USO DE UN SISTEMA DE CURADO INTERMEDIO EN … · Resultados de ensayos con aplicación de productos...

UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

USO DE UN SISTEMA DE CURADO INTERMEDIO

EN HORMIGÓN FRESCO

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL ESTRUCTURAL

MARÍA FERNANDA FIGUEROA FAGANDINI

PROFESOR GUÍA: JUAN PABLO COVARRUBIAS TORRES

MIEMBROS DE LA COMISIÓN: FEDERICO DELFÍN ARIZTÍA

VÍCTOR ROCO HERRERA

SANTIAGO DE CHILE DICIEMBRE 2007

1

RESUMEN DE LA MEMORIA

PARA OPTAR AL TITULO DE

INGENIERO CIVIL ESTRUCTURAL

POR: MARÍA FERNANDA FIGUEROA F.

FECHA: 18/12/2007

PROF. GUIA: Sr. JUAN PABLO COVARRUBIAS TORRES

“USO DE UN SISTEMA DE CURADO INTERMEDIO EN HORMIGÓN FRESCO”

El hormigón es un material que consiste básicamente en cemento, áridos y agua. Cuando la mezcla se completa, una serie de reacciones químicas comienzan a desarrollarse y se produce la hidratación del cemento, creando un material estructural firme y resistente. Durante el tiempo que se demora la hidratación en completarse es necesario mantener la mezcla bajo condiciones ambientales específicas. Este proceso es conocido como curado del hormigón. Durante el curado se debe proteger el contenido de agua dentro de la mezcla, tanto de temperaturas frías como de la evaporación excesiva. En el caso de los pavimentos, se utilizan distintos métodos para el curado, que protegen la superficie de la evaporación excesiva, la cual puede generar desde grietas inmediatas, hasta problemas en la resistencia, durabilidad y porosidad del hormigón, entre otros efectos. Las membranas de curado son ampliamente utilizadas para lograr este objetivo, pero se ha observado que su uso podría ser mejorado a través de prácticas previas a su aplicación. Existen compuestos intermedios, como los retardadores de evaporación, que se usan en pisos industriales, pero que han tenido poca participación en pavimentos. Esta tesis investiga la interacción de estos productos y los compara, a través del ensayo de la norma norteamericana ASTM C156. En segundo lugar, se estudia el efecto de los compuestos de curado sobre la adherencia de recubrimientos, a través del ensayo de la norma norteamericana ASTM D4541. Los resultados expuestos permiten obtener algunas conclusiones sobre el funcionamiento de las membranas a partir de su composición. Se observa que las membranas a base de resinas se comportan mejor que aquellas a base de agua y que el tiempo de aplicación de estos productos es un dato considerable al momento de evaluar el método de curado. Con respecto a los ensayos que incluyeron un retardador de evaporación, los resultados muestran la necesidad de realizar estudios más específicos, analizando distintas variables y un trabajo de mayor envergadura para poder llegar a conclusiones satisfactorias.

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Para mis padres, Inés y Jorge.

3

Agradecimientos: Primero que nada, quiero agradecer a mi profesor guía, don Juan Pablo Covarrubias, por haber confiado en mi ciegamente, sin conocerme. Gracias a su dedicación y apoyo logré llevar a cabo mi trabajo, con un tema que me interesaba y con el cual aprendí muchísimo. También a don David Campusano, profesor del ramo de tesis, que nos ayudó tanto a mi como a mis compañeros a emprender este camino que no conocíamos y que finalmente pudimos cumplir. Agradezco a don Federico Delfín por siempre exigir más de mí y otorgarme su ayuda en momentos complicados. Al equipo del Laboratorio Nacional de Vialidad, en especial a la señora Marcela Sanhueza, y a don Victor Roco. Infinitas gracias por todo el apoyo, por permitirme ocupar el laboratorio, por ayudarme siempre que lo necesité, por enseñarme a realizar los ensayos, etc. Muchas gracias a todo el equipo completo del laboratorio en especial al laboratorio de hormigón. No puedo dejar de agradecer a la gente de BASF, SIKA DYNAL y al equipo del laboratorio de aglomerantes de IDIEM por su cooperación. Finalmente muchísimas gracias a todos los que me ayudaron y que no he nombrado, y a mis padres por estar siempre para mí, en las buenas y en las malas y por haberme apoyado durante toda mi carrera y sobre todo en estos últimos meses, a mis compañeros y a mis amigos. Gracias…

4

I. Índice De Contenido

I. ÍNDICE DE CONTENIDO ................................................................................................................................4 II. ÍNDICE DE FIGURAS......................................................................................................................................7 III. ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................................................................8 IV. ÍNDICE DE ECUACIONES ...............................................................................................................................9

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................10

1.1. GENERALIDADES........................................................................................................................................10 1.1.1. Evolución de los estudios de curado del hormigón. .............................................................................10 1.1.2. Importancia del curado en la vida útil del hormigón. ..........................................................................10

1.2. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS. .....................................................................................................13

2. ESTUDIOS PREVIOS......................................................................................................................................14

2.1. EL CURADO DEL HORMIGÓN. ......................................................................................................................14 2.1.1. Fenómenos dentro de la mezcla ...........................................................................................................14 2.1.2. Comienzo, duración e influencia del curado:.......................................................................................16 2.1.3. Consideraciones para el curado: .........................................................................................................16 2.1.4. Métodos de curado. ..............................................................................................................................19

2.2. LOS EFECTOS DE UN MAL CURADO .............................................................................................................24 2.2.1. Agrietamiento superficial .....................................................................................................................24 2.2.2. Permeabilidad superficial y absorción.................................................................................................26 2.2.3. Durabilidad del hormigón ....................................................................................................................28 2.2.4. Resistencia a la compresión y modulo elástico, E. ...............................................................................30

2.3. ADHERENCIA ENTRE CAPAS DE HORMIGÓN ................................................................................................31

3. METODOLOGÍA.............................................................................................................................................32

3.1. METODOLOGÍA DE TRABAJO ......................................................................................................................32 3.2. NORMAS Y ESPECIFICACIONES UTILIZADAS PARA LA REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS ................................33

3.2.1. Hormigones: Métodos de ensaye para compuestos líquidos formadores de membrana de curado (LNV

26-2003)..............................................................................................................................................................33 3.2.2. ASTM C156-05: Método estándar para medir retención de agua de materiales de curado. ...............33 3.2.3. ASTM C230-03: Especificaciones para la mesa de flujo para ensayos de cemento hidráulico. ..........34 3.2.4. ASTM D4541-02: Método estándar para medir adherencia con ensayos de tracción directa.............34 3.2.5. ASTM C778-06: Especificación estándar para la arena graduada estándar. .....................................35

5

3.2.6. ASTM C309-06: Especificación estándar para compuestos líquidos de membrana de curado. ..........35 3.3. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE RESULTADOS: TEST ANOVA .............................................................................36 3.4. PROPAGACIÓN DE ERRORES........................................................................................................................39

4. REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS.............................................................................................................40

4.1. PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA TODOS LOS ENSAYOS ........................................................................40 4.1.1. Mezcla de Mortero................................................................................................................................40 4.1.2. Ensayo C87 y Norma C230: Determinación de la dosificación de arena. ...........................................41 4.1.3. Norma C156: Armado y almacenamiento de probetas.........................................................................43

4.2. ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIÓN. ...................................................................................45 4.2.1. D1475: Cálculo de la densidad de un compuesto de curado. ..............................................................46 4.2.2. D2369: Cálculo de la materia no volátil del compuesto. .....................................................................47 4.2.3. Realización del ensayo para casos 2, 3 y 4. .........................................................................................48

4.3. ENSAYO DE ADHERENCIA...........................................................................................................................51

5. RESULTADOS Y ANÁLISIS..........................................................................................................................55

5.1. DETERMINACIÓN DE LA DOSIFICACIÓN DE ARENA......................................................................................55 5.2. ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIÓN ....................................................................................55

5.2.1. Propagación de errores........................................................................................................................56 5.2.2. Resultados de ensayos de pérdida de agua por evaporación ...............................................................56 5.2.3. Resultados de ensayos usando diferentes relaciones agua:retardador ................................................59

5.3. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................60 5.3.1. Propagación de errores........................................................................................................................60

5.4. TEST ANOVA..............................................................................................................................................64

6. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES..................................................................................................................68

6.1. ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIÓN ....................................................................................68 6.1.1. Alto índice de error del método ............................................................................................................69 6.1.2. Evaluación correcta del término de la exudación. ...............................................................................70 6.1.3. Manejo de probetas con mortero fresco. ..............................................................................................70

6.2. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................70 6.2.1. Limitaciones del laboratorio. ...............................................................................................................71 6.2.2. Preparación de la superficie de ensayo................................................................................................71

6.3. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES........................................................................................................72 6.3.1. Importancia de la infraestructura. .......................................................................................................72 6.3.2. Información sobre los productos. .........................................................................................................72 6.3.3. Recomendaciones para una investigación futura .................................................................................73 6.3.4. Comentarios finales. .............................................................................................................................73

6

7. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS .............................................................................................................75

8. ANEXOS............................................................................................................................................................78

8.1. PROPAGACIÓN DE ERRORES........................................................................................................................78 8.1.1. Ensayo de pérdida de agua por evaporación .......................................................................................78 8.1.2. Ensayo de adherencia...........................................................................................................................79

8.2. ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIÓN. ...................................................................................79 8.2.1. Resultados de ensayos con aplicación de productos a los 30 minutos del armado de probetas ..........79 8.2.2. Resultados de ensayos con aplicación de productos cuando la exudación haya acabado..................81

8.3. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................82 8.3.1. Resultados de ensayos con aplicación de productos a los 30 minutos del armado de probetas ..........82 8.3.2. Resultados de ensayos con aplicación de productos cuando la exudación haya acabado...................85

7

II. Índice de Figuras

FIGURA 1: GRÁFICO PARA ESTIMAR TASA DE EVAPORACIÓN. ...................................................................................18 FIGURA 2: SISTEMA QUÍMICO DE UN RETARDADOR DE EVAPORACIÓN......................................................................21 FIGURA 3: COMPARACIÓN DE TASAS DE EVAPORACIÓN............................................................................................22 FIGURA 4: GRÁFICO DE ZONAS POTENCIALES DE AGRIETAMIENTO...........................................................................26 FIGURA 5: EFECTO DE LA DURACIÓN DEL CURADO SOBRE LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN. ......................................28 FIGURA 6: EFECTO DE LA DURACIÓN DEL CURADO EN PROPIEDADES DEL HORMIGÓN16............................................29 FIGURA 7: EFECTO DE LA DURACIÓN DEL CURADO EN LA RESISTENCIA DEL HORMIGÓN18 ........................................30 FIGURA 8: GRANULOMETRÍA DE LA ARENA GRADUADA ESTÁNDAR .........................................................................35 FIGURA 9: INGRESO DE DATOS..................................................................................................................................37 FIGURA 10: RESULTADOS DEL TEST ANOVA ..........................................................................................................38 FIGURA 11: PUNTOS PORCENTUALES DE LA DISTRIBUCIÓN F PARA UN NIVEL DE CONFIANZA DEL 95%. ..................38 FIGURA 12: MÉTODOS DE MEZCLA ...........................................................................................................................41 FIGURA 13: ENSAYO DE MESA DE FLUJO...................................................................................................................43 FIGURA 14: ARMADO DE PROBETAS. ........................................................................................................................45 FIGURA 15: VAPORIZADOR.......................................................................................................................................49 FIGURA 16: ESQUEMA DEL ENSAYO DE ADHERENCIA ...............................................................................................52 FIGURA 17: MÁQUINA DE ARRANCAMIENTOS TIPO I.................................................................................................53 FIGURA 18: CONFECCIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE ADHERENCIA..................................................................54 FIGURA 19: PÉRDIDA DE AGUA EN PESO, APLICACIÓN COMPUESTO 30 MINUTOS. .....................................................58 FIGURA 20: PÉRDIDA DE AGUA EN PESO, APLICACIÓN AL FIN DE LA EXUDACIÓN......................................................58 FIGURA 21: COMPARACIÓN PEORES Y MEJORES CASOS EN LAS PRIMERAS HORAS. ...................................................59 FIGURA 22: PÉRDIDAS RETARDADOR........................................................................................................................59 FIGURA 23: RESUMEN DE DATOS. .............................................................................................................................60 FIGURA 24: RESULTADOS DE ENSAYO DE ADHERENCIA............................................................................................62 FIGURA 25: PÉRDIDA DE AGUA VS ADHERENCIA. .....................................................................................................63 FIGURA 26: DIFERENCIA ENTRE EL MENOR VALOR Y MAYOR VALOR DE L................................................................67

8

III. Índice de Tablas

TABLA 1: TIPO Y CLASE DE MEMBRANA PARA CURAR HORMIGÓN DE PAVIMENTOS..................................................23 TABLA 2: COMPARACIÓN ENTRE PRODUCTOS FORMADORES DE MEMBRANAS..........................................................24 TABLA 3: NIVELES QUE POTENCIALMENTE GENERAN GRIETAS.................................................................................25 TABLA 4: CARACTERÍSTICAS DE MEMBRANAS PARA EL ESTUDIO. ............................................................................32 TABLA 5: CARACTERÍSTICAS DEL RETARDADOR PARA EL ESTUDIO ..........................................................................33 TABLA 6: GRANULOMETRÍA DE LA ARENA ESTÁNDAR .............................................................................................35 TABLA 7: PRECISIÓN DE LOS DATOS DEL ENSAYO DE ADHERENCIA ..........................................................................53 TABLA 8: DOSIFICACIÓN INICIAL PARA 3 PROBETAS.................................................................................................55 TABLA 9: RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIÓN ..........................57 TABLA 10: RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL ENSAYO DE ADHERENCIA ...............................................................61 TABLA 11: RESULTADOS ENSAYO DE ADHERENCIA Y PÉRDIDA DE AGUA .................................................................62 TABLA 12: RESULTADOS ENSAYO DE ADHERENCIA Y PÉRDIDA DE AGUA .................................................................64 TABLA 13: INGRESO DE DATOS AL PROGRAMA SPSS ...............................................................................................65 TABLA 14: PARÁMETROS ESTADÍSTICOS, L ..............................................................................................................66 TABLA 15: PARÁMETROS ESTADÍSTICOS, X ..............................................................................................................66 TABLA 16: OUTPUT ANÁLISIS ANOVA L.................................................................................................................67 TABLA 17: OUTPUT ANÁLISIS ANOVA X.................................................................................................................67 TABLA 18: CÁLCULO DE PROPAGACIÓN DE ERRORES PARA L. ..................................................................................78 TABLA 19: RESULTADOS CASO RETARDADOR...................................................................................................79 TABLA 20: RESUMEN DE RESULTADOS, ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA PREVIO A LA EXUDACIÓN............................80 TABLA 21: RESUMEN DE RESULTADOS, ENSAYO DE PÉRDIDA DE AGUA DESPUÉS DE LA EXUDACIÓN........................81 TABLA 22: RESULTADOS ADHERENCIA CASO BASE. .............................................................................................82 TABLA 23: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RETARDADOR 1:6........................................................................82 TABLA 24: RESULTADOS ADHERENCIA CASO MEMBRANA. ................................................................................83 TABLA 25: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RET + MEMBRANA......................................................................84 TABLA 26: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RETARDADOR 1:6........................................................................85 TABLA 27: RESULTADOS ADHERENCIA CASO MEMBRANA. ................................................................................86 TABLA 28: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RET + MEMBRANA......................................................................87

