¿CUANDO REALIZAR PRUEBAS DESTRUCTIVAS PARA VALIDAR LA CALIDAD DEL CONCRETO?

Experto
SANDRA REINAGUERRA

Ingeniero Civil

Núcleos de concreto para verificar la resistencia de una mezcla. Crédito: Cortesía US Army Corps of Engineers

Se conocen como pruebas destructivas aquellas en las que se interviene directamente la estructura para obtener, a partir de ella, la muestra sobre la que se realizará el ensayo. La prueba de este tipo más conocida y usada es la extracción de núcleos y está regulada por la Norma Técnica Colombiana NTC 3658 Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para la obtención y ensayo de núcleos extraídos y vigas de concreto aserradas. La versión vigente es del año 2018.

Un ensayo destructivo es como una lesión que le generamos a la estructura y por ello, como en una intervención quirúrgica, debemos planear muy detalladamente esa intervención en el concreto reforzado. No podemos perder de vista que nuestro objetivo es obtener una muestra del concreto y por tanto debemos cuidar de no tocar ningún otro material. En la versión vigente de la norma NTC 3658, se introdujeron cambios importantes que cubren un amplio registro de todos los pasos que se siguen tanto para la toma, conservación y preparación de la muestra, así como las condiciones de la muestra para su ensayo, pasando por los diámetros y condiciones propias de la muestra como por ejemplo el permitir el ensayo de una muestra que contenga una parte de acero de refuerzo; sin embargo, esto puede hacerse si la autoridad técnica responsable en la obra lo permite. Esta autorización debe ser registrada en el informe de los resultados obtenidos.

Se debe tener muy claro que este ensayo está definido dentro del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10) como una instancia de evolución bajo condiciones específicas que detallaremos más adelante, y la decisión de tomarlo debe ser muy bien estudiada. 

¿Como nos preparamos para la evaluación de un resultado dudoso? Previo a la decisión de extraer núcleos es deseable realizar un análisis de los siguientes aspectos :

1.    Revisar los resultados registrados en la totalidad de las muestras tomadas en el día, y la coherencia de los resultados con las resistencias especificadas (f´c) para tener la seguridad de que no se ha dado una confusión en la marcación (las muestras podrían estar erradamente identificadas). 
2.    Revisar el desarrollo de resistencia en cada una de las edades, comparándolas con la curva típica de comportamiento de ese tipo de concreto, con base en los resultados anteriores obtenidos en la obra. Recordemos que una muestra no puede -después de haber logrado una resistencia a una edad- dar un menor valor a una edad posterior. Eso refleja alguna falla en el marcado, en el curado, o en el manejo inicial de la muestra.
3.    Revisar la dispersión interna del resultado de resistencia entre los especímenes que conforman la muestra. Recordemos que el concreto no puede ser evaluado con un solo espécimen, sino con mínimo dos si el espécimen es de 15 cm x 30 cm o tres si el espécimen es de 10 cm x 20 cm. ¿Cómo hacerlo? lo encontramos en la NTC 3318 Concreto. Requisitos de producción y de producto, cuya versión vigente es de 2019. En ella nos explican la importancia que la muestra refleje la homogeneidad del producto y que no podemos promediar resultados que distan entre si más del 10% del promedio tanto por debajo como por encima. Si eso lo evidenciamos en nuestros resultados, es prueba suficiente que los especímenes no representan el concreto adecuadamente, porque se presenta una alta variación que pudo haber sido ocasionada por falta de homogenización después de su toma de muestra.
4.    Analizar la forma de la falla y si es muy puntual y sectorizada en uno de los extremos del elemento puede darnos información sobre la calidad del enrazado. Cuando existen concavidades o convexidades en el enrazado, la falla se ve representada en una serie de líneas cortas en el sentido vertical de la muestra en el extremo del espécimen. Esto debe ser identificado durante la medición y revisión del espécimen en el laboratorio antes de su ensayo. Si no cumple con la planicidad, la muestra no debería ser ensayada, o en su defecto informar del incumplimiento en el informe de resultados. Una situación como esa podría llevar a descartar esa muestra dado que es posible que el área de contacto de la aplicación de carga no sea la calculada con las dimensiones del espécimen, o que al aplicar carga por segunda vez esta sea superior a la primera. Por tanto, el resultado no está representando la realidad del material.
5.    Revisar las dimensiones de los moldes empleados en la toma de la muestra y los informes del laboratorio para encontrar alguna información acerca de la condición de la muestra con relación al cumplimiento u otros defectos como desportillamientos. Cuando tenemos desprendimientos de concreto en los extremos del espécimen, se altera el resultado porque afecta el área de aplicación de la carga y por tanto no se cumplan los requisitos para la muestra.
6.    Fecha de toma de la muestra. Esto podría indicarnos si se ha cumplido con todas las condiciones necesarias de curado inicial y posterior a la toma. En ocasiones, cuando se toman muestras los días sábado, no se tiene el cuidado con el curado inicial solicitado por los procedimientos y por tal motivo el desarrollo inicial de la resistencia del concreto donde el curado es una variable muy influyente, puede no ser el esperado, sumado a que se tienen desencofrados posteriores a las edades indicadas. Esto es muy importante, más aun tratándose de un fin de semana con día festivo adicional. El resultado se ve afectado por ese curado inicial deficiente, mostrando valores inferiores a la verdadera potencialidad el concreto.

