Curado de Concreto

1. DefinicionEl curado es un proceso que consiste en mantener un contenido satisfactorio de humedad y temperatura al concreto durante un tiempo determinado después de su colocación, con la finalidad de permitir la reacción química entre el cemento y el agua (hidratación del cemento) y que el espacio de la pasta ocupado inicialmente por agua, se llene con los productos de hidratación del cemento para llegar a propiedades deseables. El cemento para hidratarse requiere de capilares llenos de agua, parte de la cual se utiliza en la formación del proceso.

Según investigaciones realizadas se comprueba que el desarrollo de la hidratacionse cumple a máxima velocidad cuando el agua produce en los capilares una presión de vapor superior a la corresponde al 0.8 de la presión de saturación.

Si el concreto se seca muy rápido se produce rajaduras superficiales y además se le impide alcanzar la resistencia especifica y en el largo plazo su durabilidad.

Se asume que el concreto alcanza el 70% de su resistencia especifica a los 7 dias del vaciado. Durante este periodo se debe mantener húmedo el concreto, con un curado adecuado. El 30% se pude perder por un secado prematuro del concreto o por temperaturas debajo de los 5°C, si no se mantiene húmedo.

Para evitar estos peligros el concreto debe de protegerse de las paredes de humedad al menos 7 dias y en trabajos mas delicados a los 14 dias.

La perdida excesiva de agua por evaporacion, ocasiona que se reduzca el agua para sus funciones de hidratación y catalizador n el concreto. Se debe aminorar esta perdida, agregando mas agua o evitando la evaporación por medio de cubiertas especiales.

Los factores que mas inciden en dicha evaporación son variables climaticas como la temperatura, la velocidad del viento, y la humedad relativa, tal como se aprecia en la figura

Efecto de los factores climaticos en al evaporación del agua en el concreto (PCA Journal 1057)

2. Influencia de la relación

agua/cemento en al necesidad de curarDurante la hidratación del cemento los poros inicialmente llenos de agua en la pasta de cemento fresca se van llenando con los productos de hidratación; pero el grado con los que estos poros se van llenando, no solo depende de las facilidades para el cemento que se hidrate, sino también del volumen inicial de los poros en la pasta, el cual esta en función de la relación agua/cemento (ACI 308R-01, 2002).

De acuerdo a lo anteriormente expuesto, se puede definir dos casos en los que la relación a/c es un factor que a considerar en el proceso de curado:

Concretos con relaciones a/c bajas, las cuales tienen una baja porosidad inicial y por lo tanto requieren de un reducido grado de hidratación para alcanzar un nivel alto de poros llenos de productos de hidratacion. Ademas con relaciones a/c bajas se imperativo reaprovisionar agua al concreto por medio del curado ya que la autodesecación hace que el agua del mesclado resulte insuficiente para mantener los capilares llenos de agua. Sin embargo, en estos casos, la baja porosidad de la pasta, también, es un factor que hace impermeble al concreto y no facilita la penetración del agua de curado al interior del concreto, asi como tampoco su evaporación. Concretos con relaciones a/c, los cuales contien una gran red de poros, facilitando que la humedad d los capilares se evapore, y por otro lado, de jaran grandes accesos a los agentes ambientales, por lo que su pronostico de durabilidad será negativo.

En general podemos afirmar que los concretos con una relación a/c altas, serán los que se vean mas afectados por la falta de curado.

3. Influencia de la zona especificaciones durante el curadoSegún una investigación realizada por Parrot (1968), la parte superficial del concreto es la que se ve mas afectada por la falta de curado, de tal manera que esta zona es la mas sensible, y por lo tanto, la que se vera mas afectada en sus propiedades físicas y químicas por la ausencia de la humedad. En efecto se ha demostrado que el movimiento de la humedad solo afecta una zona que va entre 3 y 5 centimetros de la superficie del elemento, especificando mas aun, mostro que las zonas de afectación fueron de poco menos de 1 cm a los 12 dias, casi de 2 cm a los 45 dias, y menos 4cm a los 172 dias.

De acuerdo a lo anterior, se firma que las dimensiones y proporciones del elemento juegan un papel importante, en cuanto a la necesidad del curado húmedo, ya que la parte material que varia sus propiedades por falta de curado es una función de proporción entre la superficie expuesta al medio ambiente y el volumen total del elemento.

Por ejemplo elementos de espesor pequeño (aprximadamente 10 cm), como losas y muros que tengan dos caras expuestas al medio ambiente pudieran sufrir desecación total ante la falta de curado; mientras que en secciones mas robustas ( por ejemplo 50 cm, de ancho), el efecto será meramente en la parte del concreto que forma el recubrimiento del acero.

