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Uso
de aditivos |
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Resumen: Los
aditivos reductores de contracción que han aparecido en los últimos años
abren la esperanza de acabar con el agrietamiento en el concreto, y además,
de hacerlo de una manera bastante sencilla. Un gran conocedor del tema
expone aquí sus puntos de vista al respecto y ofrece algunos criterios
para el empleo de estos productos. En
estos últimos años, los proveedores de aditivos más importantes de
Estados Unidos han introducido una nueva categoría de aditivos químicos:
los aditivos reductores de contracción (shrinking-reducing admixtures,
SRA por sus siglas en inglés). Estos productos tienen el propósito de
reducir significativamente la cantidad de agrietamiento que ocurre en el
concreto a lo largo del tiempo. (Véase "Un nuevo aditivo que combate
la contracción del concreto", Concrete Construction, julio de 1996, páginas 546-551.) Si se
reduce la contracción, quienes proponen esta idea argumentan que debe
seguir naturalmente una reducción en el agrietamiento.
Aunque estos nuevos aditivos no
están amparados por ASTM C 494-98, "Especificación Estándar para
Aditivos Químicos para el Concreto", esto no significa que haya
problemas con los productos. Al igual que los otros aditivos que se han
introducido en años recientes, la tecnología está avanzando más rápidamente
que el proceso de consenso en el ASTM para darles cabida.
Sin embargo, los especificadores
y usuarios deben tener la seguridad de que los aditivos satisfacen las
disposiciones mínimas de "inocuidad" que se encuentran en el
ASTM C 494.
Además, al igual que otros
nuevos productos aditivos tales como los inhibidores de corrosión o los
inhibidores de reacción álcali-sílice, los SRA caen dentro de una
categoría de aditivos cuyos beneficios no son inmediatamente evidentes.
Pueden pasar algunos años antes de que los beneficios de estos productos,
tales como la reducción del agrietamiento o la reducción del alabeo,
puedan verse. Por lo tanto, un especificador o un contratista debe tener
una gran confianza en las capacidades técnicas y la credibilidad de los
proveedores.
Echemos un vistazo a los varios
tipos de contracción y a la manera en que las han combatido los SRA desde
su introducción. Tal vez estos productos puedan estar en alguno de sus próximos
proyectos. Tipos
de contracción El
agrietamiento es una reducción en el volumen del concreto causada por la
pérdida de humedad a medida de que el material se humedece o se seca. La
contracción es un fenómeno muy complejo; no es simplemente el movimiento
de agua libre desde los grandes capilares dentro del concreto. Existen
varios tipos de contracción y los SRA no están diseñados para
combatirlos todos.
La contracción
plástica ocurre a medida que el concreto fresco pierde humedad después
de la colocación y antes de que ocurra cualquier desarrollo de
resistencia. La cantidad de este agrietamiento depende de la temperatura
del aire, la humedad relativa, la temperatura del concreto y la velocidad
del viento. Los SRA no se han introducido en el mercado para tratar este
tipo de contracción.
La contracción
autógena resulta de las reacciones químicas que ocurren a medida que
el cemento portand se hidrata. Esta contracción tiene lugar sin la pérdida
real de agua del concreto, y es difícil de medir debido a que empieza
antes de que comience la prueba estándar de contracción (ASTM C 157-93,
"Método Estándar de Prueba para el Cambio de Longitud del Mortero y
Concreto hechos con Cemento Hidraúlico Endurecido"). También es difícil
separar los efectos de la contracción autógena de los de la contracción
por secado. Afortunadamente, los efectos de la contracción autógena se
ven disminuidos por los efectos de la contracción por secado, a menos que
sea muy baja la relación agua / materiales cementantes del concreto,
digamos menor a 0.30. Aunque los SRA pueden jugar un papel importante para
reducir este tipo de contracción, no es su objetivo principal.
La contracción
por secado es lo que la mayoría de nosotros consideramos "la
verdadera contracción". Este tipo de contracción involucra el
movimiento y pérdida de agua dentro de los poros extremadamente pequeños
de la pasta hidratada de cemento y desde el interior de la estructura de
los productos de hidratación o gel. A medida que el concreto en servicio
se seca, se pierde humedad desde estos poros muy pequeños y se forman
meniscos. La tensión superficial del agua asociada a estos meniscos atrae
los poros uno hacia el otro y da como resultado una pérdida de volumen
del concreto. Los SRA están diseñados para reducir la contracción por
secado mediante la disminución de la tensión superficial del agua en
estos poros.
