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2610

¿Cuál debe ser la temperatura máxima del concreto fresco?

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Normatividad
Normatividad
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Resumen:

El incremento de la temperatura del concreto fresco influye en el desempeño de la mezcla de concreto en estado plástico y endurecido, para lo cual debemos conocer sus efectos, mitigarlos y controlarlos. En este artículo se explica cuál es el efecto de la temperatura en el concreto y cuáles son sus límites. 

 

Algunos documentos, normas y textos sobre tecnología del concreto, especifican una  temperatura máxima del concreto en estado fresco o en estado plástico de 32 °C o 35 °C (normas que en la mayoría de los casos son copia de otras), tomando esta temperatura como regla general para especificaciones en licitaciones y proyectos, sin tener en cuenta el tamaño de los elementos de concreto a vaciar, temperatura ambiente y tiempos de vaciado, generando un "modelo" alrededor de la temperatura máxima del concreto. 

No obstante, al considerar los aspectos antes mencionados, se vale cuestionar el modelo, en particular cuando se habla de requisitos de temperatura máxima en climas cálidos cuando la mezcla se ha diseñado correctamente.


 

¿QUÉ DICEN LAS NORMAS?

Hay documentos que especifican algún parámetro de temperatura máxima para el concreto en estado fresco y otros que recomiendan tomar precauciones:

Normatividad temperatura máxima del concreto.

Como se puede ver hay diversos criterios y especificaciones con respecto a la temperatura máxima del concreto de acuerdo con la normatividad existente.

El espíritu de las normas al fijar una temperatura máxima es de carácter preventivo, por cuanto es bien sabido que con mayor temperatura se puede estar perdiendo manejabilidad, pero, ello no quiere decir que el concreto presente fraguado inicial a 32 °C, o que deba rechazarse.

Debe aclararse que el valor de temperatura máxima de 32 °C fue establecido para cementos Portland ASTM C150. Sin embargo, en Colombia se utilizan cementos adicionados que generan menor calor de hidratación e incrementan los tiempos de fraguado, adicionalmente, se cuenta con experiencias de colocación de concretos a 35 °C y un poco más, sin que ello implique problemas de calidad en el concreto durante el vaciado o al elemento estructural.

Veamos qué efectos produce la temperatura alta en el concreto.

¿QUÉ OCURRE EN EL CONCRETO CUANDO LA TEMPERATURA SE INCREMENTA?

En estado plástico

El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado plástico sin ningún tipo de control puede generar:

  • Mayor velocidad en la pérdida de consistencia de la mezcla
  • Mayor requerimiento de agua en la mezcla
  • Tendencia a remezclar.
  • Fraguado más rápido.
  • Dificultad en el manejo del vaciado, compactado y acabado.
  • Mayor probabilidad de presencia de fisuras por contracción plástica.
  • Necesidad de curado temprano.

 

Alternativas para controlar los efectos del incremento de temperatura en el concreto:

De acuerdo con lo descrito en la ACI 305R-10, el concreto se puede producir en climas cálidos sin límites máximos de temperatura, y se desempeñará satisfactoriamente si se toman las precauciones adecuadas en cuanto a la dosificación, producción, entrega, colocación, consolidación, acabado y curado.

Dentro de las alternativas para controlar los efectos antes mencionados están:

  1. Reducción de temperatura del concreto, esto se puede lograr utilizando los constituyentes del concreto con temperaturas lo más bajas posibles como: usar el cemento con temperatura menor a 60 °C, proteger del sol directo y rociar con agua los agregados y/o adicionando hielo a la mezcla, además, se recomienda vaciar en la hora más fría del día.
  1. Usar aditivos plastificantes y retardantes​ , los cuales producen los siguientes efectos:
  • Retención prolongada de asentamiento.
  • Control en la dosificación de agua.
  • Tiempos de fraguado controlados.
  • Optimización de la cantidad de cemento.
  • Mejor trabajabilidad en el tiempo.
  • Flexibilidad en la programación de las operaciones de vaciado y acabado.

Sin embargo, el hecho de adicionar hielo no siempre tiene los efectos deseados en la trabajabilidad del concreto, como se observa en el siguiente gráfico, en el cual para una misma temperatura ambiente de 34 °C se produce mayor pérdida de asentamiento en el concreto con hielo a 31 °C que el concreto en el que se incrementó la dosis de aditivo y con una temperatura de 35 °C.

Temperatura del concreto con hielo y sin hielo. Blog Argos.

Temperatura del concreto con hielo y sin hielo. Blog Argos.

Asentamiento del concreto. Blog Argos.

Asentamiento del concreto. Blog Argos.

1.1 En estado endurecido

El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado endurecido sin ningún tipo de control puede generar:

  • Mayor resistencia inicial y menor resistencia a los 28 días, debido a la formación desordenada de los cristales de etringita. 
  • Fisuración por gradiente térmico.
  • Formación temprana de la etringita tardía.

Como alternativa para controlar estos efectos está el uso de aditivos plastificantes y retardantes:

  • Contrarresta los efectos de un endurecimiento inicial durante retrasos extensos entre el mezclado y la colocación. 
  • Compensa la pérdida de resistencia a los 28 días por la prolongación en los tiempos de fraguado, permitiendo la formación de un sistema más ordenado.
  • Ayuda a eliminar las juntas frías.

