Introducción
En un país como Chile, ubicado en una de las zonas sísmicas más activas del mundo, la calidad y resistencia de los materiales de construcción no es solo un requisito técnico, sino una prioridad para garantizar la seguridad y la sostenibilidad de las infraestructuras. Este módulo se centra en la Norma Chilena NCh170:2016, una guía fundamental para la fabricación y el control de calidad del hormigón, estableciendo estándares que responden a las exigencias modernas de la construcción.
¿Por qué es necesario aprender este contenido?
Seguridad y Resiliencia Estructural
Conocer los fundamentos de la NCh170:2016 permite asegurar que las estructuras cumplan con los niveles de resistencia necesarios para soportar tanto cargas estáticas como dinámicas, vital en un contexto de alta actividad sísmica.
Estandarización de la Calidad
La norma ofrece lineamientos para una producción uniforme y confiable del hormigón, facilitando la coordinación entre diferentes actores del sector.
Adaptación a Nuevas Tecnologías
Entender esta normativa habilita el uso de innovaciones en materiales y procesos, como el uso de aditivos avanzados y hormigones especiales, mejorando la eficiencia y sostenibilidad de los proyectos.
Cumplimiento Regulatorio
Dominar los requisitos de la NCh170:2016 es esencial para evitar sanciones y asegurar que los proyectos se ejecuten bajo estándares reconocidos, garantizando la durabilidad y funcionalidad de las construcciones.
Este módulo no solo fortalece las competencias técnicas relacionadas con el hormigón, sino que también posiciona a los participantes para contribuir a un sector de la construcción más seguro, eficiente y alineado con las demandas del entorno chileno.
¿Qué es el hormigón?
El hormigón es un material fundamental en la industria de la construcción, reconocido por su versatilidad, resistencia y durabilidad. Su uso es clave en una amplia gama de proyectos, desde infraestructuras masivas hasta edificaciones residenciales y comerciales. En Chile, la relevancia del hormigón se incrementa debido a la necesidad de asegurar estructuras seguras y resistentes, especialmente por su ubicación en una de las zonas sísmicas más activas del mundo.
Ventajas de Utilizar Hormigón en Chile
- Resistencia a Actividad Sísmica: La capacidad del hormigón para soportar fuerzas de compresión y su adecuada respuesta a refuerzos estructurales lo convierten en un material de elección para construcciones en zonas propensas a terremotos. Esto es crucial en Chile, donde la actividad sísmica es frecuente y de alta magnitud.
- Durabilidad a Largo Plazo: El hormigón es conocido por su longevidad, lo que resulta en estructuras que requieren menos mantenimiento y ofrecen un rendimiento sostenido a lo largo de los años, reduciendo los costos de reparación y reemplazo.
- Versatilidad de Aplicación: El hormigón puede adaptarse a distintos diseños arquitectónicos y formas estructurales, lo que permite su uso tanto en construcciones tradicionales como en proyectos innovadores.
- Resistencia a Condiciones Climáticas: Su capacidad para soportar condiciones climáticas extremas, como lluvias intensas y cambios de temperatura, es ideal para las regiones diversas de Chile.
- Soporte de Cargas Pesadas: Es un material capaz de soportar altas cargas, lo que lo hace esencial para la construcción de infraestructuras como puentes, carreteras y edificios de gran altura.
La Norma NCh170:2016
La norma NCh170:2016 desempeña un papel crucial al establecer los requisitos para la fabricación y control de calidad del hormigón. Esta norma es una actualización importante respecto a la versión de 1985, reflejando los avances tecnológicos y las nuevas prácticas en la industria de la construcción. Regula los procesos de producción y verificación, asegurando que el hormigón utilizado cumpla con los estándares de calidad necesarios para soportar tanto las cargas estáticas como las dinámicas a las que las estructuras pueden estar sometidas, especialmente en eventos sísmicos.
