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CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ASIGNATURA: CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO. IV.- CONTROL DE CALIDAD. 4.1.- INSPECCIÓN DE OBRA. 4.2.- RECEPCIÓN DEL CONCRETO. 4.3.- PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS. 4.4.- PRUEBAS DESTRUCTIVAS. 4.5.- CURADO DEL CONCRETO. 4.6.- ACERO DE REFUERZO. 4.7.- REGLAMENT...

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CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

ASIGNATURA:

CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO.

IV.- CONTROL DE CALIDAD.

4.1.- INSPECCIÓN DE OBRA. 4.2.- RECEPCIÓN DEL CONCRETO. 4.3.- PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS. 4.4.- PRUEBAS DESTRUCTIVAS. 4.5.- CURADO DEL CONCRETO. 4.6.- ACERO DE REFUERZO. 4.7.- REGLAMENTO DE DISEÑO. 4.8.- MEDIDAS DE SEGURIDAD.

M. en I. ISMAEL HIDALGO MARROQUÍN

CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

IV.-

CONTROL DE CALIDAD.

La calidad es una herramienta básica para una propiedad inherente de cualquier cosa que permite que la misma sea comparada con cualquier otra de su misma especie. La palabra calidad tiene múltiples significados. De forma básica, se refiere al conjunto de propiedades inherentes a un objeto que le confieren capacidad para satisfacer necesidades implícitas o explícitas. Por otro lado, la calidad de un producto o servicio es la percepción que el cliente tiene del mismo, en una fijación mental del consumidor que asume conformidad con dicho producto o servicio y la capacidad del mismo para satisfacer sus necesidades (conformidad con los requerimientos. Por tanto, debe definirse en el contexto que se esté considerando, por ejemplo, la calidad del servicio postal, del servicio dental, del producto, de vida, etc. La calidad de materiales producidos en planta, como los aceros estructurales o de refuerzo, es garantizada por el productor quien practica controles sistemáticos de calidad, especificados usualmente por las normas pertinentes de la ASTM. En contraste el concreto es producido en o muy cerca del sitio de elaboración y su calidad final se ve afectada por los factores locales de elaboración, colocación, compactación y curado. Por tanto, el control de calidad sistemático debe establecerse en el sitio de construcción. La principal medida de la calidad estructural del concreto es su resistencia a la compresión. Los ensayos para medir esta propiedad se realizan sobre especimenes cilíndricos de altura igual a dos veces, su diámetro, por lo general, de 15 por 30 centímetros. Los moldes impermeables con esta configuración se llenan con concreto, durante el proceso de vaciado siguiendo el procedimiento especificado por las normas ASTM C172, Standard Method of Sampling Freshly Mixed Concrete, y la ASTM C31, Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field. Los cilindros se curan húmedos a 70°F, aproximadamente, en general durante 28 días y después se ensayan en el laboratorio a una tasa de carga especificada. La resistencia a la compresión obtenida de estos ensayos se conoce como la resistencia del cilindro f’c y es la principal propiedad estipulada para propósitos de diseño. Para garantizar la seguridad estructural es necesario un control continuo que asegure que la resistencia del concreto suministrado coincida en forma satisfactoria con el valor especificado por el diseñador. El Código ACI estipula que deben ensayarse un par de cilindros por cada 150 yd3 (114.91 m3) de concreto o por cada 5,000 pie2 (465.12 m2) de área superficial realmente vaciada, pero no menos de uno al día. Como se mencionó en la sección 2.4, el resultado de los ensayos de resistencia de diferentes mezclas con dosificaciones idénticas muestra una dispersión inevitable. Esta variabilidad puede reducirse mediante controles más estrictos pero no es posible evitar que ocasionalmente en los ensayos se obtengan resultados por debajo de la resistencia especificada del cilindro. Para asegurar una resistencia adecuada del concreto, a pesar de esta dispersión, el Código de la ACI estipula que la calidad del concreto es satisfactoria si:

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[1].- ningún resultado de un ensayo de resistencia individual (el promedio de un par de ensayos sobre cilindros) está por debajo del valor requerido del f’c en más de 500 lb/pulg2, y [2].- el promedio de todos los conjuntos de tres ensayos de resistencia consecutivos es igual o mayor al valor requerido de f’c. Es evidente que si se dosificara el concreto de manera que su resistencia media fuera solamente igual a la resistencia requerida f’c éste no cumpliría con estos requisitos de calidad pues aproximadamente la mitad de los resultados de ensayos de resistencia estarían por debajo del valor requerido de f’c. Por consiguiente, es necesario dosificar el concreto de manera que su resistencia media f’cr, utilizada como base para la selección de proporciones satisfactorias, sobrepase la resistencia que se requiere f’c en una cantidad suficiente para garantizar el cumplimiento de los dos requisitos mencionados. La resistencia media que se requiere debe exceder el valor de f’c en una cantidad mínima que puede determinarse sólo mediante métodos estadísticos debido a la naturaleza aleatoria de la dispersión de los resultados de los ensayos. Con base en análisis estadísticos se han desarrollado requisitos que sirven de guía para una dosificación adecuada del concreto en planta, de manera que la probabilidad de obtener una resistencia deficiente en el sitio de construcción sea significativamente baja. 4.1.- INSPECCIÓN DE OBRA. A pesar de los avances científicos, la construcción en general y la fabricación de concreto en particular, mantienen algunos de los elementos propios de un arte. Ellos dependen de muchas habilidades e imponderables. El objetivo de la inspección sistemática es asegurar una correspondencia entre los planos, las especificaciones y la estructura terminada. Un ingeniero competente, preferiblemente quien produzca el diseño o su representante directo, debe llevar a cabo la inspección durante la construcción. Las principales funciones del inspector con relación al control de calidad de los materiales son el muestreo, el examen y el ensayo de materiales en campo, el control de la dosificación del concreto, la inspección del proporcionamiento, el mezclado, el transporte, el vaciado, la compactación y el curado, y la supervisión en la preparación de los cilindros para los ensayos de laboratorio. Además, el inspector debe inspeccionar la cimentación, la formaletería, la colocación del acero de refuerzo y otros aspectos pertinentes al progreso general del trabajo; debe mantener registros de todos los aspectos inspeccionados y preparar informes periódicos. Debe subrayarse la importancia de una inspección hecha a cabalidad para lograr una calidad óptima y adecuada de la estructura terminada. Esta breve descripción de la tecnología del concreto representa un simple esbozo de un tema tan importante. La persona que en la práctica sea verdaderamente responsable de cualquiera de las fases de producción y vaciado del concreto debe familiarizarse con los detalles con mucha mayor profundidad.

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Es posible definir como inspección, a la revisión del trabajo del contratista y de sus empleados asegurándose que se han seguido las especificaciones y los planos, que se han observado los reglamentos y las disposiciones apropiadas. El inspector presenta al propietario, una institución auxiliar o al contratista. El objetivo de la inspección en términos generales es proporcionar al propietario y a las autoridades la seguridad de la calidad de la construcción y que además:   

Que se cumpla con los requisitos de las especificaciones. Que se emplea buenos procedimientos de construcción, y Que se obtenga un concreto de buena calidad, de cómo obtenerlo y que se tenga conciencia de lo que puede suceder si no se obtiene la calidad estipulada.

La inspección no es un trabajo fácil. El inspector requiere ciertas facultades y entrenamientos. Un inspector competente debe estar totalmente consiente de la importancia y del alcance de su trabajo. Debe ser observador, y debe estar alerta y preparado; conoce como porque deben realizarse los trabajos de determinada manera. Puesto que las especificaciones cambian entre una y otra, es importante que el inspector conozca perfectamente las especificaciones de la obra en particular en la que está comprometido. Con base en este conocimiento y con el criterio que ha adquirido de la experiencia, no sólo detectará una construcción defectuosa sino que también estará en condiciones de impedirla, reconociendo de antemano las causas y evitando el uso de procedimientos inadecuados. El inspector tiene la obligación de inspeccionar diversos tipos de elementos estructurales y arquitectónicos que abarcan la totalidad de la estructura. Puesto que no es posible enlistar todos los posibles elementos que puedan intervenir en una construcción, debe limitarse a mencionar las categorías en general y los elementos más comunes. Entre estos incluyen: I.-

CIMENTACIÓN. A) Zapatas. Zapatas aisladas. Zapatas corridas. Combinación de elementos. Cadenas para muros. B) Pilotes. Precolados. Presforzados. Colocados en tubos de ademe de acero hincados. Colocados en perforaciones en el terreno (preexcavados). C) Cajones. D) Losas.

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II.-

III.-

LOSAS O PISOS. A) Losas a nivel. B) Losas suspendidas. Nervadas o reticulares o aligeradas. Planas. MUROS. A) Muros de sótano. B) Muros estructurales. C) Muros divisorios. D) Muros de contención.

IV.-

TRABES, VIGAS Y LARGUEROS. A) Colocadas in-si tu (en el lugar). B) Precoladas. C) Integradas a la losa.

V.-

COLUMNAS. A) Coladas in-si tu (en el lugar). B) Precoladas.

VI.-

TECHOS. A) Losas estructurales. B) Capas aislantes. C) Superficie de desgaste.

VII.-

CALLES. A) Pavimentos para calles. B) Banquetas. C) Cunetas y guarniciones. D) Calzada. E) Pasadizos.

