Sección Materiales y Soluciones

Aditivos para concreto: uso en temperaturas extremas

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El clima es un factor muy importante que se debe considerar en toda obra, pues este va tener influencia en la mezcla, durante el proceso de fraguado. Para evitar efectos negativos provocados por las temperaturas extremas es necesario tomar ciertas medidas y una de las más importantes es el uso de un adecuado aditivo.

La invención del aditivo, según el ingeniero de Producto de concreto de Sika, Osmar Valverde, radica de los años treinta y es producto de una rigurosa y constante investigación en países como Alemania y Japón. Es obvio que este producto ha ido mejorando con los años y hoy permite dar solución a muchos problemas relacionados con el concreto en proyectos de construcción.

“Las posibilidades de hoy con respecto a usar tecnologías sustitutivas del cemento portland, la introducción de geopolímeros, de concretos ultra optimizados (bajos contenidos de pasta) o concretos con altísimos contenidos de adiciones minerales, van de la mano con el desarrollo de tecnologías químicas de aditivos que nos permiten usar un material con mejores propiedades en estado fresco como endurecido”, comenta.

El aditivo, según el representante de Sika acorde a lo señalado por el ACI, es una sustancia que se incluye en el concreto en un volumen inferior al 5 % del peso del cementante. Este, siempre y cuando sea usado de manera prudente, siguiendo los lineamientos técnicos y pruebas requeridas, ofrece ventajas durante y después de la obra.

Entre estas ventajas, Sika destaca la reducción del agua y el aumento de la cohesión; la mejora de la densidad, la resistencia y durabilidad del concreto; la reducción de la permeabilidad; la mejora de la fluidez y la plasticidad; la disminución de la contracción plástica, la prolongación del tiempo de vida útil del concreto (según la necesidad del cliente); la reducción de la carbonatación, la exudación y la segregación; y el aumento de la adherencia entre el concreto y el acero.

Por su parte, el ingeniero Max Carrasco añade que los aditivos tienen la capacidad de reducir la cantidad de cemento, haciendo que el concreto sea más económico; mejoran el tiempo de trabajabilidad del hormigón; reducen el calor que produce la hidratación y evitan el origen de grietas térmicas en el concreto; mejoran la resistencia en contra del efecto de congelación y descongelación en el concreto; y son agentes antibacterianos y ecológicos debido a que usa productos de desecho.

No obstante, el ingeniero Valverde señala que estos beneficios no necesariamente se lograrán con la aplicación de un solo aditivo. “De igual manera, su aplicación tiene que ser en la forma y dosis correcta y, sobre todo el estudio previo respecto al tipo de obra, nivel de exposición y condiciones en general que originan una correcta evaluación previa”, explica.

Este artículo fue publicado en la Edición 306 Junio – Julio 2020
con el auspicio de las siguientes empresas

Asimismo, indica que estos aditivos deben ser empleado en toda obra de construcción, ya que al utilizarlos se mejora las características y se prolonga la vida útil de la estructura, además de reducir los gastos en reparaciones futuras.

“Tomando como ejemplo nuestras viviendas, si todos usáramos aditivos desde la construcción de las bases, probablemente no tendríamos los problemas que muchos padecen como eflorescencias en la zona inferior de los muros, comúnmente conocido como ‘salitre’. Así como este caso existen muchas otras patologías que, aparte de producirnos bajo nivel de confortabilidad y mal aspecto, generan muchos gastos por reparación que no fueron previstos”, refiere el Ing. Valverde.

En las obras de construcción, el Ing. Carrasco sostiene que la utilización de este producto es necesaria para “modificar las propiedades del concreto o del mortero, en estado fresco, durante el fraguado o endurecido, adecuándolo al trabajo o exigencia deseada y que cumpla con los requisitos y especificaciones de cada tipo de estructura”.

EMPLEO EN CLIMAS DE TEMPERATURA EXTREMA

Pero el empleo de los aditivos no siempre será el mismo, pues el clima es un factor muy importante que se debe tomar en cuenta para decidir el tipo de este producto que se va a emplear, pues el concreto se comportará de manera diferente frente al calor o al frío.

