UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICAFACULTAD DE INGENIERIA CIVILCONCRETO EN CLIMAS FRIOS

1. Definicin: En general se consideran condiciones extremas de temperatura para el concreto cuando la temperatura ambiental es inferior a 5 C y superior a los 28 C, en cuyo caso se debe tener especial cuidado en la seleccin de materiales, dosificacin, preparacin, transporte, curado, control de calidad, encofrado y desencofrado del concreto. Tambin podemos considerar como condicin extrema la combinacin de condiciones especiales de temperaturas ambientes, humedades relativas y velocidad del viento. Es necesario que se obtengan registros histricos de las temperaturas ambientales mximas y mnimas de la zona en donde se construye la obra. Si la temperatura ambiental media se mantiene superior a 10C ya no se considera clima fro. En el caso de las normas Peruanas y otras sudamericanas consideran clima fro a aquel en que, en cualquier poca del ao la temperatura ambiente puede estar por debajo de 5 C. Cuando el concreto se congela el agua libre se convierte en hielo aumentando su volumen que en estado slido rompe la dbil adherencia entre las partculas del concreto, si an no se ha iniciado el proceso de endurecimiento. Asimismo debido a las bajas temperaturas se produce una disminucin de la actividad o reaccin qumica, para el proceso de endurecimiento del concreto el cual puede llegar a disminuir notablemente. Por todos estos motivos los ciclos de congelamiento y deshielo, pueden afectar gravemente la calidad final del concreto aun cuando se haya iniciado el proceso de endurecimiento. Los climas fros y muy secos afectan el concreto originando el secado, principalmente de su superficie. La resistencia mnima para que no se produzcan reducciones significativas en la resistencia final del concreto debido al congelamiento es de 35 kg/cm2 (ACI o BS8110), por lo cual es fundamental la proteccin del concreto durante las primeras 24 horas hasta lograr esa resistencia mnima. En general las medidas a adoptar en climas fros se resumen en:a) Controlar la temperatura del concreto dentro de rangos permisibles durante la preparacin, transporte, colocacin y curado. b) Evitar que el concreto se congele hasta lograr su resistencia mnima

Tambin el clima frio se define como un periodo donde, por ms de 3 das consecutivos existen las siguientes condiciones:

a. La temperatura promedio diaria del aire es menor a 5 grados C.b. La temperatura del aire no es mayor a 10 grados C durante ms de la mitad de un periodo cualquiera de 24 horas.*La temperatura promedio diaria es el promedio de las temperaturas mayor y menor.2. OBJETIVOSLos objetivos de las normas para concreto en clima frio son: Evitar el dao al concreto ocasionado por el congelamiento de etapas tempranas. Cuando la cuenta con agua externa, el grado de saturacin del concreto recin colocado disminuye conforme el concreto gana madurez y el agua del mezclado se combina con el cemento durante la hidratacin. Asegurar que el concreto alcance la resistencia requerida para tener mayor seguridad al momento de cargar y posicionar la estructura en el lugar indicado. Tener la condiciones ptimas de curado para que su desarrollo sea normal, para as obtener la resistencia adecuada. Tratar de evitar los cambios bruscos de temperatura especialmente durante su desarrollo para que la resistencia del mismo se conserve. Mantener la consistencia entre la capacidad y la resistencia planeada, para as conservar la vida til del concreto.3. MATERIALES Los materiales (cemento, agregados, agua y aditivos) deben cumplir estrictamente lo establecido en las normas ASTM C150, ASTM C33, ASTM C 494 Los ensayos de calidad de los agregados debern incluir el de Durabilidad (ASTM C88) El cemento se almacenar en silos debidamente aislados y protegidos, debiendo evitarse utilizar cementos con fraguado lento. Los agregados debern estar protegidos de las lluvias, nieve o vientos y evitar su congelamiento, especialmente los agregados lavados.

4. DISEOS DE MEZCLA Los diseos de mezcla deben desarrollarse mediante mezclas de prueba en el lugar de la obra en las mismas condiciones en que estar la estructura a vaciar. Para concretos sometidos a procesos de congelamiento y deshielo, se deber cumplir con los requisitos de relaciones agua/cemento mximas de tablas en las diversas normatividades segn la zona, siendo para ello recomendable utilizar aditivos plastificante-reductores de agua. Debido a las restricciones en la relacin a/c los consumos de cemento son usualmente mayores que para un clima en condiciones normales. Ejem. : El Contenido de Cemento para un fc=210 kg/cm2 puede ser 180/0.50 = 360 kg/m3. El concreto debe fabricarse con aditivos Incorporadores de aire, para permitir la expansin volumtrica del agua de la mezcla durante el congelamiento, teniendo en cuenta la disminucin de resistencia por efecto del aire incorporado y el aumento de la trabajabilidad al mismo tiempo. Las dosificaciones usualmente van desde 0.1% al 0.6% en peso del cemento. Se pueden utilizar aditivos acelerantes de fragua, previo estudio de los tiempos de fragua inicial y final del concreto, para disminuir los tiempos de endurecimiento del concreto. Los aditivos con cloruros no se deben utilizar en el concreto pretensado. En general los aditivos deben haber sido probados al pie de obra antes de usarlos.

