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Instituto Costarricense del Cemento y del Concreto
Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos
Calidad del concreto en la zona norte de Guanacaste 1. Introducción
El presente documento, presenta los resultados de una investigación realizada en conjunto con el Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica, sobre la calidad del concreto hecho en obra en la zona de Guanacaste.
Se realizó un muestreo aleatorio, de veinticuatro construcciones ubicadas en la zona norte
de la provincia de Guanacaste, en un área territorial de 270 km2, es decir se muestreó una obra por cada 11.25 km2 aproximadamente. Las obras se encontraban en la etapa de obra gris, se tomaron un total de 36 probetas de concreto fresco, correspondientes a 12 obras; se tomaron 3 núcleos de extracción en concreto endurecido; y se efectuaron 12 pruebas esclerométricas a concreto endurecido. Las áreas de construcción de los proyectos están entre los 40 m2 y los 1432 m2.
Con los valores de resistencia obtenidos, las observaciones de campo y el análisis estadístico de los resultados, se brindarán recomendaciones, para mejorar la calidad del concreto fabricado en obra.
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Figura 1. Ubicación de los proyectos visitados
2. Objetivos 2.1 Objetivo general
Evaluar la calidad del concreto utilizado en obra, en construcciones de la zona de norte de la provincia de Guanacaste, en los alrededores del Golfo de Papagayo, mediante un muestreo aleatorio, en el cual se determine la resistencia del concreto que se está utilizando y otros aspectos relativos a prácticas constructivas.
2.2 Objetivos específicos
1. Medir la resistencia a la compresión del concreto hecho en obra. 2. Medir el asentamiento mediante el cono de Abrahams. 3. Medir la temperatura del concreto hecho en obra. 4. Determinar aquellas prácticas constructivas que pudiesen afectar la calidad del concreto. 5. Determinar programas de mejora en procedimientos o capacitación a profesionales y/o
técnicos para mejorar la calidad del concreto en obra.
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3. Antecedentes
En 1998, el Ing. Mauricio Araya Rodríguez, realizó su tesis de licenciatura, denominada: “Control de Calidad del Concreto Estructural y del Mortero de Pega en Viviendas”, Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica. En esta investigación, se sondearon 30 obras en el área metropolitana, de las cuales se tomaron 3 cilindros muestra de cada lugar. Dentro de las conclusiones se resalta que, solamente el 17% de las construcciones analizadas, lograron obtener resultados satisfactorios desde el punto de vista de resistencia a la compresión del concreto estructural preparado en sitio. Araya además determinó, que ninguna de las mezclas de concreto preparada de forma manual, logró cumplir con los 210 kg/cm2 (21 MPa) de resistencia a la compresión a los 28 días. En el año 2005, el Instituto Costarricense del Cemento y del Concreto, inició un proyecto de investigación de la calidad del concreto en el área metropolitana de Costa Rica, en donde también se muestrearon 30 obras con áreas menores de 300 m2, y en esta oportunidad el 55% de los concretos analizados no alcanzaron los 210 kg/cm2 de resistencia a los 28 días. El trabajo del 2005 además arrojó importantes anotaciones de las causas de estas bajas resistencias, lo que ha permitido para el 2006 plantear estrategias de capacitación, para mejorar la calidad de los concretos elaborados en obra. 4. Procedimiento experimental La escogencia de la zona de Guanacaste, como segunda región del país donde se efectúa el estudio, tiene su fundamento en el crecimiento acelerado de las obras nuevas que se están construyendo en la región. Según datos del Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos de Costa Rica, en el 2006, por primera vez en la historia, el total de áreas de construcción reportadas para los permisos de construcción en la zona guanacasteca, prácticamente igualan, el total de áreas de permisos en la zona de San José; siendo la primera ocasión en que una zona rural iguala a la josefina en términos de la construcción. Para determinar el tamaño de la muestra, se propuso una de 30 obras, por recomendación teórica estadística, en donde para pruebas al concreto, con este valor se puede tener una confianza del 95%, de que el error estándar asociado será inferior al 10%. Por motivos de logística, se lograron visitar 24 obras, por lo que se debió corregir el valor de la desviación estándar, según criterios del ACI-318 05. Además, se revisaron los listados de registro de responsabilidad profesional de las obras ante el CFIA. Entre los meses de de abril y agosto del 2006, se tienen 1600 permisos de construcción aprobados por el CFIA para la zona de Guanacaste, suponiendo un período previo,
