El proyecto de expansión del Aeropuerto Internacional de Vancouver fue una excelente oportunidad para aplicar control sobre el concreto por medio de resistencia a compresión.

Además del control de calidad (CC) a cargo del contratista, la YVRAA también decidió seguir las recomendaciones de varios tecnólogos del concreto muy versados en el tema y en el uso de pruebas estándares para la resistencia a compresión para el control del concreto.

Dicha prueba de resistencia a compresión se seleccionó por las siguientes razones:

1. La variación real se refleja mejor en la prueba de resistencia a compresión de concreto cuando se compara con otros métodos de prueba de este tipo.

2. El concreto puede muestrearse y los especímenes fabricarse en el campo, en lugar de transportarlos al laboratorio.

3. El tamaño de los especímenes es más conveniente para el manejo en el campo en comparación con los especímenes para la prueba a flexión y es menos sensible a las condiciones del curado y del manejo.

4. El costo de la fabricación y de las pruebas de resistencia de los especímenes es menor.

5. Los técnicos certificados están más familiarizados con la prueba de resistencia a compresión, lo que es más favorable para el usuario..

6.Los estándares para el control del concreto dados en ACI 214 se aplican a las pruebas de resistencia a compresión.

7.Los criterios probados para la aceptación de la calidad del concreto ya existen para la prueba de resistencia a compresión, incluyendo los criterios para la investigación de baja resistencia.

8.El CC por medio de la resistencia a compresión con mayor probabilidad evita los problemas de baja resistencia derivados de los resultados de pruebas dudosas.

9.Los criterios de aceptación eliminan la necesidad de ecuaciones del factor de un pago fuerte (pago por pavimento terminado), tal como se aplica por agencias como la Administración Federal de Aviación,y no es probable que el contratista sea penalizado por prácticas de prueba inapropiadas por los servicios de laboratorios subcontratado.

Programa de control de calidad

Se desarrollaron programas para el aseguramiento y el CC, y para especificaciones técnicas que satisficieran las necesidades de diseño y construcción. Con buen tiempo se contrató a un administrador de aseguramiento de calidad y a una firma de pruebas para cuidar de los aspectos del aseguramiento de calidad del proyecto, quienes tenían acceso directo al citado control y a las especificaciones del pavimento previamente a la licitación. La YVRAA enfatizó el deseo de contar con una organización en el campo que trabajara con el personal del contratista como un equipo de construcción.

Disposiciones

Los documentos del contrato especificaban los requisitos para el CC y exigían que el contratista proporcionara un administrador del CC y que preparara un programa para revisar detalladamente de qué manera podría mantenerse un alto nivel del trabajo mediante supervisión y pruebas.

Los documentos del contrato también especificaban la calificación del personal para la supervisión y las pruebas dentro de la organización de CC, los requisitos de laboratorio, y la frecuencia de las pruebas.
Un mes antes de la presentación para que se aceptara se exigió que un laboratorio certificado hiciera ensayos sobre la fuente de los agregados grueso y fino.Después, se pidió al contratista que preparara cuatro muestras de prueba de laboratorio con los materiales propuestos, a las relaciones de agua material cementante (agua/cm)de 0.40 a 0.55 en incrementos de 0.05 en el límite superior,para verificar el revenimiento y el contenido de aire.
Las pruebas de cada mezcla incluían temperatura, revenimiento, contenido de aire, peso unitario, tiempo de fraguado, resistencia a compresión a siete y 28 días, y resistencia a flexión a siete y 28 días.

La prueba de flexión se especificó como de carga en los puntos que indican los tercios. Al menos tres especímenes iban a ser valorados en cada edad y se pidió al contratista que preparara curvas que mostraran la relación de resistencia a flexión y resistencia a compresión, y la existente entre agua/cm y la resistencia a compresión ,tal como se describe en las figuras 1 y 2.
Estas mezclas serían hechas dentro de los 45 días siguientes a la presentación de los documentos para su aceptación.
Los requisitos de la mezcla de prueba formulaban lo siguiente:
“Las proporciones de la mezcla deben ser seleccionadas de modo que proporcionen la trabajabilidad, compatibilidad y acababilidad requeridas para cimbras deslizantes y trabajos de pavimentación con moldes a los lados, sin un contenido excesivo de agregado fino.”
Mediante esta disposición se recordaba que debía evitarse un excesivo contenido de agregado fino en las mezclas de la pavimentación.

Pruebas y frecuencia

Una vez que se seleccionaron las mezclas de concreto que cumplían con los estándares contenidos en los criterios de la especificación, el CC consistió en el control rutinario de la producción de agregados, el control de concreto en la planta y el de la construcción en el lugar de colocación. El control del agregado en la planta implicó una prueba de una granulometría por día para cada rango de tamaño del agregado y otra por semana o dos mil2 (2616 yd2) para partículas planas, alargadas, trituradas y el equivalente de la arena.
El control rutinario del concreto en la planta consistió en la certificación de las básculas y pruebas de rendimiento de la mezcladora al principio de la producción. El contenido de humedad del agregado en cada rango de tamaño se determinó antes de empezar la producción cada día,y durante cada cambio de turno,a partir de entonces, o siempre que variaba el material. Tenía que hacerse una prueba de granulometría y una de partículas trituradas en cada turno de producción. Se requería de una prueba por semana para la gravedad específica del agregado y la absorción, y para las partículas planas y alargadas, y para el equivalente de la arena.

