1.- La Problemática
Las obras de concreto ejecutadas en las zonas alto andinas, con frecuencia sufren un prematuro deterioro, debido principalmente a las condiciones climáticas adversas que imperan en estas zonas, cuyas variaciones de temperatura en un mismo día son extremadamente altas, es así que en los períodos invernales durante el día se registran temperaturas ambientales comprendidas como promedio en los 20ºC . En estas zonas y a partir de las horas de la tarde 16:00 a 17:00 hrs. la temperatura disminuye bruscamente llegando en horas de la noche a registrarse -5ºC y hasta -15ºC ; fenómeno que en los años recientes se ha venido agudizando, afectando no solamente a las obras de concreto, sino también a la población asentada y a las actividades económicas que estas poblaciones desarrollan, como ser la crianza de camélidos sudamericanos, pastizales naturales y en algunas zonas en pequeña escala a la agricultura.
Pensemos en buscar procedimientos y soluciones que permitan evitar el pronto deterioro del concreto por efectos de las condiciones climáticas adversas, extremo frío como el indicado en las obras de la zona alto andina o el excesivo calor en las zonas bajas de la región.
Muy importante es la observación del comportamiento de las obras de concreto, nos hace pensar en primera instancia que afectación de los climas extremos se da principalmente en las etapas iníciales de preparación y colocación del concreto, de tal modo que si se prevé un adecuado control de las temperaturas en estas etapas iníciales de la vida del concreto, se conseguirá una mayor durabilidad y una mayor resistencia durante su vida útil.
El análisis de la problemática de la protección y curado inicial del concreto nos permitirá proponer medidas técnicas y procedimientos constructivos, con la finalidad de lograr una adecuada hidratación y endurecimiento del concreto antes de la puesta en uso de los elementos estructurales construidos.
2.- Conceptos Importantes
Antes de adoptar una solución sobre el procedimiento de curado, es necesario conocer en forma completa todos los mecanismos relacionados al comportamiento del concreto en las iníciales etapas de su vida. Y se debe tener presente que la producción y utilización del concreto basado en la aplicación de los principios generales establecidos en los Reglamentos Nacionales vigentes sobre el Tema y en normas internacionales como los de los diversos Comités del American Concrete Institute, muchas veces no son suficientes para abordar el problema de conseguir un concreto adecuadamente elaborado, que desde la temprana edad de su colocación y fraguado iniciales, puedan soportar la agresión climática propia de nuestro medio en alturas superiores a los 3 000 m.s.n.m. y donde el gradiente térmico sea evidente.
El concreto en el país es elaborado de acuerdo al Reglamento Nacional de Estructuras en los ítems definidos como materiales para el concreto, calidad del concreto y concreto en obra. Igualmente, se tiene en consideración la normatividad del ACI (American Concrete Institute).
Debido a la diversidad de climas que se presentan en nuestra región será necesario tener en cuenta estas variables para la producción de concreto y en especial para el proceso del curado, materia del presente trabajo de investigación.
Existen diversas tecnologías y alternativas para el curado del concreto de las que podemos mencionar las tres más importantes:
Curado con agua: da buenos resultados si se ejecuta adecuadamente, pero inconveniente en climas extremadamente fríos.
Curador Químico: Mediante el uso de materiales sellantes, evitan la pérdida de agua de hidratación, pero en climas extremadamente fríos, no es posible evitar el congelamiento, si no se utilizan procedimientos complementarios de protección, en las etapas iníciales del colocado; tales como: Nueva Tecnologías de curado mediante el abrigado con membranas térmicas, se evita la pérdida de agua y se asegura una temperatura adecuada.
La normatividad sobre el curado del concreto establece el mantenimiento de la temperatura sobre los 10ºC en un período de tiempo mínimo de siete días, después de su colocación y debe ser protegido de un secado prematuro y de daños mecánicos que pudieran ocurrir.
Existe la posibilidad aceptada de que un sistema de curado puede ser remplazado por cualquier otro después de un día de aplicación del primero, con el solo cuidado de evitar el secado superficial durante la transición.
Cualquier procedimiento de curado que se emplee está directamente relacionado con la resistencia especificada del concreto en consecuencia existe la posibilidad de suspender los procedimientos de curado cuando el concreto haya alcanzado un valor equivalente al 70% de su resistencia de diseño.
