Posibilidades del concreto

A G R I E T A M I E N T O _D E L _C O N CR E T O

Concreto fresco

Dentro de las causas de fisuración del concreto en estado fresco pueden destacarse: Agrietamiento fino por retracción a contracción plástica, agrietamiento fino por asentamiento plástico, agrietamiento fino por movimiento de las cimbras y contracción autógena. La fisuración por contracción autógena aparece en concretos de baja relación agua/cemento, en concretos de alto comportamiento (pavimentos). El agrietamiento fino causada por movimiento de cimbras es de tipología variada. Debe prevenirse mediante un cálculo de cimbras y apuntalamiento adecuado.

Origen del agrietamiento fino por aislamiento plástico
El concreto en estado fresco puede asimilarse a una suspensión concentrada donde la fase sólida la componen los agregados, el cemento y las adiciones, y la fase líquida está formada por agua y, generalmente, aditivos químicos. Luego de colocado, compactado y terminado, el material tiende a experimentar una segregación donde los sólidos de mayor densidad tienden a asentarse, por lo cual disminuye la concentración de sólidos a medida de acercarse a la zona superficial Esto puede observarse claramente cuando el concreto presenta un marcado brillo superficial formado principalmente por agua que desaparece luego. A este proceso se lo denomina sangrado. Éste ocurre cuando el agua asciende a la superficie y las partículas sólidas se segregan evaporándose el agua de sangrado, ocasionando una pérdida de volumen. Además, el concreto continúa asentándose por su propio peso durante unas horas, lo que se superpone al efecto anterior, apareciendo principalmente con asentamientos elevados. Si no existe ninguna restricción, el resultado neto será una leve disminución del nivel de la superficie del concreto. De todas maneras, cuando existe "algo" cercano a la superficie, como una barra de refuerzo, o existe un cambio brusco del espesor o altura de las secciones, que restringe parte del asentamiento plástico del concreto cuando este continúa en estado fresco, existe un riesgo potencial de fisuración sobre el elemento que restringe. En algunos casos, grandes partículas de agregado cercanas a la superficie pueden provocar fisuración localizada. El agrietamiento fino por asentamiento plástico aparecen entre 10 minutos y tres horas del colado del elemento estructural y pueden presentarse fisuras entre 0,5 a 2 mm.
Mientras más sangra el concreto se incrementa más el riesgo de agrietamiento fino, así como también para recubrimientos pequeños de armaduras y cuando su diámetro aumenta. En la fisuración por asentamiento plástico influyen gran cantidad de parámetros, por tanto, se presenta la probabilidad de fisuración dependiendo del recubrimiento de acero de refuerzo, diámetro de varillas y asentamiento; tres factores preponderantes en la fisuración por asentamiento plástico. Cabe decir que hay que dialogar con el constructor para consultarle si el concreto se fisura cuando estaba en estado fresco; es decir, antes de iniciar su fraguado. Si afirma que existió la fisuración, es más fácil la identificación de las fisuras.
El agrietamiento fino siempre presenta patrones y simetrías. Las mismas ocurren sobre las armaduras de refuerzo, estribos y zunchos o sobre cambios bruscos de secciones. En el primer caso, al presentarse este agrietamiento fino "copia" la malla superficial en el caso de una losa presentándose como perpendiculares o los
zunchos en el caso de columnas circulares, por lo que midiendo la separación entre agrietamiento fino y si esta coincide con la separación original de las armaduras es seguramente esta la causa de fisuración. En el segundo caso, cuando existen cambios de secciones es fácil identificarlas observando el elemento estructural desde su parte superior e inferior. Si el concreto se fisura en estado fresco o se desconoce si esto ocurrió pero existe una marcada fisuración en la superficie de los elementos y esta presenta como una "trama regular" siguiendo las armaduras tanto en losas, vigas, columnas y muros, existiendo periodicidad y perpendicularidad entre las fisuras, seguramente se trata de fisuración por asentamiento plástico, así como también para los cambios bruscos de secciones. c

Referencia: “Los cuándo, por qué y cómo de las fisuras en el hormigón fresco”. Maximiliano Segerer, en Revista Hormigonar, Asociación Argentina de Fabricantes de Hormigón Preparado, diciembre de 2008.