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entre el trámite de registro de responsabilidad profesional y el inicio de la construcción de las obras, de entre 3 y 6 meses, y analizando la frecuencia de ubicación de las obras según el registro, se concluyó que era factible llegar a obtener 30 construcciones en etapa de obra gris, a las cuales se les efectuaría el estudio. El proceso de muestreo se llevó a cabo durante 5 días de trabajo de campo, en donde se visitaron obras que estuvieran en la etapa de obra gris, y dependiendo de la condición de avance, se ejecutó uno de los tres métodos de medición disponibles: fabricación de probetas cilíndricas de concreto para medición de resistencia a los 28 días de edad, extracción de núcleos de concreto o medición con esclerómetro. Fabricación de probetas cilíndricas de concreto: Procedimiento de acuerdo a la norma ASTM C31 Extracción de núcleos de concreto: Procedimiento de acuerdo a la norma ASTM C42 Medición con esclerómetro: Procedimiento de acuerdo a la norma ASTM C805 Además de las mediciones a la resistencia del concreto, se elaboró una lista de revisión, concerniente a aspectos técnicos relacionados con el proceso constructivo. Esta lista de revisión abordó temas como:
Sistema constructivo Disposición del acero de refuerzo Dosificación del concreto Disposición y almacenamiento de los agregados Equipo de seguridad y salud ocupacional Otros
La ruta de muestreo fue la siguiente: ciudad de Liberia, ruta nacional 21 hasta Comunidad, Playa del Coco, Playa Hermosa y Playa Panamá. Las obras visitadas constaban de un área de entre 40 m2 y 1432 m2. Los destinos de utilización de estos proyectos eran: habitacionales (12), comerciales (7), obra pública (2), muro de retención (1), puente (1), teatro y cine privado (1). La ejecución de laboratorio estuvo a cargo del laboratorio de materiales Vieto y Asociados.
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Criterio de resistencia para aceptación de concreto Los criterios para determinar si una muestra de concreto cumple con requisitos mínimos de resistencia son: Código Sísmico de Costa Rica 2002: “8.1.2 Concreto: La resistencia mínima especificada del concreto en compresión debe ser 210 kg/cm2…1” Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (American Concrete Institute ACI 318S-05): “5.6.3.3 El nivel de resistencia de una clase determinada de concreto se considera satisfactorio si cumple con los dos requisitos siguientes:
(a) Cada promedio aritmético de tres ensayos de resistencia consecutivos es igual o superior a f´c.
(b) Ningún resultado individual del ensayo de resistencia (promedio de dos cilindros) es menor que f´c por más de 3.5MPa cuando f´c es 35MPa o menor; o por más de 0.10f´c cuando f´c es mayor a 35MPa.”
1 210 kg/cm2 = 21 MPa
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5. Análisis de resultados
5.1 Almacenamiento de materiales
Una lamentable práctica de la construcción de obras de concreto reforzado, es la mala praxis en el almacenamiento y escogencia de los agregados para la fabricación del concreto. Durante la presente investigación, no se realizaron pruebas a los agregados para determinar el grado de aceptabilidad de los mismos, para la elaboración de concreto. Sin embargo, se realizaron una serie de observancias de los aspectos más representativos y comunes en las obras visitadas, en donde se calificó cualitativamente el almacenamiento y calidad de los agregados y del cemento como óptimo, regular o deficiente, de acuerdo a los siguientes criterios:
Apilamientos de agregados gruesos y finos traslapados (mala práctica) Limpieza del área del apilamiento (ejemplo: presencia de barro) Presencia de lona o plástico para cubrir los agregados Segregación de los agregados Presencia evidente de partículas contaminantes en los apilamientos (Ejemplo: zacate) Sobre-tamaños en los agregados Utilización de tarimas para el almacenamiento del cemento Disposición de los apilamientos de cemento (Ejemplo: en bodega o al aire libre)
Almacenamiento de agregados y cemento
Optimo 6%
Regular50%
Deficiente44%
Gráfico 1. Calificación cualitativa del almacenamiento de los agregados
En el gráfico 1, presenta los resultados analizados de 18 de las 24 obras visitadas, en donde fue posible calificar las condiciones de los agregados y del cemento, utilizados. Esta calificación, puede explicar en gran medida, resultados deficientes de la calidad del concreto en las obras, donde se obtiene bajas resistencias de concreto. Lo anterior, porque los
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diseños originales, suponiendo que éstos existan, no pueden ponderar el grado de contaminación de los agregados o los efectos de la segregación en la dosificación del concreto, ni tampoco el grado de hidratación del cemento al momento de realizar la mezcla.
