Cilindros de concreto (probetas de concreto): 10x20, 15x30 y prismáticas, moldeo y curado (NBR 5738), cuántas moldear y ruptura

La probeta de concreto (cilindro de concreto) es una muestra del concreto fresco. Se moldea en un cilindro de 10 × 20 cm o de 15 × 30 cm, o en un prisma de 15 × 15 × 50 cm, se compacta en capas y se cura en húmedo a (23 ± 2) °C. Después se ensaya (se rompe) a una edad definida, por lo general 7 y 28 días, para verificar si el concreto entregado alcanza la resistencia especificada en el proyecto. El moldeo y el curado siguen la ABNT NBR 5738:2015 (la norma brasileña de moldeo y curado de probetas de concreto). La ruptura a compresión sigue la NBR 5739:2018 (la norma brasileña de ensayo de compresión de concreto, equivalente a ASTM C39). La cantidad de probetas que se moldean la define la NBR 12655 (la norma brasileña de control y aceptación del concreto). La cifra que dimensiona la prensa: un cilindro de 10 × 20 de concreto de 30 MPa rompe con cerca de 236 kN, y uno de 15 × 30 del mismo concreto, con cerca de 530 kN.

En resumen:

• Cilindros: la altura es el doble del diámetro. El de 10 × 20 tiene 78.54 cm² de sección y el de 15 × 30, 176.71 cm². El diámetro debe ser por lo menos tres veces el tamaño máximo del agregado grueso.
• Moldeo manual: 2 capas de 12 golpes en el de 10 × 20 y 3 capas de 25 golpes en el de 15 × 30, con varilla de acero de 16 mm.
• Curado: por lo menos 24 h en el molde (48 h en el prisma). Después, en solución saturada de hidróxido de calcio o en cuarto húmedo a (23 ± 2) °C hasta el ensayo.
• Cuántas moldear: no hay una regla por metro cúbico. La NBR 12655 trabaja con el ejemplar, de dos probetas por edad, y con lotes de concreto.
• Resultado: del par de probetas cuenta el valor mayor, no el promedio.

El concepto general de probeta, para metales, plásticos y otros materiales, está en el artículo sobre la probeta de ensayo. Aquí el tema es solo el concreto, en el orden en que vive la probeta: lo que mide, el formato, el molde, el moldeo, el curado, la preparación de las bases, la ruptura, la cantidad y la lectura del resultado.

Qué es la probeta de concreto y qué mide

La probeta (cilindro de concreto) es la parte del concreto que va al laboratorio en lugar de la estructura. En la recepción, se toma una muestra del camión revolvedor o de la revolvedora de la obra. Esa muestra se coloca en moldes estandarizados, se compacta y se cura en condiciones controladas. Semanas después, las probetas se rompen en una prensa o en una máquina universal de ensayos. La fuerza máxima, dividida entre el área de la sección, da la resistencia a la compresión del concreto, f_c, en MPa. La ruptura suele hacerla un laboratorio de control tecnológico, de preferencia acreditado por la Cgcre/Inmetro (el organismo de acreditación de Brasil) según la ISO/IEC 17025 (ABNT NBR ISO/IEC 17025 en Brasil).

El punto que cambia la lectura del resultado es este: la probeta mide la resistencia potencial del concreto entregado, no la resistencia de la estructura. Se compacta con un método fijo, se cura sumergida o en cuarto húmedo a temperatura constante y se rompe a una edad exacta. En la estructura, el concreto se colocó y se vibró de otra manera y curó al sol, al viento y al frío. Estandarizar todo lo que pasa después del mezclado es lo que permite comparar un camión con otro y una concretera con otra. Si el resultado salió bajo, la diferencia tiene que estar en el concreto y no en el tratamiento de la probeta.

El valor de comparación es el f_ck, la resistencia característica que el proyectista especifica a los 28 días. El significado estadístico del f_ck está en la guía del ensayo de compresión. Tres normas brasileñas cubren el camino entre el camión y el informe:

1. ABNT NBR 5738:2015: cómo moldear y curar las probetas cilíndricas y prismáticas y cómo preparar las bases del cilindro antes del ensayo. No aplica a concreto de revenimiento cero ni a mezclas secas, como las de tubos, bloques, presas y concreto compactado con rodillo.
2. ABNT NBR 5739:2018: cómo romper el cilindro a compresión y calcular el f_c.
3. ABNT NBR 12655: cuántas probetas moldear, cómo agruparlas y cuándo se acepta el lote de concreto.

Existen además otras dos probetas de concreto que no deben confundirse con la que se moldea para la aceptación. La primera es la probeta curada junto a la estructura, prevista en la misma NBR 5738, que sirve para evaluar si la protección y el curado de la obra fueron adecuados; aparece en la sección sobre curado. La segunda es el núcleo (corazón), un cilindro extraído de la estructura terminada según la NBR 7680-1 (la norma brasileña de extracción de núcleos de concreto). Se usa cuando el concreto no fue aceptado con las probetas moldeadas.

Tipos y dimensiones: cilindro de 10 × 20, de 15 × 30 y prisma

La NBR 5738 prevé dos formatos. El cilíndrico, que se rompe a compresión, tiene una altura igual al doble del diámetro. El diámetro puede ser de 10, 15, 20, 25, 30 o 45 cm, con tolerancia de 1 % en el diámetro y de 2 % en la altura. En la práctica del control tecnológico, casi todo es de 10 × 20 cm o de 15 × 30 cm. El prismático, de sección cuadrada, se rompe a flexión y sirve para medir la resistencia a la tracción por flexión. La norma llama dimensión básica al diámetro del cilindro o a la arista menor del prisma, y con ella se definen el tamaño mínimo y el número de capas. El cubo de 150 mm, común en textos extranjeros, es una probeta de la norma europea EN 12390-1 y no está previsto en la NBR 5738.

