Las pruebas de campo de materiales de mampostería son un componente de muchos programas de garantía de calidad en proyectos. Si se realizan correctamente, las pruebas pueden proporcionar las garantías necesarias de que los materiales utilizados en la construcción cumplen con las especificaciones pertinentes y de que la construcción resultante funcionará según lo diseñado.
Todos hemos estado en proyectos, sin embargo, cuando se dice que los resultados de las pruebas eran «no conformes». Este temido término conduce a cierres de proyectos, innumerables reuniones, pruebas adicionales y, en casos extremos, la eliminación de la construcción existente. Desafortunadamente, a veces la causa raíz de estos programas no es la calidad de los materiales o la construcción, sino las pruebas incorrectas o la aplicación incorrecta de las especificaciones y los métodos de prueba ASTM. Este artículo se centra en algunas de las pruebas de campo comunes que se realizan en materiales de mampostería, para ayudar a garantizar que estas pruebas se realicen correctamente. Como ex gerente de laboratorio y miembro activo de los comités de ASTM en relación con las pruebas, he visto muchos problemas con las pruebas en proyectos, y espero que este artículo pueda proporcionar buena información sobre cómo evitar problemas en el futuro.
Pruebas de mortero de mampostería
Rara vez pasa una semana cuando no recibo una llamada sobre pruebas de resistencia a la compresión de mortero de mampostería baja que han retrasado proyectos. Los métodos de prueba, las especificaciones y los requisitos para el mortero de mampostería son probablemente los materiales de mampostería más comúnmente mal entendidos y mal aplicados. Discutamos los estándares que se aplican al mortero y cómo usarlos adecuadamente.
Hay dos normas ASTM principales relativas al mortero de mampostería. El primero es ASTM C270, Especificación Estándar para Mortero para Mampostería Unitaria. Esta norma incluye los requisitos para el mortero de mampostería y contiene dos especificaciones separadas para el mortero. Una es la Especificación de proporción y especifica una «receta» particular para mortero de mampostería. Se puede usar cuando los materiales constituyentes utilizados en el mortero (como cemento, cal y arena) cumplen con sus especificaciones relevantes y se combinan en las proporciones específicas contenidas en la norma ASTM C270 (como una relación de una parte de cemento de mampostería a tres partes de arena). Cuando se utiliza la especificación de proporción, no hay requisitos de propiedad física para el mortero.
La segunda especificación es la Especificación de propiedad. Cuando se utiliza, un mortero se mezcla en un laboratorio utilizando las proporciones y materiales deseados, y luego se prueba en el laboratorio para determinar la resistencia a la compresión, la retención de agua y el contenido de aire. El mortero debe cumplir con los requisitos de propiedad contenidos en ASTM C270. Suponiendo que los resultados sean satisfactorios, los materiales y las proporciones son los que se utilizarán en el campo. Probablemente lo más importante a recordar al respecto es que las propiedades contenidas en ASTM C270 se aplican solo a morteros mezclados y probados en el laboratorio.
El otro estándar principal para mortero es ASTM C780, Método de Prueba Estándar para la Pre-Construcción y Evaluación de la Construcción de Morteros para Mampostería de Unidad Lisa y Reforzada. Este estándar contiene una serie de pruebas que pueden evaluar varias propiedades del mortero en el campo. Las propiedades como la consistencia, la vida útil de la placa, la relación mortero-agregado y la resistencia a la compresión se pueden determinar utilizando este estándar. La resistencia a la compresión es la que se especifica con más frecuencia y, por lo general, la fuente de la mayoría de los problemas de prueba de mortero.
Cuando recibo una llamada telefónica sobre los resultados del mortero, una de las primeras preguntas que me hacen es » ¿Cuáles son los requisitos para la resistencia a la compresión del mortero cuando se prueba en el campo?»La respuesta, simplemente, es que no hay requisitos. Lo diré de nuevo: ninguna norma ASTM contiene requisitos de resistencia a la compresión para el mortero muestreado en campo. Además, los requisitos de resistencia a la compresión contenidos en la norma ASTM C270 no deben aplicarse a los morteros de campo.
Para entender por qué, se necesita una pequeña discusión sobre los procedimientos de laboratorio. Cuando los morteros se mezclan en el laboratorio, la cantidad de agua añadida se controla asegurando que el «flujo» del mortero esté dentro de un rango especificado (consulte la Figura 1 para una prueba de flujo). Este «flujo», o consistencia, es mucho más rígido que el que se usa en el campo (al menos cuando sale del mezclador). Esto se hace para que el contenido de agua del mortero de laboratorio sea más representativo del contenido de agua del mortero después de que se haya colocado en unidades.
