Hablemos sobre las Pruebas de Contenido de Humedad en el Concreto

Foro de Inspectores Certificados de Recubrimientos de KTA, Volumen 3, Número 11 – Noviembre 2024

William Corbett, director de operaciones

Inspectores sénior de revestimientos certificados por AMPP y especialistas certificados en revestimientos protectores

El Foro de Inspectores Certificados de Recubrimientos de KTA está diseñado para ofrecer desarrollo profesional y educación continua sobre normas, prácticas de inspección, nuevos instrumentos y otros temas, con el fin de mantener actualizados a los inspectores de recubrimientos certificados por AMPP y FROSIO. Representa las opiniones del autor y de KTA-Tator, Inc., y puede o no reflejar las opiniones de AMPP: la Asociación para la Protección y el Desempeño de Materiales, aunque en el contenido se hace referencia frecuente a las normas de SSPC, NACE y AMPP.

Introducción

Para esta edición del Foro de Inspectores de Recubrimientos Certificados por KTA, describo los métodos de prueba e instrumentos utilizados para determinar la presencia de humedad en paredes y pisos de cemento, comparo la profundidad de detección de humedad para cada uno de los métodos y las unidades de reporte, y explico las frecuencias recomendadas para las pruebas de humedad.

El concreto necesita humedad (agua) para curarse. Sin embargo, una vez que el concreto ha alcanzado tanto la resistencia a la tracción como a la compresión requeridas, el agua residual en el concreto, si está en una concentración suficientemente alta y el recubrimiento se aplica antes de que ocurra una evaporación adecuada, puede ser perjudicial para el rendimiento del sistema de recubrimiento. Asimismo, los recubrimientos curados adecuadamente pueden dañarse por el agua que ingresa al concreto desde fuentes externas. Cuando el agua intenta salir del concreto, queda atrapada bajo el sistema de recubrimiento, lo que, con el tiempo, puede provocar ampollas y desprendimiento del recubrimiento. Aunque algunos recubrimientos tienen una permeabilidad adecuada que permite el paso de vapor de agua, muchos recubrimientos atrapan la humedad líquida e impiden su evaporación.

Fuentes de Humedad

Las fuentes de humedad en el concreto incluyen prácticas de construcción (por ejemplo, dejar bloques de CMU [unidad de mampostería de concreto] expuestos a la lluvia); techos con filtraciones; juntas de control, tapajuntas y selladores defectuosos; vapor de agua atrapado en cavidades de las paredes; lluvia impulsada por el viento; lavado a presión; y agua subterránea bajo las losas de piso.

Efectos de la Humedad Atrapada en el Rendimiento del Recubrimiento

La presencia de humedad excesiva en el concreto puede causar eflorescencia (un depósito blanquecino de sal que se acumula en la superficie de concreto, ladrillo, piedra, estuco y otros materiales de construcción cuando el agua que pasa a través del concreto se evapora, dejando depósitos de sal en la superficie), formación de ampollas, desprendimiento y una integridad deficiente de la película en general. Aplicar recubrimiento en concreto sin verificar primero que no haya humedad perjudicial puede resultar en una falla catastrófica del recubrimiento aplicado.

Normas de la Industria

ASTM International tiene seis normas que se centran en la medición de la humedad en el concreto (listadas a continuación en orden alfanumérico), escritas principalmente para pisos:

ASTM D4263, Práctica Estándar para Indicar la Humedad en el Concreto mediante el Método de la Hoja Plástica (aborda tanto paredes como pisos)

ASTM F710, Preparación del Piso de Concreto para Recibir Pisos Flexibles

ASTM F1869, Método de Prueba Estándar para Medir la Tasa de Emisión de Vapor de Humedad en Suelo de Concreto Usando Cloruro de Calcio Anhidro

ASTM F2170, Método de Prueba Estándar para Determinar la Humedad Relativa en Losas de Concreto utilizando Probetas In Situ

ASTM F2420, Método de Prueba Estándar para Determinar la Humedad Relativa en la Superficie de Losas de Concreto utilizando Medición de Probetas de Humedad Relativa y Capucha Aislada

ASTM F2659, Guía Estándar para la Evaluación Preliminar de las Condiciones Comparativas de Humedad en Concreto, Cemento de Yeso y Otras Losas y Soleras de Piso Usando Medidor Electrónico de Humedad No Destructivo

Además, SSPC-Guide 23, Métodos de Campo para la Determinación de Humedad en Paredes y Techos de Concreto y Mampostería, EIFS y Estuco adapta las normas de medición de humedad en pisos de ASTM para su uso en paredes, con la excepción de los métodos de cloruro de calcio anhidro y cubierta aislada, que no funcionan en superficies verticales.

