EVALUACIÓN Y CONFORMIDAD DEL HORMIGÓN: Técnicos que realizan los trabajos en laboratorio y en obra

Los procedimientos de ensayo para el hormigón indicados en el Código demandan personal con conocimientos y habilidades específicas. La experiencia ha demostrado que solamente los técnicos en obra correctamente capacitados y el personal de laboratorio certificado bajo programas reconocidos a nivel nacional pueden asegurar el nivel necesario para obtener resultados de ensayo significativos. En el Código 2002 se agregaron requisitos en la Sección 5.6.1 que exigen que los ensayos en obra sobre hormigón fresco y los procedimientos requeridos para preparar las probetas de hormigón para los ensayos de resistencia deben ser ejecutados por "un técnico en ensayos en obra calificado." Los procedimientos habitualmente realizados en obra y que deberán ser ejecutados por técnicos calificados incluyen el muestreo del hormigón fresco; el ensayo de asentamiento, contenido de aire y temperatura; y la preparación y curado de las probetas para ensayo. Los técnicos a cargo de estas tareas en obra pueden ser Técnicos en Ensayos de Hormigón en Obra certificados a través del Programa de Certificación Grado I de ACI.

La Sección 5.6.1 también requiere que todos los ensayos de laboratorio requeridos sean realizados por "técnicos de laboratorio calificados." Los técnicos de laboratorio que realizan ensayos del hormigón pueden ser Técnicos en Ensayos de Hormigón en Laboratorio o Técnicos en Ensayos de Resistencia del Hormigón certificados por ACI, o bien técnicos certificados en los requisitos de ASTM C 1007.

La siguiente discusión del Capítulo 5 del Código se ocupa de la dosificación de las mezclas de hormigón por resistencia, en base a conceptos probabilísticos.

DOSIFICACIÓN SIN EXPERIENCIA EN OBRA NI PASTONES DE PRUEBA

Si no hay información recabada de la experiencia en obra ni de pastones de prueba, para seleccionar la relación agua- material cementicio se pueden usar "otras experiencias o información." Sin embargo, esta opción solamente se permite con la aprobación del ingeniero/arquitecto responsable por el proyecto. Observar que necesariamente esta opción debe ser conservadora, y requiere una sobrerresistencia meta bastante elevada (1200 psi). Si, por ejemplo, la resistencia especificada es de 3000 psi, la resistencia usada como base para seleccionar la dosificación de la mezcla de hormigón (relación agua-material cementicio) debe ser de 4200 psi. Por motivos de economía, esta opción se debería usar exclusivamente en aquellos casos en que no se justifica el costo adicional que implicaría obtener datos sobre pastones de prueba. Observar también que esta alternativa se aplica solamente para resistencias a la compresión especificadas de hasta 5000 psi; para resistencias más elevadas se exige que la dosificación se base en la experiencia en obra o en pastones de prueba. La edición 1999 del Código limitaba la máxima resistencia dosificada sin experiencia en obra ni pastones de prueba a 4000 psi.

Documentación de la resistencia promedio

Los procedimientos de aprobación de la mezcla son necesarios para asegurar que el hormigón entregado realmente satisfaga los requisitos de resistencia. Los pasos a seguir para la aprobación de una mezcla se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Determinar la desviación estándar anticipada a partir de las experiencias previas.

a. Esto se hace examinando un registro de 30 ensayos consecutivos realizados sobre una mezcla similar.

b. Si resulta difícil hallar una mezcla similar para la cual se hayan realizado 30 ensayos consecutivos, la desviación estándar se puede calcular en base a dos mezclas, siempre y cuando el número total de ensayos sea mayor o igual que
30. En este caso las desviaciones estándar se calculan por separado y luego se promedian usando el método estadístico descripto en párrafos precedentes.


