El concreto es el material de construcción por excelencia y debe tener un control de calidad que permita definir el cumplimiento de las especificaciones del producto. La ISO 9001 define la calidad como la adaptación y conformidad de los requisitos que establece una norma y los clientes. Para esto debes contar con una trazabilidad que te permite identificar y registrar cada producto y llevar el control de los aspectos objetivos y de apreciación que se presentan alrededor de un ensayo, con el procedimiento de la normatividad vigente. En este artículo, veremos las causas y efectos que se presentan cuando no seguimos los procedimientos de muestreo y ensayos con énfasis en las mezclas en estado fresco.
¿Qué es una muestra compuesta de concreto?
Una muestra individual es una parte de mezcla de concreto que se extrae de una porción mayor y que se considera que representa las características de dicha mezcla. Por otro lado, una muestra compuesta es una combinación de varias muestras individuales para formar una sola muestra, de tal forma que se pueda conocer un valor analítico medio. Para tener un excelente control de calidad en el conceto se usan mezclas compuestas y es importante iniciar con su correcta extracción para que sea representativa. Entendemos por esto que deberá ser homogénea, es decir que integre todas las materias primas que componen la mezcla de concreto, y que no debe estar distorsionada por otros factores tales como el transporte, desmoldantes, entre otros factores. Recuerda que el objetivo principal de realizar una excelente toma de muestra es obtener resultados confiables en cada uno de los ensayos que realices en el concreto, tanto en estado fresco como endurecido.
Recomendaciones para una toma de muestra representativa
Para propósito de ensayos de calidad de producto, la norma NTC 454, en su última edición del año 2022 establece los procedimientos para obtener muestras representativas del concreto fresco, dependiendo del tipo de mezclador que estes usando. Así, lo que deberías tener en cuenta al usar mezcladoras estacionarias y giratorias es tomar una muestra compuesta después de que hayas descargado el primer 10% del concreto y antes del 90%. En lo posible se debería hacer en dos momentos diferentes cerca de la mitad del descargue.
Los ensayos de calidad de producto son aquellos que van a determinar el cumplimiento de los parámetros de calidad del concreto que se está colocando en cada uno de los elementos del proyecto, entre ellos, el asentamiento, la temperatura, la resistencia a la compresión en cilindros, el contenido de aire, la masa unitaria, el rendimiento volumétrico, entre otros parámetros. Lo anterior no debería confundirse con la prueba preliminar de asentamiento que se realiza al concreto premezclado, que se toma justo en la primera parte del descargue, y que se usa como un indicador de aceptación o rechazo de las especificaciones pactadas con el productor del concreto. Esta mezcla tiene menos pasta de cemento, porque se adhiere a la descarga, y por tanto contiene más agregado, lo que modifica el comportamiento de la mezcla y, en sentido estricto, no es apta para hacer un control de calidad. Así mismo, la mezcla compuesta es diferente a la verificación de la uniformidad de la mezcla (NTC 3318), la cual se realiza usando muestras individuales, que no se mezclan, para hacer ensayos de asentamiento, densidad, contenido de aire, densidad o resistencia a la compresión, entre otros.
En la tabla 1 te presentamos algunos ejemplos de causas y efectos que podría presentarse cuando no obtienes una muestra representativa.
Requisitos de muestreo
La Norma Sismo Resistente, NSR, especifica que el personal que realiza el muestreo y los ensayos del concreto debe estar certificado, pero no dice cómo se certifica. Pero se resuelve en las actualizaciones de las Normas Técnicas Colombianas para la toma de muestras y elaboración de especímenes de concreto, más específicamente en la NTC 3318: 2021:
“La persona que realice la toma de muestra de concreto y elaboración de especímenes en obra o en planta, debe demostrar sus competencias técnicas para el objeto de esta norma. La certificación por competencias podrá ser otorgada por el Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA) o por las Unidades Vocaciones de Aprendizaje en Empresa (UVAE), asociaciones profesionales, instituciones de educación superior, instituciones de formación para el trabajo, gremios o empresas que estén en capacidad de asegurar una infraestructura técnica y la idoneidad para evaluar las competencias de las personas. La persona que realice los ensayos en el laboratorio debe demostrar sus competencias técnicas de acuerdo con lo establecido en la norma ASTM C1077”.