La inspección del concreto empieza mucho antes de iniciar las operaciones del colado. Antes de colocar el concreto, deben haberse inspeccionado las instalaciones de proporcionamiento y de mezclado y haberse aceptado estas. La excavación, cimentación, cimbra, refuerzo, elementos empotrados, medios para el manejo, colocación y acabado del concreto y las medidas de previsión deben estar en orden. 4.2.- RECEPCIÓN DEL CONCRETO. Cuando vaya a emplearse concreto premezclado en la obra, deben hacerse los arreglos necesarios para el suministro del concreto, el laboratorio (el cual debe haber sido M. en I. ISMAEL HIDALGO MARROQUÍN 93

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escogido por el ingeniero o arquitecto) debe estar en condiciones de realizar mezclas de prueba y someterse a diseños de mezcla en los diversos tipos de concreto por utilizar. Gran parte de la responsabilidad con respecto a la calidad del concreto cae bajo el productor del concreto premezclado. Para producir el tipo de concreto que exigen las construcciones actuales, es indispensable que la planta sea eficiente, que opere y se conserve de manera adecuada. La asociación del concreto premezclado ha desarrollado un plan para la inspección y certificación de los procedimientos del concreto premezclado, con el cual será más fácil lograr el objetivo arriba mencionado. Cuando el usuario adquiere el concreto de una planta certificada, puede tener la seguridad de que las deficiencias en la calidad del concreto serán mínimas. Durante la colocación del concreto, el inspector debe ir más allá de la simple observación de cómo se están realizando las operaciones, y deberá prestar atención a los siguientes aspectos: a).- Confirmar que las boletas de embarque indiquen el tipo de mezcla que se está entregando. b).- Ver que el concreto se esté mezclando a fondo y que la mezcla se aproveche dentro del límite de tiempo especificado. c).- Realizar pruebas de revenimiento y de contenido de aire, d).- Asegurarse de que no se excedan en el agua total y en la relación agua-cemento. e).- Obtener el número de especimenes de prueba necesarios y ver que estén debidamente protegidos hasta que sean recogidos por el laboratorio. f).- Estar al tanto de las actividades que se están desarrollando en otras áreas y que pudieran afectar al concreto. Un procedimiento común es muestrear el concreto y realizar pruebas en el sitio del colado. Por lo que respecto, al control en la obra, es indispensable que las muestras se tomen después de que la totalidad del agua haya sido agregada y cuando el concreto se está vaciando en la cimbra (puede considerarse como vaciado en la cimbra cuando el concreto se está descargando en un cubo, tolva de bombeo o carretilla). INSPECCIÓN DE MATERIALES EN LA PLANTA, EQUIPO DE MEZCLADO Y DE TRASPORTE. Un inspector comisionado a una planta de dosificación, además de tener la responsabilidad de controlar las operaciones de proporcionamiento, debe inspeccionar los materiales que se entregan en la planta. Debe asegurarse de que todos los materiales M. en I. ISMAEL HIDALGO MARROQUÍN 94

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que llegan a la planta han sido aprobados para ser empleados en trabajo. Para realizar de manera adecuada sus labores, debe mantenerse informado sobre todo relacionado con las fuentes de los materiales y sobre la llegada esperada de los embarques. El inspector debe estar presente al descargar los camiones y barcazas de los agregados y debe observar el manejo de los materiales en los depósitos de almacenamiento, vigilando que no se contaminen ni segreguen, y debe recopilar todas las notas de remisión, de prueba, sellos rotos y otros datos relativos que acompañan cada embarque. Cualquier manejo o de almacenamiento que llegue a contaminar o deteriorar la calidad de los materiales puede ser causa de su rechazo. Los materiales utilizados para tapar los agujeros en los camiones, tales como papel, trapos, cartón o paja, a menudo son recogidos por el equipo de descarga. Deben tomarse las medidas necesarias para evitar que dichos materiales entren en la revoltura. El inspector debe informar a su supervisor cuando encuentra vehículos parchados en esta forma o cuando el agregado ha sido cargado en un camión mal limpiado. Parte de la labor de un inspector consiste en tomar muestras de los agregados. Estas son de particular importancia para efectos de graduación o análisis granulométricos. Las muestras deben ser representativas. En la mayoría de las plantas es posible hacer un muestreo de todo el volumen del agregado al caer de la puerta de la tolva a la dosificadora por peso. Debido que los agregados pueden segregarse al caer, deben hacerse un muestreo de la totalidad de la sección transversal del "chorro" rápidamente, en vez de tomar una porción de dicho chorro durante un período de tiempo más largo. La segregación y desquebrajamiento en el silo de almacenamiento serán revelados por los resultados de dichas pruebas. La arena cuando se encuentra en estado húmedo no está sujeta a la segregación. Existen métodos de prueba estándar de la ASTM para determinar todas las propiedades conocidas de los agregados. La mayoría de estas pruebas se realizan en el laboratorio pero algunas pueden hacerse ocasionalmente por el inspector de la obra cuando se requiere la inspección en la planta de dosificación. Una prueba realizada con bastante frecuencia es la determinación del contenido de humedad del agregado, normalmente de la arena. Si la planta no cuenta con un medidor eléctrico de humedad en el dosificador de arena, es necesario realizar pruebas del contenido de humedad para poder controlar el concreto de manera adecuada y determinar la relación agua-cemento. En una planta equipada con un medidor de humedad, en ocasiones se procede a verificar la humedad de la arena para comprobar el valor indicado en el medidor.