5.2 Factor temperatura
Parte de las mediciones al concreto fresco incluían la temperatura del mismo, mediante la norma ASTM C1064. En la zona de muestreo, éste factor es crítico, debido a las condiciones de alta temperatura ambiental, radiación solar y velocidad del viento, factores que intervienen con la temperatura del concreto y pueden provocar problemas durante el mezclado, colocación y curado del mismo. No es recomendable establecer un límite estricto de la temperatura máxima que deba tener un concreto al momento de la colocación, esto porque la humedad relativa ambiental y de velocidad del viento pueden ser bajas, permitiendo temperaturas ambientales o del concreto más altas, sin alterar el buen desempeño. (ACI 305) A continuación, se muestra la tabla de temperaturas medidas para los concretos en estado fresco muestreados: Tabla 1. Temperatura de las muestras de concreto fresco
N° muestra
Temp. C°
3 36,1 4 34,7 6 30,7 9 31,8 10 31,8 12 30,6 13 33,6 16 35,8 17 32,4 18 34,6 22 29 24 34,9
Todas las muestras se efectuaron en días soleados, entre las 8am y la 1pm. De los doce (12) resultados de temperatura, se tiene que los tres (3) inferiores son 29.0 °C –muestra 22-, 30.6 °C –muestra 12- y 30.7 °C –muestra 6-. En dos de estos tres casos, se explica su relativa baja temperatura debido a que los agregados estaban dispuestos a la sombra,
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no así en el resto de los casos, en donde los agregados se encontraban bajo la influencia directa de los rayos del sol. Debe aclararse, que no se realizaron mediciones de temperatura ambiental, humedad relativa o velocidad del viento; sin embargo, las mediciones de temperatura del concreto evidencia que uno o la suma de estos factores, afectan de forma directa e inequívoca las propiedades del concreto colocado, ya que para los casos abordados, se considera que temperaturas por arriba de los 30° centígrados son perjudiciales, en alguna medida, a las propiedades ideales de colocación, a la propensión de contracción por secado, al agrietamiento por diferencias de temperatura y a la variabilidad del acabado superficial, entre otros inconvenientes para el desempeño idealizado de la estructura.
5.3 Resistencia del concreto – Pruebas con esclerómetro Previo a analizar los resultados obtenidos con el esclerómetro, es importante aclarar que este es un procedimiento indirecto de la medición de resistencia de un concreto, tiene la limitación de que representa la dureza de los primeros tres centímetros de la masa de concreto contra la que rebota el pistón. Su principal ventaja radica en que aporta suficiente información para dar un criterio preliminar de la calidad del concreto ensayado, sin tener la precisión de un ensayo a compresión, permite tener una idea clara de un concreto aceptable o no aceptable. Tomando en cuenta estas características y limitaciones de la prueba con esclerómetro, se tiene que los resultados obtenidos en las 12 obras en donde éste se utilizó, son aceptables, eso significa que la medición en todos los casos, está al menos dentro del rango del límite mínimo de aceptación del concreto muestreado. En el gráfico 2, se muestran de forma porcentual los resultados, observándose que en el 45% las ocasiones los concretos apenas cumplen con el requisito mínimo establecido y en el 55% sobrepasan ese valor mínimo, establecido normalmente en 21MPa (megapascales) para los concretos muestreados.
