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Pavimentos de concreto: Ensayo de compresión vs. Ensayo de flexión

nov. 6 de 2013
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Resumen:

En Colombia la participación de los pavimentos de concreto en la construcción de vías es cada vez mayor, esto ha hecho necesario para fines de diseño de estas estructuras tener una relación confiable entre el módulo de rotura y la resistencia a la compresión del concreto.

Para entender por qué evaluar los concretos para los pavimentos a través de cilindros y no de viguetas expliquemos qué es el ensayo de la flexión.

¿Qué es el ensayo de resistencia a la flexión?

Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de carga a vigas de concreto de 150X150 mm de sección transversal y con una luz de tres veces el espesor.

La resistencia a la flexión se expresa en MPa – kg.f/cm2 y el ensayo se realiza de acuerdo a las exigencias de la norma NTC 2871.

El ensayo de resistencia a la flexión de vigas se utiliza como un ensayo de control en el campo pero es una prueba que presenta diferentes dificultades en el momento de la evaluación, por esta razón cada vez son más los proyectos que han optado por hacer correlación entre compresión y flexión y utilizar el ensayo de compresión para calificar la calidad de un pavimento de concreto.

Es una medida de la resistencia a la falla por momento

Ensayo a flexión ASTM C880.

¿Qué inconvenientes presenta el ensayo de flexión en viguetas de concreto?

  • Los ensayos de flexión son extremadamente sensibles a la preparación, manipulación y procedimientos de curado de los especímenes de concreto.

  • Las viguetas son muy pesadas: llegan a estar entre 26 a 30 kg, y son susceptibles a ser dañadas cuando se manipulan y transportan desde el lugar de la obra hasta el laboratorio donde son ensayadas.

  • Realizar el ensayo a la flexión de la vigueta en condiciones secas arroja un resultado más bajo. Las viguetas deben ser bien curadas y deben ser ensayadas en condiciones húmedas.

  • La máquina de ensayo  debe manejar rangos bajos de fuerza y debe estar completamente calibrada.

  • La máquina de ensayo debe contar con sistema operativo que controle la velocidad de carga de acuerdo a las exigencias de la norma NTC 2871.

El cumplimento de todas la exigencias de la norma NTC 2871 para realizar el ensayo a la flexión es extremadamente difícil, frecuentemente como resultado de los valores de módulo de rotura  no son  confiables y generalmente son bajos. Un periodo corto de secado o una falta de control en la velocidad de carga pueden producir una caída violenta de la resistencia a la flexión.

En muchos proyectos viales con pavimentos de concreto se ha recurrido al ensayo de resistencia a la flexión, pero ahora la tendencia es migrar hacia el ensayo de resistencia a la compresión o resistencia a la tracción para el control de los ensayos y poder calificar la calidad de los pavimentos de concreto.

¿Cómo calificar la calidad de un pavimento?

Tramo de prueba
Se hace un tramo de pavimento de concreto con una longitud considerable con el mismo equipo de colocación, la misma velocidad, el mismo espesor y la misma mano de obra que va a construir el pavimento.

Este tramo de pavimento tiene varios objetivos:

  • Verificar las condiciones de la mezcla de concreto.

  • Verificar las condiciones de los equipos de colocación, vibración, compactación y el kit de terminación del pavimento.

  • Verificar el espesor del pavimento.

  • Verificar uniformidad y regularidad de la superficie establecida.

  • Revisar el método de protección y curado del concreto.

  • Ajustar la ventana de corte de juntas.

  • Ajustar en el proceso de sellado de juntas.

  • Definir la correlación entre la compresión de los cilindros de concreto y la flexión de viguetas, así como los criterios de aceptación de núcleos de concreto.

Tramo de pavimento de concreto con una longitud considerable

Fotografía: Juan David Melo para Argos.

De este proceso constructivo se debe realizar un muestro mínimo de 12 viguetas (53X15X15) cm  y 12 cilindros de diámetro 15 cm y hacer una relación entre compresión y flexión. Posterior a la colocación del concreto en el tramo de prueba se extraen mínimo cinco (5) núcleos de concreto cumpliendo con las exigencias de la norma NTC 3658 que serán utilizados para determinar la resistencia a la compresión de los mismos.

Los núcleos se deben extraer después de los 26 días de colocado el concreto, luego de la extracción se deben curar durante 48 horas y posteriormente pasar por ensayo a la compresión cumpliendo con las exigencias de la norma NTC 673.

La extracción de los testigos de concreto también sirve para observar la homogeneidad de la colocación del concreto, observar si hay presencia de hormigueros y, de manera general, observar la calidad del concreto compactado para el pavimento.

Posterior al trabajo de campo y de los ensayos de compresión de los cilindros, núcleos a compresión y los ensayos de flexión, se hace un análisis de acuerdo a las recomendaciones del Comité Europeo del Concreto, las normas ACI y el artículo del 500 del Invías.

Las investigaciones de correlación entre las resistencias de compresión y flexión han llevado a concluir que el ensayo de compresión es el método más indicado para calificar la calidad del concreto por ser un método más confiable y menos incertidumbre.


El ensayo de compresión es el método indicado para calificar la calidad

Ensayo a compresión del concreto.

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Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

Conclusión

El ensayo de resistencia a la flexión es una herramienta útil en la investigación y en la evaluación de laboratorio de los ingredientes del concreto, pero no es el ensayo que se utiliza como base para la aceptación o rechazo de la calidad del concreto en pavimentos, lo útil es realizar un tramo de prueba y hacer correlación entre compresión y flexión y que el ensayo de compresión sea la prueba que califique la calidad del concreto.

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