¿Qué es la trabajabilidad y porqué no se la puede medir?

 

NOTA TÉCNICA N° 22-01¹ 

¿Qué es la trabajabilidad y porqué no se la puede medir?

 

El motivo de preparar esta Nota Técnica, de título provocativo, es tratar de clarificar errores conceptuales muy frecuentes respecto a uno de los atributos principales de las mezclas de hormigón en estado fresco: su Trabajabilidad.

Existe una percepción muy difundida de asociar Trabajabilidad con Fluidez o Movilidad del hormigón fresco o sea, en términos experimentales, con el asentamiento. Entonces, se dice que una mezcla de mayor asentamiento es una mezcla “más trabajable”. Trataremos de descalificar esa percepción en este documento.

Debo reconocer que yo adolecía del mismo error hasta que, allá por los 70’s, el querido y respetado colega y amigo Agustín Castiarena, por entonces Jefe de Laboratorio del ICPA, me sacara de él con sus convincentes argumentos.

¿Qué es la trabajabilidad del hormigón fresco?

Veamos cómo varios documentos relevantes definen o tratan al concepto de Trabajabilidad.

1. CIRSOC 201:2015 y Norma IRAM 1666:2020: No definen Trabajabilidad, pero la utilizan en el texto. Tampoco definen Consistencia aunque la usan profusamente en el texto
2. EN 206:2013: No la define
3. Portland Cement Association (USA) [1]: “La facilidad de colocación, consolidación y acabado del concreto fresco y el grado que resiste a la segregación se llama trabajabilidad. El concreto debe ser trabajable pero los ingredientes no deben separarse durante el transporte y el manejo”
4. ACI 238.1R-08 [2]: “workability—that property of freshly mixed concrete or mortar that determines the ease with which it can be mixed, placed, consolidated, and finished to a homogenous condition” (trabajabilidad— aquella propiedad del hormigón o mortero recién mezclado que determina la facilidad con que puede ser mezclado, colocado, compactado y acabado en una condición homogénea)
5. Adam Neville [3]: “Un concreto que se puede compactar con facilidad se dice que es trabajable, pero decir meramente que la trabajabilidad determina la facilidad de colocación y la resistencia a la segregación es una descripción demasiado vaga de esta propiedad vital del concreto. Además, la trabajabilidad deseada en cualquier caso particular dependería del medio de compactación disponible; igualmente, una trabajabilidad conveniente para concreto masivo no es necesariamente suficiente para secciones delgadas, inaccesibles o altamente reforzadas. Por estas razones, la trabajabilidad se debería definir como una propiedad física del concreto sólo con referencia a las circunstancias de un tipo particular de construcción”.

Vemos que solamente en la definición e) se menciona la relación estrecha que existe entre las características de la mezcla fresca y el tipo de elemento estructural a llenar y a los medios de compactación disponibles, para establecer su aptitud o Trabajabilidad.

Podemos arriesgar la siguiente definición:

Trabajabilidad: Es la aptitud de una mezcla de hormigón fresco para ser mezclada, transportada, colocada, compactada y acabada, sin esfuerzos excesivos y sin segregación, para las características del elemento y los medios disponibles en la obra.

De ello, en consonancia con la definición e), se deduce que una mezcla que es trabajable para una obra determinada, no lo será para otras donde las características del elemento a llenar (geometría, dimensiones, densidad de armadura, etc.) difieran sensiblemente de aquélla. Las Figuras 1 a 7 muestran varios ejemplos ilustrativos de mezclas trabajables, cubriendo un amplio rango de asentamientos de cono (Ac):

 

 

 

 

 

 

 

¿Se puede medir la trabajabilidad del hormigón fresco?

Comencemos citando a Adam Neville [3]: “Desafortunadamente, no hay prueba aceptable que mida la trabajabilidad en forma directa según lo dado en la definición e). No obstante, se han hecho numerosos intentos para correlacionar la trabajabilidad con alguna medición física determinable con facilidad, pero ninguna de éstas es plenamente satisfactoria, aunque puedan proporcionar información útil dentro de una escala de variación de trabajabilidad”.

Examinemos el informe ACI 238.1R-08 [2]: “Report on Measurements of Workability and Rheology of Fresh Concrete” (Informe sobre Mediciones de Trabajabilidad y Reología del Hormigón Fresco), cuyo título admite, de forma explícita, que la trabajabilidad se puede medir. En dicho documento se presenta la Tabla 1, que se refiere a “medición de trabajabilidad”, atribuida originalmente a Tattersall², que data de 1991.

Tabla 1 – Clases de medición de trabajabilidad [2]

Clase I: cualitativa (trabajabilidad, capacidad de fluir, de ser compactada, de ser acabada, de ser bombeada)	A ser usadas solamente en forma descriptiva general sin intentar cuantificarlas
Clase II: cualitativa empírica (asentamiento, factor de compactación, tiempo VeBe, extendido en la mesa de sacudidas)	A ser usadas como una declaración cuantitativa simple del comportamiento bajo un conjunto particular de circunstancias
Clase III: cuantitativa fundamental (viscosidad, movilidad, fluidez, límite de fluencia)	A ser usadas estrictamente en conformidad con definiciones normalizadas

 

Asimismo, en ACI 238.1R-08 se presenta una tabla (3.2), titulada “Ensayos de trabajabilidad de un único y de múltiples puntos para hormigón”, que lista 33 ensayos de punto único y 19 de múltiples puntos”. Entre los primeros, se destacan el asentamiento del cono (el más popular), el factor de compactación, el extendido en la mesa de sacudidas y el consistómetro VeBe, que están normalizados en varios países, Argentina entre ellos (IRAM 1536, 1690 y 1767). Los ensayos de múltiples puntos se refieren mayoritariamente a reómetros, que miden las dos variables fundamentales de un material de Bingham: la tensión de fluencia (relacionada inversamente con el asentamiento del cono) y la viscosidad. La determinación de dos parámetros es de poca utilidad para hormigones convencionales, pero importante para los hormigones autocompactantes. En estos últimos, es habitual medir el extendido del cono y la viscosidad, ésta a través del tiempo T50 (IRAM 1890-1).

