Universidad Nacional de San Agustn

Facultad de Ingeniera Civil

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS Clima fro, periodo durante el cual por mas de tres das consecutivos, la temperatura media diaria esta por debajo de 4.5C.

Proteccin para colocacin se incrementa conforme temperatura ambiente decrece.Proteger al concreto desde que sale de la mezcladora hasta que alcance resistencia deseada.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOSEL CASO PERUANO 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 inferiores a 10 C son propias de ciudades como Abancay, Arequipa, Ayacucho, Cajamarca, Huancavelica, Huancayo y Huarz.

BUEN COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO Entregar un concreto cuya temperatura sea lo suficientemente alta para controlar peligro de congelacin.Incorporar aire para reducir peligro de congelacin. Acelerar desarrollo de resistencias iniciales.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOSLos factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que producen el deterioro del mismo. Estos factores se clasifican en 5 grupos: Congelamiento y Deshielo Ambiente qumicamente agresivo Abrasin Corrosin de metales en el concreto Reacciones qumicas en los agregados.

CONGELAMIENTO Y DESHIELO El 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.

CONGELAMIENTO Y DESHIELOEfecto en los agregados, En los agregados existeevidencia 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

CONGELAMIENTO Y DESHIELOEfecto entre la pasta y los agregados, Existe ladenominada 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.

Aditivos incorporados de aireEn concretos normales, existe un promedio de 1% de poros de aire atrapado, los cuales no son suficientes para evitar el deterioro del concreto cuando el agua llega a congelarse en los poros saturados del mismo. Ello es debido a que los poros de aire atrapado no se encuentran lo suficientemente cerca de todos los poros capilares, en los que el hielo puede formarse y por tanto no son una ayuda segura en el control de los esfuerzos resultantes.

Aditivos incorporados de aireEl principio de los incorporadores de aire, consiste en introducir una estructura adicional de vacos no interconectados, que permiten asimilar los desplazamientos generados por el congelamiento eliminando las tensiones.

ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE EN EL MERCADO NACIONAL

Air Mix 200 Entrampaire FroBe - Sika Micro Air

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS Si an no se ha iniciado el proceso de endurecimiento, y el concreto se congela, el agua de amasado an libre se convierte en hielo y se detiene el proceso de endurecimiento, debido a que el aumento volumtrico del agua en estado slido rompe la dbil adherencia entre las partculas del concreto. Si el endurecimiento se iniciara quedar suspendido hasta que el concreto se descongele, reinicindose el proceso en el punto que qued; habr una merma en la resistencia final, grado de compactacin y adherencia.

CONCRETO EN CLIMAS FRIOS El ciclo de congelamiento y deshielo puede tener efectos desastrosos en la calidad final del concreto, an se haya iniciado el proceso de endurecimiento. Para lograr un ptimo resultado, se debe tener en cuenta: 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.

ALMACENAMIENTO DE MATERIALES El almacenamiento en silos o lugares cubiertos.

Los agregados en sitios secos y a cubierto de lluvias, nieve y vientos fuertes. En el caso de agregados que hayan sido lavados, especialmente arena, se recomienda el uso de mantas trmicas que retengan el calor del da, para evitar la formacin de hielo entre partculas.El agua deber ser almacenada en estanques o depsitos cerrados, lo ms cerca posible al lugar de la mezcla y tratando de evitar el mayor recorrido por tuberas.

PREPARACIN DE 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 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.

Diseos de mezcla 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 intemperismo.

LA SECUENCIA DE INGRESO DE LOS MATERIALES PREVIAMENTE CALENTADOS A LA TOLVA Cuando el agua es calentada, debe evitarse el contacto prematuro del agua caliente con cemento, ya que esto puede producir un fraguado violento y la formacin de grumos de cemento, por lo que deber ingresarse junto con el agregado grueso la mitad del agua de amasado, agregando posteriormente la arena, cemento y el resto del agua.

Cuando se calientan los agregados y el agua, se debe ingresar la grava, luego el cemento, la arena y por ltimo el agua.

LA SECUENCIA DE INGRESO DE LOS MATERIALES PREVIAMENTE CALENTADOS A LA TOLVA En general, siempre es ms fcil y conveniente, y en la mayora de los casos ms econmico, calentar el agua antes que los ridos, debido a que el agua tiene un calor especfico de 4 a 5 veces ms caloras que cada Kg. de piedra o arena.

MTODOS PARA CALENTAR EL AGUA Mediante calderos industriales, para luego ser transportado, mediante caeras aisladas trmicamente hasta las tolvas de mezclado, o en obras ms pequeas, puede usarse bateras de calentadores domsticos , a gas o elctricos. El agua no debe ser calentada a ms de 70 C.

MTODOS PARA CALENTAR LOS AGREGADOS Los mtodos para calentar los agregados son, en general, ms complicados, recomendndose lo siguiente: Chorros de vapor, el mismo que debe ser aplicado uniformemente en todo el acopio, para no tener variaciones en la temperatura, ni en el contenido de humedad.

No usar hornos de secado o chorros de aire caliente, ya que producen secado excesivo de rido, aumentando su grado de absorcin y disminuyendo la trabajabilidad de la mezcla.

