2.2 Consideraciones sobre la variabilidad de los resultados de resistencia a compresión

Otro factor a ser verificado es la variabilidad de los resultados del ensayo de resistencia a compresión. ^{Magalhaes (2014)} resalta que todas las etapas de la producción del concreto llevan a la dispersión de los resultados del control tecnológico, siendo que estos pueden ser separados en tres diferentes aspectos: influencia de los materiales, de los mecanismos de producción y del procedimiento de ensayo. La Tabla 1 presenta los principales factores que pueden influenciar el resultado de la resistencia a compresión del concreto, así como la variabilidad máxima del item.

Tabla 1 Factores que influyen en el resultado del ensayo de resistencia a compresión 

Fuente: Adaptado de ^{Helene y Terzian (1992)}.

Es posible observar que los diversos procedimientos envueltos en la preparación, de la recolección y del ensayo pueden afectar, directamente, los resultados de los ensayos, pudiendo reducir, en hasta50%, la resistencia a compresión del concreto analizado. De hecho, esta variabilidad representa su verdadera importancia al observar los datos oriundos de investigaciones y ensayos de laboratorio. ^{Santiago (2011)} compiló datos del control tecnológico de má de seis mil núcleos, oriundos de nueve estados Brasileiños. El autor identificó porcentajes no conformes de hasta 28%, para concretos de clase C40. Este valor llega a 84%, para concreos de clase C50.

2.3 Consideraciones sobre la aceptación del concreto

Otro punto que debe ser considerado es la recepción y la aceptación del concreto. Al observar las principales normas nacionales e internacionales referentes a estructuras de concreto, se verifican puntos divergentes en relación al método y a los criterios de aceptación (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhaes, 2014}).

La norma nacional, NBR 12655 (^{ABNT, 2015}) presenta dos tipos de control de muestreo: total y parcial. En el muestreo parcial, son vaciados cilíndros en apenas algunas mezclas de concreto. En el muestreo total, es realizado el control de todas las mezclas realizadas, siendo el criterio de aceptación que ninguna sea inferior a la resistencia a compresión característica. A pesar del elevado costo, este tipo de muestreo es ampliamente utilizado en Brasil (^{Pacheco; Helene, 2013}).

La norma americana, ACI 318-11: Building Code Requirements for Structural Concrete, establece tres diferentes criterios: el promedio de 3 resultados consecutivos debe ser igual o superior a la resistencia característica definida en el proyecto; ningún resultado individual debe ser inferior a f_ck-3,5MPa (para concretos con f_ck por debajo de 35 MPa) y que ningún resultado individual sea inferior a 0,9* f_ck (para concretos con f_ck por debajo de 35 MPa) (^{Magalhaes, 2014})_. Adicionalmente, la misma norma no tiene previsto el muestreo total, estableciendo criterios mínimos de único ejemplar por dia de vaciado, para cada 115 m³ de material ó para cada 465 m² de área construída (^{Pacheco; Helene, 2013}).

Otra norma ampilamente utilizada, la BS EN 206:2013 - Concrete. Specification, performance, production and conformity, presenta diferentes criterios en función del período de la obra: início de la producción y producción contínua, cuando ya se han realizado mas que 15 resultados (^{Magalhaes, 2014}).

El primer critério es referente al promedio de resultados, que debe ser mayor o igual a f_ck+4,0MPa, para control inicial, y mayor o igual a f_ck+1,48*s (desvio patrón de los resultados), para producción contínua. El segundo critério se refiere a los resultados individuales, que, para ambos tipos de producción, deben ser mayores que f_ck-4,0MPa (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhaes, 2014}).

^{Larrossa et al (2014)} realizaron la comparación de los criterios de muestreo de las tres normas citadas, para 32 lotes de concreto. Los autores comentan que la NBR 12655 (^{ABNT, 2015}) es el método más rígido, seguido por la EN 206 e ACI 318-11. De hecho, comparando los procedimientos de aceptación adoptados por las normas internacionales con lo establecido en las recomendacciones de la norma nacional, se verifica que los criterios de aceptación son más restrictivos (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhaes, 2014}).

3.1 Procedimientos metodológicos

En el control tecnológico realizado en una obra, siguiendo el procedimento establecido por la NBR 12655 (^{ABNT, 2015}), la resistencia a la compresión (f_c) de tres mezclas de volumen de 8m³ fué inferior al f_ck de 40 MPa, especificado por el proyectista. Como la obra presenta impedimentos para la extracción de núcleos, visto que la estructura es de acero relleno con concreto armado, fué realizado un estudio al respecto de la evolución de la resistencia del concreto, de modo de auxiliar en el chequeo de la seguridad estructural de la obra. Cabe resaltar que este análisis es complementario, y debe ser realizado en conjunto con otras verificaciones, como revisión del proyecto estructural considerando f_c obtenido en el ensayo y la realización de ensayos no destructivos. La composición del concreto estudiado está presentada en la Tabla 2.

