1.6 Colocación del concreto bajo temperaturas extremas

Gran Telescopio Milimétrico.  Cerro de la Negra, Puebla.
Gran Telescopio Milimétrico. Cerro de la Negra, Puebla.

Colado del concreto en clima cálido.

 

Colado del concreto en clima cálido, que surgen tanto de una temperatura alta del concreto como, en muchos casos, de un incremento de la rapidez de evaporación de la mezcla fresca. Estos problemas conciernen al mezclado, colocación y curado del concreto. Colar en clima cálido no es un proceso tan raro o especializado, más bien requiere tomar ciertas medidas reconocidas para minimizar o controlar los efectos del ambiente a temperatura alta, la alta temperatura del concreto, la baja humedad relativa del aire, la alta velocidad del viento, y la alta radiación solar. Lo que se requiere en cada proyecto de construcción en la que exista una o más de las condiciones anteriores es desarrollar técnicas y procedimientos adecuados y seguirlos rigurosamente, la uniformidad es vital y las desviaciones de la norma establecida significan dificultades.

Una temperatura ambiente alta causa una demanda mayor de agua del concreto y aumenta la temperatura del concreto fresco. Esto da por resultado un incremento de rapidez de la perdida de revenimiento y una hidratación más rápida, lo cual conduce aun fraguado acelerado y a una resistencia del concreto menor a largo plazo. Aún mas, la evaporación rápida puede causar agrietamiento por contracción plástica y agrietamiento por secado, y el enfriamiento subsecuente del concreto endurecido puede introducir esfuerzos de tensión. Se cree generalmente que es probable que ocurra agrietamiento por contracción plástica cuando la rapidez de evaporación sobrepasa la rapidez a la cual el agua de sangrado se eleva a la superficie, pero sea observado que también se forman grietas debajo de una capa de agua y solamente llegan a ser evidentes con el secado. La rapidez de evaporación que excede de 1.0 kg/m2 por hora se considera crítica.

 

Colado del concreto en clima frio.

 

La hidratación del cemento ocurre aun a bajas temperaturas alrededor de  -10º C; si el concreto que no ha fraguado se deja congelar, el agua de mezclado se congela con un aumento consecuente del volumen global del concreto. Aún más como no hay agua disponible para reacciones químicas, el fraguado y el endurecimiento del concreto se retrasan. Si el concreto se congela después de haber sido colocado, el fraguado no ocurrirá,  y entonces no hay de pasta de cemento que se pueda destruir por la formación del hielo. Mientras la temperatura baja continúe el proceso de fraguado permanecerá suspendido. Cuando un tiempo más tarde, ocurra el deshielo, el concreto se deberá volver a vibrar y luego fraguara y endurecerá sin pérdida de resistencia. Sin embargo por causa de la exposición del agua del mezclado en la congelación, falta de revibración hará que el concreto fragüe con un gran volumen de poros, y, consecuentemente su resistencia será muy baja. La revibración del deshielo producirá un concreto satisfactorio, pero un procedimiento tal no se recomienda excepto cuando es inevitable.

(naville, 1995)

 

Métodos para colocar el concreto en climas calurosos.

 

Es importante darse cuenta que nunca se podrá corregir por completo el daño que le causa al concreto el clima caluroso. Por lo tanto, es necesario un criterio adecuado para seleccionar la combinación más conveniente de calidad, economía y posibilidad de ejecución. El procedimiento que se use será función de: el tipo de construcción; las características de los materiales que se vayan a usar; y la experiencia de la industria local para manejar altas temperaturas ambientales, altas temperaturas del concreto, bajas humedades relativas; velocidad del tiempo y radiación solar. Las dificultades más serias se presentan cuando el personal a cargo de la colocación del concreto carece de experiencia en obras construidas en climas calurosos o en la ejecución del tipo especifico de construcción. En vista de que las improvisaciones de la última hora rara vez tienen éxito, se deberán tomar a tiempo medidas preventivas poniendo especial atención a la evaluación de los materiales, la planeación y adquisición anticipada y la coordinación de todas las fases del trabajo. Se deberán planear con anterioridad al inicio del colado del concreto en climas calurosos los procedimientos detallados de mezclado, colocación, protección, curado, registro de temperaturas y ensaye del concreto en condiciones de climas calurosos. Se deberán tomar precauciones para evitar el agrietamiento inducido por contracción plástica. Se deberá anticipar la posibilidad de ocurrencia de agrietamiento por temperatura ya sea inducido por cambios volumétricos de generales o por restricciones internas. Procedimientos y medidas que se toman a continuación son  para reducir o evitar los problemas potenciales derivados  de la colocación del concreto en climas calurosos.

 

1.-Emplear materiales para concreto y proporcionamiento de los mismos que hayan tenido éxito al usarse en el campo bajo condiciones climáticas calurosas.

 

2.-Emplear concreto frio.

 

3.-Emplear una consistencia de concreto tal que permita la colocación rápida y la consolidación eficiente.

 

4.-Transportar, colocar consolidar y terminar el concreto con el menor retraso posible.

 

5.-Planear el trabajo a fin de evitar una exposición perjudicial del concreto al medio ambiente; programar las operaciones de colado en horas de día o de la noche que tengan condiciones climáticas favorables.

 

6.-Proteger al concreto contra perdidas de humedad en todo momento durante la colocación y durante su periodo de curado.

(ACI 305)

 

Métodos para colocar el concreto en climas fríos.