El control del concreto en la planta también incluía una prueba para verificar el revenimiento, el contenido de aire, y la temperatura para cada una de las primeras dos dosificaciones cada día, y cada 100 m2 (131 yd2) a partir de entonces, o siempre que se observaran cambios en la uniformidad del concreto. El control rutinario en la construcción en el campo incluía una prueba para verificar el revenimiento, el contenido de aire, la temperatura para la primera carga de la producción de cada día y para cada 1000 m2 (1308 yd2) colocadas a partir de entonces.
Finalmente, se llevaron a cabo pruebas de registros en las muestras de concreto en la planta. Se exigió una de registro que consistía de revenimiento, contenido de aire y peso unitario, producción, y resistencia a compresión a siete y 28 días (dos especímenes en cada edad)para cada 500 m2 (654 yd2) dosificados, pero no menos que una prueba por cambio de turno durante la pavimentación. Se eligió al azar la dosificación que iba a ser
muestreada.

Para la pista de despega y la de maniobras se necesitaron dos pruebas de registro al principio de la pavimentación por cada 25 mil m2 (32,200yd2) dosificados, pero no menos de una vez por mes, para incluir pruebas de correlación de resistencia a flexión a siete y 28 días (promedio de tres especímenes en cada edad) sobre la misma dosificación de concreto. Para la pavimentación de la faja de estacionamiento se requirieron cuatro pruebas de correlación de resistencia a flexión al principio de la pavimentación y por cada cinco mil m2 (6540 yd2) de pruebas dosificadas a partir de entonces.
Como puede verse a partir de los anteriores criterios, la mayor parte del control del concreto, incluyendo pruebas rutinarias de registro, se basó en muestreos y pruebas de concreto en la planta.

Hubo una razón doble. Primero, evitaba que saliera de la planta concreto inaceptable y que fuera colocado; segundo, las pruebas de las muestras de la planta serían más representativas de la uniformidad real del concreto producido para la obra,y las pruebas podrían ser realizadas bajo mejores condiciones que en la pavimentadora.
Además,las pruebas de resistencia serían más conservadoras, ya que el concreto estaría fresco desde la planta y no sería afectado por la distancia de acarreo, pérdida de revenimiento, de aire o ganancia en temperatura, cada una de las cuales tendería a incrementar la resistencia indicada. En otras palabras, las muestras de concreto en la planta normalmente producirán menor resistencia que el mismo concreto muestreado en la pavimentadora.
Las pruebas rutinarias en la pavimentadora se hacían con la intención de monitorear el concreto real colocado en la obra y proporcionar información para el ajuste de la mezcla en la planta de concreto.
Para confirmar que fuera mantenido el CC apropiado, la organización de aseguramiento de calidad llevó a cabo pruebas acompañantes en una proporción aproximada de 10%de las pruebas de CC,con excepción de muestras acompañantes para verificar la resistencia a flexión, la cual se exigía que fuera de una prueba por cada dos pruebas realizadas por el CC.

Disposiciones de la especificación del pavimento

Se exigió que el contratista seleccionara la resistencia a compresión especificada con base en las mezclas de prueba en el laboratorio para que produjeran lo siguiente:

1.Resistencia a flexión de 4 MPa (580 psi)a 28 días en la pista de despegue y en las pistas de maniobras, excepto en la de maniobra no.14.

2.Resistencia a flexión de 4.8 MPa (696 psi)a 28 días en la pavimentación de la faja de estacionamiento y en la de maniobras no.14.

Después,se le exigió al contratista que eligiera una relación agua/cm y que remitiera para su revisión y aprobación selecciones de mezcla que produjeran una resistencia a compresión de 15% por encima de la re sistencia a compresión especificada.
Las especificaciones aseguraban el ajuste de mezclas de concreto con base en un análisis estadístico, comportamiento satisfactorio, y pruebas de correlación,comparando las resistencias a flexión y a compresión.
Durante la producción se monitoreó la resistencia a compresión a siete días, y si se encontraba que era menos que 75%de la resistencia especificada a 28 días, la mezcla era inmediatamente verificada y ajustada para que cumpliera con los criterios.
Se exigió que la mezcla de concreto cumpliera con los requisitos de resistencia a compresión de CAN/ CSA.A23.1.Para los cilindros curados de manera estándar el nivel de resistencia en cada clase de concreto sería considerado satisfactorio si los promedios de todos los conjuntos de tres pruebas consecutivas de resistencia para esa clase a la misma edad igualaba o excedía la resistencia especificada,y ninguna prueba de resistencia individual sobrepasaba más de 3.5 MPa (508 psi)por debajo de la resistencia especificada.
El CAN/CSA-A23.1 también proporcionó los medios para resolver los problemas de resistencia, en caso de que las pruebas de resistencia a compresión fallaran en satisfacer los anteriores requisitos. Si los resultados indicaban que el concreto no era de a calidad especificada, el propietario tendría el derecho de exigir una o más de las siguientes cuestiones:

a. Cambios en las proporciones de la mezcla para el resto de la obra.

