Posibilidades del concreto

P R E M E Z C L A D O S

Importancia del curado en la calidad del concreto 1era parte.

El correcto curado del concreto es esencial para obtener la calidad deseada en las superficies expuestas; calidad que se manifiesta como una adecuada resistencia al desgaste y una durabilidad acordes con la composición y componentes empleados al elaborar el concreto. La segunda parte de este trabajo se dedica al análisis de los métodos experimentales que pueden emplearse para poner en evidencia un curado deficiente o para identificar en tiempo real la ocurrencia de un secado prematuro. La identificación temprana del secado prematuro permitiría la adopción de medidas correctivas, capaces de restablecer las condiciones idóneas para la continuidad de las reacciones de hidratación, de manera de alcanzar las propiedades de diseño. El secado del concreto ocurre a través de las superficies expuestas, estando condicionado por la exposición ambiental. De una manera general, situaciones como una baja humedad relativa del aire y la exposición al viento aceleran el proceso de secado. La calidad del concreto condiciona tanto la velocidad de pérdida de agua como la distribución interna de humedad en el concreto. Un concreto de mejor calidad, expuesto a las mismas condiciones ambientales que un concreto de calidad pobre, pierde agua más lentamente y es capaz de limitar el efecto del secado a los primeros centímetros a partir de la superficie expuesta. Par lo tanto, la primera característica significativa de los métodos capaces de identificar un curado defectuoso es que sean capaces de valorar la calidad de esos primeros centímetros. Esta calidad puede estar asociada con distintos parámetros, tanto mecánicos como asociados con la durabilidad.

Por el contrario, los métodos que involucran todo el volumen del concreto, es decir, tanto la zona externa, afectada por el secado, como la interna, generalmente no afectada para plazos inferiores a los 28 días, se deberán mostrar menos "eficaces para la detección de un curado deficiente (secado prematuro)". Entre estos últimos, se encuentra la resistencia mecánica, cuya aptitud analizaremos en primer lugar porque es el método al que se recurre con mucha frecuencia y esta sugerido en la Instrucción EHE (Instrucción del Hormigón Estructural).

Empleo de la resistencia a compresión para identificar un curado deficiente.
La resistencia a compresión del concreto es la propiedad más conocida del concreto y, en general, se emplea como un indicador de su calidad. Su limitación como indicador del curado deficiente radica en que no es capaz de enfocar la medición en la zona expuesta al secado sino que, por el contrario, todo el volumen de la muestra participa del mismo. Si se considera la situación de una sección transversal de una muestra cilíndrica, de acuerdo con el modelo de Guilleron (et. al.), que muestra que una gran proporción del área se mantiene próxima a la saturación aun después de 14 días de exposición al aire y solo un espesor relativamente reducido está afectado por el secado, se comprende fácilmente que la influencia relativa de la zona afectada es baja.

Métodos capaces de identificar los efectos del curado prematuro sobre las superficies expuestas del concreto.
En principio, cualquier método experimental capaz de valorar la calidad del concreto en la superficie podría ser útil para la identificación de un curado deficiente. De estos métodos, algunos deben aplicarse sobre muestras en condiciones de laboratorio y otros pueden realizarse directamente sobre la estructura y, en cualquier caso, pueden ser destructivas, levemente destructivas a no destructivas. Evidentemente, la selección de cualquier método involucra tanto a las consideraciones precedentes como a otras, ya que los objetivos de un estudio pueden ser variados. c

Referencia: Luis Fernández Luco, ingeniero civil, Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA), en Cemento Hormigón, abril de 2009.

 

C O N C R E T O_ L A N Z A D O

Agua de mezclado para el concreto lanzado

En ocasiones se pasa por alto la importancia de los ingredientes del concreto lanzado. El agua es un buen ejemplo, sin este líquido no puede haber concreto lanzado, ya que es el agua lo que reacciona con el cemento en el concreto lanzado y da comienzo a una reacción química conocida como hidratación.