 

En el clima frio, la temperatura del mezclado del concreto debe controlarse de modo que cuando se coloque el concreto, su temperatura no esté por debajo de los niveles señalados en la línea 1 de la tabla 3.1. La temperatura de colocación del concreto debe determinarse de acuerdo al ASTM C 1064. Mientras más masiva sea la sección de concreto, menos rápidamente perderá calor; por lo tanto se recomiendas temperaturas de colocación más bajas posibles conforme aumentan el tamaño de las secciones de concreto. Para estructuras masivas, es especialmente benéfico tener temperaturas de colocación bajas. Las temperaturas de concreto que sean mucho mayores a los valores de la línea 1 no significa una protección proporcionalmente mayor contra el congelamiento ya que la rapidez de pérdida de calor es mayor para diferenciales de temperatura mayores. La pérdida rápida de humedad pude ocurrir en superficies expuestas a clima frio y que el concreto tibio caliente el aire frio que la rodea y reduce su humedad relativa. Por lo tanto, la temperatura del concreto, cuando este es colado, debe mantenerse lo más cercanamente posible a los valores mínimos recomendados que sean prácticos. Las temperaturas de colocación no deben ser mayores a estos valores mínimos, en más de 11°C.

(ACI 306)


Tabla 3.1
Tabla 3.1
Recintos aislados
Recintos aislados

En clima cálido

 

En clima caliente y con viento, una mezcla de concreto puede ponerse rápidamente y no ser trabajable. Puede agregarse un aditivo retardador de fraguado al concreto durante el mezclado para dar un tiempo trabajable más largo. Si el concreto se pone rigido rápidamente, puede formarse una junta fría no adherida entre el concreto que ya está en su lugar y el nuevo concreto. Si existe la posibilidad de que esto ocurra usted puede necesitar hacer una junta de construcción.

 

1.-Ponga sombras y rompedores de viento o trate de colar en las partes más frías del día.

 

2.-Evite retrasos una vez que empiece el trabajo, planeado con anticipación.

 

3.-Use un aditivo retardador de fraguado.

 

4.-Mantenga todos los materiales calientes.

 

5.-Use agua caliente en mezcla.

 

6.-Rocié el concreto con alcohol alifático después de acabado inicial, lo que reducirá la evaporación y el agrietamiento.

 

7.-Manténgalo fresco. En condiciones extremas puede usarse en la mezcla de concreto agua con hielo u otros métodos para mantenerlo frio. No aplique agua fría en la superficie caliente de concreto ya que puede resultar agrietamiento térmico debido al súbito enfriamiento.

 

En clima frio el agua congelada o muy fría también demorara el tiempo de fraguado, lo que puede causar costosos retrasos. En el clima extremadamente frio el agua se convierte en hielo, se expande y puede agrietar el concreto endurecido. Para evitar el congelamiento del agua y el agrietamiento del concreto utilice uno mas de los siguientes métodos:

 

1.-Trate de mantener el concreto por encima de 10°C tanto tiempo como sea posible en los primeros días.

 

2.-Cure el concreto cuidadosamente para mantenerlo tibio.

 

3.-Puede ser necesaria una capa aislante.

(IMCYC. 2005)

 

Se espera que el concreto empleado en estructuras y pavimentos tenga una vida larga y poco mantenimiento. El concreto debe tener una buena durabilidad para resistir a condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo, potencialmente más destructivo  es la congelación y deshielo mientras el concreto esta húmedo, principalmente en la presencia de anticongelantes. El deterioro es causado por la congelación del agua y su posterior expansión en la pasta, agregado a ambos. Con el empleo de aire incluido, el concreto es altamente resistente a este tipo de deterioro. Durante la congelación el agua desplazada por la formación de hielo en la pasta se acomoda, no siendo perjudiciales se pueden crear también en el agregado. El agua, desplazada de las partículas del agregado durante la formación del hielo, no se puede escapar hacia la pasta circundante suficientemente rápido para el alivio de presión. Sin embargo, para la mayoría de las condiciones de exposición, una pasta de buena calidad va a prevenir la saturación de la mayoría de los agregados. Si la pasta contiene aire incluido, ella va acomodar la pequeña cantidad de agua en exceso que se pueda expeler de los agregados, protegiendo así el concreto contra el daño del congelamiento y deshielo.

 

1.-El concreto con aire incluido es más resistente a los ciclos de congelamiento y deshielo que un concreto sin aire incluido.

 

2.-El concreto con baja relación agua cemento es mas durable que un concreto son alta relación agua cemento.

 

3.-Un periodo de secado antes de la exposición a la congelación y el deshielo beneficia la resistencia al congelamiento y deshielo de concreto con aire incluido.

 

El concreto con aire incluido y baja relación agua cemento, con contenido de aire de 5% al 8% va a resistir un gran número de ciclos de congelación y deshielo sin presentar fallas.

(Kosmatka et. al. 2004)

Enfriamiento del concreto
Enfriamiento del concreto
Enfriamiento del concreto
Enfriamiento del concreto
Rociado de agua para bajar la temperatura por la evaporación
Rociado de agua para bajar la temperatura por la evaporación
Cubriendo el elemento para evitar la pérdida de calor
Cubriendo el elemento para evitar la pérdida de calor
Calentadores de flama
Calentadores de flama

Conclusión

 

El factor determinante de mayor importancia que influye en la buena colocación del concreto es la temperatura, ya que en climas muy fríos o calientes el agua que contiene el concreto se congela o evapora rápidamente, en el caso de que se congelara el volumen de las partículas de agua aumentarían causando agrietamientos, y en el caso de evaporarse rápidamente el concreto se secaría rápidamente ocasionando perdida de resistencia o también la aparición de fisuras.