Vaciado de concreto en climas fríos

Vaciado de concreto en climas fríos
BOLETIN TECNICO
Aditivos
El clima frío puede llegar a causar
problemas en el mezclado, vaciado, tiempo
de curado (ver tabla 1) y curado del concreto
teniendo un efecto adverso en las
propiedades físicas y la vida de servicio.
Esta guía ha sido desarrollada por BASF
para asistir al equipo completo de
construcción (dueños, especificadores,
contratistas y fabricantes de concreto
premezclado) en el diseño, fabricación,
entrega, vaciado y curado de concreto de
calidad en climas fríos.
Tabla 1
Ti em po de Fraguado del Concreto
a Diferentes Temp eratu ras
Temperatura
Ti em po de Fragua do
A proximado
38 ºC (100 ºF)
1 2/3 horas
32 ºC (90 ºF)
2 2/3 horas
27 ºC (80 ºF)
4 horas
21 ºC (70 ºF)
6 horas
8 horas
16 ºC (60 ºF)
11 horas
10 ºC (50 ºF)
4 ºC (40 ºF)
14 horas
-1 ºC (30 ºF)
19 horas
-7 ºC (20 ºF)
No fragua
-el c oncreto se congelará
Fuente: “Concrete Construction”, Marzo 1990
El Comité 306 del ACI (American Concrete
Institute) define el clima frío como un
período cuando, por más de tres días
consecutivos, existen las siguientes
condiciones:
1) La temperatura ambiente promedio del
aire es de menos de 4 °C (40 °F) y 2) La
temperatura del aire no es mayor de 10
°C (50 °F) por más de media hora en un
período de 24 horas. La temperatura del
aire diaria es el promedio de la más alta
y la más baja temperatura que ocurre
durante un período de media noche a
media noche.
El tiempo de fraguado del concreto
mostrado en la Tabla 1 se incrementa
aproximadamente un tercio por cada 5 °C
(10 °F) de reducción de temperatura. Las
bajas temperaturas disminuyen el calor del
proceso de hidratación y retardan
significativamente el tiempo de fraguado del
concreto, lo que resulta en una reducción
de la resistencia a compresión a edades
tempranas y un incremento en resistencias
a edades mayores.
La influencia que pueden tener las bajas
temperaturas en las propiedades del
concreto endurecido se reconoce en el
reporte 306 del ACI 306 R-88 acerca del
“Vaciado de Concreto a Bajas Temperaturas”
que expresa: “Uno debe aprovechar las
oportunidades proporcionadas por el clima
frío para vaciar concreto a bajas
temperaturas. El concreto vaciado a bajas
temperaturas [entre 5 y 13 °C (40 a 55 °F)]
se protege contra el congelamiento y es
curado por largo tiempo, así es que
desarrolla resistencias finales más altas y
mayor durabilidad.
ón del concreto
Fuente: PCA, “Deseño y Control de Mezclas
de Concreto”
ón al concreto
• Prevenir el daño al concreto debido
al congelamiento a edades
tempranas.
El concreto presenta menos
agrietamiento térmico que el concreto
similar
vaciado
a
mayores
temperaturas.”
• Limitar los cambios rápidos en la
temperatura del concreto para
soportar los esfuerzos térmicos.
En condiciones de temperatura bajo
cero, el tiempo de fraguado, el desarrollo
de resistencias y las características de
durabilidad del concreto que no ha sido
protegido serán afectado severamente.
Por ejemplo, el concreto:
• No debe exceder los límites de la
relación
agua/cemento
recomendados en el ACI 201.2 R92, “Guía para el Concreto Durable”
· Expuesto a ciclos de hielo y deshielo
mientras que se encuentre en una
condición saturada o en servicio
deberá tener la inclusión de aire
apropiada (ver ACI 201.2 R-92) .
