L CONCRETO EN CLIMAS FRÍOS _ CONSIDERACIONES

18/7/2015 ELCONCRETOENCLIMASFROS:CONSIDERACIONES|CivilGeeks.com

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EL CONCRETO EN CLIMAS FROS : CONSIDERACIONES

En general se consideran condiciones extremas de temperatura para el concreto cuandola temperatura ambiental es inferior a 5 C y superior a los 28 C, en cuyo caso se debetener especial cuidado en la seleccin de materiales, dosificacin, preparacin,transporte , curado, control de calidad, encofrado y desencofrado del concreto. Tambinpodemos considerar como condicin extrema la combinacin de condicionesespeciales de temperaturas ambientes, humedades relativas y velocidad delviento. Es necesario que se obtengan registros histricos de las temperaturasambientales mximas y mnimas de la zona en donde se construye la obra.

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Segn el ACI-306R ("Cold Weather Concreting") se considera clima fro si la temperaturaambiental media por ms de 3 das consecutivos es menor de 5C. Si la temperaturaambiental media se mantiene superior a 10C ya no se considera clima fro.En el casode las normas Peruanas y otras sudamericanas consideran clima fro a aquel enque, en cualquier poca del ao la temperatura ambiente puede estar por debajode 5 C.

Cuando el concreto se congela el agua libre se convierte en hielo aumentando suvolumen que en estado slido rompe la dbil adherencia entre las partculas delconcreto, si an no se ha iniciado el proceso de endurecimiento. Asimismo debidoa las bajas temperaturas se produce una disminucin de la actividad o reaccinqumica, para el proceso de endurecimiento del concreto el cual puede llegar adisminuir notablemente.

Por todos estos motivos los ciclos de congelamiento y deshielo, pueden afectargravemente la calidad final del concreto an cuando se haya iniciado el proceso deendurecimiento. Los climas fros y muy secos afectan el concreto originando elsecado , principalmente de su superficie. La resistencia mnima para que no seproduzcan reducciones significativas en la resistencia final del concreto debido alcongelamiento es de 35 kg/cm2 (ACI o BS8110), por lo cual es fundamental laproteccin del concreto durante las primeras 24 horas hasta lograr esa resistenciamnima.

En general las medidas a adoptar en climas fros se resumen en :

a) Controlar la temperatura del concreto dentro de rangos permisiblesdurante la preparacin, transporte, colocacin y curado .

b) Evitar que el concreto se congele hasta lograr su resistencia mnima

MATERIALES

Los materiales (cemento, agregados, agua y aditivos) deben cumplir estrictamentelo establecido en las normas ASTM C150, ASTM C33, ASTM C 494 Los ensayos de

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calidad de los agregados debern incluir el de Durabilidad (ASTM C88) El cementose almacenar en silos debidamente aislados y protegidos, debiendo evitarseutilizar cementos con fraguado lento. Los agregados debern estar protegidos delas lluvias, nieve o vientos y evitar su congelamiento , especialmente los agregadoslavados.

DISEOS DE MEZCLA

Los diseos de mezcla deben desarrollarse mediante mezclas de prueba en ellugar de la obra en las mismas condiciones en que estar la estructura a vaciar.Para concretos sometidos a procesos de congelamiento y deshielo, se debercumplir con los requisitos de relaciones agua/cemento mximasde tablas en lasdiversas normatividades segn la zona , siendo para ello recomendable utilizaraditivos plastificante-reductores de agua. Debido a las restricciones en la relacina/c los consumos de cemento son usualmente mayores que para una clima encondiciones normales. Ejem. : El Contenido de Cemento para un fc=210 kg/cm2puede ser 180/0.50 = 360 kg/m3.

El concreto debe fabricarse con aditivos incorporadores de aire, para permitir laexpansin volumtrica del agua de la mezcla durante el congelamiento, teniendoen cuenta la disminucin de resistencia por efecto del aire incorporado y elaumento de la trabajabilidad al mismo tiempo.Las dosificaciones usualmente vandesde 0.1% al 0.6% en peso del cemento. Se pueden utilizar aditivos acelerantesde fragua , previo estudio de los tiempos de fragua inicial y final del concreto, paradisminuir los tiempos de endurecimiento del concreto. Los aditivos con clorurosno se deben utilizar en el concreto pretensado. En general los aditivos deben habersido probados al pie de obra antes de usarlos.

PREPARACIN DE LA MEZCLA

Para lograr que el concreto tenga la temperatura adecuada es ms econmico yprctico calentar el agua y/o agregados no siendo recomendable ni econmicocalentar el cemento ni los aditivos. Calentar el agua es usualmente la mejoralternativa ya que tiene un calor especfico 4 o 5 veces mayor que el de losagregados.

