Control de componentes del hormigón.

El control consta de dos fases: en la primera, al comienzo de Ja obra, se efectúan unos ensayos de aptitud para comprobar la validez del origen de suministro escogido; en la segunda, a lo largo de la obra, se efectúan periódicamente unos ensayos de control para comprobar que las características continúan sjeido adecuadas. Cuando se trate de hormigón preparado, será la central la obligada a efectuar estos ensayos.
 

1.º CEMENTO

Los ensayos de aptitud deben efectuarse sobre la totalidad de las característiças que prescribe la Instrucción RC97 , para lo cual déberáenviarse una muestra de 8 kg al laboratorio, con suficiente antelación respecto al comienzo de la obra. El laboratorio debe determinar también el contenido en ión cloro, valor éste que, sumado a los contenidos que aporten los restantes componentes del hormigón, no debe exceder del 0,4%  del peso del cemento, por razones de durabilidad.

Una vez aprobado el origen de suministro, se debe efectuar un ensayo de control cada tres meses de obra en casos normales, tomando una muestra de 8 kg formada por mezcla intima de tres porciones por lo menos. Estas porciones se tomarán de diferentes sacos o a distintas profundidades del silo si el cemento se suministra a granel.

La muestra debe corresponder a una misma partida de cemento, no debiendo mezcla porciones procedentes de diferentes partidas.

Las determinaciones que deben efectuarse en cada ensayo de control son:

a) Si el cemento posee Sello o Marca de Conformidad:

• en este caso los ensayos podrán sustituirse por un Certificado, expedido por el fabricante correspondiente a la producción de la jornada a la que pertenezca la partida servida.

b) Si el cemento no posee Sello o Marca de Conformidad:

• componentes del cemento;
• principio y fin de fraguado;
• resistencia a compresión;
• estabilidad de volumen.

Un resultado negativo en cualquiera de las determinaciones, confirmado por el oportuno contraensayo, debe dar origen al rechazo de la partida correspondiente, salvo demostración de que no supone riesgo apreciable para la resistencia y durabilidad del hormigón.

Con independencia de lo anterior, cuando el cemento experimente un almacenamiento superior a tres semanas, conviene efectuar los ensayos de principio y fin de fraguado y de pérdida al fuego, para comprobar que no ha experimentado alteraciones (meteorización).

Respecto a las condiciones de almacenamiento y conservación del cemento.

2.° AGUA

Los ensayos de aptitud deben efectuarse sobre la totalidad de características que prescriben las normas, para lo cual deberá enviarse una muestra de 2 litros al laboratorio, con suficiente anticipación al comienzo de la obra.

Una vez aprobado el origen de suministro, no es necesario realizar nuevos ensayos durante la obra si, como es frecuente, se está seguro de que no variarán las características del agua. En caso contrario (corno sucede cuando el agua viene de pozos cuyo nivel freático varía a lo largo del año; o de ríos cuyas aportaciones experimentan variación apreciable), deberán efectuarse nuevos análisis en las ocasiones oportunas.
Es fundamental la absoluta limpieza del recipiente en que se recoja la muestra.

3.° ÁRIDOS

Los ensayos de aptitud deben efectuarse sobre la totalidad de las características que prescriben las normas, para lo cual deberá enviarse al laboratorio una muestra de 15 litros de arena y 50 litros de grava.

Si se desea que el laboratorio realice también ensayos de dosificación, la muestra deberá ser de 200 litros de arena y 400 litros de grava.

Una vez aprobado el origen de suministro, no es necesario realizar nuevos ensayos durante la obra si no varían las fuentes de origen. Pero si éstas varían (caso de canteras con diferentes vetas) o si alguna característica se encuentra cerca de su límite admisible, conviene repetir los ensayos periódicamente de manera que durante toda la obra se hayan efectuado por lo menos cuatro controles.

Independientemente de lo anterior, que se refiere a ensayos de aptitud de los áridos para fabricar hormigones  deben efectuarse durante la obra controles de granulometría (prestando una especial atención al tamaño máximo del árido) y de contenido de humedad, con la frecuencia adecuada a las variaciones esperables.

Conviene conservar muestras de los áridos, en especial de la arena, hasta un año después de finalizada la obra. Bastan las mismas cantidades indicadas como necesarias para los ensayos de aptitud

4.º ADITIVOS

Es difícil controlar la calidad de los aditivos en sí, debido a que son productos amparados por patentes Y no suele haber información suficiente acerca de su composición.