 

C I M B R A S _ Y _ M O L D E S

Los desmoldantes

En el mercado existen numerosos agentes desmoldantes, de modo que es difícil decidir cuál es el más adecuado para poder desmoldar los elementos de forma rápida, efectiva y sin producir daños. El compromiso constante para mejorar las características del concreto visto desde los productos de concreto hizo que en 2001 se optara por un nuevo agente desmoldante sin desatender los aspectos relativos a la protección de la salud y la seguridad laboral. Desde entonces se emplea el agente desmoldante Betopro T plus 407, fabricado por Ecoratio. Betopro es una emulsión que satisface los requisitos de calidad del concreto arquitectónico final. Además, el agente permite realizar un desmolde sencillo al mismo tiempo que ofrece uno buena protección contra la corrosión. Aparte de sus ventajas técnicas, también aporta ventajas relativas a la protección de la salud y a la seguridad laboral. Al ser una emulsión compuesta de agua, no es inflamable. Asimismo, los usuarios no entran en contacto con aceites minerales que puedan ocasionar complicaciones para la salud. El agente desmoldante es inodoro y no emite vapores volátiles que puedan ocasionar enfermedades de las vías respiratorias.

Problemas de corrosión
En el pasado reciente, en la industria de los prefabricados de concreto se han registrado problemas con la corrosión. Éstos se pueden relacionar con ciertas tendencias del mercado: la introducción de cementos con menor proporción de cromo; los ensayos para reducir las cantidades de CO2 procedentes de la producción de cemento y el empleo más frecuente de materiales de relleno en la producción de prefabricados de concreto. En 2008, la empresa DUHA constató que había signos de corrosión en algunos puntos de los moldes de acero. Como consecuencia, los puntos corroídos de los moldes se trasladaron a los elementos de concreto fabricados. Hoy en día, los efectos visuales cobran mayor importancia ya que a menudo los clientes quieren utilizar la superficie sin necesidad de realizar un acabado posterior. Además, la corrosión daña los moldes de acero influyendo negativamente en la durabilidad de los mismos. En DUHA estaban completamente decididos a eliminar este problema.

Investigación
La búsqueda de las causas de los problemas de corrosión suele ser bastante difícil ya que varios factores pueden desempeñar un papel importante como por ejemplo, la composición química del cemento y de las cenizas volantes; el proceso de producción o incluso factores externos como la humedad, temperatura, tiempo de curado, etc. Ecoratio consiguió aislar las causas del problema de corrosión de la cimbra de acero de DUHA. Basándose en los resultados del laboratorio, se desarrolló una nueva versión optimizada del agente desmoldante de la serie de productos Betopro. Gracias a éste ahora se puede eliminar el problema de la corrosión de los cimbras y fabricar superficies de concreto impecables.
En la actualidad, numerosos clientes de Ecoratio coinciden en que este fabricante puede satisfacer los requisitos específicos de la aplicación de su método de producción para eliminar los problemas de corrosión. Además de mejorar la calidad del concreto arquitectónico de sus productos.

