriamente con el fin para el cual fue concebida.

No debe dejarse de considerar que la mayoría de las propiedades del hormigón cambian continuamente con el tiempo y las condiciones ambientales. En consecuencia, no es posible dar una definición única y genérica de calidad de un hormigón endurecido, independiente de la estructura que pertenece, pero sí se puede enunciar una serie de propiedades deseables del mismo que resulten comunes a la mayoría de las estructuras, si bien, se reitera, el orden de prioridad en que se establezcan variará para los distintos casos.

De esta manera podría decirse que un hormigón endurecido será de calidad adecuada cuando su uniformidad, resistencia mecánica, impermeabilidad, durabilidad y deformabilidad son tales que aseguren a la estructura de la cual forma parte, la vida útil prevista, en condiciones satisfactorias de funcionamiento.

 

23) Uniformidad

Es bien sabido que de nada sirve, en una estructura, disponer de un hormigón de alta resistencia mecánica que, por un defecto de proyecto de mezcla, de colocación y/o de compactación, presente oquedades y segregación en algunas zonas de aquélla.

O bien que aun cuando se dispone de un hormigón bien colocado, compactado, terminado y curado y que en promedio posee una elevada resistencia mecánica, ésta es el resultado de valores muy dispersos. En consecuencia, la propiedad de uniformidad debe comprender no sólo las características propias del hormigón como material a colocarse en la estructura, sino también, como material que ya forma parte de la misma.

 

24) Resistencia mecánica

La resistencia mecánica es un requisito fundamental en prácticamente todos los hormigones de aplicación estructural.

En el hormigón la resistencia más significativa es la de compresión. Las de tracción, corte, flexión, impacto, abrasión, cavitación, etc., están estrechamente relacionadas con la primera. Pero en general no existe una relación única entre las resistencias a la compresión y las demás resistencias mecánicas mencionadas, para hormigones elaborados con distintos tipos de materiales.

Por último, una adecuada resistencia mecánica implica también una correcta adherencia al acero, propiedad indispensable para un buen comportamiento del conjunto acero-hormigón en las estructuras de hormigón armado o precomprimido.

 

25) Impermeabilidad

Debe tenerse en cuenta que esta propiedad no solamente tiene importancia en relación con las estructuras destinadas a contener líquidos, sino también, y muy especialmente, para evitar la penetración a la masa del hormigón de sustancias que puedan afectar la durabilidad del mismo o de las armaduras en él incluidas.

Es necesario distinguir entre permeabilidad y absorción del hormigón. Mientras que la absorción generalmente está representada por la capacidad máxima del hormigón de contener agua en relación con una condición de sequedad predeterminada, la permeabilidad está relacionada con la circulación del agua a través de la masa.

Generalmente los hormigones más resistentes, con un elevado contenido unitario de cemento, poca cantidad de agua de mezclado, es decir de baja razón agua-cemento, elaborado con agregados sanos y bien graduados, bien dosificados y no segregados, adecuadamente mezclados, colocados, compactados y curados, son también hormigones más impermeables y menos absorbentes.

 

26) Durabilidad

Las causas que pueden llegar a deteriorar un hormigón pueden ser tanto consecuencias de las características particulares de los materiales que lo integran, como de acciones exteriores al mismo.

Entre las primeras son de destacar las reacciones físico-químicas que pueden producirse entre los agregados y el cemento. Entre las segundas cabe citar a las acciones climáticas, la corrosión química, la abrasión mecánica, etc.

Como en general la mayoría de las causas mencionadas que atentan contra la durabilidad de los hormigones se hacen aún más efectivas en presencia de humedad, se deduce que un hormigón resistente y compacto, impermeable y poco absorbente será también más durable.

En el caso de estructuras de hormigón armado o precomprimido, la durabilidad de este material está íntimamente relacionada a la del acero incluido en ellas, por cuanto la pasta de cemento constituye el principal protector de los aceros en las estructuras.

 

27) Deformabilidad

El análisis de esta propiedad del hormigón endurecido debe dividirse en dos aspectos: las deformaciones que experimenta el material sin que intervengan solicitaciones mecánicas de ninguna especie y las que derivan de las tensiones que aquél pueda estar soportando.

No se consideran los cambios volumétricos resultantes de su contracción plástica, por cuanto éstos tienen lugar mientras el hormigón aún no ha endurecido.

a)      Deformaciones independientes de las cargas actuantes

Por el solo echo de la existencia de vacíos dentro de la pasta endurecida y en los propios agregados, los hormigones presentan variaciones volumétricas que pueden llegar a ser significativas. Para algunos tipos de estructuras estas variaciones de dimensiones son inadmisibles y es entonces cuando se producen las fisuras.

A las expansiones y contracciones que pueden experimentar los hormigones como consecuencia de la ganancia o pérdida d agua de su masa, y a las provocadas por cambios de temperatura, deben agregarse otros cambios volumétricos como el autógeno y la contracción por carbonatación.

La contracción autógena adquiere importancia en las estructuras masivas, mientras que la contracción por carbonatación puede ser significativa en estructuras de poca sección, como ser los elementos premoldeados que deban permanecer en ambientes industriales o contaminados, con elevada concentración de anhídrido carbónico en el aire.

Con relación a los cambios volumétricos por temperatura, el hormigón posee un coeficiente de dilatación térmica positivo, dependiendo su valor tanto de las características de sus componentes como de su contenido de humedad en el momento del cambio de la temperatura.

b)      Deformaciones motivadas por las cargas actuantes

Como es sabido, las cargas actuantes sobre el hormigón provocan dos tipos de deformaciones: las instantáneas y las diferidas.

Las deformaciones diferidas están principalmente gobernadas por el efecto de “creep”, y como esta deformación puede llegar a ser sustancialmente superior a la deformación instantánea cuando la carga se mantiene aplicada durante un largo tiempo, el efecto de “creep”, que es importante para la mayoría de las estructuras, lo es particularmente para las estructuras esbeltas, especialmente en las de hormigón precomprimido.

Al realizar cargas y descargas repetidas se reduce el efecto de “creep”, se reduce la curvatura de la curva tensión-deformación, y los módulos de elasticidad secante para cargas pequeñas respecto de la rotura y tangente inicial, van adquiriendo valores similares.

De lo resumido precedentemente se puede apreciar que la resistencia del hormigón es un buen índice de su calidad, ya que en forma directa o inversa refleja la mayoría de las otras propiedades del material.

Por último, no debe dejarse de tener presente aquellos hormigones que, además de cumplir con las propiedades mencionadas, tienen que satisfacer determinados requisitos de terminación y aspecto superficial, lo cual es particularmente importante cuando se los utiliza como recurso arquitectónico.

 

28) Hormigón endurecido de estructuras ya construidas, susceptibles de ser estudiadas. Algunas técnicas de aplicación.

Se tratarán los métodos disponibles para la determinación de la resistencia mecánica del hormigón endurecido de las estructuras, principalmente la de compresión, puesto que, como ya se mencionó, se la reconoce como índice más representativo de la calidad de un hormigón.

Estudio de la uniformidad del hormigón. Defectos no visibles

Al comenzar el estudio de la uniformidad del hormigón de una estructura ya construida, surge inmediatamente la necesidad de disponer de métodos de fácil repetibilidad y aplicación en obra, y bajo costo, que permitan intensificar la investigación tanto como sea necesario en algún sector de interés, sin afectar por ello al aspecto o la estabilidad de la estructura.

Es por eso que principalmente debe recurrirse a ensayos no destructivos y dentro de los numerosos disponibles se analizarán con más detalle la esclerometría y el ultrasonido por la difusión que ha tenido, por ser los que más han sido experimentados hasta el presente y, además, estar normalizada su aplicación.

Por otra parte, de todas las técnicas de ensayos no destructivos disponibles se considera al método ultrasónico como el potencialmente más útil para determinar la homogeneidad del hormigón en las estructuras de ingeniería. De las otras técnicas no destructivas, se hará un breve comentario respecto del método de resistencia a la penetración del hormigón endurecido y los métodos radiográficos.

  • Esclerometría.

El esclerómetro o martillo de Schmidt consiste esencialmente en un émbolo metálico, uno de cuyos extremos se apoya contra la superficie de hormigón a ensayar, mientras que otro es golpeado por una masa activada por un resorte, la cuál rebota dando como indicación un punto de una escala graduada. Como la energía que se aplica sobre el émbolo es constante, el número de rebote que se lea será función directa de la dureza de la superficie ensayada.

Deberá tenerse en cuenta que los resultados indican solamente las características del material hasta una profundidad de aproximadamente 3 cm o menos desde la superficie.

Es necesario establecer, en cada elemento estructural a controlar, varias zonas de ensayo, comprendiendo cada zona de 15 a 20 lecturas, que se realizarán según una cuadrícula de aproximadamente 3 cm de lado en una zona de alrededor de 15 por 15 cm. Se considera que más de 20 lecturas por zona no aumenta la precisión.

Teniendo en cuenta las precauciones correspondientes se podrán determinar las desviaciones típicas del número de rebote por elemento y por sectores de estructura, como también los promedios generales.

Los investigadores que han estudiado el tema, comparten la siguiente conclusión: “El martillo de Schmidt se considera de útil a muy útil para verificar la uniformidad del hormigón y comparar un hormigón respecto e otro, pero sólo puede utilizarse como un grosero indicador de la resistencia del hormigón en términos absolutos”.

  • Ultrasonido.

De todos los métodos dinámicos disponibles, el ultrasonido es el que mayor aceptación ha logrado en el estudio de hormigones. Consiste en la determinación del tiempo de pasaje, a través del hormigón, de pulsos de compresión generados electrónicamente. Dicha determinación puede realizarse mediante un medidor digital o a través de un osciloscopio de rayos catódicos. El primero está desplazando al segundo para aplicaciones en obra. Conocida la longitud de la trayectoria, se puede calcular, entonces, la velocidad de pasaje.

Debido a su principio de funcionamiento, este método permite obtener información sobre las características del hormigón en toda su masa, a diferencia del esclerómetro que lo hace de los estratos superficiales. De ello se deduce que ambos métodos pueden complementarse.

Otro ámbito de aplicación del ultrasonido lo constituye la detección de defectos no visibles en las estructuras construidas y se basa en que la energía de transmisión es despreciable a través de la interfase hormigón-aire, lo cual se traduce en una repentina disminución de la velocidad de pasaje, si la grieta u oquedad llena de aire, interpuesta en la trayectoria, tiene un área transversal mayor que el área de los transductores.

  • Resistencia a la penetración.

Este método, conocido también como del penetrador Windsor, se utiliza para determinar la uniformidad del hormigón endurecido “in situ”, demarcar áreas de inferior calidad y cambios de las características del hormigón con el tiempo.

Se basa en la medición de la porción expuesta de penetradores metálicos de una determinada longitud y en forma similar que el esclerómetro, de alguna manera es un medidor de dureza.

El equipo consiste en una pistola que, mediante una energía constante y cuidadosamente controlada, es capaz de introducir un penetrador metálico tal en el hormigón, que rompa las partículas de agregado grueso y permanezca firmemente sujeto en la masa de aquél, para así poder medir la longitud del penetrador que quede expuesta.

  • Radiografía

El método se basa en que ya sean los rayos X ó Gama, ambos pertenecientes a la región de alta energía del espectro electromagnético, penetran en la materia y presentan una atenuación durante el proceso, que depende del tipo de materia que atraviesan, de su espesor y de la longitud de onda de la radiación.

Mundialmente, este método se utiliza cada vez más, a tal punto que varios países han normalizado una metodología para su aplicación.

