UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL

USO DE UN SISTEMA DE CURADO INTERMEDIO

EN HORMIGN FRESCO

MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE

INGENIERO CIVIL ESTRUCTURAL

MARA FERNANDA FIGUEROA FAGANDINI

PROFESOR GUA: JUAN PABLO COVARRUBIAS TORRES

MIEMBROS DE LA COMISIN: FEDERICO DELFN ARIZTA

VCTOR ROCO HERRERA

SANTIAGO DE CHILE DICIEMBRE 2007

1

RESUMEN DE LA MEMORIA

PARA OPTAR AL TITULO DE

INGENIERO CIVIL ESTRUCTURAL

POR: MARA FERNANDA FIGUEROA F.

FECHA: 18/12/2007

PROF. GUIA: Sr. JUAN PABLO COVARRUBIAS TORRES

USO DE UN SISTEMA DE CURADO INTERMEDIO EN HORMIGN FRESCO

El hormign es un material que consiste bsicamente en cemento, ridos y agua. Cuando la mezcla se completa, una serie de reacciones qumicas comienzan a desarrollarse y se produce la hidratacin del cemento, creando un material estructural firme y resistente. Durante el tiempo que se demora la hidratacin en completarse es necesario mantener la mezcla bajo condiciones ambientales especficas. Este proceso es conocido como curado del hormign. Durante el curado se debe proteger el contenido de agua dentro de la mezcla, tanto de temperaturas fras como de la evaporacin excesiva. En el caso de los pavimentos, se utilizan distintos mtodos para el curado, que protegen la superficie de la evaporacin excesiva, la cual puede generar desde grietas inmediatas, hasta problemas en la resistencia, durabilidad y porosidad del hormign, entre otros efectos. Las membranas de curado son ampliamente utilizadas para lograr este objetivo, pero se ha observado que su uso podra ser mejorado a travs de prcticas previas a su aplicacin. Existen compuestos intermedios, como los retardadores de evaporacin, que se usan en pisos industriales, pero que han tenido poca participacin en pavimentos. Esta tesis investiga la interaccin de estos productos y los compara, a travs del ensayo de la norma norteamericana ASTM C156. En segundo lugar, se estudia el efecto de los compuestos de curado sobre la adherencia de recubrimientos, a travs del ensayo de la norma norteamericana ASTM D4541. Los resultados expuestos permiten obtener algunas conclusiones sobre el funcionamiento de las membranas a partir de su composicin. Se observa que las membranas a base de resinas se comportan mejor que aquellas a base de agua y que el tiempo de aplicacin de estos productos es un dato considerable al momento de evaluar el mtodo de curado. Con respecto a los ensayos que incluyeron un retardador de evaporacin, los resultados muestran la necesidad de realizar estudios ms especficos, analizando distintas variables y un trabajo de mayor envergadura para poder llegar a conclusiones satisfactorias.

2

Para mis padres, Ins y Jorge.

3

Agradecimientos: Primero que nada, quiero agradecer a mi profesor gua, don Juan Pablo Covarrubias, por haber confiado en mi ciegamente, sin conocerme. Gracias a su dedicacin y apoyo logr llevar a cabo mi trabajo, con un tema que me interesaba y con el cual aprend muchsimo. Tambin a don David Campusano, profesor del ramo de tesis, que nos ayud tanto a mi como a mis compaeros a emprender este camino que no conocamos y que finalmente pudimos cumplir. Agradezco a don Federico Delfn por siempre exigir ms de m y otorgarme su ayuda en momentos complicados. Al equipo del Laboratorio Nacional de Vialidad, en especial a la seora Marcela Sanhueza, y a don Victor Roco. Infinitas gracias por todo el apoyo, por permitirme ocupar el laboratorio, por ayudarme siempre que lo necesit, por ensearme a realizar los ensayos, etc. Muchas gracias a todo el equipo completo del laboratorio en especial al laboratorio de hormign. No puedo dejar de agradecer a la gente de BASF, SIKA DYNAL y al equipo del laboratorio de aglomerantes de IDIEM por su cooperacin. Finalmente muchsimas gracias a todos los que me ayudaron y que no he nombrado, y a mis padres por estar siempre para m, en las buenas y en las malas y por haberme apoyado durante toda mi carrera y sobre todo en estos ltimos meses, a mis compaeros y a mis amigos. Gracias

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I. ndice De Contenido

I. NDICE DE CONTENIDO ................................................................................................................................4 II. NDICE DE FIGURAS......................................................................................................................................7 III. NDICE DE TABLAS .......................................................................................................................................8 IV. NDICE DE ECUACIONES ...............................................................................................................................9

1. INTRODUCCIN ............................................................................................................................................10

1.1. GENERALIDADES........................................................................................................................................10 1.1.1. Evolucin de los estudios de curado del hormign. .............................................................................10 1.1.2. Importancia del curado en la vida til del hormign. ..........................................................................10

1.2. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECFICOS. .....................................................................................................13

2. ESTUDIOS PREVIOS......................................................................................................................................14

2.1. EL CURADO DEL HORMIGN. ......................................................................................................................14 2.1.1. Fenmenos dentro de la mezcla ...........................................................................................................14 2.1.2. Comienzo, duracin e influencia del curado:.......................................................................................16 2.1.3. Consideraciones para el curado: .........................................................................................................16 2.1.4. Mtodos de curado. ..............................................................................................................................19

2.2. LOS EFECTOS DE UN MAL CURADO .............................................................................................................24 2.2.1. Agrietamiento superficial .....................................................................................................................24 2.2.2. Permeabilidad superficial y absorcin.................................................................................................26 2.2.3. Durabilidad del hormign ....................................................................................................................28 2.2.4. Resistencia a la compresin y modulo elstico, E. ...............................................................................30

2.3. ADHERENCIA ENTRE CAPAS DE HORMIGN ................................................................................................31

3. METODOLOGA.............................................................................................................................................32

3.1. METODOLOGA DE TRABAJO ......................................................................................................................32 3.2. NORMAS Y ESPECIFICACIONES UTILIZADAS PARA LA REALIZACIN DE LOS ENSAYOS ................................33

3.2.1. Hormigones: Mtodos de ensaye para compuestos lquidos formadores de membrana de curado (LNV 26-2003)..............................................................................................................................................................33 3.2.2. ASTM C156-05: Mtodo estndar para medir retencin de agua de materiales de curado. ...............33 3.2.3. ASTM C230-03: Especificaciones para la mesa de flujo para ensayos de cemento hidrulico. ..........34 3.2.4. ASTM D4541-02: Mtodo estndar para medir adherencia con ensayos de traccin directa.............34 3.2.5. ASTM C778-06: Especificacin estndar para la arena graduada estndar. .....................................35

5

3.2.6. ASTM C309-06: Especificacin estndar para compuestos lquidos de membrana de curado. ..........35 3.3. ANLISIS ESTADSTICO DE RESULTADOS: TEST ANOVA .............................................................................36 3.4. PROPAGACIN DE ERRORES........................................................................................................................39

4. REALIZACIN DE LOS ENSAYOS.............................................................................................................40

4.1. PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA TODOS LOS ENSAYOS ........................................................................40 4.1.1. Mezcla de Mortero................................................................................................................................40 4.1.2. Ensayo C87 y Norma C230: Determinacin de la dosificacin de arena. ...........................................41 4.1.3. Norma C156: Armado y almacenamiento de probetas.........................................................................43

4.2. ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIN. ...................................................................................45 4.2.1. D1475: Clculo de la densidad de un compuesto de curado. ..............................................................46 4.2.2. D2369: Clculo de la materia no voltil del compuesto. .....................................................................47 4.2.3. Realizacin del ensayo para casos 2, 3 y 4. .........................................................................................48

4.3. ENSAYO DE ADHERENCIA...........................................................................................................................51

5. RESULTADOS Y ANLISIS..........................................................................................................................55

5.1. DETERMINACIN DE LA DOSIFICACIN DE ARENA......................................................................................55 5.2. ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIN ....................................................................................55

5.2.1. Propagacin de errores........................................................................................................................56 5.2.2. Resultados de ensayos de prdida de agua por evaporacin ...............................................................56 5.2.3. Resultados de ensayos usando diferentes relaciones agua:retardador ................................................59

5.3. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................60 5.3.1. Propagacin de errores........................................................................................................................60

5.4. TEST ANOVA..............................................................................................................................................64

6. DISCUSIN Y CONCLUSIONES..................................................................................................................68

6.1. ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIN ....................................................................................68 6.1.1. Alto ndice de error del mtodo ............................................................................................................69 6.1.2. Evaluacin correcta del trmino de la exudacin. ...............................................................................70 6.1.3. Manejo de probetas con mortero fresco. ..............................................................................................70

6.2. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................70 6.2.1. Limitaciones del laboratorio. ...............................................................................................................71 6.2.2. Preparacin de la superficie de ensayo................................................................................................71

6.3. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES........................................................................................................72 6.3.1. Importancia de la infraestructura. .......................................................................................................72 6.3.2. Informacin sobre los productos. .........................................................................................................72 6.3.3. Recomendaciones para una investigacin futura .................................................................................73 6.3.4. Comentarios finales. .............................................................................................................................73

6

7. BIBLIOGRAFA Y REFERENCIAS .............................................................................................................75

8. ANEXOS............................................................................................................................................................78

8.1. PROPAGACIN DE ERRORES........................................................................................................................78 8.1.1. Ensayo de prdida de agua por evaporacin .......................................................................................78 8.1.2. Ensayo de adherencia...........................................................................................................................79

8.2. ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIN. ...................................................................................79 8.2.1. Resultados de ensayos con aplicacin de productos a los 30 minutos del armado de probetas ..........79 8.2.2. Resultados de ensayos con aplicacin de productos cuando la exudacin haya acabado..................81

