9.1 Control de calidad – Q&A
Un adecuado programa de aseguramiento y control de la calidad es esencial para obtener un proyecto de hormigón proyectado que cumpla con los requisitos de diseño establecidos. El objetivo de un plan de gestión de la calidad es asegurar los procesos definidos y controlar la calidad del producto, logrando así un hormigón proyectado conforme a las especificaciones del proyecto.
El control de calidad abarca desde la producción hasta la colocación del hormigón proyectado. Generalmente, comienza con el diseño de la mezcla, la aprobación de los materiales constituyentes, pruebas en laboratorio y a escala industrial, la selección de personal calificado (preferentemente certificado) y, finalmente, la realización de pruebas y ensayos del shotcrete colocado.
En todos los proyectos se deben considerar ensayos previos a la construcción, como parte de la validación del diseño, y ensayos durante la ejecución para verificar el cumplimiento de los requisitos especificados. Si se detectan incumplimientos en los criterios de conformidad, se deben realizar pruebas a los materiales, la mezcla, el hormigón proyectado, el equipamiento y el traslado intermedio de la mezcla.
El laboratorio encargado de las pruebas debe evidenciar competencia y experiencia, idealmente estar acreditado en la disciplina. Los equipos de medición y ensayo deben estar bajo control metrológico y formar parte de un programa de calibración, mantención y verificación documentado y disponible durante todo el proyecto.
Los materiales constituyentes deben ser comprobados por la administración del proyecto (laboratorio de autocontrol de la obra) y contar con certificados de ensayos de laboratorios externos.
Según la “Guía de Hormigón Proyectado Austriaca”, las pruebas previas a la construcción se realizan en pasos definidos y deben ser ejecutadas por un organismo de inspección acreditado o idóneo, en presencia de un profesional experimentado del organismo acreditado y/o del mandante.
9.2 Ensayos pre-construcción
Al menos dos meses antes de comenzar la construcción, idealmente seis meses, se deben realizar ensayos en paneles de prueba con las mezclas propuestas. Para estas pruebas, es fundamental contar con un operador experimentado y equipos en buen estado y calibrados.
Los paneles de ensayo deben estar normalizados según el uso y aplicación. Es importante definir el documento de referencia y la finalidad del panel, ya que existen diferencias entre normativas (por ejemplo, ACI506.2_95 incluye barras de refuerzo en los paneles para evaluar la calidad del operador y la mezcla).
Durante la proyección, los paneles deben estar inclinados aproximadamente 20° respecto a la vertical. Se recomienda fabricar al menos tres paneles para extracción de testigos y otros tres para absorción de energía por cada tipo de mezcla o dosis de acelerante a evaluar. Esto permite obtener puntos de referencia de rendimiento con una batería suficiente de pruebas preliminares, combinando los tipos de cemento, aditivos y fibras a utilizar.
Las pruebas habituales incluyen resistencia a la compresión, absorción de energía, permeabilidad y resistencia temprana. Los paneles deben cubrirse con plástico y/o agentes de curado inmediatamente después de la proyección para evitar la pérdida de humedad.
Si los materiales, diseños de mezcla, equipos, procedimientos y personal han dado resultados satisfactorios en obras similares, estos antecedentes pueden respaldar nuevas aplicaciones. Si es necesario, se puede evaluar la terminación superficial en las muestras solicitadas.
Aspectos a evaluar en la pre-calificación de una mezcla
- Verificación de la idoneidad de los materiales constituyentes, compatibilidad del agua (cuando no sea potable), caracterización de los áridos, tipo de cemento y composición, compatibilidad entre cemento y aditivos, exposición y durabilidad.
- Verificación de la idoneidad del equipo de mezcla y dosificación, equipo de proyección, capacidad nominal versus rendimiento efectivo, sistemas de calibración de bombas, equipos suplementarios y disposición de suministros.
- Verificación de la mezcla: en laboratorio, a escala industrial, docilidad y mantenimiento, rendimiento de la mezcla (todas estas pruebas sin acelerante).
- Verificación del hormigón proyectado: mediciones de proyección, rebote, mediciones con acelerante, pruebas de resistencia temprana y a 28 días, medición de impermeabilidad, etc.
Los informes de ensayo deben contener información sobre el procedimiento y los resultados requeridos por las normas pertinentes. Los paneles deben ser inspeccionados para asegurar el espesor mínimo y, al cortar, las superficies deben estar libres de defectos como vacíos, laminaciones, regiones mal consolidadas, lentes de arena o zonas con rechazo.
El informe debe incluir al menos:
- Resultado promedio de las propiedades en estado endurecido para cada hormigón especificado, sin acelerante y muestreado en hormigón no proyectado (muestra nula).
- Resultado promedio para cada parámetro especificado del hormigón proyectado, con testigos extraídos de paneles de ensayo, con dosis predeterminadas de acelerante e identificación del operador.
- Promedio de la densidad endurecida y densidad fresca del hormigón recibido en obra.
- Resultados de pruebas de resistencia temprana y endurecida a las edades especificadas por norma y proyecto.
- Verificaciones de la idoneidad de los materiales constituyentes.
9.2.1 Prueba del diseño y composición de la mezcla
Para el diseño de mezcla se recomienda un máximo de 3% de aire o definirlo de común acuerdo. El alcance de las pruebas debe detallarse con anticipación. El tiempo abierto o trabajable de la mezcla debe establecerse durante la prueba previa a la construcción, considerando el máximo contenido de agua y la dosis admisible de superplastificante.