TRANSPORTE DE LA MEZCLA El transporte de la mezcla debe ser hecho de tal manera que la prdida de temperatura sea mnima, por lo que no se acepta la transferencia a otros transportes hasta llegar al lugar de descarga final.Se debe tener especial cuidado en el transporte en vehculos descubiertos, sobre todo en tramos largos.

COLOCACIN DEL CONCRETO En la colocacin del concreto se debe seguir las siguientes recomendaciones: Previo a la colocacin sobre el terreno natural y/o en el interior de los encofrados, debe observarse si hay presencia de hielo o si la temperatura de los mismos est bajo el punto de congelacin.

COLOCACIN DEL CONCRETO A temperaturas menores de 10 C, debe calentarse el acero de refuerzo de dimetros de 1" o ms y tambin los insertos metlicos, a temperaturas por encima del punto de congelacin. En el caso de juntas de llenado, se debe calentar el concreto antigo, previo a la colocacin del concreto nuevo.

TEMPERATURA DE COLOCACIN DE CONCRETO EN TIEMPOS FRIOSEspesor del Elemento (cm) Menor que Entre Mayor que 30 30 - 80 80 Temperatura Mnima (C) 13 10 5

TEMPERATURAS DE MEZCLADO DEL CONCRETO EN TIEMPOS FROS

Temperatura Ambiente (C) Menor que Entre Mayor que -18 -18 y -1 -1

Temperatura Mnima (C) 21 18 16

CURADO Y PROTECCIN DEL CONCRETOMantener la temperatura de la mezcla, impidiendo la prdida del calor de fragua o suministrndole calor adicional. Mantener la humedad del amasado. Se acepta que la fragua del concreto no se interrumpa cuando su temperatura est por encima de los 5 C. Para el control se debe usar termmetros en contacto con la parte interna del elemento.

CALENTAMIENTO DE LOS MATERIALES Si la temperatura del agua se calienta a ms de 65C se 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.

AADIR ADITIVO DESPUES QUE TEMPERATURA DEL CONCRETO SE HA REDUCIDO 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)

ENCOFRADO Y DESENCOFRADOLos plazos de desencofrado deben ser, hechos con criterio de resistencia antes que tiempos mnimos teniendo en cuenta. El tipo y cantidad de cemento empleado. El tipo y cantidad de acelerantes empleado. El volumen de las secciones de concreto. El procedimiento de curado empleado y la efectividad del mismo. El retiro de los encofrados y puntales no deber comenzar hasta que el conjunto sea lo suficientemente fuerte para soportar su propio peso adems de la carga sobre impuesta.

ENCOFRADO Y DESENCOFRADO

Es importante la seleccin del material y del tipo de encofrado a usar, no recomendndose el uso de encofrado metlico, ya que adems de tener mayor capacidad de conduccin del calor de la madera, los refuerzos que tiene las planchas disipan el calor con mayor rapidez al funcionar como radiadores.

ENCOFRADO Y DESENCOFRADO Deber buscarse alternativas de solucin, mediante el uso de algn aditivo de uso paralelo que adelante el tiempo del fraguado inicial, reemplace el incremento de la cantidad de cemento y reduzca el costo por m3 de colocado del concreto. Es recomendable que los encofrados donde se colocar el concreto sean de madera y contengan como mnimo dos capas de un aditivo desmoldante, para que no absorba el agua de amasado y al momento de su desencofrado sea el retiro rpido, limpio y ayude a dejar un acabado liso, pulido, caravsta sin cangrejeras.

CONCLUCIONES El concreto se congelara si su temperatura se mantiene por debajo de los -4C de este modo su resistencia se reducir a un 50%. A los dos das el concreto debe alcanzar un resistencia mnima de 500 PSI (3.5 MPa) El concreto recin colocado debe estar protegido de los ciclos de congelacin y deshielo hasta que alcance un resistencia a la compresin mnima de 3500 PSI (24 MPa). Es recomendable una resistencia mnima a la compresin de 4000 PSI a los 28 das.

CONCLUCIONES Las diferencias grandes de temperatura entre la superficie y la masa interior del concreto recin colocado puede producir agrietamiento cuando la diferencia excede los 20C. Los aditivos qumicos y otras modificaciones a la mezcla de concreto pueden acelerar el ritmo del fraguado y de ganancia de resistencia (acelerantes y reductores de agua). El cloruro de calcio es un aditivo es un acelerante comn y efectivo, pero no puede excederse una dosis mxima del 2% en peso del cemento.

La aceleracin en el ritmo de fraguado y de ganancia de resistencia tambin se puede lograr con la adicin de cemento PORTLAND o utilizando un cemento tipo III (de alta resistencia inicial).

CONCLUCIONES El curado con agua no es recomendable cuando hay inminencia de temperaturas de congelacin. Utilice compuestos curadores de membrana, papel impermeabilizante o lminas plsticas en el caso de losas de concreto. El periodo de curacin debe extenderse a 7 das como mnimo manteniendo la temperatura en 55 F.(14C) Para la proteccin del clima fri se recomienda utilizar lonas de aislamiento o paja cubierta con plstico (12 pulg. de espesor). El asentamiento requerido no debe exceder las 5 pulg. El contenido de aire recomendado es de 6.5 1.5%.