EVALUACIÓN DEL CONCRETO POR EL ESCLERÓMETRO Con el propósito de conocer la resistencia del concreto que conforma la bóveda de la Iglesia de Carumas y del mortero que se encuentra en las juntas de las unidades de piedra que conforman los muros, es que se realizo pruebas mediante el uso del esclerómetro, dichas pruebas se realizaron en el laboratorio de concreto del Gobierno Regional Moquegua. La evaluación de las estructuras de concreto en sitio, además de los métodos de extracción de testigos y pruebas de carga, se puede 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 países. El esclerómetro fue diseñado por el Ing. suizo Ernst Schmidth en 1948, constituyendo una versión tecnológicamente más desarrollada que los iniciales métodos de dureza superficial.
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 resistente, cuando no se cuente 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 considera los siguientes elementos:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Percutor, Concreto, Cuerpo exterior, Aguja, Escala, Martillo Botón de fijación de lectura Resorte Resorte Seguro.
El ensayo se efectúa apretando el percutor contra la superficie a examinar, hasta que el martillo, impulsado por un resorte, se descargue sobre el percutor. Después del golpe, el martillo rebota una cierta 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 deformación 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 aparato, lo que se da en la mayoría de las estructuras. En consecuencia, el rebote del esclerómetro es un indicador de las propiedades del concreto, con relación a su resistencia y grado de rigidez.
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 de ensayo Para obtener resultados válidos y reproductibles conviene tener en cuenta las siguientes disposiciones: - El elemento concreto sometido a prueba está fijo en la estructura, teniendo como mínima dimensión 100 mm, de espesor. Los especímenes más pequeños deberán ser sujetados rígidamente. En el caso de probetas, se aconseja fijarlas entre los cabezales de la máquina de compresión. . - 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 especímenes, hasta una profundidad de 5 mm, en los concretos de más de 6 meses de edad, en texturas rugosas, en las húmedas y cuando se encuentran en proceso de carbonatación. Al efecto se utilizará una piedra abrasiva de carburo de silicio, o material equivalente, con textura de grano medio. Aditamento que forma parte del equipo provisto por el fabricante. - La posición del aparato, en casos de 4 ensayos comparativos, deberá tener la misma dirección, a 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. - 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 cm. de distancia. - Se tomarán 10 lecturas para obtener el promedio. En el caso de 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 resistencia menor a 140 Kg. /cm2, en los cuales el método no es apropiado. El coeficiente de variación del número de rebote decrece con el incremento de la resistencia del concreto.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Se realizaron 20 pruebas localizadas en diversas zonas de la estructura, el resumen de los resultados se muestran a continuación:
PUNTO UBICACIÓN
RESISTENCIA (KG/CM2)
1 2 3 4 5
174.64 142.86 164.52 146.59 164.52
Losa (piso del coro) Columna ( sotocoro) epístola Columna ( sotocoro) evangelio Columna epístola Columna evangelio
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Bóveda Bóveda Bóveda Bóveda Muro Muro Viga Muro Muro Muro Muro Muro Muro Muro Viga
208.81 205.02 211.34 208.81 134.64 85.63 186.03 35.43 48.58 47.39 42.61 108.34 34.24 89.22 205.02
Como puede concluirse del resultado de los ensayos realizados, se distinguen 5 zonas con diferentes comportamientos Vigas Losas Columnas Bóveda Muros con alta resistencia de mortero Muros con baja resistencia de mortero En el caso de las vigas de concreto armado, correspondientes a la zona del coro, sus resistencias a la compresión, no llegan al valor de 210kg/cm2, observándose solo valores entre 88 y 97% , esto se explica por la mano de obra no calificada para este proceso y la presencia de algunas cangrejeras en la superficie del concreto. Para la losa del coro se ha encontrado una resistencia de 174.64 Kg./cm2 , que es aproximadamente el 83% de 210 Kg./cm2 , quizás se deba a la dosificación empleada en este vaciado , ya que no se encontró problemas en la superficie del concreto. En las columnas de la nave de la iglesia se ha encontrado dos tipos, las que se encuentran en la zona del sotocoro y las que se encuentran en la zona central de la nave, pudiendo notarse un comportamiento similar en ambos casos, los valores encontrados en ambos casos son preocupantes solo se llegan a resistencias entre 142 y 164 Kg./cm2, que representan solo el 68 y 78% de la resistencia deseada de 210 Kg./cm2 para elementos estructurales, la causa fundamental , seria la falta de vibración adecuada, la mano de obra no calificada, como puede notarse en la superficie del concreto , también influye la mala dosificación y quizás la falta de curado. Para el caso de la bóveda se hizo 4 puntos de prueba localizados en la zona de la losa maciza de concreto, existiendo algunos problemas en campo para hallar la resistencia , por la presencia de capas de concreto superficial que no están unidas a toda la estructura , por lo que en este caso los resultados no serian tan representativos. Con respecto al mortero de los muros de piedra, puede considerarse claramente una diferencia entre los morteros de los puntos 10 y 17 que tienen resistencias altas entre 108 y 134 Kg. /cm2 y los demás que cuentan con resistencias intermedias a bajas.
La explicación de esta diferencia radica en que en estas zonas que son las mas bajas de los muros , este mortero se encuentra consolidado y no disgregado como en los demás casos. Respecto a los demás puntos de prueba en los muros los valores de resistencia fluctúan entre 34 y 85 Kg./cm2 , los valores bajos ocurren en los puntos 13 y 18 , que corresponden a mortero disgregado por intemperismo y presencia de humedad como es el caso del punto 13 debajo de uno de los arcos de descarga del muro evangelio CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1.
La resistencia promedio de los morteros en su mayoría es de 54 Kg./cm2, un valor que podría mejorarse con la consolidación.
2.
Las columnas y vigas no tienen la adecuada resistencia para elementos estructurales, sus valores de f`c son muy bajos comparados con los usados en elementos de concreto armado.
3.
En resumen se recomienda consolidar los morteros de baja resistencia para mejorar el comportamiento de los muros de piedra en su conjunto.
4.
Plantear soluciones a los problemas de humedad presentes en el monumento que afectan la resistencia del mortero.
5.
Retirar los morteros que se han pulverizado por el intemperismo y la presencia de de humedad y reemplazarlos por otros de mejor resistencia.