hormigon en climas calidos y frios.pdf======================================VACIADO DEL HORMIGON EN CLIMAS FRIOSEl clima fro puede causar problemas en el mezclado, vaciado, tiempos de fraguado, y curado del hormign, teniendo un efecto adverso en las propiedades fsicas y la vida de servicio. El comit 306 de la ACI (American Concrete Institute) define el clima fro como un perodo cuando, por ms de tres das consecutivos, existen las siguientes condiciones: La temperatura ambiente promedio es menor a 4 C. La temperatura ambiente es menor a 10 C por ms de media hora, en un perodo de 24 horas. La temperatura ambiente diaria, es el promedio de la temperatura ms alta y la ms baja, que ocurre durante un perodo comprendido entre medio da y media noche. El tiempo de fraguado del hormign, se incrementa aproximadamente un tercio por cada 5 C de reduccin de temperatura. Las bajas temperaturas disminuyen el calor del proceso de hidratacin, y retardan significativamente el tiempo de fraguado del hormign, lo que resulta en una reduccin de la resistencia a compresin a edades tempranas, y un incremento en resistencia a edades mayores. La influencia que pueden tener las bajas temperaturas en las propiedades del hormign endurecido, se menciona en el reporte 306 del ACI 306 R-88 acerca del vaciado de hormign a bajas temperaturas, que expresa : " Se deben aprovechar las oportunidades proporcionadas por el clima fro, para vaciar hormign a bajas temperaturas. El hormign vaciado a bajas temperaturas , (entre 5 y 13C) se protege contra el congelamiento y es curado por largo tiempo, desarrollando resistencia finales ms altas y mayor durabilidad. El hormign presenta menos fisuramiento trmico, que un hormign similar vaciado a mayores temperaturas". En condiciones de temperatura bajo cero, el tiempo de fraguado, el desarrollo de resistencias, y las caractersticas de durabilidad del hormign que no ha sido protegido, sern afectadas severamente. Por ejemplo, el hormign: No debe exceder los lmites de la relacin agua / hormign, recomendados en el ACI 201.2 R-92, "Gua para el hormign durable". Expuestos a ciclos de hielo y deshielo, mientras que se encuentre en una condicin saturada o en servicio deber tener una inclusin de aire apropiada (ver ACI 201.2 R-92). Congelado puede perder hasta un 50 % de resistencia a compresin de 28 das. Se congelar en estado plstico cuando la temperatura de la mezcla baje de 2C y se mantenga sin mover. Una que haya formado el hielo, no ocurrir la hidratacin normal y el tiempo de fraguado del hormign se afectar seriamente.

Protegerlo del congelamiento hasta que haya alcanzado la resistencia de compresin de por lo menos 3.5 Mpa (500 Psi), no se daara por la exposicin a un solo ciclo de congelamiento. Se han establecido prcticas para el vaciado del hormign en climas fros, que asegurarn el desarrollo satisfactorio de las resistencias. El objetivo de esta practicas es: Mantener condiciones de curado que permitan el desarrollo normal de resistencias. Asegurar que el hormign desarrolle la resistencia requerida, para la remocin segura de las cimbras. Limitar los cambios rpidos en la temperatura del hormign, para soportar los esfuerzos trmicos. CONTROL DE LA TEMPERATURA DEL HORMIGN. En climas fros, la temperatura de la mezcla del hormign deber controlarse para que cuando el hormign se vace, su temperatura no baje de ciertos valores. La temperatura del hormign al momento del vaciado, deber estar siempre cerca del mnimo de las temperaturas establecidas. Hay que tener presente que las temperaturas de vaciado no debern ser superiores a 10C que estos valores mnimos. Las altas temperaturas del hormign no ofrecen mayor proteccin contra el congelamiento, ya que la prdida del calor es mayor cuando las temperaturas del hormign son mayores que las temperaturas ambientales. Las altas temperaturas del hormign requieren ms agua de mezcla para llegar al asentamiento requerido, incrementan la velocidad de la prdida de asentamiento y las retracciones trmicas, as como la posibilidad de fisuramiento por retracciones trmicas, debido a que la perdida de humedad es mayor. La temperatura del hormign al momento del mezclado est influenciada por la temperatura, calor especfico y la cantidad de sus componentes. La temperatura aproximada del hormign puede calcularse haciendo la ecuacin:

