Cuando en un proyecto nos enfrentamos a la planificación del vaciado de un “concreto masivo”, la inquietud que ronda nuestra mente es definir que es en realidad un concreto de este tipo. La práctica nos ha enseñado que la definición de “concreto masivo” tiene diversas apreciaciones técnicas que no entraremos a discutir, solo buscaremos, de una forma conceptual y técnica, aquello con lo cual podamos establecer -de la manera más real posible- las características tiene este tipo de actividad para al final intentar emitir nuestro propio concepto.
En la industria del concreto no existe un producto denominado concreto masivo. En realidad el requerimiento corresponde a unas condiciones particulares que se presentan en la obra y básicamente al tipo de elemento a vaciar. Cada quien puede llegar a tener su propia interpretación, y seguramente un concreto de este tipo podría ser la sección de un pavimento rígido, una placa de cimentación, una viga importante o tal vez una columna significativa.
Existe una serie de documentos guía que permiten conocer algunos conceptos técnicos que definen el concreto masivo, que deberíamos revisar desde la planificación del proyecto cuando se presenten estas condiciones de obra; algunas de ellos son:
Documentos guías para la definición de concreto masivo.
Tomando como referencia las definiciones que brindan estos documentos, encontramos que un concreto masivo tiene aspectos técnicos relacionados con la temperatura, tipo de elemento, medidas del encofrado, contenidos de cemento, densidad de acero de refuerzo, entre algunos de los más destacados e importantes. Con base en esto, podemos decir que deberíamos revisar más de cerca el contenido y tipo de cemento, uno de los constituyentes más importantes de la mezcla de concreto. ¿Por qué? Porque es uno de los principales participantes en los cambios volumétricos que se pueden presentar durante la construcción de un concreto en masa. Además, porque estos dos factores son primordiales para la planificación del vaciado con miras a ciertas medidas preventivas que se deberían tomar.
De otra parte, debe analizarse el cemento y su relación directa con el agua de amasado. Cuando se mezclan inicia un proceso de reacción química conocido como hidratación, y en un corto periodo de tiempo iniciará el proceso normal de endurecimiento. Durante la hidratación se presenta un comportamiento exotérmico en la mezcla, el cual puede llegar a producir altas temperaturas con un nivel tal que, según sea el caso, serán aspectos clave a tener en cuenta durante el vaciado. Diferenciales de temperatura altos -que pueden prolongarse desde el vaciado hasta edades tempranas- pueden generar algún tipo de fisuras internas, las cuales -de alguna manera- se manifestarán en la superficie del elemento. Teóricamente, un contenido de cemento superior a 350 kg/m³ será un indicativo del posible comportamiento térmico de la mezcla.
En cuanto a la mezcla utilizada para elementos masivos, debería ser diseñada de forma tal que sea posible controlar -antes, durante y después del proceso vaciado- la generación de calor que pueda afectar el elemento. Cuando se funde un elemento masivo, el vaciado -generalmente- es continuo, por lo que es necesario que el fraguado del concreto sea extendido, pero de una manera acorde con el calor generado con el paso de los minutos. Es decir, se debe trabajar de forma coordinada entre la temperatura generada y los tiempos de fraguado. La utilización de cemento de bajo o moderado calor de hidratación es adecuada.
De otra parte, el uso de aditivos de última generación es importante para temas relacionados con la manejabilidad extendida, el control de temperatura, la posibilidad de retardo y buena cohesividad que permita una buena reología durante la colocación. Una alternativa adicional que se debería tener en cuenta es la utilización de hielo escamado en la mezcla para mitigar la generación de calor. En caso extremo se podría recurrir a técnicas más avanzadas como la utilización de nitrógeno líquido.
El elemento masivo tiene comportamientos particulares en todo su volumen. Se generan diversas zonas -si así podemos llamarlas- en el interior del concreto, conformadas por un núcleo y su perímetro. Suele suceder que el núcleo sea la zona que endurecerá más rápido, y si esto ocurre, puede afectar a su perímetro. Esto significa que, en la medida que el núcleo se endurezca más rápido, existirá mayor probabilidad de que se generen cambios volumétricos, lo que conduciría a fisuras por retracción que afectan la integridad del elemento. Es decir, las altas temperaturas que se presenten en el elemento se traducen en gradientes que generarán esfuerzos internos en la masa de concreto, que pueden sobrepasar resistencia a la tensión del material y producir las fisuras anteriormente mencionadas.
La disminución del gradiente térmico en todo el elemento es importante. Por tanto, acciones como humedecimiento de agregados, tiempos de producción sincronizados con el vaciado, y transporte de concreto en lo posible en trayectos cortos, serán determinantes para el éxito del proyecto. Una situación particular y como una recomendación personal, es utilizar cemento con temperatura inferior a 50 °C.
En obra
Es claro que la obra tiene también una alta participación en el cuidado del elemento masivo. Por tanto, medir la evolución de la temperatura durante el vaciado y en días posteriores brindará información sobre el comportamiento del concreto. El control de temperatura es algo que no se debe pasar por alto, es una actividad vital. Solo pruebas de laboratorio y a escala real pueden dar una verdadera dimensión de este parámetro para la planificación. Sin embargo, existe el documento ACI 201.2R. que como guía puede brindar alternativas técnicas para el control de la temperatura.
Prueba industrial a escala de concreto masivo.
Crédito: Cortesía Javier Andrade – Alejandro Moreno
De otra parte, los métodos de curado se deben mantener según las recomendaciones del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 solo con la excepción particular de no utilizar agua fría pues esta no brinda una condición adecuada a razón de las altas temperaturas que el elemento tendrá durante varios días. Se estaría sometiendo el elemento a un enfriamiento agresivo que causaría un choque térmico, el cual puede provocar daños al concreto masivo. La disminución de la temperatura debe ser gradual. El ACI 308 es una guía importante que se puede utilizar para consultar información referente al curado del elemento.
Proceso de curado en un concreto masivo.
Crédito: Cortesía Javier Andrade – Alejandro Moreno.
Control de calidad
El control de calidad del concreto es fundamental y su planificación debería estar ajustada a los códigos normativos y sus metodologías. La temperatura, pruebas de manejabilidad, ensayos de retracción o cambio dimensional y contenido de aire -si es necesario- son, junto con un adecuado proceso de toma de muestras según NTC 454, las herramientas técnicas que definitivamente deben ser parte de la trazabilidad del proceso constructivo de un elemento de concreto masivo.