2. Usar la desviación estándar para seleccionar la resistencia meta apropiada, el mayor de los valores de las Tablas 5.3.2.1
(5-1), (5-2) y (5-3).

a. Por ejemplo, si la desviación estándar es igual a 450 psi, la sobrerresistencia debe ser el mayor de los siguientes valores:
1, 34 450603 psi
2, 33 450500 549 psi

Por lo tanto, para una resistencia de 3000 psi, la resistencia promedio usada como base para seleccionar la dosificación de la mezcla de hormigón debe ser de 3600 psi.

b. Observar que si no hay registros de ensayos aceptables disponibles la resistencia promedio debe ser 1200 psi mayor que f'c (es decir, una resistencia promedio de 4200 psi para un hormigón con una resistencia especificada de 3000 psi),
ver Tabla 5.3.2.2.

3. Proveer documentación que establezca que la mezcla propuesta proporcionará la resistencia promedio requerida. Esta documentación pueden consistir en:

a. Un registro de 30 ensayos del hormigón en obra. Este generalmente será el mismo registro usado para documentar la desviación estándar, pero puede corresponder a un conjunto de 30 resultados diferentes; o bien

b. Datos de ensayos realizados en laboratorio, obtenidos de una serie de pastones de prueba.

Si la documentación de la resistencia promedio para resistencias superiores a 5000 psi se basan en pastones de prueba preparados en laboratorio está permitido aumentar el valor de f'c calculado en la Tabla 5.3.2.2 para tomar en cuenta la posibilidad que la resistencia obtenida en las pruebas en laboratorios sea menor que la resistencia correspondiente a la producción real.

El artículo 5.3.3.2(c) establece tolerancias para el asentamiento y el contenido de aire de las mezclas dosificadas en base a pastones de prueba preparados en laboratorio. Los límites de tolerancia se establecen como valores máximos permitidos, ya que la mayoría de las especificaciones, independientemente de su forma, permiten establecer un valor máximo para el asentamiento o el contenido de aire. Estas tolerancias para el asentamiento y el contenido de aire solamente son aplicables en caso que se utilicen pastones de prueba, y no en el caso que se utilicen registros de ensayos realizados sobre el hormigón
en obra. El Ejemplo 2.3 ilustra la selección de la dosificación de un hormigón en base a pastones de prueba.

Resistencia promedio requerida (I)

Las fórmulas para calcular las resistencias meta requeridas se basan en los siguientes criterios:

c        cr           c

1.     Una  probabilidad  de  1  en  100  de  que  el  promedio  de  3  ensayos  de  resistencia  consecutivos  estará  por  debajo  de  la resistencia especificada,  f '  : f '    = f '  + 1, 34 s , y

c        cr           c

2.     Una  probabilidad  de  1  en  100  de  que  el  resultado  de  un  ensayo  de  resistencia  individual  estará  más  de  500  psi  por debajo de la resistencia especificada  f '  : f '    = f '  + 2, 33 s - 500  (para resistencias menores o iguales que 5000 psi), y

c

cr                         c

3.     Una probabilidad de 1 en 100 de que el resultado de un ensayo de resistencia individual estará más de  0, 9f '

por debajo

c

de la resistencia especificada  f '

(para resistencias mayores que 5000 psi):  f '    = 0, 90 f '  + 2, 33 s .

por debajo

de la resistencia especificada f '

(para resistencias mayores que 5000 psi): f ' 0, 90 f ' 2, 33 s .



Con el Criterio (1) se obtendrán resistencias meta mayores que con el Criterio (2) cuando las desviaciones estándares son
bajas o moderadas, de hasta 500 psi. Sin embargo, para desviaciones estándares más elevadas el criterio determinante será
en Criterio (2).

La intención de los requisitos de resistencia promedio de la Sección 5.3.2 es proporcionar un nivel de seguridad aceptable de que las resistencias del hormigón son aceptables desde los siguientes puntos de vista: (1) el promedio de los ensayos de resistencia a lo largo de un período de tiempo apreciable (tres ensayos consecutivos) es mayor o igual que la resistencia a la compresión especificada, f'c; o (2) el resultado de un ensayo de resistencia individual no está más de 500 psi por debajo de f'c
(para resistencias menores o iguales que 5000 psi); o (3) el resultado de un ensayo de resistencia individual no está más de
0,90f'c por debajo de f'c (para resistencias superiores a los 5000 psi).