Pruebas con esclerómetro
55%
45%
0%
La resistencia sobrepasa laresistencia requerida
La resistencia cumple apenascon el requisito mínimosolicitado
La resistencia no cumple conlo esperado
Gráfico 2. Resultados de resistencia mediante la prueba del esclerómetro
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5.4 Resistencia del concreto – Pruebas de compresión a núcleos extraídos
Se realizó la prueba a compresión a cuatro núcleos extraídos de tres proyectos, tal y como se presenta en la siguiente tabla.
Tabla 2. Resultados de resistencia de núcleos extraídos N°
Proyecto f´c (MPa)
8 16,4 * 11 27,4 21 13,9 *
* Nota: resultados no válidos para la investigación Proyecto 8: El resultado de resistencia del proyecto 8, no es concordante con la expectativa para este concreto, correspondiente a un núcleo extraído de una losa de puente. Existen dos razones que hacen dudar de la veracidad del resultado: primero, se realizó una prueba con esclerómetro, con resultados de resistencia de 46,1 MPa, abonado a este resultado de resistencia, la inspección reporta un concreto de al menos 6 meses de edad, sin fisuras evidentes, sin desgaste por abrasión, sin deflexiones notorias a la vista. Segundo, el núcleo ensayado experimentó una falla tipo e (ver figura 2), que corresponde a una falla deficiente, es decir que puede no representar la realidad de la resistencia del concreto; este tipo de falla pudo ocasionarse por varios motivos, entre ellos, concentraciones de esfuerzos no esperados o fisuramiento interno del espécimen producto de la manipulación durante la extracción o durante el transporte.
Figura 2. Tipos de falla en la prueba de compresión de cilindros de concreto
Estos factores hacen concluir, que la falla del núcleo extraído para el proyecto 8, no es representativo de la resistencia real del concreto muestreado. Proyecto 11: El resultado del proyecto 11, corresponde al promedio de dos núcleos extraídos de una losa sobre el terreno, y su resultado es aceptado como representativo. Proyecto 21:
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El resultado del proyecto 21, correspondiente a una losa de entrepiso, tuvo que desecharse, puesto que el espécimen no cumplió con el requisito de altura especificado en la norma ASTM C39.
5.4 Resistencia del concreto – Pruebas de compresión a probetas cilíndricas En 12 de los 24 proyectos visitados, se tomaron muestras de concreto fresco. Tres cilindros en cada obra, para un total de 36 testigos, los cuales fueron fallados a los 28 días de edad, con el fin de determinar la resistencia a la compresión del concreto.
Tabla 3. Resultados de resistencia a compresión de probetas tomadas a concreto fresco f´c (MPa)
N° Proyecto
Cil. 1 Cil. 2 Cil. 3 f´c prom f´c > 21 MPa
3 24 24,7 25,2 24,6
4 24,5 22,3 21,7 22,8
6 17,4 17,8 18,5 17,9
9 13,8 17,7 16,9 16,1
10 13,6 17,2 16,2 15,7
12 30 28,3 28,8 29,0
13 26 27,5 27,9 27,1
16 24,4 24,3 20,3 23,0
17 9,5 8,4 8,8 8,9
18 15,1 15,7 15,9 15,6
22 11,6 11,3 11,2 11,4
24 9,6 8,7 9,3 9,2
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Resistencia de cilindros elaborados en fresco
42%
58%
f́ c > 21 MPaf́ c < 21 MPa
Gráfico 3. Ponderación de resultados con respecto a requisito mínimo de 21MPa
Como se observa en la tabla y gráfico correspondiente más de la mitad de los concretos muestreados, mediante la técnica de elaboración de especimenes de concreto en estado fresco, no cumple con el requisito mínimo de resistencia de concreto para Costa Rica de 21MPa. De las muestras de menor resistencia, cuyas resistencias rondaron los 10 MPa, se muestran dos fotografías que permiten hacer una descripción de factores que podrían explicar su baja resistencia.
