Kurt Hermann

El llamado "agujero de verano"1 tiene relación con los fenómenos que se producen frecuentemente en verano y hace que durante el periodo más caluroso, las resistencias a la compresión a 28 días de las muestras de prueba de concreto sean más bajas que en los otros meses. Las variaciones de las resistencias a la compresión de los concretos B 35/25 que provienen de cinco centrales suizas de concreto, registrados durante los años 199 3-1995, se presentan gráficamente en la figura 1. Se conocen además otros ejemplos.1,2 En el momento de la construcción de un puente en Alemania, se realizaron, por ejemplo, numerosos controles de concreto fresco y se analizó la influencia de la temperatura en las resistencias a la compresión a 28 días.2

Son conocidos los efectos negativos que las altas temperaturas en el momento del colado tienen sobre la calidad del concreto, tanto fresco como endurecido. Sin embargo, actualmente se cuenta ya con suficiente experiencia y conocimiento para contrarrestar los fenómenos adversos que tales condiciones generan.

Las características del concreto utilizado fueron las siguientes:

agregado diámetro máximo 32 mm

cemento 350 kg CP 45 F/m3 (un CP 45 F corresponde aproximadamente a un CEM I 42.5)

retardador de fraguado 0.2-0.4 % de la masa de cemento

relación a/c 0.48 en promedio

revenimiento 36-40 cm

En la figura 2 se dan algunos de los resultados de estos análisis. La caída de la resistencia a la compresión en verano es neta. De esta figura podemos deducir igualmente que la temperatura del aire ejerce sobre el desarrollo de la resistencia a la compresión una influencia más grande que la temperatura del concreto fresco. Los análisis revelan, además, que la influencia de la resistencia a la compresión y de la finura del molido de cemento, así como la de la cantidad de agua exigida por el cemento, eran débiles. La resistencia a la compresión de cubos provenientes de las mismas mezclas, elaboradas ya sea directamente sobre la obra o en un laboratorio, difieren relativamente bastante: las diferencias debido a las estaciones eran netamente más grandes para los cubos hechos en la obra (figura 3).

Lo que se encuentra en las normas
La norma SIA 1623 consagra más espacio al colado del concreto a bajas que a altas temperaturas. Las medidas de protección que hay que tomar son, en parte, las mismas en los dos casos (cifra 6 07 4): "En caso de congelación o de mucho calor, el colado del concreto estará subordinado a medidas de protección apropiadas. Estas medidas se extienden desde el comienzo de la preparación del concreto hasta la terminación de su curado. La naturaleza y la importancia de las medidas de protección necesarias dependen de la temperatura y de la humedad del ambiente, del viento, de la temperatura del concreto fresco, del desprendimiento de calor de hidratación del cemento, de la disipación del calor, así como de las dimensiones del elemento de la obra."
Según la cifra 6 07 5, la temperatura del concreto fresco no debe ser superior a + 30 °C. Llegado el caso, deben enfriarse el agua de mezclado y los agregados. Hasta que haya alcanzado una resistencia suficiente, el concreto debe estar protegido "lo más rápidamente posible contra los riesgos de anegamiento, de desecación prematura debido a los rayos solares o del viento, de congelación, de fuertes variaciones de temperatura y de sacudimientos" (cifra 6 08 1). Es igualmente importante la prescripción según la cual deben tomarse disposiciones tales como una protección contra el secado demasiado rápido, a fin de retardar el comienzo de la contracción, "hasta que el concreto haya alcanzado una resistencia a la tensión suficiente" (cifra 6 08 2).

Influencias sobre la resistencia a la compresión
Las normas están basadas en las experiencias tenidas en la práctica. Y la experiencia nos enseña que al momento del colado del concreto en verano, es necesario tomar en cuenta, entre otras, las influencias siguientes:

• temperatura más elevada de los aditivos del concreto
• temperatura más elevada del concreto fresco
• temperatura ambiente más elevada
• tasa de humedad del aire relativamente baja
• el viento

La combinación de algunos o de todos estos factores tiene efectos negativos sobre la calidad del concreto fresco y del concreto endurecido.
Las consecuencias son, entre otras:

• mayor necesidad de agua
• revenimiento reducido
• tiempos de fraguado más cortos
• porosidad más elevada
• mayor tendencia a la formación de fisuras por contracción
• resistencias más elevadas a la compresión a 28 días y más ("agujero de verano")

Para poder contrarrestar estos fenómenos, es necesario tomar en consideración algunos hechos relativos a la hidratación de los cementos.

Influencias del calor sobre la hidratación
En el momento de la hidratación del cemento, se forman en la superficie de sus granos cristales microscópicos que crecen entrelazándose y después se engranan como los "dientes" de un cierre. Mientras más dura la reacción, más cristales se forman. De allí resulta la pasta de cemento endurecida, la cual recubre los agregados.
Cuanto más elevada es la temperatura durante este proceso de endurecimiento, más rápida es la formación de cristales, lo que, al principio es positivo para el desarrollo de la resistencia a la compresión. Pero debido a que los productos reaccionantes tienen una estructura poco ordenada, la pasta de cemento se vuelve más porosa y la resistencia a la compresión a 28 días se debilita cada vez más que con un concreto fresco, que se endurece a aproximadamente 20 °C. Es por eso que la pérdida de resistencia a 28 días es de más de 10 por ciento cuando la temperatura del concreto fresco y la temperatura de endurecimiento pasa de 20 a 30 °C (figura 4).