La mayoría estamos familiarizados con el proceso de hidratación. El agua reacciona con los silicatos de calcio, aluminio, hierro, y otros componentes presentes en el cemento Portland. A veces no nos damos cuenta qué tan importante es usar el agua de mezclado adecuada para el concreto lanzado y por qué. El agua potable se define como "adecuada para beber”, y para la mayoría de los propósitos, el agua potable es satisfactoria cuando se usa para hacer concreto o concreto lanzado. Sin embargo, hay un número cada vez mayor de ejemplos en los cuales se necesita usar agua no potable o agua reciclada en una mezcla de concreto lanzado. El ASTM C 1602/C 1602M (NMX-C-122-ONNCCE) provee una guía en el uso del agua no potable o reciclada. El agua es un compuesto más complejo de lo que la mayoría de la gente piensa. Es el mejor solvente de la naturaleza. Absorbe la mayoría de los compuestos orgánicos, aquellos compuestos que se definen por tener una base de carbón, y está fuertemente ligada a compuestos inorgánicos tales como las partículas de cemento en el concreto lanzado. El agua completamente pura es casi imposible de encontrar en la naturaleza, ya que reacciona con muchas sustancias y compuestos, incluyendo minerales y sales tales como álcalis de sodio y de potasio. Como una regla práctica, el agua que contiene sólidos disueltos de menos de 2,000 partes por millón (ppm) es aceptable para el concreto lanzado. El agua con un contenido mayor que 2,000 ppm puede afectar el desempeño de ciertos cementos y/o aditivos. En algunos sitios remotos de trabajo o sitios de minas, especialmente en minas subterráneas, el agua potable no puede conseguirse fácilmente. En tales casos, el agua debe ser probada para ver las concentraciones de sal, incluyendo cloruros, aluminio y potasio. Un pH (grado de acidez) de 6.0 a 8.0 que no tenga un sabor demasiado salado, con frecuencia es adecuado.

El agua de mezclado con cantidades de sólidos más altas que las aceptables o sales disueltas excesivas, puede afectar no sólo el tiempo de fraguado del concreto lanzado, sino también afectar adversamente la resistencia del concreto lanzado, causar eflorescencia, manchado, o promover la corrosión del refuerzo. Para esto, el ASTM C 1602/C1602M (NMX-C-122-ONNCCE) recomienda los siguientes límites para los químicos en los cloruros en el agua de mezclado: cloruros, 100 ppm; sulfato como SO4, 300 ppm; álcalis como Na2O+0.658K2O, 600 ppm.
Usualmente es posible y práctico encontrar agua de mezclado adecuada para concreto lanzado o concreto en cualquier parte del mundo. Sin embargo, siempre es buena idea probar el agua cuando se usa por primera vez o si se sospecha de variabilidad en la calidad del agua, para asegurarse de que el agua de mezclado sea adecuada para el concreto lanzado. Es relativamente fácil de probar la conveniencia de una fuente de agua, y usualmente no es costosa. La mayoría de las veces es suficiente el sentido común, pero ha habido ocasiones, particularmente en minas subterráneas, en donde el agua de mezclado de pobre calidad ha tenido efectos dañinos en la calidad del concreto lanzado. Cuando se tenga duda, pruebe el agua, y de ser necesario, lleve a cabo pruebas del tiempo de fraguado y de resistencia a compresión prescritas en el ASTM C1602/C1602M. (NMX-C-122-ONNCCE).

Referencia: Mike Bellou, presidente de Builder Fibers & Shotcrete Suppley Taylorsville, UT, en Shotcrete. Summer, 2008.

 

D U R A B I L I D A D

Porvenir de los fillers calcáreos

Los fillers calcáreos son actualmente objeto del proyecto Filltech, el cual une al CSTC (The Construction Skills Training Centre), al Centro Tierra y Piedra y al Departamento Argenco, de la Universidad de Lieja. Este proyecto parcialmente financiado por la región de Valonia tiene el objetivo de estudiar las posibilidades y los límites de utilización de estos productos como constituyentes del concreto.
El polvo que proviene de la explotación de la roca calcárea se llama filler calcáreo. En Valonia, su producción actualmente se estima en cerca de un millón de toneladas por año. La importancia de esta producción puede explicarse por la actividad siempre creciente del sector de canteras. En la mayor parte de los casos, estos polvos no son explotados. Su incorporación en un material de construcción tal como el concreto tiene, a partir de ahora, un interés particular, tanto en el plano económico como en el plano ambiental.