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IV. Índice de Ecuaciones

Ecuación 1 17,3

237,30,61T

Tse e

⋅⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠= ⋅

Presión saturada del vapor [kPa]

Ecuación 2 ( ) ( )VereE sas ⋅+⋅⋅−⋅= 06,0253,0313,0 0 Tasa de evaporación [kg/m2/h]

Ecuación 3 ( )1,31 5,9710

q MC

S V⋅ + ⋅

=⋅ ⋅

Capacidad de sangrado [%]

Ecuación 4 ( )0,5a

V K tA= ⋅

Agua absorbida por unidad de área

Ecuación 5

1,50,043 'c cE W fc= ⋅ ⋅ Modulo elástico del hormigón [MPa]

Ecuación 6 ( ) 21, ,

i

nf x

i i

f x xx

σ σ∂⎡ ⎤

= ⋅⎢ ⎥∂⎣ ⎦∑

K Propagación de errores de una fórmula f

Ecuación 7 1 3ML M M= − Pérdida de masa [g]

Ecuación 8 2

1000 MLLA

= ⋅

Pérdida de masa por unidad de área [kg/m2]

Ecuación 9 ( ) VwWDm −= Densidad del producto [g/ml]

Ecuación 10 ( )2 1 100ANV W W S= − ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦ % del contenido no volátil

Ecuación 11 TA

ADMA m 1⋅=

Masa de un compuesto de curado por aplicar[g]

Ecuación 12 ( )1 3ML M NV MA M= + ⋅ − Pérdida de masa [g]

Ecuación 13 2 1MA M M= − Masa de un compuesto de curado [g]

Ecuación 14 C R R M MML NV MA NV MA= ⋅ + ⋅ Pérdida de masa del conjunto de curado [g]

Ecuación 15 1 3CML M ML M= + − Pérdida de masa [g]:

Ecuación 16 2

4 FXdπ⋅

=⋅

Adherencia [MPa]

Ecuación 17 ( )

( )1 2

1 2

100/ 2

x xx x

−⋅

+ Diferencia relativa entre dos resultados [%]

10

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Generalidades

1.1.1. Evolución de los estudios de curado del hormigón.

El curado del hormigón son todas aquellas prácticas realizadas para asegurar la correcta

evolución de sus propiedades, tales como la resistencia especificada y la durabilidad. El

hormigón debe mantenerse bajo condiciones de temperatura y humedad hasta lograr que la

hidratación del cemento se desarrolle por completo.

Desde prácticamente hace 100 años el tema del curado del hormigón ha estado en estudio. En el

año 1907, la Asociación Nacional de Usuarios de Cemento (NACU) en Estados Unidos,

confeccionó una guía, la cual recomendaba proteger al hormigón del secado prematuro,

manteniéndolo bajo ambiente húmedo por al menos 24 horas después de su colocación inicial1.

Cuatro años después esa Asociación pasó a ser lo que hoy se conoce como el Instituto Americano

del Concreto (ACI). A principios de los años 40 aparece la norma ACI 318, la cual incluía el

tema del curado, pero recién en los años 90 el ACI publicó una norma que trataba

específicamente este tema, la ACI 308-92: “Práctica estándar para el curado del hormigón”, la

cual fue reemplazada por las normas que se ocupan hoy, la ACI 308R-01: “Guía para el curado

del hormigón” y la ACI 308.1-98: “Especificaciones estándar para el curado del hormigón”.

1.1.2. Importancia del curado en la vida útil del hormigón.

El curado exige que el hormigón se mantenga en ciertas condiciones de humedad y temperatura

por un período mínimo de tiempo, el cual no siempre se respeta. En el último tiempo, en que las

obras de construcción cada vez se realizan con mayor rapidez, los plazos de descimbre de los

elementos de hormigón se deben reducir considerablemente. Proteger al hormigón en sus

1 NACU (1907), Report by the Committe on laws and ordinances.

11

primeros días puede introducir restricciones a los tiempos de construcción y, en consecuencia,

aumentar los costos correspondientes, pero a largo plazo, la falta de protección puede significar

problemas mayores. Por lo tanto, es necesario, buscar una solución que compatibilice los tiempos

constructivos, los costos y la obtención de hormigones de mejor calidad.

Hay varias soluciones para el curado, las cuales difieren en eficiencia y costos. Decidir qué

sistema de curado emplear en una obra debe considerar costos, tiempo disponible y además, en

qué condiciones ambientales se encontrará el hormigón, si recibirá recubrimiento, etc. La

necesidad de encontrar sistemas de curado satisfactorio ha generado todo tipo de investigaciones.

Diversos investigadores han estudiado los efectos del curado en distintas propiedades del

hormigón; otros se han interesado en comparar los tipos de curado en términos de su eficiencia en

la pérdida de agua por evaporación. En el caso de pavimentos, la pérdida de agua se relaciona con

la capacidad del hormigón de exudar el agua sobrante de la mezcla, lo cual a su vez lo protege

contra la evaporación debido a altas temperaturas, humedad relativa baja y vientos.

El caso de los pavimentos, en términos de curado, es quizás uno de los más desfavorables para un

hormigón. Grandes losas de pequeño espesor, expuestas en su superficie a agentes

medioambientales que pueden secar rápidamente esta zona, hacen absolutamente necesario

ocupar un sistema de curado que retarde el secado de la superficie y se logre una adecuada

hidratación. Un método conocido es humedecer la superficie con agua, pero no es tan eficiente ya

que esta agua aplicada también se evapora de igual forma que la humedad del hormigón, y es

necesario aplicarla cuantas veces sea necesario, lo que implica mayores costos en tiempo, mano

de obra y materiales, sin contar con la dificultad que se presenta en zonas donde el agua es

escasa.

Otro sistema es la utilización de membranas de curado, las cuales consisten en productos

polimerizados en solución en solventes derivados del petróleo o emulsionadas en agua, las que

forman una película impermeable sobre la superficie de hormigón. La utilización de estas

membranas tiene la gran ventaja de que la aplicación se hace normalmente una sola vez, lo que

reduce los costos durante el proceso de curado y asegura la hidratación del hormigón y por tanto,

la obtención de las cualidades deseadas.

12

Para la colocación de las membranas de curado deben tomar algunas precauciones. Según la

norma norteamericana ASTM C156, el momento de aplicación de la membrana debe ser cuando

haya terminado el proceso de exudación de agua libre en el hormigón fresco, debido a la

sedimentación de los áridos. Esto sucede, según ensayos realizados, en las primeras dos horas2. Si

no se cumple la espera adecuada, no se puede garantizar el funcionamiento correcto de la

membrana y se corre el riesgo de perder la protección ya que no todas las membranas de curado

trabajan sobre agua. En vez de formarse una película uniforme, se tendrán pequeños sectores de

producto formando una red, por donde el agua fácilmente se evaporará. En obra, el momento de

aplicación debe determinarse visualmente y, especialmente en la construcción de losas de

pavimento, esto significa grandes superficies, donde el ritmo de construcción no debe alterarse,

por lo que las precauciones en la aplicación de las membranas pasa a ser un problema relevante.

Entre el momento de colocación del hormigón fresco y las primeras dos horas, antes de la

aplicación de la membrana, la superficie húmeda de las losas se encuentra desprotegida y el agua

en los poros y capilares de la capa superficial tiene libertad para evaporarse rápidamente, lo que

puede ser perjudicial en ambientes agresivos, con muy baja humedad relativa, altas temperaturas

o vientos. Para prevenir este efecto, se han desarrollado otros compuestos que protegen las

superficies de la evaporación excesiva: los retardadores de evaporación, que se adhieren al agua

que aflora a la superficie. Estos productos actualmente se utilizan principalmente para pisos

industriales. Los retardadores de evaporación no son compuestos de curado final, pero pueden

ocuparse como un intermedio para otras aplicaciones finales, como son las membranas de curado.

Otra característica importante que dificulta la utilización de las membranas de curado, es que

dependiendo de su composición, pueden afectar negativamente la adherencia de recubrimientos,

lo que hace posteriormente necesaria su completa remoción antes de colocar el recubrimiento, lo

que causa problemas y costos adicionales en la construcción. Las membranas que presentan este

problema son aquellas a base de resinas, las que no son solubles en agua y que precisamente

muestran una mejor protección de la superficie.

2 Covarrubias, Juan Pablo (1997). Use of curing membrane in concrete pavements.

13

Si bien el comportamiento de las membranas de curado está bastante estudiado, no hay

antecedentes para determinar si el problema que se presenta en algunos casos por la pérdida

excesiva de agua durante el proceso de exudación puede prevenirse con la aplicación de un

tratamiento conjunto de un retardador de evaporación y una membrana de curado.

1.2. Objetivos generales y específicos.

Existen varios fenómenos, que se estudiarán en los capítulos siguientes, que se presentan

principalmente en el caso de las losas expuestas, como sucede en los pavimentos. Esta

investigación y los resultados que de ella se obtengan, serán aplicables especialmente a estos

casos.

La investigación consistirá básicamente en lo siguiente:

1. Evaluar la efectividad de un retardador de evaporación, verificando si el conjunto “retardador

– membrana” cumple con la norma americana ASTM C309, “Especificación estándar para los

compuestos líquidos de membrana para curar el hormigón”, reteniendo el agua en forma

similar a una membrana de curado convencional.

2. Determinar si este retardador de evaporación influye en la adherencia entre la superficie

tratada y posteriores revestimientos (estucos, baldosas, etc.).

3. Evaluar combinaciones del retardador de evaporación con membranas de curado, tanto a base

de resinas como de agua, para optimizar los resultados de retención de agua y adherencia,

teniendo en vista tanto aspectos constructivos como económicos.

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2. ESTUDIOS PREVIOS

2.1. El curado del hormigón.

2.1.1. Fenómenos dentro de la mezcla

Cuando se termina la mezcla de los componentes del hormigón, éste se encuentra en un estado

relativamente homogéneo, pero a medida que avanza el tiempo, la gravedad y las fuerzas

capilares comienzan a desplazar las partículas. Las más pesadas se van al fondo (áridos y

cemento) y las más livianas suben a la superficie (agua ). Dependiendo del tipo de cemento que

se tenga, esta segregación puede ser considerable. En conjunto con esta reacomodación, el agua

de amasado comienza a exudar, y lo que se observa es una capa de agua que está separada de la

masa de hormigón, ubicada en la superficie, fenómeno conocido como exudación o sangrado.

El contenido de agua puede variar, dependiendo de las condiciones a las cuales se encuentra el

hormigón. El cemento necesita una cantidad de agua mínima para lograr hidratarse

completamente. Si este contenido no es suficiente la hidratación no se desarrollará

completamente. Se ha demostrado la relación crítica de Agua y Cemento es del 0,42 al 0,503.

Bajo estos valores se corre el riesgo de no tener suficiente agua y no lograr la hidratación

completa. Sobre estos valores se tiene exceso de agua, lo cual perjudica las propiedades finales

del hormigón.

La humedad relativa del aire, la temperatura atmosférica, y la velocidad del viento en conjunto

con la temperatura del hormigón, generan una tasa de evaporación que puede llegar a ser dañina

para el hormigón.

La exudación propiamente tal, no es un fenómeno dañino para el hormigón. El problema se

genera cuando la tasa de evaporación superficial de agua es mayor que la tasa a la cual el agua 3 Meeks, K., Carino, N. (1999). Curing of high-perfomance concrete: Report of the State-of-the-art.

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aflora a la superficie. En este caso, la superficie se seca excesivamente y además, el agua que

debe hidratar el cemento podría perderse.

Pero si se protege la superficie antes de que el agua superficial desaparezca, también se tendrán

resultados deficientes a futuro. Si el acabado previo del hormigón se realiza antes de que termine

de aflorar el agua, ésta queda atrapada, creando una capa de baja resistencia (alta relación A/C).

En general, la evaluación visual es difícil ya que la superficie puede verse seca pero solo porque

la tasa de evaporación iguala o supera la tasa de sangrado.

Por otro lado, el fenómeno de exudación depende de la mezcla, el espesor, y del método de

consolidación. La principal característica que afecta el resultado es el contenido de agua y por lo

tanto, la relación A/C. De forma menos importante, afectan el tipo de cemento, el tipo de áridos,

los aditivos incorporados y el contenido de aire.

• Áridos: Mientras más pequeño el grano del árido (áridos que pasan por la malla de 0,25

[mm]), mayor es su capacidad de retención y absorción de agua. En consecuencia, se

tendrá menor agua libre tanto para la hidratación como para la exudación.

• Tipo de cemento: La capacidad de retener el agua depende de la composición química del

cemento. Mientras menor sea esta capacidad, mayor será la exudación. Se cree que los

cementos que no retienen bien el agua de la mezcla también tienen baja resistencia contra

el ataque del medio ambiente, agua de mar, etc. Se ha llegado a la conclusión de que los

cementos con altos valores de aluminato tricálcico presentan buena resistencia al ataque

medioambiental, por lo que es posible que tengan buena retención de agua4.

• Aditivos: Aquellos aditivos que se utilizan para disminuir el contenido de agua,

aumentando la resistencia, sin perder trabajabilidad, son denominados plastificantes o

reductores de agua. Existen diversas formulaciones de estos aditivos, lo que afectará en su

influencia final dentro de la mezcla. Ensayos6 han determinado que al incorporar estos

compuestos y comparando con razones de A/C iguales, la exudación aumenta. 4 Uno, Paul J. (1998). Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas. 6 Guo Cheng-ju (1991). Early-age behavior of Portland cement paste.