8.3. ENSAYO DE ADHERENCIA. ..........................................................................................................................82 8.3.1. Resultados de ensayos con aplicacin de productos a los 30 minutos del armado de probetas ..........82 8.3.2. Resultados de ensayos con aplicacin de productos cuando la exudacin haya acabado...................85

7

II. ndice de Figuras

FIGURA 1: GRFICO PARA ESTIMAR TASA DE EVAPORACIN. ...................................................................................18 FIGURA 2: SISTEMA QUMICO DE UN RETARDADOR DE EVAPORACIN......................................................................21 FIGURA 3: COMPARACIN DE TASAS DE EVAPORACIN............................................................................................22 FIGURA 4: GRFICO DE ZONAS POTENCIALES DE AGRIETAMIENTO...........................................................................26 FIGURA 5: EFECTO DE LA DURACIN DEL CURADO SOBRE LA CAPACIDAD DE ABSORCIN. ......................................28 FIGURA 6: EFECTO DE LA DURACIN DEL CURADO EN PROPIEDADES DEL HORMIGN16............................................29 FIGURA 7: EFECTO DE LA DURACIN DEL CURADO EN LA RESISTENCIA DEL HORMIGN18 ........................................30 FIGURA 8: GRANULOMETRA DE LA ARENA GRADUADA ESTNDAR .........................................................................35 FIGURA 9: INGRESO DE DATOS..................................................................................................................................37 FIGURA 10: RESULTADOS DEL TEST ANOVA ..........................................................................................................38 FIGURA 11: PUNTOS PORCENTUALES DE LA DISTRIBUCIN F PARA UN NIVEL DE CONFIANZA DEL 95%. ..................38 FIGURA 12: MTODOS DE MEZCLA ...........................................................................................................................41 FIGURA 13: ENSAYO DE MESA DE FLUJO...................................................................................................................43 FIGURA 14: ARMADO DE PROBETAS. ........................................................................................................................45 FIGURA 15: VAPORIZADOR.......................................................................................................................................49 FIGURA 16: ESQUEMA DEL ENSAYO DE ADHERENCIA ...............................................................................................52 FIGURA 17: MQUINA DE ARRANCAMIENTOS TIPO I.................................................................................................53 FIGURA 18: CONFECCIN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE ADHERENCIA..................................................................54 FIGURA 19: PRDIDA DE AGUA EN PESO, APLICACIN COMPUESTO 30 MINUTOS. .....................................................58 FIGURA 20: PRDIDA DE AGUA EN PESO, APLICACIN AL FIN DE LA EXUDACIN......................................................58 FIGURA 21: COMPARACIN PEORES Y MEJORES CASOS EN LAS PRIMERAS HORAS. ...................................................59 FIGURA 22: PRDIDAS RETARDADOR........................................................................................................................59 FIGURA 23: RESUMEN DE DATOS. .............................................................................................................................60 FIGURA 24: RESULTADOS DE ENSAYO DE ADHERENCIA............................................................................................62 FIGURA 25: PRDIDA DE AGUA VS ADHERENCIA. .....................................................................................................63 FIGURA 26: DIFERENCIA ENTRE EL MENOR VALOR Y MAYOR VALOR DE L................................................................67

8

III. ndice de Tablas

TABLA 1: TIPO Y CLASE DE MEMBRANA PARA CURAR HORMIGN DE PAVIMENTOS..................................................23 TABLA 2: COMPARACIN ENTRE PRODUCTOS FORMADORES DE MEMBRANAS..........................................................24 TABLA 3: NIVELES QUE POTENCIALMENTE GENERAN GRIETAS.................................................................................25 TABLA 4: CARACTERSTICAS DE MEMBRANAS PARA EL ESTUDIO. ............................................................................32 TABLA 5: CARACTERSTICAS DEL RETARDADOR PARA EL ESTUDIO ..........................................................................33 TABLA 6: GRANULOMETRA DE LA ARENA ESTNDAR .............................................................................................35 TABLA 7: PRECISIN DE LOS DATOS DEL ENSAYO DE ADHERENCIA ..........................................................................53 TABLA 8: DOSIFICACIN INICIAL PARA 3 PROBETAS.................................................................................................55 TABLA 9: RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA POR EVAPORACIN ..........................57 TABLA 10: RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL ENSAYO DE ADHERENCIA ...............................................................61 TABLA 11: RESULTADOS ENSAYO DE ADHERENCIA Y PRDIDA DE AGUA .................................................................62 TABLA 12: RESULTADOS ENSAYO DE ADHERENCIA Y PRDIDA DE AGUA .................................................................64 TABLA 13: INGRESO DE DATOS AL PROGRAMA SPSS ...............................................................................................65 TABLA 14: PARMETROS ESTADSTICOS, L ..............................................................................................................66 TABLA 15: PARMETROS ESTADSTICOS, X ..............................................................................................................66 TABLA 16: OUTPUT ANLISIS ANOVA L.................................................................................................................67 TABLA 17: OUTPUT ANLISIS ANOVA X.................................................................................................................67 TABLA 18: CLCULO DE PROPAGACIN DE ERRORES PARA L. ..................................................................................78 TABLA 19: RESULTADOS CASO RETARDADOR...................................................................................................79 TABLA 20: RESUMEN DE RESULTADOS, ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA PREVIO A LA EXUDACIN............................80 TABLA 21: RESUMEN DE RESULTADOS, ENSAYO DE PRDIDA DE AGUA DESPUS DE LA EXUDACIN........................81 TABLA 22: RESULTADOS ADHERENCIA CASO BASE. .............................................................................................82 TABLA 23: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RETARDADOR 1:6........................................................................82 TABLA 24: RESULTADOS ADHERENCIA CASO MEMBRANA. ................................................................................83 TABLA 25: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RET + MEMBRANA......................................................................84 TABLA 26: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RETARDADOR 1:6........................................................................85 TABLA 27: RESULTADOS ADHERENCIA CASO MEMBRANA. ................................................................................86 TABLA 28: RESULTADOS ADHERENCIA CASO RET + MEMBRANA......................................................................87

9

IV. ndice de Ecuaciones

Ecuacin 1 17,3

237,30,61T

Tse e

+ = Presin saturada del vapor [kPa]

Ecuacin 2 ( ) ( )VereE sas += 06,0253,0313,0 0 Tasa de evaporacin [kg/m2/h] Ecuacin 3 ( )1,31 5,97

10q M

CS V + =

Capacidad de sangrado [%]

Ecuacin 4 ( )0,5aV K tA = Agua absorbida por unidad de rea Ecuacin 5

1,50,043 'c cE W fc=

Modulo elstico del hormign [MPa]

Ecuacin 6 ( ) 21, ,i

nf x

i i

f x xx

= K

Propagacin de errores de una frmula f

Ecuacin 7 1 3ML M M= Prdida de masa [g]

Ecuacin 8 2

1000 MLLA

=

Prdida de masa por unidad de rea [kg/m2]

Ecuacin 9 ( ) VwWDm = Densidad del producto [g/ml] Ecuacin 10 ( )2 1 100ANV W W S= % del contenido no voltil Ecuacin 11

TAADMA m 1=

Masa de un compuesto de curado por aplicar[g]

Ecuacin 12 ( )1 3ML M NV MA M= + Prdida de masa [g] Ecuacin 13 2 1MA M M= Masa de un compuesto de curado [g]

Ecuacin 14 C R R M MML NV MA NV MA= + Prdida de masa del conjunto de curado [g]

Ecuacin 15 1 3CML M ML M= + Prdida de masa [g]:

Ecuacin 16 24 FX

d= Adherencia [MPa]

Ecuacin 17 ( )

( )1 21 2 100/ 2x x

x x + Diferencia relativa entre dos resultados [%]

10

1. INTRODUCCIN

1.1. Generalidades

1.1.1. Evolucin de los estudios de curado del hormign.

El curado del hormign son todas aquellas prcticas realizadas para asegurar la correcta

evolucin de sus propiedades, tales como la resistencia especificada y la durabilidad. El

hormign debe mantenerse bajo condiciones de temperatura y humedad hasta lograr que la

hidratacin del cemento se desarrolle por completo.

Desde prcticamente hace 100 aos el tema del curado del hormign ha estado en estudio. En el

ao 1907, la Asociacin Nacional de Usuarios de Cemento (NACU) en Estados Unidos,

confeccion una gua, la cual recomendaba proteger al hormign del secado prematuro,

mantenindolo bajo ambiente hmedo por al menos 24 horas despus de su colocacin inicial1.

Cuatro aos despus esa Asociacin pas a ser lo que hoy se conoce como el Instituto Americano

del Concreto (ACI). A principios de los aos 40 aparece la norma ACI 318, la cual inclua el

tema del curado, pero recin en los aos 90 el ACI public una norma que trataba

especficamente este tema, la ACI 308-92: Prctica estndar para el curado del hormign, la

cual fue reemplazada por las normas que se ocupan hoy, la ACI 308R-01: Gua para el curado

del hormign y la ACI 308.1-98: Especificaciones estndar para el curado del hormign.

1.1.2. Importancia del curado en la vida til del hormign.

El curado exige que el hormign se mantenga en ciertas condiciones de humedad y temperatura

por un perodo mnimo de tiempo, el cual no siempre se respeta. En el ltimo tiempo, en que las

obras de construccin cada vez se realizan con mayor rapidez, los plazos de descimbre de los

elementos de hormign se deben reducir considerablemente. Proteger al hormign en sus

1 NACU (1907), Report by the Committe on laws and ordinances.

11

primeros das puede introducir restricciones a los tiempos de construccin y, en consecuencia,

aumentar los costos correspondientes, pero a largo plazo, la falta de proteccin puede significar

problemas mayores. Por lo tanto, es necesario, buscar una solucin que compatibilice los tiempos

constructivos, los costos y la obtencin de hormigones de mejor calidad.