Ya que la parte superficial del elemento es la que se vera afectado en sus propiedades por la falta de curado y no el nucleo del concreto ya que conservara la humedad necesaria para llegar a la resistencia especifica, también vale decir que es esta parte la que estará sometida a la intemperie durante la vida útil del elemento pues se vera afectada por fenómenos tales como: permeabilidad, carbonatación y abrasión; por lo que la calidad del concreto en esa zona es de primordial importancia desde el punto de vista de la durabilidad, por problemas asociados ala corrosión del acero y al desgaste superficial por la aplicación de cargas friccionantes.

4. Influencia de la temperatura del curado en el proceso de hidrataciónLa velocidad la cual se desarrolla la resistencia a compresión de una pasta de cemento es función de la velocidad con la que hidratan sus cuatro componentes fundamentales. E n una pasta de cemento a temperaturas normales de curado(10-25°C), el procentaje de Alita que se hidrata a los 28 dias es cercano al 100%. La Belita, en cambio es mas lenta de reaccionar, y es la principal responsable de la hidratación una vez superado los 28 dias. El aumento de temperatura tiene un efecto acelerador del proceso de hidratación de la alita, que es mas marcado que en el caso de Belita.

Diferentes autores han documentado la existencia de una ligera tendencia a la disminución de la resistencia a compresión a lo largo plazo cuando aumenta la temperatura de curado, además de la posibilidad de que se produzca microfisuracion.

Verbech y Helmut opinan que a bajas temperaturas los productos de hidratación tienen suficiente tiempo para ser transportados(proceso de difusión) a través del esqueleto o matriz de la pasta de cemento y asi depositaremos uniformemente. Por lo tanto los productos de hidratación se depositan cerca de los granos de cemento, dejando espacios intersticiales desocupados. De esta manera, a pesar de ser el esqueleto solido mas denso y fuerte en el caso de curado a altas temperaturas la resistencia esta controlada por los poros intersticiales que quedan entre los granos de cemento.

5. Sistemas de CuradoExisten diversos métodos, materiales y procedimientos para el curado, con el objetivo claro de mantener la temperatura y humedad en el concreto durante un tiempo apropido.Los sistemas a lograr este objetivo son

La continua o frecuente aplicación de agua: por medio aspersión, anegamiento o vapor, o por materiales de cubrimiento que se pueden aturar y retener el agua, cono yute o algodón, tierra, arena, aserrín, paja o heno.

Evitar al evaporación del agua de la superficie del concreto, mediante la aplicación de cubiertas impermeables tales como aditivos( compuestos de curado para formar películas).

a) Curado con AguaEn este sistema se debe considerar la disponibilidad de agua, mano de obra, materiales de curado y contrapesarlo con la economía de esto insumos, pues influirían en el costo de la obra.

El método elegido debe proporcionar una cubierta de agua y completamente libre de cantidades perjudiciales de materias (deletéreas, como cloruros o sulfatos, o de otras que ataquen o que decoloren el concreto). Se debe evitar el impacto térmico debido al empleo de agua fría.

A continuación se describe varios métodos de curado con aguaa.1)Anegamiento o inmersión

Se emplea en elementos horizontales, como por ejemplo losas como pisos de puntes, pavimentos, techos planos, o pistas es decir en cualquier lugar donde sea posible crear estancamiento de agua hechas con un bordo de tierra u otro material, llamadas arroceras en el borde de una losa. Debe evitarse los daños provocados por la liberación prematura o súbita del agua encharcada.

El agua de curado no debe ser de 11°C mas fría que la superficie del concreto, ya que es posible desarrollo de esfuerzos de temperatura en la superficie puede causar agrietamiento.

a.2) Rociado de niebla o aspersión

Se emplean en superficies verticales, tales como columnas, muros de contención, y otros. El rociado de niebla o aspersión mediante boquillas o aspersores proporciona un curado apropiado, cuando la temperatura es bastante superior a la congelación. Los aspersores o mangueras, son efectivos cuando no hay que preocuparse por el consumo de agua.

Debe tenerse cuidado de no provocar la erosión de dicha superficie.

a.3) Costales, Carpetas de algodón y alfombras

Los costales, carpetas de algodón, alfombras y otras cubiertas de material absorbente retendrán agua sobre la superficie del concreto, se esta horizontal o vertical. Estos materiales deben estar libres de cantidades dañinas de azúcar o fertilizantes, para lo cual se lavaran con anticipación y después de cada uso.

