La extracción de núcleos de hormigón es necesaria para realizar una evaluación completa de la durabilidad y el rendimiento estructural de la estructura. La prueba de compresión en muestras de núcleo se conoce como el método más confiable para evaluar la resistencia a la compresión y un medio de control de calidad. El procedimiento para tomar muestras de núcleos y analizarlas se ha estandarizado (ASTM C 42 y ACI 318).

Sin embargo, con todos los beneficios que aporta la extracción de núcleos a la mesa, la extracción de muestras tiene ciertas desventajas. Además, la selección de ubicaciones centrales en la estructura puede ser una tarea desafiante.

En este artículo, revisaremos los beneficios y desventajas de tomar núcleos. También discutiremos cómo las pruebas no destructivas han cambiado el paradigma en los últimos años.

Desafíos de la extracción de núcleos de hormigón

La extracción de núcleos en estructuras de hormigón conlleva ciertos desafíos. Para que la extracción de núcleos sea más eficiente, es necesario abordarlo desde la siguiente pregunta:

¿Cuántos núcleos se necesitan y dónde?

La cantidad y la ubicación de los núcleos deben seleccionarse de manera que representen la distribución de resistencia dentro del miembro. Los núcleos también deben ser una representación realista de la calidad del hormigón.

Es seguro decir que aumentar el número de núcleos puede ofrecer una distribución de resistencia más realista, pero al mismo tiempo, dejar más puntos débiles en el hormigón.

El tipo de evaluación de la condición también juega un papel clave en la selección de la ubicación de los núcleos.

1- Resistencia / tensión probable: cuando el objetivo de una evaluación es evaluar la estructura bajo cargas de servicio, los núcleos deben tomarse de áreas donde coinciden la resistencia mínima y la tensión máxima (es decir, la mitad del tramo de las vigas o cualquier cara cercana la parte superior de los ascensores para elementos verticales).

2- Elementos muy reforzados o delgados: cuando el elemento está muy reforzado o la extracción de testigos puede afectar significativamente la integridad o el rendimiento estructural, los núcleos deben tomarse de la sección no crítica más cercana

3- Consideración estética: la extracción de núcleos de hormigón puede dejar escenas desagradables en la estructura. La ubicación de los núcleos se puede ajustar para reducir el impacto en las características estéticas.

4- Problemas de durabilidad: cuando la durabilidad del hormigón (es decir, permeabilidad, protección contra la radiación), el número de núcleos debe ser muy limitado.

Beneficios de la extracción de núcleos de hormigón 

La toma de muestras centrales proporciona información invaluable sobre una estructura existente. La extracción de núcleos también se puede utilizar como un medio de control de calidad cuando las cosas van mal con la calidad del material de hormigón o el proceso de vertido y curado. La siguiente información se puede obtener con una evaluación adicional de los núcleos:

1- Resistencia a la compresión: Quizás, la medición de la resistencia a la compresión sea el objetivo principal en la mayoría de los casos. Los núcleos de hormigón pueden proporcionar información precisa sobre la resistencia del hormigón.

2- Densidad: se pueden utilizar núcleos para determinar la densidad del hormigón.

3- Absorción de agua: los núcleos de hormigón se pueden probar para evaluar la absorción de agua del hormigón. La absorción de agua puede proporcionar información básica sobre la porosidad y la interconectividad de los poros.

4- Resistividad eléctrica a granel: La resistividad eléctrica a granel del concreto se puede determinar probando muestras de núcleos de concreto. ER proporciona información valiosa sobre la resistencia del hormigón contra la penetración del ión cloruro en el hormigón.

5- Evaluación visual de núcleos: los núcleos y el orificio perforado se pueden utilizar para evaluar la condición visual de los defectos del concreto, como grietas, huecos y formación de panales.

Desventajas de la extracción de núcleos de hormigón

Tomar núcleos de elementos de hormigón tiene ciertas desventajas que incluyen:

1- Puntos débiles: tomar núcleos deja puntos débiles dentro del elemento. La ubicación de los núcleos normalmente se repara con materiales de reparación de parche estándar o de alta resistencia. Si bien los materiales de reparación suelen tener la resistencia adecuada, los puntos débiles pueden afectar la integridad de la estructura y el rendimiento de la durabilidad.

2- Intervención: la extracción de núcleos puede dañar el rendimiento estructural del elemento, especialmente si el perforado daña la armadura existente. Cortar barras de refuerzo en una estructura ya deteriorada es lo último que quiere un ingeniero en el campo.

3- Prueba subjetiva: La selección de ubicaciones centrales puede ser muy subjetiva. Después de todo, la naturaleza misma de las pruebas significa que el ingeniero o el técnico pueden necesitar un compromiso entre el número de núcleos, la seguridad de la estructura y la intervención en la estructura.

Dimensiones de los núcleos de hormigón 

Talla

Cuando el propósito de la extracción de núcleos es evaluar la resistencia a la compresión del concreto, el diámetro mínimo del núcleo de concreto debe ser al menos tres (3) veces el tamaño máximo nominal del agregado.

Los diferentes códigos y normas establecen diferentes valores para el diámetro mínimo de los núcleos de hormigón, que van desde 75 mm (en Australia) hasta los 150 mm ideales (Gran Bretaña). Sin embargo, el núcleo de 100 mm es un tamaño práctico en la mayoría de las inspecciones de estructuras.

La precisión de los núcleos en cuanto a resistencia se reduce cuando disminuye la relación entre el diámetro y el tamaño máximo nominal del agregado.

Relación altura-diámetro (H / D)

La mayoría de los estándares se refieren a H / D de 2.0 como la relación estándar para núcleos estructurales. Sin embargo, la obtención de núcleos que cumplan con esta especificación no siempre es práctica. Por ejemplo, en losas delgadas (6 ”= 150 mm), es muy difícil obtener un núcleo con esta relación de aspecto ideal.

Se han utilizado factores de corrección para corregir los valores de resistencia de los núcleos que no tienen el H / D preferido de 2,0. La precisión de los factores de corrección disminuye a medida que disminuye el H / D.

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Ensayos no destructivos: un nuevo paradigma

Los desarrollos recientes en los métodos NDT se pueden utilizar para mejorar el proceso de extracción de núcleos en concreto, como la ubicación de los núcleos, el número de núcleos y la interpretación de los resultados.

Radar de penetración en el suelo (GPR): este método se puede utilizar para determinar el diseño de construcción de barras de refuerzo de acero dentro del hormigón. La disposición de las barras de refuerzo de acero se puede utilizar durante el curso para perforar núcleos a fin de evitar cortar barras de acero.

Métodos combinados (UPV + RN): los métodos NDT se pueden utilizar para optimizar el número de núcleos y posiciones del núcleo. Para ello, se recomienda combinar métodos NDT como Velocidad de pulso ultrasónico (UPV) y Número de rebote (martillo Schmidt).

Los resultados obtenidos de estos métodos NDT se pueden utilizar para evaluar la resistencia a la compresión del hormigón. Con base en estos métodos, se pueden desarrollar mapas de resistencia a la compresión para estudiar la variación de resistencia sobre miembros de concreto.

El mapa se puede utilizar para determinar el número y la ubicación de los núcleos. La combinación de estos dos métodos puede cubrir la deficiencia de cada prueba individual y mejorar la precisión de la predicción de la fuerza.