El ingeniero Max Carrasco sostiene que el colocar concreto en temperaturas extremas, ya sea de baja o alta temperatura, afecta considerablemente en la mezcla, el vaciado y el curado del concreto. Provoca efectos negativos en las propiedades físicas y la vida útil; de esta manera afecta la calidad del concreto fresco y endurecido.

Temperaturas cálidas

En temperaturas altas, comenta el Ing. Carrasco, “el fraguado será más rápido y tendrá más probabilidad de que se presenten grietas, afectando el contenido de aire incluido en el concreto”. Esto es agravado por la acción del viento y la baja humedad, y para contrarrestar estos efectos, el especialista indica que se debe poner sombra a los agregados y paneles cortavientos, además de tratar en lo posible de preparar y colocar el concreto en las horas menos cálidas del día.

Para estos casos, recomienda el uso del aditivo SUPERCIZER 3, retardador del fraguado químico ASTM C-494, tipos B (retardante), D (reductor de agua y retardante), y G (reductor de agua de alto rango y retardante). Entre los beneficios de estos aditivos, el ingeniero destaca la menor de demanda de agua, mejor trabajabilidad durante el vaciado, tiempo de fraguado más lento, reducción en la velocidad del calor y el incremento en resistencias a comprensión.

Además de ello, recomienda la adición de Fibras N (fibras sintéticas de nylon), las cuales reducen el asentamiento plástico y el agrietamiento por retracción plástica. Mientras que para el curado señala como una buena opción la utilización de MAXSOL (KYTASOL), el cual es un curador químico que ayuda a mantener el contenido de humedad y temperatura para que el concreto desarrolle las propiedades deseadas iniciales y finales.

“Un mal curado causa agrietamiento por contracción plástica, afectando las resistencias y durabilidad. Los tipos de curado incluyen: curado por humedad por un mínimo de 7 días (inmersión, rociado continuo y ligera pulverización); cubiertas mojadas (arpillera de yute o tocuyo mojado, etc.); papel impermeable, láminas de plástico color blanco; y membranas de curado químico que se rosean una vez sobre el concreto a las 2 horas de alisado, sellando los poros y grietas, evitando la perdida de la humedad”, añade.

Por su parte, el ingeniero de la empresa Sika sostiene que, según el código para concreto en clima cálido ACI 305.1-14(20) en la sección 3.2.1, “no se debería fabricar concretos con temperaturas superiores a 35°C y de ser necesario, solo se aceptaría, siempre y cuando se demuestre experiencia en obras pasadas bajo similares condiciones y materiales, porque con estas condiciones desfavorables el concreto requiere mucho cuidado, debido a que pierde trabajabilidad muy rápido, es muy susceptible a fisurarse y la resistencia a edades posteriores puede verse afectada ante la falta de curado oportuno y eficiente”.

Para estos proyectos ejecutados bajo calor extremo, Sika recomienda el uso de sus retardantes e inhibidores de hidratación, Línea Plastiment® y Línea SikaTard®, sus microfibras SikaFiber® PE, SIkaCem® -1 Fiber y Fibermesh ® 150, sus curadores Sika Antisol® S y SikaCem® Curador y sus plastificantes, superplastificantes e hiperplastificantes Líneas Plastiment®, Sikament® y Viscocrete®.

Temperaturas frías

En proyectos bajo temperaturas frías, según el ingeniero Max Carrasco, el concreto no llegará a tener la resistencia adecuada. Además, indica que bajo climas menores a los 10 °C o tras el empleo de agua muy fría o congelada, el tiempo de fraguado demorará con altos costos en retrasos.

Para evitar esto, recomienda: mantener los agregados y el cemento en lugares o ambientes calientes, usar agua caliente en la mezcla, cubrir el encofrado, la sub-base y el fierro de refuerzo para que estén libres de escarcha o hielo. Asimismo, señala que en estos casos se puede usar el aditivo acelerante de fraguado FRITZ N (con cloruros) o FRITZ NCA (sin cloruros).

“El concreto deberá tener 30 cm de espesor para colocarlo a temperatura mayor a 10 °C y a no menos 5 °C cuando el espesor mínimo del concreto de 1.5 m”, explica y añade que no se debe colar el concreto contra terreno congelado y que el encofrado debe precalentarse.