Solo se justificaría este método ante la presencia de un problema grave, muy localizado en un sector de vital importancia, cuando por especiales razones no pueda recurrirse a otros métodos, o no se confíe adecuadamente en ellos.

  • Perforaciones mediante sondas rotativas

Otro recurso para la localización y cuantificación de defectos no visibles en muchas estructuras, es realizar perforaciones mediante brocas con corona de diamantes de diámetro conveniente.

Estas perforaciones, con las máquinas portátiles de empleo más difundido en el caso de las estructuras de hormigón, pueden realizarse, hoy en día, casi  sin límites de profundidad.

Los testigos extraídos, luego serán ensayados.

 

29) Consideraciones generales respecto de cómo encarar el estudio del hormigón en estructuras construidas

A continuación se resumirán algunos de los conceptos importantes relativos a cómo se debe encarar  el estudio de la condición en que se encuentra el hormigón ya endurecido en estructuras o elementos estructurales.

  • Primera etapa: examen del hormigón de la estructura.

Es conveniente que el examen del hormigón sea realizado con  un objetivo preciso, de acuerdo a las premisas establecidas por las partes interesadas y con los antecedentes disponibles. Queda sobreentendido que cuanto mayor sea la cantidad de antecedentes, más se simplificará la observación de la estructura por cuanto de ellos seguirá más claramente qué rasgos observar con más detenimiento y dónde buscarlos.

Entre los rasgos del hormigón que generalmente deberían ser apreciados con más detalles, pueden enunciarse:

a)      La naturaleza y extensión de fisuras, grietas y fracturas existentes. Su conformación.

b)      Evidencias de cambios de volumen, deflexiones o dislocaciones de la estructura o de parte de ella, las cuales pueden incluir el cierre o abertura de juntas, falta de alineación de elementos estructurales o de las maquinarias instaladas sobre ellos, etc.

c)      Las condiciones de las superficies expuestas, especialmente descascaramientos, reventones, zonas inusualmente débiles, desintegración, excesivo desgaste, decoloración y manchas.

d)      Evidencias de reacciones entre el cemento y los agregados constitutivos del hormigón.

e)      Depósitos de sustancias que llamen la atención, en las superficies, grietas o vacíos del hormigón.

f)        Presencia y característica de los trabajos de reparación que puedan haberse realizado y la calidad de su adherencia al hormigón original.

g)      Condición de las juntas no previstas de trabajo.

h)      Evidencias de segregación, falta de compactación, etc., que permitan apreciar alguna heterogeneidad o discontinuidad particular del hormigón.

i)        Estado de las armaduras incluidas y su ubicación.

A éstas observaciones podrían agregarse el análisis del estado de humedad de las superficies y de la penetración de agua.

Toda esta información preliminar, resultante de la observación de la estructura, que inclusive puede ser complementada con una rápida auscultación comparativa mediante ensayos no destructivos, debería ser resumida y detallada a quien dirige el estudio, para que posteriormente programe las extracciones de muestras y ensayos a realizar, y además es conveniente que sea incorporada al documento que ha de contener todas las fases del estudio y sus resultados.

  • Segunda etapa: planificación, muestreo y ensayo del hormigón endurecido.

Cuando se quieran caracterizar estadísticamente las propiedades del hormigón endurecido en servicio, es conveniente que su muestreo se realice en forma objetiva, es decir, sin acentuarlo en sectores donde el material sea extremadamente débil o se encuentre alterado como consecuencia de una durabilidad deficiente. Las muestras que se extraigan de dicho sectores particulares, deberán considerarse por separado.

En consecuencia, pueden considerarse dos tipos de muestreo:

a)      El que trata de representar la variabilidad del hormigón en su conjunto.

b)      El que se realiza para estudiar algún rasgo especifico y localizado, pero que no es representativo de un sector particularmente extenso del hormigón de la estructura.

En lo que hace a la planificación del muestreo, pueden presentarse dos casos:

Primer caso: El examen preliminar (1º etapa) indica que todo el hormigón está en una condición similar y es de una calidad similar, o que ello no pueda ser determinado a menos que se realicen extracciones y ensayos de muestras.

Segundo caso: La información preliminar  disponible indica que existen dos o más categorías de hormigones, de calidad o composición diferentes.

En base a lo expuesto, es conveniente que los lugares de muestreo o ensayo sean elegidos al azar en toda la estructura a estudiar, para el primer caso, o dentro de cada zona o categoría de hormigón en el segundo caso.

Siempre deberá disponerse de una cantidad mínima de muestras o ensayos que estará en función del grado de confianza con que se quiera determinar la propiedad investigada, todo ello manejado en términos estadísticos. De lo dicho se deduce que el segundo caso impondrá la necesidad de un muestreo que puede ser mucho más intenso que en el primer caso, para que la misma propiedad sea determinada con el mismo grado de confianza en cada sector.

En lo que hace a la elección de las zonas para la extracción de las muestras, se recomienda dividir el área total de la superficie expuesta del hormigón, la cual estará compuesta por la suma de todas las superficies individuales, en no menos de diez secciones iguales o aproximadamente iguales y no menos del número de áreas parciales que integran el sector en estudio. Cada sección será identificada por un número o una letra

Conclusiones:

El estudio de la calidad del hormigón en servicio merece la mayor atención por parte del profesional que lo realice y difiere sustancialmente, en lo que hace a sus características y alcance, respecto del que se efectúa sobre muestras de hormigón fresco extraídas durante la construcción de la estructura, a través de los ensayos normalizados para verificar si el mismo cumple con los requisitos del pliego.

Mientras que en este ultimo caso el profesional se limita a una metodología perfectamente establecida en la documentación de obra o reglamento que se adopte para tal fin, en el primero deberá hacer uso de su experiencia y espíritu crítico para valorar todos los factores y aspectos que, una vez realizados los ensayos correspondientes, indicaran si el hormigón reúne la calidad esperada para la estructura que se trate.