Donde: C: Peso del cemento tC: Temperatura del cemento P: Peso de la piedra tP: Temperatura de la piedra Ar: Peso de la arena tAr: Temperatura de la arena WP: Peso de la humedad de la piedra WAr: Peso de la humedad de la arena Ag: Peso del agua del amasado tAg: Temperatura del agua de amasado. La temperatura del hormign puede incrementarse 0.5 C aumentando: _ Temperatura del cemento: 4C. _ Temperatura del agua: 2C. _ Temperatura de los agregados: 1C. De todos los materiales para fabricar hormign, el agua es la ms fcil y la ms prctica de calentar. El peso de los agregados y el cemento en una mezcla tpica para clima fro, es mayor que el peso del agua. Sin embargo, el agua puede almacenar cinco veces ms calor, que el material slido del mismo peso. RELACION ENTRE LA TEMPERATURA AMBIENTE Y LA DEL HORMIGON DURANTE LA COLOCACIONTemperaturas ambiente Encima de -1C De -1 a -17,5C Debajo de 17,5C Cada gradual mxima de temperatura aceptable 24 hs. despus de finalizar el perodo de proteccin Mnima dimensin de la estructura en centmetros Seccin delgada Seccin mediana - de 30 30 a 90 15,5 C 18 C 21 C 13C 16C 18C Seccin grande + de 90 a 180 10C 13C 16C Hormign masa + de 180 7 C 10 C 13 C

28 C

22C

17C

11 C

MATERIALES DE HORMIGN. El uso de cementos de fraguado rpido, puede mejorar las caractersticas de endurecimiento del hormign en clima fro. La hidratacin del cemento, causa un incremento de temperatura de 5 a 8 C por 45 kg de cemento. El incremento en la temperatura del hormign debido a la hidratacin del cemento, es directamente proporcional a su contenido de cemento. El cemento tipo 3, puede utilizarse para alcanzar rpidos tiempos de fraguado, adems de altas resistencias tempranas. Las ventajas principales del cemento tipo 3 ocurren a lo largo de los primeros siete das. Las cenizas volantes y otros materiales puzolnicos y escoria granulada, se utilizan como reemplazos parciales del cemento Prtland. Estos materiales pueden utilizarse con aditivos acelerantes, para obtener el desempeo deseado del hormign para vaciados en climas fros. Los requisitos para obtener buenos resultados en vaciado y curado del hormign en climas fros, son bsicamente los mismos que los del hormign vaciado en otros tipos de climas. El hormign debe vaciarse en el lugar permanente y en capas, para permitir la vibracin adecuada; utilice rompevientos, cure y proteja de la prdida de humedad y el congelamiento. ADITIVOS QUMICOS. Los aditivos qumicos que cumplen con ASTM C-494 Tipos C: acelerantes, y E: reductores de agua y acelerantes, mejoran el hormign vaciado durante climas fros. Los beneficios obtenidos de estos aditivos incluyen: Menor demanda de agua (mnimo 5%) Tiempo de fraguado ms rpido (ver figura 3) Mejor trabajabilidad durante el vaciado. Rpida remocin y re uso de cimbras. Incremento en las resistencias tempranas.

CURADO Curar es mantener un contenido de humedad y temperatura satisfactorios en el hormign durante sus etapas tempranas para el desarrollo de las propiedades deseadas. El curado mnimo recomendado es de siete das. El curado inadecuado puede causar agrietamiento por retracciones plsticas y afectar el desarrollo de resistencias y durabilidad. El hormign recin vaciado en climas fros debe protegerse del secado para que ocurra la hidratacin adecuada. Normalmente, se deben tomar las medidas necesarias para prevenir la evaporacin de la humedad del hormign. Los mtodos de curado incluyen el uso de plsticos y papel impermeable, mantas blancas de curado y membranas de curado. No se recomienda curar con agua en climas fros.

CONTROL DE FISURAMIENTO POR RETRACCIN. Las fibras sintticas de polipropileno reducen la formacin de asentamiento plstico y fisuramiento por retraccin. Adems: Ayudan a mantener las grietas unidas. Sirven de esfuerzo contra la formacin de fisuramientos por retracciones plsticas. Aumentan la resistencia a la abrasin. No cambian las proporciones de mezcla.