Mientras mas pesado sea el costal, mas agua retendrá y será necesario mojarlo con menos frecuencia. Es ventajoso colocarlo doble, trasladando las tiras hasta la mitad de su ancho, lo cual proporcionara una mejor retención de humedad y ayudara a que no se levante cuando sopla el viento fuerte o cuando llueva.Las carpetas de algodón y las alfombras retienen el agua mas tiempo que el costal y su empleo es similar.

a.4) Curado con tierraEl curado con tierra mojada se emplea con éxito en losas y pisos pequeños. Lo principal es que la tierra este libre de partículas mayores de 1” (25mm) y que no contenga cantidades peligrosas de materia organica.

a.5) Arena y aserrín La arena limpia y el aserrín mojados se emplean para el curado de la misma forma que la tierra. El aserrín no debe contener cantidades excesivas de ácido tánico.

a.6) Paja o henoPueden emplearse la paja o el heno mojados, pero se corre el riesgo de que el viento los levante, a menos que se cubran con la tela de alambre. La paja y el heno suelen; causar, una decoloración en la superficie del concreto que se aprecia hasta varios meses después de haber retirados. Cuando se emplean estos materiales, la capa que se aplica debe tener como minimo 1cm. de espesor.

b) Curado con materiales selladores

Los materiales selladores son hojas o membranas que se colocan sobre el concreto para reducir la perdida de agua por evaporación. El empleo de materiales selladores para el curado representa ventajas que hacen preferible su empleo en muchos casos. Por ejemplo, cuando se impide la perdida de humedad mediante el sellado, existen menos posibilidades de que el concreto seque antes de tiempo debido a un error del mantenimiento de la cubierta húmeda.

Asi mismo los materiales selladores son mas fáciles de manejar y pueden aplicarse mas temprano, a veces sin necesidad de curado inicial.

b.1) Pelicula plásticaLa pelicula plástica es de peso ligero y esta disponible en hojas trasparentes blancas o negras. La película debe cumplir con los rquisitos de la norma ASTM C.171 que especifica un espesor minimo de 0.10 mm. Las blancas para climas calidos y las de color negro para climas frios.

Cuando la apariencia es de gran importancia, el concepto debe ser curado por otros medios, ya que el empleo de película plástica lisa generalmente da como resultado una superficie moteada.

La película plástica debe colocarse sobre al superficie mojada de concreto fresco lo mas pronto posible, sin dañarla y cubriendo todas las partes expuestas.Sobre superficies planas, tales como pavimentos, la película debe extenderse mas allá de los bordes de la losa, hasta una distancia de por lo menos el doble del espesor de esta.

b.2)Papel impermeableEl papel impermeable debe cumplir los requisitos de la norma ASTM C-171.Esta compuesto de dos hojas de papel kraft unidas entre si mediante un adhesivo bituminoso, e impermeabilizadas con fibras y debidamente tratados para reducir su grado de expansión y contracción al mojarse y secase. Las hojas pueden unirse entre si mediante material bituminoso.

La plicacion del papel impermeable se hace de la misma manera que la de la película plástica.

b.3) Compuestos liquidos para formar membranaEstos compuestos consisten esencialmente en ceras, resinas o sinteticas, asi como solventes de volatilidad atmosférica y deben cumplir con los requisitos de la norma ASTM C-309.

En la aplicación de estos compuestos se tiene que formar una película para retener la humedad. Se sugiere, se hagan dos aplicaciones, para lograr un cubrimiento completo.

6. Sondeo del tiempo de curado del concreto en la Ciudad de Arequipa

El tiempo de curado debe guardar relación con el tipo de cemento que se usa, con la calidad del concreto deseado, el diseño de mescla utilizando y la humedad ambiental.

En muchos casos el curado de estructuras en nuestro medio, no llega a ser mayor de tres días, debido a que mas tiempo impediría el avance de la obra.

7. Clasificacion del clima de Arequipa para el concreto según el ACI

En forma general el ACI 306R, distingue dos tipos diferentes de climas extremos que pueden provocar problemas durante el mesclado, transporte y colocación del concreto: el clima frio y el clima calido.

a) El clima frio se define como un periodo donde por mas de tres días consecutivos las siguientes condiciones existen:

La temperatura promedio del aire es menor a 5°C.

b) El clima calido se define como combinación de cualquiera de las siguientes condiciones que tienden a perjudicar la calidad de mescla o la del concreto endurecido. Según el ACI 360, estas condiciones son:

Temperatura ambiente alta

Temperatura del concreto alta Humedad relativa baja Velocidad del viento Radiacion Solar

En esta norma no especifica una temperatura minima pero según la PCA establece una temperatura minima de 32°C.