9.2.2 Prueba del hormigón proyectado
Las pruebas de laboratorio son una guía, pero no sustituyen la prueba previa a la construcción con el material final. La eficacia y compatibilidad de los aditivos debe verificarse en la prueba previa a la construcción.
Se debe registrar:
- Prueba de los materiales constituyentes y su combinación (compatibilidad).
- Composición de la mezcla.
- Pruebas completas de la mezcla en estado fresco.
- Identificación del tiempo abierto y uso de aditivos modificadores.
- Equipo de proyección utilizado y ajustes realizados.
- Condiciones ambientales y de almacenamiento de muestras.
- Fecha, hora, temperatura, operador y lugar de las pruebas.
- Dosificación del acelerante, indicando si se usó más de un proveedor y en qué dosis.
- Lugar de prueba (paneles u otras superficies).
- Toma de muestras, etiquetado y transporte.
- Evolución de la resistencia temprana.
- Pruebas de hormigón endurecido.
Durante la prueba previa a la construcción se debe medir la docilidad, el desarrollo de la resistencia temprana y la consistencia de la mezcla. Si se utiliza mezcla húmeda, se deben probar dos dosis del acelerante considerado, representando los umbrales del rango de aplicación.
9.3 Frecuencia de ensayo y pruebas
La frecuencia de las pruebas depende del tipo de proyecto, la importancia de la estructura y el volumen total de hormigón proyectado. Puede especificarse según el volumen consumido, la superficie colocada o el tiempo transcurrido.
Las frecuencias recomendadas para proyectos subterráneos y túneles civiles se basan en propuestas como la de la Asociación Australiana de Shotcrete. En minería, la frecuencia puede ser menor si las condiciones lo permiten.
La guía EFNARC (2009) indica que la frecuencia debe ser establecida por el diseñador, considerando la función del hormigón proyectado, vida útil, dificultad de instalación, clasificación de exposición ambiental y consecuencias de una falla. EFNARC define tres niveles de frecuencia de control: mínimo (I), normal (II) y exhaustivo (III). En la clase III debe haber un ingeniero de control de calidad dedicado y reuniones frecuentes para análisis y mejora continua.
9.3.1 Control de arranque
En algunas obras, especialmente túneles, se recomienda un control de arranque desde el inicio de la construcción hasta los primeros 500 m³ de shotcrete, realizando todos los ensayos de aceptación cada 100 m³ hasta obtener cinco resultados satisfactorios consecutivos. Luego, se continúa con la frecuencia establecida en el plan de inspección y ensayos. Si hay incumplimientos o cambios, se vuelve a la frecuencia de arranque.
9.4 Sistemas de calidad
9.4.1 Generalidades
Cada proyecto debe contar con un sistema de aseguramiento de la calidad. Se debe preparar un plan de calidad del hormigón proyectado, que puede ser independiente o integrado al sistema general del proyecto.
9.4.2 Planificación y aseguramiento de la calidad
Proyectar hormigón exitosamente requiere un plan de gestión de calidad detallado, que proporcione trazabilidad y permita tomar medidas eficaces ante problemas (ISO 9001). El aseguramiento de la calidad fomenta el auto-diagnóstico y la mejora continua, siendo útil en el entrenamiento del personal si existe retroalimentación y auditoría de los registros.
9.4.3 Registros
Se deben mantener registros precisos del suministro y colocación del hormigón proyectado, incluyendo:
- Plan de producción y despachos a la bomba/equipo de proyección.
- Listado del personal de operación.
- Referencias del lugar y observaciones diarias de la proyección.
- Problemas en los equipos que puedan afectar la calidad.
- Ubicación y tratamiento de juntas no programadas.
- Documentación utilizada (metodologías, instructivos, etc.).
- Informes de auditorías o inspecciones.
- Registro de cambios, acuerdos, interferencias, etc.
- Registros de equipos y sus calibraciones.
- Registros de pruebas y ensayos.
9.5 Alcances de Norma ISO 9001
La norma ISO 9001 propone tres sistemas de control de calidad aplicables a obras de hormigón proyectado:
- Control de calidad por el mandante: El mandante asume la responsabilidad del control de calidad de todas las actividades y materiales.
- Control de calidad por el contratista (autocontrol): El contratista es responsable del control de calidad de los productos y materiales elaborados en la obra.
- Sistema mixto: Combina ambos sistemas, responsabilizando al contratista por el autocontrol y al mandante (o su representante) por verificar y validar la eficacia del control.
Conceptos clave
- Calidad: Grado en que un conjunto de características cumple con los requisitos.
- Control de la calidad: Parte de la gestión orientada al cumplimiento de los requisitos de calidad.
- Aseguramiento de la calidad: Proporciona confianza en el cumplimiento de los requisitos.
- Requisito: Necesidad o expectativa establecida, generalmente implícita u obligatoria.
- Trazabilidad: Capacidad para seguir la historia, aplicación o localización de un producto.
- Inspección: Evaluación de la conformidad mediante observación, medición o comparación.
- Ensayo/Prueba: Determinación de características según un procedimiento.
- Verificación: Confirmación objetiva de que se han cumplido los requisitos especificados.
- Validación: Confirmación objetiva de que se han cumplido los requisitos para una aplicación específica.
- Eficacia: Grado en que se realizan las actividades planificadas y se alcanzan los resultados.
- Evaluación de la conformidad: Demostración de que se cumplen los requisitos especificados.