Fragmento-Tomado de ICONTEC- NTC 3318-2021. Subrayados Diana Soler.
Información de registro y ensayos para el concreto fresco
Cuando un bebe nace, probablemente quieres lo mejor para él. Te aseguras de registrarlo con los datos lo más exacto posible para formar su identidad, esto incluye lugar, fecha y hora de nacimiento, al mismo tiempo realizas unos tratamientos especiales de acuerdo con su condición, siguiendo una serie de procedimientos que garanticen su buen cuidado y crecimiento. Algo muy similar debería pasar con el concreto fresco y la muestra representativa de concreto que has obtenido. Deberías tener una información mínima de su registro, con trazabilidad, y darle los cuidados para poder tener datos confiables de los ensayos que vas a realizar con esta muestra de concreto.
A continuación te mostraremos la información de registro y ensayos que, según las normas, debes hacer para una muestra de concreto:
- Fecha y hora de fabricación de la muestra (NTC 550).
- Identificación de la muestra (NTC 550).
- Localización del componente de obra que corresponde con la muestra (NTC 550).
- Documento asociado a la fabricación o recepción del concreto (NTC 550).
- Asentamiento o flujo libre de la muestra (NTC 550 o NTC 5222, respectivamente).
- Temperatura del concreto al momento de hacer la muestra (NSR-10 C.5.6.1 y NTC 3318).
- Contenido de aire (NTC 3318, numeral 17.4).
- Densidad al momento de la descarga (NTC 3318, numeral 17.4).
Asentamiento o fluidez
El ensayo de asentamiento o de flujo libre te permite medir la manejabilidad de la mezcla y puedes visualizar aspectos como la cohesión o tendencia a la segregación; si hay exceso o defecto de pasta; si sobresale agua o hay sangrado; si existen agregados lavados o una afectación del ensamble granulométrico. Si el asentamiento está por encima del valor de la especificación vale la pena preguntarse qué pasó en la dosificación del concreto, es decir, si se aumentó el agua o hubo error en la cantidad de aditivos, y si va a impactar de alguna manera el fraguado y desarrollo de resistencia, entre otras propiedades.
El procedimiento para la elaboración del asentamiento lo puedes consultar en la NTC 396, para el caso de los concretos autocompactantes. Y el ensayo de flujo libre lo encuentras en la NTC5222. Es importante que sigas el procedimiento normativo. No hacerlo podrías dar aceptación a un concreto que se encuentre por fuera de las especificaciones requeridas o, por el contrario, rechazar un concreto que sí cumple las especificaciones. O que el concreto se comportará de manera distinta durante la colocación. O que no evidencies la perdida real de su manejabilidad.
Medición de temperatura
El procedimiento para la lectura de temperatura del concreto fresco lo puedes encontrar en la NTC 3357. La temperatura que se observa en una mezcla de concreto está asociada a la temperatura de los áridos, el cemento, el agua de amasado y las condiciones ambientales. Un aumento o disminución importante de la temperatura afecta el desempeño de las mezclas y de ahí la importancia de llevar su control. Determinar la temperatura nos permite conocer algunos cambios que se generan en las propiedades del concreto. Por ejemplo, una temperatura del concreto elevada modifica la velocidad de evaporación de agua, lo que produce mayor contracción plástica y aumenta la probabilidad de fisuras; puede generar cambios en la manejabilidad y tiempos de fraguado; requerir mayor dosificación de agua y modificar la velocidad de ganancia de resistencias del elemento y las muestras para los ensayos.
Algunas normas y guías especifican que la temperatura máxima del concreto en estado fresco es de 32ºC o 35ºC. Otras normas no establecen un límite, pero solicitan llevar un registro de temperatura, control y protección durante la colocación del concreto, por ejemplo, la NSR10 y ACI 305R -10. Así, en algunos casos el objetivo de fijar una temperatura máxima puede ser de carácter preventivo. La experiencia ha demostrado que colocar concretos con temperaturas mayores de 32ºC no necesariamente desarrollan un fraguado inicial rápido o que tengan que rechazarse. Pero la temperatura del concreto cobra relevancia si estas colocando altos volúmenes, como en los concretos masivos.