Fotografías 1 y 2. Probetas falladas
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Fotografía 3. Fibras en el concreto
Las fotografías 1 y 2, corresponden a dos concretos de diferente proyecto pero con similar resistencia a la compresión, aproximadamente 10 MPa. En la fotografía 1, se marca en círculos la presencia de partículas contaminantes, de color café, que corresponden a terrones insertos en el concreto, producto de una contaminación en los apilamientos de los agregados. Si se comparan los especimenes de las fotografías 1 y 2, se nota que los planos de falla son distintos, y además la textura de los concretos fallados se ve diferente, en la fotografía de la izquierda se alcanzan a observar las partículas del agregado grueso y las fracturas son definidas y filosas en comparación con el cilindro de la derecha, en donde la textura es más arenosa y menos definidos los planos de falla, en general el segundo se trata de un concreto pobre en contenido de cemento. Los concretos de estos cilindros fallados son desmenuzables con la fuerza de la mano, con facilidad. En la fotografía 2 (la de la derecha), se hace un recuadro, al cual se le hace una ampliación que puede observarse en la fotografía 3, en donde las flechas blancas indican la presencia de fibras plásticas, las cuales están distribuidas en toda la masa de concreto del espécimen, estas fibras son utilizadas para contrarrestar los efectos de contracción y consecuente fisuramiento del concreto, se expone el caso en este informe, para hacer notar que la utilización de estas fibras no mejora la resistencia a compresión del concreto, y por lo tanto su utilización no exime a ningún concreto de cumplir con los requisitos tradicionales de dosificación de cemento, agregados y agua.
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5.5 Resultados totales de resistencia
Una vez analizadas las pruebas de resistencia efectuadas por los distintos métodos, se analiza el total de resultados de resistencia obtenidos. A continuación, se presenta una tabla resumen en donde se anotan los detalles de destino de la obra, área del proyecto, resistencia especificada, resistencia obtenida y la aceptación de esta resistencia. Tabla 4. Resumen de proyectos y resistencias obtenidas Destino de la obra Área (m2) Esp. (MPa) f´c (MPa) ¿Cumple?
1 Comercial 300 21 23,3
2 Habitacional 40 21 -------- � 3 Comercial 400 21 24,6
4 Comercial 1432 21 22,8
5 Comercial 449 21 16,7*
6 Habitacional 110 21 17,9
7 Comecial 400 21 20,8
8 Puente 10 ml 42 46,1
9 Habitacional 45 21 16,1
10 Habitacional 45 21 15,7
11 Habitacional 45 21 27,4
12 Calle pública 100 ml 21 29
13 Habitacional 250 21 27,1
14 Teatro y Cine 420 21 26,2
15 Muro de retención 8mh x 30cm 21 25
16 Comercial 630 21 23
17 Cordón y caño 200 ml 21 8,9
18 Habitacional 90 21 15,6
19 Habitacional 90 21 13,7*
20 Habitacional 225 21 12,7*
21 Habitacional 53 21 27,2
22 Comercial 640 21 11,4
23 Habitacional 260 21 43,1
24 Habitacional 277 17 9,2
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En la tabla puede observarse, que no todos los concretos muestreados tienen una especificación de 21 MPa, hay dos casos especiales, uno en donde la solicitud es de 42 MPa, correspondiente a una losa de puente y otro donde la referencia es de 17 MPa, pues es un concreto sin fines estructurales. Además se aclara, que en los proyectos 5, 19 y 20, fueron concretos a los que se les aplicó la prueba del esclerómetro sin que aún tuvieran los 28 días de edad, cuyos resultados una vez proyectados si cumplen con la resistencia requerida. En el proyecto 2, no fue posible la ponderación de resistencia pues el concreto tenía escasos 3 días de edad y la prueba del esclerómetro no permite obtener un dato confiable en concretos que ha tan corta edad tienen menos de 10MPa; sin embargo, se suma este proyecto a la tabla pues la visita fue aprovechada en otras anotaciones de la investigación, como por ejemplo las prácticas constructivas y el almacenamiento de los materiales. Tomando en cuenta las consideraciones citadas, se presenta un gráfico resumen, que expresa la totalidad de los resultados de resistencia, aclarando que hay dos datos cuya especificación no era 21MPa.
