Evaluación del concreto por el esclerómetro

La evaluación de las estructuras de concreto en sitio, además de los métodos de extracción de testigos y pruebas de carga, se pueden realizar mediante ensayos no destructivos, que tienen la ventaja de permitir el control de toda la estructura y sin afectarla en forma rápida.

Dentro de los métodos no destructivos, los de dureza superficial son los más generalizados, por su economía y facilidad de ejecución, entre ellos el método del esclerómetro es empleado por el mayor número de piases.

El esclerómetro fue diseñado por el Ing. Suizo Ernest Schmidth en 1948, constituyendo una versión tecnológicamente más desarrollada que los iniciales métodos de dureza superficial generados en la década del veinte.

Campo de  Aplicación

Originalmente, fue propuesto como un método de ensayo para determinar la resistencia a la comprensión del concreto, estableciendo curvas de correlación en laboratorio. Sin embargo, por los diferentes factores que afectan los resultados y la dispersión que se encuentra, en la actualidad se le emplea mayormente en los siguientes campos:

• Evaluar la uniformidad del concreto en una obra.
• Delimitar zonas de baja resistencia en las estructuras.
• Informar sobre la oportunidad para desencofrar elementos de concreto.
• Apreciar, cuando se cuenta con antecedentes, la evolución de la resistencia de estructuras.
• Determinar niveles de calidad resistentes, cuando no se cuenta con información al respecto.
• Contribuir, conjuntamente con otros métodos no destructivos a la evaluación de las estructuras.

Descripción del aparato y del método

Un esquema del aparato está dado en la figura 1, según la información del fabricante, en el que se singulariza los siguientes elementos:

 1.   Percutor, 2. Concreto, 3. Cuerpo exterior, 4. Aguja, 5. Escala, 6. Martillo, 7. Botón de fijación de lectura, 8. Resorte, 9. Resorte, 10. Seguro.

 El ensayo se efectúa apretando el percutor contra la superficie examinar, hasta que el martillo, impulsado por un resorte, se descargue sobre el percutor. Después del golpe, el martillo rebota un acierta distancia, la cual se indica por una aguja en una escala graduada. La lectura de la posición de la aguja representa la medida del retroceso en porcentaje del avance del martillo.

Básicamente el proceso está constituido por una masa móvil, con una cierta energía inicial, que impacta la superficie de una masa de concreto, produciendo una redistribución de la energía cinética inicial. Parte de la energía es absorbida como fricción mecánica en el instrumento y otra parte como energía de formación plástica del concreto. La parte restante es restituida a la masa móvil en proporción a la energía disponible. Para tal distribución de energía es condición básica que la masa de concreto sea prácticamente infinita con relación a la masa del percutor del aparto, lo que se da en la mayoría de las estructuras. En consecuencias, el rebote del esclerómetro es un indicador de las propiedades del concreto, con relación a su resistencia y grado de rigidez.

En la actualidad se encuentra en el mercado varios tipos de esclerómetro:

Modelo N

Energía de percusión = 2,207 Nm (0,225 kgm), sirve para el control del concreto en los casos normales de construcción de edificios y puentes.

Modelo L

Energía de percusión 0,735 Nm (0,075 kgm) es una reducción del modelo N. Es más apropiado para el examen de elementos en concreto de escasas dimensiones a los golpes.

Modelo M

Energía de percusión = 29,43 Nm (3 kgm) sirve especialmente para la determinación de la resistencia del concreto en obras de grandes dimensiones y para el examen de calidad de carreteras y pistas de aeródromos de concreto. Sin embargo no es excluyente el  uso del modelo M

Todas estas variantes, vienen también provistas de un sistema que permite el registro automático o impresión de cada uno de los resultados de ensayo, evitando que el operador deba detenerse para tomar nota o requiera dictar los valores obtenidos, evitando errores y documentando los registros.

• Para efectuar el ensayo se apoya firmemente el instrumento, con el émbolo perpendicular a la superficie, incrementando gradualmente la presión hasta que el martillo impacte y se tome la lectura.
• Los impactos deben efectuarse a por lo menos 2.5 de distancia
• Se tomaran 10 lecturas para obtener el promedio. En el caso que una o dos lecturas difieran en más de 7 unidades del promedio, serán descartadas. Si fueran más las que difieren se anulará la prueba.

Los ensayos son influenciados por la característica del concreto en la zona de impacto, los vacíos o la presencia de agregado grueso, disminuyen o incrementan los valores.

Esto ocurre a menudo en concretos con agregado mayor de 2” o con menor a 140 kg/cm2 de resistencia, en los cuales el método no es apropiado.

El coeficiente de variación del número de rebote cecrece con el incremento de la resistencia del concreto.         

Información adicional al análisis de resultados

Los resultados de ensayo deberán ser registrados  y ser sujetos a análisis estadístico, cuando fuera el caso, incluyéndose en el informe lo siguiente:

1. Identificación de la estructura
2. Localización, ejemplo columna 2, nivel 3,2 m de altura, cara este.
3. Descripción del área de ensayo; ejemplo superficie seca, esmerilada, con textura del encofrado de madera.
4. Descripción del concreto
5. Composición, si se conoce, agregados, contenido de cemento a/c, aditivo usado, etc.
6. Resistencia del diseño
7. Edad
8. Condiciones de curado o condiciones inusuales relativas  al área de ensayo.
9. Tipo de encofrado
10. Promedio de rebote de cada área de ensayo
11. Valores y localizaciones de rebotes descartados
12. Tipo y número de serie del martillo.

Factores que inciden en la prueba

Además de los factores intrínsecos, los resultados de los ensayos reciben la influencia de los siguientes parámetros:

• Textura superficial del concreto
• Medida, forma y rigidez del elemento constructivo
• Edad del concreto
• Condiciones de humedad interna
• Tipo de agregado
• Tipo de cemento
• Tipo de encofrado
• Grado de carbonatación de la superficie
• Acabado
• Temperatura superficial del concreto y la temperatura del instrumento.

Procedimiento del ensayo

Para obtener resultados válidos y reproductibles conviene tener en cuenta las siguientes disposiciones:  

• El método concreto sometido a prueba está fijo en la estructura, teniendo mínima dimensión 100mm, de espesor. Los especimenes más pequeños deberán ser sujetados rígidamente. En el caso de probetas, se aconseja fijarlas entre los cabezales de la máquina de comprensión.
• El  área en la cual se podrá efectuar una determinación, por el promedio de una serie de pruebas comprenderá aproximadamente una circunferencia de 150 mm de diámetro.
• Deberá efectuarse el pulido superficial en la zona de prueba de los especimenes, hasta una profundidad de 5mm, en los concretos de más de 6 meses de edad, en texturas rugosas, en las húmedas y cuando se encuentran en proceso de carbonatación.
• A efecto se utilizará una piedra abrasiva de carburos de silicio o material equivalente, con textura de grano medio. Adititamento que forma parte del equipo provisto por el fabricante.
• La posición del aparato, en casos de 4 ensayos comparativos, deberá tener la misma dirección. La posición normal del aparato es horizontal.
• De actuar verticalmente incide la acción de la gravedad, dando resultados de rebotes más altos actuando hacia abajo y más bajos hacia arriba.
• El accionar angular dará resultados intermedios.

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