Todos los procedimientos para la preparación, transporte, colocación y curado del concreto en obra deben estar orientados a conseguir una adecuada calidad del concreto.
3.- Propiedades del Concreto en Obra
Las características de calidad del concreto, deben considerarse en función del grado de calidad de la estructura a construir. En consecuencia el concreto no solo debe estar adecuadamente proyectado, la estructura debe construirse correctamente. Con ello se provee suficiente resistencia para soportar las condiciones de trabajo de la estructura, solo se debe agregar como una condición la economía del proyecto tanto en la etapa constructiva como también en función del costo de mantenimiento durante su vida útil.
Exigencias de las mezclas:
De las principales exigencias que debe cumplir el concreto las más importantes son aquellas relacionadas a la primera etapa de colocación del concreto, siendo estas la trabajabilidad y la durabilidad que es una propiedad a tener en cuenta desde estas primeras etapas, que se proyectarán a los efectos que las condiciones del servicio impongan al concreto.
Trabajabilidad.- Definida como la facilidad con la que los componentes del concreto se pueden mezclar y después manejarse, esto es transportar y colocar a su ubicación en la estructura, el objetivo es que se pierda lo menos posible su homogeneidad. La trabajabilidad entonces depende de las proporciones de sus componentes y principalmente del contenido del agua de mezcla.
En general el grado de trabajabilidad no solo depende de la mayor o menor fluidez de la mezcla, esta propiedad está regida por las dimensiones y la forma de la estructura, y por las dimensiones, separación y la forma del refuerzo. Como ejemplo podemos citar que el concreto con una trabajabilidad conveniente, para una losa de pavimento, será difícil o literalmente imposible colocarlo en una sección muy delgada de concreto armado.
Los medios para evaluar y establecer el grado de trabajabilidad de una mezcla en obra, son realizados con el ensayo de revenimiento realizado con el Cono de Abrams.
Durabilidad.- Un concreto es durable cuando pueda soportar en forma satisfactoria los efectos de las condiciones de servicio al que está sometido durante su vida útil, tres son los fenómenos bajo los cuales se evalúa la durabilidad, estos son: el intemperismo, los efectos químicos el desgaste, a los que el concreto debe resistir adecuadamente.
a) Intemperismo: Este fenómeno producirá desintegración de la masa del concreto, el efecto se debe principalmente al efecto de congelación y descongelación confinada. Estas condiciones se dan con mayor frecuencia en climas donde se registran fuertes variaciones de temperatura o de gradiente térmico en cortos períodos de tiempo y a las alternativas de humedad y sequedad, sobre todo en obras de conducción.
En obra es posible elaborar y colocar un concreto que tenga buena resistencia a los efectos de los agentes del intemperismo, para ello es necesario que se tenga una cuidadosa atención a la selección de materiales, en cuanto su calidad así como a todas las fases del control de la obra.
La utilización de incorporadores de aire en la masa del concreto, ayuda mucho a mejorar la durabilidad del concreto, también es importante, siempre que sea práctico tomar medidas que permitan el drenaje adecuado de las superficies expuestas del concreto. Para obras de conducción como canales en las que el concreto estará permanentemente saturado, se debe tener en cuenta algún tipo de impermeabilización superficial para evitar en lo posible que el agua penetre en la masa del concreto y puede saturar los vacíos, incrementando con este procedimiento su resistencia a los cambios bruscos de temperatura.