16

2.1.2. Comienzo, duración e influencia del curado:

El tiempo curado puede durar desde la colocación del hormigón fresco hasta muchos días

después de terminado. La duración del curado dependerá de las siguientes características:

• Composición, dosificación de la mezcla y relación A/C

• Características del árido

• Propiedades deseadas.

• Tasa de desarrollo de estas propiedades durante y después del curado.

• Eficiencia del método empleado para curar.

Mientras más alejado de la superficie esté el punto considerado, menor será la influencia del

proceso de curado. Ensayos han demostrado que, utilizando una membrana de curado, al cabo de

7 días sobre la superficie del hormigón hay alrededor de un 60% de humedad relativa, pero que a

mayor profundidad, la humedad se mantiene cercana a 90%. En el otro extremo, al no utilizar

ningún método de curado, sobre la superficie del hormigón hay alrededor de un 25% de humedad

relativa, y a 25 [mm] la humedad es casi tan alta como en el caso de superficie con curado. Es

decir, la zona que se ve afectada por el curado se encuentra entre los 5 y 20 [mm] de profundidad

desde la superficie7.

Como método de curado inicial se pueden utilizar retardadores de evaporación los cuales se

describirán en el capítulo 2.1.3.1 y como métodos de curado final existen las prácticas que

añaden humedad a la superficie y otras que protegen la humedad existente. Dentro de este último

grupo se encuentran los compuestos líquidos que forman membranas las cuales se describirán en

el capítulo 2.1.3.2.

2.1.3. Consideraciones para el curado:

Antes de elegir un método de curado es importante conocer las condiciones a las cuales se

encontrará el hormigón y como afectarán éstas a su desarrollo. Para eso se deben tomar datos 7 Spears, Ralph. (1983). The 80% solution to inadequate curing problems.

17

medioambientales. Los datos que se conocen son aquellos obtenidos por estaciones

meteorológicas, pero estos no son los más adecuados, ya que las estaciones miden datos desde 2 a

12 [m] de altura desde su base y no representan las condiciones a las cuales está la superficie.

Los datos deben medirse de la siguiente manera:

• La temperatura del aire, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de hormigón y a la sombra.

• La humedad relativa, también a la sombra, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de

hormigón y en el extremo anterior al sentido del viento, para que la humedad del

hormigón no afecte este valor.

• La velocidad del viento se debe medir a 0,5 [m] sobre la superficie, considerando las

fluctuaciones a lo largo del día. Dado que en la norma no se menciona cuantas veces es

necesario tomar mediciones, se pueden utilizar las mismas horas de medición de las

estaciones meteorológicas chilenas, a las 8:00, 14:00 y 20:00.

Para determinar cómo afectarán estos datos a la tasa de evaporación, se ha ocupa un gráfico

conocido como nomograma introducido entre los años 50 y 60 el cual se puede observar en la

figura 1. El nomógrama se diseñó a partir de las siguientes fórmulas8.

Presión saturada del vapor [kPa]: 17,3

237,30,61T

Tse e

⋅⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠= ⋅ [Ecuación 1]

T = Temperatura en ºC Tasa de evaporación [kg/m2/h]:

( ) ( )VereE sas ⋅+⋅⋅−⋅= 06,0253,0313,0 0 [Ecuación 2]

eso = Presión de vapor en la superficie de hormigón [kPa]

esa = Presión de vapor del aire [kPa]

r = Humedad relativa [%]/100

V = Velocidad del viento [km/hr]

8 Uno, Paul J. (1998). Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas.

18

Figura 1: Gráfico para estimar tasa de evaporación.9

La calibración de este gráfico se realizó utilizando superficies que tenían agua, por lo que para

obtener la tasa de evaporación de una superficie más seca existen otros métodos aún no

estandarizados. A través de variados estudios se ha llegado a la conclusión de que mientras más

desfavorable son las condiciones atmosféricas, el resultado obtenido por este gráfico sobreestima

más la tasa de evaporación10.

9 Aichele, Guido Briceño (1986). Estudio de la exudación en el hormigón. 10 Hover, Kenneth C. (2006). Evaporation of Water from Concrete Surfaces.

19

Como se mencionó anteriormente, si la tasa de evaporación es mayor que la tasa de sangrado, la

superficie de hormigón debe protegerse. Sri Ravindrarajah11 recopiló información con respecto al

cálculo de la capacidad de sangrado:

Capacidad de sangrado [%]

( )1,31 5,9710

q MC

S V⋅ + ⋅

=⋅ ⋅

[Ecuación 3]

En donde:

M = Masa total de hormigón mezclada de donde se obtuvo la muestra [kg].

S = Masa de la muestra [kg].

V = Masa de agua utilizada para realizar la mezcla total de hormigón.

q = Tasa de sangrado [ml/h] dentro de los primeros 30 a 60 minutos de terminada la

colocación de hormigón.

Si A la superficie expuesta de hormigón en m2 y el valor de q se mide en t horas:

Si E > 1000

qA t⋅ ⋅

⇒ Se deben ocupar métodos de curado para proteger la superficie.

2.1.4. Métodos de curado.

Inicialmente, los compuestos de curado surgieron por la necesidad de reemplazar la práctica de

mojar la superficie con agua, en zonas donde el agua era escasa y por lo tanto, cara. La

característica más importante de un compuesto de curado es su capacidad para proteger el

contenido de humedad dentro de la mezcla, pero existen otras propiedades, tales como aporte a la

resistencia al desgaste de la superficie, adherencia a recubrimientos, dureza, aunque éstas pueden

ser difícilmente identificables dado que dependen mayormente de otras propiedades del

hormigón. En general, el mejor compuesto de curado será aquel que retenga mejor la humedad

Existen distintos métodos para evaluar esta capacidad, pero todos son bastante similares. Se

describirá en este estudio el método dado por AASHTO, utilizado en el Laboratorio Nacional de

11 Ravindrarajah, Sri (2003). Bleeding of fresh concrete containing cemento supplementary materials.

20

Vialidad del MOP. La idea de este tipo de ensayos es simular de la mejor manera las condiciones

reales de la obra, especialmente en términos ambientales. Dado que este ensayo fue creado en

Estados Unidos, estas condiciones imitan a las regiones semiáridas de ese país, en la época de

verano.

Existen tres tipos de curado12:

• Los que mantienen la presencia de humedad, como es el curado con agua.

• Los que aceleran el desarrollo de resistencia, proporcionando calor y humedad, como es la

aplicación de vapor.

• Los que previenen la pérdida de humedad, como las membranas de curado y los

retardadores de evaporación, los cuales forman parte de esta investigación.

2.1.4.1 Los retardadores de evaporación

Los retardadores son compuestos de curado que a diferencia de las membranas de curado, se

adhieren al agua que aflora por exudación. En términos químicos, consisten en una cadena de

hidrocarburos que son hidrófugos, es decir, que repelen el agua, la cual está unida a un grupo de

alcoholes los cuales son hidrófilos (que atraen el agua) 13. De esta manera, el agua de exudación

se une al alcohol que está ligado a los hidrocarburos que rechazan el agua, la cual no tiene

suficiente fuerza para vencer este estilo de pared. Para poder visualizarlo mejor, la figura

siguiente explica lo antes mencionado.

12 Kostmatka, S. & Panarese, W. (1988). Design and control of concrete mixtures. 13 Thorpe, Derle & Cordon, William (1965). Control of rapid drying of fresh concrete by evaporation control.

21

Figura 2: Sistema químico de un retardador de evaporación

Actualmente, los retardadores de evaporación se ocupan poco para pavimentos de intemperie.

Estos compuestos por lo general se aplican a pisos industriales, los cuales tienen exigencias sobre

la horizontalidad y endurecimiento tal que, una vez aplicado el producto, se tenga una superficie

suficientemente dura pero aún húmeda, para permitir la aplicación del endurecedor que logrará el

acabado final. Algunos pisos industriales se ocupan para el tránsito de vehículos y podrían ser

considerados como pavimentos, pero en la práctica, no se ha demostrado la eficacia de la

utilización de los retardadores de evaporación en estos casos.

Ensayos realizados14 han mostrado que la utilización de un retardador de evaporación disminuye

en casi la mitad la pérdida de agua comparado a un caso sin protección, al cabo de 6 horas.

14 En Estados Unidos por © BASF Admixtures, Inc.

22

Figura 3: Comparación de tasas de evaporación.

0%

1%

2%

3%

4%

0 60 120 180 240 300 360 420

Tiempo [min]

Pérd

ida

de la

mue

stra

[g] Control

Confilm

2.1.4.2 Membranas de curado:

Según la norma ASTM C309, existen tres tipos básicos de membranas de curado:

• Tipo 1: Membranas claras o traslúcidas sin tinte.

• Tipo 1-D: Membranas claras o traslúcidas con tinte temporal.

• Tipo 2: Membranas con pigmentación blanca.

Además, existen dos tipos de base, o vehículos:

• Clase A: Membranas a base de agua.

• Clase B: Membranas a base de resinas.

Para decidir qué tipo de membrana es la adecuada para curar el hormigón, es necesario saber la

fecha de colocación y la ubicación, como se muestra en la tabla 1. Esto se debe a que,

dependiendo de la zona, se tienen condiciones ambientales con distintas exigencias, por ejemplo,

temperaturas más altas, baja humedad relativa, alta radiación solar, etc.

23

Tabla 1: Tipo y clase de membrana para curar hormigón de pavimentos15

Zona Membrana según época Clase B Clase A Desde Hasta

Tipo 2 Tipo 1-D Tipo 2 Tipo 1-D

Arica Caleta Los Hornos

Enero a diciembre - - -

Caleta Los Hornos

Cuesta El Melón

Enero a diciembre - Enero a

diciembre -

Cuesta El Melón Río Bío Bío Octubre a

marzo Abril a

septiembre - Abril a septiembre

Río Bío Bío Chiloé Diciembre a febrero

Marzo a noviembre

Diciembre a febrero

Marzo a noviembre

Chiloé Tierra del Fuego - Enero a

diciembre - Marzo a septiembre

Algunos autores16 recomiendan que la aplicación de un compuesto de curado debe realizarse

inmediatamente después del colocado del hormigón, y que si esto no es posible, la superficie

debe protegerse de otra manera antes de aplicar el compuesto, a través de un curado inicial,

mediante nebulización continua o aplicando retardadores de evaporación.

Las ventajas que presentan las membranas de curado son las siguientes:

• No necesitan mantenerse húmedas para que no absorban la humedad del hormigón, como

en el caso del curado utilizando arena o paja.

• Son de fácil aplicación.

• Se pueden aplicar en menos tiempo que los métodos que utilizan agua.

La aplicación de las membranas de curado puede realizarse a mano o utilizando vaporizadores

con presión entre 0,2 a 0,7 [MPa], en dos manos perpendiculares entre sí. La norma ASTM C156

establece que el momento de aplicación debe ser cuando haya acabado el proceso de sangrado de

15 Manual de Carreteras Volumen 8 (2003). Hormigones: Especificaciones para los compuestos líquidos formadores

de membranas de curado (LNV 26). 16 Blanks, R., Meissner, H & Tuthill, L. (1946). Curing concrete with sealing compounds.

24

agua. La evaluación de este proceso no es tan precisa y pueden originarse dos problemas. El

primero es suponer que el proceso ya terminó y aplicar el compuesto, el cual puede no funcionar

correctamente ya que la membrana no actúa directamente sobre el agua misma. El segundo

problema es dejar pasar mucho tiempo, dejando que la superficie se seque sin protección y al

aplicar un compuesto húmedo, fuerza al hormigón a absorber parte de la membrana, evitando su

completa formación.

Estos problemas pueden evitarse si se utilizan membranas que tengan menos restricciones de

funcionamiento. En la siguiente tabla se presentan las diferencias entre las clases.

Tabla 2: Comparación entre productos formadores de membranas.

Clase A Clase B Son solubles en agua Contienen solventes volátiles Se evaporan fácilmente Bajo costo Son inflamables Adecuadas para zonas de alta evaporación Presentan mayores problemas frente a recubrimientos Tiempo de formación de membrana alto

Fuente: DYNAL

2.2. Los efectos de un mal curado

2.2.1. Agrietamiento superficial

Los efectos que tiene una evaporación excesiva de agua son negativos para los resultados futuros

del hormigón. El ejemplo más claro son las grietas visibles en hormigones adultos. A pesar de

que la pérdida de agua no es la principal razón de esta falla, no es tampoco la menos importante.

Debido a las tensiones que provoca la evaporación, originadas por las capas con mayor contenido

de agua y aquellas con menor contenido, existe la posibilidad que la superficie de hormigón se

25

agriete. Mientras más rápida sea la evaporación, mayores serán las tensiones, y por lo tanto, las

grietas. En el futuro, las grietas darán pie a otras fallas funcionales tales como baches, fisuras que

atraviesan la losa, etc.

Las grietas son un problema importante a considerar cuando se hormigona en climas,

denominados cálidos17, que combinan temperatura elevada de aire, humedad relativa baja, alta

velocidad de viento y alta radiación solar. A partir de la figura 1 del capítulo 2.1.2 se confeccionó

una tabla que muestra a qué niveles de humedad y temperatura es posible que el hormigón sufra

agrietamiento plástico. Esta tabla se preparó suponiendo una velocidad del aire igual a 16 [km/h]

y una diferencia de temperatura entre el aire y el hormigón de 5,6 ºC.

Tabla 3: Niveles que potencialmente generan grietas.

Temperatura del hormigón ºC

Humedad relativa del aire %

40,6 90 37,8 80 35,0 70 32,2 60 29,4 50 26,7 40 23,9 30

Fuente: ACI 305: Hot weather concreting

17 ACI Standards and Reports (1991). ACI 305: Hot weather concreting.

26

Figura 4: Gráfico de zonas potenciales de agrietamiento

0

20

40

60

80

100

100806040200

Humedad relativa del aire %

Tem

pera

tura

supe

rfic

ial d

el h

orm

igón

ºC .

Zona potencial de agrietamiento

Zona segura

Otro efecto que tienen estas tensiones es el alabeo de losas, el cual generará grietas en los bordes.

Este alabeo podría controlarse disminuyendo el largo de la losa pero también protegiendo la

superficie expuesta de la evaporación excesiva. El alabeo es provocado por la tendencia de la

superficie expuesta al aire, a disminuir su tamaño. De esta manera se producen tensiones que son

mayores en los bordes de la losa, provocando grietas. Si la superficie se protege de manera

adecuada, las contracciones serán menores y en consecuencia, el alabeo será más controlado.

