Pruebas D Y ND Del Concreto Endurecido

PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS PND

El propósito de establecer procedimientos estándares para el desarrollo de pruebas no estructivas PND de estructuras de concreto es calificar y cuantificar las propiedades de los materiales del concreto en sitio sin la destrucción del espécimen o estructura de la cual se obtiene. La propiedad a determinar puede consistir en conocer las características geométricas de una sección, las propiedades mecánicas, o conocer el estado interior de un elemento, incluyendo la disposición de las barras de refuerzo. Existen diversas tecnologías que se utilizan en la actualidad, y en el presente artículo se describen algunas de ellas para el lector particularmente involucrado en el área de la supervisión y el aseguramiento de la calidad de las obras y los materiales.

Inspección visual. Se refiere a la evaluación por medio de la inspección en sitio de un investigador con la simple vista, ya sea directamente o con alguna forma de asistencia. Esta inspección puede clasificarse como inspección visual directa, remota, o con asistencia de equipos; en este último caso se pueden emplear boroscopio, equipos acoplados con carga, o cámaras robóticas entre otros Debido a que es la forma más común, y la primer línea de defensa en la inspección de materiales y estructuras, no se profundizara en esta categoría.

Sondeo Acústico. El sondeo acústico se utiliza en la investigación de estructuras de concreto para evaluar la presencia de delaminaciones y oquedades. La delaminación puede resultar debido a una mala calidad en el colado del concreto, desadherencia de recubrimientos, corrosión del acero de refuerzo o degradación global. El procedimiento para delinear delaminaciones a través del sonido incluye el empleo de cadenas, martillos o equipos de sonido electromecánico; estos procedimientos se cubren en la norma ASTM D 4580. La efectividad del método depende totalmente de la experiencia del inspector, en la interpretación de la señal y la consistencia, por lo que solo debiera ser realizada por un experto en investigación de materiales.

Dureza de la Superficie. Los métodos de superficie han probado con el tiempo proporcionar una efectiva evaluación de la uniformidad de un elemento de concreto. Los métodos más comunes son la pistola de prueba de Williams, el martillo de péndulo de Einbeck, el martillo de Frank y el martillo de rebote de Schmidt. El martillo de rebote de Schmidt, denominado esclerómetro, se ha vuelto el favorito de la industria para su uso en mediciones de dureza de superficie (Figura 1, izquierda).

Métodos de resistencia a la penetración. El principio básico atrás de los métodos de resistencia a la penetración es la aplicación de fuerza a un objeto de penetración, y entonces determinar la resistencia de un concreto especifico a dicha penetración mediante la medición de la profundidad penetrada. Las limitaciones de los métodos de penetración estándar son similares a las limitaciones de los métodos de dureza de superficie. Los métodos más comunes son el método de penetración de pin, y la prueba de Windsor; los métodos se cubren en la norma ASTM C803.

Prueba de extracción (pullout). El propósito básico de una prueba de extracción es estimar en sitio la resistencia de una estructura de concreto; consiste básicamente en medir la fuerza requerida para extraer un inserto metálico embebido en una estructura de concreto (Figura 1, centro).

Exploración ultrasónica. La exploración ultrasónica es una PND utilizada para obtener las propiedades de los materiales mediante la medición del tiempo que tarda en viajar una onda de esfuerzos a través de un medio solido. El tiempo de viaje de una onda de esfuerzos puede utilizarse para obtener la velocidad de sonido o velocidad acústica de un material dado; a su vez, la velocidad acústica de un material puede permitir que el investigador realice un juicio sobre la integridad de una estructura. En la Figura 1 (derecha) se muestra un equipo portátil para pruebas de ultrasonido.

El termino ultrasonido se define como un sonido que tiene una frecuencia superior al límite audible del oído humano, cerca de 20,000 Hertz. Los primeros casos documentados del uso de ultrasonido datan del siglo sexto, cuando el filosofo griego Pitágoras desarrollo experimentos en cuerdas vibrantes, en tanto que es reconocido que Galileo Galilei realizo el primer estudio moderno de la acústica.

La velocidad de una onda acústica de un espécimen dado de concreto puede obtenerse del tiempo de viaje de una onda de esfuerzos y la longitud del espécimen.

La velocidad acústica de un sólido varía dada su composición; por lo tanto, diferentes materiales tienen velocidades acústicas diferentes. Las velocidades acústicas de algunos materiales se muestran en la Figura 2. En la misma figura se presentan las velocidades medidas por el autor en una columna de concreto reforzado a lo largo de parte de su altura.

La inspección ultrasónica puede ser por el método de inmersión, mediante el cual el espécimen de prueba se encuentra completamente sumergido en agua; en este caso el agua actúa como un agente acoplante.

El método de contacto, por otra parte, es el método más común utilizado en la evaluación ultrasónica no-destructiva de materiales; el método de contacto requiere el uso de un agente acoplante. El ensaye con velocidad de pulso ultrasónico por contacto es descrito en la norma ASTM C597. En la Figura 3 (izq.) se muestra un ensaye por el método de contacto, en el laboratorio de tecnología de materiales del autor, y (der.) la medición con una unidad portátil del agrietamiento en una estructura dañada de concreto reforzado.

Prueba de eco de pulso. La prueba de eco de pulso está basada en la propagación de una onda de esfuerzos; utiliza el mismo principio y conceptos del método de eco de impacto. En ambos casos el principio básico es conocido como la técnica de enviar y recibir. En la prueba de eco de pulso se crea una onda o pulso de esfuerzo que se transmite por un transductor, de la misma forma que sucede con el método de velocidad de pulso ultrasónico.

Para detectar una falla o defecto en un elemento, la onda de eco que viene del defecto esta descrita por el tiempo de transito desde el transmisor al defecto y de regreso al receptor. Posteriormente, la onda reflejada desde el extremo del espécimen, por ejemplo el eco de fondo, llega después de un correspondiente mayor retraso. Ambos ecos se indican de acuerdo a la intensidad, o más bien amplitud, la cual se conoce como altura de eco debido a su usual presentación como picos arriba de la línea

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