Hay varias soluciones para el curado, las cuales difieren en eficiencia y costos. Decidir qu

sistema de curado emplear en una obra debe considerar costos, tiempo disponible y adems, en

qu condiciones ambientales se encontrar el hormign, si recibir recubrimiento, etc. La

necesidad de encontrar sistemas de curado satisfactorio ha generado todo tipo de investigaciones.

Diversos investigadores han estudiado los efectos del curado en distintas propiedades del

hormign; otros se han interesado en comparar los tipos de curado en trminos de su eficiencia en

la prdida de agua por evaporacin. En el caso de pavimentos, la prdida de agua se relaciona con

la capacidad del hormign de exudar el agua sobrante de la mezcla, lo cual a su vez lo protege

contra la evaporacin debido a altas temperaturas, humedad relativa baja y vientos.

El caso de los pavimentos, en trminos de curado, es quizs uno de los ms desfavorables para un

hormign. Grandes losas de pequeo espesor, expuestas en su superficie a agentes

medioambientales que pueden secar rpidamente esta zona, hacen absolutamente necesario

ocupar un sistema de curado que retarde el secado de la superficie y se logre una adecuada

hidratacin. Un mtodo conocido es humedecer la superficie con agua, pero no es tan eficiente ya

que esta agua aplicada tambin se evapora de igual forma que la humedad del hormign, y es

necesario aplicarla cuantas veces sea necesario, lo que implica mayores costos en tiempo, mano

de obra y materiales, sin contar con la dificultad que se presenta en zonas donde el agua es

escasa.

Otro sistema es la utilizacin de membranas de curado, las cuales consisten en productos

polimerizados en solucin en solventes derivados del petrleo o emulsionadas en agua, las que

forman una pelcula impermeable sobre la superficie de hormign. La utilizacin de estas

membranas tiene la gran ventaja de que la aplicacin se hace normalmente una sola vez, lo que

reduce los costos durante el proceso de curado y asegura la hidratacin del hormign y por tanto,

la obtencin de las cualidades deseadas.

12

Para la colocacin de las membranas de curado deben tomar algunas precauciones. Segn la

norma norteamericana ASTM C156, el momento de aplicacin de la membrana debe ser cuando

haya terminado el proceso de exudacin de agua libre en el hormign fresco, debido a la

sedimentacin de los ridos. Esto sucede, segn ensayos realizados, en las primeras dos horas2. Si

no se cumple la espera adecuada, no se puede garantizar el funcionamiento correcto de la

membrana y se corre el riesgo de perder la proteccin ya que no todas las membranas de curado

trabajan sobre agua. En vez de formarse una pelcula uniforme, se tendrn pequeos sectores de

producto formando una red, por donde el agua fcilmente se evaporar. En obra, el momento de

aplicacin debe determinarse visualmente y, especialmente en la construccin de losas de

pavimento, esto significa grandes superficies, donde el ritmo de construccin no debe alterarse,

por lo que las precauciones en la aplicacin de las membranas pasa a ser un problema relevante.

Entre el momento de colocacin del hormign fresco y las primeras dos horas, antes de la

aplicacin de la membrana, la superficie hmeda de las losas se encuentra desprotegida y el agua

en los poros y capilares de la capa superficial tiene libertad para evaporarse rpidamente, lo que

puede ser perjudicial en ambientes agresivos, con muy baja humedad relativa, altas temperaturas

o vientos. Para prevenir este efecto, se han desarrollado otros compuestos que protegen las

superficies de la evaporacin excesiva: los retardadores de evaporacin, que se adhieren al agua

que aflora a la superficie. Estos productos actualmente se utilizan principalmente para pisos

industriales. Los retardadores de evaporacin no son compuestos de curado final, pero pueden

ocuparse como un intermedio para otras aplicaciones finales, como son las membranas de curado.

Otra caracterstica importante que dificulta la utilizacin de las membranas de curado, es que

dependiendo de su composicin, pueden afectar negativamente la adherencia de recubrimientos,

lo que hace posteriormente necesaria su completa remocin antes de colocar el recubrimiento, lo

que causa problemas y costos adicionales en la construccin. Las membranas que presentan este

problema son aquellas a base de resinas, las que no son solubles en agua y que precisamente

muestran una mejor proteccin de la superficie.

2 Covarrubias, Juan Pablo (1997). Use of curing membrane in concrete pavements.

13

Si bien el comportamiento de las membranas de curado est bastante estudiado, no hay

antecedentes para determinar si el problema que se presenta en algunos casos por la prdida

excesiva de agua durante el proceso de exudacin puede prevenirse con la aplicacin de un

tratamiento conjunto de un retardador de evaporacin y una membrana de curado.

1.2. Objetivos generales y especficos.

Existen varios fenmenos, que se estudiarn en los captulos siguientes, que se presentan

principalmente en el caso de las losas expuestas, como sucede en los pavimentos. Esta

investigacin y los resultados que de ella se obtengan, sern aplicables especialmente a estos

casos.

La investigacin consistir bsicamente en lo siguiente:

1. Evaluar la efectividad de un retardador de evaporacin, verificando si el conjunto retardador

membrana cumple con la norma americana ASTM C309, Especificacin estndar para los

compuestos lquidos de membrana para curar el hormign, reteniendo el agua en forma

similar a una membrana de curado convencional.

2. Determinar si este retardador de evaporacin influye en la adherencia entre la superficie

tratada y posteriores revestimientos (estucos, baldosas, etc.).

3. Evaluar combinaciones del retardador de evaporacin con membranas de curado, tanto a base

de resinas como de agua, para optimizar los resultados de retencin de agua y adherencia,

teniendo en vista tanto aspectos constructivos como econmicos.

14

2. ESTUDIOS PREVIOS

2.1. El curado del hormign.

2.1.1. Fenmenos dentro de la mezcla

Cuando se termina la mezcla de los componentes del hormign, ste se encuentra en un estado

relativamente homogneo, pero a medida que avanza el tiempo, la gravedad y las fuerzas

capilares comienzan a desplazar las partculas. Las ms pesadas se van al fondo (ridos y

cemento) y las ms livianas suben a la superficie (agua ). Dependiendo del tipo de cemento que

se tenga, esta segregacin puede ser considerable. En conjunto con esta reacomodacin, el agua

de amasado comienza a exudar, y lo que se observa es una capa de agua que est separada de la

masa de hormign, ubicada en la superficie, fenmeno conocido como exudacin o sangrado.

El contenido de agua puede variar, dependiendo de las condiciones a las cuales se encuentra el

hormign. El cemento necesita una cantidad de agua mnima para lograr hidratarse

completamente. Si este contenido no es suficiente la hidratacin no se desarrollar

completamente. Se ha demostrado la relacin crtica de Agua y Cemento es del 0,42 al 0,503.

Bajo estos valores se corre el riesgo de no tener suficiente agua y no lograr la hidratacin

completa. Sobre estos valores se tiene exceso de agua, lo cual perjudica las propiedades finales

del hormign.

La humedad relativa del aire, la temperatura atmosfrica, y la velocidad del viento en conjunto

con la temperatura del hormign, generan una tasa de evaporacin que puede llegar a ser daina

para el hormign.

La exudacin propiamente tal, no es un fenmeno daino para el hormign. El problema se

genera cuando la tasa de evaporacin superficial de agua es mayor que la tasa a la cual el agua 3 Meeks, K., Carino, N. (1999). Curing of high-perfomance concrete: Report of the State-of-the-art.

15

aflora a la superficie. En este caso, la superficie se seca excesivamente y adems, el agua que

debe hidratar el cemento podra perderse.

Pero si se protege la superficie antes de que el agua superficial desaparezca, tambin se tendrn

resultados deficientes a futuro. Si el acabado previo del hormign se realiza antes de que termine

de aflorar el agua, sta queda atrapada, creando una capa de baja resistencia (alta relacin A/C).

En general, la evaluacin visual es difcil ya que la superficie puede verse seca pero solo porque

la tasa de evaporacin iguala o supera la tasa de sangrado.

Por otro lado, el fenmeno de exudacin depende de la mezcla, el espesor, y del mtodo de

consolidacin. La principal caracterstica que afecta el resultado es el contenido de agua y por lo

tanto, la relacin A/C. De forma menos importante, afectan el tipo de cemento, el tipo de ridos,

los aditivos incorporados y el contenido de aire.

ridos: Mientras ms pequeo el grano del rido (ridos que pasan por la malla de 0,25 [mm]), mayor es su capacidad de retencin y absorcin de agua. En consecuencia, se

tendr menor agua libre tanto para la hidratacin como para la exudacin.

Tipo de cemento: La capacidad de retener el agua depende de la composicin qumica del cemento. Mientras menor sea esta capacidad, mayor ser la exudacin. Se cree que los

cementos que no retienen bien el agua de la mezcla tambin tienen baja resistencia contra

el ataque del medio ambiente, agua de mar, etc. Se ha llegado a la conclusin de que los

cementos con altos valores de aluminato triclcico presentan buena resistencia al ataque

medioambiental, por lo que es posible que tengan buena retencin de agua4.

Aditivos: Aquellos aditivos que se utilizan para disminuir el contenido de agua, aumentando la resistencia, sin perder trabajabilidad, son denominados plastificantes o

reductores de agua. Existen diversas formulaciones de estos aditivos, lo que afectar en su

influencia final dentro de la mezcla. Ensayos6 han determinado que al incorporar estos

compuestos y comparando con razones de A/C iguales, la exudacin aumenta. 4 Uno, Paul J. (1998). Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas. 6 Guo Cheng-ju (1991). Early-age behavior of Portland cement paste.

16

2.1.2. Comienzo, duracin e influencia del curado:

El tiempo curado puede durar desde la colocacin del hormign fresco hasta muchos das

despus de terminado. La duracin del curado depender de las siguientes caractersticas:

Composicin, dosificacin de la mezcla y relacin A/C Caractersticas del rido Propiedades deseadas. Tasa de desarrollo de estas propiedades durante y despus del curado. Eficiencia del mtodo empleado para curar.