En el primer caso, la principal preocupación es que los compuestos del cemento no reaccionan con el agua (o que lo hagan a una tasa muy lenta), o incluso, esta se congele.

Mientras que en el segundo caso, principal preocupación es que el agua del concreto se evapore rápidamente y que en una parte significativa del cemento no se hidrate , y por lo tanto no aporte resistencia al material y este sea muy poroso.

De acuerdo a al PCA (Portland Cement Assosiation, 2000) es deseable una temperatura entre 10°C y 16°C para el concreto fresco.

Desde el enfoque anterior, se puede clasificar que las construcciones Arequipa se encuentran en un punto intermedio entre ambos climas extremos, pues no cumple los requisitos de ninguno de los climas, pues como se vera mas adelante en el periodo II, se incrementa la temperatura y la humedad relativa, pero no en la magnitud especifica en la clasificación de climas del ACI.

Tipos de Curado a usarse

La vigas después del desencofrado (24 h posteriores al vaciado), fueron expuestas a los curados que se usaran en la investigación. Para la presente investigación el agua en los curados a usar, fue potable.

A continuación se hace una descripción de los tipos de curados que se consideraron:

1. Curado por Inmersion(MI)Para este tipo de curado se uso una poza de curado del alboratorio de concreto la facultad de Ingenieria Civil de la UNAS. S e introdujo las vigas de concreto de (1.70x0.15x0.15) e la poza de curado, el cual se dejo inmersos por 28 dias, extrayendo las muestras con diamantina a los 14, 21 y 28 dias.El agua cubria totalmente las vigas, considerándose las condiciones del curado por inmersión.

2. Curado Humedo (MH)

Este tipo de curado implica, la aplicación de humedad por tres veces al día: mañana (8:00 am.), mediodía (12:00 m.) y tarde (4:00 pm.). Este tipo de curado es similar al aplicado en obra, en el cual se aprovisiona agua en momentos especificado. En el proyecto se aplico un volumen de 0.012 m3 de agua por viga, tomando como referencia la saturación de la superficie de la viga, lo cual tomo 3 minutos aproximadamente. Al igual que el curado anterior se extrajo muestras con diamantina a los 14,21y 28 días.

3. Curado al ambiente natural (MN)

Este tipo de curado no se aplica humedad alguna. Se expuso las vigas al ambiente en una área colindante al Laboratorio de la Facultad de lngeniería Civil de la UNSA, con las características propias de la estación y extrayendo las muestras a los 14, 21 y 28 días.

4. Curado con forro de polietileno (MFP)

Para este tipo de curado se le coloca a la viga un forro de polietileno de bajadensidad (LDPE), actuando como una película impermeable atrapando lahumedad que se disipa, [as especificaciones de!for¡-o se presentan en el anexo B.se envolvió los especimenes, de manera hermética. También se extrajo lasmuestras a los 14,21 y 28 días,

5. Curado son aditivo (MA)

Se aplico a los especimenes un curador acrílico de concreto tipo membrana paraclimas templados distribuido por una empresa local, cumpliendo con la normaASTM C309 como curador de concreto, las especificaciones técnicas sepresentan en el anexo 4. Dicho curador se aplicó en 2 capas por las 4 caras de Iaviga de concreto, impermeabilizando la superficie del espécimen. Las muestras seextrajeron a los 14,21 y 28 días.

Ensayos de evaluacion de Ios tipos de curado

En los meses diciembre- 2006 (Periodo I) , enero y febreo- 2007 (Periodo II), se vaciaron vigas de dimensiones : 0.15x0.15x0.70 m, con resistencias de diseño para 210 kg/cm2 .

Las vigas fueron expuuetas por los diferentes tipos de curado antes espuestos, durante 28 dias.

En los casos del curado por inmersión y húmedo, se tomo la temperatura de agua de curado en el momento de la extracción de las muestras. Esto se observa los cuadros 4.43 y 4.46.

Despues de vaciado, a los 14, 21 y 28 dias, se realizaron extracciones con diamantina de 3” diámetro. Siempre cumpliendo con las especificaciones de la NTP 339.059.

Despues de la extracción, se procedió a nivelar cortando con las maquinas de disco.

Para la capa de refrendado, se uso el mortero de azufre con bentonita en una proporción de 3 a 1.

En relación al control de calidad se usara el criterio según la sección 3.3.2.6.

La notación que se uso es la siguiente:

MAi: Muestra i – curado con aditivo

MFPi: Muestra i – curado con forro de polietileno

MHi: Muestra i – curado húmedo

Mli: Muestra i – curado por inmersión

MNi: Muestra i – curado al ambiente natural