La seguridad con que se determinen en cada caso las propiedades en estudio, dependerá directamente de la minuciosidad con que éste se realice, debiendo destacarse que en la mayoría de los casos el ingeniero necesita del asesoramiento de otros profesionales, como químicos y geólogos habituados a estudios sobre hormigones y sus materiales componentes, para la determinación de ciertas características de ese material.

Únicamente cuando los estudios se realicen con las precauciones comentadas, las conclusiones que se extraigan de ellos serán válidas y confiables.

 

30) Durabilidad de las estructuras de hormigón armado o pretensado

El estudio del lugar de emplazamiento de cualquier estructura resistente, supone para el proyectista el conocimiento previo de aquellos factores que puedan comprometer la vida útil de la estructura. Generalmente se acepta como imprescindible el estudio de la capacidad portante del suelo. Este dato suele estar presente en la información que se provee a las empresas para cotizar. Además suele ser verificado por la empresa adjudicataria de los trabajos.

Sin embargo en mas de una obra se carece de información sobre la presencia de sulfato solubles en los suelos en contacto con las fundaciones, o en las aguas de la napa freática. Tampoco se conoce si dicha agua posee cloruros que puedan afectar a la armadura de los elementos estructurales enterrados.

Muchas veces en la elaboración del proyecto de una estructura de hormigón armado se efectúa con prescindencia de conocimiento de los materiales de la zona de emplazamiento de la obra. Determinados agregados de frecuente uso en la zona reaccionan con los álcalis del cemento de previa utilización y conforman geles de sílice expansivos, que actúan como las células indiferenciadas en el cuerpo humano.

Se han observado estos fenómenos en algunos casos, cuando ésto se produjo,  la estructura era irrecuperable.

La lógica consecuencia de esta falta de información, es que las cotizaciones de las empresas no contemplan en sus costos ninguno de estos aspectos a tener en cuenta. Pueden darse luego tres situaciones:

a)      Que se construya la obra sin averiguar nada más. En este caso la durabilidad de la estructura no está asegurada y la destrucción prematura de la misma, puede esperarse.

b)      Que se completen los estudios luego de adjudicada la obra, lo que significará un costo adicional y a veces tan importante que genera serios problemas legales, administrativos y financieros, en la organización comitente.

c)      Que se completen los estudios cuando parte de la obra está ejecutada. La experiencia indica que en esta alternativa, las soluciones pueden escapar a cualquier lógica decisión.

Estos y otros problemas bastantes frecuentes que debieron ser analizados durante más de cinco años, obliga a efectuar algunas reflexiones sobre los aspectos que se suponen conocidos y pueden afectar la durabilidad de las estructuras de hormigón.

Cuando se piensa en hormigón de buena calidad, la mayoría de los constructores entienden que ello supone alta resistencia.

Al respecto debe aclararse que un hormigón endurecido será de buena calidad si tiene resistencia mecánica suficiente, si es inmune a los ataques de los agentes agresivos y si su volumen es constante.

Debido a que el hormigón es un material esencialmente heterogéneo, los problemas de durabilidad deben analizarse por partes a saber:

  1. La pasta de cemento: se puede atacar por reacción química, ya sea por disolución de las sales hidratadas formadas (por ejemplo aguas puras, soluciones ácidas), sea por la formación de compuestos expansivos, como la reacción de los sulfatos con el aluminato tricálcico del cemento.

  2. Los áridos: aunque en general son inertes, si son calizos pueden ser atacados por soluciones ácidas. Cuando se dan ciertas condiciones, se pueden producir las reacciones cemento-árido, álcali-carbonato y la más investigada: álcali-árido. Por otro lado, los basaltos que presentan intensa diseminación de minerales secundarios, dan lugar a agrietamientos y disgregación en los hormigones. Ello se debe al alto contenido de montmorillonita, la cual presenta una gran susceptibilidad a los cambios volumétricos en función de la variación del grado de humedad.

  3. El hormigón: también puede ser destruido por acciones físicas, tales como la expansión producida por congelaciones y deshielos sucesivos, y las debidas a la absorción capilar de soluciones salinas, que depositan cristales en la zona de evaporación.

En las estructuras pretensadas, en las que las armaduras activas están en tensión permanente, haya o no solicitaciones externas, el peligro de la corrosión es ciertamente una bomba de tiempo. En estas estructuras pueden presentarse otros problemas, por falta de estudios previos, como ser: variaciones volumétricas superiores a las previstas, módulo elástico distinto, etc.

Los conocimientos actuales permiten dimensionar las estructuras con un grado de seguridad adecuado. Pero si esa preocupación se circunscribe únicamente al campo del cálculo estructural resultará incompleta e insuficiente, y además puede quedar totalmente invalidada como consecuencia de las acciones que, en una u otra forma, atacan a la estructura y eventualmente podrían llegar a destruirla.

 

31) Acción agresiva de los sulfatos contenidos en aguas y suelos de contacto

La destrucción de una estructura está vinculada íntimamente, muchas veces, al proceso de circulación de un líquido dentro de la masa del hormigón. Dicha circulación está favorecida por la estructura de poros y capilares del hormigón endurecido.

Por lo tanto el hormigón es un material poroso, con vías de acceso abiertas al ingreso y egreso de sustancias que pueden recorrer los canalículos interconectados. Por esto, la posibilidad de contacto del hormigón con un medio agresivo no está dada solamente por la superficie, sino que debe agregarse la enorme superficie interna constituida por los vacíos y capilares. En consecuencia, todo factor que tiende a disminuir la permeabilidad y absorción del hormigón dará lugar, en muchos casos por sí solo, a hormigones durables.

La necesidad de medidas preventivas de protección, surge como una necesidad evidente para aquellas estructuras en contacto con suelos o aguas que contengan sulfatos. Se entiende que dichas partes de la estructura deben proyectarse y construirse de modo tal que sus vidas útiles sean por lo menos iguales a la del resto de la construcción, por cuanto en general ésta se apoya sobre las que están vinculadas al medio agresivo.

