Por Carlos Milanesi – Gerente de Promoción y Asistencia Técnica Cementos Avellaneda S. A. – (cam@cavellaneda.com.ar)
En los sólidos porosos, de carácter frágil, como la pasta de cemento hidratada o los morteros elaborados a base de cemento, la resistencia guarda una relación directa con el valor de la porosidad: cuanto mayor es ésta, menor es la densidad del material y menor su resistencia [1].
Sin embargo, esta relación directa entre densidad y resistencia (a menor densidad, menor resistencia) no es tan sencilla en el caso del hormigón, donde la presencia de fisuras preexistentes en las zonas de transición entre el mortero y las partículas del agregado grueso introduce nuevos factores (esbeltez, efecto “tamaño”, etc.) que modifican aquella relación.
Por ejemplo, si el tamaño de la probeta cilíndrica aumenta, manteniendo su esbeltez (digamos, de 10 cm x 20 cm a 15 cm x 30 cm), el valor de la resistencia del hormigón disminuye (≈ 4 %), sin que exista un cambio en la densidad del hormigón. Del mismo modo, si la esbeltez de la probeta disminuye (digamos, de 2 a 1), la resistencia aumentará en un 15 %, aproximadamente, independientemente del valor de la densidad del hormigón. Existen referencias bibliográficas [2] que indican que, cuando la exudación del hormigón es elevada, es posible encontrar diferencias de hasta el 25 % en los valores de resistencia efectiva del hormigón, según sea la dirección de extracción de los testigos, con relación al colado: en otras palabras, para la misma porosidad (densidad), la resistencia del hormigón no sólo depende del valor de ésta sino también de la magnitud y orientación de los defectos. Por último, si la densidad del hormigón disminuye, por efecto del secado de la probeta, la resistencia puede aumentar hasta un 25 %, respecto del hormigón saturado [1].
Si las circunstancias de control son las habituales (esto es, se emplean métodos normalizados y los resultados corresponden a una determinada clase de hormigón, elaborado con los mismos materiales componentes), los factores mencionados en el párrafo anterior podrían desestimarse. De este modo, el valor de la densidad del hormigón, medido sobre la probeta o testigo, podría proveer un elemento de juicio adicional, que ayude a interpretar el valor de la resistencia obtenido en el ensayo. Por ejemplo, un valor de densidad más bajo que lo esperado (suponiendo que no existe una reducción simultánea en resistencia del cemento) podría indicar un error en la dosificación de la mezcla, una incorporación excesiva de aire, o bien, una compactación deficiente del hormigón.
Cuando se moldean probetas “gemelas”, obtenidas a partir de una misma muestra de hormigón, es de esperar que los valores de densidad obtenidos, sobre cada una de las probetas que constituirá el resultado de ensayo, no varíe en forma significativa. Según Day [3], si el rango medio de densidad es superior a 16 kg/m3, hay razones de peso para suponer que existen problemas en el moldeo (compactación insuficiente). Este criterio podría utilizarse para calificar el grado de experiencia del técnico y definir la necesidad de implementar un plan de capacitación ad hoc, o bien, para detectar posibles errores de identificación de las probetas.
Según este mismo autor [3], el rango máximo aceptable es igual a 32 kg/m3, límite que podría emplearse para la detección de valores atípicos (outliers). Una situación así podría presentarse cuando una, de tres probetas moldeadas con la misma muestra, arroja un valor de resistencia muy por debajo del valor promedio de las dos probetas restantes. De este modo, el valor de resistencia discordante podría ser desestimado si la densidad de la probeta sospechada es significativamente más baja que el promedio de las otras dos, haciendo que el rango de densidad resulte superior a 32 kg/m3 (figura 1).
Además de lo mencionado, algunos autores consideran que la medición y seguimiento de la variación de la densidad de las probetas ejerce, en sí mismo, un efecto positivo en el mejoramiento general de la calidad del “ensayo”.
En base a lo anterior, se comprende claramente por qué algunas normas [4-6] exigen la determinación de la densidad del hormigón, como el cociente entre el peso y el volumen de las probetas de ensayo, calculando este último a partir de las dimensiones de las mismas (altura y diámetro) o determinado mediante el método de Arquímedes (peso sumergido). El peso de las probetas puede ser medido inmediatamente después de desmoldadas, o bien, antes de ser ensayadas. Un requerimiento similar se emplea al ensayar testigos [7].
No existen exigencias similares en las normas IRAM [8, 9] o en el CIRSOC 201 [10] y, ésta, en mi opinión, es una deuda pendiente que deberíamos saldar.
Referencias
1) Mehta P. K., Monteiro P. J. M. (1986): Concrete: Microstructure, properties, and materials. Englewood Cliffs, New Jersey (USA): Prentice Hall, 1986 (3rd edition, The McGraw-Hill Companies, New York, 2006), 659 p.
2) Giaccio G., Giovambattista A. (1986): Bleeding: Evaluation of its effects on concrete behaviour, Materials and Structures, Vol. 19, 265–271
3) Day K. (2006): Concrete mixture design, quality control and specification, 3rd edition, Taylor & Francis, NY, 357 pp.
4) CSA (2014): Making and curing concrete compression and flexural test specimens, Test Methods and Standard Practices for Concrete (A23.2-2C). Mississauga, Ontario (Canada): Canadian Standard Association (CSA), August 2014, 514-525
5) CSA (2014): Compressive strength of cylindrical concrete specimens, Test Methods and Standard Practices for Concrete (A23.2-9C). Mississauga, Ontario (Canada): Canadian Standard Association (CSA), August 2014, 552-565
6) ASTM International (2020): Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens, C39/C39M-20, West Conshohocken, PA, ASTM International, 8 p.
7) ASTM International (2020): Standard test method for obtaining and testing drilled cores and sawed beams of concrete, C42/C42M-20, West Conshohocken, PA, ASTM International, 7 p.
8) IRAM (2013): Hormigón de cemento. Método de ensayo a compresión, IRAM 1546. Instituto Argentino de Normalización y Certificación (IRAM), 3ra edición, 13 pp.
9) IRAM (2015): Hormigón de cemento. Preparación y curado en obra de probetas para ensayos de compresión y de tracción por compresión diametral, IRAM 1524. Instituto Argentino de Normalización y Certificación (IRAM), 20 pp.
10) INTI-CIRSOC (2005): Reglamento argentino de estructuras de hormigón. CIRSOC 201. Ministerio de Planificación Federal, Inversión Pública y Servicios, Secretaría de Obras Públicas de la Nación, Edición julio 2005