RESUMEN. Las dificultades del vaciado del hormign en climas fros, son causadas principalmente por bajas temperaturas ambientales y por no proteger al hormign del congelamiento. Estas condiciones afectan la calidad del hormign al extender el tiempo de fraguado, reducir el desarrollo de resistencias e incrementar el potencial de fisuramiento por retracciones plsticas. El tiempo de fraguado, resistencia, durabilidad, y otras propiedades deseadas del hormign, pueden obtenerse en climas fros, realizando las siguientes recomendaciones: Utilizar ingredientes tibios en el hormign. Planear con anticipacin los vaciados en climas fros. Prevenir el congelamiento del hormign. Limitar los cambios rpidos en la temperatura del hormign. Evitar el vaciado del hormign en sustratos congelados.

TEMPERATURA MINIMA DEL HORMIGON FRESCO DURANTE EL PERIODO DE PROTECCINMnima dimensin de la estructura en centmetros Seccin delgada Seccin mediana - de 30 30 a 90 Encima de -1C 13 C 10 C Seccin grande + de 90 a 180 7 C Hormign masa + de 180 5 C

TIEMPO MINIMO DE PROTECCION DURANTE EL TIEMPO FRIO CON LA TEMPERATURA DE PROTECCIONSituacin de servicio de la estructura No cargada No expuesta al aire No cargada No expuesta al aire Parcialmente cargada Expuesta al aire Carga total Expuesta al aire Unicamente para prevenir daos por heladas Cemento normal 2 das Cemento (*) A.R.I. 1 da Para seguridad de la resistencia prevista Cemento normal 2 das Cemento A.R.I. 1 da

3 das

2 das

3 das

2 das

3 das

2 das

6 das

4 das

3 das

2 das

6 a 14 das previa verificacin de la resistencia con testigos dejados al aire en obra.

(*) O agregar 60 kg de cemento normal por m3.

DESARROLLO DE LA RESISTENCIA DE UN HORMIGN PARA DISTINTAS CANTIDADES UNITARIAS DE CEMENTO PORTLAND NORMAL TEMPERATURAS DE CURADO 4,5 C

MODIFICACIN DE LA TEMPERATURA DEL HORMIGN FRESCO POR AGREGADO DE AGUA DE AMASADO CALIENTE (Agregados y Cemento a O C)

PERDIDA DE TEMPERATURA DEL HORMIGN POR LA ACCIN DEL FRO, COLUMNAS PROTEGIDAS Y SIN PROTECCIN

VACIADO DEL HORMIGN EN CLIMAS CALIDOSEl clima clido puede llegar a causar problemas en el mezclado, vaciado y curado del hormign, teniendo efectos adversos en las propiedades fsicas y la vida til. Esta gua ha sido desarrollada por MBT, para asistir al mandante, propietarios, especificadores, contratistas y fabricantes de hormign premezclado en el diseo, fabricacin, entrega, vaciado y curado del hormign de calidad en climas clidos.

El comit ACI 305 define el clima clido como "cualquier combinacin de altas temperaturas ambientales y del hormign, baja humedad relativa, radiacin solar y velocidad del viento. Los efectos de las temperaturas altas, radiacin solar y baja humedad relativa del hormign, son ms pronunciados con el incremento en la velocidad del viento (ver figura 1) y pueden llevar a la rpida evaporacin de humedad, causa principal de fisuramiento por retracciones plsticas.

PROBLEMAS POTENCIALES Los problemas potenciales del clima caluroso pueden ocurrir en cualquier momento del ao en climas tropicales o ridos, y ocurren generalmente durante el verano en otros climas. Los problemas asociados con el hormign recin mezclado, vaciado durante climas calurosos, incluyen el incremento de: Demanda de agua. Velocidad de prdida de asentamiento. Tendencia a remezclar. Dificultad en el manejo del vaciado, compactacin y acabado. Velocidad de fraguado. Presencia de agrietamiento por retracciones en estado plstico. Curado temprano. Cantidad de aditivo inclusor de aire requerido.

El clima clido puede incrementar en el hormign endurecido lo siguiente: Retraccin por secado y fisuramiento trmico diferencial. Permeabilidad.