2.2.2. Permeabilidad superficial y absorción

La porosidad de un hormigón se debe a los capilares que se forman durante el proceso de

hidratación. En el inicio, la porosidad alcanza su valor más alto y va disminuyendo a medida que

el hormigón se endurece. Los dos factores que más influyen en la porosidad son la relación A/C y

27

la cantidad de cemento hidratado. Mientras mejor sea el curado del hormigón, la hidratación del

cemento será mayor.

La porosidad está relacionada con la permeabilidad del hormigón y su capacidad de absorción. La

cantidad de agua absorbida, V, por unidad de área, A, durante un período de tiempo, t, se puede

mostrar con la siguiente expresión:

Agua absorbida por unidad de área:

( )0,5a

V K tA= ⋅ [Ecuación 4]

En donde Ka es el coeficiente de absorción que depende de la porosidad. La Ecuación 4 alcanza

altos valores cuando la hidratación del cemento es limitada, por lo tanto, cuando el curado no fue

apropiado. Dado que la zona interna del hormigón se encuentra más protegida que la zona

superficial, la absorción será mayor en esta última.

El concepto de porosidad, permeabilidad y absorción están tan ligados al curado del hormigón

que incluso existen estudios18 que proponen utilizarlos para indicar la eficiencia de un compuesto

de curado, la cual hasta ahora se obtiene a través del ensayo mencionado en la norma

norteamericana ASTM C156 que se trata básicamente de medir la pérdida de agua de un mortero

durante un período de tiempo.

En el caso del ensayo propuesto, un elemento de hormigón que haya tenido un curado

satisfactorio, tendrá una capacidad de absorción muy parecida entre la zona superficial y la zona

interna.

18 Senbetta & Scholer. (1983) A New Approach for Testing Concrete Curing Efficiency.

28

Figura 5: Efecto de la duración del curado sobre la capacidad de absorción.

0

4

8

12

16

20

24

28

0 1 2 3 4 5 6 7Profundidad desde la superficie (cm)

Coe

ficie

nte

de a

bsor

ción

, Ka

(x10

-6cm

2 /sec) 1 Día

3 Días5 Días

2.2.3. Durabilidad del hormigón

Se entiende por durabilidad del hormigón la capacidad de protección en el tiempo frente a

agresiones de tipo física o química, tanto de sí mismo como de estructuras que cubra, tales como

armaduras. Específicamente, debe poder protegerse de las heladas y deshielos, ataque de cloruros

y sulfatos, proteger las estructuras en su interior de la corrosión, etc. Dependiendo de donde se

coloque el hormigón, se sabrá qué tipo de agresiones tendrá y se les podrá dar mayor importancia

sobre otras que no influirán en su vida útil. El hormigón puede encontrarse bajo el agua, en

ambientes con temperaturas extremadamente frías o con productos químicos en el ambiente. El

efecto del curado sobre la durabilidad se puede ver a través de la permeabilidad (capacidad de

absorción), ya que mientras más permeable sea el hormigón, más expuesto estará a ataques

físicos o químicos.

29

Se ha demostrado19 que mientras más largo sea el período de curado, el ingreso de sustancias

dañinas para el acero, como cloruros o dióxido de carbono, comienza más tarde y por lo tanto, la

corrosión de las barras que se encuentran en el interior de un hormigón armado demora más

tiempo. Es decir, la protección que presenta el hormigón frente a ataques dañinos para el acero

aumenta utilizando un curado que dure más tiempo, o un curado que sea más eficiente.

Asimismo, el resultado16 de exponer un hormigón al ataque de sulfatos también se ve afectado.

Mientras menor sea el tiempo de curado, mayor será el daño provocado, que se ve reflejado en la

resistencia final del hormigón.

Figura 6: Efecto de la duración del curado en propiedades del hormigón16.

0

30

60

90

120

0 10 20 30Días de curado

Inic

io d

e la

cor

rosió

n, d

ías.

Inicio de Corrosión

Reducción de resistencia

Red

ucci

ón p

orce

ntua

l en

la r

esist

enci

a

19 Rasheeduzzafar, Al-Gahtani & Al-Saadoun, (1988). Influence on construction practices on concrete durability.

30

2.2.4. Resistencia a la compresión y modulo elástico, E.

Cuando se hormigona en climas perjudiciales y no se protege adecuadamente el hormigón, la

resistencia a los 28 días se ve afectada. Si la temperatura de curado es muy elevada, la resistencia

del hormigón se desarrolla más rápido, pero al cabo de 28 días la resistencia será menor. Se ha

determinado20 que un hormigón expuesto al aire con temperatura de 23ºC y humedad relativa del

60% y otro con temperatura de 38 ºC y humedad relativa del 25% logran un 73% y 62%,

respectivamente, de la resistencia a los 28 días de un mismo elemento de hormigón curado en

agua a una temperatura de 23ºC.

Figura 7: Efecto de la duración del curado en la resistencia del hormigón18

0

25

50

75

100

0 20 40 60 80 100 120

Humedad relativa %

Tem

pera

tura

ºC

73%62%

100%

En consecuencia, si la resistencia a los 28 días se ve afectada por las condiciones de curado,

también se verá afectado el módulo elástico ya que, para hormigones que tengan un peso, Wc, de

1.442 a 2.482 [kg] por unidad de volumen, [m3], se tiene:

Módulo elástico del hormigón, [MPa]: 1,50,043 'c cE W fc= ⋅ ⋅ [Ecuación 5]

20 ACI Standards and Reports (1991). ACI 305: Hot weather concreting.

31

Donde fc’ es la resistencia a la compresión del hormigón a los 28 días, en [MPa]. De esta manera

se observa que el módulo elástico es proporcional a la resistencia.

2.3. Adherencia entre capas de hormigón

La utilización de capas sucesivas de hormigón se da en el caso de túneles y también para

reparación de losas de hormigón en mal estado, entre otros. Una superficie que recibirá una

segunda capa debe tener la capacidad de adherirse a ésta de tal manera que para efectos de carga,

se trate de una sola gran capa, con mayor capacidad. Si estas superficies no logran adherirse

adecuadamente, se forman tensiones en la capa intermedia y se desprenden, anulando el efecto

que hubiera tenido la segunda capa y convirtiéndola en una carga más para la capa anterior.

Este tema toma mayor importancia en el caso del hormigón proyectado en una superficie que no

es horizontal porque la adherencia debe vencer la fuerza de gravedad. En la norma ACI 506R-90

“Guía para Shotcrete” se explica que para recubrir hormigón con hormigón proyectado, es

necesario preparar la superficie, especialmente si ésta contiene compuestos químicos y resinas.

La remoción de estos compuestos se logra raspando la superficie, lo que a su vez la deja rugosa,

ayudando a la ligazón con el recubrimiento. Finalmente, se limpia la superficie usando chorros de

agua o arena para remover completamente restos de polvo, resinas, astillas, etc. Se recomienda

que las superficies que van a recibir una segunda capa no se curen con compuestos de curado,

aunque esto no significa que no se debe curar. La superficie debe mojarse y mantenerse a una

temperatura sobre los 5ºC. Si la humedad relativa del aire se encuentra sobre el 85%, se puede

curar al aire.

32

3. METODOLOGÍA

3.1. Metodología de Trabajo

La presente tesis consiste en evaluar compuestos de curado en términos de su eficiencia para

proteger superficies de hormigón de la pérdida excesiva de agua y para ayudar en la adherencia

entre capas sucesivas. Para lograr este objetivo se realizarán ensayos normados los cuales se

tratan básicamente de la confección de probetas de morteros de cemento a las cuales se les agrega

un compuesto de curado y se mantienen dentro de una cámara de curado, la cual se encuentra a

una cierta temperatura y humedad, como se explicará más adelante. Durante 72 horas se les

tomará el peso para luego, con estos datos, obtener la pérdida de agua por unidad de área. Luego

se le agregará una segunda capa utilizando un molde circular con el mismo tipo de mortero y al

cabo de 28 días se ensayará este conjunto usando una máquina que se adhiere a la superficie de la

última capa de mortero y que tracciona en forma vertical hasta separar las dos capas. El registro

de la carga aplicada en conjunto con el área de contacto entre capas, entrega la capacidad de

adherencia.

Luego, cuando se disponga de todos los datos de pérdida de agua y de adherencia, se procederá a

hacer el análisis estadístico que se explica en el capítulo 3.3. En primer lugar, se podrá concluir

qué productos satisfacen las exigencias de curado y cuáles son mejores en términos de costo y

eficiencia. En segundo lugar se determinará la influencia en la adherencia.

Tabla 4: Características de membranas para el estudio.

Membrana M1 Membrana M2

Clase Clase A Clase B

Color Blanco Ámbar

Densidad 0,98 [kg/dm3] 0,822 [kg/dm3]

Tasa de aplicación 180 - 200 [gr/m2] -

33

Tabla 5: Características del retardador para el estudio

Retardador de evaporación R

Color Verde

Densidad 1,00 – 1,03 [kg/dm3]

Tasa de aplicación 100 - 200 [gr/m2]

Rendimiento 1 litro R + 9 litros de agua

3.2. Normas y especificaciones utilizadas para la realización de los ensayos

Los ensayos se realizarán de acuerdo a la norma ASTM C156 en el caso de compuestos con

aplicación después de la exudación y LNV 26 en el caso de compuestos con aplicación antes de

la exudación.

Para los ensayos de adherencia se trabajará utilizando la norma ASTM C4541.

3.2.1. Hormigones: Métodos de ensaye para compuestos líquidos formadores de

membrana de curado (LNV 26-2003).

Esta norma es similar a la norma norteamericana ASTM C156. La diferencia entre ambas es que

la norma LNV 26-2003 es para ensayar membranas que son aplicadas antes del término de la

exudación. En este caso, la pérdida de agua por unidad de área permitida al cabo de tres días es

de 0,65 [kg/m2]

3.2.2. ASTM C156-05: Método estándar para medir retención de agua de materiales de

curado.

Esta norma especifica los ensayos necesarios para determinar la eficiencia de un compuesto

líquido de curado para hormigón, medido a través de su capacidad para reducir la pérdida de

34

humedad durante la edad temprana del hormigón. Se incluye los pasos necesarios para la

confección de las probetas y las mediciones que se debe tomar para determinar la pérdida, para

compuestos aplicados después de la exudación. También incluye en su anexo un ensayo

normalizado para obtener la tasa de evaporación de la cámara de curado, la cual debe estar entre

2,0 y 3,4 [g/h].

A pesar de que no se ensayarán únicamente membranas de curado, sino también retardadores, se

utilizará la misma norma dado que todas las probetas deben encontrarse en igualdad de

condiciones, más desfavorables que en la práctica. Así será posible sacar conclusiones

satisfactorias para la aplicación real de los productos.

Las siguientes normas son nombradas en la norma ASTM C156.

3.2.3. ASTM C230-03: Especificaciones para la mesa de flujo para ensayos de cemento

hidráulico.

Esta especificación detalla los requisitos para la mesa de flujo y el de sus accesorios usados en la

fabricación de las pruebas de flujo para la consistencia de morteros en ensayos de cemento

hidráulico. Se utiliza este ensayo para determinar la dosificación de arena en el mortero.

3.2.4. ASTM D4541-02: Método estándar para medir adherencia con ensayos de tracción

directa.

Este método de prueba entrega el procedimiento para evaluar la resistencia a la tracción

(designada comúnmente como adherencia) de una capa en substratos rígidos tales como metal,

hormigón o madera. La prueba determina la mayor fuerza perpendicular (en tensión) que un área

superficial puede resistir antes de que una capa de material se separe.

En esta norma se detallan cuatro tipos de máquinas de arrancamientos, I, II, III y IV. La que se

ocupará en esta tesis es la Tipo I.

35

3.2.5. ASTM C778-06: Especificación estándar para la arena graduada estándar.

Esta norma indica el tipo de arena que se utilizará para confeccionar los morteros bajo la norma

C156. Esta arena posee una dosificación con una banda granulométrica como se muestra en la

tabla y figura siguiente:

Tabla 6: Granulometría de la arena estándar

Malla Porcentaje de granos que pasan 1,180 [mm] (No. 16) 100 0,850 [mm] (No. 20) 100 0,600 [mm] (No. 30) 96 - 100 0,425 [mm] (No. 40) 65 - 75 0,300 [mm] (No. 50) 20 - 30 0,150 [mm] (No. 100) 0 - 4

Figura 8: Granulometría de la arena graduada estándar

3.2.6. ASTM C309-06: Especificación estándar para compuestos líquidos de membrana de

curado.

Esta norma entrega los tipos de membrana de curado y los requisitos generales, como color,

adherencia, reacciones, almacenamiento, etc. Además se especifica que una membrana de curado

36

no debe permitir una pérdida de agua superior a los 0,55 [kg/m2] después de 72 horas desde su

aplicación.

Una vez que los ensayos se hayan realizado y la toma de datos esté completa, se analizarán estos

resultados estadísticamente.

Otras normas utilizadas indirectamente son:

• ASTM C 87: Ensayos Para el evaluar el efecto de impurezas orgánicas del agregado fino

en la resistencia de morteros.

• ASTM C 150: Especificaciones para el cemento Pórtland

• ASTM C 305: Uso de la mezcladora mecánica para pastas de cemento hidráulico y

morteros de consistencia plástica.

• ASTM D 1475: Ensayos para obtener la densidad de capas líquidas, tintas y productos

relacionados.

• ASTM D 1653: Ensayos para obtener la transmisión de vapor de agua en capas de

películas orgánicas.

• ASTM D 2369: Ensayos para obtener el contenido volátil de capas.

3.3. Análisis estadístico de resultados: Test Anova

En este estudio se obtendrán conclusiones a partir de los resultados obtenidos de los diferentes

ensayos. Se analizarán los efectos que genera el uso de distintos compuestos sobre la superficie

del mortero, tanto en adherencia como en pérdida de agua. En ambos casos se tendrán 6 tipos

distintos de tratamientos (métodos de curado), con 3 resultados cada uno. Para estimar si existen

diferencias importantes entre los distintos tratamientos se realizará un análisis de la varianza,

conocido como Test Anova.