Control de la temperatura del
concreto
Fuente, ACI Publicación SP-39, “Comportamiento
del Concreto Bajo Temperaturas Extremas”
Se han establecido prácticas para el
vaciado del concreto en climas fríos
que asegurarán el desempeño
satisfactorio de las resistencias
normales del concreto. El objetivo de
estas prácticas es:
• Mantener condiciones de curado que
permitan el desarrollo normal de
resistencias
• Congelado puede tener una pérdida
de hasta 50% de resistencia a
compresión a 28 días.
• Asegurar que el concreto desarrolle
la resistencia requerida para la
• Se congelará en estado plástico
cuando la temperatura de la mezcla
baje de -2 °C (29 °F) y se mantenga
sin mover por el tiempo suficiente
para la formación de hielo. Una vez
que se haya formado el hielo, la
hidratación normal no ocurrirá y el
tiempo de fraguado del concreto se
afectará seriamente.
Tabla 2
• Que
esté
protegido
del
congelamiento hasta que haya
alcanzado la resistencia a
compresión de por lo menos 3.5 MPa
(500 psi) no se dañará por la
exposición a un solo ciclo de
congelamiento.
remoción segura de los encofrados.
Durante climas fríos, la temperatura de
la mezcla del concreto deberá
controlarse para que cuando el concreto
se vacíe, su temperatura no baje de
los valores mostrados en la Tabla 2 para
concreto de peso normal.
La temperatura del concreto al
momento del vaciado deberá estar
siempre cerca del mínimo de las
temperaturas proporcionadas en la
Tabla 2. Las temperaturas de vaciado
no deberán superiores a 11 °C (20 °F)
que éstos valores mínimos.
Temperaturas de Concreto Recomendadas
Temperatura del Aire
Tamaño de la Sección, dimensión mínima, mm.
< 300 mm (<12 )
300 a 900 mm (12-36 )
Temperatura mínima del concreto vaciado y mantenido
1
13 ºC (55 ºF)
10 ºC (50 ºF)
Temperatura mínima del concreto mezclado para la temperatura del aire indicada*
2
< -1 ºC (30 ºF)
16 ºC (60 ºF)
13 ºC (55 ºF)
3
-18 a –1 ºC (0-30 ºF)
18 ºC (65 ºF)
16 ºC (60 ºF)
4
> -18 ºC (<0 ºF)
21 ºC (70 ºF)
18 ºC (65 ºF)
Pérdida gradual máxima de temperatura permisible, 24 horas después del final de la protecció
5
10 ºC (50 ºF)
5 ºC (40 ºF)
Línea
*Para climas más fríos se proporciona un margen mayor de temperatura entre el concreto
mezclado y la temperatura mínima requerida para el concreto fresco colocado.
Las altas temperaturas del concreto no
ofrecen mayor protección contra el
congelamiento ya que la pérdida de
calor es mayor cuando las temperaturas
del concreto son mayores que las
temperaturas ambientales. Las altas
temperaturas del concreto requieren
más agua de mezcla para llegar al
asentamiento requerido, incrementan la
velocidad de la pérdida de asentamiento
y las retracciones térmicas, así como
la posibilidad de agrietamiento por
retracciones térmicas, ya que la
pérdida de humedad es mayor.
BASF Construction Chemicals Latin America -Vaciado del concreto en climas fríos - Boletín Técnico - Aditivos - pág. 2/4
T=0.22 (TaWa + TcWc) + TwWw + TwaWwa
0.22 (Wa + Wc) + Ww + Wwa
Donde T es la temperatura del concreto
recién mezclado Ta, Tc, Tx y Twa =
temperatura de los agregados,
temperatura del cemento, temperatura
del agua de mezcla añadida, y
temperatura del agua libre sobre los
agregados, respectivamente.
Wa,Wc, Ww, y Wwa= peso de los
agregados, cemento, agua añadida y
el agua libre sobre los agregados,
respectivamente.
