ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO: UN APORTE A LA EVALUACIÓN, DIAGNÓSTICO Y SOLUCIÓN

 

INFORMACIÓN TÉCNICA CON FINES ACADÉMICOS N° 002-2022

 

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO: UN APORTE A LA EVALUACIÓN, DIAGNÓSTICO Y SOLUCIÓN

 

 

ING. CIP CÉSAR JESÚS DÍAZ CORONEL

REG. CIP N° 172559

MAESTRO EN DOCENCIA UNIVERSITARIA Y GESTIÓN EDUCATIVA

JEFE DE LA DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE LA GERENCIA SUBREGIONAL JAÉN DEL GOBIERNO REGIONAL DE CAJAMARCA

 

 

 

 

e-mail: cjcody31@gmail.com

NOVIEMBRE  2022

JAÉN – CAJAMARCA – PERÚ

 

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO: UN APORTE A LA EVALUACIÓN, DIAGNÓSTICO Y SOLUCIÓN

Ante los diferentes problemas técnicos que se pueden presentar en obra, existen diversas alternativas que permiten realizar una evaluación y diagnóstico de dichas problemáticas. En relación con normativa para la construcción de estructuras en concreto, a nivel internacional se cuenta con el documento del American Concrete Institute ACI 318 y a nivel local con lo establecido en el Reglamento Colombiano de la Construcción Sismo Resistente, NSR-10, para el cual la normativa ACI 318 es un documento base fundamental.

De acuerdo con el tipo de estructura o estudio que se vaya a desarrollar y el objetivo del mismo, es válido evaluar bajo las especificaciones y métodos aquí citados, los cuales permiten evaluar la calidad de los materiales que forman parte de la estructura.

Haciendo referencia a la NSR-10, capítulo C5, numeral C.5.6, expone los criterios de evaluación para el material y el usuario de dicho documento es quien decidirá cual se deberá aplicar según el propósito del proyecto. Para el caso de la ACI 318, en su numeral 26.12.6, relaciona una serie de ensayos no destructivos que se pueden utilizar para evaluar el material y estimar bajo qué condición se encuentra. Una alternativa adicional esta descrita en el documento ACI 228.1R, presenta detalladamente métodos de análisis a partir de ensayos no destructivos.

Los ensayos no destructivos son metodologías que deben ser validadas en construcciones de concreto y en la medida que dicha obra vaya avanzando en su proceso constructivo para obtener los datos más cercanos a la realidad acerca del desempeño del material usado en obra.

A continuación, se mencionan algunos ensayos no destructivos para la comprobación de resistencia en el concreto, que ya son utilizados a nivel nacional, una metodología adicional vigente desde los años 60 y normalizada internacionalmente:

 

Martillo de rebote

Es un ensayo definido en la Norma Técnica Colombiana NTC 3692 y la ASTM C805, donde a partir del uso de un esclerómetro, se aplica un impacto por energía cinética sobre un área del elemento de 0,0225 m², permitiendo obtener un valor adimensional que se interpreta como resistencia del concreto.

Foto 1. Ensayo con el esclerómetro. Cortesía Alejandro Moreno

En este ensayo hay varias condiciones del elemento y del proceso constructivo que pueden afectar el resultado, entre ellas, que el impacto sea realizado en el área circundante de una barra de acero, sobre un agregado grueso, la humedad, la porosidad, el tipo de acabado y la formaleta utilizada, en algunos casos esa pérdida de pH del concreto puede también causar alteraciones en el impacto del rebote. En la actualidad la industria cuenta con tecnología de equipos especializados que de forma autónoma corrigen la orientación (grados) utilizada en el equipo al momento de realizar el ensayo.

El martillo de rebote es una buena opción en la evaluación de un material, siempre y cuando se interprete el resultado obtenido, verificando con pruebas preliminares en cilindros a los cuales antes de la compresión, se les aplique impactos para tener ese valor y posteriormente con estos datos se pueda construir una curva “impacto-compresión” que permita su interpretación en el proyecto específico. El numeral 5.1 y 5.5. de la NTC 3692 hace referencia a la estimación de la resistencia en el concreto.

