La evaluación in situ de la resistencia del hormigón es un desafío principal en la evaluación del estado de la infraestructura existente o el control de calidad de las nuevas construcciones. Los propietarios, gerentes de mantenimiento de tales estructuras de concreto existentes normalmente prefieren métodos no destructivos y no intrusivos para evitar daños mayores a una estructura que ya está en dificultades. En proyectos de construcción, cambiar a no destructivo significa menos intervención, tiempos de inactividad más cortos y ahorro de dinero. Sin embargo, todas las partes están de acuerdo en que la resistencia del hormigón es un parámetro fundamental. En este artículo, revisaremos las posibles opciones y soluciones prácticas para la evaluación in situ de la resistencia del hormigón.

Evaluación in situ de la resistencia del hormigón

La resistencia del hormigón ( resistencia a la compresión) es, con mucho, la propiedad más importante del hormigón. Representa las características mecánicas del hormigón; La resistencia a la compresión de 28 días de cilindros de concreto o muestras de cubos ha sido ampliamente aceptada como la resistencia mínima del concreto especificada en la mayoría de los códigos de diseño ( ACI 318-14 , CSA A23.3-14 ). La resistencia del hormigón también se considera un factor clave para obtener el rendimiento de durabilidad deseado. La evaluación de la resistencia del hormigón es una tarea importante:

• Estructuras existentes : la resistencia del hormigón es de especial interés para los ingenieros que participan en la evaluación del estado estructural de las estructuras de hormigón. Se utiliza para evaluar las características mecánicas y el rendimiento de durabilidad del hormigón.
• Construcción nueva: la resistencia del concreto generalmente se monitorea durante el proceso de construcción. Los ingenieros de construcción, los directores de proyectos y los auditores de Control de calidad y Garantía de calidad dependen de los resultados de la prueba de resistencia a la compresión. Cuando la prueba de compresión en cilindros de concreto produce bajas roturas, los ingenieros requieren herramientas confiables para evaluar la resistencia real del concreto.

Las pruebas no destructivas (NDT) ofrecen un enfoque interesante para evaluar la resistencia a la compresión del hormigón. Los métodos NDT brindan acceso a las propiedades del material sin dejar de ser rápidos y de costo moderado ( Breysse, 2012 ). El siguiente artículo echará un vistazo rápido a algunas de las principales soluciones de ensayos no destructivos para la evaluación in situ de la resistencia del hormigón . En la primera parte, presentaremos y discutiremos los métodos NDT para evaluar la resistencia del concreto en estructuras existentes. En la segunda parte, presentaremos y revisaremos los métodos NDT para la evaluación de la resistencia del concreto en edades tempranas.

1- Prueba de compresión en núcleos de hormigón

La extracción de muestras de concreto ( Leer más: Desafíos de la extracción de núcleos de concreto ) y las pruebas de resistencia a la compresión a menudo se consideran la solución más rentable y confiable. De hecho, muchos códigos y directrices consideran que este es el único método aprobado para evaluar la resistencia del hormigón. En este caso, el núcleo de hormigón se toma de la estructura existente.

Pros

• Este es el método más confiable para estimar la resistencia a la compresión. El método es relativamente rápido.

Contras

•  Es destructivo. No solo daña la integridad del concreto, también puede afectar las barras de refuerzo en las estructuras de RC. Se necesitan herramientas de localización de barras de refuerzo, como el radar de penetración de tierra – GPR , para evitar este problema.
•  La selección de ubicaciones de prueba puede resultar difícil. Seleccionar la mejor ubicación de los núcleos es relativamente subjetivo.
•  Es necesario reparar las ubicaciones de los núcleos.
•  La extracción de testigos no es una opción para los propietarios de estructuras importantes, especialmente cuando existe la preocupación de dañar aún más la estructura.

2- La prueba de extracción

El concepto detrás de la prueba de extracción es que la fuerza de tracción requerida para tirar de un disco de metal, junto con una capa de hormigón, desde la superficie a la que está unido, está relacionada con la resistencia a la compresión del hormigón. normalmente se utiliza para el diagnóstico precoz de problemas de fuerza. Sin embargo, se puede utilizar para evaluar la resistencia del hormigón en estructuras existentes. La prueba de extracción consiste en colocar una pequeña pieza de equipo en el perno, tuerca, tornillo o fijación exterior. Luego se tira de esto al nivel de carga de tensión designado para determinar qué tan fuerte y segura es la fijación.