Tabla 2 Tipos de concreto en estudio 

Fuente: carta tipo según la empresa responsable del concreto

En los datos especificadas de ensayo, se realizaron los ensayos, en laboratorio acreditado, siguiendo los procedimientos normativos. Todos los núcleos fueron nivelados y los ensayos se realizaron en la prensa máquina universal EMIC - PC 200 CS. Los resultados son presentados en la Tabla 3.

Tabla 3 Resultados del ensayo de resistencia a la compresión de las muestras no conformes 

Fuente: Adaptado de los informes de ensayo

En lo que se refiere al control tecnológico utilizado en la obra, es importante mencionar que fue ejecutado por muestreo total (100%), en la cual todas las mezclas fueron muestreadas. En este caso, la NBR 12655 (2015) establece que la aceptación del concreto es estabelecida cuando todos los ejemplares del muestreo alcanzan el valor de f_ck especificado por el proyectista. Como puede ser visto en la Tabla 3, las resistencias potenciales, a los 28 días, no presentaron resistencia igual o superior a la definida, de 40 MPa.

Otro punto levantado fue el histórico del desarrollo de la resistencia luego de los 28 días. En un levantamiento realizado por la empresa, en el periodo de un año, el concreto presentó un crecimiento de 32,6% (cemento CPV-ARI resistente a los sulfatos con adición de 22% de pozolona), superior a los 16% considerados por la ABNT NBR 6118:2014.

3.2 Resultados y análisis

A partir de los valores obtenidos, fue realizado el análisis de la evolución de la resistencia a la compresión del concreto. Inicialmente, fueron calculados los valores de β₁ utilizando un coeficiente s de 0,20, visto que el cemento utilizado es tipo CPV-ARI. Asi mismo, como fue realizada adición de puzolanas por el de 33% en relación al cemento, se consideró adecuado calcular el β₁ para un cemento del tipo CPIV, ya que éste contiene entre 15 y 50% de puzolana. Por último, se calculó un tercer valor de β_1, para un valor s intermedio. Los valores de β₁ para 50 años, utilizados en cálculo del β, son presentados en la Tabla 4.

Tabla 4 Coeficientes de β₁ para diferentes tipos de cemento 

La evolución de la resistencia a la compresión a largo plazo para las tres situaciones (CPV-ARI, CPIV y CP “intermedio”), considerando el menor valor de f_{ck, est} (37,1 MPa) y un período de 365 días, puede ser observada en la Figura 1.

Figura 1 Evolución de la resistencia conforme fib Model Code 2010 

En la figura se observa que, para alcanzar los 40 MPa especificados, se llevará 45 días considerando el β1 para el concreto con CPIV, 51 días para el β1 considerando CP “intermedio” y 72 días para el β1 con CPV ARI.

Luego de la definición del β₁, se calculó el coeficiente β, considerando dos condiciones de β₂ - 0,73, según recomedaciones de la ABNT NBR 6118:2014; y 0,75, máximo valor conforme Rüsch (1960). Los valores estan expresados en la Tabla 5.

Tabla 5 Coeficientes de β para diferentes tipos de cemento y carga 

Para la verificación de la seguridad en el caso de estudio, se calculó la resistencia a la compresión de proyecto del concreto f_cd, de acuerdo con la ecuación 4, utilizando los coeficientes calculados en la Tabla 5. Los resultados están expresados en la Tabla 6.

Tabla 6 Tensión a compresión do concreto 

Los valores obtenidos demuestran que apenas cuando se considera exclusivamente el cemento CPV ARI que la tensión obtenida se presenta por debajo de lo esperado. Para los concretos con cemento con puzolana, como el caso de este estudio, la tensión de cálculo del concreto ya se presenta sobre lo exigido. Se verifica la naturaleza conservadora de la ABNT NBR 6118:2014 - característica esperada de normas técnicas. Entretanto, surge la posibilidad de que el profesional use los conocimientos consolidados en el área y avance en el estudio del desarrollo de la resistencia del concreto luego de los 28 días.

Se resalta que, según la ABNT NBR 6118:2014, en caso que las resistencias continúen por debajo del f_ck de proyecto, deberia ser realizado un nuevo cálculo estructural con el nuevo valor. Sin embargo si existe la inseguridad deberia ser prevista una limitación de uso de ese elemento, elaboración de proyecto de reforzamiento o hasta la demolición parcial o total de las piezas no conformes.