El tamaño mínimo lo define el agregado: la dimensión básica debe ser por lo menos tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso del concreto. La razón es física. Una piedra grande en un molde pequeño ocupa una fracción importante de la sección y crea vacíos junto a la pared, donde el concreto no logra envolverla. Además, hace que el resultado dependa de dónde cayó la piedra. Con la relación de 3 a 1, la probeta representa al concreto como material y no como un conjunto de piedras aisladas. En la práctica, el de 10 × 20 sirve para agregado de hasta 33 mm (100/3) y el de 15 × 30, para hasta 50 mm. Las partículas mayores que el tamaño máximo nominal que aparezcan ocasionalmente en la muestra se retiran por cribado.

Dentro de esa regla, elegir entre 10 × 20 y 15 × 30 es una cuestión de logística y de equipo. El de 15 × 30 tiene 3.375 veces el volumen del de 10 × 20 (5.3 L contra 1.6 L). Con un concreto de cerca de 2,400 kg/m³, pesa unos 12.7 kg, contra 3.8 kg del menor. El área de la sección es 2.25 veces mayor, y eso es lo que pesa en la prensa: para la misma resistencia, el de 15 × 30 exige 2.25 veces la fuerza. Por eso el de 10 × 20 se volvió el estándar de las obras con agregado usual. El de 15 × 30 queda para agregados mayores y para ensayos que piden una probeta más grande, como el del módulo de elasticidad del concreto.

El prisma sigue la Tabla 1 de la NBR 5738, que relaciona la dimensión básica con la longitud mínima y con el claro del ensayo de flexión de la NBR 12142 (la norma brasileña de tracción por flexión en prismas de concreto). La sección mínima es de 100 mm, y la tolerancia de las dimensiones es menor a 2 %, sin pasar de 2 mm:

Dimensión básica del prisma	Longitud mínima	Claro de ensayo
100 mm	350 mm	300 mm
150 mm	500 mm	450 mm
250 mm	800 mm	750 mm
450 mm	1,400 mm	1,350 mm

En todas las filas el claro es tres veces la dimensión básica, y la longitud deja 25 mm más allá de cada apoyo. El usual es el de 150 mm: 15 × 15 × 50 cm, con un claro de 450 mm.

La fuerza que rompe cada probeta es la resistencia multiplicada por el área de la sección, y es la que define la capacidad de la máquina. El esquema de abajo dibuja las tres probetas a la misma escala, con las cotas, el área y la fuerza de ruptura para concretos de 25, 30 y 40 MPa. En el prisma, la fuerza sale de la fórmula de flexión con cargas en los tercios del claro. Como la resistencia a la tracción por flexión no se mide en el cilindro, los valores del cuadro se estiman con las relaciones de la NBR 6118 (la norma brasileña de diseño de estructuras de concreto). Sirven solo como orden de magnitud: entre 27 y 38 kN, muy por debajo de los cilindros.

El molde: qué exige la NBR 5738

El molde es el recipiente donde el concreto fresco toma la forma de la probeta. Una de las preguntas más buscadas sobre el tema es el "precio de la probeta de concreto", y la respuesta depende de lo que se compra: el molde, que es equipo del laboratorio, o el ensayo, que es un servicio. Los precios varían según el proveedor y no se tratan aquí. Lo que fija la norma son los requisitos que debe cumplir el molde, y son ellos los que separan un molde que dura años de uno que compromete el resultado:

• Material: paredes y base de acero o de otro material no absorbente, que no reaccione con el cemento y que conserve su forma durante el moldeo. Un molde que absorbe agua le quita agua al concreto junto a la pared.
• Base: rígida y plana, con tolerancia de planicidad de 0.05 mm, porque la cara inferior del cilindro se convierte en una de las bases del ensayo.
• Hermeticidad: el conjunto de molde y base no debe dejar escapar agua. Las juntas que fugan se sellan con un material que no reaccione con el cemento.
• Generatrices: no se aceptan moldes cilíndricos bipartidos con los bordes de la abertura desalineados, porque dejarían un escalón a lo largo del cilindro.
• Control geométrico periódico: las dimensiones se verifican con una exactitud de 0.1 mm, y la perpendicularidad y la planicidad, con 0.05 mm. La frecuencia depende del uso, y la verificación se repite siempre que haya alguna anomalía.

La norma no prohíbe el plástico: prohíbe el material absorbente, reactivo o que se deforme. La diferencia entre acero y plástico está en la vida útil y en la conservación de la geometría a lo largo de cientos de desmoldes, que es justo lo que revisa el control geométrico. Antes de cada moldeo, el molde y la base reciben una capa delgada de aceite mineral o de otro desmoldante que no reaccione con el cemento. Hay que evitar el exceso, que escurre al fondo y se mezcla con el concreto de la base.

El esquema de abajo reúne estos requisitos en un molde bipartido de 10 × 20 cm: las tolerancias de 1 % en el diámetro (1.0 mm) y de 2 % en la altura (4.0 mm), la base rígida con planicidad de 0.05 mm y la junta hermética. En la vista superior, a la derecha, está el defecto que la norma rechaza: las dos mitades con las generatrices de la junta desalineadas, que dejan un escalón a lo largo del cilindro.

Cómo moldear la probeta de concreto según la NBR 5738

El moldeo tiene cuatro etapas: tomar y registrar la muestra, elegir el método de compactación según el revenimiento, llenar el molde en capas compactadas y enrasar la parte superior. La NBR 5738 (la norma brasileña de moldeo y curado de probetas de concreto) recomienda que quien moldea esté calificado según la NBR 15146-1 (la norma brasileña de calificación de personal para control tecnológico del concreto), porque una probeta mal moldeada no tiene arreglo después.