El ataque que se produce es consecuencia de dos tipos de mecanismos:

a)      Químico y físico: La solución agresiva ingresa a la masa por los poros y capilares y reacciona químicamente con la cal liberada por la hidratación del cemento y el aluminato tricálcico existente en la pasta de cemento. Esto da lugar a la formación de yeso (sulfato de calcio) y sulfoaluminato de calcio, respectivamente. 

b)      Exclusivamente físico: Las soluciones agresivas que ingresaron al interior de la masa, depositan en los capilares, sales en forma de cristales, al evaporarse el agua. Sucesivos depósitos con ciclos alternados, aumentan el volumen de los cristales.

 

32) Corrosión de aceros para estructuras de hormigón

Como es conocido, la corrosión es un proceso electroquímico de oxidación de los metales, en nuestro caso los aceros para estructuras, sean de hormigón armado o de hormigón pretensado.

Los aceros sufren una transformación química en contacto con el aire, agua, ácidos o soluciones salinas. En tales casos, primero se produce un recubrimiento que empaña el brillo natural de la superficie. Esta capa es un óxido que no protege al material por cuanto es porosa y, por sus características, retiene agua. Al romperse la capa en cuestión, se profundiza la acción corrosiva, produciéndose picaduras a veces profundas, o costras de hierro combinado químicamente. La presencia de ácidos libres en el agua favorecen los fenómenos electrolíticos de diferencia de potencial entre el material no atacado y las partes afectadas.

Este fenómeno corrosivo debe evitarse o detenerse si se trata de armaduras resistentes en estructuras de hormigón. Para ello es necesario la adopción de medidas que logren tal objetivo.

La protección del acero contra la corrosión se debe analizar desde dos ángulos diferentes y para tipos de aceros distintos. La protección comprende:

a)      Etapa de transporte, almacenamiento y colocación.

b)      Vida útil de la estructura.

Además será diferente el enfoque según el tipo de acero, sea

·        Acero para hormigón armado.

·        Acero para armaduras activas de hormigón pretensado.

a)      Protección de la etapa de transporte, almacenamiento y colocación:

Desde que el material sale de la planta de elaboración, es necesario protegerlo. Hay un período que va desde la expedición hasta su colocación en los encofrados para su empleo, en que debe asegurarse su inmunidad a los agentes agresivos.

La técnica más difundida es el extendido de una película de silicato de sodio o de nitrato de sodio. Esta técnica logra una inhibición por un lapso limitado.

En las armaduras activas de las estructuras pretensadas se suele recomendar el pintado de la superficie de los cables, alambres o barras, con aceite mineral soluble. Esta protección es útil también durante un tiempo limitado. Presenta el inconveniente que exige un lavado a fondo del elemento tensor para lograr eliminar la mencionada película.  Esto es imprescindible para obtener una inyección eficaz con la adherencia adecuada.

El revestimiento mediante resinas epoxi se ha ensayado con buen resultado. Sin embargo su resistencia al desgaste es baja y ello revela la necesidad de precauciones excesivas para evitar el deterioro durante el transporte y colocación.

El almacenamiento en obra de los aceros estructurales es una preocupación poco valorizada.

Lo más común es que las armaduras queden a la intemperie, apoyadas sobre suelo húmedo. También, frecuentemente, las barras que se acopiaron primero, son las últimas en utilizarse, pues van transformándose en lecho de las sucesivas partidas que arriban.

Esta mala costumbre se suele aplicar por extensión a las trenzas, barras o alambres que se utilizan en hormigón pretensado. Es muy difícil lograr que se protejan en tinglados o galpones donde pueda circular aire que evite la humedad. Por el contrario, se ha observado como técnica usual, el cubrir con películas impermeables los cables que están apoyados en el suelo, en general húmedo.

b)      Protección durante la vida útil:

La mejor protección de las armaduras durante su vida útil, en las estructuras, es el hormigón de buena calidad y baja permeabilidad.

Se recuerda que tanto en estructuras pretensadas como postensadas, los elementos tensores, por hallarse bajo carga permanente, están sometidos a un proceso corrosivo más intenso.

Para las armaduras activas en hormigón pretensado, si la transferencia del esfuerzo es por adherencia, va de suyo que todo lo anterior es válido. No debe olvidarse que en estos casos se trata de alambre de alto contenido de carbono y reducida sección y el riesgo de corrosión es alto.

Cuando se trata de armaduras postensadas, que van alojadas en vainas, la protección habrá de lograrse mediante una inyección adecuada con buena fluidez, reducida exudación, baja o nula contracción y alta resistencia.

Recomendaciones

Luego de los comentarios anteriores, surgen algunos aspectos generales que deseo recalcar:

a)      En las etapas de proyecto y ejecución de las estructuras no debe pensarse solamente en las resistencias mecánicas que deben lograrse en los hormigones, sino que junto a ellas es necesario considerar otras propiedades del hormigón como la durabilidad de las estructuras. Recordemos que la durabilidad de una estructura queda definida en la etapa de proyecto (cuantías y recubrimientos mínimos, forma de la estructura, etc.)

b)      Para contar con elementos de juicio indispensables para su materialización, se estudiarán con tiempo suficiente las características de los suelos y aguas de contacto, y para los hormigones en contacto con la humedad, la reactividad potencial de los áridos.

Los elementos anteriores servirán para determinar las condiciones que deben cumplir los hormigones y sus materiales componentes para lograr su durabilidad.

Por otro lado se debe analizar la forma de efectuar los acopios de materiales, especialmente en el caso de las armaduras de acero para hormigón pretensado, a fin de evitar su corrosión.

c)      Se fijarán detalladamente en los Pliegos las medidas preventivas para lograr hormigones durables y se efectuarán en obra los ensayos y controles de calidad de los materiales, de elaboración del hormigón y de carácter constructivo, para lograr el fin propuesto.