La temperatura del concreto puede
incrementarse 0.5 °C (1 °F)
incrementando:
• Temperatura del cemento 4 °C (8 °F)
• Temperatura del agua 2 °C (4 °F)
• Temperatura de los agregado 1 °C (2
°F)
De todos los materiales para fabricar
concreto, el agua es el más fácil y
práctico de calentar. El peso de los
agregados y el cemento en una mezcla
típica para clima frío es mayor que el
peso del agua. Sin embargo, el agua
puede almacenar cinco veces más
calor que el material sólido del mismo
peso.
Materiales de concreto
El uso de cementos de fraguado rápido
puede mejorar las características de
endurecimiento del concreto en clima
frío. La hidratación del cemento causa
un incremento de temperatura de 5 a 8
°C (10 a 15 °F) por 45 kg (100 lb) de
cemento. El incremento en la
temperatura del concreto debido a la
hidratación del cemento es
directamente proporcional a su
contenido de cemento. El cemento Tipo
III (altas resistencias tempranas) puede
utilizarse para alcanzar rápidos tiempos
de fraguado y altas resistencias
tempranas. Las ventajas principales del
cemento Tipo III ocurren durante los
primeros siete días.
Las cenizas volantes y otros materiales
puzolánicos y escoria granulada se
utilizan como reemplazos parciales del
cemento Portland. Estos materiales
pueden utilizarse con aditivos
acelerantes para obtener el desempeño
deseado del concreto para vaciados en
climas fríos.
Los requisitos para obtener buenos
resultados en vaciados y curado del
concreto en climas fríos son
básicamente los mismos que los del
concreto vaciado en otro tipo de climas.
El concreto debe vaciarse en el lugar
permanente y en capas para permitir la
vibración
adecuada;
utilice
rompevientos, cure y proteja de la
pérdida de humedad y el congelamiento.
Aditivos químicos
Los aditivos químicos que cumplen con
ASTM C-494 Tipos C, acelerantes, y
E, reductores de agua y acelerantes,
mejoran el concreto vaciado durante
climas fríos. Los beneficios obtenidos
de éstos aditivos incluyen:
tempranas.
• Rápida remoción y reuso de
encofrados.
Figura 3
Efecto de la Temperatura del
Concreto y Acelerador en el Tiempo de Fraguado
34
(5000)
Resistencia a la Penetración, MPa (psi)
La temperatura del concreto al
momento del mezclado está
influenciada por la temperatura, calor
específico y la cantidad de sus
ingredientes. La temperatura
aproximada del concreto puede
calcularse siguiendo la siguiente
ecuación:
Fraguado
Final 22 ?C (73
28
(4000)
10 ?C
(50 ?F)
?F)
Sin Aditivo
Con Acelerante
21
(3000)
14
(2000)
6.9
(1000)
3.4
(500)
Fraguado
Inicial
ASTM C403
0
0
2
4
6
8
10
Tiempo, Horas
12
14
16
BASF ofrece una familia completa de
aditivos acelerantes (a base de cloruros
y sin cloruros) que cumplen con los
requisitos del ASTM C-494.
Datos típicos de desempeño
En climas fríos, el POZZOLITH®
122HE y el POZZUTEC® 20 pueden
utilizarse para obtener tiempos de
fraguado acelerados e incrementar el
desempeño de las resistencias
tempranas. En temperaturas bajo cero,
el aditivo POZZUTTEC 20 se puede
utilizar para poder vaciar el concreto a
temperaturas ambientales de hasta –7
°C (20 °F). Su representante de BASF
le ayudará a seleccionar la mejor
formulación para su proyecto. Vea la
Tabla 3 en la siguiente página.
• Menor demanda de agua – mínimo
5%.
• Mejor trabajabilidad durante el
vaciado.
• Tiempo de fraguado más rápido (ver
figura 3).