Muestra y revenimiento

La muestra de concreto fresco se toma según la ABNT NBR 16886:2020 (la norma brasileña de muestreo de concreto fresco), que sustituyó a la NBR NM 33, citada en el texto de la NBR 5738:2015. El laboratorio registra la fecha, la hora en que se agregó el agua a la mezcla, el lugar de colocación del concreto, la hora del moldeo y el revenimiento. Estos registros permiten, más adelante, separar un problema del concreto de un problema de tiempo, como una olla que esperó demasiado en la obra.

El revenimiento (slump) es la medida de consistencia del concreto fresco: cuánto baja, en milímetros, un tronco de cono de concreto al retirar el molde, bajo su propio peso. Se determina según la ABNT NBR 16889:2020 (la norma brasileña de revenimiento), que sustituyó a la NBR NM 67, o según la NBR 15823, en el concreto autocompactable. La porción de concreto usada para el revenimiento se desecha y no va a los moldes. La NBR 5738 usa el revenimiento para elegir la compactación:

Clase	Revenimiento A	Método de compactación
S10	10 ≤ A < 50 mm	mecánico
S50	50 ≤ A < 100 mm	mecánico o manual
S100	100 ≤ A < 160 mm	mecánico o manual
S160	160 ≤ A < 220 mm	manual
S220	A ≥ 220 mm	manual

La lógica es la energía necesaria. Un concreto seco, de revenimiento bajo, no se acomoda con golpes de varilla y necesita vibración. Un concreto fluido se acomoda casi solo, y vibrarlo haría que la grava se hundiera y la pasta subiera: la segregación. El concreto autocompactable no requiere compactación.

Compactación manual: capas y golpes

Compactar es expulsar el aire atrapado en el concreto fresco: el aire que queda en la probeta reduce la resistencia medida, y una probeta con burbujas mide el moldeo, no el concreto. En la compactación manual, la herramienta es la varilla de compactación: una barra de acero lisa, de (16.0 ± 0.2) mm de diámetro y de 600 a 800 mm de longitud, con punta semiesférica. El concreto se coloca con un cucharón de sección en U, en capas de volumen aproximadamente igual, y cada capa recibe un número fijo de golpes de la Tabla 3 de la norma:

Probeta	Capas, compactación mecánica	Capas, compactación manual	Golpes por capa (manual)
cilindro de 100 mm (10 × 20)	1	2	12
cilindro de 150 mm (15 × 30)	2	3	25
cilindro de 200 mm	2	4	50
cilindro de 250 mm	3	5	75
cilindro de 300 mm	3	6	100
cilindro de 450 mm	5	solo mecánica	no aplica
prisma de 100 mm	1	1	75
prisma de 150 mm	1	2	75
prisma de 250 mm	2	3	200
prisma de 450 mm	3	solo mecánica	no aplica

Los números de la tabla tienen una lógica que ayuda a no equivocarse. En la compactación manual de los cilindros, la altura dividida entre el número de capas da siempre cerca de 100 mm por capa (200/2, 300/3, 400/4, 500/5, 600/6), que es la profundidad que la varilla logra compactar. Y el número de golpes crece con el área de la sección: del 10 × 20 al cilindro de 300 mm, cada golpe corresponde a algo entre 6.3 y 7.1 cm² de la sección, es decir, la densidad de golpes es prácticamente la misma en todos los tamaños. Esta lectura es nuestra, no de la norma, pero explica por qué el 15 × 30 lleva más del doble de golpes que el 10 × 20.

Cuando el revenimiento pasa de 160 mm, el concreto ya es lo bastante fluido para que basten menos capas: la norma indica reducir el número de capas a la mitad, redondeando hacia arriba. El esquema siguiente muestra los dos moldeos usuales en la compactación manual, con capas de cerca de 100 mm y la varilla atravesando la capa superior hasta penetrar unos 20 mm en la inferior, que es lo que une una capa con la otra.

El procedimiento, en nuestras palabras:

1. Remezclar la muestra para que quede uniforme y colocar el concreto con el cucharón, girando alrededor del borde del molde para distribuirlo de forma simétrica; nivelar con la varilla antes de golpear.
2. En la primera capa, la varilla atraviesa todo el espesor, sin golpear la base del molde, con los golpes distribuidos en toda la sección.
3. En las capas siguientes, la varilla atraviesa la capa y penetra cerca de 20 mm en la anterior.
4. Después de cada capa, golpear ligeramente la cara exterior del molde hasta cerrar los huecos dejados por la varilla.
5. La última capa lleva concreto en exceso, para que, ya compactada, llene todo el molde. No se acepta completar el molde con concreto después de compactar la última capa.

Compactación con vibrador

En la compactación mecánica, el vibrador de inmersión tiene una frecuencia de al menos 100 Hz (6,000 vibraciones por minuto) y un elemento vibrante con diámetro entre 19 mm y un cuarto de la dimensión básica, en el cilindro, o un tercio, en el prisma; la manguera con el elemento debe ser al menos 80 mm más larga que la altura del molde (NBR 5738:2015, 4.3). Las mesas vibratorias y los vibradores externos trabajan por encima de 50 Hz, deben sujetar firmemente el molde y contar con un medio para controlar la frecuencia. El molde recibe toda la capa antes de vibrar. En la vibración interna, la última capa se coloca hasta un máximo de 5 mm por debajo del borde, y la propia vibración completa el molde; la norma admite el collarín del ensayo de revenimiento como complemento del molde (7.4.3.2). En el cilindro, el vibrador entra una sola vez por capa, en el centro; en el prisma, entra perpendicular a la superficie, en puntos separados aproximadamente una arista, evitando el centro. La vibración se detiene cuando la superficie queda relativamente lisa y casi ya no aparecen burbujas de aire. Vibrar de más segrega el concreto. En la primera capa, el vibrador no puede tocar las paredes ni la base; en la de arriba, puede entrar cerca de 20 mm en la anterior. Se retira despacio, todavía encendido, para no dejar hueco, y después de cada capa se golpea ligeramente la cara exterior del molde hasta cerrar los vacíos.