Los ensayos iniciales de aptitud pueden efectuarse realizando cinco series comparativas de seis probetas una serie sin aditivo Y las otras cuatro con diferentes dosis del mismo (iguales a 0,5; 1; 2 y 3 veces la dosis recomendada por el fabricante), con objeto de conocer su efecto sobre el hormigón. EL parámetro que debe medirse es el modificado por el aditivo (resistencia a tres días; contenido en aire ocluido; principio y fin de fraguado, etc., según el caso).

No deben utilizarse aditivos que no vayan correctamente etiquetados y acompañados de un certificado de garantía del fabricante.

5.º ADICIONES

Si se emplea humo de sílice o cenizas volantes, debe exigirse un certificado de garantía, emitido por un laboratorio acreditado, relativo al cumplimiento de las prescripciones correspondientes.
 

Los ensayos de aptitud deben efectuarse sobre la totalidad de características que prescriben las normas. Para la determinación del índice de actividad debe emplearse el mismo cemento que vaya a utilizarse en la obra.

Una vez aprobado el origen de suministro, se debe efectuar un ensayo de control cada tres
meses de obra, efectuando las siguientes determinaciones:

• Para las cenizas volantes: trióxido de azufre, pérdida por calcinación y finura.
• Para el humo de sílice: pérdida por calcinación y contenido de cloruros.

El incumplimiento de alguna de las especificaciones será razón suficiente de rechazo.

El control y la seguridad - Obras de Hormigón.

Toda estructura de hormigón armado, una vez construida, ofrece multitud de características, más o menos significativas, que difieren de las proyectadas: las armaduras no están exactamente en la posición definida en los planos; el hormigón no tiene exactamente la resistencia especificada; las dimensiones de las piezas no coinciden con las previstas, etc.

El grado de concordancia de la estructura real con la proyectada es un índice de la calidad de ejecución de aquélla. Cuanto más alto sea el control, mayor será dicho índice, más fielmente se cumplirán las hipótesis supuestas por el proyectista, y, por consiguiente, los coeficientes de’ seguridad reales que presente la estructura se aproximarán más a los teóricos. Por el coñtrario, en una obra poco controlada las desviaciones serán grandes y, en consecuencia, se verán mermados los márgenes reales de seguridad.

Existe por consiguiente una relación entre la seguridad real de una estructura y el control ejercido durante la construcción de la misma. Si el proyectista impone para la ejecución un control cuidadoso y sistemático, podrá utilizar en sus cálculos valores más afinados para los coeficientes parciales de seguridad, γ; contrariamente, el proyectista podrá tolerar controles de ejecución menos cuidados si, habiéndolo previsto en sus cálculos, se ha cubierto mediante el oportuno aumento de los coeficientes γ. En ambos casos, el margen de seguridad real de la estructura construida será aproximadamente el mismo.

En aplicación de esta filosofía, la Instrucción española prescribe diferentes valores del coeficiente de mayoración de acciones, γf, en función del nivel de control de la ejecución.

TABLA 11.4

Control de calidad de las obras de hormigón - Introducción.

Hasta épocas no muy lejanas, el control de calidad se confiaba a la pericia y vigilancia del técnico director de la obra, actuando con arreglo a su buen sentido y criterio personal. Hoy día, en que las técnicas estadísticas de control de calidad han alcanzado gran desarrollo en otros sectores industriales, la construcción ha sabido asimilar dichas técnicas y adaptarlas a sus problemas propios.

Se entiende por control de calidad un conjunto de acciones y decisiones que se toman, bien para cumplir las especificaciones, bien para comprobar que éstas han sido cumplidas. Un estudio completo del tema requiere analizar por separado las distintas fases de! proceso constructivo y los sujetos responsables de las mismas, según el esquema simplificado de la figura 10.1.

Figura 10.1 Modelización del control de calidad en construcción 

 

Dentro de cada fase debe existir un control de producción a cargo de quien realiza la actividad cuyo objeto es obtener una segundad razonable de que se están cumpliendo las especificaciones. Y en la transmisión de productos entre fases debe existir un control de recepción, a cargo de quien recibe el producto, cuyo objeto es comprobar que se han cumplido las especificaciones mediante reglas de conformidad aceptadas previamente. Al conjunto de ambos controles se denomih1 control de calidad.

Conviene advertir que la mecánica de control puede admitir muchas variantes, ya que los sistemas de control que pueden imaginarse son muy variados. Lo que verdaderamente importa es efectuar un control de acuerdo con un cierto sistema previamente establecido, siendo menos importante cuál sea este último, dentro de ciertos límites. En este sentido, a lo largo del presente capítulo se expone una forma de operar suficientemente sencilla y que cubre la mayor parte de las necesidades de la práctica.

