El incremento de la temperatura del concreto fresco influye en el desempeño de la mezcla de concreto en estado plástico y endurecido, para lo cual debemos conocer sus efectos, mitigarlos y controlarlos. En este artículo se explica cuál es el efecto de la temperatura en el concreto y cuáles son sus límites.
Algunos documentos, normas y textos sobre tecnología del concreto, especifican una temperatura máxima del concreto en estado fresco o en estado plástico de 32 °C o 35 °C (normas que en la mayoría de los casos son copia de otras), tomando esta temperatura como regla general para especificaciones en licitaciones y proyectos, sin tener en cuenta el tamaño de los elementos de concreto a vaciar, temperatura ambiente y tiempos de vaciado, generando un "modelo" alrededor de la temperatura máxima del concreto.
No obstante, al considerar los aspectos antes mencionados, se vale cuestionar el modelo, en particular cuando se habla de requisitos de temperatura máxima en climas cálidos cuando la mezcla se ha diseñado correctamente.
¿QUÉ DICEN LAS NORMAS?
Hay documentos que especifican algún parámetro de temperatura máxima para el concreto en estado fresco y otros que recomiendan tomar precauciones:
Como se puede ver hay diversos criterios y especificaciones con respecto a la temperatura máxima del concreto de acuerdo con la normatividad existente.
El espíritu de las normas al fijar una temperatura máxima es de carácter preventivo, por cuanto es bien sabido que con mayor temperatura se puede estar perdiendo manejabilidad, pero, ello no quiere decir que el concreto presente fraguado inicial a 32 °C, o que deba rechazarse.
Debe aclararse que el valor de temperatura máxima de 32 °C fue establecido para cementos Portland ASTM C150. Sin embargo, en Colombia se utilizan cementos adicionados que generan menor calor de hidratación e incrementan los tiempos de fraguado, adicionalmente, se cuenta con experiencias de colocación de concretos a 35 °C y un poco más, sin que ello implique problemas de calidad en el concreto durante el vaciado o al elemento estructural.
Veamos qué efectos produce la temperatura alta en el concreto.
¿QUÉ OCURRE EN EL CONCRETO CUANDO LA TEMPERATURA SE INCREMENTA?
En estado plástico
El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado plástico sin ningún tipo de control puede generar:
Mayor velocidad en la pérdida de consistencia de la mezcla
Mayor requerimiento de agua en la mezcla
Tendencia a remezclar.
Fraguado más rápido.
Dificultad en el manejo del vaciado, compactado y acabado.
Mayor probabilidad de presencia de fisuras por contracción plástica.
Necesidad de curado temprano.
Alternativas para controlar los efectos del incremento de temperatura en el concreto:
De acuerdo con lo descrito en la ACI 305R-10, el concreto se puede producir en climas cálidos sin límites máximos de temperatura, y se desempeñará satisfactoriamente si se toman las precauciones adecuadas en cuanto a la dosificación, producción, entrega, colocación, consolidación, acabado y curado.
Dentro de las alternativas para controlar los efectos antes mencionados están:
Reducción de temperatura del concreto, esto se puede lograr utilizando los constituyentes del concreto con temperaturas lo más bajas posibles como: usar el cemento con temperatura menor a 60 °C, proteger del sol directo y rociar con agua los agregados y/o adicionando hielo a la mezcla, además, se recomienda vaciar en la hora más fría del día.
Usar aditivos plastificantes y retardantes , los cuales producen los siguientes efectos:
Retención prolongada de asentamiento.
Control en la dosificación de agua.
Tiempos de fraguado controlados.
Optimización de la cantidad de cemento.
Mejor trabajabilidad en el tiempo.
Flexibilidad en la programación de las operaciones de vaciado y acabado.
Sin embargo, el hecho de adicionar hielo no siempre tiene los efectos deseados en la trabajabilidad del concreto, como se observa en el siguiente gráfico, en el cual para una misma temperatura ambiente de 34 °C se produce mayor pérdida de asentamiento en el concreto con hielo a 31 °C que el concreto en el que se incrementó la dosis de aditivo y con una temperatura de 35 °C.
Temperatura del concreto con hielo y sin hielo.
Asentamiento del concreto.
1.1 En estado endurecido
El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado endurecido sin ningún tipo de control puede generar:
Mayor resistencia inicial y menor resistencia a los 28 días, debido a la formación desordenada de los cristales de etringita.
Fisuración por gradiente térmico.
Formación temprana de la etringita tardía.
Como alternativa para controlar estos efectos está el uso de aditivos plastificantes y retardantes:
Contrarresta los efectos de un endurecimiento inicial durante retrasos extensos entre el mezclado y la colocación.
Compensa la pérdida de resistencia a los 28 días por la prolongación en los tiempos de fraguado, permitiendo la formación de un sistema más ordenado.
Ayuda a eliminar las juntas frías.
La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo.
Elementos estructurales de grandes dimensiones o masivos.
Elementos de concreto curado con vapor de agua.
Mezclas de concreto con alta dosificación de cemento en las cuales sea importante considerar el calor de hidratación.
Condiciones extremas de temperatura.
Imagen 1. Etringita – Vista microscópica
En elementos masivos principalmente se recomienda realizar un estudio termodinámico para definir la temperatura inicial del concreto fresco y posteriormente en el elemento se realiza el monitoreo de la temperatura interna y externa con termocuplas.
Con base en lo anterior es que la ACI 301M-10 en el numeral 8.1.2 describe como requisito que el concreto después de colocado no debe exceder los 70 °C y la diferencia de temperatura máxima entre el centro y la superficie de colocación no debe exceder los 19°C.
Imagen 2. Vaciado de concreto masivo en clima cálido con control de temperatura.
Imagen 3. Fisura típica por retracción térmica
Al respecto la ACI 207.2R elaboró las siguientes tablas para identificar las elevaciones de temperatura en losas y muros función del espesor:
Esto quiere decir que en elementos de bajo espesor no es necesario limitar la temperatura del concreto fresco, porque no va a superar la temperatura máxima en estado endurecido de 70°C.
La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo.
La temperatura del concreto en estado fresco debe ser la necesaria para garantizar que no exceda los 70 °C después de vaciado y un gradiente máximo de 19 °C, garantizando la manejabilidad durante el proceso de vaciado.
La trabajabilidad y los tiempos de fraguado que pudieran ser afectados por una alta temperatura en el concreto pueden ser controlados mediante el uso de aditivos.
La pérdida de resistencia inicial puede ser compensada utilizando aditivos retardantes para conseguir una estructura más ordenada del concreto.
En el caso de vaciados masivos y/o condiciones ambientales extremas, es necesario realizar un estudio termodinámico, lo cual definirá el diseño de mezcla, la temperatura inicial necesaria y el sistema de disipación de calor, que exigirá la creación de un plan de colocación, curado y protección.
Credito: Argos - Medellin, Colombia
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