Enrasado y manejo

Después de la última capa, la parte superior se enrasa: se nivela con el borde del molde con una regla metálica o una cuchara de albañil. Lo ideal es moldear en el mismo lugar donde la probeta pasará las primeras horas. Si no es posible, se traslada inmediatamente después del enrasado, sin trepidación, golpes ni inclinación, porque el concreto todavía fresco se segrega y pierde la forma de la superficie superior.

Curado inicial, desmoldeo y transporte

El curado inicial es el periodo en que la probeta permanece en el molde, endureciendo. Los moldes quedan sobre una superficie horizontal rígida, sin vibración, en un lugar protegido de la intemperie, cubiertos con material no reactivo y no absorbente, como una placa o lona de plástico, para que el concreto no pierda agua. El plazo mínimo es de 24 h para el cilindro y 48 h para el prisma. Desmoldar antes se admite en casos especiales, y el hecho puede registrarse en el informe del ensayo.

Los dos números tienen su razón de ser. En las primeras horas, el concreto todavía no tiene resistencia para ser manipulado: desmoldar pronto despostilla los bordes y puede fisurar la probeta por dentro. El prisma, más largo y más pesado, trabaja a flexión cuando se levanta sin apoyo continuo, y por eso espera el doble. La cubierta existe porque el agua que se evapora de la superficie superior en las primeras horas es agua que falta para la hidratación del cemento y deja una capa superficial porosa, precisamente la que se convertirá en una de las bases del ensayo.

Después del curado inicial, las probetas de aceptación se desmoldan y se identifican antes de pasar al curado. Si deben viajar hasta el laboratorio, van dentro de los moldes, ya endurecidas, o, ya desmoldadas, en cajas rígidas con aserrín o arena húmeda. El objetivo es el mismo en ambos casos: que la probeta no se seque ni reciba golpes en el camino.

Curado húmedo hasta la edad de ensayo

El curado final es la permanencia de la probeta de aceptación, desde el desmoldeo hasta el ensayo, en un ambiente saturado de humedad y con temperatura controlada. Ya desmoldada e identificada, pasa inmediatamente a una de dos condiciones y permanece en ella hasta el ensayo:

• solución saturada de hidróxido de calcio (agua saturada de cal) a (23 ± 2) °C; o
• cuarto húmedo a (23 ± 2) °C, con humedad relativa del aire superior a 95 %.

Las probetas no pueden quedar bajo goteo ni en agua corriente, y debe evitarse apilarlas. La temperatura puede mantenerse en otros intervalos previstos en la norma, (21 ± 2), (25 ± 2) o (27 ± 2) °C, siempre que se registre en el informe. Los cuartos húmedos y los tanques de curado tienen requisitos propios en la ABNT NBR 9479 (la norma brasileña de cuartos húmedos y tanques de curado).

Cada detalle protege la comparación entre resultados. El cemento solo sigue hidratándose si hay agua disponible, y la velocidad de la hidratación depende de la temperatura: dos probetas del mismo concreto, curadas a 18 °C y a 28 °C, llegan a los 28 días con resistencias diferentes. La cal en el agua existe porque el concreto contiene hidróxido de calcio; en agua pura, este se disuelve y es arrastrado fuera de las capas superficiales, y el agua ya saturada de cal impide esa pérdida. El agua corriente y el goteo lavan la superficie por el mismo motivo, y apilar impide que el agua llegue a todas las caras.

En la foto, un cuarto húmedo de laboratorio: los cilindros de concreto permanecen en los anaqueles hasta la edad de ensayo, el molde metálico bipartido abierto muestra cómo se desmolda la probeta, y el prisma sobre la mesa de trabajo es la probeta del ensayo de tracción por flexión (módulo de ruptura).

Dos excepciones completan la sección de curado de la NBR 5738. El concreto ligero sale del curado a los 7 días y queda al aire, a (23 ± 2) °C y humedad relativa de (50 ± 15) %, hasta el ensayo. Y existe la probeta moldeada para verificar la protección y el curado de la obra: después de desmoldada, vuelve a colocarse sobre la estructura, cerca de donde se tomó la muestra, y recibe la misma protección y el mismo curado que ella. Para ensayo a los 28 días, permanece al menos 21 días en la obra; en otras edades, al menos tres cuartas partes de la edad de ensayo; en el laboratorio, pasa al cuarto húmedo hasta que se ensaya (rompe). Esta probeta indica si el concreto de la estructura está ganando resistencia en las condiciones reales, lo que interesa para decidir el descimbrado, el retiro del apuntalamiento o el presfuerzo. No sirve para aceptar el concreto, porque también mide el curado de la obra.

Preparación de las bases: rectificado y cabeceo

Antes del ensayo de compresión, las dos bases del cilindro deben ser planas y perpendiculares al eje. La superficie enrasada nunca queda perfecta, y una base irregular toca la platina de la prensa solo en algunos puntos: la fuerza se concentra ahí, y la probeta falla por el extremo antes de que el concreto llegue a su límite. La NBR 5738 prevé dos procesos:

• Rectificado: remoción mecánica de una capa delgada de las bases con una herramienta abrasiva, en una máquina con un dispositivo que garantice la perpendicularidad. La superficie queda lisa, sin ondulaciones y sin fallas de planicidad que interfieran con la resistencia.
• Cabeceo: una capa delgada de material adherente, químicamente compatible con el concreto, fluido al aplicarse, liso y plano después de endurecer y con resistencia compatible con la del concreto. Se aplica con un dispositivo llamado cabeceador, que garantiza la perpendicularidad, y el espesor no puede pasar de 3 mm en cada base.

