1. Control de Calidad Del Concreto

1

CONTROL DE CALIDAD

DEL CONCRETO

2

CONTENIDO

PREFACIO ........................................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 5

REGLAMENTO DE LAS CONSTRUCCIONES.- Capítulo 4 ....................................... 7

TÉCNICAS ESTADÍSTICAS ............................................................................................. 8

MÉTODOS RÁPIDOS PARA CALCULAR LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR ........... 10

PROBABILIDAD Y DESVIACIÓN ESTÁNDAR.......................................................... 15

RESISTENCIA ESPECIFICADA f'c............................................................................... 18

JUSTIFICACIÓN PARA ADMITIR PRUEBAS DE RESISTENCIA QUE

RESULTEN INFERIORES............................................................................................... 19

CRITERIOS DE CALIDAD ............................................................................................. 20

EXPERIENCIA DE CAMPO O MEZCLAS DE PRUEBA........................................... 21

REQUISITOS DE RESISTENCIA................................................................................... 22

MATERIALES Y CONDICIONES SEMEJANTES ...................................................... 23

BASES PARA ESTABLECER LOS REQUISITOS DE RESISTENCIA .................... 24

VARIACIONES EXCESIVAS O RESULTADOS DE PRUEBA INSUFICIENTES . 26

MEZCLAS DE PRUEBA .................................................................................................. 27

RELACIONES AGUA/CEMENTO PERMISIBLES ..................................................... 29

INCLUSIÓN DE AIRE ...................................................................................................... 30

CONCRETO IMPERMEABLE ....................................................................................... 32

RESISTENCIA A LOS SULFATOS ................................................................................ 33

PRUEBA A TENSIÓN POR COMPRESIÓN DEL CONCRETO ............................... 35

FRECUENCIA DE LAS PRUEBAS ................................................................................. 36

NIVEL REQUERIDO DE RESISTENCIA ..................................................................... 38

CURADO EN CAMPO ...................................................................................................... 39

PRUEBAS DE CORAZONES........................................................................................... 40

PRUEBAS DE CARGA ..................................................................................................... 41

REFERENCIAS ................................................................................................................. 45

3

PREFACIO

El manual constituye un nuevo tipo de publicación del ACI que se dirige más al aprendizaje

y a la educación que a la reglamentación y dirección. La serie de manuales sobre Building

Code Requirements for Reinforced Concrete ("Requisitos del Reglamento de las

Construcciones de Concreto Reforzado") ACI 318-71 tiene como objeto capacitar al

estudiante o profesionista a entender los preceptos del Reglamento y proporcionar ejemplos

de aplicación. Al estudiar los manuales del Reglamento, se obtiene una valiosa experiencia

de aprendizaje, .gracias a la cual los preceptos del Reglamento adquieren más significado

para el lector.

El comité ACI 318 es responsable de ese Reglamento de las Construcciones de Concreto

Reforzado, que de aquí en adelante se llamará Reglamento. El Reglamento del ACI se ha

escrito observando el principio de que en un reglamento de construcción se mencionan

solamente los requisitos mínimos necesarios para la salubridad y seguridad de la

comunidad. El propietario o el proyectista de una estructura en .particular puede exigir un

nivel de calidad de materiales y construcción superior al nivel indicado por los requisitos

mínimos del Reglamento. Pero en ninguna circunstancia deben tolerarse normas inferiores.

El Reglamento o cualquier interpretación suya no puede hacer las veces de los

conocimientos sólidos de ingeniería, ni de la experiencia o el criterio.

William A. Cardan

4

CORDON, WILLIAM A., CONTROL DE CÁLIDAD DEL CONCRETO, Manual ACI E

704-4, American Concrete Institute, Detroit, 1973.

En el Manual ACI E 704-4 se expone el empleo de la desviación estándar para establecer la

variabilidad en las pruebas de resistencia del concreto y se aplica a las normas de calidad

descrita en el Capitulo 4 del Reglamento ACI 318-71. Se explican, además, otros requisitos

de calidad que se indican en el Reglamento.

El objeto del manual es explicar más plenamente los requisitos del Reglamento, a fin de

poder comprenderlos mejor y aumentar el conocimiento general del diseño de concreto

reforzado.

Palabras clave: reglamento de construcción; resistencia a la compresión; corazones de

concreto; concretos; curado; pruebas de carga (estructurales); proporcionamiento de las

mezclas; permeabilidad; teoría de la probabilidad; control de calidad; especificaciones;

resistencia a la tensión, desviación estándar; análisis estadístico; resistencia a los sulfatos;

suelos con sulfatos; resistencia a la tensión por compresión diametral; pruebas de

resistencia a la tensión; pruebas; relación agua/cemento.

5

INTRODUCCIÓN

"Los requisitos para el proporcionamiento de las mezclas de concreto y los criterios de

aceptación del concreto se basan en la idea de que el Reglamento tiene por objeto principal

proteger la seguridad pública. En el Capítulo 4 se describen los procedimientos con los que

puede obtenerse un concreto de calidad adecuada, y se exponen procedimientos para

comprobar su calidad durante la colocación en la obra y después." *(* Comentarios al

Reglamento (Referencia 2), p. 11.

Una recomendación práctica para la evaluación de pruebas de resistencia de concreto en el

campo fue publicada inicialmente por el ACI en 1957 en la "Práctica Recomendada para la

Evaluación de Resultados de Pruebas de Compresión en el Campo" (ACI 214-65);3 se

examinan las variaciones que ocurren en la resistencia del concreto, se presentan métodos

estadísticos útiles para interpretar tales variaciones, se ofrecen criterios para establecer es-

pecificaciones y para mantener la uniformidad requerida. Se exponen también métodos para

aplicar la teoría de la probabilidad en la evaluación de la resistencia del concreto.

Se ha estimado que existen hasta 60 variables que influyen en la resistencia de un cilindro

de concreto. Se deben aceptar las variaciones en la resistencia del concreto, de donde se

deduce que en el 50 por ciento de las pruebas se obtienen resistencias inferiores a la

mediana. Se puede confiar en producir concreto de calidad adecuada si se mantiene el

debido control y se interpretan correctamente los resultados de las pruebas y se consideran

sus limitaciones.

El análisis de numerosos resultados de pruebas en una gran variedad de proyectos hace ver

que la resistencia del concreto se ajusta a determinada pauta de la curva de frecuencia de

distribución normal (forma acampanada) (fig. la). Esta distribución es simétrica respecto al

promedio, quedando la mayoría de las pruebas cerca del promedio.

Aunque los conceptos estadísticos para especificar la resistencia del concreto fueron

introducidos en 1957, todavía existe confusión con respecto a la adopción y empleo de

estas valiosas técnicas. Probablemente el factor aislado más importante de los que

obstaculizan la utilización de los procedimientos estadísticos consiste en la tendencia

natural a suponer que estos métodos son propios de científicos y matemáticos, quienes se

6

expresan siempre mediante signos y símbolos extraños. Esto es una lástima, ya que hay

aplicaciones sencillas y prácticas de la curva de distribución normal para evaluar la calidad

del concreto, que resultan fáciles de entender y aplicar en la industria del concreto. .

7

REGLAMENTO DE LAS CONSTRUCCIONES.- Capítulo 4

Sección 4.1 del Reglamento; Generalidades

4.1.1 El concreto debe dosificarse y producirse para asegurar una resistencia a la

compresión promedio lo suficientemente alta para minimizar la frecuencia de resultados de

pruebas de resistencia por debajo del valor de la resistencia a la compresión especificada

del concreto, f’c. Véase la sección 4.2.2.1.

4.1.2 Los planos sometidos a aprobación o utilizados en cualquier proyecto deben mostrar

claramente la resistencia a la compresión del concreto f'c, para la cual se ha diseñado cada

parte de la estructura.

4.1.3 Los requisitos para la f'c deben basarse en pruebas de cilindros fabricados y probados

de acuerdo con los métodos de la ASTM, como se prescriben en este capítulo.

4.1.4 A menos que se especifique de otra manera, la f'c se basará en pruebas a 28 días. Para

concreto de alta resistencia a edades tempranas, la edad de prueba para obtener la f I C será

la indicada en los planos o las especificaciones.