Para calentar el agua se utilizan normalmente calderos industriales hasta llegar auna temperatura mxima de 70 C. Para calentar los agregados se utilizanormalmente chorros de vapor , no siendo recomendable los hornos, aire calienteni fuego directo. Si el agua o el agregado son calentados previamente debenmezclarse entre ellos antes de entrar en contacto con el cemento. La temperaturadel concreto fresco se puede determinar previamente en base a la temperatura delos materiales mediante la frmula:

Donde: Tcf = Temperatura del concreto fresco

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Ta = Temperatura de los agregados

Pa = Peso seco de los agregados (Kg)

Tc = Temperatura del cemento

Pc = Peso del cemento.(Kg)

Tw = Temperatura del agua

Pw = Peso del agua

TRANSPORTE DE LA MEZCLA

Debe planificarse los procedimientos de produccin de concreto, evitando grandesdistancias de transporte, largas esperas en la colocacin y largas canaletas devertido de tal manera que se reduzcan las prdidas de calor. La siguiente frmulanos da una referencia de las prdidas de calor o temperatura cuando se transportala mezcla en un camin concretero :

Dt = 0.25(T Ta)

Donde: Dt = Prdida de calor o temp. ( C/ hora de espera)

T = Temperatura deseada en obra

Ta = Temperatura ambiente.

COLOCACIN DEL CONCRETO

Los valores mnimos de temperatura de colocacin de la mezcla en funcin de latemperatura ambiente y las dimensiones del elemento a vaciar se indican en laTabla N 1.4.1 del ACI 306-R.

Todos los materiales integrantes del concreto as como el acero de refuerzo,

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material de relleno, y suelo con el cual el concreto ha de estar en contacto,debern estar libres de nieve, granizo o hielo, recomendando algunos autoresmantener la zona a un mnimo de 2 C . Si la temperatura es menor de 10 C serecomienda calentarse el acero de refuerzo mayor de 1" y los insertos metlicos.En las juntas se puede calentar el concreto antiguo y picarlo profundamente.

El espesor de las capas de concreto debe ser el mayor posible compatible con elproceso de compactacin del concreto. La temperatura del concreto fresco nodebe ser muy alta para evitar el choque trmico, no debiendo ser mayor en 6 Cque la mnima especificada.

CURADO Y PROTECCIN DEL CONCRETO

El curado se define como el proceso para mantener la humedad y la temperaturadel concreto recin colocado, durante algn perodo definido posterior a lacolocacin, vaciado o acabado, para asegurar la hidratacin satisfactoria de losmateriales cementantes y el endurecimiento y la adquisicin de resistencia propiosdel concreto. Engeneral el curado se debe mantener a 10 C por lo menos los 7primeros das y por 10 das si se usa cementos IP, IPM o puzolnico.

Luego de la proteccin inicial durante las primeras 24 horas hasta lograr laresistencia mnima de 36 kg/cm2, es necesario prolongar la proteccin y curado elmayor tiempo posible siendo lo recomendable la proteccin y curado por 3 daspara luego proseguir con el curado.

Cuando la temperatura del medio ambiente es menor de 5 C, la temperatura delconcreto ya colocado deber ser mantenida sobre 10 C durante el perodo decurado (mnimo de 6 das para secciones delgadas). Algunos autores recomiendanque si la temperatura est por encima de los 5 C es necesario la proteccin delconcreto slo las primeras 24 horas. Se tomarn precauciones para mantener alconcreto dentro de la temperatura requerida sin que se produzcan daos debidosa la concentracin de calor, tratndose de no utilizar dispositivos de combustin,durante las primeras 24 horas, a menos que se tomen precauciones para evitar laexposicin del concreto a gases que contengan bixido de carbono.

Es necesario llevar un registro de las temperaturas ambientales, del recinto y de lasuperficie del concreto. La cada de la temperatura del concreto en cualquierpunto no debe exceder de 3 C por hora o 28 C por 24 horas En concretos dealta resistencia muchas normas especifican un mnimo de proteccin de 4 das aun mnimo de 10 C. En general el mtodo ms recomendable de proteccin atemperaturas bajas es el aislamiento completo o encerramiento del concretofresco, con calentadores o calefactores artificiales en el interior del recinto. Para elcurado hmedo es necesario mantener la temperatura de tal manera que el aguano se congele ni sea tan baja que produzca un choque trmico con el concreto enpleno proceso de fraguado.

En el curado hmedo de superficies horizontales, siempre que la temperatura nosea muy baja , se recomienda utilizar capas de paja sobre capas de arena hmeda.En temperaturas demasiado bajas se pueden usar mantas trmicas dejando unespacio entre la superficie y el concreto para suministrar calor. Los curadores de

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membrana deben utilizarse si estn precedidos por curados hmedos.