Mientras ms alejado de la superficie est el punto considerado, menor ser la influencia del

proceso de curado. Ensayos han demostrado que, utilizando una membrana de curado, al cabo de

7 das sobre la superficie del hormign hay alrededor de un 60% de humedad relativa, pero que a

mayor profundidad, la humedad se mantiene cercana a 90%. En el otro extremo, al no utilizar

ningn mtodo de curado, sobre la superficie del hormign hay alrededor de un 25% de humedad

relativa, y a 25 [mm] la humedad es casi tan alta como en el caso de superficie con curado. Es

decir, la zona que se ve afectada por el curado se encuentra entre los 5 y 20 [mm] de profundidad

desde la superficie7.

Como mtodo de curado inicial se pueden utilizar retardadores de evaporacin los cuales se

describirn en el captulo 2.1.3.1 y como mtodos de curado final existen las prcticas que

aaden humedad a la superficie y otras que protegen la humedad existente. Dentro de este ltimo

grupo se encuentran los compuestos lquidos que forman membranas las cuales se describirn en

el captulo 2.1.3.2.

2.1.3. Consideraciones para el curado:

Antes de elegir un mtodo de curado es importante conocer las condiciones a las cuales se

encontrar el hormign y como afectarn stas a su desarrollo. Para eso se deben tomar datos 7 Spears, Ralph. (1983). The 80% solution to inadequate curing problems.

17

medioambientales. Los datos que se conocen son aquellos obtenidos por estaciones

meteorolgicas, pero estos no son los ms adecuados, ya que las estaciones miden datos desde 2 a

12 [m] de altura desde su base y no representan las condiciones a las cuales est la superficie.

Los datos deben medirse de la siguiente manera:

La temperatura del aire, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de hormign y a la sombra. La humedad relativa, tambin a la sombra, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de

hormign y en el extremo anterior al sentido del viento, para que la humedad del

hormign no afecte este valor.

La velocidad del viento se debe medir a 0,5 [m] sobre la superficie, considerando las fluctuaciones a lo largo del da. Dado que en la norma no se menciona cuantas veces es

necesario tomar mediciones, se pueden utilizar las mismas horas de medicin de las

estaciones meteorolgicas chilenas, a las 8:00, 14:00 y 20:00.

Para determinar cmo afectarn estos datos a la tasa de evaporacin, se ha ocupa un grfico

conocido como nomograma introducido entre los aos 50 y 60 el cual se puede observar en la

figura 1. El nomgrama se dise a partir de las siguientes frmulas8.

Presin saturada del vapor [kPa]: 17,3

237,30,61T

Tse e

+ = [Ecuacin 1] T = Temperatura en C

Tasa de evaporacin [kg/m2/h]:

( ) ( )VereE sas += 06,0253,0313,0 0 [Ecuacin 2] eso = Presin de vapor en la superficie de hormign [kPa] esa = Presin de vapor del aire [kPa] r = Humedad relativa [%]/100

V = Velocidad del viento [km/hr]

8 Uno, Paul J. (1998). Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas.

18

Figura 1: Grfico para estimar tasa de evaporacin.9

La calibracin de este grfico se realiz utilizando superficies que tenan agua, por lo que para

obtener la tasa de evaporacin de una superficie ms seca existen otros mtodos an no

estandarizados. A travs de variados estudios se ha llegado a la conclusin de que mientras ms

desfavorable son las condiciones atmosfricas, el resultado obtenido por este grfico sobreestima

ms la tasa de evaporacin10.

9 Aichele, Guido Briceo (1986). Estudio de la exudacin en el hormign. 10 Hover, Kenneth C. (2006). Evaporation of Water from Concrete Surfaces.

19

Como se mencion anteriormente, si la tasa de evaporacin es mayor que la tasa de sangrado, la

superficie de hormign debe protegerse. Sri Ravindrarajah11 recopil informacin con respecto al

clculo de la capacidad de sangrado:

Capacidad de sangrado [%]

( )1,31 5,9710

q MC

S V + = [Ecuacin 3]

En donde:

M = Masa total de hormign mezclada de donde se obtuvo la muestra [kg].

S = Masa de la muestra [kg].

V = Masa de agua utilizada para realizar la mezcla total de hormign.

q = Tasa de sangrado [ml/h] dentro de los primeros 30 a 60 minutos de terminada la

colocacin de hormign.

Si A la superficie expuesta de hormign en m2 y el valor de q se mide en t horas:

Si E > 1000

qA t Se deben ocupar mtodos de curado para proteger la superficie.

2.1.4. Mtodos de curado.

Inicialmente, los compuestos de curado surgieron por la necesidad de reemplazar la prctica de

mojar la superficie con agua, en zonas donde el agua era escasa y por lo tanto, cara. La

caracterstica ms importante de un compuesto de curado es su capacidad para proteger el

contenido de humedad dentro de la mezcla, pero existen otras propiedades, tales como aporte a la

resistencia al desgaste de la superficie, adherencia a recubrimientos, dureza, aunque stas pueden

ser difcilmente identificables dado que dependen mayormente de otras propiedades del

hormign. En general, el mejor compuesto de curado ser aquel que retenga mejor la humedad

Existen distintos mtodos para evaluar esta capacidad, pero todos son bastante similares. Se

describir en este estudio el mtodo dado por AASHTO, utilizado en el Laboratorio Nacional de

11 Ravindrarajah, Sri (2003). Bleeding of fresh concrete containing cemento supplementary materials.

20

Vialidad del MOP. La idea de este tipo de ensayos es simular de la mejor manera las condiciones

reales de la obra, especialmente en trminos ambientales. Dado que este ensayo fue creado en

Estados Unidos, estas condiciones imitan a las regiones semiridas de ese pas, en la poca de

verano.

Existen tres tipos de curado12:

Los que mantienen la presencia de humedad, como es el curado con agua. Los que aceleran el desarrollo de resistencia, proporcionando calor y humedad, como es la

aplicacin de vapor.

Los que previenen la prdida de humedad, como las membranas de curado y los retardadores de evaporacin, los cuales forman parte de esta investigacin.

2.1.4.1 Los retardadores de evaporacin

Los retardadores son compuestos de curado que a diferencia de las membranas de curado, se

adhieren al agua que aflora por exudacin. En trminos qumicos, consisten en una cadena de

hidrocarburos que son hidrfugos, es decir, que repelen el agua, la cual est unida a un grupo de

alcoholes los cuales son hidrfilos (que atraen el agua) 13. De esta manera, el agua de exudacin

se une al alcohol que est ligado a los hidrocarburos que rechazan el agua, la cual no tiene

suficiente fuerza para vencer este estilo de pared. Para poder visualizarlo mejor, la figura

siguiente explica lo antes mencionado.

12 Kostmatka, S. & Panarese, W. (1988). Design and control of concrete mixtures. 13 Thorpe, Derle & Cordon, William (1965). Control of rapid drying of fresh concrete by evaporation control.

21

Figura 2: Sistema qumico de un retardador de evaporacin

Actualmente, los retardadores de evaporacin se ocupan poco para pavimentos de intemperie.

Estos compuestos por lo general se aplican a pisos industriales, los cuales tienen exigencias sobre

la horizontalidad y endurecimiento tal que, una vez aplicado el producto, se tenga una superficie

suficientemente dura pero an hmeda, para permitir la aplicacin del endurecedor que lograr el

acabado final. Algunos pisos industriales se ocupan para el trnsito de vehculos y podran ser

considerados como pavimentos, pero en la prctica, no se ha demostrado la eficacia de la

utilizacin de los retardadores de evaporacin en estos casos.

Ensayos realizados14 han mostrado que la utilizacin de un retardador de evaporacin disminuye

en casi la mitad la prdida de agua comparado a un caso sin proteccin, al cabo de 6 horas.

14 En Estados Unidos por BASF Admixtures, Inc.

22

Figura 3: Comparacin de tasas de evaporacin.

0%

1%

2%

3%

4%

0 60 120 180 240 300 360 420

Tiempo [min]

Prd

ida

de la

mue

stra

[g] Control

Confilm

2.1.4.2 Membranas de curado:

Segn la norma ASTM C309, existen tres tipos bsicos de membranas de curado:

Tipo 1: Membranas claras o traslcidas sin tinte. Tipo 1-D: Membranas claras o traslcidas con tinte temporal. Tipo 2: Membranas con pigmentacin blanca.

Adems, existen dos tipos de base, o vehculos:

Clase A: Membranas a base de agua. Clase B: Membranas a base de resinas.

Para decidir qu tipo de membrana es la adecuada para curar el hormign, es necesario saber la

fecha de colocacin y la ubicacin, como se muestra en la tabla 1. Esto se debe a que,

dependiendo de la zona, se tienen condiciones ambientales con distintas exigencias, por ejemplo,

temperaturas ms altas, baja humedad relativa, alta radiacin solar, etc.

23

Tabla 1: Tipo y clase de membrana para curar hormign de pavimentos15

Zona Membrana segn poca Clase B Clase A Desde Hasta

Tipo 2 Tipo 1-D Tipo 2 Tipo 1-D

Arica Caleta Los Hornos Enero a

diciembre - - -

Caleta Los Hornos

Cuesta El Meln

Enero a diciembre -

Enero a diciembre -

Cuesta El Meln Ro Bo Bo

Octubre a marzo

Abril a septiembre -

Abril a septiembre

Ro Bo Bo Chilo Diciembre a febrero Marzo a

noviembre Diciembre a

febrero Marzo a

noviembre

Chilo Tierra del Fuego - Enero a

diciembre - Marzo a

septiembre

Algunos autores16 recomiendan que la aplicacin de un compuesto de curado debe realizarse

inmediatamente despus del colocado del hormign, y que si esto no es posible, la superficie

debe protegerse de otra manera antes de aplicar el compuesto, a travs de un curado inicial,

mediante nebulizacin continua o aplicando retardadores de evaporacin.