Se presentan las premisas básicas que rigen la designación y evaluación del concreto. Se

insiste en que la resistencia promedio del concreto producido debe exceder siempre el valor

de f’c especificado, que se utilice en el diseño estructural. Esto se fundamenta en conceptos

probabilísticos, a fin de asegurar el desarrollo de la resistencia adecuada en la estructura. *

(* Comentarios al Reglamento (Referencia 2), p. 11.)

8

TÉCNICAS ESTADÍSTICAS

En la norma ACI 214-65 se exponen técnicas estadísticas para evaluar los resultados de las

pruebas del concreto en campo, según la información que se desea obtener. En este manual

se expondrán solamente las técnicas usadas en el capítulo 4 del Reglamento.

La forma de la curva típica de distribución de frecuencia mostrada en la fig. la, depende de

la variabilidad de los resultados de prueba. Al aumentar la variabilidad, la curva se abate y

se alarga. Cuando la variabilidad es pequeña, los valores de la resistencia se concentran

cerca del promedio y la curva es alta y angosta.

La desviación estándar,σ ,es una medida de la dispersión o variabilidad de los datos.

Cuando la distribución de frecuencias es larga y abatida, el valor de σ es grande, lo cual

indica mucha variación. Cuando h,aypoca variabilidad, los valores de resistencia se

aglomeran alrededor del promedio, y el valor de σ es pequeño.

La desviación estándar se define como la raíz cuadrada del promedio de la desviación al

cuadrado de los resultados de prueba y se calcula con la fórmula siguiente:

(1)

Donde:

Xl, X2, Xn = son valores individuales de las pruebas de resistencia.

X = Es la resistencia promedio y

n = es el número de pruebas.

Obsérvese que aquí se emplea (n - 1) en vez del valor teórico de n, que se aplica cuando el

número de pruebas es ilimitado. Esto se debe a que (n - 1) aumenta el valor deσ y tiende a

compensar la inseguridad proveniente de lo pequeño de la muestra. La ecuación aparenta

un aspecto impresionante y, sin el empleo de calculadoras o computadoras, el trabajo de

calcular la desviación están dar puede resultar largo y fastidioso. Gracias a la gran cantidad

de "paquetes" estadísticos al alcance del usuario de computa doras y terminales en línea,

resulta más fácil reducir los datos y determinar las estadísticas correspondientes. Por

fortuna, para evaluar las pruebas de resistencia del concreto, generalmente se requiere sólo

( ) ( ) ( )( )1

... 222

21

−−++−+−

=n

XXXXXX nσ

9

de la precisión de métodos sencillos aproximados. Se utilizará la fig. la de este manual

como ejemplo de dos de estos métodos.

10

MÉTODOS RÁPIDOS PARA CALCULAR LA DESVIACIÓN

ESTÁNDAR

Método A

Los cálculos de la eco (1) pueden simplificarse si los valores de la desviación

( ) ( ) ( )XXXXXX n −++−+− ...21 se agrupan en intervalos. En la fig. la todas las pruebas

se representan en intervalos de 14 kg/cm.². Por ejemplo, todas las pruebas que quedan entre

los 231 y 245 kg/cm.² aparecen registradas como de 238 kg/cm², el cual es el punto medio y

promedio supuesto de ese intervalo. Los primeros intervalos de la fig. la situados a cada

lado de X ,tienen una desviación de ( )XX −1 de 7 kg/cm.² y hay 16 pruebas con esta

misma desviación. La cantidad de ( )XX −1 es la desviación del promedio, tanto por encima

como por debajo del promedio (7 menores y 9 mayores).

La solución de la eco (1) puede simplificarse todavía más, dividiendo las desviaciones entre

7. En los primeros intervalos (uno mayor y otro menor que X ), la desviación se convierte

en 1. El segundo conjunto de intervalos tiene una desviación respecto a X de 3, y así

sucesivamente. Con estos ajustes, la ec. (1) de las pruebas que aparecen en la fig. 1 queda

como:

Con este método y el empleo de una regla de cálculo se obtienen resultados con la precisión

suficiente para calcular σ .

Pasos para calcular σ con el Método A

Las siguientes recomendaciones incluyen la selección de varios valores arbitrarios, tales

como valores redondeados, tamaño del intervalo, divisiones de la escala gráfica y divisor de

las desviaciones, que pueden alterarse sin afectar seriamente la precisión del método

simplificado.

146)11(1)9(3)7(4)5(12)3(10)1(16 222222

−+++++

=σ

11

1. Calcúlese la resistencia promedio, X , y redondéese el resultado con una aproximación

de 1 kg/cm.².

2. Trácese el número de pruebas de resistencia en intervalos de 14 kg/cm2, situando los

puntos medios (promedios) de los intervalos múltiples iguales a 14 kg/cm2 de desviación

a partir de X , como se indica en la fig. 1b.*

3. Las desviaciones de los intervalos respecto al promedio se dan en múltiplos de 14.

Divídanse estas desviaciones entre 7, lo que convierte las desviaciones en múltiplos de 2;

4. Multiplíquese el número de pruebas en los intervalos de igual desviación (superiores e

inferiores a partir del promedio) por la desviación al cuadrado.

5. Determínese la suma de los productos del paso 4 y el número total de pruebas.

Ejemplo: La fig. La modificada, como se muestra en la fig. 1b, satisface estas

recomendaciones.

6. Sustitúyanse en la eco (1) las sumas encontradas en el paso 5 y multiplíquense por 7,

para convertir de nuevo las unidades de la desviación estándar a kg/cm2.

Método B

Los datos utilizados en el Método A y en la fig. la pueden analizarse por medio de una

técnica gráfica para determinar el promedio y la desviación estándar. Con el método gráfico

se obtienen usualmente resultados menos precisos que con el método analítico; sin

embargo, constituye un instrumento muy útil y, en general, proporciona resultados de

suficiente precisión para evaluar los datos de las pruebas del concreto.

..............972...............46..200102

256842886817641152213

008

2

2

2

2

2

2

Suma=×

=×

=×

=×

=×

=×

12

Fig. 1a. Distribución de frecuencia normal de los resultados de pruebas.

Fig. 1b. Distribución de frecuencia normal de los resultados de pruebas.

95.45 %

68.27 %

σ = 32.5 Kg/cm.² V = 13.2 %

Resistencia a la Comprensión, Kg/cm²

X

2σ 2σ

σ σ

95.45 %

68.27 %

σ = 32.5 Kg/cm.² V = 13.2 %

Resistencia a la Comprensión, Kg/cm²

X

2σ 2σ

σ σ

13

En los pasos que se describen en seguida se han seleccionado algunos valores arbitrarios,

como se hizo en el método A.

Pasos para determinar X y σ con el Método B

1. Prepárese una lista tabulada de las pruebas de resistencia en intervalos de 14 kg/cm.², con

los puntos medios de cada intervalo en múltiplos iguales de 7 kg/cm.². Iníciese con el

intervalo que contiene el punto inferior y continúese en secuencia hacia el superior.

2. Complétese la lista anterior construyendo una tabla de distribución de frecuencia relativa

acumulativa donde, para cada intervalo, se deben tener:

(a) los números de pruebas que se contaron,

(b) el número acumulado de pruebas sumado en cada intervalo, desde el intervalo de baja

resistencia hasta el de alta resistencia, y

(c) el porcentaje acumulado relativo de las pruebas, representadas por cada intervalo.

La tabla de la fig. 2 muestra los pasos anteriores del presente ejemplo.

3. Indíquense los puntos del porcentaje acumulativo de pruebas en la mitad del intervalo de

la resistencia a la compresión, sobre papel especial para gráficas probabilísticas, como el

que aparece en la fig. 2.

4. Dibújese la recta que mejor se ajuste a los puntos de los datos. El grado en que los puntos

coincidan con la recta determina la aproximación del ajuste de la distribución dada a la

distribución normal.

5. Determínese el promedio, en la intersección del 50 por ciento, que en este caso es de 238

kg/cm.² (fig. 2).