En la etapa de proyecto, se debe realizar, además, un cuidadoso estudio de las condiciones locales y características de los materiales de empleo viable, con especificaciones detalladas y adecuadas al proyecto y a la realidad.

d)      En las estructuras pretensadas ya construidas se aconseja establecer un plan para inspecciones periódicas con el fin de verificar el estado de los hormigones y corrosión potencial de los aceros. Uno de los métodos más difundidos en otos países es el estudio de gammagrafía integral de la estructura.

Indiscutiblemente la fortaleza y durabilidad de una estructura, al igual que la de un ser vivo, va a depender de los cuidados que se hayan tenido con ella, no sólo durante su gestación o proyecto, sino también durante su crecimiento o construcción y posteriormente durante el resto de su vida.

 

33) Inyección de vainas para estructuras de hormigón pretensado

Nuestro país se encuentra entre los que ha comenzado a utilizar la técnica del hormigón pretensado con ritmo creciente dada la necesidad de encarar estructuras cada vez mas avanzadas y la extensión de su uso a obras de características diversas.

Dentro del campo de aplicación amplio que tiene, las estructuras en las que la fuerza de precompresión se aplica al hormigón endurecido mediante la puesta en tensión de cables, torones o barras sin adherencia inicial con aquel, hormigón postensado, son las de mayor versatilidad.

Generar “in situ” solicitaciones de gran magnitud que compensen, atenúen o inviertan deformaciones generadas por otras solicitaciones, crea posibilidades insospechadas para un proyecto.

Ello tiene como contrapartida el hecho que las armaduras de acero no transmiten al hormigón su esfuerzo por adherencia entre ambos materiales, sino por la acción de compresión en los extremos de los elementos postenzados. Ambos materiales actúan en forma independiente en una primera etapa.

La creación posterior de adherencia entre los cables y el hormigón, está aceptado que permite mejorar las condiciones de seguridad de la estructura postensada en aspectos fundamentales. La corrosión del acero sometido a tensión se produce más fácilmente y en consecuencia la rotura de tensores puede tener derivaciones graves. La resistencia final de una pieza postensada con adherencia, supera en hasta un 30% a la de una similar sin ella.

Para lograr esta adherencia artificialmente creada  luego del tesado de los cables, se inyecta en las vainas que separan acero y hormigón, una pasta de cemento y agua, o a veces, un mortero de cemento, agua y arena fina. Esta operación se denomina inyección de vainas. 

La particular atención que se ha prestado a los problemas generados por inyecciones deficientes, revela la existencia de problemas.

Se ha podido observar que una de las causas de deterioro de las estructuras en cuestión, es consecuencia de no haber realizado en forma cuidadosa las operaciones de inyección.

Puede afirmarse que en las fallas de inyección se encuentra el talón de Aquiles de las estructuras postensadas.

 

34) Objeto de la inyección de vainas

Las mezclas a utilizar se denominan: pasta, lechada o mortero de inyección.

En rigor la mezcla de cemento y agua y eventualmente aditivos, debe llamarse pasta de inyección, reservándose el nombre de mortero de inyección para la mezcla antes mencionada que además contenga arena fina. La ejecución de un mortero, en lugar de una pasta, es conveniente cuando la sección de la vaina excede cuatro veces la sección de la armadura.

Con la operación de inyección se busca como mínimo:

a)      Asegurar la adherencia entre la pieza de hormigón y los cables tensores, con el fin de facilitar la transmisión de esfuerzos entre ambos y mejorar la resistencia a rotura prevista en el diseño.

b)      Impedir la vibración de los cables que se encuentran sometidos a solicitaciones dinámicas, lo que puede conducir a la rotura por fatiga.

c)      Evitar la corrosión de los cables que están en tensión durante toda la vida útil de la estructura, haya cargas externas que soportar o no las haya. Tanto se considera éste aspecto, que en aquellas estructuras en las que a través del tiempo se requiera corregir la magnitud de los esfuerzos inicialmente impuestos (nuevo tesado), se inyectan las vainas con sustancias protectoras que no crean adherencia, como los aceites solubles.

 

35) Aspectos reologicos
  • Teoría elemental de la suspensión: Una pasta o un mortero de inyección, constituye en último análisis una sustancia en estado coloidal. Se suelen denominar también suspensiones y se los define como un conjunto constituido por  partículas  muy pequeñas dispersas en un medio continuo, sea éste líquido, sólido o gaseoso. Todo coloide o suspensión en un medio líquido tiene una resistencia a fluir, es decir una viscosidad.

Los fluidos viscosos se dividen en newtonianos (los esfuerzos tangenciales son    proporcionales a la velocidad de deformación, ejemplo, mezcla de glicerina y cemento) y los     no newtonianos (para satisfacer la proporcionalidad entre el esfuerzo tangencial y la velocidad de deformación, deben superar previamente un valor mínimo de dicho esfuerzo de corte; ejemplo, pasta constituida por agua y cemento)

  • Esfuerzo tangencial mínimo: Para una cantidad de líquido constante, cuanto mayor es la superficie real mojante de las partículas sólidas, menor será la cantidad de líquido libre de la suspensión y mayor será el esfuerzo tangencial mínimo a vencer. Como una aproximación de lo anterior, puede decirse que, en una suspensión el esfuerzo tangencial mínimo crece con la superficie específica de los sólidos; por cuanto disminuye la fracción de líquido libre, siempre que la relación entre el peso del sólido y el peso del líquido total se mantenga constante.

  • Viscosidad plástica: La viscosidad plástica está ligada al medio líquido de la suspensión, cuya viscosidad propia resulta de las modificaciones físico-químicas que sufra, por ejemplo: la variación de temperatura. Pero además, depende del desplazamiento relativo de las partículas en suspensión durante el escurrimiento y, en consecuencia, la velocidad de deformación resultaría del análisis del movimiento en la cercanía de los granos. Evidentemente que cuando se desplaza una suspensión, el líquido en sí lo hace en estado turbillonario, tanto más cuanto más rápido sea el movimiento y más rugosos sean los granos sólidos. Para que se pueda aceptar que una suspensión en movimiento lo haga en el régimen laminar, el desplazamiento debe ser pequeño, la velocidad lenta y los granos esféricos.