Las ventajas que presentan las membranas de curado son las siguientes:

No necesitan mantenerse hmedas para que no absorban la humedad del hormign, como en el caso del curado utilizando arena o paja.

Son de fcil aplicacin. Se pueden aplicar en menos tiempo que los mtodos que utilizan agua.

La aplicacin de las membranas de curado puede realizarse a mano o utilizando vaporizadores

con presin entre 0,2 a 0,7 [MPa], en dos manos perpendiculares entre s. La norma ASTM C156

establece que el momento de aplicacin debe ser cuando haya acabado el proceso de sangrado de

15 Manual de Carreteras Volumen 8 (2003). Hormigones: Especificaciones para los compuestos lquidos formadores

de membranas de curado (LNV 26). 16 Blanks, R., Meissner, H & Tuthill, L. (1946). Curing concrete with sealing compounds.

24

agua. La evaluacin de este proceso no es tan precisa y pueden originarse dos problemas. El

primero es suponer que el proceso ya termin y aplicar el compuesto, el cual puede no funcionar

correctamente ya que la membrana no acta directamente sobre el agua misma. El segundo

problema es dejar pasar mucho tiempo, dejando que la superficie se seque sin proteccin y al

aplicar un compuesto hmedo, fuerza al hormign a absorber parte de la membrana, evitando su

completa formacin.

Estos problemas pueden evitarse si se utilizan membranas que tengan menos restricciones de

funcionamiento. En la siguiente tabla se presentan las diferencias entre las clases.

Tabla 2: Comparacin entre productos formadores de membranas.

Clase A Clase B Son solubles en agua 9 Contienen solventes voltiles 9 Se evaporan fcilmente 9 Bajo costo 9 Son inflamables 9 Adecuadas para zonas de alta evaporacin 9 Presentan mayores problemas frente a recubrimientos 9 Tiempo de formacin de membrana alto 9

Fuente: DYNAL

2.2. Los efectos de un mal curado

2.2.1. Agrietamiento superficial

Los efectos que tiene una evaporacin excesiva de agua son negativos para los resultados futuros

del hormign. El ejemplo ms claro son las grietas visibles en hormigones adultos. A pesar de

que la prdida de agua no es la principal razn de esta falla, no es tampoco la menos importante.

Debido a las tensiones que provoca la evaporacin, originadas por las capas con mayor contenido

de agua y aquellas con menor contenido, existe la posibilidad que la superficie de hormign se

25

agriete. Mientras ms rpida sea la evaporacin, mayores sern las tensiones, y por lo tanto, las

grietas. En el futuro, las grietas darn pie a otras fallas funcionales tales como baches, fisuras que

atraviesan la losa, etc.

Las grietas son un problema importante a considerar cuando se hormigona en climas,

denominados clidos17, que combinan temperatura elevada de aire, humedad relativa baja, alta

velocidad de viento y alta radiacin solar. A partir de la figura 1 del captulo 2.1.2 se confeccion

una tabla que muestra a qu niveles de humedad y temperatura es posible que el hormign sufra

agrietamiento plstico. Esta tabla se prepar suponiendo una velocidad del aire igual a 16 [km/h]

y una diferencia de temperatura entre el aire y el hormign de 5,6 C.

Tabla 3: Niveles que potencialmente generan grietas.

Temperatura del hormign C

Humedad relativa del aire %

40,6 90 37,8 80 35,0 70 32,2 60 29,4 50 26,7 40 23,9 30

Fuente: ACI 305: Hot weather concreting

17 ACI Standards and Reports (1991). ACI 305: Hot weather concreting.

26

Figura 4: Grfico de zonas potenciales de agrietamiento

0

20

40

60

80

100

100806040200

Humedad relativa del aire %

Tem

pera

tura

supe

rfic

ial d

el h

orm

ign

C .

Zona potencial de agrietamiento

Zona segura

Otro efecto que tienen estas tensiones es el alabeo de losas, el cual generar grietas en los bordes.

Este alabeo podra controlarse disminuyendo el largo de la losa pero tambin protegiendo la

superficie expuesta de la evaporacin excesiva. El alabeo es provocado por la tendencia de la

superficie expuesta al aire, a disminuir su tamao. De esta manera se producen tensiones que son

mayores en los bordes de la losa, provocando grietas. Si la superficie se protege de manera

adecuada, las contracciones sern menores y en consecuencia, el alabeo ser ms controlado.

2.2.2. Permeabilidad superficial y absorcin

La porosidad de un hormign se debe a los capilares que se forman durante el proceso de

hidratacin. En el inicio, la porosidad alcanza su valor ms alto y va disminuyendo a medida que

el hormign se endurece. Los dos factores que ms influyen en la porosidad son la relacin A/C y

27

la cantidad de cemento hidratado. Mientras mejor sea el curado del hormign, la hidratacin del

cemento ser mayor.

La porosidad est relacionada con la permeabilidad del hormign y su capacidad de absorcin. La

cantidad de agua absorbida, V, por unidad de rea, A, durante un perodo de tiempo, t, se puede

mostrar con la siguiente expresin:

Agua absorbida por unidad de rea:

( )0,5aV K tA = [Ecuacin 4]

En donde Ka es el coeficiente de absorcin que depende de la porosidad. La Ecuacin 4 alcanza

altos valores cuando la hidratacin del cemento es limitada, por lo tanto, cuando el curado no fue

apropiado. Dado que la zona interna del hormign se encuentra ms protegida que la zona

superficial, la absorcin ser mayor en esta ltima.

El concepto de porosidad, permeabilidad y absorcin estn tan ligados al curado del hormign

que incluso existen estudios18 que proponen utilizarlos para indicar la eficiencia de un compuesto

de curado, la cual hasta ahora se obtiene a travs del ensayo mencionado en la norma

norteamericana ASTM C156 que se trata bsicamente de medir la prdida de agua de un mortero

durante un perodo de tiempo.

En el caso del ensayo propuesto, un elemento de hormign que haya tenido un curado

satisfactorio, tendr una capacidad de absorcin muy parecida entre la zona superficial y la zona

interna.

18 Senbetta & Scholer. (1983) A New Approach for Testing Concrete Curing Efficiency.

28

Figura 5: Efecto de la duracin del curado sobre la capacidad de absorcin.

0

4

8

12

16

20

24

28

0 1 2 3 4 5 6 7Profundidad desde la superficie (cm)

Coe

ficie

nte

de a

bsor

cin

, Ka

(x10

-6cm

2 /sec

) 1 Da3 Das5 Das

2.2.3. Durabilidad del hormign

Se entiende por durabilidad del hormign la capacidad de proteccin en el tiempo frente a

agresiones de tipo fsica o qumica, tanto de s mismo como de estructuras que cubra, tales como

armaduras. Especficamente, debe poder protegerse de las heladas y deshielos, ataque de cloruros

y sulfatos, proteger las estructuras en su interior de la corrosin, etc. Dependiendo de donde se

coloque el hormign, se sabr qu tipo de agresiones tendr y se les podr dar mayor importancia

sobre otras que no influirn en su vida til. El hormign puede encontrarse bajo el agua, en

ambientes con temperaturas extremadamente fras o con productos qumicos en el ambiente. El

efecto del curado sobre la durabilidad se puede ver a travs de la permeabilidad (capacidad de

absorcin), ya que mientras ms permeable sea el hormign, ms expuesto estar a ataques

fsicos o qumicos.

29

Se ha demostrado19 que mientras ms largo sea el perodo de curado, el ingreso de sustancias

dainas para el acero, como cloruros o dixido de carbono, comienza ms tarde y por lo tanto, la

corrosin de las barras que se encuentran en el interior de un hormign armado demora ms

tiempo. Es decir, la proteccin que presenta el hormign frente a ataques dainos para el acero

aumenta utilizando un curado que dure ms tiempo, o un curado que sea ms eficiente.

Asimismo, el resultado16 de exponer un hormign al ataque de sulfatos tambin se ve afectado.

Mientras menor sea el tiempo de curado, mayor ser el dao provocado, que se ve reflejado en la

resistencia final del hormign.

Figura 6: Efecto de la duracin del curado en propiedades del hormign16.

0

30

60

90

120

0 10 20 30Das de curado

Inic

io d

e la

cor

rosi

n, d

as.

Inicio de Corrosin

Reduccin de resistencia

Red

ucci

n p

orce

ntua

l en

la r

esist

enci

a

19 Rasheeduzzafar, Al-Gahtani & Al-Saadoun, (1988). Influence on construction practices on concrete durability.

30

2.2.4. Resistencia a la compresin y modulo elstico, E.

Cuando se hormigona en climas perjudiciales y no se protege adecuadamente el hormign, la

resistencia a los 28 das se ve afectada. Si la temperatura de curado es muy elevada, la resistencia

del hormign se desarrolla ms rpido, pero al cabo de 28 das la resistencia ser menor. Se ha

determinado20 que un hormign expuesto al aire con temperatura de 23C y humedad relativa del

60% y otro con temperatura de 38 C y humedad relativa del 25% logran un 73% y 62%,

respectivamente, de la resistencia a los 28 das de un mismo elemento de hormign curado en

agua a una temperatura de 23C.

Figura 7: Efecto de la duracin del curado en la resistencia del hormign18

0

25

50

75

100

0 20 40 60 80 100 120

Humedad relativa %

Tem

pera

tura

C

73%62%

100%

En consecuencia, si la resistencia a los 28 das se ve afectada por las condiciones de curado,

tambin se ver afectado el mdulo elstico ya que, para hormigones que tengan un peso, Wc, de

1.442 a 2.482 [kg] por unidad de volumen, [m3], se tiene:

Mdulo elstico del hormign, [MPa]: 1,50,043 'c cE W fc= [Ecuacin 5]

20 ACI Standards and Reports (1991). ACI 305: Hot weather concreting.

31

Donde fc es la resistencia a la compresin del hormign a los 28 das, en [MPa]. De esta manera

se observa que el mdulo elstico es proporcional a la resistencia.