Revisión de Métodos de Prueba Comunes

A continuación, se proporcionan breves explicaciones de los métodos para probar la humedad en el concreto incluidos en SSPC-Guide 23. Es importante leer y seguir las instrucciones del método de prueba y del instrumento correspondientes, ya que los resúmenes a continuación solo ofrecen una visión general.

Hablemos sobre las pruebas de contenido de humedad en el concreto — Figura 1

Método 1 – Método de la Hoja Plástica: Se obtiene una hoja mínima de 18” x 18” (457 x 457 mm) de polietileno de 4 mil (0.1 mm) o más gruesa, y el perímetro de la hoja plástica se adhiere a la superficie (observe el cambio de forma en el CMU en la Figura 1 para crear un mejor sello a lo largo de las juntas de mortero. La variación en la forma es aceptable siempre que cubra la misma área mínima de superficie). La hoja plástica permanece en su lugar durante un mínimo de 16 horas (e idealmente de 22 a 26 horas, es decir, de mañana a mañana).

Una variación de este método se describe en el Apéndice X2.4.4.3 de ASTM F710 e implica el uso de un medidor de humedad (impedancia eléctrica, radiofrecuencia o conductividad eléctrica, todos descritos más adelante) antes de colocar la hoja, y luego nuevamente inmediatamente después de retirarla. Si la segunda lectura es significativamente más alta que la primera, es una indicación de que hay humedad presente.

A continuación, se presentan cuatro precauciones al realizar la prueba de la hoja plástica:

Si la superficie que se está probando está cubierta con un recubrimiento de baja permeabilidad, puede actuar como una barrera para la evaporación de la humedad, lo que podría generar resultados engañosos.
Antes de instalar la hoja plástica, permita que la superficie se seque después de un evento de lluvia (de 2 a 24 horas) o después de la evaporación visible del rocío (mínimo 4 horas).
Si ocurre una lluvia significativa durante el período de la prueba, los resultados pueden quedar anulados.
La pérdida de adherencia de la cinta que asegura el perímetro de la hoja plástica puede anular la prueba.

Método 2 – Medidor de Impedancia Eléctrica: La impedancia eléctrica del concreto se mide mediante la transmisión de un campo eléctrico alternante desde un extremo del instrumento, a través del sustrato, hasta el otro extremo del instrumento (Figura 2). La impedancia eléctrica de un material varía en proporción a su contenido de humedad. Los resultados se muestran como el % de contenido de humedad (generalmente de 0 a 6%). Un medidor de impedancia eléctrica es el único instrumento que proporciona directamente el porcentaje de humedad en el concreto.

Se requiere contacto directo con el sustrato para evitar la pérdida de sensibilidad de la señal. Cualquier pintura existente debe ser eliminada antes de realizar la prueba, pero la Guía SSPC 23 incluye un procedimiento para determinar el efecto que la pintura puede tener sobre los resultados. Este procedimiento consiste en tomar lecturas a través de la pintura en un área de 6” x 6”, eliminar mecánicamente la pintura, obtener otro conjunto de lecturas en la misma área y comparar los resultados para determinar el efecto de la pintura. Una vez que se conozca este efecto, puede que no sea necesario eliminar la pintura en ubicaciones de prueba posteriores.

Antes de usar un medidor de impedancia eléctrica, permita que la superficie se seque después de un evento de lluvia (de 2 a 24 horas) o después de la evaporación visible del rocío (mínimo de 4 horas).

Método 3 – Medidor de Humedad por Radiofrecuencia: Este tipo de instrumento (Figura 3a) puede detectar humedad a través de la pintura existente. Los resultados se muestran en una escala relativa, en lugar de en porcentaje de humedad. Un fabricante muestra los resultados en una escala de 0 a 999. El contenido relativo de humedad representado por las lecturas se muestra en la Figura 3b, a continuación.

Código de Colores	Lectura del Medidor	Conclusión
Zona Verde	0 a 145	Condiciones seguras de secado al aire
Zona Amarilla	146 a 230	Los niveles de humedad son más altos de lo normal
Zona Roja	230 a 999	Niveles excesivos de humedad

A continuación, se presentan algunas precauciones al utilizar este método de detección de humedad.

