La contracción y el fisuramiento del concreto. Curado nulo ¡falla segura!
El concreto que solicitamos para colocar en x o z elemento, usualmente contiene más agua de la que requiere para hidratar las partículas de cemento de la mezcla. Lo pedimos con distintos revenimientos como unidad de medida de su consistencia, ajustando las cantidades de agua y aditivos requerida para facilitar el manejo y colocación del producto. El tema es que, durante la etapa de colocación del concreto, parte de esta agua se pierde, provocando un fenómeno bastante conocido y estudiado denominado “contracción del concreto”.
La contracción del concreto ocurrirá siempre y de manera natural; es una propiedad intrínseca del material, pero puede ser potenciada por distintos factores como el curado, diseños de mezcla pobres con mucha agua, mala selección de materiales y procedimientos de acabado ineficientes, entre otros. De manera muy simple, conforme incremente la contracción del concreto, incrementará su agrietamiento.
Un tema importante con la contracción, es que no se presenta de la misma forma, a la misma tasa, en las mismas direcciones, ya que de manera natural encontramos restricciones internas o externas como el acero de refuerzo y la cimbra, respectivamente. El diferencial en cuanto al grado de restricciones que podemos encontrar en el concreto, concentra esfuerzos a tensión en el mismo, causando agrietamiento en las zonas donde se presenten estos esfuerzos en mayor medida y donde el concreto no cuente con las protecciones para compensar dichos esfuerzos.
Los procedimientos y recomendaciones para colocación de concreto en clima frío y caluroso, varían significativamente debido a las patologías que pueden llegar a presentarse en cada caso. El ACI 305R-10 “Guía para colocación de concreto en ambientes calurosos” nos da una serie de recomendaciones para el colado de concreto en ambientes como el que gozamos en Baja California Sur y en la mayor parte del país. Conforme las temperaturas en una zona determinada comienzan a aumentar, la tasa de evaporación del agua en el concreto aumenta de manera significativa. Algunas de las principales patologías que se presentan derivado de este aumento de temperatura, son el fisuramiento plástico, el fisuramiento por contracción por secado y el fisuramiento por temperatura.
Las fisuras que suelen aparecer a edades tempranas están relacionadas con la contracción por secado, ocasionada por la rápida pérdida de agua en la superficie del concreto mientras éste se encuentra en estado plástico (fisuras plásticas). Finalmente, esto genera esfuerzos de tensión y compresión en el concreto que sobrepasan la capacidad a tensión del mismo, dando origen a zonas de falla en la parte superior del elemento identificadas como fisuras de baja profundidad. Las fisuras que se llegan a presentar por este sistema, son pequeñas e irregulares y no suelen sobrepasar un milímetro de espesor, por lo que no comprometen la funcionalidad estructural del elemento. La contracción por secado ocurre principalmente por la acción del viento, una baja humedad relativa y una alta temperatura. El ACI 305R-10 nos ofrece una gráfica [Figura 1] donde conociendo la temperatura del aire, la humedad relativa, la temperatura del concreto y la velocidad del viento, podemos estimar una tasa de evaporación y la probabilidad de que se presenten éstas patologías.
Figura 1. Nomograma del NRMCA-PCA para la determinación de la tasa de evaporación del agua en superficies de concreto.
Paso 1. Se inicia anotando la temperatura del aire, bajando hacia la curva de humedad relativa, cruzando los valores correspondientes.
Paso 2. Se mueve hacia la derecha para anotar la temperatura del concreto.
Paso 3. Se mueve hacia abajo para anotar la velocidad del viento.
Paso 4. Se mueve hacia la izquierda para registrar la tasa de evaporación aproximada.
Si la tasa de evaporación se acerca a 1 kg/m2/hr (0.2 lb/ft2/hr), se deben tomar precauciones para controlar la contracción plástica y disminuir la probabilidad de que se presenten fisuramientos que puedan comprometer la estética o la durabilidad del elemento.
En conjunto con estas herramientas, las acciones para disminuir la contracción por secado son las siguientes:
- Reducir el agua total en la mezcla por medio de aditivos de mediano y alto rango
- Evitar añadir agua al concreto durante la etapa de colocación
- Evitar añadir cemento o polvos al concreto durante los procesos de acabado
- Revisar que las condiciones de humedad del sustrato que recibirá el concreto sean óptimas
- CURADO del concreto – A TIEMPO! DE MANERA ADECUADA!. Se deben utilizar materiales para evitar la evaporación del agua de la mezcla. Recordar que la falta de curado del concreto en sitio, puede resultar en bajas resistencias y fallas en los elementos. El CURADO es una de las partes clave para la construcción con concreto y la falta de este, la principal causa de agrietamiento.
El curado tiene el objetivo de evitar que el concreto pierda el agua disponible para hidratar las partículas de cemento disponibles en el sistema y/o de proveer al sistema con el agua que requiere para hidratar dichas partículas, ya sea desde dentro (curado interno) o desde fuera (curado externo). El mercado cuenta con muchas alternativas para curado del concreto ya que, aunque el curado con agua siempre será la mejor opción técnicamente hablando, nunca será la más económica ni la más práctica. También existen diversas membranas de curado que tienen precios razonables y tienen como objetivo evitar que el agua de la mezcla se evapore, permitiendo al concreto que se hidrate con el agua presente en la mezcla. Para colocar estas membranas, se requiere de aspersores que distribuyan de manera homogénea el producto, colocando dos capas del mismo de forma transversal una con otra, para con esto disminuir la tasa de evaporación del agua superficial del concreto.
Desde hace varias décadas se ha estudiado el curado interno del concreto mediante el uso de agregados altamente absorbentes, que una vez que se incorporan a la mezcla, liberan el agua que tienen atrapada (saturando los agregados previamente), curando el concreto desde su interior. Este método de curado se denomina “curado interno”. El problema con este tipo de agregados es que suelen tener una resistencia muy baja, por lo que afectan la resistencia final del producto y con esto, sus costos de producción.
Entre el universo de ofertas que ofrece el mercado actual, se encuentra una tecnología que lleva el nombre de Hidratium, que consta precisamente de una serie de aditivos y adiciones que trabajan liberando el agua que el concreto requiere, en el momento que lo requiere, sin afectar el desempeño mecánico del concreto, efectuando un curado interno del elemento de manera muy eficiente. Esta tecnología únicamente requiere que, cuando la tasa de evaporación del concreto exceda los 0.5 kg/m2/hr (condición que prevalece prácticamente en toda la República Mexicana), se coloque un plástico sobre el concreto para recubrir el elemento colado y evitar que el agua de la superficie se pierda rápidamente. De esta forma, esta misma agua se condensa en el plástico y regresa al sistema. Debido a que el producto libera agua desde el interior del concreto, ha demostrado ser muy eficiente para disminuir de manera muy importante la contracción plástica y por ende el agrietamiento plástico curando de manera homogénea todo el elemento de concreto.
Sin importar el método de curado de concreto que utilicemos, debemos tener en cuenta que este es un paso que no podemos obviar. La relación entre la contracción, el agrietamiento, el curado y finalmente la durabilidad de nuestras edificaciones, es prácticamente lineal, promover la correcta hidratación del concreto que colocamos es nuestro deber.
- Fotografía de Scott Blake en Unsplash