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jul. 6 de 2017
Concreto
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Resumen:

Al inicio del proceso de hidratación del cemento las partículas no están interconectadas, por lo tanto, si se tiene más agua, se separan más las partículas. Pero mientras la hidratación crea micro-conexiones entre las partículas se puede aplicar agua de curado para sostener la hidratación, lo cual aumenta las conexiones firmes que sostienen las partículas de cemento en su lugar. 

Por esta razón, al incrementar la cantidad de agua para mezclas en la planta, adicionar agua en la mixer, rociar agua en la superficie de concreto fresco, se puede incrementar la cantidad de poros y disminuir la durabilidad del concreto.

Sin embargo, la humidificación del aire sobre el concreto disminuye la tasa de evaporación y la aplicación de coberturas saturadas o rociadores de agua  permite que se creen poros más densos y fuertes que conllevan a una superficie de concreto más durable. Pero cuando comienza a secarse la superficie del concreto ¿qué problema ocurre?

Inicio del proceso de hidratación del cemento

Secado de la superficie

Poco tiempo después de que la losa de concreto es colocada e inicialmente nivelada, las partículas más densas del agregado  se asientan debido a la gravedad y empujan el agua de la mezcla hacia la superficie. A esto se le llama sangrado y ocasiona la aparición de una capa de brillante de agua en la superficie del concreto.

La mala noticia es que el acabado del concreto debe ser retrasado hasta que la capa de agua desaparezca, ya que esto puede ocasionar que el agua regrese al concreto e incremente la porosidad  en la superficie. La buena noticia es que hasta que el agua se evapore el concreto cerca a la superficie sigue saturado con agua. Sin embargo, tan pronto el agua se evapore, el concreto cerca a la superficie comienza a secarse, lo que causa severos problemas.

Las partículas más densas del agregado se asientan

El primer problema es que el secado inmediato conlleva a la contracción. A medida que se vuelve más delgada la película de agua que rodea cada partícula sólida, la tensión superficial del agua junta las partículas y crea una succión dentro del concreto fresco (esto es exactamente lo que ocurre cuando se seca la tierra saturada, donde se puede medir la presión de succión con instrumentos de análisis de suelos). Mientras que esta succión conlleva a que se contraiga la porción delgada y superficial del concreto que se encuentra secándose, a cierta distancia de la superficie el concreto no se encuentra secándose o encogiéndose y, por ende, se resiste ante la contracción. La resistencia a la contracción crea una tensión en la superficie del concreto. Si esta tensión es equivalente a la resistencia a la tensión del concreto, ocurre fisuración

Como la resistencia  del concreto y la resistencia a la fisuración dependen de los enlaces microscópicos que se forman durante la hidratación del cemento , el grado de fisuración depende del tiempo y la temperatura: entre menos tiempo se demore la superficie en secarse, menor será la resistencia a la fisuración. Cuando el concreto está joven y se fisura  aún estando suave, se le dice fisuración por contracción plástica, y cuando el concreto se fisura cuando está sólido y brillante se le dice fisuración por contracción por secado . Ambos tipos de fisuración poseen la misma causa pero ocurren en diferentes etapas de la vida del concreto.

A veces sucede que el viento sobre la superficie del concreto es tan alto y la humedad del aire tan baja que el secado de la superficie y la contracción ocurren antes que haya una hidratación significativa. Dado el caso, el concreto no poseería resistencia a la fisuración y, por ende, se comportaría como un suelo arcilloso. Bajo estas condiciones el secado y la contracción pueden ser tan agresivos que, en adición a la fisuración, se formaría una corteza que causaría serios problemas para el subsiguiente acabado.

La solución para esta condición es el rociamiento de agua para elevar la humedad, seguido por compuestos de curado después del acabado inicial y agua después del curado  final. Además, se debe considerar el cambiar el horario para la colocación del concreto a una hora del día más favorable, instalar barreras contraviento o sombras, colocar muros o paredes antes de las losas, o modificar la mezcla de concreto para reducir la vulnerabilidad ante la contracción (esto puede incluir la selección de agregados y cementos con bajas características de contracción, la reducción del contenido total de pasta o la inclusión de aditivos reductores de contracción).

Rociamiento de agua para elevar la humedad

La tasa crítica de evaporación equivale a la tasa de sangrado

Aunque la predicción de la tasa de evaporación no es una ciencia exacta, es posible identificar las condiciones que pueden poner al concreto en riesgo de fisuración por contracción prematura. La clave es recordar que la superficie comienza a secarse tan pronto la tasa de evaporación es mayor que la tasa de sangrado. Esta observación conlleva a la conclusión de que muchas de las modernas mezclas de concreto de alto desempeño tienden a experimentar más fisuraciones prematuras o plásticas que las mezclas menos sofisticadas. Esto se debe a que las mezclas de alto desempeño a menudo poseen altos contenidos de pasta que ocasionan contracciones, mientras que los agregados se resisten a esta; igualmente, se debe a que las mezclas de alto desempeño usualmente se formulan para tener baja permeabilidad (alta resistencia a la penetración de agua). A menudo esto se logra con una baja relación agua/cemento y materiales cementantes suplementarios, que no solo reducen la permeabilidad en el concreto endurecido sino también la tasa de sangrado del concreto fresco.

Como usualmente las mezclas de alto desempeño tienen una baja tasa de sangrado, la tasa de evaporación requerida para iniciar el sangrado también es baja. Hoy en día debido a los concretos de alta resistencia y a los cementos finos, las tasas típicas de sangrado están más cercanas a 0,5 kg/m2/hr, incluso antes de la adición de materiales cementantes suplementarios. Con la adición de puzolanas, la tasa de sangrado puede disminuir y los concretos de alto desempeño con contenido de humo de sílice  pueden llegar a tener tasas de sangrado cercanas a cero. Aunque este tipo de concreto proporciona altos valores cuando están endurecidos, son altamente vulnerables al secado y contracción prematuros cuando son mezclados y colocados. Se debe notar que como la tasa de sangrado para cualquier concreto alcanzará cero, la tasa de evaporación tolerable también alcanzará este límite.

Condiciones que pueden poner al concreto en riesgo de fisuración

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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.

"Pero mientras la hidratación crea micro-conexiones entre las partículas  se puede aplicar agua de curado para sostener la hidratación, lo cual aumenta las conexiones firmes que sostienen las partículas de cemento en su lugar".

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Conclusión

Para garantizar durabilidad, buen desempeño y evitar patologías futuras, es indispensable considerar las recomendaciones y buenas prácticas constructivas en obra. Adicionalmente, es de vital importancia conocer cómo reacciona cada uno de los materiales, especialmente el cemento cuando es mezclado con los otros materiales para así garantizar un buen desempeño de la mezcla en la obra.

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