b) Resistencia a ataques químicos: Las principales causas de la destrucción del concreto por agentes químicos se debe en esencia a la afinidad álcali-agregado, a lo que se debe que los álcalis del cemento reaccionan químicamente con los elementos minerales, que conforman los agregados, el deterioro resulta del contacto con estos agentes químicos, siendo los principales los sulfatos presentes en el agua subterránea o en el suelo que queda en contacto con el concreto. La afinidad álcali-agregado se caracteriza por las siguientes condiciones observables: agrietamiento, generalmente en forma irregular y en escala relativamente grande; agrietamiento en la superficie del concreto, por expansión excesiva del concreto exudado, gelatinosos u depósitos blancos amorfos, tanto en la superficie como dentro de la masa del concreto, especialmente en los huecos y en la vecindad de algunos fragmentos de los agregados afectados, como pueden ser las zonas periféricas de afinidad, alteración o infiltraciones en las partículas de los agregados, el fenómeno es típico en algunos tipos de rocas ácidas y volcánicas intermedias; igualmente la aparición de concreto de apariencia yesosa y quebradiza. Generalmente no son especificados ensayos para la determinación de la afinidad álcali-agregado, debido al elevado costo de estas, por lo que se indica ubicar la fuente de los agregados para una inspección visual, de existir alguna duda con respecto a la afinidad, podría considerarse el cambio de los agregados, o en su caso de la presencia de sulfatos en el suelo de fundación especificarse cemento con poco contenido de álcali, es decir cementos del tipo II, para concentraciones moderadas de sulfatos o de cemento tipo V para condiciones de presencia altas a severas de sulfatos.
La presencia de sulfatos de sodio, magnesio y calcio, en el suelo de cimentación de estructuras de concreto, puede ser detectada debido a la presencia de estas sales en forma de manchas blanquecinas, la presencia de estos depósitos, con frecuencia es indicativo de la necesidad de análisis del suelo para determinar si contienen concentraciones dañinas de sulfatos.
Curado del Concreto: En razón de que la durabilidad del concreto, debe ser un parámetro primordial para el diseño del concreto, se estima que la relación agua-cemento máxima se ha establecido como condición, el concreto desarrollará su resistencia a la compresión sin ningún contratiempo, siempre y cuando la colocación sea adecuada; lo que quiere decir en resumen: la producción del concreto de calidad conveniente, transporte y colado que no presente segregación, y compactación completa y sistemática; sin descuidar el curado, de acuerdo a las condiciones ambientales y a las necesidades de protección inicial del concreto.
4.- Temperaturas para el Concreto
Durante la presencia del tiempo frío, la temperatura del concreto al momento de su colocación no debe ser menor que los valores dados en la Tabla N º 01, en adición para prevenir temperaturas muy frías a edades tempranas del concreto, la temperatura del concreto debe ser mantenida cercana a las recomendadas para la temperatura de colocación durante le período de protección indicada en las tablas.
La duración depende del tipo y la cantidad de cemento, clima, aditivos acelerantes si son utilizados y de la categoría del servicio de la estructura. Las temperaturas mínimas se muestran en las siguientes tablas:
Tabla Nº 1 En función de las dimensiones de la estructura.
Línea | Temperatura del Aire | Dimensiones de la sección, dimensión mínima (mm.) | |||
300 | 300-900 | 900-1800 | 1800 | ||
Temperatura mínima del concreto colocado y para mantenimiento | |||||
1 | - | ||||
Temperatura mínima del concreto para la mezcla de acuerdo a la temperatura del aire | |||||
2 | |||||
3 | |||||
4 | |||||
Máxima temperatura permitida en las primeras 24 hrs. al final del período de protección | |||||
5 | - | ||||
ACI Comité 306
3.3. Table Nº 2 En función del tipo de estructura y del tipo de cemento.
Línea | Categoría | Período de Protección para la línea indicada en la tabla Nº 01 (días) | |
Cemento tipo I o II | Cemento tipo III o acelerante de fragua o cemento adicional de 60 kg/m3 | ||
1 | 1 Sin carga ni exposición | 2 | 1 |
2 | 2 Sin carga y expuesta | 3 | 2 |
3 | 3 Parcialmente cargada y expuesta | 6 | 4 |
4 | 4 Carga completa | De acuerdo a las Especificaciones del concreto estructural. | |
ACI Comite 306
La temperatura del concreto en el momento de la colocación debe encontrarse siempre cerca de la mínima temperatura indicada en la tabla Nº 01, sin embargo las mínimas temperaturas de colocación no deben superar el valor mínimo de 10ºC . Cuando el concreto es colocado a bajas temperaturas de 5ºC a 13ºC debe ser protegido mediante un mayor tiempo de curado de esta forma se conseguirá un desarrollo más elevado de la resistencia última y buena durabilidad y por consiguiente obtener similares características de fisuramiento que para el concreto en climas más calurosos.
