Presentación de PowerPoint - ICPA · 2. Evaluación de COVs 3. Estudio de sensibilidad frente a:oportunidad de aplicación de compuestos, textura superficial, temperatura ambiente

EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DE

COMPUESTOS LÍQUIDOS FORMADORES

DE MEMBRANAS DE CURADO

III SEMINARIO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

Miércoles 26 de Octubre. Salón Contemporáneo.

12:30 a 13:00 h

TODOS LOS HORMIGONES DEBEN

CURARSE….. ¿VERDAD O MITO?

Powers (1948)

• Para a/c < 0,50, la disponibilidad de agua no es suficiente

• No todas las mezclas requieren hidratación completa

Con a/c moderadas a altas el curado favorece desarrollo de productos

de hidratación y maduración

Con baja a/c disponibilidad de agua, porosidad y permeabilidad bajas

• La pérdida de humedad interior es menor

• Es más difícil restituir, pues el agua de aporte penetra menos

• Mayor facilidad y rapidez para el secado superficial

Previene / mitiga:

• Fisuración de origen plástico

• Secado prematuro y contracción por secado

• “Astillamiento” (spalling) / erosión de la pasta cementícea

Reduce:

• Permeabilidad a los líquidos

• “Decapado” (scaling) por uso de sales descongelantes

Promueve:

• Mayor durabilidad frente a ataque externo, en base a una mayor

calidad del hormigón “exterior” (permeabilidad, absorción)

• Maduración de propiedades superficiales (abrasión, desgaste, dureza)

Mayor influencia del curado en los primeros 50 mm (general)

EFECTOS DEL CURADO EN EL CASO

DE LOS PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

4

Atributo Membrana

química

Film de

polietileno

Arpillera

húmeda

Inundación

Eficiencia 4 4 3 5

Aplicación en

estado fresco

5 0 0 0

Durabilidad 4 3 3 4

Operatividad 5 3 2 1

• Rápida aplicación, bajos costos, fácil disponibilidad

• Suelen ser la solución más económica para alta productividad

• El control de aceptación es relativamente más complejo

VALORACIÓN CUALITATIVA DE

MÉTODOS DE CURADO PARA PAVIMENTOS

• Capacidad para formar una película

“impermeable” al vapor de agua, que reduce la

pérdida de humedad

• Compuestos por una base + un disolvente

volátil

• Se aplican por aspersión, rodillado o “pintado”

superficial, preferentemente en 2 “capas”

ortogonales

• Tipos: Emulsiones acuosas

Resinas

Ceras

Parafinas

Acrílicas

COMPUESTOS LÍQUIDOS FORMADORES

DE MEMBRANAS DE CURADO (CLFMC)

Disoluciones en solventes

especiales o compuestos

clorados

Resinas

• Dosis habitual: 3,5 a 5,0 m2/dm3 (100 a 300 g/m2). Prevalece indicación

del fabricante

• No deben reaccionar desfavorablemente con el hormigón

• Durable por, al menos, 7 d, en forma continua, sin fisuras y flexible

• Posibilidad de combinación con:

- membrana física (casos: gradiente térmico, rápida maduración, ..)

- compuestos retardadores de evaporación

• Baja a media viscosidad para evitar que escurran fácilmente

• Pigmentado blanco

• Relativa baja viscosidad cuando se apliquen sobre superficies muy

texturizadas

CLFMCCaracterísticas

Divergencias en el criterio general:

• Inmediatamente luego de la terminación

• Dentro de 1 h posterior a la terminación

• Después del tiempo inicial de fraguado

La superficie de hormigón debe estar aún húmeda

Aplicación temprana:

• Posible pérdida de efectividad, por dilución y

retardo en la formación

• Fisuras temprana de la membrana (map)

• Puede ayudar a reducir el riesgo de fisuración

plástica

Imagen Peter Taylor

TIMING DE APLICACIÓN:

¿HAY UNA “REGLA DE ORO”?