6. Puede estimarse la desviación estándar encontrando la diferencia en los valores de la

resistencia a la compresión en el 50 por ciento de las pruebas y en 15.9 por ciento de las

mismas. Esta es la diferencia en resistencia entre X y )( σ−X . Sabemos, por la curva

teórica, que un 34.1 por ciento de las pruebas quedarán entre X y )( σ−X . En la fig. 2,

σ = 32.5 kg/cm2.

14

Pruebas Acumulativas

% Acumulado

A la mitad del intervalo

Pruebas por intervalo

182 196 210 224 238 252 266 280 294 308 322

1 3 7 4 7 9 6 5 1 2 1

1 4

11 15 22 31 37 42 43 45 46

2.2 8.7

24.0 33.0 48.0 67.0 80.0 91.5 93.5 98.0 100.0

99.99

99.9

99.8

99

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

2

1

²/238 cmKgX =

²/5.32 cmKg=σ

140 210 280 350

σPo

rcen

taje

Acu

mul

ado

de P

rueb

as

0.01

0.05

0.1

0.2

0.5

1

2

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

95

98

99

Fig.2 Determinación Grafica de σ empleando papel de probabilidad

15

PROBABILIDAD Y DESVIACIÓN ESTÁNDAR

Una vez calculada la desviación estándar, se tiene información valiosa acerca de la curva de

probabilidad normal. En la fig. 3 se muestra una curva teórica característica en forma de

campana, donde los valores de σ se han indicado gráficamente. Cualquiera que sea la

forma de la curva teórica y el valor de σ , el área bajo la curva entre )( σ+X y )( σ−X

será siempre el 68.2 por ciento del área total bajo la curva, y el área bajo la curva entre

)2( σ+X y )2( σ−X será igual al 95.4 por ciento del total. Si consideramos, solamente la

mitad de la curva bajo X , el 34.1 por ciento del área quedará entre X y )( σ−X , y de ahí se

deduce que el 15.9 por ciento del área de la curva quedará por debajo de )( σ−X .

Estos mismos porcentajes se aplicarán para el número de pruebas en cuestión, así como

para el área. Por ejemplo, el 15.9 por ciento de las pruebas para cualquier curva normal

quedará debajo de )( σ−X .

La tabla 1 es una adaptación de la tabla de la integral de probabilidad normal realizada por

Paradine y Rivett,4 pero se ha alterado para mostrar el porcentaje de las pruebas de

resistencia del concreto que quedan abajo de desviaciones arbitrarias de X ,en vez de

puntos de la curva teórica. En la tabla 1, la resistencia especificada f'c es constante

y X aumenta en incrementos de 0.1σ

Se ha establecido que el 15.9 por ciento de las pruebas queda por debajo de )( σ−X . En la

tabla 1 se demuestra que si

entonces

y el 15.9 por ciento de las pruebas quedará por debajo de f'c .

La tabla 1 se emplea para establecer el promedio de resistencia requerido, y también para

determinar la probabilidad de pruebas inferiores a la resistencia especificada que pueden

aparecer en un proyecto, cuando se conoce el valor de σ .

σ+= cfX '

σ−= Xf c'

16

Ejemplo 1

Determinar la probabilidad de las pruebas por debajo de f'c que pueden aparecer en el

proyecto siguiente:

Supongamos que:

Por la tabla 1, la probabilidad de las pruebas por debajo de f'c si σ68.1' += cfX es igual a

aproximadamente el 4.5 por ciento, o sea, que puede esperarse que el 4.5 por ciento de las

pruebas arroje resultados inferiores a 200 kg/cm.².

Ejemplo 2

Supongamos que a un proyectista de especificaciones le gustaría limitar al 5 por ciento la

probabilidad de pruebas inferiores a 200 y obtener un valor de 32 kg/cm.² para la

desviación estándar esperada de los valores de las pruebas de resistencia del concreto.

Para qué resistencia promedio debe proyectarse el concreto? En la tabla 1 para 5 por ciento

de pruebas abajo de f'c, se ve que:

Fig. 3 División del área situada debajo de la curva de distribución de frecuencias normal,

Basada en desviaciones de X en múltiplos de σ

σσ

σ

68.1355959

²/59200259'35259200'

==

=−=−

==

=

cmKgfX

Xf

c

c

²/25353200

3265.120065.1'

cmKgXXX

fX c

=

+=

×+=

+= σ

34.1 %34.1 %15.9 %

2.2 % 13.6 % 13.6 %

σ σ σ σ σ σ

2.2 %

X

17

TABLA 1. PORCENTAJES INFERIORES A cf ' ESPERADOS EN LOS RESULTADOS DE LAS

PRUEBAS

Resistencia promedio, X Porcentaje previsto con

resultados por debajo del

nivel de resistencia

Resistencia promedio, X Porcentaje previsto con

resultados por debajo del

nivel de resistencia

σ10.0' +cf

σ20.0' +cf

σ30.0' +cf

σ40.0' +cf

σ50.0' +cf

σ60.0' +cf

σ70.0' +cf

σ80.0' +cf

σ90.0' +cf

σ+cf '

σ10.1' +cf

σ20.01' +cf

σ30.1' +cf

σ40.1' +cf

σ50.1' +cf

46.0

42.1

38.2

34.5

30.9

27.4

24.2

21.2

18.4

15.9

13.6

11.5

9.7

8.1

6.7

σ60.1' +cf

σ70.1' +cf

σ80.1' +cf

σ90.1' +cf

σ2' +cf

σ10.2' +cf

σ20.2' +cf

σ30.2' +cf

σ40.2' +cf

σ50.2' +cf

σ60.2' +cf

σ70.2' +cf

σ80.2' +cf

σ90.2' +cf

σ3' +cf

5.5

4.5

3.6

2.9

2.3

1.8

1.4

1.1

0.8

0.6

0.45

0.35

0.25

0.19

0.13

18

RESISTENCIA ESPECIFICADA f'c

La resistencia máxima de cilindros experimentales de 15 X 30 cm, probados en compresión

axial, no confinados, después de curados en condiciones estándar de humedad en el

laboratorio durante 28 días, se define corno la resistencia a la compresión del concreto f'c.

Cuando se elige un valor especificado de f' c como base del esfuerzo tolerable en los

cálculos de proyecto, se modifica con coeficientes para tomar en cuenta las incógnitas de

diseño y construcción. Sin embargo, estos coeficientes no dejan margen a la variabilidad

aleatoria en la resistencia del concreto, y la resistencia promedio del concreto producido

debe siempre exceder el valor especificado de f'c.

19

JUSTIFICACIÓN PARA ADMITIR PRUEBAS DE RESISTENCIA QUE

RESULTEN INFERIORES

Es sabido que en los cilindros de prueba puede haber variaciones que no existan en la

estructura. Se sabe también que los cilindros de prueba pueden no representar exactamente

el concreto en cada porción de la estructura. Cuando la probabilidad de valores de

resistencia de los cilindros de concreto inferiores a cf ' no pasa de aproximadamente el 9

por ciento, la resistencia del concreto en una estructura será adecuada.

He aquí algunas consideraciones que confieren realismo a la probabilidad del 9 por ciento:

1. Puede ser que el muestreo, el curado y las pruebas de los cilindros de concreto no se

hayan efectuado correctamente y que, por lo tanto, no representen al concreto en la

estructura. Además, se sabe que frecuentes discrepancias en los métodos estándar de

fabricación y pruebas de cilindros tienden a disminuir el verdadero valor de la resistencia

de un cilindro.

2. Si el 9 por ciento de las pruebas resulta inferior a f' c, el 91 por ciento de las pruebas será

superior a cf ' y la mayor parte de ellas será considerablemente mayor que cf ' . Existe

una probabilidad del 91 por ciento de que el concreto con resistencias mayores a

cf ' quede colocado en zonas de esfuerzos críticos.

3. En las ecuaciones de diseño se usan factores de seguridad que permiten desviaciones de

las resistencias especificadas, sin poner en peligro la seguridad de la estructura.

20

CRITERIOS DE CALIDAD

Los principales ingredientes del concreto, como son el cemento Portland, los agregados

minerales y el agua, deben balancearse cuidadosamente para dar las propiedades deseadas

al concreto fresco y endurecido. Una de las propiedades más importantes del concreto

reside en la relación agua/cemento. Mientras menos agua se utilice, la pasta de

agua/cemento quedará más espesa y será mejor su calidad. La calidad disminuye en la

medida en que se diluye la pasta de cemento con más agua.