Permita que la superficie se seque después de un evento de lluvia (de 2 a 24 horas) o después de la evaporación visible del rocío (mínimo de 4 horas).
Ciertos minerales en la mampostería pueden afectar la precisión de las lecturas (por ejemplo, los depósitos de mineral de hierro y las altas concentraciones de sales en la mampostería pueden generar resultados excesivamente altos).
Las superficies metálicas dentro del rango del sensor pueden generar resultados altos (por ejemplo, marcos de puertas, refuerzo de alambre en las juntas de mortero).
El instrumento debe estar en completo contacto con la superficie (sin espacios de aire). De lo contrario, los resultados pueden ser más bajos que los reales.

Método 4 – Medidor de Conductividad Eléctrica (Resistencia): Este instrumento mide la conductividad eléctrica del sustrato entre dos electrodos (Figura 4a). La conductividad varía en proporción al contenido de humedad.

Existen varias opciones de medición:

Medición superficial: Se pueden presionar los electrodos con clavijas de ¾” directamente contra la superficie o incrustar clavos para mampostería a ¼” en el sustrato y tocar los electrodos con las cabezas de los clavos.
Para mediciones en el concreto, taladre dos agujeros hasta la profundidad deseada e inserte los clavos en los agujeros con cuidado para evitar tocar los lados, y toque los electrodos con clavijas en las cabezas de los clavos. Para asegurar mejor que los lados de los clavos no toquen el concreto, los vástagos pueden envolverse con cinta eléctrica de vinilo, dejando solo las puntas expuestas. Un fabricante también suministra sondas de 3 1/4” para su uso en aislamiento que se pueden insertar en los agujeros. También se pueden envolver varillas de acero con cinta eléctrica de vinilo, dejando las puntas expuestas, para evaluar la humedad más profundamente en el concreto. La Figura 4b muestra varillas usadas para determinar la presencia de humedad en el aislamiento de relleno de núcleos dentro de las celdas del CMU.

Los resultados se muestran en una escala relativa, en lugar de en porcentaje de humedad (a continuación, se muestra una escala de un fabricante [Figura 4c]).

Código de Colores	Lectura del Medidor
Zona Verde	< 85 Unidades
Zona Amarilla	85 a 95 unidades
Zona Roja	>95 Unidades

El Método 4 tiene la misma lista de precauciones que el Método 3. Además, la escala en los modelos más antiguos de este tipo de detector (Figura 4d) suele ser utilizada incorrectamente. A menudo se asume que la escala superior indica el porcentaje de humedad, lo que puede generar problemas cuando el contenido de humedad es del 15 % o mayor. Sin embargo, los problemas con el concreto pueden ocurrir con menos del 5 % de humedad. La escala superior representa un porcentaje, pero solo aplica a la madera, donde el 15 % es un umbral aceptable. La escala inferior corresponde al concreto y es únicamente una escala arbitraria. Como se indica en la Figura 4c, los números representan «unidades», no porcentajes. No existe correlación entre el porcentaje de humedad (escala superior para madera) y la cantidad de humedad en el concreto (escala inferior).

Método 5 – Sondas de Humedad Relativa (HR): Para este método, se perforan agujeros de 3/4” o 5/8” de diámetro (según el fabricante) en el concreto a una profundidad específica, y se inserta un tubo o revestimiento de plástico, que luego se tapa (Figura 5). Después de que la humedad relativa del espacio de aire en el agujero alcanza el equilibrio, se mide la HR con instrumentos especializados. La Guía 23 de SSPC indica que el equilibrio se alcanza después de 72 horas, aunque pueden utilizarse tiempos más cortos si son acordados entre el fabricante del instrumento y el comprador. Cabe señalar que la norma ASTM F2170, que regula el uso de instrumentos de HR en pisos, se revisó en 2019 para reducir el tiempo de 72 horas a 24 horas.

El agujero debe ser lo suficientemente profundo para proporcionar una evaluación representativa de la humedad, y la profundidad se ve afectada por las condiciones de secado de la estructura de concreto.

La norma ASTM F2170 proporciona orientación sobre la profundidad de los agujeros en las losas, lo cual puede ser útil al medir paredes.

Cuando el secado es desde un solo lado de la superficie, la profundidad de medición es el 40% de la profundidad de la superficie; cuando el secado es desde ambos lados de la superficie, la profundidad de medición es el 20% de la profundidad de la superficie.

Aquí hay algunas precauciones al utilizar este método de detección de humedad.