b. Curado adicional en porciones de pavimento.representados por los especímenes de prueba que fallaran en cumplir con los requisitos especificados.

c. Pruebas no destructivas.

d. Extraer corazones de aquellas porciones de pavimento cuestionables y que fueran probados.

e. Pruebas adicionales que el propietario podría especificar.

Criterio de aceptación para las pruebas de corazones

El concreto en el área representada por las pruebas de los corazones sería considerado adecuado:
a. Si el promedio de cada conjunto de tres corazones desde la porción del pavimento cuestionable igualaba al menos 85%de la resistencia especificada.

b. Si ningún corazón individual tenía menos de 75%de la resistencia especificada.

El concreto puede muestrearse y los especímenes fabricarse en el campo, en lugar de transportarlos al laboratorio.

Si después de llevar a cabo los requisitos apropiados, el propietario no estaba satisfecho de que el concreto en el pavimento fuera de la calidad especificada, él podía exigir el remplazo de aquellas porciones que se consideraran no satisfactorias.
Otros requisitos de la mezcla de concreto incluían un contenido cementante mínimo de 300 kg/m3 (506 lb/ yd3)y que el material cementante complementario (ceniza volante de clase F) no excediera 25%en masa. Previo a la producción del concreto,se exigió al contratista que verificara la relación entre resistencia a flexión y resistencia a compresión para la mezcla seleccionada, con dosificaciones de tamaño completo usando la planta y los materiales procesados propuestos para el trabajo.
La mezcla y los materiales no podían cambiarse sin aprobación, y si variaba una fuente de materiales, la mezcla propuesta tenía que ser nuevamente sometida para su aprobación.

Disposiciones adicionales

Además de las disposiciones sobre resistencia se incluyeron otras para la producción de concreto para pavimentos, con el fin de asegurar concreto uniforme y de alta calidad.

Las disposiciones incluyeron:

1. Una planta de mezclado central controlada por computadora y de dosificación automática en el sitio.

2. Un mínimo de 60 %de partículas trituradas en la fracción del agregado grueso (al menos una cara fracturada).

3. Apilamiento del agregado grueso en capas horizontales que no excediera 1.5 m (4.9 pies).

4. Limpieza del agregado grueso que limitara el paso de los finos en la criba de 80 micrones,a menos de 0.50%y que fuera más restricti vo que ACTM C 33.

5. Un límite de 15%de partículas planas y alargadas en el agregado grueso (relación de largo a grueso mayor que cinco).

6. Un agregado grueso de tamaño máximo nominal de 40 mm (1-1/2 pulg),el cual se exigió que se separara en dos rangos de tamaños de aproximadamente iguales proporciones para el control de la granulometría.

7. Un límite en la variación del módulo de finura del agregado fino a +/-0.10.

Un ejemplo inmediato

El proyecto de expansión del Aeropuerto Internacional de Vancouver fue una excelente oportunidad para aplicar control sobre el concreto por medio de resistencia a compresión.
Tenía el apoyo de la administración en la preparación de las disposiciones del CC y aseguramiento de la calidad y las disposiciones del pavimento para el trabajo.
El concepto especificado fue un medio práctico para desarrollar la relación de resistencia a presión y resistencia a compresión, y monitorear la producción real del concreto. Los materiales requeridos y las instalaciones de producción tenían la intención de asegurar concreto consistente y de alta calidad de una dosificación a otra, lo que es esencial para la pavimentación usando cimbras deslizantes.
Debido a limitaciones en el programa de construcción no fue posible realizar pruebas apropiadas de un pavimento previamente colocado. Sin embargo, la decisión sobre la mezcla de concreto que iba a usarse y sobre la extensión de las pruebas comparativas probaron ser apropiadas bajo las condiciones dadas. El análisis de los datos de control de calidad demostraron que se obtuvo excelente control de construcción en el trabajo de pavimentación de la faja de estacionamiento de 1994 y que las proporciones de mezcla del concreto satisfacían los criterios de la especificación.

El coeficiente de variación fue idéntico (5.9%) tanto para las pruebas de resistencia a flexión como de resistencia a compresión. El análisis también indicó que un factor de sobrediseño de 20% en la resistencia a compresión es aconsejable en la selección de las proporciones de mezcla a partir de la relación de la resistencia a presión y la resistencia a compresión, desarrollado en el laboratorio.
Finalmente, se recomienda que se utilicen suficientes pruebas comparativas durante la construcción inicial para desarrollar un valor ƒƒcr para la resistencia a flexión, y se determine una resistencia a compresión especificada apropiada con base en ese valor.