Referencias: DUHA Fertigteilbou GmbH (info@ duha.de); www.duha.de Ecoratio BV Industrieweg (info@ecoratio.com); www.ecoratio.com

 

M O R T E R O S

Revestimiento para la protección de instalaciones de tratamiento de aguas residuales

Los sistemas modernos de protección contra la corrosión basados en mortero de cemento de alta densidad han alcanzado alta resistencia contra los ataques químicos de ácidos, sales y ataques físicos de las heladas, así como una impermeabilización muy alta contra la carbonatación y la penetración de cloruros.
Los esfuerzos químicos más importantes experimentados por el concreto de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales son provocados por la corrosión por los ácidos (ácido sulfúrico biogénico, ácido carbónico), de sales como sulfatos y nitratos, o también por las heladas y el ataque de la solución descongelante. La causa de las corrosiones del acero de armadura es la penetración de cloruros y la carbonatación del concreto. La corrosión por ácido sulfúrico biogénico representa una peculiaridad de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales en lo que respecta al mecanismo del deterioro, así como a la intensidad de la corrosión del concreto. El ácido sulfúrico aparece en las paredes de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Es producido por tiobacilos en el espacio del gas. Estos bacilos metabolizan el gas H2S liberado por la fermentación de los componentes orgánicos de las aguas residuales en condiciones anaerobias y lo transforman en ácido sulfúrico. Las distintas clases de exposición a ataques causados en la práctica por aguas y suelos naturales relevantes para la corrosión del concreto se indican y definen en la norma europea DIN EN 206-1.
Se puede incrementar la resistencia química de morteros cuando la textura de hidróxido de calcio tridimensional reticulada de la matriz de cemento se ha interrumpido y se limita el Ca(OH)₂ a una cantidad conveniente. El procedimiento empleado frecuentemente es el uso de adiciones minerales, en su mayoría escoria de altos hornos, ceniza volante y microsílice. Las adiciones convierten el Ca(OH)₂ en fases CSH más resistentes. Mediante morteros de alta resistencia con materias primas adaptadas óptimamente es posible conseguir resistencias entre 5 y 15 veces mayores que las de los morteros habituales. Así, se incrementa la vida útil.
Por su parte, los sistemas de protección anticorrosiva de silicatos polímeros se fabrican a partir de soluciones de silicato alcalino (soluciones de silicato de potasio) y de un endurecedor, casi siempre adiciones puzolánicas o hidráulicas latentes. En combinación con los agregados adecuados, resulta un mortero de silicato polímero que puede procesarse de forma similar a los morteros ligados con cemento y casi siempre puede utilizarse como concreto lanzado sobre la superficie de concreto a proteger. La idoneidad de los revestimientos de silicato polímero para la protección del concreto contra la corrosión por los ácidos biogénicos puede resumirse de la siguiente forma: los silicatos polímeros presentan una resistencia casi total contra el ataque de los ácidos. Esto es consecuencia de los enlaces Si-O-Si de la estructura del silicato, que como en el caso del cuarzo no pueden ser destruidos (a excepción del ácido fluorhídrico). Además, la elevada resistencia a los ácidos es incrementada por el hidróxido alcalino almacenado dentro de la estructura del silicato, que con su elevado valor pH minimiza la penetración del ácido mediante tamponación. Asimismo, los silicatos polímeros no presentan iones de calcio que podrían formar yeso o etringita en caso de ataque por iones de sulfato en presencia de aumento de volumen y el efecto expansivo asociado, de forma que también son resistentes contra los sulfatos y otras sales que atacan al concreto.
Con una humedad relativa constante de aproximadamente el 60% y una técnica de aplicación óptima, los silicatos polímeros poseen una impermeabilización elevada frente a la penetración de ácidos y otras sustancias corrosivas. El uso de silicato polímero requiere un sistema especial que incluye la utilización de técnicas de aplicación adecuadas, la formación del personal en lo relativo a la aplicación y preparación del substrato, así como la consideración de las condiciones de la obra. c

Referencia: Roland Hütt, MPA Berlin Brandenburg, Alemania; Eugen Kleen, MC-Bauchemie, Alemania, en PHI International 6, 2009.