USA

EPA: 700 g/dm3 para compuestos ASTM C1315

350 g/dm3 para compuestos ASTM C309

DOTs Winconsin, California (exc SCAQMD),

Ohio, Illinois, Northeast, Mid-atlantic: 350 g/dm3

California (SCAQMD): 100 g/dm3

CANADÁ

EPA: 350 g/dm3

EUROPA

Directiva 2004/42/CE del Consejo Europeo (Anexo II, Tabla A, prod. g)

50 g/dm3 (2007); 30 g/dm3 (2010)

Métodos de ensayo: EPA Method 24, ISO/FDIS 11890-2:2006

CONTENIDO DE SOLVENTES ORGÁNICOS

DE ALTA VOLATILIDAD (VOC)

MÉTODO RETENCIÓN DE AGUA

ASTM C156 e IRAM 1673

• Desde 1940s…

• Ensayo más importante de caracterización del producto !!

• Eficiencia del compuesto como medida de su capacidad para reducir la

pérdida de agua en un mortero joven

• Ambiente de ensayo normalizado

• Aplicación por rociado. Alternativa con brocha o rodillo

• Series de 3 o más probetas por ensayo. Llenado en 2 capas.

Compactación con pisón (1 golpe c/ 1000 mm2; 25 mm x 50 mm)

• Verificar superficie final libre de vacíos

y fisuras

REQUISITOS

Marco normativo

IRAM 1675 ASTM C309

AASHTO M148

ASTM C1315

Capacidad de

retención de agua

(pérdida)

< 0,055 g/cm2 a 72 h

Dosis: 2,0 cm3/dm2

(IRAM 1673)

< 0,055 g/cm2 a 72 h

Dosis: 5,0 m2/dm3

(ASTM C156)

< 0,040 g/cm2 a 72 h

Dosis:

-Tipo I: 5,0 m2/dm3

-Tipo II:7,4 m2/dm3

(ASTM C156)

Color /

Pigmentación

• Tipo A: SÍ (al menos,

4h)

• Tipo B, C y D: SÍ,

permanente

• Tipo 1-D: SÍ (al menos,

4h)

• Tipo 2: SÍ, permanente

Tipo I: NO

Tipo II: SÍ

Reflectancia a 72 h > 60 % para membranas

tipo B y C (IRAM 1664)

> 60 %

(ASTM E1347)

> 60 % (Tipo II)

Contenido de

sólidos

--- --- > 25 %

Otros • No debe detectarse ablandamiento superficial

(Reacción con el hormigón)

• Debe permitir ser aplicado a temp mayor a 4 °C

Resistencia UV (3

niveles), resistencia

química a álcalis,

adherencia con otros

compuestos

DOT Wisconsin, DOT Minnesota

Otros DOTs fijan 0,025 o 0,030 g/cm2 a 72 h de pérdida máxima admisible

• Requieren productos en base a α-metil estireno (PAM)

• Retención de agua: pérdida menor a 0,015 g/cm2 (24 h), y 0,040 g/cm2 (72 h)

• Reflectancia a 72 h: ≥ 65 % a 72 h

• Fracción no volátil: > 42 % (DOT Minnesota)

DOT California

• Fija sólo límite de retención de agua a 24 h, en lugar de 72 h

ACI 305 R (Hormigonado en clima cálido)

Recomienda límite de máxima pérdida: 0,039 g/cm2 a 72 h para clima cálido

(tasa de evaporación mayor a 0,50 kg/m2/h)

PUEDEN SER APLICABLES

REQUISITOS MÁS EXIGENTES…


Diferencias entre ASTM C156 e IRAM 1673

ASTM IRAM

Bandejas Circular, cuadrado o rectangular (L ≤ 2A)

12000 mm2

Espesor > 19 mm

Rectangular

150 mm x 300 mm

Espesor = (50 ± 2,5) mm

Condición

ambiental

Tasa de evaporación: 2,0 a 3,4 g/h

(38 °C + 32 HR% + circ. aire)