La problemática de la demanda de agua
El agua en el concreto juega un doble papel: es necesaria para hidratar el cemento, pero también para asegurar el manejo del concreto en el estado fresco. En general, el aumento de la cantidad de partículas finas en un concreto acrecienta la demanda de agua para mantener su trabajabilidad, ya que hace falta más agua para recubrir, y por lo tanto lubricar los granos. En la medida en que esta adición de agua se hace en detrimento de resistencias mecánicas del concreto, y que los superplastificantes son productos relativamente onerosos y puede conducir a efectos secundarios en caso de sobredosis.

El concepto de coeficiente K, ¿es aplicable a los fillers calcáreos?
Para garantizar una duración de vida suficiente a las obras de concreto, se imponen exigencias a su formulación, respetar una dosis mínima en el cemento y una relación máxima de agua/cemento. Cuando los aditivos minerales, de carácter hidráulico o puzolánico, se incorporan en los concretos, participan en las reacciones de hidratación de la matriz del cemento. Es por eso que la norma actual sobre los concretos, la norma europea NBN EN 206-1 y su suplemento Belga autorice las adiciones de las exigencias relativas a la formulación del concreto. La introducción de un factor K que cuantifique la actividad ligante de la adición que participa en las reacciones de hidratación, con el mismo trato que al cemento. Las adiciones referidas son las cenizas volantes, los humos de sílice y las escorias molidas de alto horno. Concretamente, cuando las exigencias de durabilidad ligadas al lugar de utilización del concreto indican una dosis de cemento de al menos 320 kg por metro cúbico de concreto, el uso de un coeficiente k de 0.25 permite reducir esta cantidad en 25 kilogramos, en caso de agregar 10 kilogramos de filler calcáreo. Las pruebas realizadas sobre los concretos a los que se agregaron seis fillers calcáreos indican que las pérdidas de resistencia a compresión con respecto a un concreto sin “filler” van de despreciables a débiles.

Durabilidad: característica esencial
Si se comprueba que la aplicación del coeficiente k permite obtener una equivalencia de resistencias mecánicas, los desempeños de durabilidad deben igualmente ser verificados. En efecto, no sería aceptable que la adición de fillers calcáreos conduzcan a una degradación prematura del elemento de concreto, especialmente de fenómenos de carbonatación o de penetración de iones de cloruro (siendo los dos dañinos para la corrosión del refuerzo) o de la exposición a los ciclos de congelación y deshielo. Debe prestarse particular atención también al riesgo de degradación del concreto por sales de sulfato, indicada por la formación de sales expansivas tales como la taumasita, el yeso y la estringita secundaria. La probabilidad de que se produzca este tipo de degradación aumenta si se utilizan fillers calcáreos, ya que éstos están esencialmente constituidos por carbonato de calcio CaCO3, cuyos iones intervienen en las reacciones de la formación de la taumasita. c

Referencia: J. Perord, ing. consejero tecnológico y jefe del proyecto del laboratorio “Tecnología del Concreto”, SCTC., y F. Michelle, ingeniero del proyecto, departamento Argenco, vector GEMM, ULG. CSTC, Contact, num. 19, septiembre 2008. (Ver: www.cstc.be.)

 

P R E F A B R I C A D O S

Fluidificantes innovadores y sustentables 1era parte.