Medidas que hay que tomar durante la fabricación del concreto
El cemento en verano es con frecuencia relativamente caliente. Pero su efecto sobre la temperatura del concreto fresco es mínimo comparado con el que ejercen las cantidades mucho más grandes de agregados. Es por medio de la utilización de agregados enfriados como se puede bajar notablemente la temperatura del concreto fresco. Para enfriar los agregados, es necesario almacenarlos en la sombra o rociarlos con agua. Bajar la temperatura del concreto fresco enfriando los agregados es, a primera vista, el método más seguro. Es claro que también se pueden utilizar granos de hielo o de nitrógeno líquido.4 Estos procedimientos, desafortunadamente, no son baratos, y, por razones técnicas, la adición del nitrógeno no es posible en todas partes.
El proceso más rápido de hidratación del cemento y la tendencia más grande a la evaporación del agua de mezclado provocan una rigidización más rápida del concreto fresco. El cambio de consistencia se hace muy bien en el mismo lapso de tiempo, pero un concreto fresco de 35 °C muestra inmediatamente después de su elaboración un revenimiento de 5 a 10 cm inferior al de un concreto fresco de la misma fórmula, de una temperatura de 20 °C (figura 5).5 Este problema se soluciona a menudo con la adición de una mayor cantidad de agua.
Pero si esta medida no se acompaña con un aumento correspondiente de la dosis de cemento, la relación a/c aumenta. Las consecuencias de esto son conocidas: resistencias a 28 días más débiles, concretos porosos, etc. Es más aconsejable utilizar un retardador de fraguado, o bien mejorar la consistencia del concreto fresco por medio de un aditivo.

Con frecuencia simples, pero eficaces
Algunas medidas simples ayudan a reducir las consecuencias indeseables del colado del concreto a altas temperaturas:

• planear bien las operaciones
• anticipar los trabajos en etapas más pequeñas
• colar el concreto cuando las temperaturas exteriores bajan, es decir, ya entrada la tarde
• adaptar la fórmula del concreto, por ejemplo, utilizando un cemento menos reactivo
• en la obra, estacionar las máquinas de transporte a la sombra
• procurar poner sombra en toda la zona de colado del concreto y protegerla contra el viento
• reducir hasta donde sea posible, las distancias del transporte
• no perder tiempo en descargar el concreto en la obra
• colar el concreto sobre un soporte tan fresco como sea posible
• emplear en la obra el mayor número de personas para la colocación y la compactación
• del concreto
  

Controles del concreto fresco
La elaboración de las muestras de prueba parece ser un punto particularmente crítico, como ya se ha señalado antes. Es necesario procurar trabajar a la sombra, tanto como sea posible. Las muestras de concreto en ningún caso deben permanecer a pleno sol. Los cubos recién hechos deben cubrirse y almacenarse en un lugar tan fresco como sea posible. Un error frecuente a la hora de la determinación del contenido de aire consiste en efectuar un control en la mañana, cuando las temperaturas son todavía relativamente bajas, lo que permite obtener el resultado deseado. Después se renuncia a otros controles durante el periodo de más calor en el día, cuando sería éste justamente el momento particularmente importante para garantizar, por medio de una modificación de la fórmula del concreto, el contenido de aire en volumen.

Tratamiento del curado
El tratamiento del curado es importante para todos los trabajos de colado del concreto. Pero es necesario prestar particular atención en verano La protección contra el sol y contra el viento forma parte de este tratamiento, a fin de que la capa de concreto próxima a la superficie no se seque (véase la figura 6).
Después de la evaporación del agua de sangrado superficial,6 es necesario mantener húmeda la superficie de concreto, sin que el agua se acumule en ella. Esto se aplica particularmente a los concretos que contienen humo de sílice.7
La primera noche después de la colocación, a veces puede ser necesario proteger el concreto contra la pérdida de calor: en el momento de las temperaturas nocturnas relativamente bajas, los elementos de construcción delgados se enfrían rápidamente, lo que puede provocar grandes diferencias de temperatura en algunas horas y, por lo mismo, ocasionar fisuras.

Para concluir
Los conocimientos de tecnología del concreto que poseemos actualmente, así como el buen juicio, permiten contrarrestar varias de las consecuencias negativas que acarrean las altas temperaturas en verano. Igualmente, sería ciertamente razonable mostrar mayor flexibilidad en las fórmulas del concreto y definirlas en función de las propiedades que éste deberá mostrar.

Bibliografia
1. "Betonieren bei heisser Witterung", VDB-Information 79 (1988).
2. Lutkehaus, M., "Beobachtungen von jahreszeitlichen Festigkeitsschwankungen beim B 45des Überbaues der Aichttalbrucke, Betonwerk und Fertigteil-Technik 52, [7], 454-461 (1986).
3. Norme SIA 162: "Ouvrages en béton", 1993.
4. Goldstein, W., et Rhur, U., "1A-Beton durch Stickstoffkuhlung", Strassen- und Tiefbau 44 [2], 24, 1996.
5. Krell, J., Dahlhoff, U., et Vissmann, H.-W., "Temperaturabhangigkeit von Betoneigenschaften", Béton 44 [11], 668-670, 1994.
6. Van Egmond, B., et Hermann, K., "Le ressuage du béton ", Bulletin du Ciment 67, [2], 3-7, 1999.
7. Hover, K., "Keeping concrete cool in the heat of summer, Concrete Construction, 38 (6), 433-436, 1993.
8. ACI Committee 305: "Hot weather concreting", ACI Materials Journal 88 [4], 419-436, 1991.