Cumplimiento con requisito de resistencia de 21 MPa*
67%
29%
4%
Gráfico 4. Resultados de resistencia obtenidos
Del gráfico se extrae que el 67% si cumplió con los requisitos de resistencia mínimos estipulados, que el 29% no cumplió y que en el restante 4%, correspondiente a 1 proyecto, no fue posible la determinación de la resistencia.
Se obtuvo que la resistencia promedio de los 23 lugares muestreados es de 21,9 MPa (221,6 kg/cm2), valor aceptable según la especificación meta; sin embargo, se obtuvo un valor de
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desviación estándar de 9,8 MPa (99,7 kg/cm2), que se traduce en un coeficiente de variación (C.V.) del 43%, que es un valor alto, y significa que hay resultados que no son admisibles en la muestra, es decir, calidades de concretos que no cumplen con la norma y en algunos casos con valores críticos por debajo del mínimo.
En la gráfica que se presenta a continuación, se observa la distribución normal de los
datos.
Gráfico de distribución de resistenciasGuanacaste 2006
05
101520253035404550
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Número de muestra
Res
iste
ncia
MPa
Gráfico 5. Distribución de los datos de resistencia obtenidos
Otro gráfico importante, es el histograma de frecuencias que se presenta a continuación, en donde se clasifican las resistencias en rangos 7 MPa, y en donde además se observan los valores que está por debajo de 14 MPa, considerados totalmente como inadmisibles.
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Histograma de resistencias
5 5
10
3
0
2
4
6
8
10
12
Menos de 14 14-21 21-28 Mas de 28
Rangos de resistencias (MPa)
Frec
uenc
ia
Gráfico 6. Histograma de frecuencias
5.6 Prueba de revenimiento
Las pruebas de revenimiento se efectuaron con la toma de probetas en concreto fresco; por lo tanto, se tienen 12 resultados de esta prueba. Todas las mezclas fueron preparadas con dosificaciones cemento arena y piedra, normales para nuestro país, es decir fueron en su mayoría dosificaciones 1:2:3, o similares y en donde no se utilizó ningún tipo de aditivo plastificante.
Revenimiento vs f´c
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
0 50 100 150 200 250
Revenimiento (mm)
Res
iste
ncia
(MPa
)
Gráfico 7. Pruebas de revenimiento vs resistencia obtenida
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Para el tipo de mezclas muestreadas, la recomendación teórica es tener revenimientos entre 80 y 120 mm, en el gráfico 7, se observa que más de la mitad de los valores obtenidos están por encima del rango recomendado, esto podría explicarse en la avidez de agua de los concretos en la zona calurosa de la investigación. A pesar de los altos valores de revenimiento, encerrados en un círculo en el gráfico, 3 muestras tienen una resistencia adecuada, y 5 están por debajo del mínimo especificado de 21MPa. Una curiosidad es el dato de 50 mm de revenimiento, con una resistencia de menos de 10 MPa, señalada con una flecha en el gráfico, la cual corresponde a una mezcla elaborada a pala, en donde con dicho procedimiento no se logró una uniformidad adecuada del concreto y además era necesario obtener una mezcla seca. Se debe apuntar, que se carece de datos suficientes, para evidenciar el desplome en la resistencia al utilizar mezclas normales (sin aditivos y con contenidos de cemento inferiores a los 400 kg/m3) con revenimientos altos. Sin embargo, prevalece el principio de que los revenimientos superiores a 150 mm, para mezclas con dosificaciones normales, son mezclas líquidas, y en la inmensa mayoría de los casos sus resistencias serán inferiores a las de diseño.