En el campo, el mortero se mezcla con más agua que la utilizada en el laboratorio para proporcionar a los albañiles material viable para una mano de obra de calidad. Cuando el mortero se coloca en unidades de mampostería, parte de esta agua se absorbe en la unidad, reduciendo la relación agua-cemento del mortero. En igualdad de condiciones, cuanto mayor sea la relación agua-cemento, menor será la resistencia a la compresión. Para el mortero muestreado en campo, el mortero se coloca en moldes no absorbentes inmediatamente después de la mezcla, para que el exceso de agua no se elimine.
Debido a las diferencias en los materiales y métodos de prueba, se debe esperar que el mortero de campo tenga una resistencia menor que el mortero de laboratorio, y no se debe esperar que cumpla con los requisitos contenidos en ASTM C270. Desafortunadamente, los requisitos de resistencia de ASTM C270 a menudo se aplican a los morteros de campo, y esto conduce a los temidos resultados «no conformes». No es que quiera repetirme, pero lo diré de nuevo: ninguna norma ASTM contiene requisitos de resistencia a la compresión para el mortero muestreado en campo.
¿Por qué, entonces, hacemos pruebas de resistencia a la compresión en el campo? Personalmente, preferiría que no se hiciera. Hay dos objetivos principales de las pruebas de campo de mortero: garantizar que los materiales y proporciones utilizados sean los que se determinaron a través del proceso ASTM C270, y realizar un seguimiento de la consistencia general del mortero durante todo el proyecto. Las pruebas de resistencia a la compresión realmente no logran ninguno de los dos.
En lugar de resistencia a la compresión, recomendaría usar la prueba de relación mortero-agregado contenida en ASTM C780 para evaluar el mortero de campo. Esta simple prueba puede determinar los porcentajes relativos de los materiales utilizados en el mortero (cemento y arena). Los resultados se pueden comparar directamente con las proporciones requeridas para el proyecto. En esta prueba, se toman dos muestras de mortero inmediatamente después de la mezcla, y luego se colocan en un recipiente con alcohol isopropílico para retrasar el proceso de hidratación del cemento. Las muestras se devuelven al laboratorio y se tamizan en húmedo para determinar las proporciones de los materiales constituyentes utilizados.
Tenga en cuenta la relación mortero-agregado para proyectos futuros, y potencialmente puede ahorrarse los dolores de cabeza de resistencia a la compresión del mortero que estoy seguro de que ha tenido que lidiar en un momento u otro.
Prueba de lechada de mampostería
La lechada de mampostería se utiliza para llenar las celdas de las unidades y los huecos de la construcción de mampostería para unir las unidades, el mortero y el refuerzo en un solo conjunto compuesto. Por lo general, la lechada se especifica por resistencia a la compresión, por lo que las pruebas de campo de la lechada en el sitio de trabajo son muy comunes. El método utilizado para probar la lechada es ASTM C1019, Método de Prueba Estándar para Muestreo y Prueba de lechada.
Al igual que con el mortero de mampostería, la lechada de mampostería se enfrenta a situaciones similares en relación con el contenido de agua cuando se coloca en la pared. La lechada debe mezclarse a un estado muy fluido para que fluya eficazmente a través de los huecos y alrededor del refuerzo, y las unidades de mampostería proporcionan superficies de absorción donde se absorbe el exceso de agua en la lechada. Debido a esto, la relación agua-cemento en la lechada también cambia después de la colocación. Para tener en cuenta esto, el método estándar para moldear muestras de lechada utiliza unidades de mampostería como molde. Normalmente conocido como un molde de «molinete», el molde de muestra se construye colocando cuatro unidades que se utilizan en la construcción correspondiente para formar un molde prismático. (Véase la Figura 2). Las superficies de las unidades están cubiertas con un material delgado y permeable (como una toalla de papel) para permitir la penetración de agua y, al mismo tiempo, evitar que las muestras se adhieran a las propias unidades.
El método de molinete para formar muestras de lechada ha existido durante mucho tiempo, y es mi método preferido para hacer muestras de lechada. El método, sin embargo, requiere un área grande para hacer especímenes (ya que debe hacer al menos tres, y a veces más, especímenes a la vez). Para abordar algunos de estos problemas, se han desarrollado métodos alternativos de conformado para tratar de simplificar el proceso para los técnicos de prueba. Uno de estos métodos es utilizar cajas de cartón corrugado especialmente diseñadas. La intención es que el cartón pueda proporcionar parte de la absorción de agua como se ve en las unidades de mampostería, pero es posible que no se sepa qué tan similar es esa absorción a la construcción correspondiente.