La aplicación de esta alternativa puede ser sobre núcleos o cilindros, a los cuales antes del ensayo de compresión se les realice una serie de impactos con el equipo para de esa forma complementar la información. Otra forma de aplicar el método puede ser aplicar impactos antes de extraer los núcleos, en este caso sobre la zona a perforar. Entre más pruebas se realicen con el esclerómetro en un mismo elemento, su desviación estándar será menor.

 

Pulso ultrasónico

Esta metodología basada en la NTC 4325 y en la BS 1881 Parte 203 o en la ASTM C597, consiste en ondas que viajan a través del concreto, la transmisión es realizada por medio de dispositivos llamados “transductores”, estos se encargan de transferir la energía y convertirla en un valor numérico de velocidad de onda dentro de la masa de concreto expresado en m/s. Como resultado del ensayo, se obtiene una velocidad de pulso, la cual luego se correlaciona para determinar un valor de resistencia del concreto. El valor obtenido indica el nivel de compactación de la masa de concreto y de ahí los valores típicos de la literatura en cuanto a los indicadores del resultado. La porosidad del concreto juega un papel preponderante, pues esta afecta el resultado obtenido y no porque el ensayo sea inapropiado, es solo la consecuencia de las irregularidades que no permiten desplazarse rápidamente sobre esta.

Foto 2. Ensayo de ultrasonido. Cortesía Alejandro Moreno

Otros factores que se deben tener claros al momento del ensayo son:

La ubicación del acero de refuerzo y la humedad que pueda tener el elemento

Estos aspectos tienen relevancia ya que el equipo emite una energía eléctrica (a pequeña escala) que para cualquiera de estas condiciones serían un conductor no favorable al método, y al contrario alteraría el valor del pulso. El numeral 7.6 de la NTC 4325, hace referencia a termas de corrección por la presencia de aceros. Una alternativa previa es escanear el elemento antes del ensayo para ubicar los aceros.

 

La disposición de los transductores

Existen tres tipos de posicionamiento para los transductores (directa, semi-directa e indirecta) esto a razón de la dificultad que se puede presentar en algunos casos en la obra por la misma construcción, el pulso aplicado de una forma directa es más recomendable que una ubicación indirecta, pero es claro que todo depende del caso particular.

 

La longitud en la trayectoria

Es una condición que no debería presentar inconvenientes, sin embargo, es aconsejable determinar la longitud para que dicha frecuencia del equipo no presente reducciones en la velocidad. Es válido anotar que el tamaño máximo del agregado es una base para establecer la distancia mínima, por lo cual se sugiere hacer pruebas al respecto antes de iniciar el procedimiento.

El numeral 11 de la NTC 4325, acerca a esa correlación que se puede establecer entre el valor del pulso ultrasónico y la resistencia del concreto. Lo primero que indica es la necesidad de correlacionar los datos obtenidos sobre el concreto evaluado, conllevando a realizar muchas pruebas con las cuales se pueda establecer una tendencia estadística entre el pulso ultrasónico y los cilindros. Para el caso de análisis particulares como es la evaluación estructural, el método de ensayo se puede utilizar teniendo claro que los valores obtenidos son velocidades de pulso que luego se deben correlacionar con los núcleos extraídos del punto donde fue realizado el ensayo de ultrasonido, sin embargo, se debe tener en cuenta que esta relación no puede ser tan directa ya que el ensayo realizado sobre núcleos puede llegar a un valor de mayor velocidad (m/s).

 

Resistencia a la penetración del concreto (pistola Windsor)

Su presencia en la industria colombiana es casi nula, sin embargo, es una alternativa vigente a nivel internacional según la ASTM C803. Se conoce también como prueba de penetración de sonda y es considerado un ensayo no destructivo. Consiste en la medición en penetración de “pines” sobre la superficie del concreto lo que se traduce en resistencia del material, de acuerdo con tablas con valores de f´c que han sido producto del testeo en cubos y placas de concreto.