Y reducir: Durabilidad. Homogeneidad de la apariencia superficial. Resistencia a compresin y a flexin. El reporte acerca del vaciado del hormign en climas clidos del ACI 305-91 plantea que: "el hormign puede producirse en clima clido si lmites mximos en la temperaturas de vaciado, y tendrn un desempeo satisfactorio si se observan las precauciones apropiadas de proporcinamientos, produccin, entrega, vaciado y curado. Como parte de stas precauciones, se deber poner un esfuerzo especial para mantener la temperatura del hormign tan baja como sea posible."

CONTROL DE TEMPERATURA DEL HORMIGN La temperatura del hormign al momento del mezclado es influenciada por la temperatura, calor especfico y cantidad de sus componentes. La temperatura aproximada del hormign, puede calcularse haciendo la siguiente ecuacin: T = ( 0.22 (TaWa + TcWc) + Tw Ww + Twa Wwa) / (0.22 (Wa + Wc) + Ww + Wwa)) T = temperatura del hormign recin mezclado. Ta, Tc, Tx y Twa = temperatura de los agregados, del cemento, del agua de mezcla aadida y del agua libre sobre los agregados, respectivamente. Wa, Wc, Ww y Wwa = peso de los agregados, cemento, agua aadida y el agua libre sobre los agregados, respectivamente.

La temperatura del hormign puede incrementarse 0,5C aumentando: Temperatura del cemento: 4C. Temperatura del agua: 2C. Temperatura de los agregados: 1C.

De todos los materiales para fabricar hormign, el agua es lo ms fcil de enfriar. Usando hielo como parte del agua de mezcla, le ayudar a reducir la temperatura del hormign. La cantidad de hielo usado deber incluirse como parte del agua de la mezcla, y no deber exceder la relacin agua / cemento. Las siguientes medidas le ayudarn a controlar la temperatura al momento del bacheo, o durante el proceso de hidratacin. Rociar los agregados. Almacenar los agrgados en un lugar sombreado. Uso de nitrgeno lquido. Uso de aditivos para controlar el fraguado. Uso de cemento de cenizas volantes / escoria. Uso de reductor de evaporacin. El uso de cementos de fraguado lento mejorar las caractersticas de manejo del hormign en clima clido.

La hidratacin del cemento, causa un incremento de temperatura de 5 a 8C por 45 kg. de cemento. El incremento en la temperatura del hormign, debido a la hidratacin del cemento, es directamente proporcional a su contenido de cemento. Las cenizas volantes y otras puzolanas, y la escoria granulada, se utilizan como reemplazos parciales del cemento Prtland, disminuyendo la velocidadde fraguado y desarrollo de resistencias del hormign. Ambas son caractersticas positivas en el vaciado de hormign en climas clidos. Los requisitos para obtener buenos resultados en vaciado y curado del hormign en climas clidos, son bsicamente los mismos que los del hormign vaciado en otro tipo de clima. El hormign debe vaciarse en un mismo lugar y en capas de poco espesor, para permitir la vibracin adecuada; utilice rompevientos, cure y proteja de la prdida de humedad; vace a horas cuando se puede evitar el calor.

ADITIVOS QUIMICOS Se recomienda el uso de los aditivos qumicos sujetos a ASTM C-94 Tipos B, retardantes; Tipo D, reductor de agua y retardante, para el vaciado del hormign en climas clidos. Los beneficios obtenidos de estos aditivos son: Menor demandade agua (mnimo 5%). Mejor trabajabilidad durante el vaciado. Fraguado ms lento. Reduccin en la velocidad de evolucin de calor. Incremento en resistencias a compresin. Adems, los aditivos Tipo G proporcionan una reduccin de agua mnima de 12% y retencin extendida de asentamiento del hormign rheoplstico ( cono > 18 cm.).

PRODUCTOS MISCELNEOS Las fibras de polipropileno reducen el asentamiento plstico y el fisuramiento por retraccin plstica. Estas fibras adems: Mantienen las grietas unidas y cerradas. Disminuyen el fisuramiento por retracciones plsticas. Aumentan la resistencia a la abrasin. Son compatibles con los tratamientos superficiales. No cambian las proporciones de mezcla. El uso de un reductor de evaporacin mejorar la calidad del hormign. Esta pelcula monomolecular: Reduce los costos de acabado totales. Reduce encostramiento y fisuras por retraccin plstica. Reduce la evaporacin de la humedad superficial. Aumenta la superficie de trabajo de cada acabador. No es un compuesto de curado para hormign.