En condiciones extremas de climas fros es fundamental e indispensable tomarmuestras de testigos adicionales de control en obra para curarlas bajo las mismascondiciones de la estructura vaciada y as verificar la eficiencia de los mtodos deproteccin y curado. Se considera satisfactorio el curado y proteccin, cuando laresistencia promedio de las probetas de obra son mayores o iguales al 85% de laresistencia de las probetas curadas en laboratorio.

ENCOFRADO Y DESENCOFRADO

Los plazos de desencofrado se deben determinar en base a requisitos deresistencia antes que tiempos mnimos, debiendo el proyectista indicar el % fc apartir del cual se puede proceder al desencofrado. Para determinar estos plazosson determinantes los resultados de resistencia de la probetas de obra. Losencofrados de madera dan mejor resultado que los metlicos debido a queretienen mejor el calor, salvo que se forren con material aislante en la superficieexterior.

CONTROL DE LA CALIDAD

El control de calidad del concreto (materiales, produccin, transporte, concretofresco y colocacin, y concreto endurecido), debe ser mucho ms estricto que paracondiciones normales. Se debe llevar un control por camin, consignando losdatos de tiempo de carguo, tiempo de mezclado, tiempo de viaje, tiempo deespera, tiempo de vaciado, contenido de aire, asentamiento, temperaturaambiental, temperatura del concreto, agua aadida en planta, adems de lascaractersticas fsicas de los agregados con controles de humedad cada hora , msan si la arena es lavada.

Se deben moldear testigos para ensayar a la resistencia a 1 da, 3 das, 7 das y 28das, dejando de reserva para mayores edades, siendo fundamental tomarmuestras adicionales para las probetas de obra.

Los procedimientos del moldeo y curado de las probetas (ASTM C31 y C39),indican que los testigos luego de moldeados deben permanecer a una temperaturaentre 16-27 C, mientras que el curado en agua saturada con cal debe mantenersea una temperatura de entre 21.5 C y 24.7 C. Las mediciones de temperaturaseguirn lo indicado en la Norma ASTM C 1064.

ALGUNAS REFERENCIAS

- American Concrete Institute "ACI Manual of Concrete Practice" USA ACI 306R"Cold Weather Concreting".

-American Concrete Institute " Manual de Inspeccin del Hormign USA

-Asociacin de Productores de Cemento ASOCEM "Boletines Tcnicos" Lima, Per,1996.

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Acerca del autor: Julio Montenegro Gambini

- Collepardi Mario y Coppola Luigi "Mix Design Calcestruzzo", Italia, 1990.

-Dreux George "Gua Prctica del Hormign" Edit Tcnicos Asociados, Barcelona,Espaa, 1980.

Nacido en Lambayeque-Per. Curs los estudios de Ingeniera Civil y Maestra enIngeniera Hidrulica en la Universidad Nacional de Ingeniera. Miembro de la

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4 Comentarios

Asociacin Internacional de Ingeniera e Investigacin Hidrulica(IAHR).Ponente en congresos a nivel internacional. Trabaja enconsultora para proyectos de presas, bocatomas,drenaje, centraleshidroelctricas, obras de agua potable y saneamiento,

modelamiento hidrulico e hidrolgico.

Yuri Villavicencio-Fdez 29 septiembre, 2011 en 4:51 PM - Reply

Slo una observacin, ya que el artculo me parece muy bueno, pero alinicio aparece que a temperaturas superiores a los 28, no s si fue unlapsus o si hizo falta ampliar esta parte, tal vez me pods aclarar.Muchas gracias.

JULIO MONTENEGRO GAMBINI 29 septiembre, 2011 en 7:27 PM - Reply

Muchas gracias por tu observacin amigo Yuri. Como lo dice al inicio delartculo , se considera CONDICIONES EXTREMAS a las temperaturasambiente menores a 5C y mayores a 28C (climas clidos).Esto podraser relativo ya que Segn la normatividad vigente en el Per u otrospaises consideran estos valores. Saludos

ELIE ANGLES LPEZ 8 abril, 2013 en 7:43 PM - Reply

Se quiere preparar una losa de 3 m x 5m = 15 m2, de 0.30 m deespesor, para un tunel de congelamiento el cual estar a (-30C). Esto espara una empresa de congelados.Como se debe preparar el concreto, cuales deben ser las caractersticasde dicho concreto.La losa es armada con acero de 1/2" a .20 m en ambos sentidos.Gracias.

CARLOZ CR 18 mayo, 2015 en 6:11 PM - Reply

GRACIAS POR EL APORTE ING. JULIO MONTENEGRO GAMBINI, MEPRESE MUY INTERESANTE SIN DUDA ES UN TEMA DE TESIS ... TRATODE HACER ALGO RELACIONADO A BAJAS TEMPERATURAS Y ESTO MEPRESE PERFECTO... FAVOR DE DARME UNA AYUDA CON RESPECTO AUN MATERIAL BIBLIOGRFICO



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