Debido a esto, ASTM C1019 impone requisitos adicionales sobre el uso de métodos de conformado alternativos. En primer lugar, solo se puede utilizar un método de conformado alternativo si el especificador lo aprueba. Si ve a un técnico de pruebas que utiliza un método alternativo, asegúrese de que el especificador del proyecto conoce y aprueba el método. En segundo lugar, se debe desarrollar un factor de conversión entre el método de molinete estándar y el método alternativo. Esto se hace mediante pruebas comparativas de al menos 10 pares de muestras, y el factor de conversión se aplica a los resultados de la prueba utilizando el método de conformado alternativo.
La aprobación del método por el especificador y los factores de conversión se limitan a una sola forma de muestra, método de conformado, unidades de mampostería utilizadas y mezcla de lechada. Si bien es posible que todas estas variables se alineen para múltiples proyectos, en muchos casos el factor de conversión es específico del proyecto. Por último, el coeficiente de variación de los resultados de los ensayos para el método de conformado alternativo deberá ser inferior o igual al coeficiente de variación que se utilice para el método de conformado estándar.
Como se puede ver, es necesario considerar cuidadosamente y aplicar métodos de conformado alternativos para garantizar el éxito del proyecto.
Prueba de prisma de mampostería
La prueba de prismas de mampostería se puede usar en proyectos antes y durante la construcción para determinar el cumplimiento de la «resistencia a la compresión especificada de mampostería», denotada como f’m. Este valor es la resistencia a la compresión mínima requerida por la mampostería utilizada en la construcción, y está designado por las especificaciones del proyecto o los dibujos del proyecto. En pocas palabras, es el valor que el diseñador de un edificio utiliza para tener en cuenta la resistencia a la compresión general del conjunto de mampostería, y es muy importante que la construcción como construida cumpla con este requisito.
Hay varios métodos para determinar el cumplimiento, y uno es la prueba de prismas de mampostería de acuerdo con ASTM C1314, Método de Prueba Estándar para Resistencia a la Compresión de Prismas de Mampostería. Los prismas se construyen utilizando múltiples unidades de mampostería y deben contener al menos una junta de cama. Para las unidades de mampostería de concreto, generalmente se construyen con dos unidades, como se muestra en la Figura 3. Las unidades con otros tamaños pueden requerir configuraciones diferentes, porque la norma ASTM C1314 requiere que los prismas tengan una relación de aspecto (altura dividida por la menor dimensión lateral) de no menos de 1,3 ni más de 5.
Mientras que los técnicos de prueba son generalmente responsables de las pruebas de prisma de mampostería, es muy importante que los albañiles reales realicen la construcción del prisma. Los técnicos deben observar y asegurarse de que los detalles de la construcción sean correctos, pero se requieren las habilidades de un albañil para garantizar que los prismas construidos sean representativos de la construcción real. Hay algunos requisitos específicos para la construcción contenidos en ASTM C1314 que debe estar seguro de conocer.
Independientemente de la configuración de la construcción real, los siguientes requisitos se aplican a todos los prismas:
- Los prismas siempre deben construirse en configuración de unión por pila (sin unión en funcionamiento)
- Los prismas siempre deben tener una cama de mortero llena (no solo con revestimiento frontal)
- Las juntas en prismas siempre deben golpearse al ras (sin herramientas)
La investigación ha demostrado que estos detalles de construcción en realidad crean resultados más consistentes y repetibles, y esos resultados representan mejor la construcción de mampostería.
También es importante tener en cuenta que la norma ASTM C1314 requiere que se construyan conjuntos de prismas para todas las combinaciones de variables. En otras palabras, si la construcción va a estar parcialmente lechada, se requieren dos juegos de prismas: uno sin entramado y el otro con entramado. El estándar también especifica que un conjunto consta de tres prismas individuales.
Después de la construcción, los prismas deben sellarse en una bolsa a prueba de humedad y almacenarse sin molestias en el lugar de trabajo durante 48 horas. Los prismas deben protegerse de la congelación y almacenarse con un termómetro de máximo a mínimo para controlar las temperaturas de curado. Por último, el transporte de prismas del trabajo al laboratorio es muy importante. ASTM C1314 requiere que los prismas estén atados o sujetos para evitar daños durante la manipulación y el transporte, y que los prismas estén asegurados para evitar sacudidas, rebotes o vuelcos durante el transporte. La Figura 4 muestra un ejemplo de una buena manera de asegurar las muestras.
Resumen
Las pruebas son una parte muy importante en el programa de garantía de calidad para la construcción de mampostería. Asegurarse de que las pruebas se realizan correctamente ayuda a reducir los problemas y a mantener los trabajos en marcha. Espero que este artículo ayude a identificar algunas cosas a tener en cuenta cuando se muestreen y prueben materiales en su próximo proyecto.