• Incremento en las resistencias
BASF Construction Chemicals Latin America -Vaciado del concreto en climas fríos - Boletín Técnico - Aditivos - pág3/4
Fuente: PCA, “Design and Control of
Concrete Mixtures”
Tabla 3
Datos de Desempeño típico
Temperatura ambiente y del concreto 10 ºC (50 ºF)
ASTM
C-494
1
1
2
3
Dosificación
ml/100 kg(fl oz/cwt)
C&E
1040(16)
-2:45
2080(32)
-4:15
2
POZZUTEC 20
C&E
650 (10)
-3:00
1300(20)
-4:00
3
POZZOLITH NC 534
C
13 (850)–3:06
–4:43
26 (1,700)
POZZOLITH 122HE es un aditivo reductor de agua y acelerante con base cloruros
POZZUTEC 20 es un aditivo reductor de agua y acelerante libre de cloruros
POZZOLITH NC 534 es un aditivo acelerante sin cloruros
Curado
Curar es mantener un contenido de
humedad y temperatura satisfactorios
en el concreto durante sus etapas
tempranas para el desarrollo de las
propiedades deseadas (ver figura 4). El
curado mínimo recomendado es de 7
días. El curado inadecuado puede
causar agrietamiento por retracciones
plásticas y afectar el desarrollo de
resistencias y durabilidad. El concreto
recién vaciado en climas fríos debe
protegerse del secado para que ocurra
la hidratación adecuada. Normalmente,
se deben tomar las medidas necesarias
para prevenir la evaporación de la
humedad del concreto. Los métodos de
curado incluyen el uso de plásticos y
papel impermeable, hojas blancas de
curado y membranas de curado.
NOTA: No se recomienda curar con
agua en climas fríos.
Control de Agrietamiento por
retracción del concreto en
estado plástico
formación de asentamiento plástico y
agrietamiento por retracción. Estas
fibras además:
• Sirven de refuerzo contra la
formación de agrietamientos por
retracciones plásticas
El tiempo de fraguado, resistencia,
durabilidad y otras propiedades
deseadas del concreto pueden
obtenerse en climas fríos siguiendo las
siguientes prácticas recomendadas:
• Planear con anticipación los
vaciados en climas fríos
• Utilizar ingredientes tibios en el
concreto
• Ayudan a mantener las grietas
unidas
• Evitar el vaciado del concreto en
substratos congelados
• Aumentan la resistencia a la abrasión
• Prevenir el congelamiento del
concreto
• Son compatibles con
tratamientos superficiales
los
• No cambian las proporciones de
mezcla
Efecto del Curado en la Resistencia a
Compresión del Concreto
150
po
todo el tiem
humedad
C urado con
A l aire d esp ués de 7 d ías
A l a ire d e sp ués d e 3 d ía s
125
Resistencia a Compresión %
POZZOLITH 122 HE
Las dificultades del vaciado del
concreto en climas fríos son causadas
principalmente por bajas temperaturas
ambientales, y por no proteger al
concreto del congelamiento. Estas
condiciones afectan la calidad del
concreto al extender el tiempo de
fraguado, reducir el desarrollo de
resistencias e incrementar el potencial
de agrietamiento por retracciones
plásticas.
Aceleración
del Tiempo
de Fraguado
vs.
Concreto Normal
(hr:min)
Designación
Producto
Resumen
100
• Limitar los cambios rápidos en la
temperatura del concreto.
El vaciado del concreto en climas fríos
tendrá éxito si se siguen todas las
precauciones y recomendaciones para
el vaciado del concreto publicadas por
ACI.
75
A l a ire to d o e l tie m p o
50
25
0
3 7
28
90
180
Edad, Días
Las fibras sintéticas de polipropileno
(MASTERFIBER® 50PS) reducen la
Argentina
Brasil
(54-34-8843-3000) (55-11-6108-5555)
Chile
BASF Construction Chemicals Latin America
Ecuador
Colombia
Costa Rica
México
Perú
Puerto Rico Rep Dominicana
(56-2-444-9760) (57-1-321-7210) (506-440-9110) (593-2-256-6011) (52-55-2122-2200) (511-385-0109) (787-258-2737)
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07/06
VaciadodeConcretoenClimasFrios.pmd
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