Contenido de aire
La cantidad de aire naturalmente atrapado produce efectos indeseables, mientras que el aire incluido intencionalmente proporciona propiedades especiales. Para ambos casos es necesario conocer su contenido. Así, el aire tiene efectos importantes en las propiedades del concreto, pues en exceso puede disminuir la densidad y la resistencia. El aire naturalmente atrapado incrementa la conductividad, el ingreso de líquidos, vapores y gases, tiene relación directa con la compactación que se realiza a los especímenes de concreto para ensayos de resistencia. Y por último, una lectura errada de contenido de aire dificulta el estudio o investigación de resultados de resistencias bajas en el concreto. El procedimiento para realizar el contenido de aire del concreto lo encuentras en la NTC 1032.
Densidad
La densidad del concreto depende de la proporción en que participa cada uno de los componentes de la mezcla. Para una misma mezcla, su valor puede correlacionarse con los ensayos de resistencia y el contenido de aire. Así, la densidad es directamente proporcional a la resistencia del concreto, e inversamente proporcional al contenido de aire. Una densidad baja en el concreto puede ser el resultado de un alto contenido de aire o una variación en la densidad de los agregados. Un error común es realizar su cálculo con un volumen de recipiente teórico, se debe determinar el volumen exacto del recipiente que se emplea para el ensayo. El procedimiento para la ejecución del ensayo lo puedes consultar en la NTC 1926.
Elaboración de especímenes
Los resultados de resistencia del concreto son probabilísticos. Son causados, principalmente, por la acumulación de variaciones en la toma de muestra, la elaboración, el curado y el transporte. Por esta razón, es importante que los cilindros se realicen y curen siguiendo de manera estricta lo indicado en el procedimiento normativo. Cualquier desviación del procedimiento va a resultar en mayor riesgo de obtener variaciones altas, resistencias bajas, sobre diseños para resistencia innecesarios; mayores costos y demoras en las obras. El procedimiento para una correcta elaboración y protección de especímenes lo puedes consultar en la NTC 550.
A continuación te daremos ejemplos con respecto a algunas causas y efectos que podrías presentar si no realizas los especímenes siguiendo el estándar normativo. Ver tabla No 3.
Tipos de curado
La NSR 10, capitulo C.5.6, menciona dos tipos de curado con usos diferentes. El primero de ellos es el curado en laboratorio o estándar (C.5.6.3) que se compone de un curado inicial y un curado final para los especímenes de concreto, que se explica en detalle en la NTC 550. Se usa para verificar la conformidad de la resistencia a la compresión especificada (f´c). El segundo se trata del curado en obra (C.5.6.4), donde se usan muestras adicionales que son colocadas en las mismas condiciones de exposición que tiene el elemento de concreto donde se colocó la mezcla. Se usa para evaluar la calidad del curado de la obra y tomar otras decisiones del proceso constructivo, como tiempo de desencofrado o duración del curado, entre otras.
Conclusiones
- La toma de muestra de concreto y la elaboración de especímenes debe ser realizada por personal calificado, y las nuevas normas aclaran cómo se certifica su competencia.
- La toma de muestras de concreto y la elaboración de las muestras para hacer ensayos es una actividad especializada y de alto cuidado.
- Deberías estar atento a los nuevos procedimientos normalizados para la aceptación del concreto, pues las normas de ensayo se actualizan constantemente.
- Modificar el proceso de muestreo y ensayo, respecto a lo que indica la norma, tiene resultados inciertos que resultarán en sobrecostos, pérdida de tiempo y que se pierda la información del ensayo porque al estar errados deban ser descartados.
Autora
Diana Soler García, Ingeniera Civil
Coordinadora de Soporte Técnico comercial
Cemento Alión regional oriente
Noviembre 2024