 

  • Exudación: En toda suspensión de cemento en agua, los granos de aquél, al producirse el proceso de sedimentación, se van concentrando en la parte inferior en razón de su peso, hasta alcanzar un equilibrio en la que ya no pueden moverse. En ese instante, la pasta adquiere una compacidad que se aproxima a su máximo. El agua libre presiona hacia la parte superior desde la interior (exudación). Al cabo de cierto tiempo el agua libre aparece en la superficie de la suspensión y, si se ha previsto la manera de evitar la evaporación, la cantidad de agua antes mencionada permanecerá constante. Como la exudación se produce a través de capilares en la masa de la pasta, cuando el agua de combinación haya completado su proceso, debería producirse una reabsorción del agua exudada.

36) Condiciones de inyección de las suspensiones de obras

La observación de la forma de la colocación de mezcla de inyección, en nuestro país, revela que este aspecto no es adecuadamente controlado. En muchas obras esta tarea queda en manos de personal inexperto que desconoce la importancia del objeto que se desea lograr. Resulta claro que si no existe control y no se sabe para que sirve el trabajo que se está haciendo, la natural tendencia al menor esfuerzo dé como resultado, una operación deficiente. Solo en casos aislados se ha logrado hacer cumplir algunos criterios básicos, referidos a tiempo mínimo de mezclado, razón agua-cemento en peso, apreciación visual de la densidad de la mezcla a la salida, etc. Por lo anterior no sería de extrañar que a medida que las estructuras postensadas inyectadas en forma deficiente avancen en su edad, como para que aparezcan signos exteriores de deterioro por la causa apuntada, haya necesidad de estudiar las medidas correctoras, lo que en definitiva será muy costoso y de eficacia incierta.

Estudios previos que deben efectuarse: La ejecución de un plan de trabajo de investigación sobre el tema es una tarea de interés y aliento. Ello debería permitir obtener conclusiones referidas a técnicas y materiales propios y complementar aspectos todavía no explorados.

Dado el riesgo que significa una inyección deficiente, es lógico que los estudios previos se realicen en laboratorios especializados, reconocidos por la seriedad y objetividad de sus trabajos. Deben aportarse todos los datos necesarios para que la labor en el laboratorio sea útil y se oriente a las reales condiciones de trabajo que se darán en obra.

Antes de comenzar la inyección en obra y con suficiente anticipación deberían estudiarse todos los aspectos que permitan obtener un buen producto. Esto significa estudiar:

a)      Los materiales componentes de la mezcla, para conocer su aptitud.

b)      Las características necesarias de la misma, para cumplir su objetivo en la obra concreta en que se trate.

c)      Los equipos de mezclado y bombeo a utilizar.

d)      Un programa de inyección que con todo detalle permita tener resultados por anticipado de la mayor cantidad posible de eventuales problemas durante las operaciones.

Respecto de la aptitud de los materiales y de la mezcla en sí es deseable conocer:

·      Cemento: Características; finura y forma de los granos.

·      Agua: pH; contenido de cloruros y presencia de detergentes.

·      Aditivos: Composición y efectos que produce; ausencia de cloruros, fluoruros y nitratos.

·      Mezcla e inyección: Fluidez; exudación; contracción por secado; tiempo de fraguado; resistencia mecánica; absorción capilar y acción de los aditivos.

Con relación a los equipos de mezclado, es necesario conocer los que se utilizarán en obra. Generalmente estos pueden ser mezcladoras de hélice, de rodillos o las llamadas de alta turbulencia. Según sea el que se utilice, cambiarán los tiempos de mezclado y puede modificarse las características de la pasta.

Una vez determinadas las características de las mezclas en laboratorio, en obra deberán reproducirse las mismas y analizar si se repiten sus propiedades, principalmente la fluidez y estabilidad obtenidas. Para ello se utilizará el equipo de mezclado que se empleará en obra. También  deberá determinarse la temperatura de la mezcla, la que no debe superar los 30º C.

Verificación previa a la inyección: Antes de proceder a la preparación de la mezcla y ejecución de la inyección, deberá asegurarse que las vainas están en condiciones aceptables para recibir la misma. Para ello se revisará:

a)    El estado de las vainas: Deben tener un diámetro 10mm mayor que el de los cables que se colocarán en ellas. No deberán estar abolladas ni deformadas para no dar lugar a la sedimentación de la mezcla y por consiguiente, la formación de tapones. Es necesario asegurarse que las vainas no ocasionen acciones electrolíticas durante el proceso constructivo, ni a posteriori.

b)    La estanqueidad de las vainas: Al no tener, por lo general, la longitud de los cables, deben revisarse las uniones ya que una falla en éstas, puede permitir la fuga de la mezcla a una vaina vecina, con sus lógicos inconvenientes posteriores. Podría también salir la mezcla al exterior a través de una zona de hormigón defectuoso.

c)    La presencia de aberturas de drenaje y de salida: Aunque pueda parecer elemental, hay que asegurar que la manguera por donde deberá salir la mezcla, esté conectada a la vaina en forma correcta. Se han observado deficiencias en algunos casos. Por otra parte, además de orificios de ventilación, deben preverse purgas o drenajes en los lugares particulares de las vainas, en especial en los puntos más altos y en los más bajos de toda su longitud, para permitir la limpieza previa de las vainas antes de la inyección y además el control de la mezcla en puntos clave, y la eliminación de agua excedente. Toda vaina debe ser sometida a un lavado previo con agua con cal, a presión, en proporción de 12 gramos de óxido de calcio por litro y posterior limpieza y eliminación mediante aire comprimido, libre de grasas y aceites, antes de comenzar las tareas de inyección.