Pros

• Relativamente fácil de usar
• Si se establece una relación con la fuerza, el mothod puede ofrecer resultados de prueba sólidos.

Contras

• La prueba de extracción a menudo implica aplastar y dañar el concreto

3- Martillo de rebote para resistencia del hormigón

El número de rebote de concreto endurecido (consulte ASTM C805 ) se puede utilizar para evaluar:

• Uniformidad in situ del hormigón,
• para delinear variaciones en la calidad del hormigón a lo largo de una estructura, y
• para estimar la resistencia en el lugar si se desarrolla una correlación ( Leer más )

El martillo de rebote funciona según el principio de rebote y consiste en medir el rebote de la masa de un martillo accionado por resorte después de su impacto con el hormigón. Se han comercializado nuevas versiones de la prueba y se utilizan para ayudar a los ingenieros y al inspector con una gama más amplia de propiedades del material. Debido a su simplicidad y bajo costo, el martillo de rebote es la prueba no destructiva más utilizada para concreto. Se utiliza con frecuencia, aunque por error, como herramienta para evaluar la resistencia del hormigón. Malhotra (2004) sostiene que “hay poca relación teórica aparente entre la resistencia del hormigón y el número de rebote del martillo. Sin embargo, dentro de ciertos límites, se han establecido correlaciones empíricas entre las propiedades de resistencia y el número de rebote. ACI 228.1R describe un procedimiento estándar para calibrar los resultados de las pruebas para cada proyecto específico y utilizar la correlación específica del proyecto para evaluar la solidez. Esto minimizará el número de pruebas intrusivas.

Pros

• Es fácil de usar para la mayoría de las aplicaciones de campo.
• La prueba se puede utilizar para estudiar la uniformidad del hormigón.

Contras

• El estado de la superficie, la presencia de barras de refuerzo, la presencia de huecos debajo de la superficie pueden afectar los resultados de la prueba.

4- Velocidad de pulso ultrasónico

Los métodos UPV se han utilizado tradicionalmente para el control de calidad de materiales, en su mayoría materiales homogéneos como metales y uniones soldadas. Con el reciente avance en la tecnología de transductores, la prueba ha sido ampliamente aceptada para probar materiales de concreto. El procedimiento de prueba se ha estandarizado como ” Método de prueba estándar para la velocidad del pulso a través del concreto” (ASTM C 597, 2016) . El concepto detrás de la tecnología es medir el tiempo de viaje de las ondas acústicas en un medio y correlacionarlas con las propiedades elásticas y la densidad del material. El tiempo de viaje de las ondas ultrasónicas refleja la condición interna del área de prueba. Algunos investigadores han intentado desarrollar una relación entre la fuerza y ​​la velocidad de las olas.

Pros

• La UPV se puede utilizar para detectar otras deficiencias del subsuelo

Contras

• El método se ve afectado por la presencia de barras de refuerzo, huecos y grietas.
• No hay suficientes resultados para evaluar la confiabilidad del método en el campo.

5- Métodos NDT combinados

Como discutimos anteriormente, el martillo de rebote y la velocidad de pulso ultrasónico son los métodos NDT más utilizados para evaluar la resistencia del concreto en estructuras existentes ( Malhotra, 2004) Los métodos combinados implican una combinación de métodos NDT para predecir la resistencia del hormigón en el sitio. La combinación de la UPV y el martillo de rebote ha sido estudiada por varios investigadores. Breysse, 2012 ha realizado una revisión exhaustiva de la literatura sobre los métodos combinados. La mejora de la precisión de la predicción de resistencia se logra mediante el uso de factores de corrección que tienen en cuenta la influencia del tipo de cemento, el contenido de cemento, el tipo de agregado petrológico, la fracción de agregado fino y el tamaño máximo del agregado. La precisión de la combinación de martillo de rebote y velocidad de pulso ultrasónico da como resultado una mayor precisión en la estimación de la resistencia a la compresión del hormigón ( Hannachi y Guetteche, 2012 ). Es muy importante considerar que la precisión de todas y cada una de las relaciones depende de la calibración y correlación que se realice con las pruebas destructivas (muestras de núcleo). Si bien los métodos combinados todavía dependen de pruebas intrusivas para producir resultados precisos, tienen un enorme potencial para reducir la cantidad de pruebas destructivas en un sitio de trabajo.