El Reglamento señala dos criterios para asegurar un concreto de suficiente calidad. Uno

consiste en especificar los requisitos de resistencia y el otro en limitar la relación tolerable

agua/cemento en determinadas condiciones de exposición. Se ha comprobado que el

concreto de alta resistencia requiere de una baja relación agua/cemento. Se ha establecido

también que el concreto con baja relación agua/cemento y una cantidad suficiente de

inclusión de aire producirá un concreto resistente a los daños producidos por congelación y

deshielo.

La relación agua/cemento elegida debe ser tan baja como para satisfacer tanto los criterios

de resistencia (secciones 4.2.2, 4.2.3 Y 4.2.4 del Reglamento) como los requisitos de

durabilidad (secciones 4.2.5, 4.2.6 Y 4.2.7 del Reglamento). El Reglamento no contiene

recomendaciones en casos de exposiciones especialmente severas, como a los ácidos o a

elevadas temperaturas, ni se refiere a los aspectos estéticos, como el acabado de las

superficies. Artículos como éstos, que quedan fuera del alcance del Reglamento, deberán

figurar en las especificaciones del contrato. Los ingredientes y proporciones del concreto

deben elegirse de tal manera que se satisfagan los requisitos mínimos establecidos en el

Reglamento, junto con las especificaciones del contrato.

21

EXPERIENCIA DE CAMPO O MEZCLAS DE PRUEBA

Sección 4.2.2 del Reglamento

"Con la salvedad de lo permitido en la sección 4.2.4, las proporciones, incluyendo la

relación agua/cemento, deberán determinarse sobre la base de mezclas de prueba en el

laboratorio, o de la experiencia de campo con los materiales por emplear. Las

proporciones deben seleccionarse para producir una resistencia promedio a la edad de

prueba designada, que exceda de cf ' en la cantidad que adelante se indica (NOTA DEL

EDITOR: sección 4.2.2.1), cuando el contenido de aire y revenimiento sean los máximos

tolerados por las especificaciones".

En el Reglamento se enfatiza que las proporciones de la mezcla de concreto, incluyendo la

relación agua/cemento, deben determinarse bien sea apoyándose en las mezclas de prueba

en el laboratorio, o en la experiencia de campo con los materiales que se van a emplear. El

número de variables que influyen en la relación agua/cemento, resistencia y durabilidad

del concreto varía mucho, y es difícil establecer proporciones promedio o proporciones

generales para las mezclas que produzcan el mejor concreto en un lugar u obra en

particular, sin experiencia específica ni pruebas con los materiales en cuestión.

La mayor parte del concreto para estructuras se produce en compañías premezcladoras.

Generalmente, estos productores tienen fuentes estables de materiales que han empleado

durante largo tiempo. Los registros de la calidad del concreto producido por estas plantas

constituyen una valiosa fuente de información que se puede consultar cuando se han

hecho pruebas adecuadas bajo un plan de muestre o aleatorio y se han conservado los

registros. Esta información es muy superior a la selección de valores arbitrarios en

condiciones promedio.

Cuando no se dispone de información concerniente a una fuente de producción de

materiales, puede obtenerse una indicación del comportamiento de los materiales haciendo

pruebas de laboratorio, como se explica en la sección 4.2.3 del Reglamento.

22

REQUISITOS DE RESISTENCIA

Sección 4.2.2.1 del Reglamento

"Cuando se tenga un registro de las instalaciones para la producción de concreto, con

base en, por lo menos, 30 pruebas consecutivas de resistencia, que representen materiales

y condiciones similares a los esperados, la resistencia empleada como base para la

selección de las proporciones deberá exceder de la cf ' requerida, por lo menos en:

30 kg/cm.² si la desviación estándar es menor de 20 kg/cm.²

40 kg/cm2 si la desviación están dar está entre 20 y 30 kg/cm2

50 kg/cm2 si la desviación estándar está entre 30 y 35 kg/cm2

65 kg/cm2 si la desviación estándar está entre 35 y 40 kg/cm2

Se considera que los datos de resistencia utilizados para determinar la desviación estándar

cumplen con las estipulaciones anteriores, si representan un grupo de por lo menos 30

pruebas consecutivas o bien el promedio estadístico de dos grupos que sumen 30, o más

resultados de pruebas. Las pruebas empleadas para establecer la desviación estándar

deben representar al concreto producido para poder cubrir la resistencia o resistencias

especificadas, en más de 70 kg/cm2 de lo indicado para la obra propuesta. Los cambios en

los materiales y en las proporciones de la serie de pruebas anteriores no deben estar más

restringidos de lo que están para la obra propuesta".

Los estadísticos han designado 30 pruebas como la línea divisoria entre las muestras

grandes y las pequeñas. El empleo de muestras pequeñas en los análisis estadísticos

introduce incógnitas indeseables. Se considera que 30 pruebas son suficientes para

constituir una muestra adecuada del material que se está probando. La desviación estándar

puede variar cuando varía la resistencia promedio, y carece de precisión para comparar la

variabilidad entre los concretos con diferentes resistencias promedio. Por esta razón, el

Reglamento requiere que los valores de resistencia promedio queden en más de 70 kg/cm2

de 10 especificado, cuando se establecen las desviaciones estándar.

23

MATERIALES Y CONDICIONES SEMEJANTES

La sección 4.2.2.1 del Reglamento se refiere a que la desviación estándar utilizada en los

cálculos de la resistencia promedio requerida debe haberse obtenido "con materiales y en

condiciones semejantes a las que se desean obtener".

Los materiales y condiciones semejantes se definen como:

(a) Los agregados deben ser del mismo tipo geológico y de la misma granulometría

(a) El cemento Portland debe ser del mismo tipo

(c) Los aditivos deben ser de los mismos tipos

(d) Debe existir concordancia de la resistencia en más de 70 kg/cm2

Lo anterior es extremadamente importante. Con un cambio en el tipo de concreto o en el

nivel de la resistencia es muy probable que se modifique la desviación estándar. Tal

situación puede ocurrir cuando se cambia el tipo de agregado, digamos, de natural a ligero

o viceversa, o cuando el cambio es de un concreto con aire incluido a otro sin él. Además,

puede haber un aumento en la desviación estándar al aumentar el valor de la resistencia

promedio, aunque el incremento debe ser menor que el proporcional al aumento de la

resistencia. Cuando existe una duda, la desviación estándar estimada para calcular la

resistencia promedio necesaria debe estar siempre del lado que proporcione la mayor

seguridad.

24

BASES PARA ESTABLECER LOS REQUISITOS DE RESISTENCIA

Las cantidades en que las resistencias promedio deben exceder de cf ' (sección 4.2.2.1 del

Reglamento) se determinaron por medio de los procedimientos descritos en el folleto del

ACI 214-65. La lista de valores representa el promedio más elevado que necesita para

satisfacer los tres criterios siguientes, empleando la desviación estándar máxima de la

amplitud de variación en cada caso.

1. Una probabilidad de 1 en 10 de que la resisfencia en una prueba individual aleatoria sea

inferior a cf ' .

2. Una probabilidad de 1 a 100 de que un promedio de tres pruebas consecutivas de

resistencia sea inferior a f I c.

3. Una probabilidad de 1 en 100 de que una prueba de resistencia individual quede por

debajo de cf ' -35 kg/cm2.

Empleando los valores de t en la tabla 4 del folleto ACI-214 65, las ecuaciones para

calcular las resistencias promedio necesarias se reducen a las siguientes para los tres

criterios anteriores:

σ282.1' += ccr ff

σσ 343.1'3

326.2' +=+= cccr fff

σ326.235' +−= ccr ff

Donde:

crf = la resistencia promedio X que debe utilizarse como base para elegir las proporciones

del concreto, en kg/cm2.

cf ' = grado de resistencia utilizado en el proyecto, en kgfcm2, como se define en la

sección 2.1 del Reglamento.

σ = desviación estándar de las pruebas de resistencia individuales, en Kg/cm2.