Resistencia promedio requerida

Si las instalaciones donde se elabora el hormigón llevan un registro en base a un mínimo de 30 ensayos de resistencia consecutivos representativos de materiales y condiciones similares a las anticipadas (o un registro en base a un número de ensayos consecutivos comprendido entre 15 y 29 con la desviación estándar calculada modificada por el factor aplicable de
la Tabla 5.3.1.2), la resistencia utilizada como base para seleccionar la dosificación del hormigón para una resistencia a la compresión especificada, f'c, mayor o igual que 5000 psi debe ser el mayor de los siguientes valores:
f '    =f '  + 1, 34 s      Tabla 5.3.2.1, (5-1)

cr                        c

y           f '    =0, 90 f '  + 2, 33 s - 500                                                                                                                                     Tabla 5.3.2.1, (5-2)           

Para resistencias a la compresión especificadas, f'c, superiores a 5000 psi, la resistencia usada como base para seleccionar la dosificación del hormigón debe ser el mayor de los siguientes valores:

cr          c

f '    =f '  + 1, 34 s                                                                                                                                                          Tabla 5.3.2.1, (5-1)           

cr                        c

y           f '    =0, 90 f '  + 2, 33 s                                                                                                                                                Tabla 5.3.2.1, (5-3)           

Si no se conoce la desviación estándar, la resistencia promedio requerida, f'cr, usada como base para seleccionar la dosificación del hormigón se debe determinar de la Tabla 5.3.2.2:

c

Para  f '

menor que 3000 psi

comprendida entre 3000 y 5000 psi

mayor que 5000 psi

f '    = f '  + 1000 psi

cr          c

cr          c

f '    = f '  + 1200 psi

cr           c                      c

f '    = f '  + 1,10 f '  + 700 psi

DOSIFICACIÓN EN BASE A LA EXPERIENCIA EN OBRA Y/O PASTONES DE PRUEBA - Desviación estándar (V)

La desviación estándar se puede calcular ya sea a partir de un único grupo de ensayos sucesivos de una clase dada de hormigón, o bien a partir de dos grupos de ensayos. En el este último caso se debe utilizar un valor promedio estadístico de la desviación estándar, que se calcula aplicando los métodos estadísticos habituales de la siguiente manera:

donde X1, X2, X3, … Xn  son los resultados de los ensayos de resistencia individuales y n es el número total de ensayos de

resistencia realizados.

DOSIFICACIÓN EN BASE A LA EXPERIENCIA EN OBRA Y/O PASTONES DE PRUEBA - Desviación estándar (IV)

Para resistencias del hormigón comprendidas entre 3000 y 4000 psi, la desviación estándar anticipada, representativa de

diferentes niveles de control de calidad, variará de la siguiente manera:

Desviación estándar Representa

300 a 400 psi Excelente control de calidad

400 a 500 psi Buen control de calidad

500 a 600 psi Regular control de calidad

> 600 psi Pobre control de calidad

Para los hormigones de muy alta resistencia, también conocidos como hormigones de alta calidad, que tienen resistencias superiores a los 10.000 psi, la desviación estándar anticipada variará de la siguiente manera:

300 a 500 psi Excelente control de calidad

500 a 700 psi Buen control de calidad

> 700 psi Pobre control de calidad

Resulta obvio que calcular s de la manera antes descripta sería un proceso muy laborioso y lento. La mayoría de las calculadoras científicas pueden calcular la desviación estándar de forma directa. Las calculadoras vienen con las ecuaciones matemáticas programadas, y para obtener la desviación estándar de un conjunto de datos el usuario simplemente debe ingresar los datos estadísticos (valores de ensayo) y luego presionar la tecla de función adecuada. El Ejemplo 2.2 ilustra cómo se realiza una evaluación estadística típica de los resultados obtenidos de los ensayos de resistencia.

El coeficiente de variación es simplemente la desviación estándar expresada como porcentaje del valor promedio. La expresión matemática es la siguiente: