Para conocer el comportamiento del concreto en estado endurecido, se debe evaluar cada una de sus propiedades y la experiencia de anteriores investigaciones nos permiten afirmar que en general, todas las propiedades del concreto endurecido están íntimamente ligadas
con la resistencia ya que este es el parámetro que permite cuantificar la calidad del concreto.
Los ensayos del concreto en estado endurecido, nos permiten evaluar la resistencia, la uniformidad del concreto, así como el grado de control alcanzado, lo cual nos garantiza una buena calidad del concreto.
Este parámetro de resistencia se define como el máximo esfuerzo que soporta el material sin romperse, como el concreto está destinado a soportar esfuerzos de compresión, es la resistencia a dichos esfuerzos la que se utiliza como índice de calidad para aceptar que un concreto es bueno o malo.
Este valor de la resistencia depende directamente de la relación agua/cemento, del tiempo transcurrido, del tipo de cemento, granulometría de los agregados, tiempo y método de curado y método de compactación (Burgos, 2012).
A continuación, se describen las propiedades en este estado y su respectivo ensayo a realizar en este estudio.
A. Resistencia a la compresión
Es la medida de la resistencia del concreto a la carga axial, es decir, es la capacidad de carga a compresión por unidad de área del concreto hidráulico, sus unidades son kg/cm2. Depende principalmente de la concentración de la pasta que se expresa en términos de la relación agua/cemento. Influye también la calidad de los agregados, el grado de compactación de la mezcla y las condiciones de curado.
Los resultados de este método de ensayo son usados como una referencia para el control de calidad del concreto, proporciones, mezclado y operaciones de colocación; determinación del cumplimiento con las especificaciones; control para la evaluación de la efectividad de los aditivos; y usos similares.
Para su evaluación se utilizará probetas cilíndricas de 10 cm de diámetro y 20 cm de altura. Estas probetas serán sometidas a 3, 7 y 28 ciclos de hielo-deshielo, luego son sometidas a la prueba de compresión en una maquina hidráulica a velocidad de carga constante de 2.4 kN/s.
B. Peso unitario, absorción y porosidad
Peso unitario: Se define como densidad del concreto a la relación del volumen de sólidos al volumen total de una unidad cúbica. Puede también entenderse como el porcentaje de un determinado volumen del concreto que es material sólido. Se expresa en kg/m3.
Las variaciones en las propiedades del agregado pueden afectar el peso unitario y la densidad del concreto en forma diferente. Se puede tener modificaciones en el peso unitario del agregado las cuales incrementen o disminuyan el peso unitario del concreto sin afectar la densidad del mismo.
El peso unitario de los concretos livianos, preparados ya sea con agregado grueso natural o artificial de baja gravedad específica puede estar en valores de 480 a 1600 kg/m3. El peso
unitario de los concretos pesados, preparados ya sea con agregado grueso natural o artificial de alta gravedad específica, puede elevarse hasta los 5,000 kg/m3 (Rivva, 2010).
Este ensayo sirve para verificar la uniformidad del concreto, así como para poder clasificar el concreto como liviano, normal o pesado. El peso unitario del concreto depende de la gravedad específica del agregado, de la cantidad de aire de la mezcla, de las proporciones de ésta, y de las propiedades del agregado que determinan los requerimientos de agua (Tagle y Zapana, 2017).
Absorción: Se entiende por absorción, al contenido de humedad total interna que está en la condición de saturado superficialmente seco. La capacidad de absorción se determina por el incremento de peso de una muestra secada al horno, luego de 24 horas de inmersión en agua y de secado superficial.
Otra determinación que evidencia las diferencias en la porosidad del concreto consiste en la valoración de la llamada absorción capilar. Esta propiedad hidráulica fácilmente medible se relaciona con la porosidad efectiva o accesible al agua y por lo tanto a los agentes agresivos ambientales. La absorción capilar es un caso especial de transporte inducido por la tensión superficial del agua que actúa sobre los capilares del concreto.
Este ensayo que nos relaciona con el grado de permeabilidad del concreto endurecido, es una de las propiedades que se relaciona con la durabilidad de la estructura de concreto en condiciones de altura y clima riguroso.
Porosidad: Se define como porosidad a la cantidad de espacios vacíos que quedan inmersos en la masa del concreto como consecuencia de la evaporación del agua libre de la mezcla y de la presencia del aire atrapado (Rivva, 2010).
Los poros del concreto, dependiendo de su tamaño se clasifican en:
• Poros por aire atrapado, Durante el proceso de mezclado una pequeña cantidad de aire, del orden del 1% es aportada por los materiales y queda atrapada en la masa del concreto, no siendo eliminada por los procesos de mezclado, colocación o compactación. Los espacios que este aire forma en la masa de concreto se conocen como poros por aire atrapado. Son parte inevitable de toda pasta.
Los poros por aire atrapado varían en tamaño, su diámetro es mayor de 0.2 mm (200 micras). Su perfil suele ser irregular y no necesariamente están interconectados.
• Poros por aire incorporado, Fundamentalmente por razones de incremento en la durabilidad del concreto, por incremento en la protección de la pasta contra los procesos de congelación del agua en el interior de la misma, se puede incorporar intencionalmente, mediante el empleo de aditivos químicos, minúsculas burbujas de aire las cuales se conocen como poros de aire incorporado.
• Poros capilares, Se define como poros capilares a los espacios originalmente ocupados por el agua en el concreto fresco, los cuales en el proceso de hidratación del cemento no han sido ocupados por el gel.
El gel sólo puede desarrollarse en los espacios originalmente llenos de agua. Por tanto, si la relación agua-cemento es alta o el curado es pobre, la cantidad de espacios ocupables por el gel será alta y sólo una parte de ellos será ocupada por el gel durante el proceso de hidratación, quedando los espacios residuales en la condición de poros capilares.
Los poros capilares no pueden ser apreciados a simple vista, varían en perfil y forman un sistema, en muchos casos interconectado, distribuid al azar a través de la pasta, su tamaño oscila entre 0.00002 mm (0.02 micras) y 0.2 mm (200 micras) de diámetro, y pueden o no estar interconectados y abiertos al exterior.
Los poros capilares son los principales responsables de la vulnerabilidad de la pasta al ataque debido a que están en capacidad de contener agua que puede congelarse.
• Poros gel, Durante el proceso de formación del gel quedan atrapados dentro de éste, totalmente aislados unos de otros, así como del exterior, un conjunto de vacíos a los cuales se les conoce con el nombre de poros gel. Estos poros se presentan en el gel independiente de la relación agua-cemento y el grado de hidratación de la pasta, ocupando apropiadamente el 28% de la misma.
Estos poros tienen un diámetro muy pequeño, aproximadamente 0.00002 mm (0.02 micras). Usualmente estos poros no intercambian agua con el medio ambiente (Rivva, 2010).
Figura N° 15: Distribución de poros en el concreto (López y Mamani, 2017)
Los poros que están relacionados directamente con la durabilidad del concreto y el transporte de sustancias hacia este son los macroporos y los poros capilares. Los poros de gel, por su tamaño, son prácticamente no helables.
Figura N° 16: Congelamiento del agua en función del tamaño de poros