ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO: UN APORTE A LA EVALUACIÓN, DIAGNÓSTICO Y SOLUCIÓN

Experto

RESUMEN: 

Los ensayos no destructivos son una alternativa para evaluar estructuras que presentan alguna problemática en su matriz de concreto, permitiendo obtener información clave sobre el desempeño del material, sin comprometer físicamente la estructura.

Ante los diferentes problemas técnicos que se pueden presentar en obra, existen diversas alternativas que permiten realizar una evaluación y diagnóstico de dichas problemáticas. En relación con normativa para la construcción de estructuras en concreto, a nivel internacional se cuenta con el documento del American Concrete Institute ACI 318 y a nivel local con lo establecido en el Reglamento Colombiano de la Construcción Sismo Resistente, NSR-10, para el cual la normativa ACI 318 es un documento base fundamental.

De acuerdo con el tipo de estructura o estudio que se vaya a desarrollar y el objetivo del mismo, es válido evaluar bajo las especificaciones y métodos aquí citados, los cuales permiten evaluar la calidad de los materiales que forman parte de la estructura.

Haciendo referencia a la NSR-10, capítulo C5, numeral C.5.6, expone los criterios de evaluación para el material y el usuario de dicho documento es quien decidirá cual se deberá aplicar según el propósito del proyecto. Para el caso de la ACI 318, en su numeral 26.12.6, relaciona una serie de ensayos no destructivos que se pueden utilizar para evaluar el material y estimar bajo qué condición se encuentra. Una alternativa adicional esta descrita en el documento ACI 228.1R, presenta detalladamente métodos de análisis a partir de ensayos no destructivos.

Los ensayos no destructivos son metodologías que deben ser validadas en construcciones de concreto y en la medida que dicha obra vaya avanzando en su proceso constructivo para obtener los datos más cercanos a la realidad acerca del desempeño del material usado en obra.

A continuación se mencionan algunos ensayos no destructivos para la comprobación de resistencia en el concreto, que ya son utilizados a nivel nacional, una metodología adicional vigente desde los años 60 y normalizada internacionalmente:

Martillo de rebote

Es un ensayo definido en la Norma Técnica Colombiana NTC 3692 y la ASTM C805, donde a partir del uso de un esclerómetro, se aplica un impacto por energía cinética sobre un área del elemento de 0,0225 m², permitiendo obtener un valor adimensional que se interpreta como resistencia del concreto.

Foto 1. Ensayo con el esclerómetro. Cortesía Alejandro Moreno

En este ensayo hay varias condiciones del elemento y del proceso constructivo que pueden afectar el resultado, entre ellas, que el impacto sea realizado en el área circundante de una barra de acero, sobre un agregado grueso, la humedad, la porosidad, el tipo de acabado y la formaleta utilizada, en algunos casos esa pérdida de pH del concreto puede también causar alteraciones en el impacto del rebote. En la actualidad la industria cuenta con tecnología de equipos especializados que de forma autónoma corrigen la orientación (grados) utilizada en el equipo al momento de realizar el ensayo.

El martillo de rebote es una buena opción en la evaluación de un material, siempre y cuando se interprete el resultado obtenido, verificando con pruebas preliminares en cilindros a los cuales antes de la compresión, se les aplique impactos para tener ese valor y posteriormente con estos datos se pueda construir una curva “impacto-compresión” que permita su interpretación en el proyecto específico. El numeral 5.1 y 5.5. de la NTC 3692 hace referencia a la estimación de la resistencia en el concreto.

La aplicación de esta alternativa puede ser sobre núcleos o cilindros, a los cuales antes del ensayo de compresión se les realice una serie de impactos con el equipo para de esa forma complementar la información. Otra forma de aplicar el método puede ser aplicar impactos antes de extraer los núcleos, en este caso sobre la zona a perforar. Entre más pruebas se realicen con el esclerómetro en un mismo elemento, su desviación estándar será menor.

Pulso ultrasónico

Esta metodología basada en la NTC 4325 y en la BS 1881 Parte 203 o en la ASTM C597, consiste en ondas que viajan a través del concreto, la transmisión es realizada por medio de dispositivos llamados “transductores”, estos se encargan de transferir la energía y convertirla en un valor numérico de velocidad de onda dentro de la masa de concreto expresado en m/s. Como resultado del ensayo, se obtiene una velocidad de pulso, la cual luego se correlaciona para determinar un valor de resistencia del concreto. El valor obtenido indica el nivel de compactación de la masa de concreto y de ahí los valores típicos de la literatura en cuanto a los indicadores del resultado. La porosidad del concreto juega un papel preponderante, pues esta afecta el resultado obtenido y no porque el ensayo sea inapropiado, es solo la consecuencia de las irregularidades que no permiten desplazarse rápidamente sobre esta.