El método consiste en utilizar un equipo de disparo el cual introduce tres pines en el concreto, posteriormente se mide la longitud visible, determinando así cuanto ingresó el pin en el concreto. Para establecer cuál es la resistencia del material en la prueba para el elemento, el equipo cuenta con unas tablas de datos que según la profundidad alcanzada dentro del concreto por el pin, se establece un valor teórico de resistencia (f´c), estos resultados teóricos tienen un componente importante que se debe tener en cuenta y es la escala de dureza “Mohs” del agregado grueso que forma parte del concreto.

Foto 3. Ensayo de pistola Windsor. Crédito: V.M. Malhotra y N.J: Carino

RESUMEN:

Los ensayos no destructivos son una alternativa para evaluar estructuras que presentan alguna problemática en su matriz de concreto, permitiendo obtener información clave sobre el desempeño del material, sin comprometer físicamente la estructura.

 

CONCLUSIÓN

En la actualidad es posible combinar métodos de ensayo para la evaluación del concreto, pero todo implica la ejecución de procesos comparativos para lograr así una sinergia que permita definir el objetivo del proyecto, este puede consistir en la evaluación de los materiales que componen la obra y su rango de calidad para futuras decisiones. Primero se debe analizar qué método a utilizar es el correcto para el propósito técnico. Algunos aspectos relevantes que se deben contemplar para el uso de estos métodos no destructivos son la evolución de la resistencia en casos de estructuras nuevas, los procesos de carbonatación, la ubicación del acero de refuerzo con los equipos adecuados, tipo de agregado grueso, entre otros. Estos métodos son apropiados y resultan una herramienta adecuada y valida.

 

 

Fuente: https://360enconcreto.com/blog/detalle/ensayos-no-destructivos-en-el-concreto-endurecido-un-aporte-a-la-evaluacion-diagnostico-y-solucion-1/

ACEPTACIÓN DEL CONCRETO

 

INFORMACIÓN TÉCNICA CON FINES ACADÉMICOS N° 005-2022

 

ACEPTACIÓN DEL CONCRETO

 

 

ING. CIP CÉSAR JESÚS DÍAZ CORONEL

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NOVIEMBRE  2022

JAÉN – CAJAMARCA – PERÚ

 

¿QUÉ es “aceptación” del concreto?

El ensayo de aceptación del concreto es el proceso de ensayo de muestras representativas del concreto suministrado a un proyecto.

Los ensayos de aceptación incluyen ensayos del concreto en estado plástico como asentamiento, contenido de aire, densidad (peso unitario) y temperatura, y ensayos en concreto endurecido como resistencia y otras propiedades de durabilidad, de acuerdo con los requerimientos del contrato o en las especificaciones del proyecto.

Los ensayos de concreto endurecido, se realizan siguiendo estándares para determinar si el concreto colocado tiene el potencial para desarrollar las propiedades definidas por el profesional diseñador.

Los resultados de estas pruebas de ensayo, no pretenden pronosticar el comportamiento del concreto en la estructura. Existen diferentes variables que ocurren durante el proceso de construcción, que producirán un efecto en las propiedades del concreto colocado en la obra, que van más allá del control del contratista de concreto.

 

¿POR QUÉ realizar un ensayo de aceptación al concreto?

El ensayo de aceptación se realiza para verificar cuantitativamente, si el concreto cumple con lo especificado por el cliente o comprador. Los requerimientos del cliente o comprador con relación a los ensayos y criterios de aceptación, se encuentran por escrito en las especificaciones del proyecto o se indican mediante estándares de la industria tales como el ACI 301, el ACI 318, y la ASTM C 94. Los contratistas están legalmente obligados a facilitar o a realizar los ensayos de aceptación, en aquellas jurisdicciones en donde se adopten modelos de códigos tales como “International Buiding Code”, (Código Internacional para Edificaciones). Estos modelos de códigos, usualmente se refieren al ACI 318.

Es importante para aquellos involucrados en la realización de ensayos, que estén claros, ya que los resultados de los ensayos de aceptación tienen importantes implicaciones en el cronograma de ejecución de los proyectos, así como el costo para los participantes del proyecto, y podría tener efectos sobre la seguridad de la estructura y de sus usuarios.

 

¿CÓMO se debe hacer un ensayo de aceptación?