Deje que la superficie se seque después de un evento de lluvia (de 2 a 24 horas) o después de la evaporación visible del rocío (mínimo 4 horas).
Cuando se utiliza en pisos, la norma ASTM requiere que la temperatura de la sonda y la temperatura del concreto sean las mismas en el momento de la prueba (deje que la temperatura de la sonda alcance el equilibrio).
No existen normas que establezcan el efecto de las condiciones exteriores (por ejemplo, lluvia, luz solar directa) sobre los resultados, pero se han utilizado sondas de HR para determinar la HR aproximada de paredes densas y estables.

Frecuencia de las mediciones, idoneidad de los métodos en función del tipo de sustrato, profundidad de la medición y unidades de informe

Las Tablas 1, 2 y 3 del SSPC-Guide 23 discuten la frecuencia de las mediciones, la idoneidad de los métodos de prueba para diferentes tipos de sustratos, la profundidad a la que se determina la humedad dentro del concreto y las unidades de informe para cada uno de los métodos descritos en este artículo. Las tablas extraídas se muestran a continuación:

La Tabla 1 en el SSPC-Guía 23 (a continuación) proporciona las frecuencias de prueba sugeridas para las paredes antes de la aplicación de la capa de recubrimiento.

Área a Recubrir en un Día Determinado	Método 1 Lámina de Plástico	Método 2 Impedancia	Método 3 Frecuencia de Radio	Método 4 Conductividad	Método 5 HR** (Humedad Relativa)
≤ 10 m² (≤ 1000 ft²)	3 Pruebas	Ubique zonas de prueba cada 7 a 10 m (25 a 35 pies) de pared y realice pruebas a 3 alturas dentro de cada zona.	Ubique las zonas de prueba cada 7 a 10 m (25 a 35 pies) a lo largo de la pared y realice las pruebas a 3 alturas dentro de cada zona.	Ubique las zonas de prueba cada 7 a 10 m (25 a 35 pies) de pared y realice las pruebas a 3 alturas dentro de cada zona..	Igual que el Método 1
11 to 500 m² (1001 to 5000 ft²)	5 Pruebas
501 to 1000 m² (5001 to 10,000 ft²)	10 Pruebas
> 1000 m² (>10,000 ft²)	10 pruebas para los primeros 1000 m² (10,000 ft²), más 1 prueba por cada 175 m² adicionales (2,000 ft²).
* La frecuencia de las pruebas difiere de las recomendaciones en la ASTM D4263. ** Una sonda en la cavidad y una sonda en la junta de mortero en cada ubicación.

Tabla 2: Idoneidad de los Métodos de Prueba según el Tipo de Sustrato (del SSPC-Guía 23)

Tipos/Texturas de Sustrato	Método 1 Lámina de Plástico	Método 2 Impedancia	Método 3 Frecuencia de Radio	Método 4 Conductividad	Método 5 HR** (Humedad Relativa)
Concreto Vertido/Paneles Elevados	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno
Prefabricado – suave	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno
Prefabricado – texturizado	Marginal	Deficiente	Bueno	Bueno	Bueno
CMU liso	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno
CMU partido	Marginal	Deficiente	Marginal	Bueno	Bueno
Lechada (cuando está rodeada por bloque)	Bueno	Deficiente	Bueno	Bueno	Bueno
EIFS, Estuco	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno	Bueno
Superficies pintadas	Marginal	Marginal	Bueno	Bueno	Bueno
* El rendimiento del método de conductividad puede variar según las características del sustrato.

Tabla 3: Profundidad del Contenido de Humedad y Unidades de Informe (del SSPC-Guía 23)

Características de la Medición	Método 1 Lámina de Plástico	Método 2 Impedancia	Método 3 Frecuencia de Radio	Método 4 Conductividad	Método 5 Humedad Relativa
Profundidad del Sustrato	Volumen	Superior a 25 mm (1 pulgada)	Superior a 19 mm (3/4 pulgada)	Superficie	Volumen
Unidades de Informe	Ninguna (visual)	% de humedad (escala relativa)	Escala relativa	Relative Scale	% de saturación por humedad

Como punto de comparación con las frecuencias de prueba para paredes en el SSPC-Guide 23, a continuación se presenta un resumen de las frecuencias de prueba para pisos según las normas ASTM relevantes.