38 °C + 32 HR%

Mortero Arena según ASTM C778

a/c = 0,40

Flow: 35 ± 5 % en 10 caídas

(ASTM C87/C230)

Arena según IRAM 1673, Tabla 1

a/c = 0,40

Flow: 35 ± 5 % (IRAM 1570)

Dosis a

emplear

Sugerida por el fabricante

En su defecto: 5 m2 /dm3 0,2 dm3/m2

Tolerancia: 10 %

Sugerida por el fabricante

En su defecto:

2 cm3/dm2 0,2 dm3/m2

Tolerancia: 0,2 g

Máx dif entre

valores

individuales

0,015 g/cm2 ---

ASTM: Desviación estándar 1 operador: 0,13 g/cm2

Desviación estándar interlaboratorio: 0,30 g/cm2


Diferencias entre ASTM C156 e IRAM 1673

IRAM 1673

ASTM C156







Pérdida de agua: ML: Pérdida de masa neta (absoluta)

L: Pérdida por unidad de superficie

M1: Masa neta (con sellador) antes de aplicación

del CLFMC

NV: Fracción no volátil

MA: Masa del CLFMC

M3: Masa final al cabo de 72 h

A: Superficie expuesta

𝑴𝑳 = 𝑴𝟏+ 𝑵𝑽 .𝑴𝑨 −𝑴𝟑

L = ML / A

• Dosis insuficiente y dosis excesiva

• Aplicación no uniforme

• Producto no homogenizado antes de su aplicación

• Tiempo excesivo de formación de membrana

• Variación entre lotes de producto basados en = especificación

DEL LABORATORIO A LA OBRA

¿Por qué un “buen” compuesto

puede fallar en la obra?

• Diferencias entre la textura superficial de las probetas (lab) y la

calzada (obra)

• Tasa de evaporación de ensayo en lab < tasa de evaporación real en

obra

• Los resultados del método de la ASTM C156 son sensibles al

instante de aplicación.

• El “timing” de aplicación puede variar según el producto que se

emplee

DEL LABORATORIO A LA OBRA

¿Por qué un “buen” compuesto puede

fallar en la obra? (2)

PLAN EXPERIMENTAL

Objetivos

1. Análisis del desempeño y caracterización de CLFMC disponibles localmente

2. Evaluación de COVs

3. Estudio de sensibilidad frente a:oportunidad de aplicación de compuestos, textura

superficial, temperatura ambiente y tasa de evaporación, presencia de agua de

exudación, suministro “segmentado”

4. Estudio crítico de procedimiento de ensayo y definición de directrices para la

actualización de normas IRAM

CONVENIO ICPA-INTI

Alcance y objetivos

INTI-CONSTRUCCIONES

Ing. Alejandra Benitez, Ing. Mariela Iribarren,

Ing. Constanza Fittipaldi, Téc. Agustín Aggio

ICPA

Ing. María Curria, Ing. Diego Calo,

Ing. Matías Polzinetti

CONVENIO ICPA-INTI

Plan experimental

5 productos CLFMC del mercado

Oportunidad de aplicación

• 30 minutos

• Tiempo inicio de fragüe (TIF)

• Tiempo fin de fragüe (TFF)

• Instante IRAM 1673-ASTM C156

• Mitad a 30 min y restante a TFF

Terminación: textura lisa vs textura rugosa (peine de acero)

Temperatura ambiente: 5 °C, 25 °C y 45 °C (HR = 60 %)

Presencia de agua de exudación:

• Antes de fin de exudación

• En el límite fin de exudación

• Luego de fin de exudación

Productos en evaluación

A Resina en un solvente orgánico

B Hidrocarburo alifático emulsionado en agua

C Ceras parafínicas en emulsión acuosa

D Solución acuosa de compuestos orgánicos nitrogenados e

isotiazolonas

E Polímero acrílico emulsionado en agua

CONVENIO ICPA-INTI

Plan experimental

Dosis empleadas: las indicadas por la IRAM 1673 (2 cm3/ dm2), excepto

producto A (dosis sugerida por el fabricante - 1 cm3/ dm2)

Normalizado Modificado

Cemento CPN 40 (ARS) g 500 500

Arena 30-50 g 750 750

Arena 50-100 g 250 250

Agua g 200 210

CONVENIO ICPA-INTI

Mortero “base” o “soporte”

• Dosificación

Normalizado Modificado

TIFmin

196 ---

TFF 300 ---

Extendido mm 132 (32 %) 163 (63 %)

Capacidad exudación ml/100 g 1,59 7,96

Velocidad exudación ml/cm2.h 0,015 0,061

• Caracterización

Determinación Unidad A B C D E

Densidad a 5 °C g/cm3 0,871 0,979 0,983 s/d 1,023

Densidad a 20 °C g/cm3 0,857 0,976 0,981 1,14 (*) 1,031

pH a 20 °C --- 8,86 8,25 8,18 7-8 (*) 9,46

Viscosidad a 5 °C s 11,1 10,4 10,5 s/d 22,8

Viscosidad a 20 °C s 10,3 10,2 10,2 s/d 16,9

Fracción no volátil % 36,4 18,7 14,1 13,0 15,7

Fuente: caracterización propia sobre muestras de cada producto, y datos de fabricantes

(*) Según Hoja de Datos de Seguridad del producto

s/d: sin datos

COMPUESTOS ENSAYADOS

Caracterización

Fuente: propia, según estimación en base “teórica” a partir de los datos suministrados por los

fabricantes de cada producto.

(*) Calculado en base a los componentes informados por el fabricante del producto en su Hoja de

Datos de Seguridad (HDS). Se presume que los componentes no declarados no aportan COVs.

(**) De acuerdo con la Hoja de Datos de Seguridad (HDS), el producto no contiene compuestos

orgánicos volátiles.

Producto A B C D E Sellador

COV (g/dm3) 515 (*)Sin COV

(**)

Sin COV

(**)10 (*)

Sin COV

(**)

Sin COV

(**)

CONTENIDO DE VOC EN PRODUCTOS

ENSAYADOS

ADOPCIÓN DE BANDEJAS SEGÚN

ASTM C156

5 productos + blanco +

blanco con sellador

• ASTM validó cambio de moldes en base

a estudios previos

• Menor consumo de materiales

• Practicidad y facilidad para operador

• Posibilidad de incrementar replicados

Dimensiones de

bandejas

Pérdida de masa

72 h (g/cm2)

Ch 1 L: 107 mm

A: 107 mm

H: 23 mm

0,131Ch 2

Ch 3

G 1 L: 300 mm

A: 190 mm

H: 48 mm

0,133G 2

G 3

Ensayos propios, comparación retención de agua

Mortero normalizado, llaneado liso, 2,0 a 3,0 g/h (38 °C, 38 % HR)

• Taza según ASTM D1653

• Papel de filtro de 7 cm de diámetro

• Relleno absorbente de algodón

• Plato cobertor de la taza, con una

abertura de 63 mm de diámetro

• Determinación de la masa a intervalos

de 1 h

La tasa de evaporación real de

0,5 a 1,0 kg/m2/hde agua libre en superficie


Tasa de evaporación

(32 ± 2) HR% y (38 ± 1) °C

Tasa ASTM C156:

2,0 a 3,0 g/h

RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A

LA OPORTUNIDAD DE APLICACIÓN

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0 1 2 3 4 5

A

B

C

D

E

Prueba 30 min IRAM TFI TFF 1er: 30 / 2da: TFF

Tiempo desde

terminación (min)30 130 150 220 1er: 30 / 2da: 240

Tiempo desde

contacto agua-

cemento (min)90 180 200 300

1er: 95 / 2da: 300

• Llaneado liso

• Tasa de evaporación: 2,0 a 3,0 g/h

• Temp: 38 °C

• HR: 32 %

• Mortero normalizado

(g/cm2)