25

Puede verse que con el criterio 2 se obtiene siempre un valor más elevado para la

resistencia promedio necesaria que con el criterio 1. Con el criterio 2 también se obtendrá

un promedio necesario más alto que con el criterio 3, para desviaciones estándar de bajas a

moderadas, hasta de 35 kg/cm2. Sin embargo, para desviaciones estándar más altas, rige el

criterio 3, es decir, que la frecuencia esperada en las pruebas con valores inferiores a cf ' -

35 kg/cm2, es de 1 en 100.

Con los niveles de resistencia promedio indicados, se intenta reducir la probabilidad de

duda en la resistencia del concreto, debido a cualquiera de las razones siguientes: (1)

demasiadas pruebas inferiores a la cf ' especificada; (2) en un período considerado el

promedio de resistencia de tres pruebas consecutivas es menor que la cf ' especificada; (3)

una prueba individual presenta una resistencia exageradamente baja (inferior a cf ' - 35 kg/

cm2). *

Los requisitos simplificados para dar un exceso de resistencia, enumerados en la sección

4.2.2.1 del Reglamento, estipulan valores de resistencia superiores en no menos de

1.34σ arriba de cf ' . Al colocar los requisitos en grupos en vez de utilizar un valor variable

como 1.34 σ , se tiende a producir grandes diferencias en la probabilidad de las pruebas

que dan bajas resistencias. Por ejemplo, si suponemos que σ = 20.9 kg/cm2, entonces el

exceso requerido de resistencia es igual a 28 kg/cm2. Esto es igual a 28/21 = 1.34σ , Y la

probabilidad de pruebas bajas es aproximadamente del 9 por ciento. Por otra parte, si

suponemos que σ = 21, entonces la magnitud del exceso de resistencia es igual a 38.5

kg/cm2, y 38.5/21 = 1.83σ , de modo que la probabilidad correspondiente de pruebas bajas

es solamente del 3.5 por ciento (tabla 1). Esto, por supuesto, estimula al productor a

mantener el valor de σ en el grupo más bajo y castiga al productor que permita unaσ que

alcance un grupo más alto. Sin embargo, el incentivo consiste en moverse entre grupos más

que dentro de un grupo, y no refleja necesariamente el completo mejoramiento del control.

26

VARIACIONES EXCESIVAS O RESULTADOS DE PRUEBA

INSUFICIENTES


"Si la desviación estándar excede de 40 kg/cm2, o si no se dispone de un registro adecuado

del comportamiento de pruebas de resistencia, el proporcionamiento deberá seleccionarse

para producir un concreto con una resistencia promedio superior en por lo menos 85

kg/cm2 a la resistencia cf ' requerida.

"Empleando los métodos de las "Recomendaciones para evaluar resultados de pruebas de

compresión de concreto en el campo (ACI 214-65), la cantidad en que la resistencia

promedio debe exceder de cf ' se puede reducir a un nivel adecuado, por debajo dé 85

kg/cm2, cuando se disponga de suficientes datos de pruebas efectuadas en la obra, los

cuales indiquen que, en la menor resistencia promedio, la frecuencia probable de pruebas

que sean inferiores a cf ' -35 kg/cm2, no exceda de 1 en 100 y que la frecuencia probable

del promedio de tres pruebas consecutivas que estén por debajo de cf ' no exceda de 1 en

100".

Cuando la desviación estándar excede de 40/ cm2, existen bases para dudar de la bondad del

concreto de la obra. Como precaución adicional, con respecto a la incertidumbre producida

por el control del mal rendimiento, el Reglamento precisa aumentar la resistencia promedio

a 80 kgJcm2 sobre la f'c. Con una desviación estándar de 40, la probabilidad de pruebas

con valores bajos disminuirá al 2.3 por ciento, para X = cf ' + 2σ , Tabla 1.

En el caso de no disponer de 30 pruebas para determinar la desviación estándar, como lo

indica la sección 4.2.2.1 del Reglamento, el requisito de un exceso de resistencia de 80

kg/cm2 se emplea de nuevo como norma de precaución, hasta tener la certeza de que la

verdadera desviación estándar es inferior a 40 kg/cm2. Tan pronto como se obtenga una

desviación estándar confiable, la resistencia especificada puede disminuir de acuerdo con

los requisitos de resistencia de la sección 4.2.2.1 del Reglamento.

27

MEZCLAS DE PRUEBA


"Cuando se utilizan mezclas de prueba en el laboratorio como base para la selección del

proporcionamiento de la mezcla de concreto, deben hacerse pruebas de resistencia, de

acuerdo con el "Método de prueba para determinar la resistencia a la compresión de

cilindros moldeados de concreto" (ASTM C 39), en muestras preparadas de acuerdo con el

"Método de Fabricación y Curado en el Laboratorio de Muestras de Prueba" (ASTM C

192). Debe determinarse una curva que muestre la variación entre la relación

agua/cemento (o el contenido de cemento) y la resistencia a la compresión. La curva debe

basarse, por lo menos, en tres puntos que representen mezclas que produzcan resistencia

por encima y por debajo de la requerida. Cada punto debe representar el promedio de por

lo menos tres muestras probadas a 28 días, o a edades menores.

"La máxima relación agua/cemento permisible (o el contenido mínimo de cemento) para el

concreto que va a emplearse en la estructura" será la mostrada por la curva que produzca

la resistencia promedió indicada en la sección 4.2.2, a menos que se requiera una relación

agua/cemento menor, o una resistencia mayor, de acuerdo con las secciones 4.2.5, 4.2.6,

4.2.7".

Las curvas teóricas que muestran la variación de la relación agua/cemento a la resistencia

no son líneas rectas. Sin embargo, dentro de la variación aceptable de las mezclas de

concreto, de 0.4 a 0.7, las curvas se abaten y se aproximan a una línea recta (fig. 4). La

línea recta que pasa por los tres puntos, mostrada en la fig. 5, está dentro de la precisión de

los resultados experimentales.

En la fig. 5 hay información específica respecto a las propiedades que producen las

resistencias en los materiales probados. Para estos materiales en especial, con la supuesta

resistencia promedio de 280 kg/cm2 indicada por la sección 4.2.2, se necesita una relación

agua/cemento de 0.59 en peso. Si suponemos que se necesitan 180 1 de agua por m8 para

producir un concreto manejable, el cemento necesario para esta mezcla es de 305 kg.

28

Relación Agua/Cemento, Porcentajes 30 40 50 60 70 80 90

450

400

350

300

250

200

150

Sin Aire Incluido

Con Aire Incluido

Res

iste

ncia

de

la C

ompr

esió

n K

g/cm

²

Fig. 4 Curvas típicas de resistencia y relación de agua/cemento

Relación Agua/Cemento, Porcentajes

Res

iste

ncia

de

la C

ompr

esió

n K

g/cm

²

30 40 50 60 70 80 90

450

400

350

300

250

200

150

Fig. 5 Curva típica de tres puntos

29

RELACIONES AGUA/CEMENTO PERMISIBLES


"Si no se cuenta con experiencia de campo o con datos adecuados de mezclas de prueba,

puede otorgarse permiso para basar las proporciones del concreto en los límites de la

relación agua/cemento que se muestran en la Tabla 4.2.4. Esta tabla deberá utilizarse sólo

para concreto fabricado con cementos que cumplan los requisitos de resistencia para Tipo

I, Tipo II o Tipo III de la "Especificación Estándar para Cemento Portland" (ASTM C

150), o tan sólo para concreto con inclusor de aire de Tipo IA, Tipo IIA o Tipo IIIA, de la

"Especificación para Cemento Portland con 1nclusor de Aire" (ASTM C 175), y no se

aplica a un concreto que contenga agregados ligeros, o aditivos que no sean inclusores de

aire. El aplicar este método para estimar las proporciones no elimina el requisito de

cumplir con los criterios de la prueba de resistencia a la compresión de la sección 4.3. . . ."