El Test Anova consiste básicamente de comparar las varianzas entre los resultados de los

tratamientos. Dado que se tendrá casos bastante extremos, ya que habrá probetas sin curado y

otras con curado que seguramente darán buenos resultados, las diferencias entre ambos casos

37

serán relevantes. La dificultad está en estimar entre distintos métodos de curado cual es el más

efectivo.

Realizando el Test Anova se llega a un resultado, F, el cual es un estadístico que se comporta

como una F de Snedecor, que depende del número de tratamientos, t, y del número de resultados

por tratamiento, n, y de un nivel de significancia, el cual estima cuan relevante es suponer que

todos los tratamientos tienen el mismo efecto, α, el cual para los efectos de este trabajo será igual

a 0,05 (o nivel de significancia del 95%).

Si F > Ft-1,t·(n-1),0,05 ⇒ Los diferentes tratamientos tienen incidencia en los resultados.

Para realizar este análisis se pueden utilizar herramientas computacionales especializadas en

registros de datos. El software que se usará para el análisis de los resultados de los ensayos será

SPSS 13.0.

Figura 9: Ingreso de datos

38

Figura 10: Resultados del test ANOVA

De donde se obtiene el valor de F, el cual se compara con el valor del estadístico que se obtiene

de la figura siguiente.

Figura 11: Puntos porcentuales de la distribución F para un nivel de confianza del 95%.

39

3.4. Propagación de errores

Dado que esta tesis se basa en cálculos numéricos, es necesario conocer la exactitud de los

resultados a través de un análisis de los errores que aportan cada una de las variables.

Propagación de errores de una fórmula f:

( ) 21, ,

i

nf x

i i

f x xx

σ σ∂⎡ ⎤

= ⋅⎢ ⎥∂⎣ ⎦∑

K [Ecuación 6]

Donde x1,…,xn son las distintas variables de la fórmula y σxi es el error asociado a la variable xi.

De esta manera los resultados que se obtienen son del tipo f ± σf.

40

4. REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS

4.1. Procedimientos generales para todos los ensayos

4.1.1. Mezcla de Mortero

Los morteros que serán confeccionados utilizan arena con la granulometría presentada en la

figura 8 del capítulo 3. Este material proviene en este caso, de la costa central del país. La arena

deberá lavarse para eliminar la sal que tiene adherida. Luego será secada en horno y tamizada de

manera de obtener la granulometría deseada.

Para comenzar se deben calcular las dosificaciones de arena, agua y cemento. Para esto se utiliza

el ensayo descrito en la norma C87 el cual necesita previamente describir cómo se realiza una

mezcla de mortero.

Para realizar la mezcla se deberá cambiar algunas exigencias de la norma. Los pasos a seguir

según la norma ASTM C305 son los siguientes.

1. Se coloca el agua en la mezcladora y se añade el cemento.

2. Se prende la mezcladora a velocidad lenta (135 a 145 [r/min]) por 30 segundos

3. Se añade la arena lentamente durante 30 segundos, sin detener la mezcladora.

4. Se detiene la mezcladora al cabo de este tiempo y se revuelve a velocidad media (275 a

295 [r/min]) por 30 segundos.

5. Se detiene la mezcladora y se remueve la mezcla adherida a las paredes internas

devolviéndola a la mezcla total durante los primeros 15 segundos.

6. Se deja en reposo por 75 segundos más, cubriendo el recipiente.

7. Se mezcla a velocidad media por un minuto.

41

El problema de las mezcladoras mecánicas es que tienen, por lo general, menos capacidad que la

necesaria para llenar 3 probetas, cantidad mínima requerida para cada combinación. Por lo tanto,

se usará una betonera vertical con un sistema de brazos que giran a una sola velocidad. La otra

opción es realizar la mezcla a mano.

En caso de usar la betonera, la mezcla se realizará siempre a la misma velocidad. En caso de

hacer la mezcla a mano, se podría modificar la velocidad pero siempre teniendo en cuenta el

margen de error y la poca capacidad de mantener un movimiento constante.

Figura 12: Métodos de mezcla

Betonera vertical. Mezcla a mano.

4.1.2. Ensayo C87 y Norma C230: Determinación de la dosificación de arena.

Para este ensayo se necesita:

• Mesa de flujo

• Molde de flujo cónico de bronce de altura 50,0 ± 0,5 [mm], diámetro superior de 70,0 ±

0,5 [mm] y diámetro inferior de 100,0 ± 0,5 [mm]

• Pie de metro

42

• Pisón de madera sellada para no absorber humedad

• Paleta metálica

A partir de una relación A/C igual a 0,4 en peso, se deberá calcular la cantidad de arena a ocupar

a través del uso de una mesa de flujo. Los pasos a seguir según la norma ASTM C87 son los

siguientes

1. La mesa de flujo deberá limpiarse antes de comenzar los ensayos. Se preparará un

mortero iniciando la mezcla con una relación arena/cemento indicada en la tabla 6.

2. Se colocará el molde con el diámetro mayor hacia abajo en el centro de la mesa.

3. Se echará una capa de mortero de 25 [mm] de espesor en el molde y se apisona 20 veces.

4. Se colocará la segunda capa ligeramente superando la capacidad del molde, apisonando

20 veces y se rasará con la paleta.

5. Se limpiará la superficie de la mesa y se secará.

6. Se quitará el molde verticalmente hacia arriba y se dejará caer la mesa a una altura de

12,7 [mm] 25 veces en 15 segundos.

7. Se medirá el diámetro del mortero promediando cuatro resultados de diámetros medidos.

El flujo se medirá como el aumento porcentual en el diámetro promedio del molde. La

dosificación correcta deberá producir un flujo de 35 ± 5%. Si no se logra este flujo se debe

cambiar la dosificación y volver a realizar el ensayo. El mortero utilizado se debe desechar. A

pesar de que en la norma no se indican valores mínimos y máximos de diámetros, se estimará que

en 4 diámetros, la desviación estándar deberá ser menor al 3% del promedio.

43

Figura 13: Ensayo de mesa de flujo

Mesa y molde de flujo.

Realización del ensayo.

4.1.3. Norma C156: Armado y almacenamiento de probetas.

Para este ensayo se necesita:

• Moldes metálicos rectangulares de 150 por 299,6 [mm] en el extremo superior y 144,6

por 289,9 [mm] en el extremo inferior, espesor 4,2 [mm] y profundidad interior de 50,4

[mm]

• Pisón de madera

• Paleta de madera

• Cámara de curado, la cual debe encontrarse a 37,8 ± 1,1ºC y a una humedad relativa de 32

± 2%. Además, dentro de la cámara debe haber un flujo de aire tal que la tasa de

evaporación se encuentre entre los 2,0 y 3,4 gramos/hora21.

• Parafina sólida derretida

• Compuesto desmoldante

Una vez que se tenga las dosificaciones de arena se comenzará la mezcla con el procedimiento

explicado en el punto 4.1.1 y se arman las probetas.

21 Estos valores se obtienen a partir de ensayos señalados en el Anexo 1 de la norma ASTM C156.

44

1. Se deberá tener cuidado de que los moldes estén limpios y previo al llenado se aplicará

con una brocha el compuesto desmoldante en toda la superficie interna del molde.

2. Se llenará la mitad del molde alisando con el lado opuesto de la cuchara. Se compactará

con el pisón aplicando 50 golpes.

3. Se colocará la segunda capa rebalsando la capacidad del molde. Se apisonará esta capa de

igual manera.

4. Usando el pisón a lo largo, se presionará toda la superficie.

5. Se rasa en la dirección larga del molde con una paleta de madera para darle un acabado

poroso.

6. Antes de aplicar el producto se deberá hacer una ranura en forma de V de 3 [mm] de

ancho y profundidad, usando una punta de una espátula o paleta, a lo largo de toda la

superficie que se encuentre en contacto con la pared del molde, para evitar agrietamiento

de esta zona por el contacto.

7. Los surcos se deberán llenar con el sellante, el cual no debe reaccionar ni con el mortero

ni con el producto de curado.

8. Se pesarán las probetas y se registrará su peso al cual se le denominará M1 [g].

9. Se colocará las probetas dentro de la cámara de curado ordenándolas de tal forma que

entre probetas y paredes de la cámara haya entre 50 y 175 [mm]. Se permite usar moldes

vacíos para que todas las probetas estén espaciadas de igual forma.

45

Figura 14: Armado de probetas.

(a) (b)

(c) (d)

(a) Aplicación del compuesto desmoldante. (b) Rasado de probetas.

(c) Aplicación del sellador. (d) Almacenamiento en cámara de membrana de curado

4.2. Ensayo de pérdida de agua por evaporación.

Se tendrá 4 casos distintos de aplicación:

• CASO 1: Probetas sin producto de curado

• CASO 2: Probetas con retardador de evaporación

• CASO 3: Probetas con membrana de curado

• CASO 4: Probetas con retardador de evaporación y membrana de curado.

46

El caso 1 se le llamará Caso Base por tratarse de probetas sin productos de curado y cuyo manejo

se explicó en el capítulo 4.1.3. Al final de su armado se obtienen los pesos M1. Las probetas se

mantendrán en la cámara de curado hasta que se cumplan 24 horas desde su confección y se

pesarán (M21), se volverán a guardar y se registrarán los pesos a las 48 horas (M22) y 72 horas

(M3) después del armado de probetas.

Pérdida de masa [g]:

1 3ML M M= − [Ecuación 7]

Se calcula el área superficial de las probetas, A2, desde el borde interno del compuesto de sellado.

Pérdida de masa por unidad de área [kg/m2]:

2

1000 MLLA

= ⋅ [Ecuación 8]

Los 3 últimos casos se ensayarán aplicando los productos en dos tiempos distintos. El primer

conjunto de ensayos será aplicando los productos a los 30 minutos del armado de probetas. El

segundo conjunto de ensayos será esperando que el afloramiento de agua a la superficie acabe,

esto entre la primera y segunda hora después del armado de probetas. En total se tendrá el Caso

Base más 6 casos de curado.

Previo a efectuar las mediciones, deberá determinarse el cálculo de la densidad del compuesto de

curado y el cálculo de la materia no volátil del compuesto, utilizando la norma ASTM D1475 y

ASTM D2369 respectivamente.

4.2.1. D1475: Cálculo de la densidad de un compuesto de curado.

Se deberá llevar a cabo este ensayo si se desconoce la densidad del compuesto de curado..En el

caso de este estudio, las densidades son conocidas, y como se verá más adelante, no serán

necesarias, pero el proceso se explica para aquellos casos en que sea necesario.

47

• Picnómetro

• Termómetro con exactitud hasta 0,1ºC

Primero se deberá calibrar el picnómetro. Para eso se siguen los pasos indicados en el capítulo 8

de la norma ASTM D 1475-96. Este método es análogo para el cálculo de la densidad del

producto a ensayar.

Densidad del producto [g/ml]:

( ) VwWDm −= [Ecuación 9]

Donde w es el peso del envase vacío, W es el peso del envase con producto y V el volumen del

contenedor.

La norma establece que para asegurar la confiabilidad del resultado, es conveniente repetir el

procedimiento para calcular un promedio en distintos días. La diferencia debe ser menor al 0,6%

y si no se cumple este valor, se deberá repetir el ensayo.

4.2.2. D2369: Cálculo de la materia no volátil del compuesto.

• Balanza

• Platos metálicos con la misma superficie que los moldes utilizados, de peso W1.

• Horno

Se agrega la misma cantidad de compuesto que la que se ocupó para sellar la probeta. El plato se

introduce a la cámara de curado con su molde correspondiente y al cabo de los tres días de

almacenamiento, se toma su peso W2.

48

% del contenido no volátil

( )2 1 100ANV W W S= − ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦ [Ecuación 10]

Donde SA es el peso del compuesto.

4.2.3. Realización del ensayo para casos 2, 3 y 4.

4.2.3.1 Aplicación del producto a los 30 minutos del armado de probetas para los casos 2 y 3.

• Vaporizador: Pistola eléctrica TM-11 con capacidad para 1 litro y poder de disipación de

45 [W].

El procedimiento a seguir será el mismo tanto para el caso 2, con aplicación del retardador de

evaporación, como para el caso 3, con membrana de curado.

Se debe calcular la masa del compuesto de curado a través de la tasa de aplicación de la pistola,

la densidad del compuesto y el área de aplicación. Esto se utiliza en terreno donde no se puede

estimar la cantidad de compuesto aplicado ya que no se puede pesar la muestra.

Se calculará su masa MA usando la tasa de aplicación TA [m2/l] del vaporizador, el área

superficial de la probeta A1 incluyendo el compuesto sellador y su densidad Dm.

Masa de un compuesto de curado por aplicar [g]

TAADMA m 1⋅

= [Ecuación 11]22

Si la tasa de aplicación no se especifica, se aplicará el producto a una tasa de 200 [ml/m2]. Como

los productos tienen densidades muy cercanas a 1,0 kg/l, esto equivale a 9 gramos de producto en

los 450 cm2 de superficie. Luego se podrá determinar la cantidad de producto aplicado

22 Esta ecuación se sugiere a partir de las indicaciones expuestas en el punto 11.1 de la norma ASTM C156-03.

49

comparando la masa M1 con el peso después de la aplicación que deberá ser igual a M1 + MA. Se

deberá pesar la probeta y registrará su peso como M2, el cual no podrá diferir de la suma anterior

en más de un 10%, si no, repetir el ensayo.

En el caso de laboratorio, las muestras se pesan sin compuesto de curado y luego con compuesto.

Luego, dividiendo esta diferencia por el área de aplicación se obtiene la cantidad aplicada por

unidad de área.

Figura 15: Vaporizador

Las probetas volverán a ser guardadas en la cámara y se pesarán a las 24 horas siguientes a la

aplicación de producto (M12), a las 48 horas siguientes, (M13), y a las 72 horas siguientes (M3).


( )1 3ML M NV MA M= + ⋅ − [Ecuación 12]

Donde

2 1MA M M= − [Ecuación 13]

50

Se recalcula el área superficial de las probetas, A2, desde el borde interno del compuesto de

sellado.


2

1000 MLLA

= ⋅

4.2.3.2 Aplicación del producto a los 30 minutos de armado para el caso 4.

El último caso es la aplicación conjunta de retardador de evaporación y membrana de curado.

Para esto, se aplicará el retardador a los 30 minutos de armado de probeta, se tomará el peso M2 y

luego se llevará a la cámara de curado. A las 7 horas siguientes se tomará el peso MR y se aplicará

la membrana de curado, tomando el nuevo peso MR+M, y se volverá a guardar en la cámara. A las

24 horas siguientes a la aplicación del retardador, se tomará el peso M21, luego a las 48 horas M22

y finalmente a las 72 horas M3.