La norma describe requisitos, no materiales: el azufre es el material tradicional de cabeceo, pero sirve cualquier material que cumpla los requisitos. Otros procesos, como las almohadillas de neopreno no adheridas, se admiten si se evalúan antes mediante comparación estadística con probetas rectificadas y los resultados son compatibles. La norma estadounidense equivalente, la ASTM C1231/C1231M, regula estas almohadillas y no las admite en ensayos de aceptación de concreto por debajo de 10 MPa o por encima de 80 MPa.

El límite de 3 mm tiene dos razones. La primera es la rigidez: el material de cabeceo es más deformable que el concreto, y una capa gruesa se expande hacia los lados bajo la carga, generando tracción en el borde de la base. La segunda es la geometría: la altura usada en el ensayo incluye el cabeceo, y la relación entre altura y diámetro tiene un límite, como muestra la sección de interpretación.

Edad de ensayo y ruptura

La ruptura de la probeta es el ensayo de compresión de la ABNT NBR 5739 (la norma brasileña de ensayo de compresión de concreto): el cilindro se carga en una prensa hasta que se rompe, y la fuerza máxima dividida entre el área de la sección da la resistencia f_c. La edad de la probeta se cuenta a partir del moldeo, no de la llegada al laboratorio. Las edades usuales son 7 y 28 días: la de 28 días es la referencia del f_ck y de la aceptación; la de 7 días sigue la evolución de la resistencia y anticipa problemas, pero no aprueba ni rechaza el concreto. El proyecto puede especificar otras edades, como 3 o 63 días. La NBR 5739 da una tolerancia para cada edad:

Edad de ensayo	Tolerancia
24 h	± 0.5 h
3 días	± 2 h
7 días	± 6 h
28 días	± 24 h
63 días	± 36 h
91 días	± 48 h

Para una edad que no está en la tabla, la tolerancia se interpola. Entre el retiro del curado y el ensayo, la probeta no puede secarse: la NBR 5739 pide que se ensaye en cuanto sale de la condición húmeda. El esquema siguiente reúne todas las etapas que este artículo ha explicado hasta aquí, del moldeo a la ruptura, con los plazos de cada una y un ejemplo de ventana de ruptura para una probeta moldeada a las 9 h del 1 de octubre.

Los detalles del método están en la guía del ensayo de compresión de concreto según la NBR 5739: el cilindro se centra entre las platinas y se carga de forma continua, sin impactos, con el esfuerzo aumentando a 0.45 ± 0.15 MPa/s hasta la ruptura, y la resistencia es f_c = 4F/(πD²), con F en newtons, D en milímetros y el resultado en MPa, reportado con tres cifras significativas. La guía incluye además los requisitos de la máquina y de las platinas, la corrección de la fuerza cuando la relación entre altura y diámetro queda por debajo de 1.94, los tipos de falla A a G y el contenido del informe.

Prisma y compresión diametral

El concreto resiste mal a la tracción, y traccionarlo directamente es difícil, porque la mordaza concentra esfuerzos en un material frágil. Por eso la tracción del concreto se mide de forma indirecta, en dos ensayos que usan las probetas de este artículo.

El prisma de 15 × 15 × 50 cm se ensaya (rompe) a flexión según la ABNT NBR 12142:2010 (la norma brasileña de tracción en la flexión de prismas de concreto): apoyado en un claro de 450 mm y cargado con dos fuerzas iguales en los tercios del claro, trabaja con momento constante en el tercio medio y se rompe en el punto más débil de esa región. La carga se aplica sobre las caras laterales del moldeo, con el prisma girado 90°, y el esfuerzo aumenta de 0.9 a 1.2 MPa/min. Con rotura en el tercio medio, la resistencia a la tracción en la flexión es f_ct,f = F·ℓ/(b·d²). Es la resistencia que rige la dosificación de pavimentos y pisos de concreto, que trabajan a flexión. La teoría del ensayo está en el artículo sobre el ensayo de flexión.

La compresión diametral, según la ABNT NBR 7222:2011 (la norma brasileña de tracción indirecta por compresión diametral), usa el mismo cilindro de 10 × 20 o de 15 × 30, acostado entre dos tiras de tablero de fibra de ancho igual a 0.15 veces el diámetro y 3.5 mm de espesor, cada una usada una sola vez. La compresión a lo largo de dos generatrices opuestas tracciona el plano diametral vertical, y el cilindro se parte a la mitad. El esfuerzo aumenta a 0.05 ± 0.02 MPa/s, y la resistencia es f_ct,sp = 2F/(π·d·ℓ). Los dos ensayos se detallan en la guía de la NBR 5739, citada en la sección anterior.

Cuántas probetas de ensayo moldear: ejemplar, lote y muestreo

La pregunta "cuántas probetas por m³ de concreto" no tiene respuesta en metros cúbicos, porque la NBR 12655 (la norma brasileña de preparación, control y recepción del concreto) no cuenta volumen: cuenta ejemplares y lotes. Las reglas siguientes son las de la NBR 12655:2015, según la presentación de la norma hecha por la ABCP; la edición vigente es la de 2022, que incorporó la Enmienda 1.

Ejemplar. Es el conjunto de al menos dos probetas de la misma bachada (la carga de un camión olla o de una revolvedora), moldeadas en el mismo acto y ensayadas a la misma edad. La resistencia del ejemplar es el mayor de los dos valores, no el promedio. La razón es que el concreto dentro de los dos cilindros es el mismo, y los defectos de moldeo, curado o preparación de las bases solo pueden reducir la resistencia medida, nunca aumentarla; el valor mayor es el más cercano a la resistencia real de esa bachada. Cada edad de ensayo exige su propio ejemplar: si se ensaya a los 7 y a los 28 días, cada bachada muestreada da 4 probetas.

Lote. Es la porción de concreto que se evalúa en conjunto. El lote está limitado por el más exigente de tres criterios: un volumen de 50 m³ en los elementos a compresión o a flexocompresión, o de 100 m³ en los elementos a flexión simple; un piso (nivel); y 3 días de colado, que pueden distribuirse en hasta 7 días con interrupciones.