 

La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo. 

  • Elementos estructurales de grandes dimensiones o masivos.
  • Elementos de concreto curado con vapor de agua.
  • Mezclas de concreto con alta dosificación de cemento en las cuales sea importante considerar el calor de hidratación.
  • Condiciones extremas de temperatura.

 Etringita. Blog Argos. 

Imagen 1. Etringita – Vista microscópica

 

En elementos masivos principalmente se recomienda realizar un estudio termodinámico para definir la temperatura inicial del concreto fresco y posteriormente en el elemento se realiza el monitoreo de la temperatura interna y externa con termocuplas.

Con base en lo anterior es que la ACI 301M-10 en el numeral 8.1.2 describe como requisito que el concreto después de colocado no debe exceder los 70 °C y la diferencia de temperatura máxima entre el centro y la superficie de colocación no debe exceder los 19°C.

Vaciado en edificio. Blog Argos.Imagen 2. Vaciado de concreto masivo en clima cálido con control de temperatura.

Fisuración por contracción térmica de concreto. Blog Argos.

Imagen 3. Fisura típica por retracción térmica

Al respecto la ACI 207.2R elaboró las siguientes tablas para identificar las elevaciones de temperatura en losas y muros función del espesor: 

Tabla 4.1 Elevación de temperaturas en losas sobre terreno

 

Tabla 4.2 Elevación de temperaturas en muros.

Esto quiere decir que en elementos de bajo espesor no es necesario limitar la temperatura del concreto fresco, porque no va a superar la temperatura máxima en estado endurecido de 70°C.

Referencias:

  • Instituto Nacional de Vías INVIAS (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. Artículo 630 - Concreto estructural.
  • Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación - Icontec (2019). NTC 3318 – Producción de concreto.
  • American Concrete Institute - ACI 318S (2019). Requisitos de reglamento para concreto estructural. Capítulo 26 – Documentos de construcción e inspección.
  • American Concrete Institute - ACI 301M (2010). Specifications for Structural Concrete. Section 4 – Concrete mixtures.
  • American Concrete Institute - ACI 305R (2010). Guide to Hot Weather Concreting. Chapter 5 – Production and delivery.
  • American Concrete Institute - ACI 207.2R (2010). Report on Thermal and Volume Change Effects on Cracking of Mass Concrete. Chapter 4—Heat Transfer and volumen change.
  • ASTM International C 94/C94M (2019). Standard Specification for Ready-Mixed Concrete. Chapter 12 - Mixing and Delivery.
  • Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (2010). Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR - 10. Título C – Concreto Estructural.
  • National Ready Mixed Concrete Association – NRMCA. CIP 12es – Colocación de concreto en clima cálido.
  • Portland Cement Association – PCA. Diseño y control de mezclas de concreto. Capítulo 13 – Colado en clima caluroso.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo. 

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Conclusión

La temperatura del concreto en estado fresco debe ser la necesaria para garantizar que no exceda los 70 °C después de vaciado y un gradiente máximo de 19 °C, garantizando la manejabilidad durante el proceso de vaciado.

La trabajabilidad y los tiempos de fraguado que pudieran ser afectados por una alta temperatura en el concreto pueden ser controlados mediante el uso de aditivos.

La pérdida de resistencia inicial puede ser compensada utilizando aditivos retardantes para conseguir una estructura más ordenada del concreto.

En el caso de vaciados masivos y/o condiciones ambientales extremas, es necesario realizar un estudio termodinámico, lo cual definirá el diseño de mezcla, la temperatura inicial necesaria y el sistema de disipación de calor, que exigirá la creación de un plan de colocación, curado y protección.

Temas clave:

Concreto en estado fresco Concretos masivos
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9 comments on article "¿Cuál debe ser la temperatura máxima del concreto fresco?"

Klisman Gilberth Alfaro Martinez

27/01/2020 7:45

¿ el anti-sol. verdaderamente me ayuda a disipar la energia solar mayores a 35c de tal manera que no se presenten fisuras por retracion,?

gracias.


LEVIN BRACHO

29/01/2020 11:40

Excelente artículo, en nuestro medio de trabajo es difícil tomar decisiones de aceptación o rechazo de concretos en estado fresco con desviaciones significativas de temperatura o manejabilidad, lo practico es generalmente tener un valor como referencia para este tipo de situación, porque recordemos que quien construye llámese empresa contratista o ejecutora, generalmente tiende a sacrificar la calidad para evitar sobrecostos, cuando fungimos como inspectores o fiscales de obra cae sobre nuestra responsabilidad el resultado final del concreto endurecido, y créanme que si este concreto queda fuera de especificaciones particulares a pesar de haber utilizado cualquier método o aditivo para corregir estas situaciones antes del vaciado se viven momentos de carácter profesional muy incomodos, por lo expuesto me inclino a que las especificaciones particulares de una obra me indique un valor máximo de temperatura con lo cual yo puedo refrendar o como soporte de la autorización del vaciado de concreto en cualquier elemento que pueda presentar cualquier desviación. Los lapsos del concreto en obra: Elaboracion-Transporte-Vaciado-Curado y Fraguado comprende tiempo valioso de obra, y este es una variable significativa en cualquier proyecto en ejecución. Gracias