En realidad, todos los ensayos mencionados precedentemente, miden una propiedad del hormigón fresco, y aún combinando ensayos no se podrá arribar a una medición de la Trabajabilidad, simplemente porque ésta no es una característica de la mezcla sino de una intersección entre mezcla y condiciones de obra.

Desde mi punto de vista, las propiedades del hormigón fresco que importan al evaluar su Trabajabilidad son las siguientes:

1. Consistencia, que se puede definir como la resistencia a fluir (Fluidez^-1 o Movilidad^-1), que se mide por algunos de los ensayos de punto único; para mezclas convencionales muy frecuentemente a través del ensayo de asentamiento del cono
2. Cohesión (Segregabilidad^-1), que habitualmente se valora visualmente, por ejemplo viendo cómo se desploma el cono de asentamiento o cómo avanza el material en un ensayo de extendido. Depende fundamentalmente del contenido de partículas finas en la mezcla (ligantes y partículas finas de los agregados). Existen criterios que permiten cuantificarlas, por ejemplo el “Mix Suitability Factor”, desarrollado por Ken Day [5], que se basa en calcular la superficie específica del agregado total, considerando también el contenido de ligante y el aire incorporado en el cómputo. Otro criterio es el propuesto por Jay Shilstone [6], que se basa en dos factores calculados a partir de la granulometría del agregado: Factor de Grosor y Factor de Trabajabilidad (incluye el contenido de ligante). Con ellos se configura un gráfico donde se delimitan zonas de mayor o menor aptitud de las mezclas para ciertas aplicaciones. En experiencia del autor, estos parámetros sirven para comparar mezclas elaboradas con los mismos constituyentes, pero no tienen una validez absoluta o universal
3. Capacidad de Paso, que mide la aptitud de la mezcla para fluir a través de los espacios restringidos delimitados por las paredes de los encofrados y la configuración de las armaduras. En mezclas convencionales, esto se logra limitando el tamaño máximo D_max del agregado, ver Fig. 8. Para hormigones autocompactantes, más críticos en su reología, hay ensayos especiales para medirla, por ejemplo el IRAM 1890-2

 

Conclusiones

De lo expuesto precedentemente podemos concluir lo siguiente:

1. La Trabajabilidad no es una propiedad intrínseca de la mezcla fresca, sino un atributo de aptitud que depende de las características del elemento a llenar y de los medios disponibles en la obra para transportar, colocar, compactar y acabar el hormigón
2. No siendo una propiedad intrínseca de la mezcla fresca, no se la puede medir, en franca contradicción con documentos del propio ACI [2]
3. Hay una serie de características de la mezcla fresca, esencialmente su consistencia, cohesión (incluyendo viscosidad) y capacidad de paso, que determinan su aptitud para ser usada bajo ciertas condiciones de obra
4. Algunas de esas características son medibles en hormigones convencionales y, en mayor medida, en los más críticos hormigones autocompactantes. Pero, por ejemplo, no hay a la fecha un ensayo aceptado que mida la bombeabilidad de un hormigón, dada su compleja reología [7], por lo que se la juzga visualmente o directamente en la práctica.

Espero que esta Nota Técnica contribuya a erradicar falsas nociones sobre la Trabajabilidad del hormigón fresco y ayude para incluir una definición adecuada en el CIRSOC 201 y en IRAM 1666.

 

Roberto J. Torrent
Ing. Civil, PhD
Materials Advanced Services Ltd.
C1425ABV Buenos Aires, Argentina
CH-6877 Colderio, Suiza
www.m-a-s.com.ar
torrent.concrete@gmail.com

 

1 Este documento no ha sido sometido a una revisión de pares, por lo que refleja exclusivamente la opinión del autor, que no necesariamente representa la de la AATH. Se reciben opiniones complementarias, concordantes o discordantes en aath@com.ar

2 El Prof. G.H. Tattersall fue un pionero de los estudios reológicos del hormigón fresco, que resumió en un libro titulado “La Trabajabilidad del hormigón” [4], del que guardo una copia. Durante mis estudios de posgrado en Inglaterra, tuve el privilegio de asistir a algunas de sus excelentes clases sobre el tema.

 

Referencias

[1]   Kosmatka, S.H., Kerkhoff, B., Panarese, W.C. y Tanesi, J. “Diseño y Control de Mezclas de Concreto, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, EE.UU., 2004.

[2]   ACI 238.1R-08. “Report on Measurements of Workability and Rheology of Fresh Concrete”. American Concrete Institute, 70 p.

[3]   Neville A.M. “Tecnología del concreto”. IMCYC, México DF, 2013, 622 p.

[4]   Tatersall, G.H. “The workability of concrete”. Cem. & Concr. Assoc, Slough, UK, 1976, 138 p.

[5]   Day, K. Disponible en https://www.academia.edu/37289753/Ken_W_Day_Concrete_Mix_Design_Quality_Control_and_Specification_2_pdf

[6]   Shilstone, J.. Disponible en http://www.shilstone.com/library/ConcMixOpt.pdf

[7]   Torrent, R., “Aspectos reológicos del hormigón fresco y su aplicación a la bombeabilidad de las mezclas”, Hormigón, No. 9, 1983, pp. 9-20.