Pérd

ida 7

2 h

IRAM 1675 /

ASTM C305


LA OPORTUNIDAD DE APLICACIÓN(g/cm2)

Pérd

ida 7

2 h

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0,550

0 1 2 3 4 5

A

B

C

D

E

Pérdida global desde

terminación del mortero

Prueba 30 min IRAM TFI TFF 1er: 30 / 2da: TFF

Tiempo desde

terminación (min)30 130 150 220 1er: 30 / 2da: 240

Tiempo desde

contacto agua-

cemento (min)90 180 200 300

1er: 95 / 2da: 300


LA DOSIS Y TEXTURA SUPERFICIAL

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 1 2

A

B

C

D

E

0 1 2¿Texturizado? NO SI NO SI

Prueba 30 min IRAM

Tiempo desde terminación (min) 30 130

Tiempo desde contacto agua-cemento

(min)90 180

• Tasa de evaporación:

2,0 a 3,0 g/h

• Temp: 38 °C

• HR: 32 %

• Mortero normalizadoP

érd

ida 7

2 h

(g/cm2)

IRAM 1675 /

ASTM C305


LA TEMPERATURA DE EXPOSICIÓN Y

TASA DE EVAPORACIÓN

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 1 2 3

A

B

C

D

E

• Llaneado liso

• Aplicación a 30 min

de finalizada la

terminación

• HR: 60 %

• Mortero normalizado

Pérd

ida 7

2 h

(g/cm2)

Temp

Amb (°C)5 25 45

Tasa Evap (g/h) 0,40 0,90 1,60

IRAM 1675 /

ASTM C305


LA PRESENCIA DE AGUA LIBRE

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0 15 30 45 60 75 90

A

C

• Llaneado liso

• Temp: 38 °C

• HR: 32 %

• Tasa evaporación: 2,7 g/h

• Mortero modificado

Pérd

ida 7

2 h

(g/cm2)

Tiempo desde

terminación (min)0,0000

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

0 2000 4000 6000

t (s)

Vacum (cm3)

Exudación mortero modificado

IRAM 1675 /

ASTM C305

• Sellar borde perimetral de la bandeja de curado

• Contener parcialmente al CLFMC

• Baja incidencia del sellado en el resultado de ensayo

EFECTO DEL SELLADOR DE BORDE

DE BANDEJAS

“Blanco”

con sellador

“Blanco”

sin sellador

Pérdida 72 h (g/cm2)

Prueba 1 0,287 0,315 (9,8 %)

Prueba 6 0,282 0,319 (13,1 %)

Prueba 11 0,243 0,255 (4,9 %)

Prueba 12 0,259 0,271 (4,6 %)

Prueba 13 0,275 0,294 (6,9 %)

LÍMITE EN LA DISPERSIÓN DE

RESULTADOS INDIVIDUALES DE UNA

MISMA SERIE

Individual Promedio Desv Std % difMáx dif

individual

A0,035

0,037 0,001-3,9%

0,0020,038 2,4%

0,037 1,5%

B0,109

0,108 0,0101,2%

0,0200,117 8,4%

0,097 -9,6%

C0,340

0,216 0,010-4,5%

0,0260,358 -0,2%

0,332 4,7%

D0,206

0,279 0,0031,0%

0,0200,216 -0,2%

0,226 -0,9%

E0,282

0,344 0,013-1,0%

0,0060,278 4,3%

0,276 -3,3%

Ejemplo prueba: 5 °C, 60 % HR

Criterio de descarte con

valor absoluto (0,015

g/cm2):

• Sin validez para

compuestos de bajo

desempeño

• Excesivo para

compuestos de

desempeño aceptable

(< 0,055 g/cm2)

Propuesta para utilizar

criterio con descarte al

10 % (comb)

1. Para el compuesto A (base solvente), el curado debe comenzar tan

pronto como sea posible.

