Concreto para pavimentos: por qué se especifica por flexión y no por compresión

Cuando pides concreto para una placa de vivienda, hablas de f'c: 21 MPa, 28 MPa. Cuando pides concreto para un pavimento, la conversación cambia y aparece un número más pequeño y con otra unidad de sentido: 3,8; 4,0; 4,2 MPa. No es un concreto peor. Es otro ensayo.

Por qué flexión

Una losa de pavimento no se aplasta bajo una llanta. Se flexiona. La rueda pasa, la losa se curva sobre el suelo que la sostiene, y en la cara opuesta a la carga aparece tracción. El concreto resiste muy bien la compresión y muy mal la tracción, así que la losa falla por flexión, no por aplastamiento. Diseñar un pavimento por resistencia a compresión es medir la propiedad equivocada.

A eso se suma que las losas se alabean por diferencia de temperatura y humedad entre la cara superior y la inferior, y ese alabeo también produce tracción por flexión. Por eso el parámetro de diseño de un pavimento rígido es la resistencia a flexión.

Cómo se especifica en Colombia: INVIAS, artículo 500

La fuente colombiana que puedes leer completa y gratis son las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras del INVIAS. Su artículo 500-13, Pavimento de concreto hidráulico, fija en la Tabla 500-6 los criterios de diseño de la mezcla. Y lo que exige no se llama «módulo de rotura»: se llama resistencia a la flexotracción a 28 días, medida con la norma de ensayo INV E-414.

Fíjate en tres cosas que se pasan por alto: el asentamiento de un pavimento es bajísimo comparado con el de una placa de edificación, hay un contenido mínimo de cemento y hay un tope de relación agua/material cementante. Un pavimento «más manejable» es, casi siempre, un pavimento fuera de especificación.

«Módulo de rotura» y f'c: dónde está la trampa

Aquí es donde más se inventa, así que vamos despacio.

La NSR-10 sí define un módulo de rotura. Está en C.9.5.2.3, ecuación (C.9-10): para concreto de peso normal, fr = 0,62·λ·√f'c, en MPa. Pero lee para qué sirve: esa fr entra en la ecuación (C.9-9) para calcular el momento de fisuración Mcr, que a su vez sirve para estimar el momento de inercia efectivo y con él las deflexiones de vigas y losas de edificación.

Es decir: es una herramienta de cálculo de deflexiones dentro del Título C. No es el valor de diseño de un pavimento, y no es una autorización para convertir un requisito de flexotracción en un f'c de compra. Si alguien te dice «4,2 MPa de MR equivalen a tantos MPa de f'c» y lo presenta como norma, no lo es. Cualquier relación de ese tipo es una correlación empírica, dependiente de los materiales concretos que se usen, y en el INVIAS solo se admite si se demuestra.

Qué permite el INVIAS en lugar de adivinar la equivalencia

El artículo 500-13 obliga al control por flexotracción, y en la lista de controles del numeral 500.5.1 incluye expresamente «establecer una correlación entre la resistencia a flexotracción y la resistencia a tracción indirecta para el concreto con el cual se construye el pavimento». O sea: la equivalencia se construye para esa obra, con esos materiales, y solo entonces se puede usar. No se hereda de una tabla de internet.

En la misma línea, cuando se sacan núcleos del pavimento terminado, la especificación fija qué ensayo aplicar según el tránsito —compresión para NT1, tracción indirecta para NT2 y NT3— y condiciona el uso de esos resultados a que exista dicha correlación.

Cómo se ensaya, y por qué eso te afecta al comprar

La flexotracción se mide sobre vigas prismáticas, no sobre cilindros. La especificación de diseño del INVIAS es la resistencia característica a flexotracción a 28 días de probetas prismáticas de sección cuadrada, y el ensayo INV E-414 es el de la viga cargada en los tercios de la luz.

Eso tiene consecuencias muy prácticas para quien compra el concreto:

• Hay que tener moldes de viga en obra, no solo moldes de cilindro.
• Las vigas son pesadas y frágiles: se dañan al desmoldar, al transportar y al almacenar mal, y un golpe en la cara traccionada arruina el resultado.
• El curado de la probeta es todavía más determinante que en un cilindro.
• Un resultado bajo puede ser un problema de manejo de la probeta, no del concreto. Por eso se ensayan series y no una viga suelta.

Cuándo puedes pisarlo

El numeral 500.4.22 es tajante y contesta la pregunta que siempre se hace en obra. El tránsito de obra no puede circular sobre el pavimento mientras este no haya alcanzado el 80 % de la flexotracción exigida a 28 días. Y la apertura al tránsito automotor no se autoriza antes de 14 días desde la terminación del pavimento, salvo que se mida la resistencia por el método de madurez (ASTM C1074) o que se haya empleado la técnica de fast-track.

Lo que debes pedir al cotizar

• El valor de flexotracción a 28 días que exige tu diseño, no un f'c.
• El asentamiento compatible con el método de colocación.
• Quién suministra y quién ensaya las vigas, y con qué frecuencia.
• Si la planta tiene historial de flexotracción con esos mismos agregados.

Con esos cuatro datos ya puedes pedir cotización a las plantas de tu zona. Y si aún estás en la etapa de volúmenes, la calculadora de concreto premezclado te da los metros cúbicos.

Preguntas frecuentes

Mi diseñador me pidió «MR 4,2». ¿Qué le pido a la planta?

Resistencia a la flexotracción a 28 días de 4,2 MPa, ensayada según INV E-414, con vigas cargadas en los tercios. Que quede así de escrito en la orden de compra y en la remisión: si solo dices «MR 4,2», cada planta lo interpretará a su manera.

¿Puedo controlar por cilindros para ahorrarme las vigas?

Solo si se establece una correlación confiable con los mismos materiales de la obra y el interventor la aprueba, que es exactamente lo que exige el artículo 500. Sin esa correlación demostrada, el cilindro no acepta ni rechaza nada.

Los mínimos del INVIAS, ¿aplican al patio de mi casa?

No. Son especificaciones para carreteras y se vuelven obligatorias cuando el contrato las invoca. Para un patio o un garaje sirven como referencia técnica de buena práctica, pero el nivel de tránsito NT1 es una vía, no una zona de parqueo de un carro.

¿Por qué el número es tan bajo comparado con un f'c?

Porque mide otra cosa. La resistencia a tracción por flexión de un concreto es, por naturaleza, una fracción pequeña de su resistencia a compresión. Comparar 4,2 con 21 es comparar un ensayo de viga con uno de cilindro: no son la misma magnitud.