Hormigón Armado: Vida útil de una estructura.

De lo dicho hasta aquí se desprende que toda estructura se irá degradando inevitablemente con el paso del tiempo, hasta alcanzar el final de su vida útil de servicio. Esto no significa que, una vez alcanzado tal punto, la estructura deba ser demolida, sino que ya no coznpensa proceder a nuevas reparaciones, debido al alto costo de las mismas. 

Figura 9.26 Influencia del curado en la permeabilidad del hormigón. Fuente: CEB, 1986

Salvo alguna rara excepción, las normas no especifican la vida útil qucedeben tener las estructuras (vida proyectada en servicio), pero suelen admitirse, como valores implícitos en las normas, los de 100-120 años para puentes y 60-80 para estructuras de edificación.

La Guía de Durabilidad del CEB ofrece la denominada Ley de De Sitter o Ley de los cinco, que ilustra bien la influencia que cada una de las fases del proceso constructivo ejerce sobre la vida útil de una estructura. Como indica la figura 9.27, el proceso de degradación puede dividirse en cuatro fases:
 

A. Fase de buen comportamiento, que será tanto mas dilatada cuanto más correctamente se haya

proyectado y construido la estructura.

B. Fase de precorrosión, en la que la carbonatación y los iones cloruro comienzan a llegar al acero. Si se identifica el problema, puede intervenirse con carácter preventivo, por ejemplo, aplicando recubrimientos superficiales adecuados.

C. Fase de corrosión local activa, en la que aparecen fisuras, manchas de óxido, etc. Son necesarios trabajos de reparación y mantenimiento.

D. Fase de corrosión generalizada, en la que las reparaciones necesarias son de una gran envergadura. 

Figura 9.27 La “Ley de los cinco”, Fuente: CEB, 1986

Pues bien, según De Sitter, un euro gastado en proyectar y construir correctamente la estructura (fase 1) es tan eficaz como 5 gastados en la fase 2, o como 25 en la fase 3, o como 125 en la fase 4. Ya se comprende que ésta no es ninguna regla exacta, pero lo que viene a significar sí es exacto: La forma más económica de Conseguir una prolongada vida útil es proyectar la estructura correctamente desde el principio, y ejecutarla correctamente después. 

Para alcanzar este objetivo deberá tenerse en cuenta lo dicho en este apartado, así como en los apartados 5.7 Y 11.11. 

Hórmigon Armado: Factores influyentes corrosión del acero.

Todos los procesos descritos descansan en fenómenos de difusión. La carbonatación se produce por difusión del CO2 en los poros llenos de aire (como todo gas, el CO2 requiere un medio aéreo para poder progresar si el hormigón está completamente sumergido en agua, no se carbonata). La penetración de cloruros se produce por difusión de cloruros en los poros llenos Je agua (el cloruro requiere un medio húmedo para su transporte). En fin, la corrosión se produce mediante un proceso electrolítico de transporte de iones hierro con aportación de oxígenos es decir, por difusión deI O, en los poros llenos de aire (en forma análoga al CO2).

En definitiva: la corrosión no se produce en hormigón totalmente seco (por estar impedido el proceso electrolítico de transporte de iones) ni en hormigón totalmente saturado de agua (por falta de oxígeno), incluso habiendo quedado destruida la capa pasiva que protege a las armaduras. En condiciones medias de humedad la corrosión es posible/probable, especialmente en ormig0nes carbonatados. Y el caso más desfavorable corresponde a ciclos de sequedad— humedad (caso de canales, muelles marítimos, etc.) en combinación con altas temperaturas, ya que al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de todos los procesos implicados. 

La influencia de las fisuras de pequeña anchura que puedan presentar las piezas (por flexión u otras causas) no es tan grande como podría parecer, por tratarse de zonas muy localizadas cuyo efecto en los fenómenos de penetración, que acabamos de estudiar, es menos importante que el de la totalidad de la superficie expuesta al ambiente. Por otro lado, las fisuras menores de 0,4 mm de anchura suelen colmatarse (autocicatrización) con los depósitos cálcicos, suciedad, etc. Lo que tiene verdadera importancia es la compacidad del hormigón del recubrimiento y el espesor del mismo, pudiendo retenerse la idea de que la durabilidad de la pieza varía con el cuadrado del recubrimiento: a un recubrimiento doble, corresponde un tiempo cuatro veces mayor de aparición del riesgo de corrosión.