2.3. Adherencia entre capas de hormign

La utilizacin de capas sucesivas de hormign se da en el caso de tneles y tambin para

reparacin de losas de hormign en mal estado, entre otros. Una superficie que recibir una

segunda capa debe tener la capacidad de adherirse a sta de tal manera que para efectos de carga,

se trate de una sola gran capa, con mayor capacidad. Si estas superficies no logran adherirse

adecuadamente, se forman tensiones en la capa intermedia y se desprenden, anulando el efecto

que hubiera tenido la segunda capa y convirtindola en una carga ms para la capa anterior.

Este tema toma mayor importancia en el caso del hormign proyectado en una superficie que no

es horizontal porque la adherencia debe vencer la fuerza de gravedad. En la norma ACI 506R-90

Gua para Shotcrete se explica que para recubrir hormign con hormign proyectado, es

necesario preparar la superficie, especialmente si sta contiene compuestos qumicos y resinas.

La remocin de estos compuestos se logra raspando la superficie, lo que a su vez la deja rugosa,

ayudando a la ligazn con el recubrimiento. Finalmente, se limpia la superficie usando chorros de

agua o arena para remover completamente restos de polvo, resinas, astillas, etc. Se recomienda

que las superficies que van a recibir una segunda capa no se curen con compuestos de curado,

aunque esto no significa que no se debe curar. La superficie debe mojarse y mantenerse a una

temperatura sobre los 5C. Si la humedad relativa del aire se encuentra sobre el 85%, se puede

curar al aire.

32

3. METODOLOGA

3.1. Metodologa de Trabajo

La presente tesis consiste en evaluar compuestos de curado en trminos de su eficiencia para

proteger superficies de hormign de la prdida excesiva de agua y para ayudar en la adherencia

entre capas sucesivas. Para lograr este objetivo se realizarn ensayos normados los cuales se

tratan bsicamente de la confeccin de probetas de morteros de cemento a las cuales se les agrega

un compuesto de curado y se mantienen dentro de una cmara de curado, la cual se encuentra a

una cierta temperatura y humedad, como se explicar ms adelante. Durante 72 horas se les

tomar el peso para luego, con estos datos, obtener la prdida de agua por unidad de rea. Luego

se le agregar una segunda capa utilizando un molde circular con el mismo tipo de mortero y al

cabo de 28 das se ensayar este conjunto usando una mquina que se adhiere a la superficie de la

ltima capa de mortero y que tracciona en forma vertical hasta separar las dos capas. El registro

de la carga aplicada en conjunto con el rea de contacto entre capas, entrega la capacidad de

adherencia.

Luego, cuando se disponga de todos los datos de prdida de agua y de adherencia, se proceder a

hacer el anlisis estadstico que se explica en el captulo 3.3. En primer lugar, se podr concluir

qu productos satisfacen las exigencias de curado y cules son mejores en trminos de costo y

eficiencia. En segundo lugar se determinar la influencia en la adherencia.

Tabla 4: Caractersticas de membranas para el estudio.

Membrana M1 Membrana M2

Clase Clase A Clase B

Color Blanco mbar

Densidad 0,98 [kg/dm3] 0,822 [kg/dm3]

Tasa de aplicacin 180 - 200 [gr/m2] -

33

Tabla 5: Caractersticas del retardador para el estudio

Retardador de evaporacin R

Color Verde

Densidad 1,00 1,03 [kg/dm3]

Tasa de aplicacin 100 - 200 [gr/m2]

Rendimiento 1 litro R + 9 litros de agua

3.2. Normas y especificaciones utilizadas para la realizacin de los ensayos

Los ensayos se realizarn de acuerdo a la norma ASTM C156 en el caso de compuestos con

aplicacin despus de la exudacin y LNV 26 en el caso de compuestos con aplicacin antes de

la exudacin.

Para los ensayos de adherencia se trabajar utilizando la norma ASTM C4541.

3.2.1. Hormigones: Mtodos de ensaye para compuestos lquidos formadores de membrana de curado (LNV 26-2003).

Esta norma es similar a la norma norteamericana ASTM C156. La diferencia entre ambas es que

la norma LNV 26-2003 es para ensayar membranas que son aplicadas antes del trmino de la

exudacin. En este caso, la prdida de agua por unidad de rea permitida al cabo de tres das es

de 0,65 [kg/m2]

3.2.2. ASTM C156-05: Mtodo estndar para medir retencin de agua de materiales de curado.

Esta norma especifica los ensayos necesarios para determinar la eficiencia de un compuesto

lquido de curado para hormign, medido a travs de su capacidad para reducir la prdida de

34

humedad durante la edad temprana del hormign. Se incluye los pasos necesarios para la

confeccin de las probetas y las mediciones que se debe tomar para determinar la prdida, para

compuestos aplicados despus de la exudacin. Tambin incluye en su anexo un ensayo

normalizado para obtener la tasa de evaporacin de la cmara de curado, la cual debe estar entre

2,0 y 3,4 [g/h].

A pesar de que no se ensayarn nicamente membranas de curado, sino tambin retardadores, se

utilizar la misma norma dado que todas las probetas deben encontrarse en igualdad de

condiciones, ms desfavorables que en la prctica. As ser posible sacar conclusiones

satisfactorias para la aplicacin real de los productos.

Las siguientes normas son nombradas en la norma ASTM C156.

3.2.3. ASTM C230-03: Especificaciones para la mesa de flujo para ensayos de cemento hidrulico.

Esta especificacin detalla los requisitos para la mesa de flujo y el de sus accesorios usados en la

fabricacin de las pruebas de flujo para la consistencia de morteros en ensayos de cemento

hidrulico. Se utiliza este ensayo para determinar la dosificacin de arena en el mortero.

3.2.4. ASTM D4541-02: Mtodo estndar para medir adherencia con ensayos de traccin directa.

Este mtodo de prueba entrega el procedimiento para evaluar la resistencia a la traccin

(designada comnmente como adherencia) de una capa en substratos rgidos tales como metal,

hormign o madera. La prueba determina la mayor fuerza perpendicular (en tensin) que un rea

superficial puede resistir antes de que una capa de material se separe.

En esta norma se detallan cuatro tipos de mquinas de arrancamientos, I, II, III y IV. La que se

ocupar en esta tesis es la Tipo I.

35

3.2.5. ASTM C778-06: Especificacin estndar para la arena graduada estndar.

Esta norma indica el tipo de arena que se utilizar para confeccionar los morteros bajo la norma

C156. Esta arena posee una dosificacin con una banda granulomtrica como se muestra en la

tabla y figura siguiente:

Tabla 6: Granulometra de la arena estndar

Malla Porcentaje de granos que pasan 1,180 [mm] (No. 16) 100 0,850 [mm] (No. 20) 100 0,600 [mm] (No. 30) 96 - 100 0,425 [mm] (No. 40) 65 - 75 0,300 [mm] (No. 50) 20 - 30 0,150 [mm] (No. 100) 0 - 4

Figura 8: Granulometra de la arena graduada estndar

3.2.6. ASTM C309-06: Especificacin estndar para compuestos lquidos de membrana de curado.

Esta norma entrega los tipos de membrana de curado y los requisitos generales, como color,

adherencia, reacciones, almacenamiento, etc. Adems se especifica que una membrana de curado

36

no debe permitir una prdida de agua superior a los 0,55 [kg/m2] despus de 72 horas desde su

aplicacin.

Una vez que los ensayos se hayan realizado y la toma de datos est completa, se analizarn estos

resultados estadsticamente.

Otras normas utilizadas indirectamente son:

ASTM C 87: Ensayos Para el evaluar el efecto de impurezas orgnicas del agregado fino en la resistencia de morteros.

ASTM C 150: Especificaciones para el cemento Prtland ASTM C 305: Uso de la mezcladora mecnica para pastas de cemento hidrulico y

morteros de consistencia plstica.

ASTM D 1475: Ensayos para obtener la densidad de capas lquidas, tintas y productos relacionados.

ASTM D 1653: Ensayos para obtener la transmisin de vapor de agua en capas de pelculas orgnicas.

ASTM D 2369: Ensayos para obtener el contenido voltil de capas.

3.3. Anlisis estadstico de resultados: Test Anova

En este estudio se obtendrn conclusiones a partir de los resultados obtenidos de los diferentes

ensayos. Se analizarn los efectos que genera el uso de distintos compuestos sobre la superficie

del mortero, tanto en adherencia como en prdida de agua. En ambos casos se tendrn 6 tipos

distintos de tratamientos (mtodos de curado), con 3 resultados cada uno. Para estimar si existen

diferencias importantes entre los distintos tratamientos se realizar un anlisis de la varianza,

conocido como Test Anova.

El Test Anova consiste bsicamente de comparar las varianzas entre los resultados de los

tratamientos. Dado que se tendr casos bastante extremos, ya que habr probetas sin curado y

otras con curado que seguramente darn buenos resultados, las diferencias entre ambos casos

37

sern relevantes. La dificultad est en estimar entre distintos mtodos de curado cual es el ms

efectivo.

Realizando el Test Anova se llega a un resultado, F, el cual es un estadstico que se comporta

como una F de Snedecor, que depende del nmero de tratamientos, t, y del nmero de resultados

por tratamiento, n, y de un nivel de significancia, el cual estima cuan relevante es suponer que

todos los tratamientos tienen el mismo efecto, , el cual para los efectos de este trabajo ser igual

a 0,05 (o nivel de significancia del 95%).

Si F > Ft-1,t(n-1),0,05 Los diferentes tratamientos tienen incidencia en los resultados.

Para realizar este anlisis se pueden utilizar herramientas computacionales especializadas en

registros de datos. El software que se usar para el anlisis de los resultados de los ensayos ser

SPSS 13.0.

Figura 9: Ingreso de datos

38

Figura 10: Resultados del test ANOVA

De donde se obtiene el valor de F, el cual se compara con el valor del estadstico que se obtiene

de la figura siguiente.