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Hay diversos métodos para conocer el contenido de humedad de los agregados, y cualquiera puede ser aceptable. El secado en horno o sobre una placa caliente es un método común. La muestra debe secarse en horno y hacer las correcciones necesarias para los efectos de la absorción. 4.3.- PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS Todas las dificultades que presentan las pruebas, así como todo el procedimiento para elaborar, curar y probar especimenes estándar de pruebas, pueden evitarse si el concreto puede probarse en la obra sin dañar la parte probada. Se han hecho muchos intentos de crear pruebas no destructivas, pero pocas de ellas han sido realmente exitosas. 4.3.1. PRUEBA DEL MARTILLO DE REBOTE. Un método donde se ha encontrado aplicación práctica limitada es la prueba del martillo de rebote, conocida también como, prueba de martillo de impacto o de esclerómetro. Esta prueba está basada en el principio de que: el rebote de una masa elástica depende de la dureza de la superficie sobre la que golpea la masa. En dicha prueba, una masa impulsada por un resorte tiene una cantidad fija de energía que se le imprime al extender el resorte hasta una posición determinada; esto se logra presionando el émbolo contra la superficie del concreto que se quiere probar. Al liberarlo, la masa rebota del émbolo qué aún esta en contacto con el concreto y la distancia recorrida por la masa, expresada como porcentaje de la extensión inicial del resorte, es lo que se llama número de rebote y es señalado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El número de rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la energía almacenada en el resorte y del volumen de la masa. (Ver figura 4.3.) El martillo tiene que utilizarse contra una superficie plana, de preferencia cimbrada; por lo tanto, no es disponible probar concreto de textura abierta. Las superficies aplanadas deben frotarse hasta que queden lisas por medio de una piedra de carborundo. Cuando el concreto sometido a prueba no forma parte de una masa mayor, debe ejecutarse firmemente, pues los golpes durante la prueba pueden dar como resultado una disminución del número de rebote registrado.

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1.- Percutor 2.- Concreto 3.- Cuerpo exterior 4.- Aguja 5.- Escala

6.- Martillo 7.- Botón de fijación de lectura 8.- Resorte 9.-Resorte 10.- Seguro

Figura 4.3.1.- Martillo de rebote. La prueba es sensible a verificaciones locales en el concreto; por ejemplo, la presencia de una partícula grande de agregado inmediatamente debajo del émbolo daría como resultado un número de rebote anormalmente elevado, por el contrario, la presencia de un vació en el mismo lugar daría un resultado demasiado bajo. Por esta razón es recomendable tomar 10 o 12 lecturas bien distribuidas en el área puesta a prueba y considerar un valor promedio representativo del concreto. El error estándar de la medida es más elevado que cuando la resistencia se determina mediante la prueba de compresión, pero el ahorro en esfuerzo, tiempo y costo es considerable. El émbolo siempre debe estar en posición normal respecto a la superficie del concreto a prueba pero la posición del martillo respecto a la vertical afecta el número de rebote. Esto se debe a la acción de la gravedad sobre el recorrido de la masa en el martillo. Así pues, el número de rebote de un piso será menor que el de un plafón, y las superficies inclinadas y verticales rendirán valores intermedios. La prueba determina en realidad, la dureza de la superficie del concreto, y aunque no existe una relación especial entre la dureza y la resistencia del concreto, pueden determinarse relaciones empíricas para concretos similares curados de tal manera, que tanto las superficies probadas con el martillo y las regiones centrales, cuya resistencia es lo importante, tengan la misma resistencia. Se puede observar entonces, que la prueba es solo de naturaleza comparativa, y que las aseveraciones de los fabricantes acerca de que el número de rebote pueda convertirse directamente en un valor de la resistencia a la compresión no están justificadas. La dureza del concreto depende particularmente de las propiedades elásticas del agregado empleado, y también puede verse afectada por las diferencias grandes en las proporciones de la mezcla y por carbonatación. Sin embarg...