Ventajas de la Norma NCh170:2016
- Mayor Seguridad Estructural: La aplicación de la NCh170:2016 garantiza que el hormigón cumpla con las especificaciones de resistencia y durabilidad, reduciendo riesgos y asegurando la integridad de las estructuras, especialmente en zonas con alta actividad sísmica.
- Consistencia en la Calidad: La norma establece criterios estrictos de control que contribuyen a una producción uniforme y estandarizada del hormigón, lo que se traduce en una mayor fiabilidad de las obras.
- Adaptación a Nuevas Tecnologías: Permite incorporar nuevos métodos y aditivos en la producción del hormigón, mejorando sus propiedades y permitiendo innovaciones en el diseño de proyectos.
Utilidad en la Construcción
La NCh170:2016 no solo establece los requisitos de calidad, sino que también fomenta un enfoque integral hacia la trazabilidad y la sostenibilidad en la producción del hormigón. La norma promueve la utilización eficiente de los recursos y minimiza el impacto ambiental al incentivar el uso responsable de materiales. Además, facilita la coordinación entre distintos actores de la cadena de suministro de la construcción, desde los productores hasta los constructores, garantizando una coherencia en el cumplimiento de los estándares.
Principales Cambios Respecto a la Versión de 1985
- Actualización de Términos y Definiciones: Incorporación de nuevos conceptos que reflejan el avance en las tecnologías y las prácticas de producción.
- Mejora en los Protocolos de Ensayo: Normas más rigurosas en la evaluación de resistencia y durabilidad para asegurar un mayor desempeño.
- Vinculación con Otras Normativas: Alineación con otras normas nacionales e internacionales, promoviendo un enfoque más holístico y coherente.
Relevancia en el Contexto Chileno
Dado que Chile es un país con alta actividad sísmica, el cumplimiento de normativas estrictas como la NCh170:2016 es vital para proteger vidas y reducir daños en infraestructuras. Las recomendaciones de esta norma están diseñadas para garantizar que el hormigón utilizado en la construcción de viviendas, puentes, edificios comerciales y otras obras civiles responda de manera adecuada ante eventos extremos. Esto no solo resguarda la seguridad de las personas, sino que también prolonga la vida útil de las estructuras, contribuyendo a un mejor aprovechamiento de las inversiones en infraestructura.
Términos y Definiciones
Adiciones
Materiales minerales finamente molidos utilizados en el hormigón con el fin de mejorar ciertas propiedades o conferirle propiedades especiales. Las adiciones se clasifican en:
- Adiciones activas: Materiales de origen silíceo-aluminoso que, al entrar en contacto con el hidróxido de calcio (producto de la hidratación del cemento), desarrollan compuestos aglomerantes secundarios.
- Adiciones inertes: Materiales que, aunque no tienen reactividad con el hidróxido de calcio, pueden modificar ciertas propiedades del hormigón.
Aditivos
Materiales activos añadidos al hormigón en pequeñas cantidades para modificar alguna de sus propiedades por acción física, química o físico-química.
Agua Libre
Agua contenida en el hormigón fresco, sin considerar el agua absorbida por los áridos hasta la condición de saturado superficialmente seco.
Agua de Carguío
Agua que se incorpora al equipo mezclador para la confección del hormigón.
Aire Atrapado
Aire que ingresa al hormigón durante el mezclado, determinado según la norma NCh2184.
Aire Incorporado
Burbujas de aire microscópicas incorporadas intencionadamente al hormigón durante el amasado mediante el uso de aditivos.
Aire Total
Aire contenido en el hormigón, determinado por la norma NCh2184, que considera tanto el aire atrapado como el aire incorporado.
Ambiente Agresivo
Ambiente que contiene agentes definidos en la cláusula 6 de la norma, en concentraciones tales que pueden afectar la durabilidad del hormigón.
Amasada
Volumen de hormigón confeccionado de una sola vez.