Teniendo como datos, el área incluyendo compuesto sellador A1, la densidad del retardador DR y

de la membrana DM, la tasa de aplicación del retardador TAR y de la membrana TAM y el

porcentaje no volátil del retardador NVR y de la membrana NVM, se tiene:

1RR

R

D AMATA⋅

= [g] 1MM

M

D AMATA⋅

= [g]

Pérdida de masa del compuesto de curado [g]:

C R R M MML NV MA NV MA= ⋅ + ⋅ [Ecuación 14]


1 3CML M ML M= + − [Ecuación 15]

51

2

1000AMLL ⋅= [kg/m2]

Cada caso contará con 3 probetas. Si la diferencia entre la mayor pérdida registrada y la menor

está sobre los 0,15 [kg/m2], dentro de las 3 probetas, se debe repetir el ensayo.

4.2.3.3 Aplicación de producto cuando la exudación haya acabado.

• Brocha

Para determinar el fin de la exudación se realizará el armado de las probetas como se explicó en

el punto 4.1.1 y luego se llevará a la cámara de curado. Cuando se observe que la humedad

superficial desaparece, se sacarán las probetas y se pasará una brocha suavemente por esta zona

con fuerza suficiente para remover la lechada que se forme sin estropear la superficie del

mortero. Si aflora agua de exudación, se volverá a la cámara de curado y se sacará cuando se

observe que el agua que apareció por el paso de la brocha ha desaparecido. Se repetirá el paso de

la brocha. Si no aflora agua quiere decir que la exudación ha terminado. A este tiempo se le

denominará T0 (el cual es variable para todas las probetas).

Tanto para el caso 2 como para el caso 3, se aplicará el producto en T0 y se tomarán los datos tal

y como se explicó para los ensayos anteriores, con aplicación de producto a los 30 minutos de

armado de probetas.

En el caso 4 se aplicará el retardador de evaporación a los 30 minutos de armado de probetas y se

devolverá las probetas a la cámara de curado. Se aplicará la membrana después de T0 y se

procederá a tomar los datos tal y como se hizo en el caso de aplicación de productos a los 30

minutos de armado de probetas.

4.3. Ensayo de adherencia

Se utilizan los siguientes elementos adicionales:

52

• Máquina de arrancamientos

• Adhesivo, poxipol

• Molde metálico, o de PVC, de 5 [cm] de diámetro

Cuando finaliza el registro de datos del ensayo de pérdida de agua, las probetas se desmoldarán y

se llevarán a la cámara húmeda. Pasadas 24 horas se sacarán y sobre la superficie de la probeta

endurecida se colocará una segunda capa fresca de mortero, siguiendo las instrucciones del punto

4.1.1, con una altura de 25 [mm] al cual se le hará un sacado utilizando el molde metálico. Se

llevará el conjunto a una cámara húmeda por 14 días. Al cabo de ese tiempo, sobre el sacado

circular, se colocará un adhesivo de alta resistencia y encima el aparato circular de la máquina. Se

armará la máquina y se empezará el ensayo. La fuerza aplicada se sube gradualmente. Cuando las

dos superficies se desprendan, se anotará F, la carga de rotura en Newton.

Adherencia [MPa]:

2

4 FXdπ⋅

=⋅

[Ecuación 16]

Figura 16: Esquema del ensayo de adherencia

53

Figura 17: Máquina de arrancamientos tipo I

Según la norma ASTM D4541 los resultados son aceptables si es que cumplen las condiciones de

la siguiente tabla.

Tabla 7: Precisión de los datos del ensayo de adherencia

Instrumento Coeficiente de variación, %

Diferencia máxima aceptable, %

Dentro del laboratorio Tipo IV 8,5 29,0

Tipo I, II, III 12,2 41,0 Entre laboratorios

Tipo IV 8,7 25,5 Tipo I, II, III 20,6 58,7

Diferencia relativa entre dos resultados [%]:

( )( )

1 2

1 2

100/ 2

x xx x

−⋅

+ [Ecuación 17]

54

Figura 18: Confección de probetas para ensayo de adherencia

(a) (b)

(c) (d)

(a) Colocación de segunda capa de mortero fresco. (b) Cortes

(c) Pegado de discos metálicos. (d) Extracción con máquina

55

5. RESULTADOS Y ANÁLISIS

5.1. Determinación de la dosificación de arena

Tabla 8: Dosificación inicial para 3 probetas

Arena entre mallas 16 - 30 : 157 [g] Arena entre mallas 30 – 50 : 5.495 [g] Arena entre mallas 50 -100 : 2.198 [g]

CementoArena = 1,31

Arena total : 7.850 [g] Cemento Corriente : 6.000 [g]

Agua total : 2.400 [g] CA = 0,4

A partir de esta dosificación se obtuvo los siguientes diámetros:

D1 = 138 [mm] D2 = 142 [mm] D3 = 136 [mm] D4 = 141 [mm]

DMEDIO = 139,25 [mm] = 100 [mm] + 39,25%

Desviación Estándar = 2,8 = 1,98 % de DMEDIO ⇒ Cumple

5.2. Ensayo de pérdida de agua por evaporación

Las ecuaciones mencionadas en el capítulo anterior, para el cálculo de los gráficos y tablas de

este capítulo, son las siguientes:

% del contenido no volátil

( )2 1 100ANV W W S= − ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦ [Ecuación 10]


( )1 3ML M NV MA M= + ⋅ − [Ecuación 12]

56


2

1000 MLLA

= ⋅ [Ecuación 9]

5.2.1. Propagación de errores.

Propagación de errores de una fórmula f:

( ) 21, ,

i

nf x

i i

f x xx

σ σ∂⎡ ⎤

= ⋅⎢ ⎥∂⎣ ⎦∑

K [Ecuación 6]

Para la ecuación 9 se tiene que

2

2 2

22 2

1000 MLL A

MLA Aσσ σ⎛ ⎞ ⎛ ⎞−

= ⋅ + ⋅⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Es necesario calcular los errores asociados a la ecuación 12, ML, y al área A2. Los cálculos

completos de esta sección se encuentran en el capítulo 8.1.1.

Finalmente se obtiene que el error más desfavorable es σL = 0,04 [kg/m2]

5.2.2. Resultados de ensayos de pérdida de agua por evaporación

Las figuras muestran la pérdida para los seis sistemas de curado, previo a la exudación y después

de la exudación:

• Caso Base: Base

• Caso Retardador: Ret

• Caso Membrana M1: M1

• Caso Membrana M2: M2

• Caso Retardador + Membrana M1: R + M1

57

• Caso Retardador + Membrana M2: R + M2

Los datos utilizados para las figuras que siguen a continuación se encuentran en el capítulo 8.2.

Tabla 9: Resumen de resultados para el ensayo de pérdida de agua por evaporación

Antes del fin de la exudación Después del fin de la exudación

Caso L [kg/m2]

L [kg/m2]

Caso L [kg/m2]

L [kg/m2]

4,08 3,96 BASE 4,04

4,03

2,88 3,11 3,22 3,18 R 3,26

3,12

R 3,03

3,11

3,92 2,95 3,96 2,85 M1 3,91

3,93

M1 2,90

2,90

0,97 0,63 0,92 0,62 M2 0,93

0,94

M2 0,59

0,61

3,56 2,36 3,44 2,76 R + M1 3,38

3,46

R + M1 3,06

2,73

1,11 0,74 0,93 0,82 R+ M2 0,88

0,97

R + M2 0,96

0,84

58

Figura 19: Pérdida de agua en peso, aplicación compuesto 30 minutos23.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80Horas

L [k

g/m

2 ]Base RetM1 M2R + M1 R + M2

Figura 20: Pérdida de agua en peso, aplicación al fin de la exudación24.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80Horas

L [k

g/m

2 ]

Base RetM1 M2R + M1 R + M2

23 En el caso de combinación retardador y membrana, la membrana se aplicó a las 3 horas. 24 En el caso de combinación retardador y membrana, la membrana se aplicó a las 2 horas

59

Figura 21: Comparación peores y mejores casos en las primeras horas.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 6 12 18 24 30

Horas

L [k

g/m

2 ]BaseRet ExR + M2R + M2 Ex

5.2.3. Resultados de ensayos usando diferentes relaciones agua:retardador

Figura 22: Pérdidas retardador.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Horas

L [k

g/m

2 ] .

R 1:1 R 3:1 R 6:1

R 9:1 R 3:1 Ex Base

60

Figura 23: Resumen de datos.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Base Retardador M2 M1 R + M2 R + M1

Tipo de curado

L [k

g/m

2 ]

a los 30 minutos Al cabo de la exudaciónASTM C156 0,55 kg/m2 LNV 26 0,65 kg/m2

5.3. Ensayo de adherencia.

En el capítulo 4.3 se explican los pasos a seguir para realizar el ensayo de adherencia. La

ecuación 19 muestra cómo se calcula la adherencia entre dos capas, de la siguiente manera:

Adherencia [MPa]:

2

4 FXdπ⋅

=⋅

[Ecuación 16]

5.3.1. Propagación de errores.

Para la ecuación 16 se tiene que su error esta compuesto por:

2 2

2 3

4 2FX d

Fd dσσ σ

π⋅⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ + ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎝ ⎠

Los cálculos completos de esta sección se encuentran en el capítulo 8.1.2.

Finalmente se obtiene que el error más desfavorable es σL = 0,05 [MPa]

61

Los datos que se usaron para las tablas que siguen a continuación se encuentran en el capítulo

8.2.

Tabla 10: Resumen de resultados para el ensayo de adherencia

Antes del fin de la exudación Después del fin de la exudación

Caso X [MPa] X [MPa] Caso X

[MPa] X [MPa]

0,80 0,73 BASE 0,83

0,79

0,74 0,73 0,68 0,66 R 0,78

0,73

R 0,76

0,72

0,20 0,15 0,23 --- M1 0,25

0,23

M1 0,12

0,14

0,27 0,24 0,26 0,20 M2 0,27

0,27

M2 0,19

0,21

0,14 0,20 0,17 0,22 R + M1 0,19

0,16

R + M1 0,20

0,21

0,25 0,29 0,22 0,24 R+ M2 0,25

0,24

R + M2 0,29

0,27

62

Figura 24: Resultados de ensayo de adherencia

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

BASE Retardador M1 M2 R + M1 R + M2

Tipo de curado

X [M

Pa]

A los 30 minutos Al cabo de la exudación

La tabla siguiente asocia el resultado de los ensayos de adherencia con los de pérdida de agua por

evaporación.

Tabla 11: Resultados ensayo de adherencia y pérdida de agua

CASO L [kg/m2]

X [MPa]

BASE 4,03 0,79 R 3,12 0,74

M1 3,93 0,23 M2 0,94 0,27

R + M1 3,46 0,16 R + M2 0,97 0,24 R EX 3,11 0,72

M1 EX 2,90 0,14 M2 EX 0,61 0,21

R + M1 EX 2,73 0,21 R + M2 EX 0,84 0,27

Estos resultados se grafican en la Figura 25. La mayor adherencia se obtiene del caso base y de

las probetas con retardador, tanto antes de la exudación como después. Por otra parte, los casos

63

que dieron menor adherencia fueron los que contenían membranas, tanto solas como con

retardador, y antes o después de la exudación.

Figura 25: Pérdida de agua vs Adherencia.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,00 0,75 1,50 2,25 3,00 3,75 4,50

L [kg/m2]

Adh

eren

cia

[MPa

]

Base

Retardador

Membranas solas o con Retardador

M2M1

64

Tabla 12: Resultados ensayo de adherencia y pérdida de agua

Diferencias CASO P1-P2 P1-P3 P2-P3

BASE 6% 2% 9% RET 6% 3% 10% M1 9% 16% 7% M2 1% 1% 2%

RET + M1 15% 22% 6% RET + M2 9% 0% 10% RET EX 6% 3% 10% M1 EX --- 16% --- M2 EX 10% 15% 6%

RET + M1 EX 5% 0% 5% RET + M2 EX 13% 0% 13%

5.4. Test Anova

Como se explicó en el capítulo 3.3, se realiza un análisis estadístico para ver el efecto de los

distintos tipos de curado sobre la pérdida de agua por unidad de área de un elemento de mortero.

Los tipos de curado fueron los siguientes:

• Probetas sin tratamiento

• Probetas con aplicación inmediatamente después del armado de probetas

o Con retardador

o Con membrana M1

o Con membrana M2

o Con retardador más membrana M1 a las 3 horas siguientes

o Con retardador más membrana M2 a las 3 horas siguientes

• Probetas con aplicación al cabo de la exudación

o Con retardador

o Con membrana M1

65

o Con membrana M2

o Con retardador inmediatamente después del armado más membrana M1 al cabo de

la exudación

o Con retardador inmediatamente después del armado más membrana M2 al cabo de

la exudación

Los tratamientos de curado suman un total de 11. Se hicieron 3 repeticiones por tratamiento, es

decir, t = 11 y n = 3.

Los tratamientos fueron numerados del 1 al 11 según el orden que se detalló anteriormente.