Levin Bracho

29/01/2020 11:53

Saludos Edson, el Anti-sol si es el producto de la linea Sika da buenos resultados su uso, te puedo comentar que por las propiedades de sus componentes el forma una capa que evita la evaporacion temprana del agua contenida en el concreto y la cual necesita para un fraguado normal, evitando fisuras o grietas. Este producto no controla temperatura pero si de alguna forma se puede decir controla la cantidad de agua superficial al contenerla entre el concreto y la delgada capa que este forma, recuerda que la reaccion exotermica del fraguado alcanza temperaturas de ese orden. Me de gusto si te puede ayudar en algo mi pequeño comentario


nelson alexander zapata

30/01/2020 14:27

Muchas gracias es una publicación muy interesante, me quieta saber si al modificar la curva de calor en un concreto acelerado, bien sea con aditivos o con hielo, al instalarlo en climas cálidos, con el propósito de preservar la máxima temperatura de la mezcla ¿Traería consecuencias en la resistencia temprana?


Rodrigo Quimbay Herrera

22/02/2020 10:35

Buen articulo, pero se debe aclarar que se debe tener en cuenta otros aspectos complementarios respecto del control termico del concreto en el proyecto de construccion. Es importante implicar otros parametros del control termico del concreto, al aplicacion del control previo en laboratorio y planta, el uso de nuevas tecnologias de control y de nuevos criterios normativos al respecto.

En Colombia desde el año de 1995 he venido aplicando el control termico y de madurez del concreto TCTM en la industria (control en planta y obra, Central de Mezclas), en edificaciones e infraestructura-vias, puentes, canales (Calorimetrias del concreto convencional, masivo, industrializado, prefabricado, de bajo calor de hidratacion, bombeable desde 2001 en mas de 25 proyectos de construccion en Bogota, Cali, Villavicencio, Barranquilla y otras ciudades), implicando tambien el uso de normativas nacionales NTC Icontec, ASTM, ACI e ISO TC, desarrollo de proyectos de innovacion e investigacion aplicada (con constructoras y universidades), en mejoramiento de control por desempeño del concreto, optimizacion de la produccion del concreto en planta, sistemas de construcccion rapida y tradicional de edificaciones, entre otros.

Ver: http://bdigital.unal.edu.co/12423/1/rodrigoquimbayherrera.jun2012.pdf

Cordial saludo,

Ing. Rodrigo Quimbay Herrera, MSc.

Consultor en materiales, gestion y construccion

Miembro y Expresidente Comite normalizacion concreto Icontec CTN 100

Miembro comites internacionales de normalizacion ASTM C-09 e ISO TC 71

Email: Rquimbayh@unal.edu.co ro_quimb@hotmail.com @Roquimb


Rodrigo Quimbay Herrera

22/02/2020 10:39

Cordial saludo, efectivamente trae consecuencias, por lo que es fundamental el adecuado diseño, produccion, control termico y uso del concreto acelerado en clima calido.

Atte,

Ing. Rodrigo Quimbay Herrera, MSc.

Rquimbayh@unal.edu.co


Mayo Rivera

03/12/2020 12:18

Exelente aporte.


RAMON ALVAREZ HERNANDEZ

04/01/2021 13:11

En la literatura técnica sobre concreto está muy claro los efectos nocivos de usar concreto caliente. Si usan agregados, agua y cemento caliente el resultado es un concreto caliente, por lo que la planta debe tomar medidas para rociar los agregados, que el silo de cemento no esté expuesto al sol y usar agua con hielo para bajar su temperatura.

Hay fórmulas para conocer la temperatura del concreto con base en la temperatura de sus componentes. ¿Por qué razón vamos a comprometer la calidad del concreto de la estructura, porque el proveedor del concreto no pudo controlar la temperatura?. Si sabemos de antemano de que la trabajabilidad y los tiempos de fraguado se afectan por una alta temperatura por qué razón no controlarla?

Las normas ICONTEC contenidas en el reglamento NSR-10 son de obligatorio cumplimiento, ¿Para qué incumplirlas conociendo los efectos adversos del concreto con altas temperaturas?

1] Pérdida de asentamiento

2) Aumenta velocidad de fraguado y disminuye el tiempo disponible para el transporte, colocación y acabado.

3) El concreto debe permanecer plástico el tiempo suficiente para permitir el colado de cada capa sin el desarrollo de juntas frías.

4) En clima cálido, hay un aumento de la tendencia de formación de fisuras tanto antes como después del endurecimiento.

5) Las temperaturas elevadas del concreto afectan la resistencia a la compresión f'c.

Conclusión. En clima cálido es indispensable el control de la temperatura a un máximo de 36°C, de acuerdo con la tolerancia de ASTM C-94.


luis fernando olivares peña

11/02/2021 7:33

Excelente articulo.

Muchas gracias...!!!

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