Curado
Proceso consistente en mantener un contenido de humedad y temperatura en un hormigón recién colocado, de modo que pueda desarrollar sus propiedades.
Desmolde
Proceso destinado a retirar el moldaje de una estructura de hormigón.
Descimbre
Proceso destinado a retirar los elementos de sustentación de las estructuras de hormigón (puntales, alzaprimas, entre otros).
Dosificación
Proporción de los distintos materiales componentes del hormigón, expresada en masa o volumen, que constituyen un volumen determinado de hormigón, generalmente 1 m³.
Durabilidad
Capacidad de una estructura o elemento de hormigón de resistir las condiciones físicas y químicas a las que estará expuesto durante la vida útil para la que fue proyectado.
Fisuración Plástica
Fisuración que se produce por efecto de la pérdida de agua por evaporación en la superficie del hormigón mientras se encuentra en estado plástico.
Fracción Defectuosa
Fracción del total del lote de resultados esperados con resistencias menores que un valor especificado, expresado en porcentaje.
Hormigón
Material constituido por la mezcla de cemento, áridos y agua, con o sin la incorporación de aditivos adicionales, que desarrolla sus propiedades por hidratación del cemento.
Hormigón Reforzado (Hormigón Armado)
Hormigón que incorpora refuerzos, preforzados o no, en una cuantía mayor o igual a la mínima establecida en la norma de diseño correspondiente. El grado mínimo de hormigón reforzado es G17, de acuerdo con la norma NCh430.
Hormigón Simple
Hormigón sin refuerzos o con menos refuerzo que el mínimo especificado para el hormigón reforzado.
Junta de Hormigonado
Unión de dos superficies de hormigón dejadas por razones de diseño, de construcción o detenciones inevitables del hormigonado, en las que una de las superficies ha endurecido hasta el punto de impedir la incorporación integral en su masa de un nuevo hormigón fresco.
Madurez
Concepto que utiliza el principio de que la resistencia que el hormigón alcanza a una determinada edad depende de las temperaturas a las que ha estado sometido durante ese periodo. El grado de madurez se puede calcular con la siguiente fórmula:M=∑(T−T0)⋅ΔtM = \sum (T – T_0) \cdot \Delta t M=∑(T−T0)⋅Δt
Donde:
- TTT: Promedio de la temperatura en cada intervalo de tiempo.
- T0T_0T0: Temperatura bajo la cual se asume que la hidratación del cemento se detiene.
- Δt\Delta tΔt: Intervalo de tiempo en horas o días.
Muestra
Fracción de hormigón extraída de una amasada de acuerdo con la norma NCh171 para determinar una o más de sus propiedades.
Resistencia Específica (f′cf’cf′c)
Resistencia establecida en el proyecto.
Resistencia Mecánica
Tensión máxima que soporta el hormigón (de compresión, de tracción indirecta por flexión, entre otros). Se expresa en megapascales (MPa).
Resistencia Potencial
Resistencia determinada mediante muestras extraídas según la norma NCh71, confeccionadas según la norma NCh1017 y ensayadas según las normas NCh1037 o NCh103 a la edad especificada.
Resistencia Real
Resistencia obtenida en la estructura final, considerando factores de variabilidad en las condiciones de curado y compactación en obra. Este valor refleja la resistencia efectiva del hormigón en servicio, la cual puede diferir de la resistencia potencial debido a las condiciones reales de construcción.
Clasificación del Hormigón por Resistencia Mecánica
El hormigón se clasifica en grados, ya sea con respecto a la resistencia a compresión o con respecto a la resistencia a tracción por flexión.