Extracción de núcleos en estructuras de gran altura. Crédito: Cortesía Trisco Systems

Con lo anterior estamos analizando que la muestra tiene la potencialidad de generar una duda sobre sí misma más que del material que se está evaluando. Al confirmar que la muestra está generando una duda, debemos mirarla -de manera estadística- de acuerdo con el tipo de concreto para evaluar su potencial de falla. Siempre deben seguirse las recomendaciones del apartado C5.6 Evaluación y aceptación del concreto del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente  NSR-10 específicamente en lo referente a probetas curadas en forma estándar -donde no solamente indica cómo debe tomarse la muestra siguiendo los requisitos de la NTC 454, elaborarse y curarse de acuerdo con la NTC 550 y ensayarse de acuerdo con la NTC 673, sino que  indica cómo interpretar los resultados que cumplen con las normas anteriormente mencionadas. A seguir, tenemos dos tipos de evaluación a partir de las cuales se puede tomar la decisión de si amerita la toma de núcleos. Estas son:

“C.5.6.3.3_ El nivel de resistencia de una clase determinada de concreto se considera satisfactorio si cumple con los dos requisitos siguientes:
a)    Cada promedio aritmético de tres ensayos de resistencia consecutivos (véase C 5.6.2.4) es igual o superior a f´c.
b)    Ningún ensayo de resistencia (véase 5.6.2.4) es menor que f´c por más de 3,5 MPa cuando f´c es 35 MPa o menor o por más de 0,1f´c cuando f´c es mayor de 35 MPa.”

Es importante que se calculen los tres promedios aritméticos en los cuales la muestra con resultado inferior a f´c de manera individual está participando y revisar que el resultado de cada promedio no esté por debajo de f´c. Si esto sucede no podemos declarar a esta muestra dudosa a pesar que de manera individual si este por debajo de f´c. En segunda instancia se debe revisar el valor que aleja a esta muestra de f´c y verificar que cumpla con el inciso b) anterior. Si cumple, no podemos declarar la muestra dudosa y el concreto cumple a pesar que de manera individual el valor de la muestra sea inferior a f`c y por tanto no se requiere de extraer núcleos.

Es muy importante hacer una correcta interpretación de esta información para dar cumplimiento a la aprobación del concreto y para tomar la decisión de la extracción de núcleos, que como lo habíamos anotado anteriormente, al ser un ensayo destructivo, debe ser usado solo cuando sea la última alternativa para despejar la duda sobre la resistencia y estabilidad estructural del elemento. Incluso antes de la extracción es necesario evaluar -a través de cálculos- que efectivamente con ese resultado la estructura se encuentra en riesgo. 

Si después de todos los análisis anteriores concluimos que es necesaria la extracción de núcleos y procedemos a ella, es muy importante contar con información inequívoca del lugar de instalación de la muestra que no cumple y determinar qué elementos o área de un elemento están calificando. Es deseable, además, tener toda la información complementaria acerca de:

1.    Condiciones de colocación y curado: son indispensables en el análisis de los resultados, dado que la compactación y el curado afectan la resistencia final del concreto instalado.
2.    Muestras existentes tanto en planta de producción como tomadas en obra.
3.    Si la obra ha evaluado la eficiencia de su curado con muestras de campo, este análisis también es de gran ayuda para la interpretación de los resultados. Podemos encontrar la manera de hacerlo en NSR.10 C 5.6.4 
4.    Evaluar los puntos de toma, teniendo en cuenta la disposición del acero de refuerzo así como la ubicación de los tres núcleos que evaluarán el concreto en duda, para no afectar el elemento que será muestreado.
5.    Tomar las precauciones del caso con relación a la necesidad de apuntalamientos, así como el tipo de reparación a realizar después de la toma de la muestra, teniendo en cuenta la resistencia especificada del concreto.

Para la extracción de los núcleos -al confirmarse la posibilidad que el concreto este bajo de resistencia y cuando los cálculos indican que la capacidad de soporte de carga se redujo significativamente- se debe tener en cuenta que debe hacerse de acuerdo con la NTC 3658 y que una zona en duda es representada por mínimo tres núcleos. Esto permitirá hacer el análisis a la luz de la NSR-10 como lo indica en C 5.6.5.4: “El concreto de la zona representada por los núcleos se considera estructuralmente adecuado si el promedio de 3 núcleos es de por lo menos igual al 85% de f´c y ningún núcleo tiene una resistencia menor del 75% de f´c. Cuando los núcleos dan valores erráticos se debe permitir extraer núcleos adicionales de la misma zona.”

Proceso de extracción de núcleos Crédito: Cortesía MTA Construction & Development

Es importante hacer la correcta interpretación de los resultados para la calificación del concreto tal como lo indica la NSR-10. Si con el valor confirmado y la revisión de cálculos persiste la duda sobre la capacidad de carga de la estructura, la autoridad técnica competente puede solicitar la realización de una prueba de carga que se describe en el capítulo 20 de la misma norma.

CONCLUSIÓN

No podemos olvidar que los ensayos destructivos brindan información directamente del concreto instalado y que para tomar las decisiones técnicamente acertadas se debe ser muy riguroso en la aplicación de en cada uno de los requisitos de las normas así como contar con apoyo técnico idóneo para asegurar que las decisiones están apegadas a garantizar la estabilidad y seguridad de la obra y de sus futuros ocupantes.

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