Resistencia in situ del hormigón (I) Testigos. Parte 1

La extracción de testigos para su rotura a compresión se encuentra regulada por la norma UNE-EN 12504-1:2001 Ensayos de hormigón en estructuras. Parte 1: Testigos Extracción, examen y ensayo a compresión y en la más reciente EN 13791:2007 (2009 en la versión española) Evaluación de la resistencia a compresión in-situ en estructuras y elementos prefabricados de hormigón. A parte de las prescripciones de dichas normas, veremos también algunas consideraciones a tener en cuenta en la toma de muestras y valoración de resultados extraída de la numerosa documentación existente. El hormigón es, probablemente, la estrella de los estudios de construcción e ingeniería.

Otras normas de aplicación son la ASTM C42/C421M Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete y la CSTR Nº 11 (Concrete Society Technical Report) Concrete core testing for strength.

Geometría del testigo

Si bien las normas UNE establecen la posibilidad de obtener probetas cúbicas a partir de las muestras extraídas, lo normal es ensayar las probetas con la misma geometría con la que se extraen, es decir, con forma cilíndrica.

Las relación longitud/diámetro óptima es de 2 con una tolerancia de ± 1 % en la medición de la longitud y diámetro. A su vez, el diámetro de 150 mm no conlleva la aplicación de ningún factor de corrección de la esbeltez, por lo que también se considera óptimo. Como norma general el diámetro del testigo debe ser mayor que 3 veces el tamaño máximo del árido.

No siempre es posible extraer testigos de este diámetro ya que factores como las dimensiones de la pieza a ensayar (a la que no debemos causar excesiva debilidad) o la disposición de las barras de refuerzo impiden emplear el diámetro deseado.

Principalmente encontramos dificultades en la extracción de testigos en las obras de rehabilitación de edificios antiguos, donde áridos aislados pueden superar los 50 mm.

En algunos casos, puede recurrirse al empleo de testigos de 50 mm ampliando la campaña, ya que determinados estudios proponen una disminución o incremento en la precisión de los resultados, si bien no existe consenso en cuanto a la influencia del tamaño en la resistencia.

La norma UNE-EN 12504, basándose en estudios experimentales, propone lo siguiente

Tamaño máximo de árido de 20 mm

– Testigos de 100 mm de diámetro, resistencia un 7% superior a los de 50 mm.

– Testigos de 50 mm de diámetro, resistencia un 20% superior a los testigos de 25 mm.

Tamaño máximo de árido de 40 mm

– Testigos de 100 mm de diámetro, resistencia un 17% superior a los testigos de 50 mm.

– Testigos de 50 mm de diámetro, resistencia un 19% superior a los testigos de 25 mm.

La EN 13971 mantiene la relación óptima de longitud/diámetro en 2, e indica que siempre que mantengamos esta proporción y el diámetro no sea inferior a 100 mm, el resultado equivaldrá a probetas cilíndricas de 150 mm de diámetro por 300 mm de alto fabricadas y curadas en las mismas condiciones de la muestra. No obstante permite el ensayo de muestras inferiores a los 100 mm de diámetro.

Según esta norma, con 50 mm y relación l/d=1 obtendremos una desviación mayor en el valor de la resistencia por lo que, en caso de optarse por diámetros inferiores, los resultados deben corregirse interpolando entre valores de diámetro 100 mm y diámetro 50 mm, y triplicado el número de muestras de este último diámetro frente al anterior. Sobre los diámetros inferiores a 50 mm se expone que no son objeto de esta norma. En la versión española se señala que la transposición de resultados a partir de testigos con diámetros entre 50 mm y 150 mm y con otras relaciones entre la longitud y el diámetro debe basarse en factores de conversión establecidos como adecuados, si bien nada se indica de estos factores.

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La inspección visual

Es necesario efectuar una inspección visual antes de romper los testigos y reflejar en el informe de resultados los posibles defectos que puedan presentar las muestras. En general se debe indicar lo siguiente:

– Presencia de fisuras indicando en croquis su ubicación, longitud y espesor máximo de apertura.