5. PREPARACIN DE LA MEZCLA Para lograr que el concreto tenga la temperatura adecuada es ms econmico y prctico calentar el agua y/o agregados no siendo recomendable ni econmico calentar el cemento ni los aditivos. Calentar el agua es usualmente la mejor alternativa ya que tiene un calor especfico 4 o 5 veces mayor que el de los agregados. Para calentar el agua se utilizan normalmente calderos industriales hasta llegar a una temperatura mxima de 70 C. Para calentar los agregados se utiliza normalmente chorros de vapor, no siendo recomendable los hornos, aire caliente ni fuego directo. Si el agua o el agregado son calentados previamente deben mezclarse entre ellos antes de entrar en contacto con el cemento. La temperatura del concreto fresco se puede determinar previamente en base a la temperatura de los materiales mediante la frmula: Dnde: Tcf = Temperatura del concreto fresco Ta = Temperatura de los agregados Pa = Peso seco de los agregados (Kg) Tc = Temperatura del cemento Pc = Peso del cemento.(Kg) Tw = Temperatura del agua Pw = Peso del agua

6. TRANSPORTE DE LA MEZCLA Debe planificarse los procedimientos de produccin de concreto, evitando grandes distancias de transporte, largas esperas en la colocacin y largas canaletas de vertido de tal manera que se reduzcan las prdidas de calor. La siguiente frmula nos da una referencia de las prdidas de calor o temperatura cuando se transporta la mezcla en un camin concretero:Dt = 0.25(T Ta)Donde: Dt = Prdida de calor o temp. ( C/ hora de espera) T = Temperatura deseada en obra Ta = Temperatura ambiente.7. COLOCACIN DEL CONCRETO Todos los materiales integrantes del concreto as como el acero de refuerzo, material de relleno, y suelo con el cual el concreto ha de estar en contacto, debern estar libres de nieve, granizo o hielo, recomendando algunos autores mantener la zona a un mnimo de 2 C. Si la temperatura es menor de 10 C se recomienda calentarse el acero de refuerzo mayor de 1" y los insertos metlicos. En las juntas se puede calentar el concreto antiguo y picarlo profundamente. El espesor de las capas de concreto debe ser el mayor posible compatible con el proceso de compactacin del concreto. La temperatura del concreto fresco no debe ser muy alta para evitar el choque trmico, no debiendo ser mayor en 6 C que la mnima especificada.

8. CURADO Y PROTECCIN DEL CONCRETO El curado se define como el proceso para mantener la humedad y la temperatura del concreto recin colocado, durante algn perodo definido posterior a la colocacin, vaciado o acabado, para asegurar la hidratacin satisfactoria de los materiales cementantes y el endurecimiento y la adquisicin de resistencia propios del concreto. En general el curado se debe mantener a 10 C por lo menos los 7 primeros das y por 10 das si se usa cementos IP, IPM o puzolnico.Luego de la proteccin inicial durante las primeras 24 horas hasta lograr la resistencia mnima de 36 kg/cm2, es necesario prolongar la proteccin y curado el mayor tiempo posible siendo lo recomendable la proteccin y curado por 3 das para luego proseguir con el curado. Cuando la temperatura del medio ambiente es menor de 5 C, la temperatura del concreto ya colocado deber ser mantenida sobre 10 C durante el perodo de curado (mnimo de 6 das para secciones delgadas). Algunos autores recomiendan que si la temperatura est por encima de los 5 C es necesario la proteccin del concreto slo las primeras 24 horas. Se tomarn precauciones para mantener al concreto dentro de la temperatura requerida sin que se produzcan daos debidos a la concentracin de calor, tratndose de no utilizar dispositivos de combustin, durante las primeras 24 horas, a menos que se tomen precauciones para evitar la exposicin del concreto a gases que contengan bixido de carbono. En condiciones extremas de climas fros es fundamental e indispensable tomar muestras de testigos adicionales de control en obra para curarlas bajo las mismas condiciones de la estructura vaciada y as verificar la eficiencia de los mtodos de proteccin y curado. Se considera satisfactorio el curado y proteccin, cuando la resistencia promedio de las probetas de obra son mayores o iguales al 85% de la resistencia de las probetas curadas en laboratorio.