5.7 Aspectos generales de los sistemas constructivos empleados en las obras En las visitas a los proyectos, se tomaron anotaciones de los sistemas constructivos empleados en las obras. Como se puede apreciar en la tabla 4, los destinos de las obras tienen múltiples propósitos, tales como puentes, muros de retención, infraestructura pública, entre otros, pero en aquellas obras de construcción vertical para el albergue de personas, ya sean habitacionales o comerciales, tienen una característica en común, en todos los proyectos se utilizaron marcos de concreto rellenos con paños de mampostería. De los 24 proyectos, 20 cumplen con la característica de tener fines comerciales o habitacionales y de estos 20, en 17 el sistema constructivo es marcos de concreto reforzado, rellenos con paños de mampostería reforzada, y en los 3 restantes se utiliza el sistema suministrado por la empresa Superbloque, a base de columnetas de concreto con paños de mampostería reforzada. La aplicación de estos sistemas constructivos, conllevan el control de una serie de factores de los que dependerá la calidad de la obra, entre ellos se pueden citar:
Limpieza del terreno y condiciones de regularidad para colocación del concreto. Calidad de los materiales: cemento, agregados, bloques de concreto, acero de refuerzo,
otros. Almacenamiento de los materiales. Alineamiento y disposición del acero de refuerzo. Verticalidad de paredes y columnas. Equipo adecuado de trabajo, para lograr rendimientos deseados y especificaciones de la
obra.
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Equipo de seguridad y salud ocupacional. Esta lista de aspectos vinculados al proceso constructivo, aunque no eran parte estricta de los objetivos de la investigación, se revisó durante las inspecciones y permitieron elaborar una lista de prácticas, las cuales permitan obtener un diagnóstico objetivo del trabajo en obra pequeña, en Costa Rica. La siguiente tabla califica positiva o negativamente algunos de estos detalles, basada en una lista de chequeo y de observaciones realizadas por los profesionales durante las inspecciones. En el anexo 1 se muestran ejemplos con fotografía de situaciones corregibles. Tabla 5. Calificación de aspectos constructivos
Frecuencia observada Aspecto constructivo Calificación positiva Calificación negativa Total de obras
Acero de refuerzo: linealidad, calibre, espaciamiento de aros, disposición de acero vertical y horizontal
10 2 12
Seguridad ocupacional: equipos de protección, espacios de maquinaria, conexiones eléctricas, andamiaje.
3 14 17
Limpieza y orden: presencia de escombros, basura, almacenamiento de materiales, preparación del terreno para chorrea, agua empozada
6 9 15
Como se extrae de la tabla 5, no todos los aspectos fueron revisados en todas las obras visitadas, es por tanto un resumen de los principales aspectos anotados en una inspección rápida y aleatoria de ítems relativos a la construcción que repercuten indirectamente en la calidad del concreto.
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6. Conclusiones
El concreto de un 29% de las muestras de obras visitadas, no cumplen con la norma mínima establecida por el Código Sísmico de 21 MPa. El 20% de los datos señalan resistencias inferiores a los 14 MPa, los cuales son inadmisibles casi para cualquier aplicación.
En primera instancia, se puede concluir que el principal problema del concreto hecho en obra en Costa Rica, es el exceso de agua en las mezclas, que es una práctica común con el fin de tener concretos más manejables para el moldeo. Aunque el análisis de resultados de revenimiento no evidencia al agua como el principal problema, si hay evidencia de la mala práctica de agregar agua a la mezcla sin medida alguna, lo cual no garantiza bajo ningún precepto la resistencia del concreto. Otros factores perjudiciales observados, que afecta la calidad del concreto son:
Ejecución del mezclado a pala y sobre una superficie no adecuada, sin medida del agua de dosificación.
Deficiencias en el almacenamiento y manejo de los materiales. Falta de control absoluto sobre factores que afectan negativamente la temperatura de la
mezcla de concreto. Deficiente preparación del terreno sobre el cual se colocará el concreto. Mezclado con batidora, pero agregando agua directamente desde la manguera, es decir,
sin medida del agua de dosificación y buscando al tanteo un punto de trabajabilidad de la mezcla.
Exceso de agua en la mezcla, especialmente para la chorrea de columnas, con el fin de no provocar hormigueros en las partes bajas de la columna, relacionado con esta práctica se notó la ausencia de un vibrador para concreto en obra.
Operarios no calificados o con poca preparación técnica, además de pobre supervisión de los profesionales encargados.
Agregados sucios, y no protegidos contra la lluvia, montículos de agregados en donde es evidente la segregación.
Dosificaciones deficientes en la cantidad de cemento especificada.