Con estos dos conceptos, la norma prevé dos tipos de control:

• Muestreo total: se muestrean todas las bachadas, cada una con su ejemplar, y cada ejemplar se compara con el f_ck. No hay estimación estadística, porque se conoce toda la población.
• Muestreo parcial: solo se muestrea una parte de las bachadas, elegidas al azar, y el lote necesita al menos 6 ejemplares de bachadas distintas para concretos de hasta 50 MPa, o 12 por encima de ese valor. Con los ejemplares se calcula el f_ck estimado (f_ck,est), y el lote se acepta si f_ck,est ≥ f_ck.

En el muestreo parcial, el cálculo depende del número de ejemplares n. Con 20 o más, f_ck,est = f_cm − 1.65·s_d, con el promedio y la desviación estándar del lote, como muestra la guía del ensayo de compresión. Entre 6 y 19 ejemplares, los valores se ordenan de menor a mayor, f₁ ≤ f₂ ≤ ... ≤ f_n, y, con m = n/2 (despreciando el más alto si n es impar):

f_ck,est = 2·(f₁ + f₂ + ... + f_m−1)/(m − 1) − f_m, sin quedar por debajo de ψ₆·f₁.

El coeficiente ψ₆ está tabulado en la NBR 12655 en función de n y de la condición de preparación del concreto; para 6 ejemplares en la condición A, la más controlada, vale 0.92. La fórmula usa solo la mitad más débil de los ejemplares, porque lo que importa para el f_ck es la cola inferior de la distribución. El ejercicio 4 aplica el cálculo.

De ahí viene el "4 a 6 probetas por camión" de la práctica de obra: en el muestreo total con ensayos a los 7 y 28 días, son 4 por bachada (dos ejemplares), y muchas obras moldean un par más como reserva. La reserva es una decisión de la obra, no una exigencia de la norma. El ejercicio 3 muestra cómo el número total cambia con el tipo de control y con el elemento estructural.

Ejercicios resueltos

Los ejercicios siguientes aplican, en orden, el tamaño de la probeta, el moldeo, la cantidad, la aceptación y la edad. Los datos son ejemplos preparados para este artículo.

1. Fuerza de rotura y capacidad de la máquina. Un laboratorio recibe cilindros de un concreto C30 y espera resultados de hasta 40 MPa a los 28 días. ¿Cuál es la fuerza máxima en el cilindro de 10 × 20 y en el de 15 × 30, y qué capacidad es suficiente?

• Áreas: A₁₀ = π × 100²/4 = 7,854 mm²; A₁₅ = π × 150²/4 = 17,671 mm².
• Fuerzas a 40 MPa: F₁₀ = 40 × 7,854 = 314,159 N, o 314.2 kN; F₁₅ = 40 × 17,671 = 706,858 N, o 706.9 kN.
• Resistencia máxima que rompe cada capacidad, sin margen: 300 kN rompen el 10 × 20 hasta 300,000/7,854 = 38.2 MPa y el 15 × 30 hasta 17.0 MPa; 600 kN, hasta 76.4 MPa y 34.0 MPa; 1,000 kN, hasta 127 MPa y 56.6 MPa.
• Conclusión: para el 10 × 20 hasta 40 MPa, 300 kN no bastan y la máquina de 600 kN cumple con margen; para el 15 × 30 a 40 MPa, se necesitan 1,000 kN. El prisma del mismo concreto, a flexión, se rompe en el orden de 30 a 40 kN (según el esquema de las dimensiones), y cabe con mucho margen en un dispositivo de flexión de 300 kN.

2. Capas en un concreto fluido. Un concreto tiene un revenimiento de 180 mm. ¿Cómo se moldean el 15 × 30 y el 10 × 20?

• 180 mm está en la clase S160 (160 ≤ A < 220 mm): compactación manual.
• Por encima de 160 mm, las capas se reducen a la mitad, redondeando hacia arriba. 15 × 30: 3/2 = 1.5, es decir, 2 capas de 25 golpes. 10 × 20: 2/2 = 1 capa de 12 golpes.

3. Cuántas probetas moldear. Una losa de 120 m³ de C30 se cuela en un solo día, en un piso, con 15 camiones de 8 m³, y las probetas se ensayarán a los 7 y 28 días.

• Muestreo total: 15 bachadas × 2 edades × 2 probetas = 60 probetas.
• Muestreo parcial: la losa trabaja a flexión simple, así que el lote llega hasta 100 m³, y 120 m³ forman 2 lotes, por ejemplo de 8 y de 7 camiones. Cada lote necesita 6 ejemplares de bachadas distintas; moldeándolos para las dos edades: 2 lotes × 6 ejemplares × 2 edades × 2 probetas = 48 probetas.
• Si el mismo volumen fuera de columnas, el límite sería 50 m³, y los 120 m³ se convertirían en 3 lotes de 5 camiones. Con solo 5 bachadas por lote no se forman 6 ejemplares de bachadas distintas, y el camino es muestrear todas las bachadas, lo que regresa a las 60 probetas. La clasificación del elemento es una decisión del proyecto; el ejercicio solo muestra por qué no existe "probetas por m³".

4. Aceptación por muestreo parcial. Un lote de 45 m³ de C25, preparado en la condición A, tiene 6 ejemplares a los 28 días. Los pares, en MPa: (25.8; 26.1), (26.4; 27.0), (27.8; 27.1), (28.5; 28.0), (29.2; 28.6) y (30.4; 29.9).