Foto 2. Ensayo de ultrasonido. Cortesía Alejandro Moreno

Otros factores que se deben tener claros al momento del ensayo son:

  • La ubicación del acero de refuerzo y la humedad que pueda tener el elemento

Estos aspectos tienen relevancia ya que el equipo emite una energía eléctrica (a pequeña escala) que para cualquiera de estas condiciones serían un conductor no favorable al método, y al contrario alteraría el valor del pulso. El numeral 7.6 de la NTC 4325, hace referencia a termas de corrección por la presencia de aceros. Una alternativa previa es escanear el elemento antes del ensayo para ubicar los aceros.

  • La disposición de los transductores

Existen tres tipos de posicionamiento para los transductores (directa, semi-directa e indirecta) esto a razón de la dificultad que se puede presentar en algunos casos en la obra por la misma construcción, el pulso aplicado de una forma directa es más recomendable que una ubicación indirecta, pero es claro que todo depende del caso particular.

  • La longitud en la trayectoria

Es una condición que no debería presentar inconvenientes, sin embargo, es aconsejable determinar la longitud para que dicha frecuencia del equipo no presente reducciones en la velocidad. Es válido anotar que el tamaño máximo del agregado es una base para establecer la distancia mínima, por lo cual se sugiere hacer pruebas al respecto antes de iniciar el procedimiento.

El numeral 11 de la NTC 4325, acerca a esa correlación que se puede establecer entre el valor del pulso ultrasónico y la resistencia del concreto. Lo primero que indica es la necesidad de correlacionar los datos obtenidos sobre el concreto evaluado, conllevando a realizar muchas pruebas con las cuales se pueda establecer una tendencia estadística entre el pulso ultrasónico y los cilindros. Para el caso de análisis particulares como es la evaluación estructural, el método de ensayo se puede utilizar teniendo claro que los valores obtenidos son velocidades de pulso que luego se deben correlacionar con los núcleos extraídos del punto donde fue realizado el ensayo de ultrasonido, sin embargo, se debe tener en cuenta que esta relación no puede ser tan directa ya que el ensayo realizado sobre núcleos puede llegar a un valor de mayor velocidad (m/s).

Resistencia a la penetración del concreto (pistola Windsor)

Su presencia en la industria colombiana es casi nula, sin embargo, es una alternativa vigente a nivel internacional según la ASTM C803. Se conoce también como prueba de penetración de sonda y es considerado un ensayo no destructivo. Consiste en la medición en penetración de “pines” sobre la superficie del concreto lo que se traduce en resistencia del material, de acuerdo con tablas con valores de f´c que han sido producto del testeo en cubos y placas de concreto.

El método consiste en utilizar un equipo de disparo el cual introduce tres pines en el concreto, posteriormente se mide la longitud visible, determinando así cuanto ingresó el pin en el concreto. Para establecer cuál es la resistencia del material en la prueba para el elemento, el equipo cuenta con unas tablas de datos que según la profundidad alcanzada dentro del concreto por el pin, se establece un valor teórico de resistencia (f´c), estos resultados teóricos tienen un componente importante que se debe tener en cuenta y es la escala de dureza “Mohs” del agregado grueso que forma parte del concreto.

Foto 3. Ensayo de pistola Windsor. Crédito: V.M. Malhotra y N.J: Carino

CONCLUSIÓN

En la actualidad es posible combinar métodos de ensayo para la evaluación del concreto, pero todo implica la ejecución de procesos comparativos para lograr así una sinergia que permita definir el objetivo del proyecto, este puede consistir en la evaluación de los materiales que componen la obra y su rango de calidad para futuras decisiones. Primero se debe analizar qué método a utilizar es el correcto para el propósito técnico. Algunos aspectos relevantes que se deben contemplar para el uso de estos métodos no destructivos son la evolución de la resistencia en casos de estructuras nuevas, los procesos de carbonatación, la ubicación del acero de refuerzo con los equipos adecuados, tipo de agregado grueso, entre otros. Estos métodos son apropiados y resultan una herramienta adecuada y valida.

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