 

R E F U E R Z O_ P A R A_ E L_ C O N C R E T O 1era parte

Fibras de acero o fibras sintéticas

El concreto reforzado con fibras ya no es algo exótico. Después de más de 30 años de investigación la nueva valoración visualiza, por ejemplo, el beneficio de pruebas contundentes (especialmente para concretos con fibras de acero que se han usado desde los años setentas). La buena comprensión técnica de estos materiales (formulación, uso, propiedades físicas, químicas y mecánicas). La existencia de recomendaciones sobre el tamaño de los elementos estructurales hechos con estos materiales.
Existen dos tipos de fibras disponibles en los mercados: las de acero y las sintéticas. En la literatura científica y técnica concerniente a los desempeños comparativos de estos dos tipos suelen hallarse meras aproximaciones, errores e inclusive mala voluntad en algunos textos. El objetivo consiste en no favorecer a las fibras, sino ofrecer elementos más objetivos de modo que los usuarios de la fibra puedan llegar al mercado sin comprometer la calidad. Así, hemos enfocado este análisis en dos áreas del problema: el desempeño mecánico y la durabilidad.

Desempeño mecánico
Un concreto reforzado con fibras está compuesto por una matriz (el concreto), y un refuerzo (la fibra). En un concreto reforzado con fibra, ésta expande el esfuerzo a través de las grietas creadas en la matriz. Las fibras no son sólo útiles si hay grietas potenciales en el material. Ante la grieta, una característica mecánica de la fibra es primordial: El módulo de Young, que define la rigidez de la fibra. Mientras más alto es este Módulo, mejor será el control de las grietas creadas en términos de longitud y abertura. Estos valores disminuyen a medida que el módulo de Young de la fibra se incrementa.
Este principio es esencial en tanto que se asegure el anclaje de la fibra en el concreto. Las grietas en el concreto aparecen en momentos diferentes en la vida del material: desde los primeros momentos hasta en una edad avanzada. Como resultado, las grietas aparecen a veces en el concreto correspondiendo a características estructurales y a mecánicas que se desarrollan progresivamente. Durante las primeras tres horas la resistencia del concreto y su módulo de Young son bajos. La resistencia a compresión es menor que 3 MPa; la de tracción está por debajo de 0.3 MPa y el Módulo de Young está por debajo de 5 GPa. Si el concreto se agrieta durante ese periodo, las cargas serán tomadas por las fibras y las aberturas de las grietas serán pequeñas. Después de 24 horas las propiedades mecánicas del concreto se incrementan. La resistencia a compresión es más alta que 10 MPa; la resistencia a tracción está por encima de 1 MPa y el Módulo de Young está por encima de 15 GPa.
Las fibras de acero con mayor frecuencia tienen un Módulo de Young alto (200 GPa), y alta resistencia a tracción (entre 800 y 2500 MPa). A una edad muy joven estas fibras de acero no son muy efectivas contra las grietas. La matriz no jala sobre las fibras perpendiculares a las grietas, de modo que las grietas tampoco reaccionan mucho.
Mientras más viejo se hace el concreto, se requieren de más fibras de acero para las grietas. Ellas responden efectivamente.
Las fibras sintéticas usadas son principalmente fibras de polipropileno. Tienen un Módulo de Young bastante bajo que varía entre 3GPa y 5 GPa. Se ofrecen en el mercado en tamaños muy pequeños. Recientemente ha aparecido otro tipo de fibras sintéticas en el mercado; los polímeros o fibras macro sintéticas. Su tamaño es importante. Estas fibras tienen un Módulo de Young más alto que el de las de polipropileno que varían entre 5 GPa y 10 GPa.
Finalmente, también se usan otros tipos de fibras sintéticas en el concreto, pero en un nivel más bajo; éstas son las PVA y las de aramida con Módulo de Young de 30 GPa y 70 GPa respectivamente. Se usan en concretos reforzados con fibras de muy alto y ultra alto desempeño.

Referencia: Perre Rossi, Laboratorio Central para Puentes y Carreteras de la Universidad de Paris Este. Publicado en Béton Magazine, marzo de 2009.

 

 

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