Clasificación por Resistencia a Compresión
El hormigón se clasifica según su resistencia especificada a compresión a los 28 días (f′cf’cf′c), determinada en probetas cilíndricas de 150 mm de diámetro y 300 mm de altura, según las normas NCh1017 y NCh1037. La siguiente tabla muestra los grados de resistencia:
Tabla 1: Clasificación de los Hormigones por Resistencia a la Compresión
| Grado | Resistencia especificada f′cf’cf′c (MPa) |
|---|---|
| G05 | 5 |
| G10 | 10 |
| G15 | 15 |
| G17 | 17 |
| G20 | 20 |
| G25 | 25 |
| G30 | 30 |
| G35 | 35 |
| G40 | 40 |
| G45 | 45 |
| G50 | 50 |
| G55 | 55 |
| G60 | 60 |
Nota: Pueden existir grados mayores a los indicados en la tabla.
Clasificación por Resistencia a Tracción por Flexión
El hormigón se clasifica con respecto a su resistencia específica a tracción por flexión a los 28 días (ftf_tft), medida en probetas prismáticas con d=150 mmd = 150 \, \text{mm}d=150mm, de acuerdo con la norma NCh1017, y ensayadas aplicando cargas P/2P/2P/2 en los límites del tercio central de la luz de ensayo, según la norma NCh1038.
Tabla 2: Clasificación de los Hormigones por Resistencia a Tracción por Flexión
| Grado | Resistencia especificada ftf_tft (MPa) |
|---|---|
| HF 3,0 | 3,0 |
| HF 3,5 | 3,5 |
| HF 4,0 | 4,0 |
| HF 4,5 | 4,5 |
| HF 5,0 | 5,0 |
| HF 5,5 | 5,5 |
| HF 6,0 | 6,0 |
Nota: Pueden existir grados mayores a los indicados en la tabla.
Requisitos por Durabilidad del Hormigón
La durabilidad del hormigón depende de sus propiedades y de la presencia de agentes internos o externos que puedan generar ataques al elemento estructural. Un hormigón con baja permeabilidad incrementa su durabilidad y colabora en la protección de las armaduras frente a la corrosión. Esto se puede evaluar mediante ensayos de desempeño realizados en laboratorio y/o en terreno.
Para obtener un hormigón durable, es necesario implementar medidas adecuadas en el diseño de mezcla, la fabricación, y las prácticas correctas de colocación, compactación, curado y protección del hormigón.
Especificación del Hormigón por Durabilidad
El proyectista estructural debe asignar las clases de exposición de acuerdo con la severidad de la exposición prevista de los elementos de hormigón, según lo establecido en la norma.
1. Requisitos de Durabilidad Debido a la Acción de Agentes Internos
Contenido Máximo de Sulfatos
El contenido máximo de sulfatos en el hormigón, expresado como SO4SO_4SO4, debe ser menor o igual al 2% del peso del cemento. Este valor corresponde a la contribución total de los componentes del hormigón, excluyendo el cemento. Se pueden utilizar áridos y agua cuyos contenidos de sulfatos superen los valores máximos establecidos en las normas NCh163 y NCh1498, siempre que el contenido máximo de sulfato en el hormigón sea menor que lo establecido.
Contenido Máximo de Cloruros
El contenido máximo de iones de cloruro solubles (Cl−Cl^-Cl−) en el hormigón, aportados por todos los componentes, se indica en la siguiente tabla:
Tabla 3: Contenido Máximo de Iones de Cloruro Solubles en el Hormigón
| Tipo de Hormigón | Contenido de Cl−Cl^-Cl− solubles en agua (Cl−/m3Cl^- / m^3Cl−/m3) |
|---|---|
| Hormigón reforzado y hormigón en masa que contenga armadura | 1,20 |
| Hormigón pretensado | 0,25 |
Nota: Para cuantificar el contenido de iones de cloruro, se debe considerar el aporte de todos los constituyentes en 1 m³ de hormigón.
Reacción Árido-Álcali
Cuando se disponga de áridos clasificados según la norma NCh163 como reactivos o potencialmente reactivos, y además el hormigón vaya a estar expuesto a un ambiente de alta humedad o sumergido, es posible utilizar estos áridos si se cumple alguna de las siguientes condiciones:
- Se dispone de información respecto de obras similares, construidas con materiales de la misma fuente, en las cuales no se haya presentado daño como consecuencia de la reacción árido-álcali.