El cálculo de la relación agua/cemento de los valores generales de la Tabla 4.2.4 del

Reglamento requiere la autorización específica del agente contratante. Esto se debe a que

diferentes combinaciones de ingredientes producen concretos que varían mucho en el nivel

de resistencia que se alcanza para una relación agua/cemento determinada. Por lo tanto, una

sola tabla que relacione la resistencia del concreto con la relación agua/cemento debe

contener, necesariamente, valores muy conservadores. Por razones de economía, el método

aproximado debe aplicarse solamente en estructuras pequeñas y de poca importancia. Por

ejemplo, las relaciones agua/cemento inferiores a 0.40 que se indican para resistencias más

elevadas en la tabla 4.2.4 del Reglamento, pueden no ser viables en algunas obras, ya que

algunos concretos, con estas relaciones agua/cemento, pueden resultar duros e

inmanejables.

30

INCLUSIÓN DE AIRE


"El concreto que, después de curado, va a someterse a temperaturas de congelación

mientras está húmedo, debe contener aire incluido, dentro de los límites de la Tabla 4.2.5.

Para tal concreto, hecho con agregados de peso normal, la relación agua/cemento no debe

exceder en peso de 0.53. Cuando el concreto esté hecho con agregados ligeros, la

resistencia a la compresión especificada cf ' debe ser de por lo menos 200 kg/cm2".

La tabla de contenido de aire necesario para el concreto con inc1usor de aire, Tabla 4.2.5

del Reglamento, se basa en la "Recomendación para Seleccionar Proporciones de Concreto

de Peso Normal" (ACI 211.1-70). Los valores corresponden a una proporción de contenido

de aire en la fase mortero del concreto de 9 a 10 por ciento aproximadamente, que ya se ha

visto reduce de manera óptima los daños producidos por el congelamiento y deshielo. El

aire incluido no protegerá a los, agregados gruesos que sufran cambios de volumen

destructivos cuando se congelan en condiciones de saturación. *

Obsérvese que la resistencia especificada cf ' , para el concreto con agregados ligeros debe

ser por lo menos de 200 kg/cm2, con la salvedad de las especificaciones da la sección 4.2.6

del Reglamento. *

* Comentarios al Reglamento (Referencia 2), pp. 12, 13.

31

TABLA 4.2.4 †.- TOLERANCIAS MÁXIMAS EN LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (CUANDO NO EXISTEN

DATOS DE RESISTENCIA DE MEZCLAS DE PRUEBA O EXPERIENCIA DE CAMPO)

Tolerancias Máximas en la relación agua/cemento

Concreto sin aire incluido Concreto con aire incluido

Resistencia a la compresión

especificada,

cf ' Kg/cm.²* Relación absoluta,

en peso Litros por saco

De cemento de 50 Kg.

Relación absoluta, en peso

Litros por saco De cemento de 50

Kg. 175 210 245 280 315 350

0.65 0.58 0.51 0.44 0.38 0.31

32.4 29.3 25.7 22.2 19.1 15.5

0.54 0.46 0.40 0.35 0.30 **

27.0 23.0 20.0 17.5 15.0 **

* Resistencia a los 28 días para cementos que cumplen los limites de resistencia de la Norma ASTM C150

TipoI, IA, II, o IIA y resistencia a los 7 días para cementos Tipo III o IIIA; con la mayoría de los materiales,

las relaciones agua/cemento dadas proporcionan resistencias promedio mayores que las indicadas en la

sección 4.2.2

** Las proporciones de mezclas de concreto para mayores de 300 Kg/cm.², con aire incluido, deben basrse en

los métodos de la sección 4.2.2 o 4.2.3

TABLA 4.2.5 †.- CONTENIDO DE AIRE EN EL CONCRETO PARA DIVERSOS TAMAÑOS DE AGREGADO

GRUESO

Tamaño máximo nominal del agregado grueso en mm (pulg)

Contenido de aire total, porcentaje por volumen

10 (3/8) 13 (1/2) 20 (3/4) 25 (1)

40 (1 ½) 50 (2) 75 (3)

De 6 a 10 De 5 9

De 4 a 8 De 3.5 a 6.5

De 3 a 6 De 2.5 a 5.5 De 1.5 a 4.5

32

CONCRETO IMPERMEABLE


"El concreto al que se intenta dar impermeabilidad, cuando está hecho con agregado de

peso normal, debe tener una relación agua/cemento máxima de 0.48, si va a estar expuesto

al agua dulce y de 0.44 para el agua de mar. La resistencia especificada a la compresión

cf ' del concreto hecho con agregado ligero debe ser de por lo menos 250 kg/cm2 si va a

estar expuesto al agua dulce, y de 300 kg /cm2 para el agua de mar."

La relación agua/cemento influye de una manera importante en la permeabilidad del

concreto. Cualquier exceso de agua sobre la necesaria para hidratar el cemento Portland

deja agua sin combinar, la cual ocupa espacios que se convierten en huecos al secarse el

concreto. Estos huecos aumentan la permeabilidad del concreto, especialmente cuando el

exceso de agua se acumula debajo de las partículas de agregado, creando canales alrededor

de las mismas. Los valores bajos en las relaciones agua/cemento revisten importancia para

producir un concreto impermeable.

33

RESISTENCIA A LOS SULFATOS


"El concreto que va a estar expuesto a concentraciones perjudiciales de soluciones que

contengan sulfatos, debe cumplir con lo especificado en la sección 4.2.6, y deberá

fabricarse con cemento resistente a los sulfatos."

Para el cemento resistente a los sulfatos debe preferirse el Tipo V, si la exposición a los

sulfatos es severa. Puede emplearse cemento Tipo II para obtener una resistencia moderada

a los sulfatos (tabla 2). La inclusión de aire aumentará todavía más la resistencia a los

sulfatos. El cemento elegido debe tener una proporción de aluminato tricálcico menor del 8

por ciento, para una resistencia moderada a los sulfatos, y menor del 5 por ciento, para una

elevada resistencia a los sulfatos. Nótese que el cemento resistente a los sulfatos no

aumenta su resistencia a algunas soluciones químicamente corrosivas, como por ejemplo, el

nitrato de amonio. Las especificaciones del proyecto deben abarcar todos los casos

especiales. Aunque en el Reglamento no se mencionan específicamente, vale la pena

indicar que numerosos investigadores mencionan el empleo juicioso de ceniza volante de

buena calidad (ASTM C 618, Clase F) como un medio para mejorar la resistencia del

concreto a los sulfatos. *

* Comentario al Reglamento (Referencia 2), p. 13.

34

TABLA 2.- ATAQUE AL CONCRETO POR SUELOS Y AGUA QUE CONTIENEN DIFERENTES

CONCENTRACIONES DE SULFATOS

Grado relativo de ataque por los sulfatos

Porcentajes de sulfatos solubles en el agua

(comoSO1) en las muestras de suelos

P.p.m. de sulfatos (comoSO1) em muestras de

agua

Insignificante Evidente1

Considerable2 Severo2

De 0.00 a 0.10 De 0.10 a 0.20 De 0.20 a 0.50 Mayor de 0.50

De 0 a 150 De 150 a 1.000

De 1.000 a 2000 Mayor de 2.000

1. Utilícese cemento Tipo II

2. Utilícese cemento Tipo V

35

PRUEBA A TENSIÓN POR COMPRESIÓN DEL CONCRETO


"Cuando los criterios de diseño de las secciones 9.5.2.2, 11.3 Y 12.5 (c) indiquen la

posibilidad de emplear un valor de la resistencia a la tensión por compresión diametral

como un modificador del valor del concreto, las pruebas de laboratorio deben hacerse de

acuerdo con las "Especificaciones para Agregados Ligeros de Concreto Estructural"

(ASTM C 330), a fin de establecer el valor de cf ' que corresponde al valor especificado de

cf ' ."

"4.2.9.1 Las pruebas de tensión de concreto de campo no deben emplearse como base de

aceptación."