• Valor de cada ejemplar, el mayor del par, en orden creciente: 26.1; 27.0; 27.8; 28.5; 29.2; 30.4.
• n = 6, entonces m = 3. f_ck,est = 2 × (26.1 + 27.0)/(3 − 1) − 27.8 = 53.1 − 27.8 = 25.3 MPa.
• Límite inferior: ψ₆·f₁ = 0.92 × 26.1 = 24.0 MPa. Como 25.3 > 24.0, rige 25.3 MPa.
• Como 25.3 MPa ≥ 25 MPa, el lote se acepta. Si el laboratorio hubiera usado el promedio de cada par, los valores más bajos disminuirían y el resultado podría rechazar un concreto bueno.

5. Ventana de ensayo. Una probeta se moldeó el 1 de octubre a las 9 h. A los 7 días, la edad nominal es el 8 de octubre a las 9 h, y la tolerancia de ± 6 h abre la ventana de las 3 h a las 15 h de ese día. A los 28 días, la edad nominal es el 29 de octubre a las 9 h, y la tolerancia de ± 24 h va de las 9 h del 28 de octubre a las 9 h del 30 de octubre. Una probeta de 28 días ensayada el lunes siguiente, 2 de noviembre, está fuera del método.

Cómo interpretar el resultado

El informe trae números, y la mayor parte de las discusiones entre la obra, la concretera y el laboratorio nace de su lectura. Estos son los puntos en los que los profesionales se equivocan más.

Rompió por debajo del fck: ¿fue el concreto o la probeta?

Primero, hay que separar lo que es resultado de aceptación. Una probeta aislada, o un ejemplar de 7 días, no rechaza un concreto: en el muestreo total, se compara con el f_ck el ejemplar de 28 días, por el mayor valor del par; en el parcial, el f_ck,est del lote. Si el resultado de aceptación salió bajo, la investigación sigue el orden del recorrido de la probeta: la diferencia entre las dos probetas del ejemplar (una diferencia grande indica un defecto en una de ellas, no en el concreto); el tipo de rotura, ya que las fracturas pegadas a la base, los tipos F y G de la NBR 5739, apuntan a un cabeceo o a bases mal preparados; y los registros de moldeo, curado inicial, transporte, temperatura de curado, edad y cabeceo. Solo cuando la probeta queda libre de sospecha, la duda pasa al concreto. Del lado del concreto, las causas típicas son la dosificación en la planta y el agua añadida en la obra para recuperar el revenimiento, que aumenta la relación agua/cemento y reduce la resistencia; por eso la remisión de entrega, con la hora de carga, y el revenimiento medido en el moldeo entran en la investigación. En ese caso, la NBR 12655 indica que el proyectista evalúe la estructura con el valor obtenido y, si es necesario, que se extraigan núcleos (corazones) según la NBR 7680-1.

¿Por qué el ejemplar vale el mayor valor y no el promedio?

Porque las dos probetas salieron de la misma bachada en el mismo minuto: el concreto es el mismo. Lo que las diferencia es lo que pasó después, y casi todo lo que puede salir mal, como una burbuja de aire, una pérdida de agua, una base chueca o un golpe en el transporte, reduce la resistencia medida. No hay defecto de moldeo que haga a una probeta más resistente que el concreto. Así, el mayor valor es la mejor estimación de la resistencia de la bachada, y el promedio penalizaría al concreto por un error del ensayo. La dispersión entre las dos, a su vez, es la medida de la calidad del moldeo y del ensayo, que el Anexo B de la NBR 5739 convierte en un indicador del laboratorio.

¿El 10 × 20 y el 15 × 30 dan el mismo resultado?

No necesariamente. Los dos son normativos, pero en las probetas más pequeñas la probabilidad de contener un defecto crítico es menor, y el efecto de escala tiende a dar una resistencia un poco mayor en el cilindro más pequeño. Hay estudios brasileños que encontraron la tendencia contraria, lo que muestra que la diferencia depende del concreto, del agregado y de la calidad del moldeo. La consecuencia práctica es no mezclar tamaños dentro de un mismo control y mantener el tamaño que prevén el contrato y el proyecto.

¿Por qué el curado es a 23 °C y húmedo, si la obra no lo es?

Porque la probeta de aceptación mide el concreto que entregó la concretera, no el curado que hizo la obra. Si cada probeta se curara en el clima de su obra, un concreto entregado en invierno parecería peor que el mismo concreto entregado en verano. El curado de obra tiene su propia probeta, la que se deja sobre la estructura, y responde a otra pregunta: si la estructura ya puede descimbrarse o presforzarse.

¿Por qué un cabeceo grueso puede invalidar la probeta?

Por la relación entre altura y diámetro. La NBR 5739 mide la altura de la probeta incluyendo el cabeceo y no acepta una relación mayor que 2.06. Un molde de 10 × 20 con 200 mm exactos, cabeceado con 3 mm en cada base, queda con 206 mm, exactamente en el límite. Si el molde está en el extremo de la tolerancia de altura de la NBR 5738, 2 % o 204 mm, incluso un cabeceo dentro del límite lleva la altura a 210 mm y la relación a 2.10, fuera del método; en ese caso, solo el rectificado, que remueve material, mantiene el cilindro dentro del intervalo. El control geométrico de los moldes y el límite de cabeceo son, juntos, lo que mantiene el cilindro dentro de él.

¿El resultado de 7 días predice el de 28 días?

Solo como tendencia, y para el mismo concreto. La fracción de la resistencia final alcanzada a los 7 días depende del tipo de cemento, de las adiciones y de la relación agua/cemento, y ninguna de las normas citadas aquí fija una proporción entre las dos edades. Un resultado de 7 días por debajo del historial de esa dosificación es una alerta para dar seguimiento al de 28 días, no un motivo de rechazo.