Figura 11: Puntos porcentuales de la distribucin F para un nivel de confianza del 95%.

39

3.4. Propagacin de errores

Dado que esta tesis se basa en clculos numricos, es necesario conocer la exactitud de los

resultados a travs de un anlisis de los errores que aportan cada una de las variables.

Propagacin de errores de una frmula f:

( ) 21, ,i

nf x

i i

f x xx

= K

[Ecuacin 6]

Donde x1,,xn son las distintas variables de la frmula y xi es el error asociado a la variable xi. De esta manera los resultados que se obtienen son del tipo f f.

40

4. REALIZACIN DE LOS ENSAYOS

4.1. Procedimientos generales para todos los ensayos

4.1.1. Mezcla de Mortero

Los morteros que sern confeccionados utilizan arena con la granulometra presentada en la

figura 8 del captulo 3. Este material proviene en este caso, de la costa central del pas. La arena

deber lavarse para eliminar la sal que tiene adherida. Luego ser secada en horno y tamizada de

manera de obtener la granulometra deseada.

Para comenzar se deben calcular las dosificaciones de arena, agua y cemento. Para esto se utiliza

el ensayo descrito en la norma C87 el cual necesita previamente describir cmo se realiza una

mezcla de mortero.

Para realizar la mezcla se deber cambiar algunas exigencias de la norma. Los pasos a seguir

segn la norma ASTM C305 son los siguientes.

1. Se coloca el agua en la mezcladora y se aade el cemento.

2. Se prende la mezcladora a velocidad lenta (135 a 145 [r/min]) por 30 segundos

3. Se aade la arena lentamente durante 30 segundos, sin detener la mezcladora.

4. Se detiene la mezcladora al cabo de este tiempo y se revuelve a velocidad media (275 a

295 [r/min]) por 30 segundos.

5. Se detiene la mezcladora y se remueve la mezcla adherida a las paredes internas

devolvindola a la mezcla total durante los primeros 15 segundos.

6. Se deja en reposo por 75 segundos ms, cubriendo el recipiente.

7. Se mezcla a velocidad media por un minuto.

41

El problema de las mezcladoras mecnicas es que tienen, por lo general, menos capacidad que la

necesaria para llenar 3 probetas, cantidad mnima requerida para cada combinacin. Por lo tanto,

se usar una betonera vertical con un sistema de brazos que giran a una sola velocidad. La otra

opcin es realizar la mezcla a mano.

En caso de usar la betonera, la mezcla se realizar siempre a la misma velocidad. En caso de

hacer la mezcla a mano, se podra modificar la velocidad pero siempre teniendo en cuenta el

margen de error y la poca capacidad de mantener un movimiento constante.

Figura 12: Mtodos de mezcla

Betonera vertical. Mezcla a mano.

4.1.2. Ensayo C87 y Norma C230: Determinacin de la dosificacin de arena.

Para este ensayo se necesita:

Mesa de flujo Molde de flujo cnico de bronce de altura 50,0 0,5 [mm], dimetro superior de 70,0

0,5 [mm] y dimetro inferior de 100,0 0,5 [mm] Pie de metro

42

Pisn de madera sellada para no absorber humedad Paleta metlica

A partir de una relacin A/C igual a 0,4 en peso, se deber calcular la cantidad de arena a ocupar

a travs del uso de una mesa de flujo. Los pasos a seguir segn la norma ASTM C87 son los

siguientes

1. La mesa de flujo deber limpiarse antes de comenzar los ensayos. Se preparar un

mortero iniciando la mezcla con una relacin arena/cemento indicada en la tabla 6.

2. Se colocar el molde con el dimetro mayor hacia abajo en el centro de la mesa.

3. Se echar una capa de mortero de 25 [mm] de espesor en el molde y se apisona 20 veces.

4. Se colocar la segunda capa ligeramente superando la capacidad del molde, apisonando

20 veces y se rasar con la paleta.

5. Se limpiar la superficie de la mesa y se secar.

6. Se quitar el molde verticalmente hacia arriba y se dejar caer la mesa a una altura de

12,7 [mm] 25 veces en 15 segundos.

7. Se medir el dimetro del mortero promediando cuatro resultados de dimetros medidos.

El flujo se medir como el aumento porcentual en el dimetro promedio del molde. La

dosificacin correcta deber producir un flujo de 35 5%. Si no se logra este flujo se debe cambiar la dosificacin y volver a realizar el ensayo. El mortero utilizado se debe desechar. A

pesar de que en la norma no se indican valores mnimos y mximos de dimetros, se estimar que

en 4 dimetros, la desviacin estndar deber ser menor al 3% del promedio.

43

Figura 13: Ensayo de mesa de flujo

Mesa y molde de flujo.

Realizacin del ensayo.

4.1.3. Norma C156: Armado y almacenamiento de probetas.

Para este ensayo se necesita:

Moldes metlicos rectangulares de 150 por 299,6 [mm] en el extremo superior y 144,6 por 289,9 [mm] en el extremo inferior, espesor 4,2 [mm] y profundidad interior de 50,4

[mm]

Pisn de madera Paleta de madera Cmara de curado, la cual debe encontrarse a 37,8 1,1C y a una humedad relativa de 32

2%. Adems, dentro de la cmara debe haber un flujo de aire tal que la tasa de evaporacin se encuentre entre los 2,0 y 3,4 gramos/hora21.

Parafina slida derretida Compuesto desmoldante

Una vez que se tenga las dosificaciones de arena se comenzar la mezcla con el procedimiento

explicado en el punto 4.1.1 y se arman las probetas.

21 Estos valores se obtienen a partir de ensayos sealados en el Anexo 1 de la norma ASTM C156.

44

1. Se deber tener cuidado de que los moldes estn limpios y previo al llenado se aplicar

con una brocha el compuesto desmoldante en toda la superficie interna del molde.

2. Se llenar la mitad del molde alisando con el lado opuesto de la cuchara. Se compactar

con el pisn aplicando 50 golpes.

3. Se colocar la segunda capa rebalsando la capacidad del molde. Se apisonar esta capa de

igual manera.

4. Usando el pisn a lo largo, se presionar toda la superficie.

5. Se rasa en la direccin larga del molde con una paleta de madera para darle un acabado

poroso.

6. Antes de aplicar el producto se deber hacer una ranura en forma de V de 3 [mm] de

ancho y profundidad, usando una punta de una esptula o paleta, a lo largo de toda la

superficie que se encuentre en contacto con la pared del molde, para evitar agrietamiento

de esta zona por el contacto.

7. Los surcos se debern llenar con el sellante, el cual no debe reaccionar ni con el mortero

ni con el producto de curado.

8. Se pesarn las probetas y se registrar su peso al cual se le denominar M1 [g].

9. Se colocar las probetas dentro de la cmara de curado ordenndolas de tal forma que

entre probetas y paredes de la cmara haya entre 50 y 175 [mm]. Se permite usar moldes

vacos para que todas las probetas estn espaciadas de igual forma.

45

Figura 14: Armado de probetas.

(a) (b)

(c) (d)

(a) Aplicacin del compuesto desmoldante. (b) Rasado de probetas.

(c) Aplicacin del sellador. (d) Almacenamiento en cmara de membrana de curado

4.2. Ensayo de prdida de agua por evaporacin.

Se tendr 4 casos distintos de aplicacin:

CASO 1: Probetas sin producto de curado CASO 2: Probetas con retardador de evaporacin CASO 3: Probetas con membrana de curado CASO 4: Probetas con retardador de evaporacin y membrana de curado.

46

El caso 1 se le llamar Caso Base por tratarse de probetas sin productos de curado y cuyo manejo

se explic en el captulo 4.1.3. Al final de su armado se obtienen los pesos M1. Las probetas se

mantendrn en la cmara de curado hasta que se cumplan 24 horas desde su confeccin y se

pesarn (M21), se volvern a guardar y se registrarn los pesos a las 48 horas (M22) y 72 horas

(M3) despus del armado de probetas.

Prdida de masa [g]:

1 3ML M M= [Ecuacin 7]

Se calcula el rea superficial de las probetas, A2, desde el borde interno del compuesto de sellado.

Prdida de masa por unidad de rea [kg/m2]:

2

1000 MLLA

= [Ecuacin 8]

Los 3 ltimos casos se ensayarn aplicando los productos en dos tiempos distintos. El primer

conjunto de ensayos ser aplicando los productos a los 30 minutos del armado de probetas. El

segundo conjunto de ensayos ser esperando que el afloramiento de agua a la superficie acabe,

esto entre la primera y segunda hora despus del armado de probetas. En total se tendr el Caso

Base ms 6 casos de curado.

Previo a efectuar las mediciones, deber determinarse el clculo de la densidad del compuesto de

curado y el clculo de la materia no voltil del compuesto, utilizando la norma ASTM D1475 y

ASTM D2369 respectivamente.

4.2.1. D1475: Clculo de la densidad de un compuesto de curado.

Se deber llevar a cabo este ensayo si se desconoce la densidad del compuesto de curado..En el

caso de este estudio, las densidades son conocidas, y como se ver ms adelante, no sern

necesarias, pero el proceso se explica para aquellos casos en que sea necesario.

47

Picnmetro Termmetro con exactitud hasta 0,1C

Primero se deber calibrar el picnmetro. Para eso se siguen los pasos indicados en el captulo 8

de la norma ASTM D 1475-96. Este mtodo es anlogo para el clculo de la densidad del

producto a ensayar.

Densidad del producto [g/ml]:

( ) VwWDm = [Ecuacin 9]

Donde w es el peso del envase vaco, W es el peso del envase con producto y V el volumen del

contenedor.

La norma establece que para asegurar la confiabilidad del resultado, es conveniente repetir el

procedimiento para calcular un promedio en distintos das. La diferencia debe ser menor al 0,6%

y si no se cumple este valor, se deber repetir el ensayo.

