Curado en condiciones de clima extremo

Ibáñez Reguera Raúl E.

20 de marzo del 2015

Efectos del clima en el concreto

• La fabricación de concreto con cemento Portland, en condiciones climáticas extremas, ya sean de altas temperaturas o de bajas temperaturas, influye de manera directa en las características del concreto para cualquier etapa del mismo: amasado, transporte, puesta en obra, curado, así como en las propiedades físicas y mecánicas.

• En general se consideran condiciones extremas de temperatura para el concreto cuando la temperatura ambiental es inferior a 5º C y superior a los 28º C, en cuyo caso se debe tener especial cuidado en la selección de materiales, dosificación, preparación, transporte , curado, control de calidad, encofrado y desencofrado del concreto.

Condiciones que tienden a deteriorar el concreto

• Alta temperatura del ambiente

• Alta temperatura del concreto

• Baja temperatura ambiental y del concreto

• Baja humedad relativa

• Alta velocidad del viento

• Radiación solar 

• Las altas temperaturas arriba de 32°C causan, por si solas, incrementos de la demanda de agua en la mezcla, por lo que se elevará la relación agua/cemento dando como resultado una mezcla de más baja resistencia. Estas temperaturas, a su vez, tienden a acelerar la pérdida de asentamiento y pueden provocar disminución del aire incorporado.

Concreto en clima caluroso

• Las altas temperaturas, una alta velocidad del viento y una baja humedad relativa, pueden afectar al concreto fresco de dos formas importantes: El elevado ritmo de evaporación puede inducir a una temprana fisuración por retracción plástica o por retracción por secado, y el ritmo de evaporación puede también eliminar el agua de la superficie necesaria para la hidratación, a menos que se empleen métodos apropiados de curado. El agrietamiento térmico puede producirse por una rápida caída en la temperatura del concreto, tal es el caso de las losas o paredes de concreto que son vaciados en un día cálido, seguido de una noche fría. Una alta temperatura acelera también la hidratación del cemento y contribuye a un potencial agrietamiento térmico en estructuras masivas de concreto.

Problemas potenciales en clima caluroso

• Aumento de la demanda de agua

• Pérdida acelerada de revenimiento

• Fraguado más rápido

• Aumento de la tendencia de fisuración plástica

• Dificultad de control del aire incluido

• Aumento del potencial de fisuración térmica

• Menor resistencia y durabilidad

• Mayor potencial de corrosion del acero

• Mayor permeabilidad

Trabajabilidad

• En clima caliento y/o con viento, una mezcla de concreto puede ponerse rígida rápidamente y no ser trabajable.

• Puede agregarse un aditivo "retardador de fraguado" al concreto durante el mezclado para dar un tiempo trabajable mas largo.

• En un clima cálido y/o con viento, si el concreto se pone rígido rápidamente, puede formarse una junta fría no adherida entre el concreto que ya esta en su lugar y el nuevo concreto

Para detener el secado y el agrietamiento del concreto

• Humedezca la sub-base y la cimbra, pero no deje excesiva agua alrededor

• Rocié el concreto con "alcohol alifático" después del acabado inicial, lo que reducirá la evaporación y el agrietamiento

• Manténgalo fresco, en condiciones extremas puede usarse en la mezcla de concreto agua con hielo para mantenerlo frio, no aplique agua fría a una superficie caliente de concreto ya que puede resultar agrietamiento térmico debido al subido enfriamiento

Adición de hielo en escarcha como parte del agua de mezclado

Métodos preventivos

• Enfriamiento del concreto

• Enfriamiento de los ingredientes del concreto

• Disminución del tiempo de transporte, colocación y acabado

• Uso de sombrillas, parabrisas, niebla y rociado para limitar la pérdida de humedad durante la colocación y el acabado

• Modifique la mezcla para reducir el calor generado por la hidratación del cemento, por ejemplo mediante el uso de un cemento Tipo II de moderado calor de hidratación conforme con ASTM y la utilización de puzolanas y escorias que pueden reducir los problemas potenciales con un concreto de alta temperatura.