Desprendimiento de áridos gruesos indicando en croquis su ubicación y tamaño máximo.

Irregularidades en la sección.

– Presencia de barras de refuerzo indicando en croquis su ubicación y diámetro.

– Presencia de coqueras indicando tamaño y profundidad.

Nidos de grava (conjunto de árido grueso con escasa o nula presencia de la pasta de cemento)

Lógicamente, estos factores influirán en menor o mayor grado en la resistencia del testigo. Debemos evaluar si los defectos son lo suficientemente significativos como para desechar el testigo o bien para considerar un resultado mermado.

Otros datos de relevancia a indicar en el informe:

Densidad (peso/volumen)

Tamaño máximo del árido.

Coherencia del tamaño del árido grueso.

Porosidad.

Proceso extracción

Si bien encontramos extensa literatura al respecto, en primer lugar debemos tener en cuenta las limitaciones físicas en la extracción. En un laboratorio, sobre piezas más o menos manejables es posible extraer testigos desde cualquier dirección o cara de la pieza, pero en obra, es algo más complicado. La máquina de extracción está compuesta principalmente por un motor eléctrico y una corona giratoria refrigerada por agua. La refrigeración puede ser suministrada por bombeo o gravedad. La refrigeración por gravedad está limitada en algunos elementos pues hay que situar el depósito por encima de nivel de la perforadora, lo que nos impediría, por ejemplo tomar un testigo de la zona superior de un pilar. Como el agua debe penetrar en la corona solo podremos extraer testigos con la maquinaría en horizontal o en vertical hacia abajo, pero no hacia arriba.

Otro de los condicionantes es que tenemos que anclar la perforadora a un punto muy rígido mediante pernos de alta resistencia capaces de soportar su peso, generalmente en la misma pieza donde se realiza el ensayo.

Como en el vertido de hormigón en pilares se puede producir cierta segregación en el hormigón no es conveniente tomar testigos de la zona inferior ni superior, sino de la zona intermedia.

Antes de la extracción debemos intentar localizar las armaduras mediante un pachómetro o ejecutando unas rozas superficiales que nos indiquen donde se encuentra el refuerzo.

La profundidad de perforación debe ser mayor que la altura del testigo deseado ya que no hay corte en el interior, sino una fractura que provocamos una vez extraída la corona mediante un cincel, por lo que la pieza necesitará de un corte posterior desechándose la zona fracturada.

Número de muestras

He aquí la pregunta “del millón”: ¿Cuántos testigos es necesario extraer? Como todas las preguntas de este tipo, la respuesta es: depende. Y depende principalmente de lo que estemos estudiando.

No es lo mismo estudiar una amasada con un valor negativo en la serie de probetas que un edificio a restaurar del que no tenemos ninguna información.

En general, todas las normas que estamos utilizando en esta entrada hacen referencia a obras de nueva ejecución, o al menos, obras sobre las que dispongamos de una documentación suficiente como para tener controladas la ubicación y características de las amasadas.

La norma Concrete core testing for strength, señala que la resistencia media del hormigón para un número n de testigos, puede variar un porcentaje de la resistencia real de 12±%/√n contando siempre con un valor de n (número de muestras) superior a cuatro. Esto es válido si tenemos controladas las amasadas (camiones vertidos), pero no para una estructura completamente desconocida.

La Norma EN 13791 sugiere que la evaluación de la resistencia del hormigón en una región determinada debe estar basada en los resultados de al menos tres testigos de 100 mm de diámetro. Si el testigo es de 50 mm de diámetro, estos números han de triplicarse. Una región comprende uno o varios elementos estructurales de los que se conoce que forman parte de la misma población. No obstante, la norma también expresa que por razones estadísticas y de seguridad, deberían extraerse tantos testigos como sea practicable.

El CSTR Nº 11 propone un mínimo de cuatro testigos tomados de cada lote de hormigón con lo que obtendríamos una resistencia en un intervalo del ±15% respecto al valor verdadero.

Referencias bibliográficas (29) (30) (31) (32) (33) y (34)

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