- Se utiliza un cemento Portland definido según la norma NCh148, cuyo contenido de álcalis solubles en agua, expresado como sodio equivalente, sea ≤0,6%\leq 0,6\%≤0,6%.
- Se verifica que la expansión determinada según ASTM C227, con los materiales de la obra, sea menor a 0,05% a 3 meses o menor a 0,10% a 6 meses.
- Se cuenta con estudios especiales que permitan su uso.
Para proteger las estructuras de hormigón armado en condiciones ambientales consideradas como no agresivas, se debe utilizar una dosis mínima de cemento de 240 kg/m³.
2. Requisitos de Durabilidad Debido a la Exposición a Agentes Externos
Congelación y Deshielo
Cuando el hormigón va a estar sometido a ciclos de congelación y deshielo, la resistencia mínima especificada y el contenido total de aire deben cumplir con lo indicado en la siguiente tabla, de acuerdo con el grado de exposición:
Tabla 4: Requisitos del Hormigón Sometido a Congelación y Deshielo
| Grado de Exposición | Mínimo Grado de Resistencia Especificado (MPa) | Aire Total (%) | Tamaño Máximo Nominal del Árido (DnD_nDn) (mm) |
|---|---|---|---|
| F0 – No expuesto | Sin restricción | Sin restricción | Sin restricción |
| F1 – Exposición ocasional a humedad | G30 | 6,0 (10 mm) | 5,0 (20 mm) / 4,5 (40 mm) |
| F2 – Contacto continuo con humedad | G30 | 7,5 (10 mm) | 6,0 (20 mm) / 5,5 (40 mm) |
| F3 – Exposición a productos químicos descongelantes | G35 | 7,5 (10 mm) | 6,0 (20 mm) / 5,5 (40 mm) |
Notas:
- La tolerancia en el contenido de aire es de ±1,5%.
- Para hormigones de grado superior a G35, el contenido total de aire indicado en la tabla se puede reducir en un punto porcentual.
- Independientemente del grado de exposición, se pueden utilizar hormigones con resistencias y contenidos de aire distintos a los prescritos, si se demuestra mediante ensayos que la expansión máxima obtenida no es mayor que 0,05%. Este ensayo se realiza según la norma NCh2185, sobre probetas con 28 días de edad.
Ataque Externo de Sulfatos
En condiciones de exposición a sulfatos presentes en el agua o en el suelo, que estén en contacto con el hormigón, se deben adoptar medidas para aislar y proteger el hormigón de estos agentes. La siguiente tabla establece los grados de exposición:
Tabla 5: Grados de Exposición por Sulfatos
| Grado | Contenido Máximo de SO4SO_4SO4 Soluble en el Suelo (% en peso) | Contenido Máximo de SO4SO_4SO4 Disuelto en Agua (ppm) |
|---|---|---|
| S0 | < 0,10 | < 150 |
| S1 | 0,10 ≤ SO4SO_4SO4 < 0,20 | 150 ≤ SO4SO_4SO4 < 1500 (Agua de mar) |
| S2 | 0,20 ≤ SO4SO_4SO4 ≤ 2,00 | 1500 ≤ SO4SO_4SO4 ≤ 10000 |
| S3 | SO4SO_4SO4 > 2,00 | SO4SO_4SO4 > 10000 |
Ataque por Agentes Externos que Provocan Corrosión
Cuando el hormigón está expuesto a agentes externos que pueden provocar corrosión, se deben considerar las condiciones de servicio y adoptar medidas específicas para proteger las estructuras. La siguiente tabla clasifica los grados de exposición según el agente externo y las condiciones de servicio:
Tabla 8: Grados de Exposición que Provocan Corrosión
| Grado | Agente Externo | Exposición en Condiciones de Servicio |
|---|---|---|
| C0 | No agresivo | Hormigón seco o protegido de la humedad ambiental. |
| C1 | Leve | CO₂: Hormigón húmedo expuesto a altas concentraciones de dióxido de carbono. |
| C2-A | Moderado | Cloruro: Hormigón sumergido completamente en agua que contiene cloruro. |
| C2-B | Severo | Cloruro: Hormigón húmedo expuesto a aire salino. |
| C2-C | Muy severa | Cloruro: Hormigón expuesto a ciclos de humedad y a una fuente externa de cloruro (productos descongelantes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen). |
Cuando se adopten medidas especiales de protección del hormigón, como el uso de materiales de protección para las armaduras, refuerzos resistentes a la corrosión o cualquier otra medida protectora, estas deben considerarse al asignar el grado de exposición.