9. ENCOFRADO Y DESENCOFRADO Los plazos de desencofrado se deben determinar en base a requisitos de resistencia antes que tiempos mnimos, debiendo el proyectista indicar el % fc a partir del cual se puede proceder al desencofrado. Para determinar estos plazos son determinantes los resultados de resistencia de las probetas de obra. Los encofrados de madera dan mejor resultado que los metlicos debido a que retienen mejor el calor, salvo que se forren con material aislante en la superficie exterior.DIAS ENQUE SE PUEDE DESENCOFRAR SEGN SU % fc Se puede desencofrar a 1 da, 3 das, 7 das y 28 das.

10. CONTROL DE LA CALIDAD El control de calidad del concreto (materiales, produccin, transporte, concreto fresco y colocacin, y concreto endurecido), debe ser mucho ms estricto que para condiciones normales. Se debe llevar un control por camin, consignando los datos de tiempo de carguo, tiempo de mezclado, tiempo de viaje, tiempo de espera, tiempo de vaciado, contenido de aire, asentamiento, temperatura ambiental, temperatura del concreto, agua aadida en planta, adems de las caractersticas fsicas de los agregados con controles de humedad cada hora , ms an si la arena es lavada. Se deben moldear testigos para ensayar a la resistencia a 1 da, 3 das, 7 das y 28 das, dejando de reserva para mayores edades, siendo fundamental tomar muestras adicionales para las probetas de obra.11. ZONIFICACIN DE CLIMAS FRIOS EN EL PER En el mapa de la figura se observa los climas fros y frgidos, ubicados a lo largo de la Cordillera de los Andes en Per. Las temperaturas son inferiores a 10 C son propias de ciudades como Abancay, Arequipa, Ayacucho, Cajamarca, Huancavelica, Huancayo y Huaraz En climas fros la preocupacin principal de un diseo de mezcla es: Que el concreto presente un comportamiento favorable para llegar a la resistencia deseada y para lo cual hay que tener en cuenta diversos factores que afectan la durabilidad del concreto y los efectos que se presentan en cada material, para el respectivo control se aadirn aditivos Incorporadores de aire cuyos razones explicaremos ms adelante.12. CONGELAMIENTO Y DESHIELO Constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. Este fenmeno, se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como en los agregados de manera independiente, as como en la interaccin de ambos por lo que su evaluacin debe abordar cada uno de estos aspectos.13. EFECTO EN LOS AGREGADOS En los agregados existe evidencia de que por los tamaos Mayores de los poros capilares Por otro lado cuando menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor ser el efecto del congelamiento interno de la misma que tienen baja durabilidad ante la accin de ciclos de congelacin, son aquellos con un grado de porosidad de moderado a alto, lo que les permite retener y mantener un grado de saturacin relativamente alto, cuando se encuentran incorporados ya en el concreto.14. EFECTO ENTRE LA PASTA Y LOS AGREGADOS Existe la denominada Teora Elstica que considera un efecto mixto de los agregados sobre la pasta; ya que al congelarse el agua dentro de ellos se deforman elsticamente sin romperse por tener una estructura ms resistente que la del cemento y ejercen presin directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las ocasionadas en el cemento independientemente.15. RECOMENDACIONES PARA LOGRAR UN PTIMO RESULTADO a) Tener el control de la temperatura del concreto, durante la preparacin, transporte, colocacin y curado. b) Evitar que el concreto se congele, hasta que se logre el endurecimiento que evite la prdida significativa de la resistencia final, as como deterioro en el acabado.Recomendaciones para la mezcla * El A.C.I. recomienda valores de temperatura mnimas, de colocacin de la mezcla, en funcin de la dimensin mnima del encofrado. * Dependiendo del estado del cemento, agua y agregados, as como el proceso de preparacin del concreto, depender que para lograr la temperatura adecuada se tenga que calentar el agua o los ridos, y en algunos casos ambos. No se acepta calentar el cemento o los aditivos. * La temperatura de los materiales al ingresar y la del concreto al salir de la mezcladora, no deben ser mayores que los valores dados. * Los diseos de mezcla deben ejecutarse buscando concretos con la menor permeabilidad posible, lo cual se logra reduciendo la relacin agua/cemento a mnimo compatible con la trabajabilidad para lo cual el ACI recomienda relaciones entre 0.45 y 0.50. * Los aditivos Incorporadores de aire, tienen un efecto mnimo en combatir el congelamiento en los agregados, para lo cual es til el ensayo de durabilidad de los agregados, que da una idea del comportamiento ante el interperismo. * Cuando el agua es calentada, debe evitarse el contacto prematuro del agua caliente con cemento, ya que esto puede producir un fraguado violento.