Por su parte, el representante de Sika indica que el código para Concreto en Clima Frío ACI 306R-16 señala que “la temperatura mínima para colocar una estructura de sección 1.8 m debe ser de al menos 5 °C, mientras que para las mismas condiciones y una estructura de sección de 0.3 m la temperatura mínima debe ser de 13 °C”. “Esto demuestra que no es recomendable colocar concreto en climas muy fríos y de ser necesario y posible, se debe buscar los mejores horarios, calentar los materiales para obtener un concreto de mayor temperatura o crear un microclima que permita la colocación en mejores condiciones”, explica el ingeniero.

En cuanto a estos casos, las soluciones que Sika ofrece sobre aditivos para concreto son el incorporador de aire, SikaAer; los acelerantes de fraguado, Línea SikaRapid® y SikaCem® Acelerante; los plastificantes/acelerantes, Sika Viscocrete® 40 HE, Sika Viscocrete ® 3330; entre otros.

Uso del aditivo

El uso de aditivos evita gastos en reparaciones futuras.

Según el ingeniero de la empresa Sika, los aditivos tienen su especificación de uso en su hoja técnica (HT); “el mínimo común es que la mayoría (salvo curadores y desmoldantes) va dentro de la matriz de concreto y sirven para modificar alguna característica en estado fresco o endurecido; con relación a las EETT del proyecto que se esté manejando se propondrá un aditivo y se evaluarán dosis previas a la fabricación definitiva”, explica.

“Hablando de estos aditivos se establece que todos necesitan ser homogeneizados durante un tiempo “x” dentro del concreto, que también está recomendado en cada HT. El momento ideal para colocar cualquier aditivo o fibra dentro del concreto es cuando se está dosificando y no cuando la mezcla ya se encuentra elaborada; aun así, es posible considerar adiciones posteriores garantizando un tiempo de mezclado que oscila el minuto por m3 de concreto”, añade.

De igual manera, sostiene que la dosificación o cantidad de adición de este producto al cemento cambiará de acuerdo a la temperatura, pero advierte que no existe una relación directa, porque los materiales cambian según la zona y el proyecto. “Por eso somos enfáticos en recomendar que la determinación de dosis de todos los aditivos requiere pruebas previas de validación, para ajustar la dosis de acuerdo con la realidad de cada obra”, aclara.

Retos

SIKA

Los experimentados ingenieros consultados en este informe nos describieron los retos que se deben afrontar en estos proyectos afectados por la temperatura y en los que se debe hacer uso de los aditivos para contrarrestar los efectos negativos.

El ingeniero Osmar Valverde de Sika señala: “Los retos a los que nos enfrentamos como empresa en este tipo de obras principalmente es lograr brindar capacitación técnica sobre la influencia de estos climas sobre el concreto. El mercado de la construcción tiene disponible códigos y normas que nos dan las facilidades para tomar decisiones. Además, existen aditivos que brindan soporte ante cada situación particular, sea extremo frío o extremo calor”.

Por su parte, el ingeniero Max Carrasco comenta que son varios los retos que la empresa deberá solucionar en la obra, por ello recomienda hacer pruebas de campo si es que no se tuviera un laboratorio de diseño y control del concreto en obra. Algunos de estos retos señalados por el profesional son:

  • Más demanda de agua para la trabajabilidad para la obtención del slump en el calor.
  • Asegurar la relación agua-cemento, según la temperatura alta o baja.
  • Mayor pérdida del slump en el calor y menor en el frio.
  • Endurecimiento más rápido en el calor y más lento en el frio.
  • Más probabilidad de agrietamiento plástico por secado rápido o por expansión del hielo.
  • Mayor dificultad para controlar el contenido de aire.
  • Curar el concertó adecuadamente o cubrirlo de inmediato.

Asimismo, cuando el concreto esté endurecido puede tener menor resistencia a la compresión, flexión, abrasión o impacto. Se presentará aumento de contracciones por pérdida rápida del agua o tendencia a agrietarse, habrá menor resistencia a la durabilidad por congelación y descongelación y la apariencia superficial presentará defectos.

“Estos problemas serán superados seleccionando los materiales y los procedimientos adecuados probados en la obra. La planificación previa es lo recomendado”, puntualiza el Ing. Carrasco.

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