4.2.2. D2369: Clculo de la materia no voltil del compuesto.

Balanza Platos metlicos con la misma superficie que los moldes utilizados, de peso W1. Horno

Se agrega la misma cantidad de compuesto que la que se ocup para sellar la probeta. El plato se

introduce a la cmara de curado con su molde correspondiente y al cabo de los tres das de

almacenamiento, se toma su peso W2.

48

% del contenido no voltil

( )2 1 100ANV W W S= [Ecuacin 10]

Donde SA es el peso del compuesto.

4.2.3. Realizacin del ensayo para casos 2, 3 y 4.

4.2.3.1 Aplicacin del producto a los 30 minutos del armado de probetas para los casos 2 y 3.

Vaporizador: Pistola elctrica TM-11 con capacidad para 1 litro y poder de disipacin de 45 [W].

El procedimiento a seguir ser el mismo tanto para el caso 2, con aplicacin del retardador de

evaporacin, como para el caso 3, con membrana de curado.

Se debe calcular la masa del compuesto de curado a travs de la tasa de aplicacin de la pistola,

la densidad del compuesto y el rea de aplicacin. Esto se utiliza en terreno donde no se puede

estimar la cantidad de compuesto aplicado ya que no se puede pesar la muestra.

Se calcular su masa MA usando la tasa de aplicacin TA [m2/l] del vaporizador, el rea

superficial de la probeta A1 incluyendo el compuesto sellador y su densidad Dm.

Masa de un compuesto de curado por aplicar [g]

TAADMA m 1= [Ecuacin 11]22

Si la tasa de aplicacin no se especifica, se aplicar el producto a una tasa de 200 [ml/m2]. Como

los productos tienen densidades muy cercanas a 1,0 kg/l, esto equivale a 9 gramos de producto en

los 450 cm2 de superficie. Luego se podr determinar la cantidad de producto aplicado

22 Esta ecuacin se sugiere a partir de las indicaciones expuestas en el punto 11.1 de la norma ASTM C156-03.

49

comparando la masa M1 con el peso despus de la aplicacin que deber ser igual a M1 + MA. Se

deber pesar la probeta y registrar su peso como M2, el cual no podr diferir de la suma anterior

en ms de un 10%, si no, repetir el ensayo.

En el caso de laboratorio, las muestras se pesan sin compuesto de curado y luego con compuesto.

Luego, dividiendo esta diferencia por el rea de aplicacin se obtiene la cantidad aplicada por

unidad de rea.

Figura 15: Vaporizador

Las probetas volvern a ser guardadas en la cmara y se pesarn a las 24 horas siguientes a la

aplicacin de producto (M12), a las 48 horas siguientes, (M13), y a las 72 horas siguientes (M3).

Prdida de masa [g]:

( )1 3ML M NV MA M= + [Ecuacin 12]

Donde

2 1MA M M= [Ecuacin 13]

50

Se recalcula el rea superficial de las probetas, A2, desde el borde interno del compuesto de

sellado.

Prdida de masa por unidad de rea [kg/m2]:

2

1000 MLLA

=

4.2.3.2 Aplicacin del producto a los 30 minutos de armado para el caso 4.

El ltimo caso es la aplicacin conjunta de retardador de evaporacin y membrana de curado.

Para esto, se aplicar el retardador a los 30 minutos de armado de probeta, se tomar el peso M2 y

luego se llevar a la cmara de curado. A las 7 horas siguientes se tomar el peso MR y se aplicar

la membrana de curado, tomando el nuevo peso MR+M, y se volver a guardar en la cmara. A las

24 horas siguientes a la aplicacin del retardador, se tomar el peso M21, luego a las 48 horas M22

y finalmente a las 72 horas M3.

Teniendo como datos, el rea incluyendo compuesto sellador A1, la densidad del retardador DR y

de la membrana DM, la tasa de aplicacin del retardador TAR y de la membrana TAM y el

porcentaje no voltil del retardador NVR y de la membrana NVM, se tiene:

1RR

R

D AMATA= [g] 1MM

M

D AMATA

= [g]

Prdida de masa del compuesto de curado [g]:

C R R M MML NV MA NV MA= + [Ecuacin 14]

Prdida de masa [g]:

1 3CML M ML M= + [Ecuacin 15]

51

2

1000AMLL = [kg/m2]

Cada caso contar con 3 probetas. Si la diferencia entre la mayor prdida registrada y la menor

est sobre los 0,15 [kg/m2], dentro de las 3 probetas, se debe repetir el ensayo.

4.2.3.3 Aplicacin de producto cuando la exudacin haya acabado.

Brocha

Para determinar el fin de la exudacin se realizar el armado de las probetas como se explic en

el punto 4.1.1 y luego se llevar a la cmara de curado. Cuando se observe que la humedad

superficial desaparece, se sacarn las probetas y se pasar una brocha suavemente por esta zona

con fuerza suficiente para remover la lechada que se forme sin estropear la superficie del

mortero. Si aflora agua de exudacin, se volver a la cmara de curado y se sacar cuando se

observe que el agua que apareci por el paso de la brocha ha desaparecido. Se repetir el paso de

la brocha. Si no aflora agua quiere decir que la exudacin ha terminado. A este tiempo se le

denominar T0 (el cual es variable para todas las probetas).

Tanto para el caso 2 como para el caso 3, se aplicar el producto en T0 y se tomarn los datos tal

y como se explic para los ensayos anteriores, con aplicacin de producto a los 30 minutos de

armado de probetas.

En el caso 4 se aplicar el retardador de evaporacin a los 30 minutos de armado de probetas y se

devolver las probetas a la cmara de curado. Se aplicar la membrana despus de T0 y se

proceder a tomar los datos tal y como se hizo en el caso de aplicacin de productos a los 30

minutos de armado de probetas.

4.3. Ensayo de adherencia

Se utilizan los siguientes elementos adicionales:

52

Mquina de arrancamientos Adhesivo, poxipol Molde metlico, o de PVC, de 5 [cm] de dimetro

Cuando finaliza el registro de datos del ensayo de prdida de agua, las probetas se desmoldarn y

se llevarn a la cmara hmeda. Pasadas 24 horas se sacarn y sobre la superficie de la probeta

endurecida se colocar una segunda capa fresca de mortero, siguiendo las instrucciones del punto

4.1.1, con una altura de 25 [mm] al cual se le har un sacado utilizando el molde metlico. Se

llevar el conjunto a una cmara hmeda por 14 das. Al cabo de ese tiempo, sobre el sacado

circular, se colocar un adhesivo de alta resistencia y encima el aparato circular de la mquina. Se

armar la mquina y se empezar el ensayo. La fuerza aplicada se sube gradualmente. Cuando las

dos superficies se desprendan, se anotar F, la carga de rotura en Newton.

Adherencia [MPa]:

2

4 FXd= [Ecuacin 16]

Figura 16: Esquema del ensayo de adherencia

53

Figura 17: Mquina de arrancamientos tipo I

Segn la norma ASTM D4541 los resultados son aceptables si es que cumplen las condiciones de

la siguiente tabla.

Tabla 7: Precisin de los datos del ensayo de adherencia

Instrumento Coeficiente de variacin, %

Diferencia mxima aceptable, %

Dentro del laboratorio Tipo IV 8,5 29,0

Tipo I, II, III 12,2 41,0 Entre laboratorios

Tipo IV 8,7 25,5 Tipo I, II, III 20,6 58,7

Diferencia relativa entre dos resultados [%]:

( )( )1 21 2 100/ 2

x xx x

+ [Ecuacin 17]

54

Figura 18: Confeccin de probetas para ensayo de adherencia

(a) (b)

(c) (d)

(a) Colocacin de segunda capa de mortero fresco. (b) Cortes

(c) Pegado de discos metlicos. (d) Extraccin con mquina

55

5. RESULTADOS Y ANLISIS

5.1. Determinacin de la dosificacin de arena

Tabla 8: Dosificacin inicial para 3 probetas

Arena entre mallas 16 - 30 : 157 [g] Arena entre mallas 30 50 : 5.495 [g] Arena entre mallas 50 -100 : 2.198 [g]

CementoArena = 1,31

Arena total : 7.850 [g] Cemento Corriente : 6.000 [g]

Agua total : 2.400 [g] CA = 0,4

A partir de esta dosificacin se obtuvo los siguientes dimetros:

D1 = 138 [mm] D2 = 142 [mm] D3 = 136 [mm] D4 = 141 [mm]

DMEDIO = 139,25 [mm] = 100 [mm] + 39,25%

Desviacin Estndar = 2,8 = 1,98 % de DMEDIO Cumple

5.2. Ensayo de prdida de agua por evaporacin

Las ecuaciones mencionadas en el captulo anterior, para el clculo de los grficos y tablas de

este captulo, son las siguientes:

% del contenido no voltil

( )2 1 100ANV W W S= [Ecuacin 10]

Prdida de masa [g]:

( )1 3ML M NV MA M= + [Ecuacin 12]

56

Prdida de masa por unidad de rea [kg/m2]:

2

1000 MLLA

= [Ecuacin 9]

5.2.1. Propagacin de errores.

Propagacin de errores de una frmula f:

( ) 21, ,i

nf x

i i

f x xx

= K

[Ecuacin 6]

Para la ecuacin 9 se tiene que

2

2 2

22 2

1000 MLL AML

A A = +

Es necesario calcular los errores asociados a la ecuacin 12, ML, y al rea A2. Los clculos

completos de esta seccin se encuentran en el captulo 8.1.1.

Finalmente se obtiene que el error ms desfavorable es L = 0,04 [kg/m2]

5.2.2. Resultados de ensayos de prdida de agua por evaporacin

Las figuras muestran la prdida para los seis sistemas de curado, previo a la exudacin y despus

de la exudacin:

Caso Base: Base Caso Retardador: Ret Caso Membrana M1: M1 Caso Membrana M2: M2 Caso Retardador + Membrana M1: R + M1

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