Hormigón para pavimentos: por qué se especifica por flexión

Cuando pides hormigón para una estructura, hablas de f'c: resistencia a la compresión. Cuando pides hormigón para un pavimento, la conversación cambia y aparece un término que muchos oyen por primera vez: módulo de rotura, o resistencia a la tracción por flexión. No es una manía de ingenieros. Es que la losa no falla como falla una columna.

Por qué flexión y no compresión

Una losa de pavimento apoyada en el terreno recibe la rueda arriba y se apoya en un suelo que cede de forma desigual. La losa trabaja como una placa que flecta: la cara superior se comprime y la cara inferior se tracciona. El hormigón resiste muy bien la compresión y bastante mal la tracción, así que la fisura arranca abajo, en la zona traccionada, y sube. El pavimento se agota por tracción en la flexión, y por eso el dimensionamiento del espesor se hace contra esa resistencia y no contra el f'c.

El ensayo correspondiente es distinto: en vez de un cilindro aplastado, se rompe una viga prismática apoyada y cargada en los tercios de la luz. En Ecuador ese ensayo es la NTE INEN 2554, equivalente a la ASTM C78. No es un ensayo exótico: la propia NEC-SE-HM lo incluye en su Tabla 20 de frecuencia de ensayos, con resistencia a la flexión a los 28 días cuando el proyecto lo requiera.

Qué exige la normativa ecuatoriana de pavimentos

El documento de referencia es el Manual de Pavimentos Rígidos, Tomo 2: Normas para Pavimentos Rígidos, publicado por el Ministerio de Transporte y Obras Públicas en octubre de 2012, elaborado por el Instituto Boliviano del Cemento y el Hormigón con apoyo de la CAF, y construido como adaptación de las normas del DNIT de Brasil a las normas ASTM e INEN que se usan aquí. Lo que dice sobre el hormigón de pavimento es lo siguiente:

• El hormigón se especifica por su resistencia característica a la tracción por flexión (fctM,k), definida en el proyecto; alternativamente, por la resistencia característica a compresión equivalente (fck), pero solo si se realizan ensayos de correlación entre ambas resistencias empleando los materiales que efectivamente se van a usar en la obra.
• La resistencia a la tracción por flexión se determina en probetas prismáticas según ASTM C78; la de compresión, en cilindros según ASTM C39.
• Consumo mínimo de cemento: 320 kg/m³.
• Relación agua/cemento máxima: 0,50.
• Asentamiento: 70 mm ± 10 mm.
• Tamaño máximo del árido: no debe exceder 1/3 del espesor de la losa ni 50 mm, el que resulte menor.
• Exudación, medida según ASTM C232: no mayor al 1,5 %.
• Control: probetas obtenidas aleatoriamente de distintas amasadas, al menos seis probetas cada 2500 m² de pavimento.
• Aceptación automática cuando la resistencia característica estimada del tramo alcanza o supera la exigida.

La parte donde más se inventa: la relación entre f'c y módulo de rotura

Circulan por internet, por apuntes y por cotizaciones fórmulas que prometen convertir un f'c en un módulo de rotura multiplicando por un coeficiente. Aquí hay que ser muy claro: la normativa ecuatoriana de pavimentos no da ninguna fórmula de conversión. Da justo lo contrario: si quieres controlar por compresión en lugar de por flexión, tienes que ensayar la correlación con los materiales reales de tu obra.

La razón es física. La relación entre ambas resistencias depende del tipo y la forma del árido, del cemento, del contenido de pasta, del contenido de aire, de la edad y hasta de la humedad de la probeta al ensayarla. Un pavimento en Manabí con árido de río y otro en Azuay con árido triturado pueden tener el mismo f'c y módulos de rotura distintos. Cualquier coeficiente universal es una aproximación estadística de otra población de hormigones, no una ley.

Qué significa esto en la práctica:

1. Si el proyecto pide módulo de rotura, pídele a la planta hormigón con módulo de rotura y ensáyalo con vigas según NTE INEN 2554. No aceptes que te lo “equivalgan” a un f'c.
2. Si por comodidad de laboratorio quieres controlar con cilindros, el camino correcto es hacer primero la correlación con los materiales de la obra, y aun así el criterio de aceptación sigue siendo el de flexión del proyecto.
3. Desconfía de la cotización que te ofrece un “f'c equivalente” sin haber ensayado nada. Es exactamente el punto donde el pavimento sale barato y dura poco.

Juntas: el hormigón no es lo único que decide

Un pavimento con el módulo de rotura correcto y las juntas mal hechas se fisura igual. El manual del MTOP fija dos plazos que conviene tener presentes: el corte de las juntas por aserrado debe hacerse entre las 6 y las 48 horas, y si el hormigonado se interrumpe por más de 30 minutos hay que ejecutar una junta de construcción en la posición que indique el proyecto. La separación entre juntas, el diámetro y la posición de las barras de transferencia y de amarre no son un dato de campo: los define el proyecto.

Cómo pedirlo

Una especificación de pavimento completa lleva: módulo de rotura a la edad de control, edad de control, asentamiento, tamaño máximo del árido en función del espesor de la losa, relación a/c máxima y clase de exposición. Con eso dos plantas te cotizan lo mismo y el laboratorio sabe qué ensayar. El volumen lo puedes estimar con la calculadora de hormigón premezclado y pedir precios en solicitar hormigón, advirtiendo que es una mezcla para pavimento: no es la misma que para una losa de entrepiso.

Preguntas frecuentes

¿Puedo usar hormigón de f'c 21 MPa para el pavimento del ingreso de mi bodega?

Puedes usar el hormigón que diga el diseño del pavimento, y ese diseño se hace sobre la resistencia a la tracción por flexión, el tráfico previsto y la capacidad de soporte del terreno. Pedir por f'c y esperar un comportamiento de pavimento es apostar. Si el tráfico es de camiones, hay que diseñarlo.

¿Por qué el laboratorio me cobra más por las vigas que por los cilindros?

Porque las probetas prismáticas son grandes, pesadas, delicadas de moldear, curar y transportar, y una viga mal manipulada da un resultado bajo que no representa al hormigón. Es un ensayo más caro y más fácil de arruinar, y eso mismo es un argumento para que lo haga un laboratorio acreditado.

¿Sirve de algo añadir fibras al pavimento?

Puede aportar tenacidad y resistencia al impacto, y la NEC reconoce ese aporte para las fibras de acero. Lo que no hace es permitirte reducir el espesor de la losa ni ampliar la separación entre juntas por tu cuenta: eso lo decide el diseño, con la documentación de resistencia residual correspondiente.

¿A qué edad se controla el módulo de rotura?

A la edad de control que fije el proyecto. La NEC, en su tabla de frecuencia de ensayos, sitúa la resistencia a la flexión a los 28 días, y el manual del MTOP remite a la edad de control del proyecto. Es un dato que debe estar escrito antes de fundir, no discutido después.