Errores comunes

Los errores más frecuentes en la obra y en el laboratorio, en el orden del recorrido de la probeta:

1. Usar el molde pequeño con agregado grande. El diámetro debe ser al menos tres veces el tamaño máximo del agregado.
2. Completar el molde después de compactar la última capa. La norma no lo acepta; la última capa se coloca con excedente y se enrasa.
3. Mantener el número de capas en un concreto fluido. Por encima de 160 mm de revenimiento, las capas se reducen a la mitad.
4. Vibrar un concreto fluido. En las clases S160 y S220, la compactación es manual.
5. Dejar la probeta al sol, sin cubrir, en las primeras 24 h, o transportarla fresca. Pierde agua, se fisura y llega al laboratorio con la cara superior deformada.
6. Curar en agua corriente, bajo goteo o con las probetas apiladas.
7. Dejar que la probeta se seque entre el curado y el ensayo.
8. Cabecear con más de 3 mm por base o sin cabeceador. La base queda fuera de escuadra y aparecen las roturas F y G.
9. Usar neopreno sin la comparación estadística con probetas rectificadas que la NBR 5738 exige para otros procesos.
10. Ensayar fuera de la tolerancia de edad. A los 28 días, la ventana es de ± 24 h.
11. Sacar el promedio del ejemplar. Vale el mayor valor.
12. Tratar "6 probetas por camión" como norma. La norma define ejemplar y lote; el par extra es reserva de la obra.
13. Usar la probeta curada en obra para aceptar el concreto. Esa probeta mide el curado de la estructura.
14. Citar la NBR NM 33 y la NBR NM 67 como vigentes. Se cancelaron en 12/2020 y fueron sustituidas por las NBR 16886 y NBR 16889.
15. Seguir un PDF antiguo de la NBR 5738. Los golpes y capas de los tamaños usuales no cambiaron, pero la edición de 2003, incluso con la Enmienda de 2008, pedía un agregado de hasta un cuarto de la dimensión básica, elegía la compactación por otros intervalos de revenimiento, admitía la compactación manual en el cilindro de 450 mm y preveía el acabado de la cara superior con pasta de cemento. Nada de eso vale en la edición de 2015.
16. Confundir la probeta de concreto con la de cemento o la de mortero. El cemento se ensaya en probetas cilíndricas de mortero normalizado, según la NBR 7215; el mortero de junteo y de recubrimiento, en prismas de 4 × 4 × 16 cm, según la NBR 13279.

Equipo para ensayar (romper) cilindros de concreto

La probeta de concreto se convierte en un número en una máquina de compresión. Biopdi fabrica dos tipos de equipo para ello. La prensa eléctrica e hidráulica está dedicada a la compresión y atiende la rutina de ruptura de cilindros. La máquina universal de ensayos de doble columna realiza, en la misma estructura, la compresión del cilindro con platos de compresión de 300 kN, la compresión diametral con los mismos platos y las tiras, y la flexión de la viga (prisma) con el dispositivo de flexión de 300 kN, en cuatro puntos.

La capacidad sigue el ejercicio 1: la máquina de 300 kN rompe el cilindro de 10 × 20 hasta unos 38 MPa, sin margen; los cilindros de clases más altas y el de 15 × 30 requieren la máquina de 600 kN o la de 1,000 kN. La celda de carga de la línea M2 es clase 1 según ISO 7500-1:2023 (ABNT NBR ISO 7500-1 en Brasil); la clase que se reporta en el informe de la NBR 5739 (la norma brasileña de ensayo de compresión de cilindros de concreto) es la de la máquina ensamblada, verificada por el laboratorio de calibración. El software BioLab calcula f_c, f_ct,sp y f_ct,f a partir de las dimensiones y emite el reporte. La ruptura del concreto es súbita y lanza fragmentos, y la protección del operador sigue la NR-12 (norma brasileña de seguridad en máquinas) en máquinas de ensayo. El panel siguiente muestra la máquina, la función de cada parte en el ensayo de cilindros de concreto y los dos accesorios utilizados.

Biopdi fabrica las máquinas; el moldeo, el curado y el ensayo quedan a cargo del laboratorio. Para comparar los modelos, consulte la guía de la máquina universal de ensayos; la configuración para cada ensayo se define en la cotización.

Normas citadas: edición y situación al 30/09/2026

La tabla reúne las normas de este artículo, con la edición y la situación verificadas el 30/09/2026 en los catálogos de Target y de Busca Normas, para las ABNT (normas técnicas brasileñas), y en la tienda de ASTM; la edición vigente de las NBR 5738, 5739, 12655, 12142, 16886, 16889 y 7680-1 se volvió a verificar el 01/10/2026 en el catálogo de Target, donde también se leyó el texto completo de la NBR 5738:2015. Las normas ABNT las vende la ABNT y no tienen enlace aquí.

Norma	Tema	Edición y situación
ABNT NBR 5738	moldeo y curado de probetas	2015, versión corregida de 06/2016 (Errata 1), vigente, confirmada en 04/2024
ABNT NBR 5739	compresión de cilindros	2018, vigente, confirmada en 12/2023
ABNT NBR 12655	preparación, control, recepción y aceptación	2015 con Enmienda 1, edición de 02/2022, vigente
ABNT NBR 12142	tracción en flexión de vigas (prismas)	2010, vigente
ABNT NBR 7222	tracción por compresión diametral	2011, vigente
ABNT NBR 9479	cuartos húmedos y tanques de curado	2006, vigente, confirmada en 01/2025
ABNT NBR 16886	muestreo de concreto fresco	2020, vigente, confirmada en 01/2025 (sustituyó a la NBR NM 33)
ABNT NBR 16889	revenimiento (cono de Abrams)	2020, vigente, confirmada en 01/2025 (sustituyó a la NBR NM 67)
ABNT NBR 7680-1	núcleos (corazones) extraídos de la estructura	2015, vigente
ASTM C31/C31M	moldeo y curado en obra (EE. UU.)	C31/C31M-26b, activa
ASTM C1231/C1231M	almohadillas no adheridas (neopreno)	C1231/C1231M-23, activa