Los ensayos de aceptación, deben ser realizados por técnicos certificados que han demostrado en forma escrita y práctica su conocimiento en la realización de los ensayos de acuerdo a las normas pertinentes. Los programas de certificación los ofrece el “American Concrete Institute”, (Instituto Americano de Concreto), y otras organizaciones para técnicos que realizan pruebas en el campo y laboratorio. Los laboratorios que ejecutan pruebas de aceptación, deben cumplir los requisitos de la norma ASTM C1077. Los laboratorios deben ser competentes en las pruebas que le hacen al concreto, y deberían verificar su destreza por medio de auditorías a su sistema de calidad, el cual puede ser periódicamente evaluado por una organización independiente y participativa, a los programas de muestras de ensayo, con el fin de realizar evaluaciones de aptitud y en caso de ser necesario, la comprobación de que los procesos son los correctos. Las inspecciones al laboratorio y los programas de muestreo patrón del “Cement Concrete Reference Laboratory” (CCRL) o su equivalente, son normalizadas. Toda comprobación de la aceptación de concreto debe ser conducida de acuerdo con lo establecido en el contrato. Cualquier desviación de los procedimientos establecidos, es razón suficiente, para invalidar los resultados obtenidos.

Es importante, que el proceso de gestión de las pruebas de aceptación y las responsabilidades de todas las partes involucradas, en un adecuado muestreo, estén claramente definidas previo al inicio del proyecto. Dentro de los aspectos que deben estar claros se encuentran: almacenaje y manipulación del espécimen, el transporte al laboratorio, la disposición del lugar de trabajo y del posterior ensayo. En proyectos de mediana a gran escala, es muy recomendable una reunión de pre-construcción con el fin de establecer los procesos, planes de contingencia y definir las responsabilidades (CIPes 32).

Muestreo: Las muestras de concreto de diferentes vehículos mezcladores para aceptación de pruebas, se obtienen de acuerdo con la norma ASTM C 172. La muestra debe obtenerse verificando la tolva del camión mezclador. Dos o más porciones de concreto de la mitad de la descarga, se puede considerar una muestra representativa del contenido del camión. Cuando la especificación requiere pruebas adicionales para llevarse a cabo en el punto de colocación en la estructura, después de que el concreto se ha transportado (como por medio de una bomba, cubo o transportador), los procedimientos de muestreo deben llevarse a cabo de tal forma que la manera de hacerlos no sean interrumpidos, y que con ello varíen las propiedades medidas. La Norma ASTM C 94, permite tomar una muestra preliminar, la cual puede obtenerse después de 0.20 m3 (0,25 yd3) de descarga, con el fin de medir el asentamiento y el contenido de aire, para hacer los ajustes a la mezcla en caso de ser necesario, que se va a depositar en el sitio de trabajo.

Esa muestra preliminar, no debe utilizarse para pruebas de aceptación del concreto fresco, ni para la elaboración de especimenes de prueba al concreto endurecido.

Asentamiento y Contenido de Aire: Cuando el asentamiento y el contenido de aire medidos durante el muestreo preliminar, son menores a la especificación, se deben hacer los ajustes en el sitio de trabajo con agua o aditivos desarrollados, para que se permita un mezclado adecuado. Si por el contrario, las mediciones del asentamiento y del contenido de aire son mayores, se debe realizar inmediatamente un segundo muestreo, y si esta segunda prueba sigue arrojando valores mayores, se considera que el concreto tiene fallas con respecto a los requisitos especificados.

El asentamiento del concreto se mide de acuerdo con la norma ASTM C 143. La tolerancia para esta norma, varía de acuerdo al nivel de asentamiento ordenado o especificado. Las tolerancias para el asentamiento se muestran en la siguiente tabla de la norma ASTM C 94. No se establecen tolerancias para el flujo del concreto autocompactable, cuya medición se realiza de acuerdo a lo establecido en la norma ASTM C 1611.

El contenido de aire se mide de acuerdo al Método de Ensayo Estándar, para determinar por el método de presión, el contenido de aire del concreto recién mezclado ASTM C 143 o por el Método de Ensayo Estándar, para determinar por el método volumétrico el contenido de aire del concreto recién mezclado, para agregados livianos o para agregados con altas absorciones. Para el contenido de aire del concreto, la tolerancia especificada está en el orden de ±1.5%.