Tabla 13: Ingreso de datos al programa SPSS25

Trat. L [kg/m2]

X [MPa] Trat. L

[kg/m2] X

[MPa] Trat. L [kg/m2]

X [MPa]

1 4,08 0,8 4 0,93 0,27 8 2,85 ---

1 3,96 0,73 5 3,56 0,14 8 2,9 0,12 1 4,04 0,83 5 3,44 0,17 9 0,63 0,24 2 2,88 0,75 5 3,38 0,19 9 0,62 0,2 2 3,22 0,68 6 1,11 0,25 9 0,59 0,19 2 3,26 0,78 6 0,93 0,22 10 2,36 0,2 3 3,92 0,2 6 0,88 0,25 10 2,76 0,22 3 3,96 0,23 7 3,11 0,73 10 3,06 0,2 3 3,91 0,25 7 3,18 0,66 11 0,74 0,29 4 0,97 0,27 7 3,03 0,76 11 0,82 0,24 4 0,92 0,26 8 2,95 0,15 11 0,96 0,29

25 La forma de la tabla se ha modificado para mostrarla de mejor manera.

66

Tabla 14: Parámetros estadísticos, L

95% Intervalo de confianza n Media Desviación

Estándar Error

Estándar Límite Inferior

Límite Superior

Mínimo Máximo Diferencia max-min

1 3 4,03 0,06 0,04 3,87 4,18 3,96 4,08 0,12 2 3 3,12 0,21 0,12 2,60 3,64 2,88 3,26 0,38 3 3 3,93 0,03 0,02 3,86 4,00 3,91 3,96 0,05 4 3 0,94 0,03 0,02 0,87 1,01 0,92 0,97 0,05 5 3 3,46 0,09 0,05 3,23 3,69 3,38 3,56 0,18 6 3 0,97 0,12 0,07 0,67 1,27 0,88 1,11 0,23 7 3 3,11 0,08 0,04 2,92 3,29 3,03 3,18 0,15 8 3 2,90 0,05 0,03 2,78 3,02 2,85 2,95 0,10 9 3 0,61 0,02 0,01 0,56 0,67 0,59 0,63 0,04 10 3 2,73 0,35 0,20 1,85 3,60 2,36 3,06 0,70 11 3 0,84 0,11 0,06 0,56 1,12 0,74 0,96 0,22

Total 33 2,42 1,28 0,22 1,97 2,87 0,59 4,08

Tabla 15: Parámetros estadísticos, X

95% Intervalo de confianza n Media Desviación

Estándar Error

Estándar Límite Inferior

Límite Superior

Mínimo Máximo Diferencia max-min

1 3 0,79 0,05 0,03 0,66 0,91 0,73 0,83 0,10 2 3 0,74 0,05 0,03 0,61 0,86 0,68 0,78 0,10 3 3 0,23 0,03 0,01 0,16 0,29 0,2 0,25 0,05 4 3 0,27 0,01 0,00 0,25 0,28 0,26 0,27 0,01 5 3 0,17 0,03 0,01 0,10 0,23 0,14 0,19 0,05 6 3 0,24 0,02 0,01 0,20 0,28 0,22 0,25 0,03 7 3 0,72 0,05 0,03 0,59 0,84 0,66 0,76 0,10 8 3 0,14 0,02 0,02 -0,06 0,33 0,12 0,15 0,03 9 3 0,21 0,03 0,02 0,14 0,28 0,19 0,24 0,05 10 3 0,21 0,01 0,01 0,18 0,24 0,2 0,22 0,02 11 3 0,27 0,03 0,02 0,20 0,35 0,24 0,29 0,05

Total 33 0,37 0,25 0,04 0,28 0,46 0,12 0,83

67

Figura 26: Diferencia entre el menor valor y mayor valor de L.

Diferencia excede el valor máximo de 0,15 [kg/m2]

SI

NO

Tabla 16: Output análisis ANOVA L

Suma de cuadrados df Media al

cuadrado F Sig.

Entre Grupos 51,82 10 5,18 263,81 0,00 Dentro de los grupos 0,43 22 0,02

Total 52,25 32

Tabla 17: Output análisis ANOVA X

Suma de cuadrados df Media al

cuadrado F Sig.

Entre Grupos 1,85 10,00 0,18 170,36 0,00 Dentro de los grupos 0,02 21,00 0,00

Total 1,87 31,00

FL = 263,81, FX = 170,81 y F10,9,0,05 = 3,14.

Dado que F > F10,9,0,05 ⇒ Los diferentes tratamientos tienen incidencia en los resultados

68

6. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

6.1. Ensayo de pérdida de agua por evaporación

El objetivo principal de esta fase del trabajo es evaluar la efectividad de un retardador de

evaporación y verificar si el conjunto retardador – membrana cumple con la norma

norteamericana ASTM C309. Para este propósito se desarrolló el ensayo de pérdida de agua por

evaporación especificado en las normas ASTM C156 y LNV 26. La pérdida máxima que permite

la norma ASTM C309 es de 0,55 [kg/m2] a los tres días desde el armado de probetas,

almacenadas en una cámara de curado con condiciones específicas de humedad y temperatura. En

el caso de los ensayos realizados según la norma LNV 26, la pérdida máxima permitida es de

0,65 [kg/m2].

La figura 23 resume los resultados de estos ensayes y permite llegar a las siguientes conclusiones:

• El efecto del retardador de evaporación sobre el ensayo de pérdida de agua por

evaporación es igual tanto para la aplicación de producto a los 30 minutos, como para

aplicación de producto después de la exudación. Esto indica que el agua de exudación no

afecta en los resultados. Por otro lado, el retardador no ofrece protección suficiente bajo

las condiciones anteriormente descritas ya que el valor de la pérdida de agua está muy

lejano al indicado por ambas normas.

• La membrana M1, que es de clase A (soluble en agua) demostró ser afectada por el agua

de exudación. Se puede observar que al aplicar el producto a los 30 minutos

aparentemente la membrana no se formaba, ya que los resultados son muy parecidos al

caso base (sin productos de curado) lo que da a entender que la membrana no se forma

cuando hay agua en la superficie. Este resultado era el esperado. Sin embargo, en el caso

de aplicación del producto después de la exudación, la membrana M1 tampoco funciona

del todo ya que los resultados del ensaye se encuentran muy lejos del valor máximo

indicado en la norma ASTM C156.

69

• En el caso del conjunto retardador – membrana se puede observar que la ayuda

proporcionada por el retardador es casi imperceptible y que finalmente la eficiencia del

conjunto dependerá de la eficiencia de la membrana. Una buena membrana funcionará

bien con o sin retardador. En el caso de la aplicación de producto antes de que termine la

exudación, el retardador presenta cierto efecto positivo pero después de la exudación, el

resultado depende principalmente de la membrana.

• La membrana M2 (a base de resinas) es la que entregó el mejor resultado ya que estuvo

prácticamente dentro de los límites establecidos. Las diferencias son mínimas y se pueden

atribuir a un número de razones que se comentan más adelante. El momento de aplicación

no es relevante para este tipo de membrana lo cual era esperable.

6.1.1. Alto índice de error del método

El ensayo de pérdida de agua por evaporación es un método bastante utilizado para comprobar la

eficiencia de un compuesto de curado. Según la información recogida, corroborada por los

ensayos realizados, el método presenta un alto índice de error. Utilizando los mismos materiales,

confeccionando probetas por la misma persona en el mismo momento, los datos muestran

elevadas discrepancias.

La norma ASTM C156 exige que la diferencia entre la probeta con mayor pérdida y la con menor

pérdida no sea mayor a 0,15 [kg/m2]. En la figura 26 del capítulo 5.2 se puede observar que casi

en la mitad de los casos esto no se cumple. A pesar de que la norma LNV 26 permite una

diferencia mayor, de 0,25 [kg/m2], se considera que al permitir mayor diferencia se acepta con

mayor facilidad datos que pueden ser erróneos. Debido a que la diferencia es tan alta en algunos

casos (hasta casi 5 veces el valor permitido), los datos deberían desecharse y el procedimiento

correcto sería repetir los ensayos. El problema se encuentra en que el ensayo mismo es muy poco

exacto y esta situación se repite con facilidad; Se tiene conocimiento de que esto también sucede

aún cuando el técnico que realiza el ensaye es experimentado.

70

6.1.2. Evaluación correcta del término de la exudación.

El segundo problema que afecta en los resultados reside en la determinación del término de la

exudación. Se entiende por el término de la exudación cuando el agua deja de aflorar a la

superficie. Una forma de estimar esto es utilizando una brocha que se pasa por la superficie.

Cuando el agua ha dejado de aflorar, la superficie sigue opaca, pero si todavía no termina, la

brocha dejará a su paso una superficie brillante. Cada probeta tiene un tiempo distinto y la

evaluación visual se vuelve un tema más difícil cuando se está cerca de este momento, un poco

antes o un poco después. Si se aplica antes del momento preciso, las propiedades de los

compuestos de curado pueden funcionar deficientemente, tal como sucede cuando la aplicación

es a los 30 minutos después de la confección de probetas. Si se aplica muy tarde, la superficie ha

seguido perdiendo agua por falta de protección. Nuevamente, la experiencia del operador es muy

importante al momento de evaluar correctamente el término de exudación de un mortero.

6.1.3. Manejo de probetas con mortero fresco.

El tercer problema que afecta los resultados, aunque no tiene necesariamente relación con la

capacidad de un compuesto de retener el agua, es la respuesta al manejo de las probetas cuando el

mortero aún está fresco. Los retardadores de evaporación no tienen resistencia al tacto. La capa

que se forma sobre la superficie de mortero desaparece si ésta es tocada y, en la superficie

alterada, es igual a no haber aplicado producto alguno. Cuando el retardador es aplicado en forma

previa al término de exudación, una capa de agua libre cubre la superficie, la cual se mezcla con

el retardador. Al ser llevadas las probetas a la cámara de curado, esta capa líquida se mueve

fácilmente, destruyendo la película protectora, lo que es equivalente a tocar la superficie. Si bien

en terreno esta manipulación no se produce, es prácticamente inevitable en la ejecución de los

ensayes.


A partir de la figura 24 se pueden obtener las siguientes conclusiones.

71

• Los tratamientos que incluyeron membrana de curado tuvieron los más bajos valores de

adherencia. Esto era esperable en el caso de la membrana M2 (a base de resinas) pero para

M1 se esperaba un valor más alto. Se puede ver que en contrario a lo que se piensa, todas

las membranas deberían ser removidas de la superficie que recibirá recubrimientos.

• Dado que el retardador se evapora por completo, era lógico que la adherencia en este caso

fuera parecida a la obtenida en probetas sin tratamiento.

• Comparando los resultados entre la aplicación a los 30 minutos y después de la exudación

no se puede llegar a ninguna conclusión ya que los valores son muy dispares. Las causas

probables se explican a continuación.

6.2.1. Limitaciones del laboratorio.

Se trabajó en el laboratorio A para armar las probetas para el ensayo de pérdida de agua. Estas

mismas probetas luego sirvieron para el ensayo de adherencia, el cual se armó parcialmente en

dicho laboratorio, pero debido a que en el lugar no se contaba con los instrumentos necesarios, al

cabo de dos semanas las probetas fueron trasladadas al laboratorio B, donde finalmente fueron

ensayadas. El traslado entre ambos laboratorios muchas veces terminaba por soltar la segunda

capa dejándola inútil para efectos del ensayo. Estas muestras fueron eliminadas del análisis.

6.2.2. Preparación de la superficie de ensayo.

Los cortes circulares, que se hicieron en las probetas para instalarlos en la máquina de

arrancamiento, no eran perfectamente perpendiculares a la superficie y lo que sucedía al

desprender las dos capas era que la carga de rotura era mayor, por existir cohesión entre las

paredes de corte. Estos valores también eran inútiles.

Finalmente se optó por armar todo el ensaye en el laboratorio B y las probetas fueron llevadas a

una cámara húmeda donde no eran alteradas hasta el momento mismo del ensayo. Los resultados

pueden ser observados en la tabla 10 del capítulo 5.2. En la tabla 8 del capítulo 4.3 se detalla la

máxima diferencia para las mediciones de este ensayo y en la tabla 12 del capítulo 5.2 se puede

observar que los valores están dentro del rango permitido.

72

6.3. Comentarios y recomendaciones.

6.3.1. Importancia de la infraestructura.

A pesar de la excelente disposición del personal de los dos laboratorios donde se trabajó, el

tamaño y el equipamiento del laboratorio debe ser acorde a la investigación a realizar. Es

necesario que se cuente con el espacio, equipos, materiales, implementos, etc.

Dado el gran número de ensayos a realizar, especialmente debido a la necesidad de repetir

muchos de ellos, es necesario contar con la capacidad suficiente y con los conocimientos

adecuados por parte del operador, en este caso, el memorista. En caso que una se plantee una

tesis de esta naturaleza, en forma previa se debería considerar la capacitación del memorista en

las técnicas de ensayo y la programación de éstos debería considerar cada detalle, para lograr

resolver con anticipación los problemas que aparecerán en el desarrollo.

Para lograr obtener conclusiones válidas de los resultados obtenidos, es necesario contar con un

gran número de datos, a partir de repeticiones de los ensayos. Esto toma bastante tiempo, sobre

todo si no se cuenta con el espacio, los equipos y la experiencia necesarios.

6.3.2. Información sobre los productos.

A nivel local existe muy poca información de los productos que se comercializan y esto se ve

agravado por la falta de interés de los fabricantes o distribuidores en responder a consultas de un

memorista, aunque sea para una tesis que ensayará sus productos. A nivel internacional, mediante

internet, se accedió a una buena cantidad de estudios de interés, pero en algunos casos se

encontró páginas de organismos incluso gubernamentales, con información errónea, no

actualizada y a cargo de personal administrativo no calificado que se vio superado por las

consultas específicas que se le hicieron.

73

6.3.3. Recomendaciones para una investigación futura

• Evaluar las variables más importantes que se deben considerar antes de comenzar los

ensayos. Esto puede incluir desde la variación de los contenidos de la mezcla

(dosificaciones, relación A/C, bandas granulométricas, tipo de cemento, aditivos, etc.),

hasta del curado mismo (compuestos de curado de distinta composición, tiempos de

aplicación, etc.).

• Estimar el número de probetas a realizar por cada variable estudiada. Considerar dentro

de este valor los resultados que serán eliminados del análisis.

• Una vez confeccionado el factorial de ensayos, estimar el tiempo necesario asumiendo

que algunas probetas deberán repetirse. Se recomienda el uso de una Carta Gantt.

• Trabajar en un laboratorio para familiarizarse con los equipos y la confección de las

probetas. Evaluar las posibles dificultades y soluciones. Se estima que una buena forma es

realizar una práctica como laboratorista.

• Estimar los materiales a ocupar que incluyan cemento, agua, áridos, compuestos de

curado e implementos necesarios para la confección y aplicación de compuestos.

• En el caso específico de este estudio, es necesario estudiar con más detalle el

comportamiento de los compuestos retardadores de evaporación. Es conveniente utilizar

compuestos de distinta procedencia. Incluir este ítem en las variables.

• Estudiar el comportamiento en terreno de los compuestos de curado y comparar con lo

obtenido en laboratorio.

6.3.4. Comentarios finales.

Después de todo el trabajo realizado, de la investigación y de los ensayos, se ha llegado a la

conclusión de que una tesis que involucre trabajo de laboratorio debe ser tomada desde un

principio como un trabajo extenso y difícil. Es recomendable ser realista en términos de tiempo y

capacidad personal antes de embarcarse en este tipo de investigaciones.