Requisitos del Hormigón Según el Grado de Exposición
La siguiente tabla establece los requisitos que debe cumplir el hormigón según el grado de exposición. Para cada grado, el hormigón debe cumplir con el requisito de resistencia mínima especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis mínima de cemento o profundidad de penetración de agua.
Tabla 9: Requisitos del Hormigón Según el Grado de Exposición
| Grado de Exposición | Mínimo Grado de Resistencia Especificado (MPa) | Dosis Mínima de Cemento (kg/m³) | Profundidad de Penetración de Agua (mm) |
|---|---|---|---|
| C0 | G17 | – | – |
| C1 | G17 | 270 | ≤ 50 |
| C2-A | G20 | 300 | ≤ 40 |
| C2-B | G25 | 330 | ≤ 30 |
| C2-C | G35 | 360 | ≤ 20 |
Notas:
- Para el grado de exposición C0, la dosis mínima de cemento es de 240 kg/m³.
- Para los grados de exposición C1, C2-A, C2-B y C2-C, se debe cumplir con el mínimo grado de resistencia especificada y con uno de los siguientes requisitos: dosis mínima de cemento o profundidad de penetración de agua.
- El proyectista estructural puede disminuir en 5 MPa el mínimo grado de resistencia indicado en esta tabla cuando se haya especificado la profundidad de penetración de agua en lugar de la dosis mínima de cemento. En todo caso, el mínimo grado de resistencia debe ser ≥ G17.
Hormigones de Baja Permeabilidad
En estructuras donde se requiere que el hormigón tenga una baja permeabilidad, se debe verificar en probetas moldeadas para tal efecto que se cumplen los siguientes requisitos:
Tabla 10: Requisitos de Profundidad de Penetración de Agua Determinada Según NCh2262
| Grado | Exposición – Condición | Profundidad de Penetración de Agua (mm) |
|---|---|---|
| P0 | Hormigón en ambiente seco o en contacto con agua, pero que no requiere baja permeabilidad | Sin restricción |
| P1 | Hormigón en contacto con agua que requiere baja permeabilidad | ≤ 40 |
| P2 | Hormigón en contacto con agua que requiere baja permeabilidad y existe posibilidad de ataque químico no considerado en cláusulas anteriores | ≤ 20 |
Resumen
El Módulo 1 del manual de hormigón aborda la Norma Chilena NCh170:2016, que establece los fundamentos, clasificación y requisitos para la fabricación y control de calidad del hormigón en Chile, actualizando la versión de 1985. Este material resalta la relevancia del hormigón por su resistencia, durabilidad y versatilidad, particularmente en un contexto sísmico como el chileno.
La norma define parámetros esenciales como la resistencia mecánica, durabilidad y propiedades específicas del hormigón, regulando materiales como cemento, agregados y aditivos. Además, se destacan las ventajas de la norma, como la seguridad estructural, consistencia en la calidad y adaptabilidad tecnológica, junto con su enfoque en sostenibilidad y trazabilidad. La actualización incorpora avances técnicos, nuevas definiciones y protocolos más rigurosos, alineando la normativa nacional con estándares internacionales para asegurar obras más seguras y duraderas.