Los aditivos químicos están considerados como una de las contribuciones más importantes para el avance de la industria del concreto de las últimas décadas. A pesar de las propiedades altamente desarrolladas de los con-cretos modernos, la industria de la construcción deberá realizar los esfuerzos correspondientes y al mismo tiempo cumplir los crecientes requisitos sociales necesarios para un desarrollo sustentable.
En consecuencia se necesitan innovaciones para mejorar la eficiencia energética, aumentar la productividad, y optimizar la durabilidad y la resistencia. Teniendo en cuenta estas tareas, los fluidificantes compuestos de policarboxilato, que han demostrado su eficacia como aditivos muy versátiles, se pueden crear especialmente para mejorar la resistencia, reducir la cohesión y para mantener la trabajabilidad para la industria de los prefabricados de concreto. En este sentido, con los aditivos Glenium ACE, que constituyen los componentes esenciales del sistema tecnológico de energía cero, han dado un enorme paso adelante. Estos aditivos, con el nombre de serie Glenium ACE 400, ponen a disposición de la industria de los prefabricados de concreto la herramienta necesaria para poder hacer frente a los retos del futuro en el marco de un desarrollo sustentable.
Estos retos identificados por la industria de la construcción son:
• Eficiencia energética.
• Aumento de la producción.
• Durabilidad.
• Sustentabilidad.
• Constantes tasas de rendimiento elevadas.
Es de esperar que el concreto, gracias a su elevada durabilidad y eficiencia de costos, siga siendo también en el siglo XXI el material de construcción con mayor aceptación y que no solo se convierta en un material de alta tecnología, sino que satisfaga los requisitos ecológicos. Según esta premisa, el concreto del futuro, como se puede leer en la literatura especializada, contendrá menos porcentaje de agua, mayores porcentajes de aditivos químicos y mayores proporciones de materiales de construcción reciclados, y resistirá mayores esfuerzos mecánicos y además presentara una durabilidad mucho mayor. Asimismo, se diseñaran métodos para maximizar la eficiencia energética en todas los fases de la producción (es decir, planificación, fabricación, transporte, colado, mantenimiento y reparación). En consecuencia los requisitos ecológicos se orientaran a que el empleo de las adiciones de cemento crezca paulatinamente, de manera que se genere una matriz compleja con los que los aditivos químicos llegan a interactuar. De todas formas, para ajustarse a un desarrollo sustentable, para la aplicación diaria del concreto será necesario un mayor grado de resistencia, pero al mismo tiempo una aplicación respetuosa con el medio ambiente.

Propiedades para los materiales de construcción del futuro en la industria de los prefabricados de concreto
Sobre todo en la industria de los prefabricados de concreto se otorgará la máxima prioridad a la aceleración del desarrollo de la resistencia para favorecer el aumento de la productividad. No obstante, aunque la aplicación de adiciones de cemento favorezca en gran medida a la durabilidad del concreto, precisamente aquí, tiene consecuencias negativas en la que al desarrollo de la resistencia inicial se refiere. Además de elevar las cifras de productividad, la minimización del curado térmico, la eliminación de la compactación y, de forma muy general, la optimización de los costos, desde cualquier punto de vista, son los retos más importantes para la industria de los prefabricados de concreto.

Policarboxilato: aditivo versátil
En las pasadas décadas, los fluidificantes compuestos de éter de policarboxilato se han convertido en los fluidificantes de alto rendimiento más importantes, especialmente en concretos con una reducida relación agua/cemento debido a sus extraordinarias propiedades relativas a la plasticidad, trabajabilidad y desarrollo de la resistencia. Mientras que en el caso de los fluidificantes más tradicionales como la naftalina, o los aditivos compuestos de melamina, el moldeado a medida de la estructura molecular es posible solo de forma limitada, en el caso de los compuestos de éter de policarboxilato se pueden aprovechar sus propiedades extraordinarias no sólo debido a las características químicas del material, sino también debido a su mayor flexibilidad en el desarrollo químico de las estructuras de los polímeros. Esta flexibilidad permite realizar un diseño sistemático de las propiedades técnicas del material pensado totalmente en los requisitos existentes. c

 

Referencia: Joana Roncero, Roberta Magarotto and Coleta Zeminion, BASF Construction Chemicals, Italia, en PHI Hormigón Internacional, num. 3, 2009. BASF. The Chemical Company BASF, Construction Chemicals Italia. (Informes:infomac@basf.com, y en www.basf.com).

 

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