Densidad y Rendimiento: Cuando se obtienen muestras siguiendo el procedimiento de la norma ASTM C 94, se requiere medir la densidad (peso unitario) del concreto de acuerdo con la norma ASTM C 138. Esto se puede hacer determinando el peso del aire contenido después de que la muestra ha sido preparada. Se debe utilizar un tamaño mínimo del recipiente, basado en el tamaño máximo nominal del agregado en la mezcla de concreto. La densidad, se puede correlacionar con la medición del contenido de aire, lo cual puede ser un indicador del contenido de agua en la mezcla. Cuando se determina el rendimiento mediante la norma ASTM C 94, se requiere que la densidad sea determinada en muestras separadas de tres diferentes coladas de concreto de conformidad con el volumen de concreto ordenado sobre esa base (CIPes 8).

Temperatura: La temperatura del concreto, es medida de acuerdo con la norma ASTM C 1064. La temperatura es medida para determinar la conformidad con los límites de temperatura en una especificación y es una prueba requisito para preparar los especímenes. Es permitido medir la temperatura de concreto en el lugar cuando no se mide en relación con pruebas de resistencia.

 

Pruebas al concreto endurecido: La norma ASTM C 31 describe los procedimientos para preparar los cilindros y las vigas para fallar a compresión y flexión, respectivamente. Describe los procedimientos para almacenar los especímenes en el lugar de trabajo y el transporte de ellos al laboratorio. La Norma ASTM C 31 requiere que los especímenes de prueba se mantengan en una condición de humedad, en un rango de temperatura de 16ºC y 27ºC (60ºF y 80ºF) en el campo. Para mezclas de concreto con una resistencia especificada de 35 MPa (5000 psi) o mayor, la temperatura del curado inicial, debe estar entre 20ºC y 26°C (68ºF y 78°F). Se debe mantener un registro de las condiciones de temperatura durante el almacenamiento de los especímenes en el campo. Una caja de curado con un mecanismo que regule la temperatura a un máximo y un mínimo, es generalmente requerido para verificar la conformidad de estos requisitos. La preparación de los especímenes se debe acoplar a los mismos procedimientos utilizados para otras pruebas. Los especímenes de prueba no deben permanecer en el sitio de trabajo por más de 48 horas. Se deben proteger los especímenes con almohadillas adecuadas para transportarlos al laboratorio. El tiempo de transporte del lugar de trabajo al laboratorio, no debe exceder las 4 horas. Los especímenes entregados al laboratorio deben ser despojados de sus moldes, identificados y colocados en curado húmedo, tan pronto como sea posible, a más tardar 6 horas después según lo definido en la ASTM C 31. Se pueden encontrar más detalles en las CIPes 9 y 34. Mientras la mayoría de las especificaciones, delega al contratista, la responsabilidad de proporcionar los medios adecuados de almacenamiento de los especímenes en el sitio de trabajo, también tiene que ver con los técnicos y los resultados de las pruebas certificadas individualmente, para asegurar que los procedimientos estándar se cumplen. El concreto es muy sensible a la temperatura y a la humedad a edades tempranas y cualquier desviación del procedimiento normado, es una base para resultados de rechazo de las pruebas de aceptación y esto incrementa la probabilidad de falla en los resultados de las pruebas de aceptación del concreto. Esto tiene implicaciones en el proyecto en los costos y el cronograma. Un significativo número de resultados de baja resistencia, pueden ser atribuidos a cilindros que se han sometidos a una cura inicial no estandarizada en el lugar de trabajo (CIPes 9). Los informes de los resultados con los datos de todas las pruebas, así como otro informe con los requisitos de las normas, se deben entregar al dueño o su representante, al contratista y al productor de concreto de una manera oportuna. Esto será muy importante para la calidad del proyecto y sirve como documentación para el productor de concreto, como respaldo de la calidad que puede brindar en futuros proyectos.

Referencias

1. International Building Code 2006, International Code Council, Inc. Falls Church, Virginia, www.iccsafe.org.

2. ACI 301 and 318, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, www.concrete.org.

3. ASTM C 31, C 94, C 138, C 143, C 172, C 173, C 231, C1064, C 1077, C 1611, Annual Book of ASTM Standards, Volume 4.02, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania.