• Reduzca el contenido de cemento de la mezcla tanto como sea posible, cuando pueda asegurar que la resistencia del concreto será alcanzada

Temperatura del concreto

• La temperatura del concreto al momento del mezclado es influenciada por la temperatura, calor específico y cantidad de sus ingredientes. La temperatura aproximada del concreto puede calcularse siguiendo la siguiente ecuación:

Donde:

• Ti= temperatura inicial del hormigón (ºC)

• Ta = temperatura de los áridos (ºC)

• Wa = dosificación total de los áridos (kg/m3)

• Tc = temperatura del cemento (ºC)

• Wc = dosificación total de cemento (kg/m3)

• Tw = temperatura del agua de amasado (ºC)

• Ww = dosificación total de agua de amasado (kg/m3)

La temperatura del concreto puede incrementarse 0.5 °C (1 °F) incrementando:

• Temperatura del cemento 4 °C (8 °F)

• Temperatura del agua 2 °C (4 °F)

• Temperatura de los agregado 1 °C (2 °F)

Concreto en clima frío

• Según el ACI-306R ("Cold Weather Concreting") se considera clima frío si la temperatura ambiental media por más de 3 días consecutivos es menor de 5ºC. Si la temperatura ambiental media se mantiene superior a 10ºC ya no se considera clima frío.

• Cuando el concreto se congela el agua libre se convierte en hielo aumentando su volumen que en estado sólido rompe la débil adherencia entre las partículas del concreto, si aún no se ha iniciado el proceso de endurecimiento.

Efecto de la congelación sobre el concreto fresco

Hasta 50% de reducción de la resistencia última si el concreto se congela:

• En pocas horas

• Antes de lograr la resistencia de 3.5 Mpa (35 Kg/cm2)

Congelado sólo una vez en edades tempranas:

• Con curado se puede restaurar casi toda la resistencia

• Menor resistencia a intemperie

• Más permeable

• Una baja temperatura del concreto tiene un efecto mayor en el ritmo de hidratación del cemento, lo que da como resultado un tiempo de fraguado y una tasa de ganancia de resistencia más lento. Una regla práctica es que una caída de la temperatura del concreto de 10°C aproximadamente duplicará el tiempo de fraguado

• El concreto en contacto con agua y expuesto a ciclos de congelación y deshielo, aunque sea solo durante la construcción, debe contener aire incorporado. El concreto recién colocado está saturado de agua y deberá estar protegido de los ciclos de congelación y deshielo hasta que alcance una resistencia a compresión mínima de 24 MPa.

Recomendación para suspender el vaciado de concreto

• Cuando se prevea que, dentro de las 48 horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los 0°C.

• Cuando la temperatura de la masa de concreto sea inferior a 5°C en elementos normales, o a 10°C en elementos de pequeños espesor.

• Cuando la temperatura de los moldes o cimbra sea inferior a 3°C.

En el caso en que sea imprescindible continuar con el vaciado de concreto, se dan las siguientes recomendaciones:

• Añadir un aditivo adecuado al agua de amasado.

• Calentar el agua de amasado a unos 40°C o excepcionalmente más, cuidando de que no se formen grumos en el concreto. Para ello conviene verter una parte de los áridos antes de que el cemento.

• Calentar los áridos

• Proteger las superficies con concreto, mediante sacos, hojas de plástico (polietileno), balas de paja, tejadillos con lana de vidrio, etc.

• Crear un ambiente artificial adecuado alrededor de la obra (moldes radiantes calentados eléctricamente, circulación de aire o agua caliente, etc.) para que el proceso de fraguado y endurecimiento pueda desarrollarse normalmente.

• Prolongar el curado durante el mayor tiempo posible.

• Retrasar el descimbrado de las piezas, cuando este actúe como aislante.

Métodos preventivos

Cimbra de contacto

Poliestireno

Cubierta de madera

Cubrir el elemento para evitar la pérdida de calor

Recintos Aislados

• Madera

• Lona

• Polietileno

Calentadores de Flama

• Directa

• Indirecta