Una contracción adicional por
secado es causada por la pérdida del agua absorbida desde el gel. Pero
probablemente esta contracción no se ve afectada directamente por la
presencia de los SRA debido a que los espacios involucrados son demasiado
pequeños para que se formen meniscos. Puesto que los SRA no tratan de
igual manera ambos mecanismos de contracción por secado, más que
eliminarla, reducen la contracción.
La contracción por secado se
complica todavía más por el papel de los componentes del concreto. Las
diferentes combinaciones de materiales cementantes, agregados, agua y
aditivos químicos pueden dar como resultado concretos con cantidades
diferentes de agrietamiento. Por lo tanto, tenga mucho cuidado al
interpretar los resultados de las pruebas de contracción y asegúrese de
probar los materiales que sean específicos del proyecto.
Es necesario también estar
consciente de que al reducir el agrietamiento causado por la contracción
por secado, no necesariamente se reducirá todo el agrietamento que tiene
lugar. Con frecuencia, las grietas causadas por la contracción térmica,
o la reducción en el volumen del concreto cuando se enfría, se
interpretan erróneamente como grietas causadas por la contracción por
secado. Los SRA no están hechos para reducir la contracción térmica. Tratando
la contracción de manera convencional La
manera convencional de tratar el agrietamiento tiene tres recomendaciones
principales. Primero, emplee un concreto con bajo contenido de agua. No es
suficiente usar una baja relación agua / materiales cementantes si el
concreto contiene mucho cemento. En segundo lugar, utilice mucho agregado
y con el tamaño máximo que sea práctico para la colocación. La adición
de agregado reduce el contenido de pasta; y es la pasta, no el agregado,
lo que finalmemente se contrae. Por último, cure en húmedo el concreto
durante tanto tiempo como sea posible. Aunque este paso probablemente
retarde y reduzca la contracción, no evitará del todo el agrietamiento.
Otro método más activo para
minimizar la contracción ha sido el de contrarrestar la pérdida
anticipada de volumen haciendo que el concreto se expanda inicialmente por
medio del uso de un cemento compensador de contracción (tipo K) o un
agente expansivo separado. Este método ha quedado bien establecido, pero
requiere mucha atención en el diseño y en la planeación. (Véase
"Usando Cemento Tipo K en Estructuras Contenedoras de Desechos",
Concrete Construction, octubre
de 1998, páginas 864-868.) Antes
de considerar los SRA La
mayor ventaja de usar los SRA es la simplicidad. Sólo dosifique el
concreto con los químicos y no se preocupe por las grietas causadas por
la contracción por secado. Las aplicaciones que tienen en mente los
proveedores de aditivos han sido trabajos de superficies planas,
estructuras de estacionamientos, tableros de puente y estructuras
del medio ambiente tales como tanques.