2. Para los compuestos de base acuosa, la menor pérdida de agua se logra

cuando el compuesto se aplica cerca del TFF y fin de exudación, debido

al tiempo de formación de la membrana en presencia de agua.

3. El producto A (resina en base solvente) demuestra el mejor

comportamiento comparado, tanto en la retención de agua desde la

aplicación del compuesto como a término completo.

4. El criterio para definición de la oportunidad de aplicación puede

conducir a errores en la decisión de aceptación y rechazo en la relación

fabricante-usuario, en especial para productos B y C con desempeño

cercano al límite.

Para el compuesto A, este criterio subvalora su eficacia.

CONCLUSIONES

5. Existen en el mercado, al menos, 4 productos con VOC < 350 g/dm3,

aunque no muestran desempeño satisfactorio para las dosis de aplicación

sugerida por sus fabricantes.

6. Se sugerirá el estudio de la dosis óptima de cada producto con cada

fabricante

7. El criterio de medir la tasa de evaporación es necesario, y viabiliza un

modo para cuantificar el desempeño en relación con las condiciones de

evaporación reales en un sitio de obra.

CONCLUSIONES (2)

8. La dosis óptima debe incrementarse cuando la superficie de

hormigón presenta mayor rugosidad. Las dosis sugeridas se

presumen aplicables al caso de superficie lisa “regular”.

9. Podría complementarse el uso de CLFMC con retardadores de

evaporación, para compensar la demora en la formación de la

membrana. En el caso de la membrana base solvente, podría no ser

necesario.

10.El producto A (resina base solvente) muestra un mejor desempeño a

menor temperatura de exposición. Respuesta satisfactoria a 5 °C.

Efecto inverso para las membranas B a E (base acuosa),

presumiblemente por reducción del tiempo de formación de la

membrana.

CONCLUSIONES (3)

11.La aplicación en dosis parciales (por mitades) no ofrece un efecto

favorable para las condiciones normalizadas. Está pendiente el análisis

para ambientes de muy baja tasa de evaporación, con tiempo de

formación de membrana prolongados.

12.El comportamiento del producto A (base solvente) es opuesto al del

producto C (base acuosa), en relación al desempeño en presencia de

agua libre en superficie.

• Sin deterioro de desempeño para producto A al aplicarse en

forma temprana

• Mejora de desempeño para producto C al aplicarse en forma

tardía, sin agua libre en superficie

CONCLUSIONES (4)

14.Especímenes de ensayo de menor tamaño ofrecen mayor sencillez,

practicidad y economía en la implementación, con baja dispersión en los

resultados.

15.Sellado de borde de la bandeja con mínima incidencia; sólo tiene un

efecto de retención del compuesto. Podría simplificarse usando una

bandeja con sobrealtura.

16.El criterio de descarte para máxima diferencia entre mínimos de

0,015 g/cm2 no es adecuado cuando la efectividad de la membrana es

baja. En estos casos, una dispersión máxima de 10% al promedio es

adecuada y razonable.

17.Las bandejas "en vacío“ (blanco) de comparación son necesarias y

sirven de referencia para analizar el efecto de cada compuesto.

CONCLUSIONES (5)

AGRADECIMIENTOS ESPECIALES

• Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro Construcciones.

UT Tecnología del Hormigón

• Cementos Avellaneda SA

• GCP Applied Technologies (Grace Construction & Packaging)

• Mapei Argentina SA

• Prokrete Argentina SA

• Sika Argentina SA

Ing. Matías Polzinetti

Coordinador División Tecnología del Hormigón

Instituto del Cemento Portland Argentino

[email protected]

Tel: +54 (011) 4576-7692

GRACIAS!

mailto:[email protected]

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