Propiedades Mecánicas y Durabilidad del Hormigón: Métodos de Evaluación

Aire Ocluido en el Hormigón

El contenido de aire ocluido se determina mediante el método de la columna de agua y manómetro.

• El hormigón puede contener una cierta cantidad de burbujas de aire (aproximadamente 4% volumen).
• También puede introducirse aire mediante el uso de aireantes, que generan burbujas en un rango del 2% al 6%.
• La presencia de aire ocluido mejora la resistencia a las heladas en el hormigón endurecido.
• Además, afecta positivamente las características reológicas, facilitando la deformación y colocación del hormigón fresco.

Retracción del Hormigón

La retracción implica la disminución del volumen durante las fases de fraguado y endurecimiento.

Tipos de Retracción

1. Retracción Plástica: Ocurre en el hormigón fresco durante la etapa de fraguado, causada principalmente por la evaporación del agua. Esto puede provocar un afogarado superficial y la aparición de fisuras entrecruzadas.
2. Retracción por Secado: Contracción que ocurre a medida que el hormigón pierde humedad tras el fraguado.

En contraste, el entumecimiento es la expansión de los geles de tobermorita procedentes del cemento hidratado en el hormigón endurecido.

También se considera la retracción por carbonatación.

Permeabilidad y Capilaridad

La permeabilidad es la facilidad con la que un fluido atraviesa el material. Está fuertemente relacionada con la capilaridad, aumentando drásticamente si esta se incrementa.

Factores que Influyen en la Permeabilidad

• Para una misma relación W/C (agua/cemento) y dosificación de cemento, la permeabilidad está influenciada por la finura del cemento: cuanto más fino, más rápido hidrata y los geles resultantes reducen la permeabilidad.
• El empleo de aireantes reduce la permeabilidad al disminuir la relación W/C (al mejorar la docilidad) y al restar poros capilares.

Ensayo de Penetración de Agua bajo Presión

Este ensayo evalúa la permeabilidad:

1. Se desbasta la cara expuesta del hormigón con un cepillo de púas metálicas.
2. Se aplica una presión de 500 kPa durante 72 horas.
3. Se rompe la probeta para observar la penetración máxima media de agua.

Carbonatación y pH del Hormigón

El hormigón fresco tiene un pH elevado (alrededor de 13) debido a la portlandita generada por la hidratación del cemento y sus álcalis. Esto provoca la pasivación del acero de las barras, creando una capa protectora de óxido de hierro gamma frente a la corrosión.

Proceso de Carbonatación

En la carbonatación, el anhídrido carbónico atmosférico se difunde a través de los poros llenos de aire del hormigón y reacciona con la portlandita, produciendo carbonato cálcico y provocando una bajada del pH hasta 9.

Factores que Afectan la Carbonatación

• La profundidad de la carbonatación depende del tiempo y la porosidad del hormigón.
• La reducción del pH depende de la humedad relativa del aire: es máxima para una humedad relativa del 60% y mínima en ambientes muy secos o saturados.

Ensayos Característicos de Dosificación

Estos ensayos buscan comprobar que las dosificaciones cumplen con los criterios de durabilidad establecidos en la instrucción.

Ensayos Mínimos Requeridos

Se deben realizar ensayos de al menos:

• Resistencia a compresión.
• Consistencia.
• Profundidad de penetración bajo presión de agua.

Procedimiento de Muestreo

Se toman 3 series de 4 probetas de 3 amasadas distintas con la misma dosificación de obra. Se destinan dos probetas para resistencia a compresión y dos para penetración por cada serie.

Criterios Mínimos de Aceptación (Resistencia a Compresión)

Se utilizan fórmulas basadas en las resistencias obtenidas ($X_1, X_3, X_6$):

• Características mínimas: Con 6 probetas ($F_c$): $\text{dosif} = X_3 - 0.8(X_6 - X_1)$
• Resistencia característica del dosificado ($F_{cdosif}$): $F_{cdosif} = X_3 - 1.35(X_3 - X_1)$

Se aceptará el resultado si no es inferior al valor de proyecto y no excede en más de 5 N/mm² el valor de la tabla.

Ensayos No Destructivos para Evaluación In Situ

Ensayo Esclerométrico

Este ensayo mide la uniformidad del hormigón in situ mediante el rebote.

Procedimiento

1. Un muelle proyecta una masa que golpea un vástago en contacto con la superficie del hormigón.
2. El resultado se expresa como la medida de la distancia del rebote de la masa.
3. Se deben realizar 9 lecturas, anotando posición y orientación del esclerómetro. Las zonas de impacto deben estar separadas 25 mm.
4. Se desestima la lectura si el impacto aplasta o rompe huecos.
5. Calibración: Se calibra con un yunque de tarado antes y después de los ensayos, comparando resultados.
6. Procesamiento de datos: Se ordenan las lecturas de menor a mayor y se calcula la mediana. Si más del 20% de las lecturas difieren de la mediana en más de 6 unidades, se descartan dichas lecturas.

Ensayo de Ultrasonido

Este método evalúa la calidad del hormigón en relación con su compacidad, la existencia de grietas o coqueras y la ubicación de las armaduras.

Funcionamiento

Un palpador electroacústico en contacto con el hormigón emite un impulso de vibraciones longitudinales. Tras atravesar una trayectoria longitudinal conocida, el impulso se convierte en señal eléctrica en el segundo palpador. Se mide el tiempo de tránsito del impulso mediante diferentes configuraciones (transmisión directa, semidirecta, indirecta).