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Published on Thursday, 08 January 2015 17:20
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Written by Eduardo de J. Vidaud Quintana
EN REGIONES EN donde es frecuente en las estructuras los ciclos de congelación y deshielo, la durabilidad del concreto se convierte en uno de los mayores desafíos. Los capilares se forman durante la elaboración del material, por lo que la protección contra el daño del hielo capilar debe preverse desde la producción del elemento de concreto precolado. En este caso destaca el empleo de los aditivos incorporadores de aire como una parte de la solución que va a prevenir el daño en estas condiciones.
Durante la hidratación, la reacción del agua y el cemento deja cavidades capilares que se llenan de agua cuando un producto precolado se expone a condiciones de humedad. A medida que el agua capilar se congela en el interior del concreto, este se expande alrededor de un 9% de su volumen. El cambio de volumen de agua a hielo ejerce una presión interna en el material que supera su resistencia a la tensión; lo que puede provocar la aparición de grietas, desprendimientos y eventual desintegración. Las burbujas de aire incluido pro- porcionan un sistema de “alivio” de esta presión interna del hielo, proporcionando oquedades para acomodar la expansión de volumen causada por la congelación del agua.
Es importante señalar que el aire incluido no es el mismo que el aire atrapado. Se crea aire atrapado durante inadecuadas operaciones de mezclado, co- locación y consolidación del concreto. Las burbujas de aire de tamaño irregular se extienden por todo el concreto y pueden tener efectos negativos en la apariencia, resistencia y durabilidad del producto. Técnicas apropiadas de vibración pueden ser útiles para atenuar esta situación indeseada.
El aire incluido en cambio, se crea intencional- mente con la adición de un aditivo químico diseñado para este propósito. El objetivo es desarrollar un sistema de poros de aire, dispersos uniformemente en el concreto. El uso apropiado de estos aditivos asegura la distancia correcta entre poros, con el tamaño y cantidad adecuados, y que generalmente se miden en micrómetros.
El criterio para la separación se define como la distancia máxima que el agua tendría que moverse durante la congelación antes de llegar a la válvula de seguridad, o capilar vacío, de un poro de aire. Este recomienda como promedio un "factor de espacia- miento" que no debe ser mayor a 0.20 mm, según ASTM C457: "Método de prueba estándar para la determinación microscópica de los parámetros del sistema de aire-vacío en concreto endurecido".
El tamaño de los poros también es importante. La "superficie específica" es el área media de la superficie de los poros en el concreto endurecido por unidad de volumen de aire. La superficie es- pecífica necesaria para una adecuada resistencia a los ciclos hielo-deshielo se recomienda que sea mayor de 236 cm2/cm3.
Una de las preocupaciones con los aditivos
inclusores de aire es que pueden disminuir la resis- tencia del concreto. Típicamente, un incremento del 1% en el contenido de aire disminuirá la resistencia a compresión en aproximadamente un 5%. Por lo tanto, es importante que el contenido de aire se controle con rigor.
El Manual de Control de Calidad de NPCA re- comienda el desarrollo de pruebas de contenido de aire, por lo menos cada 115 m3 de concreto producido, y no menos de una vez al día cuando se utiliza la inclusión de aire. Sin embargo, las especificaciones estatales y locales pueden requerir exámenes más frecuentes. La prueba de contenido de aire debe llevarse a cabo de conformidad con las normas ASTM C173-10b (Método de prueba estándar para contenido de aire del concreto fresco por el método volumétrico) o ASTM C231-10 (Método de prueba estándar para contenido de aire del concreto fresco por el método de presión).
El contenido de aire recomendado varía con el tipo de exposición y con el tamaño de los agrega- dos. Por ejemplo, con agregado de 3/8” con expo- sición severa (ciclos frecuentes de congelación- deshielo), se requiere contenido de aire de 7.5%; mientras que el mismo agregado con exposición moderada requerirá un contenido de aire del 6%. Los agentes inclusores de aire se añaden a la mezcla generalmente en un rango de 0.25 a 2 onzas liquidas por cada 45 kg de material cementante. Este es un intervalo amplio, y la dosis apropiada debe determinarse después de consultar al pro- veedor de la mezcla, teniendo en cuenta su diseño, los materiales componentes, y los resultados de los ensayos por lotes.
El aire incluido es una de las técnicas esencia- les para la reducción del impacto de los procesos hielo-deshielo y para garantizar la durabilidad de los precolados de concreto en climas severos.
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