Como es natural, las condiciones ambientales de la estructura constituyen otro factor determinante de su durabilidad, razón por la que, tanto la relación AJC como el contenido de cemento, aparecen convenientemente limitados en todas las Instrucciones, en función de tales condiciones del ambiente. Véase al efecto la tabla 3.3.

En lo que respecta al curado, debe tenerse en cuenta la diferente influencia que ejerce sobre la permeabilidad del hormigón, en función del tipo de cemento. Como muestra la figura 9.26, en los cementos portland puros la diferencia entre curar bien y curar mal no es tan grande como en los cementos de adición. Ahora bien, si el curado se efectúa correctamente, los cementos de adición presentan ventajas sobre los portland puros. La idea que debe retenerse es la siguiente: on un buen curado, a mayor cantidad de adiciones en el cemento corresponde una mayor impermeabilidad del hormigón; y con un mal curado, a mayor cantidad de adiciones corresponde una mayor permeabilidad. 

De todo lo dicho se deduce la necesidad de emplear:
 

• Una relación agua/cemento lo más baja posible
• Una dosis de cemento lo más alta posible
• Un recubrimiento generoso, y
• Un curado prolongado e ininterrumpido.

Hormigón Armado: Causas que originan la corrosión del acero.

En condiciones normales, el agua contenida en los poros del hormigón está cargada de hidróxido cálcico, con valores de pH superiores a 12,5. Gracias a esta gran alcalinidad del hormigón, el acero se encuentra protegido contra la corrosión, al formarse en su superficie una capa microscópica de óxido, denominada capa pasiva, que impide la disolución del hierro. Se dice por ello que el acero recubierto de hormigón está protegido por pasivación.

Ahora bien, el CO2 del aire penetra desde la superficie de la pieza, a través de los poros, hacia el interior del hormigón (tanto más rápidamente cuanto mayores sean los poros) y se combina con el hidróxido cálcico, según la reacción: 

Esto significa que el hidróxido cálcico va desapareciendo paulatinamente de la red capilar para transformarse en carbonato cálcico, el cual forma una costra cuyo espesor aumenta con el tiempo y cuya dureza es superior a la del interior de la pieza (de ahí que no pueda utilizarse el esclerómetro en hormigones viejos, ya que la costra carbonatada arroja valores superiores a los del hormigón sin carbonatar, lo que falsea el resultado por el lado de la inseguridad). La disminución de hidróxido cálcico origina una disminución del pH del hormigón y, cuando el valor de éste queda por debajo de 9 en la zona de contacto con las armaduras, la capa pasiva se destruye y el acero pierde su protección frente a la corrosión.

El fenómeno descrito se clenomína carbonatación del hormigón. El proceso de carbonatación avanza lentamente de la superficie al interior de las piezas y, antes o después, alcanza el nivel de la armadura. El parámetro decisivo es la permeabilidad del hormigón, junto con el espesor del recubrimiento.

Otra causa por la que puede perderse la capa protectora del acero es la presencia de iones cloruro con una concentración mayor de un determinado valor. En este caso, un parámetro importante es la cantidad de cemento, porque este material es capaz de combinarse con los iones cloruro (sal de Frideli) y actúa así de freno en el proceso, ya que únicamente los iones cloruro libres en la fase acuosa de los poros son dañinos para el acero. Por esta razón, la Instruccion española limita el contenido en ión cloro en el hormigón a valores que son función del contenido en cemento.

El tercer elemento dañino para el acero es el oxígeno del aire, auténtico responsable de la oxidación del acero. Al oxidarse, las barras aumentan de volumen en más de seis veces, provocando la rotura del hormigón con aparición de fisuras longitudinales en la dirección de la barra; y van perdiendo sección útil, hasta absorber, si no se actúa a tiempo, todo el margen de seguridad de la pieza.

Durabilidad del hormigón armado.

Los procesos de degradación de las estructuras de hormigón armado son inevitables, debido paso del tiempo. Ahora bien, si se adoptan las medidas adecuadas en las distintas fases del proceso constructivo (diseño, proyecto, elección de materiales, construcción, uso y mantenimiento), es posible conseguir una prolongada vida útil de la estructura. Para ello es imprescindible conocer, aunque sólo sea a grandes rasgos, el comportamiento del hormigón armad0 frente a las acciones impuestas por el medio ambiente.

Ya se estudio la durabilidad del material hormigón. En este articulo nos ocuparemos de la durabilidad del hormigón armado y, en particular, de los mecanismos que provocan la corrosión del acero, que presentaremos de forma simplificada. Para concluir, harem algunas consideraciones en torno al concepto de vida útil, que cada día alcanza mayor importancia.