CURADO Curar es mantener un contenido de humedad y temperatura satisfactorios en el hormign, durante sus etapas tempranas para el desarrollo de las propiedades deseadas (ver figura 5). El periodo de curado mnimo recomendado es de 7 das. El curado inadecuado puede causar agrietamiento por retracciones plsticas, y afectar el desarrollo deresistencia y durabilidad. Los mtodos de curado son: Curado por humedad (inmersin y rociado continuo). Papel impermeable y telas de plstico ( mantas de curado). Membranas de curado.

EFECTO DEL TIEMPO DE CURADO SOBRE LA RESISTENCIA

SOLUCIONES La resistencia, durabilidad y otras propiedades deseables del hormign pueden obtenerse en climas clidos por medio del uso de las siguientes tcnicas. Uso de componentes fros para el hormign. Evitar el mezclado prolongado de los materiales para el hormign. Proteccin de materiales y equipo contra el calor. Buena planeacin (de los vaciados en climas clidos). Tcnicas de ensayo apropiadas (ASTM C-31). RESUMEN Las dificultades con el clima clido son causadas principalmente por: las altas temperaturas y la rpida evaporacin del agua del hormign. Estas condiciones afectan negativamente la calidad del hormign, ya que se acelera la velocidad de fraguado, se reduce la resistencia y pueden ocurrir fisuramientos en el estado plstico o endurecido. El curado es ms crtico y la inclusin de aire es ms difcil de alcanzar, los especimenes para ensayo de resistencia en obra se afecta de la misma manera que el hormign colocado. Si se siguen todas las precauciones y recomendaciones de la ACI, se lograr un vaciado de hormign exitoso en climas clidos.

FISURAS EN EL HORMIGONLa naturaleza del hormign, el proceso de hidratacin del cemento y las acciones atmosfricas, hacen que las fisuras estn consustanciadas con el mismo. Las fisuras son roturas que aparecen generalmente en la superficie del hormign, por la existencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia. Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza, se convierte en grieta. Cul es la diferencia prctica entre una fisura y una grieta? La fisura "no trabaja", y si se la cierra con algn mtodo simple no vuelve a aparecer. La grieta en cambio "s trabaja", y para anularla hay que eliminar el motivo que la produjo y adems ejecutar trabajos especiales para "soldarla". Las fisuras se originan en las variaciones de longitud de determinadas caras del hormign con respecto a las otras, y derivan de tensiones que desarrolla el material mismo por retracciones o entumecimientos que se manifiestan generalmente en las superficies libres. IDENTIFICACION DE LAS GRIETAS Grietas paralelas a la direccin del esfuerzo se producen por esfuerzo de compresin. Son muy peligrosas, especialmente en columnas porque "no avisan", ya que son producto de un agotamiento de la capacidad de carga del material, y el colapso puede producirse en cualquier momento. Grietas normales a la direccin del esfuerzo, indican que ste es de traccin. Grietas verticales en el centro de la luz de una viga, en las secciones de mximos momentos flectores, se originan en esfuerzos de flexin y se deben generalmente a armaduras insuficientes. Grietas horizontales o a 45 en vigas, son debidas al esfuerzo de corte y se deben a secciones insuficientes de hormign en los apoyos, y/o secciones insuficientes de armaduras de refuerzo en estribos y en hierros doblados en los apoyos. Grietas que van rodeando la pieza de hormign con una tendencia a seguir lneas a 45, son debidos a esfuerzos de torsin y denotan armaduras de refuerzo insuficientes para contrarrestarlos. REPARACIN DE LAS GRIETAS Por su naturaleza misma, ya que son debidas generalmente a fallas de diseo con insuficientes secciones de hormign y/o armaduras de refuerzo, exigen trabajos importantes que incluyen el reclculo de la estructura daada y luego refuerzo de las mismas, u otras medidas que escapan a este trabajo.