16. RECOMENDACIONES PARA EL CALENTAMIENTO DE LOS MATERIALES: Si la temperatura del agua se calienta a ms de 65Cse tendr en cuenta: * Mezclar el agua con el agregado grueso e introducir el cemento. * Que el agua ingrese lentamente cuando el cemento y el agregado son cargados. * No combinar el agua con el cemento * Evitar calentar agregados cuando sea suficiente hacerlo con el agua. * El agregado se calentar cuando tenga Porciones congeladas, mediante: * Inyeccin de chorros de vapor a tolvas o pilas de agregado. * Ubicacin de tolvas en lugares cerrados, y calentados artificialmente. * Temperatura del agregado no mayor de 66F. (18C)17. EXPOSICION DEL CONCRETO A CONGELAMIENTO Y DESHIELO SEGN LA NTP.

a. Los concretos de peso normal y los de pesos livianos expuestos a condiciones de congelamiento y deshielo o a productos qumicos descongelantes deben tener aire incorporado, con el contenido total de aire indicado en la Tabla 4.1. La tolerancia en el contenido total de aire incorporado debe ser de 1,5%. Para concretos con fc mayor de 35 MPa, se puede reducir el aire incorporado indicado en la Tabla 4.1 en 1%.

En la Tabla 4.1, una exposicin severa es cuando, en un clima fro, el concreto puede estar en contacto casi constante con la humedad antes de congelarse o cuando se emplean sales descongelantes. Ejemplos de esto son pavimentos, tableros de puentes, aceras, estacionamientos, y tanques para agua. Una exposicin moderada es cuando, en clima fro, el concreto est expuesto ocasionalmente a humedad antes de congelarse y cuando no se usen sales descongelantes. Ejemplos de esto son algunos muros exteriores, vigas y losas que no estn en contacto directo con el suelo. N.T.E. E.60 CONCRETO ARMADO 25 b. Los concretos expuestos a las condiciones especiales de exposicin sealadas en la Tabla 4.2 deben cumplir con las relaciones mximas agua-material cementante y con la resistencia mnima fc sealadas en sta. Adems, el concreto que va estar expuesto a productos qumicos descongelantes debe cumplir con las limitaciones indicadas en c.

c. Para concretos que van a estar expuestos a productos qumicos des congelantes, el peso mximo de las cenizas volantes, otras puzolanas, micro slice o las escorias incluidas en el concreto, no debe exceder los porcentajes respecto al peso total de materiales cementantes dados en la Tabla 4.3.

18. BIBLIOGRAFIAhttps://www.google.com.pe/search?q=construccion+en+climas+frios+en+per%C3%BA&espv=2&biw=1366&bih=623&tbm=isch&imgil=QvgHafuVDLCztM%253A%253Byh8m5H6C4OdznM%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fcivilgeeks.com%25252F2011%25252F09%25252F28%25252Fel-concreto-en-climas-frios-consideraciones%25252F&source=iu&pf=m&fir=QvgHafuVDLCztM%253A%252Cyh8m5H6C4OdznM%252C_&usg=__I-7wHVuQDIVUAfRsGuQN8X9G3i8%3D&ved=0CEgQyjdqFQoTCIzKnOmc8cYCFYiLDQodHIEBrA&ei=LdqwVcz_N4iXNpyChuAK#imgdii=QvgHafuVDLCztM%3A%3BQvgHafuVDLCztM%3A%3BpyfCvKPhTsqJsM%3A&imgrc=QvgHafuVDLCztM%3A&usg=__I-7wHVuQDIVUAfRsGuQN8X9G3i8%3Dhttp://www.buenastareas.com/ensayos/4-Colocaci%C3%B3n-Del-Concreto-Clima-Frio/3114116.htmlhttp://www.vivienda.gob.pe/dnc/archivos/Estudios_Normalizacion/Normalizacion/normas/E060_CONCRETO_ARMADO.pdfhttp://cybertesis.urp.edu.pe/bitstream/urp/157/1/speicher_mb.pdfhttp://www.buenastareas.com/ensayos/4-Colocaci%C3%B3n-Del-Concreto-Clima-Frio/3114116.htmlTECNOLOGIA DEL CONCRETO4