La prueba de los productos por
parte de los fabricantes los muestra ciertamente como efectivos para
reducir la contracción por secado. Pero tenga cuidado al interpretar los
datos del fabricante ya que, como se hizo notar antes, cada concreto es
diferente, de modo que el grado de reducción dependerá de los materiales
que usted emplee. Aunque los SRA puedan parecer muy efectivos, usted
siempre debe plantearse las siguientes preguntas antes de especificar o
usar uno de estos productos: §
¿Cuáles
son los efectos sobre las propiedades del concreto fresco? Éstos y los
efectos sobre las propiedades del concreto endurecido constituyen la
prueba de inocuidad mencionada antes. Puesto que no existe un estándar de
la ASTM, usted necesita asegurarse de que el producto no cambie la
naturaleza del concreto. Sin embargo, algunos cambios pueden no ser un
problema si usted está consciente de su naturaleza con anticipación. §
¿Cuáles
son los efectos sobre las propiedades del concreto endurecido, además de
la contracción? Por ejemplo, se ha informado sobre reducciones en
resistencias a la compresión de hasta 15 por ciento en concretos que
contienen SRA. Es mucho mejor investigar esta información antes de romper
el primer conjunto de cilindros de concreto a 28 días, puesto que esta
reducción es fácil de subsanar ajustando las proporciones de la mezcla
de concreto. Otro método es el de considerar la especificación de
resistencia a edades posteriores, tales como a 56 días. La pérdida de
resistencia causada por los SRA puede subsanarse a una edad posterior. §
¿Cuál
es el efecto sobre la durabilidad? Un proveedor de SRA envió un memorándum
a especificadores para prevenirlos contra el uso del producto en concreto
expuesto a congelación y deshielo. Otro proveedor recomienda un requisito
más estricto contra la tolerancia del aire para el concreto en la obra (7
± 1%). Aparentemente, la falla para cumplir este límite de
aire puede tener consecuencias muy serias. Asegúrese de encontrarse
tranquilo con las restricciones que puedan ser impuestas por el producto
que usted seleccione. §
¿Qué
es exactamente lo que significan en el mundo real los datos sobre
contracción de los especímenes de prueba relativamente pequeños
requiridos por el ASTM C 157? ¿Cómo se aplican a las estructuras reales
los resultados de pruebas de contracción, con o sin reducción de la
contracción? Muy pocas estructuras tienen las mismas relaciones de área
de superficie / volumen que los especímenes de prueba, y debido a esto,
el comportamiento en el secado difiere del de los especímenes pequeños.
Esta es probablemente la pregunta más difícil de contestar, y la mejor
forma de tratarla consiste en relacionar de qué manera estructuras
similares, en donde se dispone de datos de contracción, se han comportado
en el servicio. Aquí será necesario aplicar un buen juicio de ingenieria. §
¿Cuál
es el impacto en los costos? Estos aditivos son relativamente caros;
representan un aumento de 25 dólares o más (dependiendo de la dosificación)
al costo de un metro cúbico de concreto. ¿Puede justificarse este gasto
adicional? ¿Puede
compensarse por medio de cambios en el diseño o la construcción? Por
ejemplo, ¿pueden elimirase las juntas o puede extenderse el espaciamiento
de las juntas? ¿Puede reducirse el número de torones de preesfuerzo si
la contracción es menor? ¿En qué medida reducirán los SRA el alabeo en
losas críticas de pisos? Los proveedores de SRA están estudiando todas
estas cuestiones, pero todavía no se dispone de suficientes datos
confiables para ayudar a justificar los costos adicionales. ¿Cómo
se están usando los SRA? Los
SRA están siendo especificados y usados principalmente para proyectos en
los que la reducción de la contracción se juzga altamente benéfica o
necesaria, aun cuando no sea inmediatamente posible calcular cuál será
el costo total. En esencia, los propietarios y los especificadores están
diciendo que, para estas aplicaciones, cualquier mejoramiento justifica el
costo, o que eliminando las acciones de reparación anticipadas pueden
balancear el costo del SRA. Un ejemplo de tal proyecto es la construcción de tanques de
concreto para agua durante un reciente trabajo realizado para elevar el
grado de calidad en la planta de recuperación de agua de Burbank,
California. Se utilizó un SRA a una dosificación de 1.4 l por m3
de concreto. Los tanques pasaron la prueba hidrostática requerida en el
primer intento, eliminando gastos de reparación y de nuevas pruebas.
Otro uso de los SRA es para
contrarrestar los efectos de ciertos agregados de alta contracción. En
esta aplicación, es importante comparar el costo del SRA requerido para
lograr concreto que contenga agregados de alta contracción dentro de los
límites aceptables con el costo de usar un mejor agregado. No olvide que
si mejora tal mezcla para la contracción y luego cambia los cementos,
usted puede cambiar los efectos del SRA.
La eliminación del
agrietamiento por contracción significaría un empuje tremendo al uso del
concreto. Al ofrecer una reducción de la contracción por secado, los SRA
parecen tener el potencial de constituirse en pasos significativos en la
ruta a lograr la reducción del agrietamiento del concreto. Sin embargo,
antes de usar uno de estos productos, pregunte al fabricante de qué
manera afectará su proyecto específico y los materiales. Si seguimos el
proceso de los SRA en los años venideros, podremos aprender más acerca
de sus efectos y sus
beneficios potenciales. |
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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