Las pruebas de tensión por compresión diametral no se necesitan si los esfuerzos cortantes

y de torsión, el momento de agrietamiento, el módulo de ruptura y el incremento de

longitudes de las varillas están basados en la suposición razonable de que, para una

resistencia determinada a la compresión, la resistencia a la tensión del concreto de agregado

ligero (con o sin sustitución de arena) es una proporción fija en relación a la que tiene el

concreto de peso normal. El porcentaje tolerable del esfuerzo cortante respecto al concreto

de peso normal es de 75, si todo el agregado que se emplea es 1igero, y de 85, si se

combina arena natural con agregado grueso ligero. Se utiliza una interpolación lineal

cuando se sustituye una parte de arena en el agregado fino. (Véanse las secciones 9.5.2.2,

11.3 Y 12.5 (c) del Reglamento). Por otra parte, los esfuerzos cortantes y de torsión, el mo-

mento de agrietamiento, el módulo de ruptura y la longitud de las varillas para soportarlos

(para el concreto de agregado ligero) pueden mejorarse de grado, si las pruebas hechas de

acuerdo con la sección 4.2.9 del Reglamento demuestran que la resistencia a la tensión es

más alta que los porcentajes supuestamente conservadores que se indicaron antes. En

cualquier caso, la prueba para encontrar la resistencia a la tensión por compresión diametral

se emplea solamente para determinar en el laboratorio su relación con la resistencia a la

compresión. No debe utilizarse para controlar, ni como criterio de aceptación de las

propiedades de resistencia del concreto en el campo. Si el empleo de la prueba brasileña

para determinar la resistencia a la tensión de un concreto hecho con agregados ligeros da

mayores valores tolerables de esfuerzos cortantes o longitudes de varillas menores que los

36

permitidos en el concreto de peso normal, deberán aplicarse los valores del concreto de

peso normal. *

FRECUENCIA DE LAS PRUEBAS


"Las muestras para las pruebas de resistencia de cada clase de concreto deben tomarse no

menos de una vez por día ni menos de una vez por cada 120 m³ de concreto o por cada

450 m2 de la superficie en que se colocó el concreto. Las muestras para las pruebas de

resistencia deben tomarse de acuerdo con el "Método de Muestreo de Concreto Fresco"

(ASTM e 172). Los cilindros para las pruebas de aceptación deben moldearse y curarse en

el laboratorio, de acuerdo con el "Método de Fabricación y Curado en Campo de

Muestras de Concreto para las Pruebas de Compresión y Flexión" (ASTM C31) y probarse

de acuerdo con el "Método de Prueba para Determinar la Resistencia a la Compresión de

Cilindros moldeados de concreto" (ASTM C39). Cada resultado de prueba de resistencia

debe ser el promedio de dos cilindros de la misma muestra probados a los 28 días, o a una

edad menor especificada.

[Nota: ctf = promedio de la resistencia a la tensión por compresión diametral del concreto

con agregados ligeros, kg/cm2.]

Las muestras para las pruebas de resistencia deben tomarse en una forma estrictamente

aleatoria, de acuerdo con las normas de la ASTM, si se pretende medir correctamente la

aceptabilidad del concreto. La elección de las horas para hacer el muestreo o de las mezclas

de concreto que se van a muestrear debe hacerse únicamente al azar dentro del período de

colocación del concreto, con objeto de que sean representativas. Si las mezclas de prueba se

eligen por el aspecto, la conveniencia o cualquier otro criterio parcial, los conceptos

estadísticos pierden validez. Evidentemente, no debe hacerse más de una prueba de una

sola mezcla (se hace un promedio de dos cilindros con una muestra), y no debe añadirse

agua después de haber tomado la muestra.

37


"Cuando la frecuencia de las pruebas de la sección 4.3.1 sea de menos de cinco para una

clase de concreto dada, las pruebas deben hacerse de, por lo menos, cinco mezclas

seleccionadas al azar, o de cada mezcla, si se están empleando menos de cinco. Cuando la

cantidad total de una clase de concreto es menor de 40 m3, las pruebas de resistencia

puede suprimirse a juicio del responsable de la construcción si existen :pruebas adecuadas

de que la resistencia es satisfactoria."

Para pequeñas cantidades de una clase dada de concreto, el responsable de la construcción

puede eliminar los requisitos de las pruebas de resistencia si existen suficientes evidencias

de que se obtendrá una resistencia satisfactoria, como suele suceder con los resultados de

pruebas de resistencia de un mismo tipo de concreto suministrado a otra obra el mismo día

por el mismo proveedor y en condiciones comparables.

38

NIVEL REQUERIDO DE RESISTENCIA


"El nivel de resistencia del concreto se considera satisfactorio si el promedio de todos los

conjuntos de tres resultados consecutivos de pruebas de resistencia iguala o excede a

la cf ' requerida, y ningún resultado individual de la prueba de resistencia es inferior a

cf ' -35 kg/cm2."

Existe un solo criterio de aceptación de resistencia, y se aplica a todo el concreto para

estructuras proyectadas de acuerdo con el Reglamento, cualquiera que sea el método de

diseño empleado. Se considera satisfactoria la resistencia del concreto mientras los

promedios de tres pruebas consecutivas permanezcan por encima de la cf ' especificada y

sin ningún resultado de la prueba de resistencia es inferior a cf ' - 35 kg/cm2. Hay pruebas

de resistencia que ocasionalmente no satisfacen este criterio (es probable observar este

resultado una vez en 100 pruebas aproximadamente) aunque la magnitud y uniformidad de

las resistencias sean satisfactorias. Deberán tomarse en cuenta esas desviaciones

estadísticamente normales cuando se decide si resulta adecuada la resistencia del concreto.

Aunque comparativamente, en función de la probabilidad de falla el criterio de la

resistencia mínima de un cilindro individual menor de cf ' -35 kg/cm2 se adapta con más

facilidad a los pequeños números de pruebas. *

* Comentarios al Reglamento (Referencia 2). p. 13.

39

CURADO EN CAMPO


"El responsable de la construcción puede solicitar pruebas de resistencia de muestras

curadas en condiciones de campo, de acuerdo con la sección 9 (c) del "Método de

Fabricación y Curado en Campo de Muestras de Concreto para Pruebas de Flexión y

Compresión" (ASTM C 31), a fin de comprobar el curado y la protección del concreto en

la estructura. Para que el concreto sea aceptable, tales muestras deben moldearse al

mismo tiempo y provenir del mismo volumen de concreto que las muestras de pruebas

curadas en el laboratorio. Cuando la resistencia de los cilindros curados en el campo, ala

edad de prueba designada para medir cf ' , sea menor del 85 por ciento de la de los

cilindros correspondientes curados en el laboratorio deberán mejorarse los

procedimientos de protección y curado del concreto. Cuando las resistencias de los

cilindros curados en el laboratorio sean claramente mayores que cf ' , las resistencias de

los cilindros curados en el campo no necesitan exceder de cf ' en más de 35 kg/cm2, aun

cuando no se cumpla el criterio del 85 por ciento."

En el Reglamento se proporciona una guía positiva respecto a la interpretación de las

pruebas de cilindros curados en campo. Los investigadores han demostrado que los

cilindros protegidos y curados para simular un buen procedimiento de campo deben arrojar

resultados no menores del 85 por ciento de los cilindros estándar de laboratorio curados por

humedad. Este porcentaje se ha establecido simplemente como base racional para juzgar la

bondad del curado de campo. La comparación se hace entre las resistencias reales medidas

de los cilindros curados en la obra y aquéllos curados en el laboratorio, no entre cilindros

curados en la obra y el valor específico de cf ' . Sin embargo, los resultados de los cilindros

curados en la obra se consideran satisfactorios si exceden la cf ' especificada en más de 35

kg/cm2, aunque no logren alcanzar el 85 por ciento de la resistencia de las muestras de los

cilindros correspondientes curados en el laboratorio. *

* Comentarios al Reglamento (Referencia 2), p. 14.