Elaboración de la mezcla de inyección: La preparación  de la mezcla debe hacerse con todo cuidado. Contra lo que suele ser habitual en nuestro medio, los materiales que constituyen la mezcla deben medirse en peso.

Las mezcladoras de hélice o rodillos, tienen velocidades oscilantes entre 750 y 1500 r.p.m. Existe además, los llamados de alta turbulencia cuya velocidad alcanza a 4000 r.p.m. La tendencia general es utilizar equipos mezcladores de velocidades cada vez mayores, dado que las experiencias demostraron que éstos producen el desgaste de las partículas de cemento y también eventualmente de los aditivos pulverulentos, obteniéndose pastas de mayor fluidez a razón agua-cemento constante.

Toda mezcladora debe tener anexa un tambor de agitado, donde pasará la pasta luego de haber transcurrido el tiempo de mezclado y hasta que entre en la bomba para ser inyectada. Entre el tambor mezclador y agitador, la pasta será tamizada por una malla Nº 16 (1,2 mm) a los efectos de impedir el pasaje de grumos que pudieran afectar el proceso de inyección. La agitación de la mezcla se efectúa a baja velocidad (60 a 160 r.p.m.) El tiempo de mezclado variará según la velocidad del tambor mezclador. Para equipos de paleta, el tiempo máximo será de 4 minutos. Si se prolongara más la temperatura de la mezcla subiría demasiado y pueden surgir inconvenientes como consecuencia de una iniciación prematura del fraguado. Con los equipos de alta turbulencia, en 2 minutos se logra la homogeneidad deseada. El equipo de bombeo de la inyección estará provisto del instrumental de control necesario para medir la presión de la inyección. No deben permitirse equipos de bombeo por aire comprimido.

Como norma general, el tiempo máximo entre el fin del amasado y el comienzo de la inyección debe ser 30 minutos, lo que significa desechar la mezcla pasado dicho período a menos que ella contuviese un retardador.

Si durante  la operación de inyección se produjera algún taponamiento, se debe eliminar todo el material colocado en la vaina, mediante chorros de agua a presión. Igual temperamento debe adoptarse cuando por cualquier causa se interrumpiese la tarea de inyección sin que se hubiese completado el llenado total de la vaina.

Operaciones de inyección: Al comenzar las operaciones, deberá contarse con un programa de trabajo escrito que indique a los operadores los aspectos fundamentales que deberán respetarse, la secuencia de tareas y el orden en que se inyectarán las vainas. Muchos problemas han aparecido durante las operaciones de inyección de mezclas porque no se prepararon adecuadamente los aspectos fundamentales que garantizarán una operación normal.

La inyección de efectuarse comenzando por el punto más bajo de las vainas. De esta forma se asegura un llenado completo y en las mejores condiciones. La bomba debe asegurar que la mezcla se desplaza dentro de la vaina a una velocidad normal. En general se recomienda que la velocidad de llenado sea reducida, comprendida entre 6 a 12 m/minutos constituyendo una operación continua. Antes de ir cerrando los conductos de salida deberá asegurarse que la mezcla tiene las mismas características que cuando entra por la boquilla de inyección. Si hay dudas, se recogerá la mezcla que sale y se determinará el tiempo de escurrimiento. No debe obturarse las aberturas si se observan burbujas en la mezcla, que revelan presencia de aire, señal a su vez entre otras causas de una velocidad excesiva o de una presión elevada en la bomba. Al respecto la presión de la bomba no debe superar 10 a 15 Kg/cm2, valores estos bastante altos. Sería recomendable controlar que dichos valores sean alcanzados solamente en casos excepcionales.

Todo lo anterior, que es bastante simple, es ignorado en general por los equipos encargados de la inyección, algunos de ellos dirigidos por personal de las firmas que representan a distintos sistemas de postenzados. Entre las practicas perjudiciales se han observado como cosa común: inyectar vainas de más de 20 m. De longitud en tiempos que oscilaron en 30 a 45 segundos; obturar las salidas de mezclas de inyección apenas emergía la misma; utilizar cemento de alta resistencia inicial con presencia de falso fraguado; inyectar desde el punto extremo más alto; falta de conductos de drenaje; utilizar bombas que no contaban con manómetros, etc.

Una prueba que sería conveniente generalizar, consiste en cerrar el conducto de inyección solo después de que, cerrados los demás conductos de la vaina, la presión permanezca constante durante 1 minuto, sin necesidad de volver a bombear.

La determinación de la fluidez se hará al comenzar el trabajo y se volverá a medir a la salida de cada vaina. No hay duda que debería medirse la fluidez con la mayor frecuencia y en última instancia dependerá de la responsabilidad con que se efectúe el trabajo.

La exudación se determinará al comenzar la  inyección y a la salida del conducto. Asimismo, se moldearan probetas para ensayos a compresión.

Inyección en tiempo de bajas temperaturas:  Si  la temperatura ambiente es inferior a 5º C no deberá inyectarse. Tampoco se hará la tarea cuando sea previsible que en las 48 horas siguientes al comienzo de la operación se produzcan temperaturas inferiores a aquel valor.

Si las temperaturas son bajas aunque no inferiores a l a indicada, es prudente al iniciar la tarea, inyectar agua caliente para eliminar la posibilidad de hielo en los conductos, luego introducir aire a presión para eliminar los restos de agua libre y cualquier materia extraña.

Control posterior a la inyección: Todas las precauciones que se adoptan tienden a evitar la presencia de vacíos en las vainas, lo que constituye el riesgo principal.

En muchos casos se ha, reinyectado vainas en las que existió la certeza de defectos de llenado. Según se apreció, después de haber realizado estos trabajos se habían mejorado en un porcentaje apreciable la calidad de la inyección normal.

La única forma conocida hasta el presente para detectar fallas, no es ni práctica ni económica y consiste en el control, mediante gammagráficas de las zonas de dudosa calidad de trabajo.