74

Con respecto al ensayo de pérdida de agua por evaporación, se cree que los ensayes realizados no

son suficientes para determinar si un compuesto de curado es eficiente en la protección contra la

evaporación excesiva y sus repercusiones en la vida útil del hormigón. Existen otras

características importantes que pueden ser ensayadas, bajo las mismas condiciones, tales como

permeabilidad, resistencia al desgaste, resistencia a la compresión, etc. Juntando todos estos datos

y manteniendo el hormigón bajo condiciones reales, que incluyan solicitaciones estáticas y

dinámicas, se puede obtener una conclusión real y satisfactoria de un producto. Por otro lado, se

cree que el ensayo prescrito por las normas es muy exigente y aparentemente existe una serie de

investigaciones que se están llevando a cabo, que muestran que en la práctica ninguna membrana

está cumpliendo con los requisitos de éstas.

75

7. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

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[2] Blanks, R., Meissner, H & Tuthill, L. (1946). Curing concrete with sealing compounds. Journal of the American Concrete Institute.

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[21] ACI Standards and Reports (2001). ACI 318: Building code requirements for structural concrete.

[22] ACI Standards and Reports (1990). ACI 506R: Guide for Shotcrete.

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77

[27] American Section of the International Association for Testing Materials. (2003) ASTM-D4541: Standard Test Method For Pull-Off Strength of Coatings Using Portable Adhesion. Pennsylvania, Estados Unidos.

[28] Manual de Carreteras Volumen 8 (2003). Hormigones: Especificaciones y Métodos de Muestreo, ensaye y control (LNV 26). Dirección de vialidad, Ministerio de obras públicas, Chile.

[29] Manual de Carreteras Volumen 8 (2003). Hormigones: Especificaciones para los compuestos líquidos formadores de membranas de curado (LNV 26). Dirección de vialidad, Ministerio de obras públicas, Chile.

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[31] Dynal Industrials S.A. Membranas de curado para hormigón.

[32] Kostmatka, S. & Panarese, W. (1988). Design and control of concrete mixtures. Portland Cement Association.

78

8. ANEXOS

8.1. Propagación de errores.

8.1.1. Ensayo de pérdida de agua por evaporación

2

2 2

22 2

1000 MLL A

MLA Aσσ σ⎛ ⎞ ⎛ ⎞

= ⋅ + ⋅⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 21 3ML M M NV MAMA NVσ σ σ σ σ= + + ⋅ + ⋅

( ) ( )2

2 2a ll aAσ σ σ= ⋅ + ⋅ ( ) 22 2

2 12 12100

A

W WNV S

A A A

W WS S Sσ σσ σ

−⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ + + ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Variable σ M1, M3, MA 0,1 [g] W1, W2, SA 0,1 [g]

l, a 0,05 [mm]

Los cálculos que utilizan estas ecuaciones son

válidos para los casos 1, 2 y 3. El valor para SA y

MA es igual a 9,0 [g] para todos los cálculos.

Tabla 18: Cálculo de propagación de errores para L.

W1 W2 σNV NV M1 M3 σML ML σL Caso [g] [g] [%] [%] [g] [g] [g] [g] [kg/m2]

461,0 461,0 2 0 7.514,2 7.384,6 14 130 0,03 390,6 390,6 2 0 7.691,8 7.546,7 14 145 0,03 RET 394,0 394,0 2 0 7.572,8 7.426,3 14 147 0,03 386,9 388,0 2 12 7.620,4 7.445,2 14 285 0,03 456,1 457,3 2 13 7.502,4 7.325,6 14 297 0,03 M1 446,9 448,0 2 12 7.571,8 7.396,8 14 285 0,03 391,3 394,8 2 39 7.875,4 7.835,1 15 390 0,03 384,1 388,1 2 44 7.517,2 7.479,8 15 437 0,03 M2 387,0 391,4 2 49 7.477,2 7.439,8 16 477 0,04 387,4 387,4 2 0 7554,1 7414,3 14 140 0,03 456,8 456,8 2 0 7611,8 7468,7 14 143 0,03 RET E 447,5 447,5 2 0 7581,0 7444,5 14 137 0,03 386,9 388,0 2 12 7561,4 7429,8 14 242 0,03 456,1 457,3 2 13 7724,4 7597,3 14 247 0,03 M1 E 446,9 448,0 2 12 7479,9 7350,5 14 239 0,03 391,1 395,1 2 44 7875,4 7835,1 15 440 0,03 384,1 388,0 2 43 7517,2 7479,8 15 427 0,03 M2 E 385,2 389,1 2 43 7477,2 7439,8 15 427 0,03

79

8.1.2. Ensayo de adherencia

2 2

2 3

4 2FX d

Fd dσσ σ

π⋅⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ + ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎝ ⎠

Variable σ F 100 [N] d 0,05 [mm]

El resultado de este cálculo entregó

σx = 0,05 [MPa]

8.2. Ensayo de pérdida de agua por evaporación.

8.2.1. Resultados de ensayos con aplicación de productos a los 30 minutos del armado de

probetas

Tabla 19: Resultados CASO RETARDADOR.

CASO RET

AGUA Probeta M1

[g] MAR [g] NVR M3

[g] ML [g]

A2 [m2]

L [kg/m2]

L [kg/m2]

P1 7.472,6 9 2% 7.325,6 147,2 45.000 3,27 P2 7496,0 9 2% 7.354,1 142,1 45.000 3,16 1:1 P3 7460,7 9 3% 7.281,4 179,6 45.000 3,99

3,47

P1 7.531,7 9 0% 7.303,6 228,1 45.000 5,07 P2 7.516,7 9 0% 7.303,8 212,9 45.000 4,73 1:3 P3 7.584,0 9 0% 7.368,8 215,2 45.000 4,78

4,86

P1 7.514,2 9 0% 7.384,6 120,6 45.000 2,88 P2 7.691,8 9 0% 7.546,7 136,1 45.000 3,22 1:6 P3 7.572,8 9 0% 7.426,3 137,5 45.000 3,26

3,12

P1 7.605,9 9 0% 7.370,0 235,9 45.000 5,24 P2 7.725,2 9 0% 7.484,2 241,0 45.000 5,36 1:9 P3 7.427,3 9 0% 7.204,8 222,5 45.000 4,94

5,18

80

Tabla 20: Resumen de resultados, ensayo de pérdida de agua previo a la exudación

Caso Probeta M1 [g]

MA [g] NV M3

[g] ML [g]

A2 [m2]

L [kg/m2]

L [kg/m2]

P1 7.618,0 7.434,6 183,4 45.000 4,08 P2 7.836,7 7.658,4 178,3 45.000 3,96 BASE P3 7.673,6 7.491,9 181,7 45.000 4,04

4,03

P1 7.514,2 9 0% 7.384,6 120,6 45.000 2,88 P2 7.691,8 9 0% 7.546,7 136,1 45.000 3,22 R

P3 7.572,8 9 0% 7.426,3 137,5 45.000 3,26 3,12

P1 7.620,4 9 12% 7.445,2 176,3 45.000 3,92 P2 7.502,4 9 13% 7.325,6 178 45.000 3,96 M1

P3 7.571,8 9 12% 7.396,8 176,1 45.000 3,91 3,93

P1 7.875,4 9 39% 7.835,1 43,8 45.000 0,97 P2 7.517,2 9 44% 7.479,8 41,4 45.000 0,92 M2 P3 7.477,2 9 49% 7.439,8 41,8 45.000 0,93

0,94

P1 7.482,1 18 5% 7.322,7 160,3 45.000 3,56 P2 7.534,5 18 6% 7.380,5 155 45.000 3,44 R + M1 P3 7.501,4 18 4% 7.350,1 152 45.000 3,38

3,46

P1 7.537,5 18 24% 7.498,4 43,4 45.000 1,11 P2 7.534,5 18 21% 7.502,4 35,8 45.000 0,93 R + M2 P3 7.468,5 18 26% 7.438,6 34,6 45.000 0,88

0,97

81

8.2.2. Resultados de ensayos con aplicación de productos cuando la exudación haya

acabado

Tabla 21: Resumen de resultados, ensayo de pérdida de agua después de la exudación

Caso Probeta M1 [g]

MA [g] NV M3

[g] ML [g]

A2 [m2]

L [kg/m2]

L [kg/m2]

P1 7.554,1 9 0% 7.414,3 139,8 45.000 3,11 P2 7.611,8 9 0% 7.468,7 143,1 45.000 3,18 R

P3 7.581,0 9 0% 7.444,5 136,5 45.000 3,03 3,11

P1 7.561,4 9 12% 7.429,8 132,7 45.000 2,95 P2 7.724,4 9 13% 7.597,3 128,3 45.000 2,85 M1

P3 7.479,9 9 12% 7.350,5 130,5 45.000 2,90 2,90

P1 7.875,4 9 39% 7.835,1 43,8 45.000 0,63 P2 7.517,2 9 44% 7.479,8 41,4 45.000 0,62 M2 P3 7.477,2 9 49% 7.439,8 41,8 45.000 0,59

0,61

P1 7.458,6 18 2% 7.352,9 106,1 45.000 2,36 P2 7.508,5 18 3% 7.384,7 124,4 45.000 2,76 R + M1 P3 7.561,5 18 3% 7.424,1 137,9 45.000 3,06

2,73

P1 7.631,1 18 23% 7.601,9 33,3 45.000 0,74 P2 7.841,9 18 22% 7.808,8 37,1 45.000 0,82 R + M2 P3 7.657,2 18 22% 7.618,0 43,2 45.000 0,96

0,84

82


8.3.1. Resultados de ensayos con aplicación de productos a los 30 minutos del armado de

probetas

Tabla 22: Resultados adherencia CASO BASE.

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,0 1.500 0,76 2 51,0 1.800 0,88 P1 3 50,0 1.500 0,76

50,33 1.600,00 0,80

1 50,0 1.500 0,76 2 50,0 1.400 0,71 P2 3 49,8 1.400 0,72

49,93 1.433,33 0,73

1 49,9 1.800 0,92 2 50,0 1.700 0,87 P3 3 50,0 1.400 0,71

49,97 1.633,33 0,83

0,79

Tabla 23: Resultados adherencia CASO RETARDADOR 1:6.

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 1.300,00 0,66 2 50,00 1.700,00 0,87 P1 3 50,00 1.400,00 0,71

50,00 1.466,67 0,75

1 50,00 1.400,00 0,71 2 50,00 1.400,00 0,71 P2 3 50,00 1.200,00 0,61

50,00 1.333,33 0,68

1 50,00 1.700,00 0,87 2 50,00 1.600,00 0,81 P3 3 50,00 1.300,00 0,66

50,00 1.533,33 0,78

0,74

83

Tabla 24: Resultados adherencia CASO MEMBRANA.

M1

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 300,00 0,15 2 50,83 400,00 0,20 P1 3 50,50 500,00 0,25

50,44 400,00 0,20

1 51,67 400,00 0,19 2 50,33 400,00 0,20 P2 3 51,00 600,00 0,29

51,00 466,67 0,23

1 50,67 400,00 0,20 2 50,02 600,00 0,31 P3 3 50,00 500,00 0,25

50,23 500,00 0,25

0,23

M2

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 500,00 0,25 2 50,83 600,00 0,30 P1 3 50,50 500,00 0,25

50,44 533,33 0,27

1 51,67 700,00 0,33 2 50,33 500,00 0,25 P2 3 51,00 400,00 0,20

51,00 533,33 0,26

1 50,67 400,00 0,20 2 50,02 700,00 0,36 P3 3 50,00 500,00 0,25

50,23 533,33 0,27

0,27

84

Tabla 25: Resultados adherencia CASO RET + MEMBRANA.

R + M1

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 200,00 0,10 P1 3 50,00 300,00 0,15

50,00 266,67 0,14

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 300,00 0,15 P2 3 50,00 400,00 0,20

50,00 333,33 0,17

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 300,00 0,15 P3 3 50,00 400 0,20

50,00 366,67 0,19

0,16

R + M2

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 500,00 0,25 2 50,00 400,00 0,20 P1 3 50,00 600,00 0,31

50,00 500,00 0,25

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 400,00 0,20 P2 3 50,00 500,00 0,25

50,00 433,33 0,22

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 600,00 0,31 P3 3 50,00 500,00 0,25

50,00 500,00 0,25

0,24

85

8.3.2. Resultados de ensayos con aplicación de productos cuando la exudación haya

acabado

Tabla 26: Resultados adherencia CASO RETARDADOR 1:6.

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 1.200,00 0,61 2 50,00 1.800,00 0,92 P1 3 50,00 1.300,00 0,66

50,00 1.433,33 0,73

1 50,00 1.400,00 0,71 2 50,00 1.200,00 0,61 P2 3 50,00 1.300,00 0,66

50,00 1.300,00 0,66

1 50,00 1.800,00 0,92 2 50,00 1.500,00 0,76 P3 3 50,00 1.200,00 0,61

50,00 1.500,00 0,76

0,72

86

Tabla 27: Resultados adherencia CASO MEMBRANA.

M1

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 300,00 0,15 P1 3 50,00 300,00 0,15

50,00 300,00 0,15

1 50,00 --- --- 2 50,00 --- --- P2 3 50,00 --- ---

50,00 --- ---

1 50,00 200,00 0,10 2 50,00 200,00 0,10 P3 3 50,00 300,00 0,15

50,00 233,33 0,12

0,14

M2

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 500,00 0,25 P1 3 50,00 600,00 0,31

50,00 466,67 0,24

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 500,00 0,25 P2 3 50,00 300,00 0,15

50,00 400,00 0,20

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 400,00 0,20 P3 3 50,00 300,00 0,15

50,00 366,67 0,19

0,21

87

Tabla 28: Resultados adherencia CASO RET + MEMBRANA

R + M1

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 400,00 0,20 2 50,00 300,00 0,15 P1 3 50,00 500,00 0,25

50,00 400,00 0,20

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 400,00 0,20 P2 3 50,00 600,00 0,31

50,00 433,33 0,22

1 50,00 300,00 0,15 2 50,00 400,00 0,20 P3 3 50,00 500,00 0,25

50,00 400,00 0,20

0,21

R + M2

Probeta Muestra Nº

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

d [mm]

F [N]

X [Mpa]

X [Mpa]

1 50,00 600,00 0,31 2 50,00 400,00 0,20 P1 3 50,00 700,00 0,36

50,00 566,67 0,29

1 50,00 500,00 0,25 2 50,00 500,00 0,25 P2 3 50,00 400,00 0,20

50,00 466,67 0,24

1 50,00 500,00 0,25 2 50,00 700,00 0,36 P3 3 50,00 500,00 0,25

50,00 566,67 0,29

0,27

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