40

PRUEBAS DE CORAZONES


"Si las pruebas individuales de muestras curadas en el laboratorio producen resistencias

inferiores en más de 35 kg/cm2 a cf ' , o si las pruebas de los cilindros curados en el campo

indican deficiencias de protección y curado, deben tomarse medidas para asegurar que la

capacidad de carga de la estructura no quede comprometida. Si se confirma que el

concreto es de baja resistencia, y los cálculos indica,!-que la capacidad de carga se ha

reducido significativamente, se puede requerir la prueba de corazones extraídos de la

zona en duda, de acuerdo con el "Método de obtención y Prueba de Corazones de

Concreto Extraídos con Broca y de Vigas Aserradas de Concreto" (ASTM C 42). Deben

tomarse tres corazones por cada resultado de prueba de cilindros que esté por debajo de

cf ' en más de 35 kg/cm2. Si el concreto de la estructura va a estar seco durante las

condiciones de servicio, los corazones deben secarse al aire (temperatura entre 15 y 30°C;

humedad relativa menor del 60 por ciento), durante 7 días antes de la prueba, y deben

probarse secos. Si el concreto de la estructura va a estar más que superficialmente húmedo

durante las condiciones de servicio, los corazones deben sumergirse en agua por lo menos

durante 48 horas y probarse húmedos."

Se han proporcionado instrucciones respecto al procedimiento que debe seguirse cuando las

pruebas de resistencia no satisfagan los criterios señalados de aceptación. Por razones

evidentes, estas instrucciones no pueden ser dogmáticas. El responsable de la construcción

debe aplicar su buen juicio respecto al verdadero significado de las bajas resistencias en los

resultados y decidir si debe o no tomarlas en cuenta. Si se considera inevitable hacer más

investigaciones, éstas deberán incluir pruebas no destructivas o, en casos extremos, pruebas

de resistencia en corazones tomados de la estructura. Las pruebas no destructivas del

concreto en el lugar, como la aplicación del martillo de impacto, pueden ser útiles para

determinar si una porción de la estructura tiene en realidad concreto de baja resistencia. El

valor principal de estas pruebas consiste en hacer comparaciones en la misma obra, más

que como medidas cuantitativas de resistencia. Si es necesario, para los corazones se han

elaborado criterios seguros de aceptación, los cuales, si se satisfacen, deben asegurar la

bondad estructural en casi cualquier tipo de construcción.

41

Por supuesto, puede tolerarse la baja resistencia en muchas circunstancias, pero esto

también depende del criterio del responsable de la construcción. *

PRUEBAS DE CARGA


"El concreto de la zona representada por los corazones se considera estructuralmente

adecuado si el promedio de los tres corazones es por lo menos igual al 85 por ciento

de cf ' , y ningún corazón tiene una resistencia menor del 75 por ciento de cf ' . (Para

comprobar la precisión de la prueba se pueden volver a probar los lugares que

representen las resistencias dudosas de los corazones.) Si estos criterios de aceptación de

resistencia no se cumplen mediante las pruebas de corazones, y si las condiciones estructu-

rales permanecen en duda, la autoridad responsable puede ordenar que se hagan pruebas

de carga, como se expone en el capítulo 20, para la parte dudosa de la estructura, o tomar

otra decisión adecuada a las circunstancias, "

Cuando las pruebas de los corazones no producen seguridad sobre la bondad estructural, el

responsable de la construcción, especialmente en los casos de sistemas de pisos y de techos,

puede basar su decisión definitiva en una prueba de carga (capítulo 20). Si no se hacen

pruebas de carga y si el tiempo y las condiciones lo permiten, se puede intentar mejorar la

resistencia del concreto ya colocado por medio de un curado húmedo suplementario. La

eficacia de este procedimiento debe, por supuesto, comprobarse con evaluaciones

posteriores de resistencia mediante los procedimientos que ya se han explicado. *

Debe observarse que las pruebas de corazones con un promedio de resistencia del 85 por

ciento de la resistencia especificada resultan muy realistas. En cambio, es irreal esperar que

las pruebas de corazones sean iguales a cf ' , pues las diferencias de tamaño de las muestras,

las condiciones en que se obtienen las muestras y los procedimientos de curado no

conducen a valores iguales.

Como ya se dijo, el Reglamento trata de garantizar la seguridad estructural, y las

instrucciones de la sección 4.3 del Reglamento se encaminan a ese objetivo. El Reglamento

42

no tiene la función de asignar responsabilidades por deficiencias en resistencia, al margen

de que se requieran medidas de corrección. *

PREGUNTAS Y PROBLEMAS

1. ¿Por qué se utiliza la desviación estándar,σ , para evaluar la confiabilidad de las pruebas

de resistencia?

2. Supongamos que se han obtenido los siguientes resultados de pruebas de

concreto entregado para una estructura

Prueba N° Cilindro 1, Kg./cm² Cilindro 2, Kg./cm² 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

247 238 202 242 227 247 262 280 282 303

257 251 210 219 237 254 267 269 292 295

Determínese la probabilidad de que las pruebas de resistencia sean inferiores a

cf ' = 210 kg/cm2.

3. Explíquese por qué la evaluación efectuada en el problema 2 puede objetarse en lo que

respecta a precisión.

4. Suponiendo que sea exacta la desviación estándar calculada en el problema 2, ¿qué

resistencia promedio se necesitaría, según el Reglamento ACI 318-71, para la resistencia

especificada cf ' , de 210 kg/cm2?

5. Empleando los requisitos del problema 4 y el valor de σ del problema 2, calcúlese la

probabilidad de que las pruebas de resistencia sean inferiores a cf ' .

6. Explíquese por qué es necesario que la resistencia promedio X exceda siempre de la

resistencia especificada cf ' .

43

7. ¿Cuáles son los criterios que se emplean en el Reglamento para asegurar que el concreto

tiene calidad suficiente?

8. ¿Influye la resistencia del concreto en su durabilidad?

9. Demuestre que la probabilidad de obtener un promedio de tres pruebas de resistencia

consecutivas inferiores a cf ' es aproximadamente del 1 por ciento, cuando la

probabilidad de obtener pruebas individuales de resistencia inferiores a cf ' , es

aproximadamente del 9 por ciento.

10. Disponemos de la siguiente información sobre una mezcla de concreto:

Calcúlese el porcentaje de aire incluido en la fracción de mortero de la mezcla.

Cemento.......................................................279 kg./m3

Agua............................................................166 kg./ m3

Arena............................................................711 kg./ m3

Grava (tamaño máximo 13 mm)..................1607 kg./ m3

Aire incluido................................................5 por ciento

11. ¿Debe emplearse inclusión de aire en un concreto estructural que no va a estar expuesto

a congelamiento y deshielo?

12. ¿Cuál es el compuesto del cemento Portland que controla la resistencia al ataque de los

sulfatos alcalinos?

13. ¿Cómo puede hacerse un concreto más impermeable?

14. Supongamos que se han hecho tres mezclas de prueba de concreto para determinar la

correlación entre la relación agua/cemento y la resistencia. Se emplearon mezclas que

contienen 279, 307 Y 335 kg./m3, respectivamente. Para producir un revenimiento de 8

cm., se necesitaron 172 kg. de agua por m3. Los resultados de la prueba de resistencia en

cilindros de 15 X 30 cm., probados a los 28 días, mostraron 10 siguiente: 232, 264 Y 281

kg./cm2, respectivamente. Si cf ' = 200 y σ =27, determínese la relación agua/cemento

necesaria para producir un concreto aceptable.

15. Compárese el valor obtenido en la prueba del problema 14 con los requisitos de la tabla

4.2.4 del Reglamento.

44

16. ¿Cuándo es adecuada la resistencia del concreto, de acuerdo con el Reglamento ACI

318-71?

17. Descríbase el procedimiento recomendable en un proyecto de construcción cuando

existen dudas respecto a la aceptabilidad del concreto.

18. Explíquese el procedimiento para evaluar la conveniencia de curar y proteger el

concreto en el sitio de la obra.

45

REFERENCIAS

1. Comité ACI 214, "Recommended Practice for Evaluation úf Compression Test Results

of Fíeld Concrete (ACI 214-65)," American Concrete Institute, Detroít, 1965, 29 pp.

2. Comité ACI 318, "Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318 71),"

American Concrete Institute, Detroit, 1971, 78 pp.

3 Comité ACI 318, "Commentary on Building Code Requirements for Reinforced Concrete

(ACI 318-71)," American Concrete Institute, Detroit, 1971, 96 pp.

4. Paradine, C. O., y Rivett, B. H., Statistical Methods for Technologists, D. Van Nostrand

Company, Princeton, N. J., 1960, 288 pp.

Documents

1. Control de Calidad Del Concreto