En el siguiente gráfico se esquematiza, los seis factores a tomar en cuenta para la elaboración de concreto, así mismo, se anotan las deficiencias observadas en las inspecciones de obra, las cuales perjudican la calidad del concreto y provocan tener resistencias inferiores a los 21 MPa (210 kg/cm2).
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Bibliografía
1. American Concrete Institute. “Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario”. ACI – ICCYC, Costa Rica, 2005.
2. American Standard for Testing Materials. Standards for concrete, vol 2004. 3. Araya Rodríguez, Mauricio. “Control de Calidad del Concreto Estructural y del Mortero de Pega en
Viviendas”, Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, 1998. 4. Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos. “Código Sísmico de Costa Rica”. Editorial
Tecnológica de Costa Rica, Costa Rica, 2002. 5. Instituto Costarricense del Cemento y del Concreto – Colegio Federado de Ingenieros y de
Arquitectos de Costa Rica. “Calidad de las obras que usan cemento y concreto”, informe de investigación. Costa Rica, 2005.
6. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. “Manual para Supervisar Obras de Concreto, ACI 311-99”. México, 2002.
7. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. “Elaboración, colocación y protección del concreto, en clima caluroso ACI-305”. México, 2004.
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ANEXO 1 Ejemplos de prácticas constructivas que perjudican la calidad de las obras. 1. Mezcla de los agregados en el apilamiento:
Problema: Al estar entremezclados el agregado grueso y el agregado fino, provocará que cuando se utilice la parte mezclada no se tenga precisión sobre la dosificación de los mismos, por tanto se pierde el control sobre la mezcla deseada. Solución: Apilarlos separadamente.
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2. Deficiente preparación del terreno y prácticas de colocación
Problema: Irregularidades en el terreno sobre el que se colocará el concreto, provocan puntos frágiles en donde se agrietará la losa. Materiales de base no adecuados, que no brindan una estructura de soporte adecuada. Deficiente colocación del acero de refuerzo por temperatura. Mezcla de concreto no adecuada para losas sobre el terreno, lo que provoca que el acabo sea inapropiado estética y funcionalmente. Solución: Asegurar la uniformidad del material granular de base. Capacitar el personal en la correcta ubicación de la malla de refuerzo. Utilizar mezclas de concreto diseñadas para la aplicación.
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3. Equipo personal de seguridad
Problema: La carencia del equipo de seguridad personal básico es una invitación al accidente Solución: Invertir en equipo de seguridad mínimo: casco, chalecos reflectores, anteojos de protección, guantes, líneas de vida, mascarillas, zapatos especiales para trabajo pesado, otros.
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4. Mezclado de concreto “a pala”
Problema: El mezclado “a pala” del concreto no logra mezclas homogéneas, provocando resistencias deficientes. Solución: Presupuestar en el costo de maquinaria el alquiler de una mezcladora (batidora), como parte de los costos del proyecto. 5. Limpieza y orden del lugar de trabajo
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Problema: La presencia de escombros, basura, deficiente disposición de los materiales, provocan atrasos en el desarrollo de las obras, accidentes y desperdicios. Solución: Establecer lugares específicos para colocación de escombros, basura, materiales y establecer lineamientos de operación sobre este aspecto. 6. Preparación del terreno para la colocación del concreto
Problema: Presencia de agua en empozada en las zanjas donde se colocarán los cimientos de la construcción, siendo agua contaminada y que influirá como parte del agua de dosificación de la mezcla. Además no permite comprobar la correcta colocación del acero de refuerzo de los cimientos, ni la uniformidad de la superficie. Solución: Asegurar la evacuación o el drenaje de toda el agua presente.
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7. Espacios de maniobra de maquinaria inadecuados.
Problema: Las carencias de espacio en los proyectos y la falta de directrices sobre una forma ordenada de trabajo pueden causar problemas de seguridad, correcta ejecución y desperdicio. En la fotografía se observa una máquina, la cual se desplaza constantemente en un área de tráfico peatonal, además se muestra la cercanía con un apilamiento de sacos de cemento, en el marco de la ventana una serie de implementos de aparente transporte de alimentos, se observa además la carencia de equipo de seguridad básica de los trabajadores. Solución: Planificar una estrategia de trabajo ordenado.