FISURAS Pueden producirse por esfuerzos originados en la retraccin trmica o hidrulica. La retraccin trmica se produce por una disminucin importante de la temperatura en pezas de hormign cuyo empotramiento les impide los movimientos de contraccin, lo que origina tensiones de traccin que el hormign no est capacitado para absorber. En general, no conllevan riesgos estructurales y deben ser estudiadas caso por caso por ser atpicas. Hay una fisura muy comn que se produce en la parte superior de las vigas siguiendo la lnea de los estribos. Se debe al calentamiento de los hierros por el sol, que hace perder la humedad a la mezcla en la zona de contacto con los mismos. Las fisuras por retraccin hidrulica, pueden ser por "contraccin de fraguado" o por "secado lento" del hormign. Las ms comunes son las de "contraccin por fraguado", que se producen en losas no muy gruesas y de espesor uniforme (pavimentos, losas de entrepisos y techos de edificios, etc.) por la rpida desecacin superficial con relacin a la masa por la accin del sol y especialmente del viento, o por la combinacin de ambos, estas fisuras aparecen en la superficie en forma de "viboritas", ubicadas al azar y orientadas en cualquier direccin. Las fisuras por "secado lento" del hormign aparecen en piezas estructurales cuyos movimientos de retraccin estn impedidos por su empotramiento o -en el caso de los pavimentos-, por su adherencia al terreno. En stos, si no se les hacen las juntas de contraccin con las separaciones adecuadas, aparecen espontneamente, a intervalos regulares, en direccin normal al sentido de marcha y de un espesor regular. FISURAS DE ENTUMECIMIENTO Son provocadas por un aumento del volumen del hormign que puede deberse a materiales expansivos incluidos en la masa. Las ms conocidas son las expansiones producidas por la reaccin lcaliagregado (Alcali-slice) que destruyen velozmente la estructura; y otras ms lentas como el ataque por sulfatos, la oxidacin de los hierros de refuerzo o elementos frricos empotrados en la masa del hormign, y el efecto de congelacin y deshielo. FISURAS MAS COMUNES EN OBRA Y COMO EVITARLAS La ms comn del hormign de todos los das es la fisura por contraccin de fraguado, tambin conocida como "Contraccin Plstica" que afecta, como ya dijimos, a losas de pavimentos y de edificios. Las clsicas "viboritas" pueden alcanzar profundidades de hasta 25 mm. Pueden evitarse o disminuir su aparicin con las siguientes acciones en obra y en la planta de Hormign Elaborado.

Abundante riego previo de la base en pavimentos, y de los encofrados en losas de edificios. Empleo de agregados previamente humedecidos. Evitar o tratar de compensar la evaporacin superficial rpida con medidas de proteccin y curado, acordes con cada obra y situacin climtica particular. Evitar un exceso de finos en los agregados del hormign. Evitar exceso de agua de mezclado. Evitar el uso de cementos de fraguado o endurecimiento rpido en situaciones climticas desfavorables. Usar aditivos qumicos fluidificantes o retardadores de fraguado que permitan disminuir la necesidad de agua de mezclado y la cada del asentamiento en el Cono de Abrams antes de descargar. No echar agua sobre el hormign para facilitar la tarea de terminacin. Adelantar lo mximo posible las operaciones de curado. Establecer un plan de ejecucin de las juntas de contraccin y construccin, y cumplirlo estrictamente. REPARACIN DE LAS FISYRAS SUPERFICIALES DE "CONTRACCIN DE FRAGUADO" En muchas oportunidades y con determinadas condiciones climticas, resulta prcticamente imposible evitar este tipo de fisuracin. Tiempo caluroso con varios das por encima de 30C, vientos secos sostenidos y baja presin atmosfrica, hacen que la fisuracin se desarrolle an antes de haberse secado totalmente el agua de exudacin de la superficie del hormign. Es un caso extremo en que la experiencia indica que hay que dejar que la fisuracin se produzca, y completar con la terminacin normal. Luego que termin el proceso de fraguado (alrededor de 5 horas despus de la terminacin y hasta 24 horas despus) pueden repararse las fisuras preparando una lechada rica en cemento Portland, con una consistencia que le permita penetrar en las fisuras llenndolas ntegramente; se las rellenar manualmente ayudndose con un cepillo o escoba. Luego que seque este material, se proceder al curado normal de la estructura tal como se tena previsto. Con este tratamiento, la fisura desaparecer definitivamente.