4. CIP 8, 9, 32, 34, Concrete in Practice Series, NRMCA, Silver Spring, Maryland, www.nrmca.org.

5. Technical Bulletins #1, #2, #3, Virginia Ready-Mix Concrete Association, Charlottesville, Virginia.

 

Fuente: https://www.nrmca.org/wp-content/uploads/2020/04/CIP41es.pdf

 

 

 

 

 

EL CONCRETO TRANSLUCIDO O TRASLÚCIDO

 

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EL CONCRETO TRANSLUCIDO O TRASLÚCIDO

 

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NOVIEMBRE  2022

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El concreto translucido, origen aplicación y obras.

El concreto translucido es un invento que existe hace varios años, el inventor de este material es Aron Losonczi, y existen 2 clases de concreto:

1.    El concreto translúcido con fibra óptica.

2.    El concreto translúcido polimérico.

 

Concreto translucido con fibra óptica.

En el concreto translúcido con fibra óptica, cuenta con una composición de miles de filamentos de fibra óptica con un diámetro que está entre los 2 mm y 2 micras orientadas en la misma dirección, de una cara a la opuesta de la pieza de concreto. Su proporción de fibras esta entre un 4% en comparación con el volumen total de la pieza de concreto.

Las sombras originadas en el lado más iluminado aparecen por el otro lado destacando su contorno. Ahora, algo interesante es que según el diseño personal de cada uno o quizás para ayudar a que haya menos oscuridad en un espacio como es el caso de oficinas donde tienen las luminarias prendidas durante el día y también en otros lugares, la característica de translúcido en el concreto se puede dar todavía hasta 20 metros de distancia, esto es debido a la fibra óptica que tienen. En la parte estructural no se necesitan barras de acero, sino barras de plástico transparentes. La resistencia de este tipo de concreto es similar a los tradicionales.

Concreto translucido de fibra optica, imagen: Lucem

 

Concreto translucido polimérico

El concreto traslúcido polimérico incluye cemento, agregados y aditivos. Permite el paso de la luz y desarrolla características mecánicas superiores a las del concreto tradicional, la diferencia está en que el cemento se cambia parcial o completamente por un conglomerante polimérico transparente, el ilum. Este producto posibilita levantar paredes casi transparentes, más resistentes y menos pesadas que las construidas con concreto convencional. En general, todos los tipos de concreto traslúcido permiten hasta un 70% el paso de luz, haciéndolo ideal como solución ambientalmente sostenible ya que genera ahorro de luz eléctrica y disminuye el uso de materiales de acabado como yeso y pintura, logrando una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero.

Concreto translucido Imagen: Solucionista

 

El concreto translucido mexicano

Otro tipo de concreto traslúcido diferente a los anteriormente mencionados, es el desarrollado por los ingenieros civiles mexicanos, Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván, que a diferencia de los demás usaron cemento blanco, agregados finos, gruesos, fibras, agua y un aditivo de fórmula secreta, el cual es el encargado de dar la característica de transparencia al concreto. Este concreto tiene resistencias de hasta 90 MPa, las cuales han sido validadas por el Instituto de Investigaciones de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván Imagen: UAM

 

Los concretos traslúcidos de desarrollo alemán son proporcionados en forma de bloques o planchas prefabricadas cuyas dimensiones varían dependiendo el tipo de proveedor y las necesidades geométricas. El único concreto traslúcido que permite ser vaciado en obra es el desarrollado en México, pero a su vez también tiene limitaciones ya que el procedimiento solo lo pueden realizar trabajadores certificados por la casa matriz y además se deben usar las formaletas especiales producidas para este tipo de mezcla, de lo contrario se podrían comprometer las condiciones de traslucidez de la estructura.

Estos concretos tienen en promedio un precio 5 veces más caro puesto que como se menciona anteriormente se necesita de maquinaria y personal especial.

Concreto translucido mexicano Imagen: Notiarq

 

Fuente: https://arqzon.com.mx/2021/03/10/el-concreto-translucido-aplicacion-y-obras/