Método	Frecuencia
Lámina de plástico (ASTM D4263)	Paredes: 1 por cada 500 pies²; 1 por cada aumento de 3 metros, comenzando a 30 cm del suelo. Pisos: 1 por cada 500 pies².
Impedancia Eléctrica (ASTM F2659)	Pisos: ≥8 pruebas para los primeros 1,000 pies²; ≥5 pruebas por cada 1,000 pies² adicionales. Realizar las pruebas a través del piso, incluyendo el centro y dentro de los 3 pies de cada pared exterior.
Frecuencia de Radio (ASTM F2659)	Pisos: Igual que la impedancia eléctrica mencionada arriba.
Conductividad (ASTM F710)	Pisos: No especificado, pero parece apropiada la misma frecuencia que para la impedancia eléctrica.
Sondas de HR (ASTM F2170)	Pisos: ≥3 pruebas para los primeros 1,000 pies²; ≥1 prueba por cada 1,000 pies² adicionales. Al menos una prueba dentro de los 3 pies de cada pared exterior.

Cloruro de Calcio Anhidro (Pisos)

Un método final de prueba para la humedad en pisos de concreto, pero no en paredes, es la prueba de Cloruro de Calcio Anhidro. Para este método, se expone un área conocida de concreto sin recubrimiento a un peso conocido de cloruro de calcio anhidro bajo una cúpula sellada durante 60-72 horas (Figura 6). El cloruro de calcio anhidro se vuelve a pesar después de la exposición y el aumento de peso se convierte en la tasa de emisión de vapor de humedad (MVER, por sus siglas en inglés) expresada como:

Libras de humedad, por cada 1000 pies², por cada 24 horas

El espacio sobre el piso debe estar a la misma temperatura y HR que se espera durante el uso normal. Si eso no es posible o cuando el entorno de servicio implica temperaturas o HR extremas (por ejemplo, una sala de almacenamiento en frío), mantenga 75°F ± 10°F y 50% ± 10% de humedad relativa durante 48 horas antes y durante la prueba.

Si el piso está sin recubrimiento, lije la superficie para crear un perfil ligero equivalente a ICRI CSP-1 (grabado ácido) a CSP-2 (pulido) y retire todo el polvo. La intención es crear un perfil equivalente al grabado ácido o pulido, pero no se recomienda realizar el grabado ácido. El agua utilizada en el proceso de grabado ácido/ensuciamiento podría seguir presente y sesgar los resultados, incluso después de esperar 24 horas.

Si hay recubrimientos o revestimientos en el piso, retire el recubrimiento/revestimiento en un área de 20”x20”, lije la superficie a ICRI CSP-1 a CSP-2, retire el polvo y espere 24 horas antes de realizar la prueba.

Aquí están los pasos en secuencia:

Pese el recipiente sellado de cloruro de calcio anhidro en una balanza con una precisión de 0.1 g.
Retire la tapa del recipiente y colóquelo en el centro bajo la cúpula suministrada con el kit. Guarde la cinta de sellado azul y la tapa, ya que serán necesarias para el paso posterior de pesaje.
Selle firmemente el perímetro de la cúpula al piso.
Deje el cloruro de calcio en su lugar bajo la cúpula durante 60-72 horas.
Retire la cúpula y el recipiente, coloque nuevamente la tapa del recipiente, vuelva a colocar la cinta y pese el recipiente nuevamente con la misma balanza utilizada para el peso inicial, con una precisión de 0.1 g.
Utilice la fórmula a continuación (de ASTM F1869) para determinar la MVER (tasa de emisión de vapor de humedad).

MVER (en libras/1000 pies²/24 horas) =

Donde:

∆M = cambio en la masa (aumento de peso) del cloruro de calcio anhidro en gramos
A = área expuesta del concreto dentro de la tapa sellada con reborde en pies², después de deducir el área de contacto del plato de cloruro de calcio anhidro, y
T = tiempo de exposición en horas

La frecuencia recomendada de las pruebas es en 3 ubicaciones para los primeros 1,000 pies cuadrados y una ubicación para cada 1,000 pies cuadrados adicionales o fracción de estos. En ausencia de recomendaciones del fabricante, ASTM F710 recomienda un máximo de 3 libras/1,000 pies²/24 horas de MVER (para pisos resilientes).

RESUMEN

Recubrir concreto que contiene un alto contenido de humedad/agua puede resultar en el fallo del recubrimiento. Existen varios métodos/instrumentos para medir el contenido de humedad del concreto antes de aplicar el recubrimiento. Este artículo identificó fuentes potenciales de humedad y describió seis métodos que se pueden utilizar para medir el contenido de humedad, junto con las precauciones necesarias. También destacó la idoneidad de los diferentes métodos según el tipo de sustrato, la profundidad de la medición del contenido de humedad y las unidades de informe basadas en el método de medición, además de describir diversas frecuencias de prueba.