Las tres innovaciones más importantes en la industria del concreto durante este siglo han sido : 1) la regla de la relación a/c, descubierta por Duff Abram, 2) el uso de aire apropiadamente incluido para proveer resistencia a congelación y deshielo, y 3) la invención del aditivo reductor de agua de alto rango (HRWR por sus siglas en inglés : high-range water-reducing) que permite una gran reducción de agua y/o incremento significativo del revenimiento.

El concreto de alto rendimiento (HPC = High Performance Concrete) está basado en la utilización apropiada de todo lo mencionado anteriormente.Los aditivos apropiados son esenciales para el HPC tanto en el estado plástico como en el endurecido.El futuro de la industria del concreto depende de un incremento significativo en el uso del HPC, de modo que el concreto se está convirtiendo cada vez más en el producto de elección en edificios, construcciones de infraestructura, proyectos para el cuidado del medio ambiente, carreteras, y pavimentos de todo tipo.Estructuras especiales tales como la Plataforma Hibernia de Base Gravitacional requirió HPC.Esta plataforma se está ahora en operación a 186 millas (300 km) al este de Newfoundland, Canadá.

El HPC se refiere a su calidad en el estado endurecido con respecto a una o más áreas específicas de excelencia o de alto rendimiento.El HPC se define para los tipos de proyecto enlistados en la Tabla 1.

Las familias de los actuales y futuros aditivos reductores de agua ofrecen al usuario una amplia elección de productos y una combinación de aditivos que pueden seleccionarse sensatamente para obtener un resultado específico en el estado plástico o endurecido, o en ambos.Los buenos aditivos reductores de agua proporcionan los siguientes beneficios.

Aditivo reductor de agua, Tipo A

Reducción de agua de 5 a 7 % con tiempos de fraguado normales o retardados.Dosificaciones de 2 a 5 oz/100 lbs (59 a 148 mL/45 kg) de cemento.

Aditivos reductores de agua de mediano rango

Reducción de agua del 7 al 9 % con tiempos de fraguado normales o retardados.Dosificaciones de 5 a 9 oz/100 lbs (148 a 266 mL/45 kg) de cemento.

Aditivos reductores de agua de alto rango, Tipo F o G

Reducción de agua del 10 al 30 % con tiempos de fraguado normales y retardados.Las dosificaciones son de 6 a 20 oz/100 lbs (177 a 591 mL/45 kg) de cemento.

Estos aditivos ofrecen una amplia gama de opciones con respecto al contenido de agua, relación agua-cemento (w/c) y revenimiento para cada tipo de concreto.Además, las características de fraguado pueden ser "normalizadas" para adecuarse a las condiciones climáticas y de colocación.

La aceleración se obtiene con un acelerador no corrosivo o con cemento de alta resistencia temprana.El retardo del fraguado inicial puede lograrse con el uso de un aditivo retardante, reductor de agua, compatible.Estos aditivos permiten al usuario ajustar con precisión la mezcla o mezclas, para adecuarse a los requisitos del proyecto y preparar mezclas opcionales para satisfacer posibles cambios climáticos o dificultades de colocación.Los adtivios se usan en todos los HPC y en muchos de ellos su potencial está siendo optimizado.Varios proyectos recienters demuestran la necesidad del uso de aditivos apropiados a dosificaciones óptimas.

La Estructura Hibernia con Base Gravitacional, Bahía de St. John, Canadá

Esta estructura masiva de soporte de 230 000 yds3 (175,858 m3) para una plataforma de producción petrolera, es un excelente ejemplo de HPC.Su placa de cimentación y su campana neumática incorporan componentes densamente reforzados - losa base, vigas, muros de hielo internos y externos - todos ellos requiriendo concreto con niveles óptimos de fluidez, control de fraguado, impermeabilidad, durabilidad, y otras propiedades necesarias para soportar el ambiente de Grand Banks (Tabla 2).

Estructura de Estacionamiento del Banco Suizo, Stamford, Conn.

Las estructuras de estacionamientos en la parte norte de los Estados Unidos exigen HPC, principalmente en el área de durabilidad a largo plazo.Esta estructura de estacionamiento es un ejemplo excelente de planes apropiados y especificaciones que están siendo bien ejecutadas en la fase de construcción.

Este edificio de oficinas de 12 pisos con un pabellón anexo para comercio de 7 pisos, y 5 niveles de estacionamientos, incluye 948,000 pies2 (88,069 m2) de espacio utilizable.La estructura del estacionamiento está vaciado en el lugar, y postensionado.Las especificaciones requirieron concreto superplastificado de 5000 psi (35 MPa) a 28 días, con una relación máxima de a/c de 0.40.Además, se especificaron 5 % de humo de sílice y fibras sintéticas.(Tabla 3).

Con el advenimiento de los números F, los perfiles de piso pueden medirse con precisión, y especificarse para satisfacer las necesidades del propetario.Aunque las mediciones se hacen típicamente inmediatamente después de que la losa del piso se ha instalado, la preocupación del propietario es sólamente sobre el perfil en el estado endurecido, y específicamente cuando la losa del piso está en uso.Los aditivos reductores de agua o HRWR usados en el diseño apropiado de la mezcla puede ayudar a asegurar que los cambios de perfil a través del tiempo sean mínimos.

Un criterio de diseño para los pisos y las losas consiste en agrietamiento y ondulamiento mínimos.El ondulamiento afecta adversamente el perfil del piso, y específicamente, el tráfico adecuado.Desafortunadamente, muchos pisos han sufrido de ondulamiento significativo después de haber cumplido con los requisitos de especificación en el momento de la instalación.

El ondulamiento - contracción diferencial entre la parte superior y la inferior de la losa - ocurre en cada piso, y muchos factores influyen en el grado de ondulamiento.En todas las situaciones, la contracción reducirá el ondulamiento.En cualquier mezcla, la reducción de agua y su reemplazo con agregado, particularmente agregado grueso, reduce la contracción en la mezcla.Esta sustitución puede no reducir significativamente el ondulamiento en una mezcla que tiene altas características de contracción colocadas en una subbase que permanecerá húmeda durtante toda la vida del proyecto.Sin embargo, es un paso en la dirección correcta.El agrietamientoy ondulamiento mínimos es un requisito de todos los pisos interiores allanados con acero, sometidos a abrasión vehicular.

Los pisos interiores allanados con acero sometidos a tráfico vehicular requieren de HPC para lograr rendimiento funcional exitoso a largo plazo.Hay muchos pisos exelentes de este tipo instalados en los últimos años. En seguida tenemos una lista de algunos de los más interesantes.

Tiffany & Co. - Centro de Servicio a Clientes, Parsippany, NJ

El 40 % de la losa del piso del centro de distribución es superplano (F... 100) y el resto tiene un F...40/F...30. Se usaron aditivos HRWR con fibras de acero para proveer una baja relación a/c - un concreto con bajo contenido de agua con las características necesarias detrabajabilidad y acababilidad para lograr los pisos superplanos y muy planos con un mínimo de agrietamiento y ondulamiento.

La plataforma de carga, una área de máximo tráfico, fue endurecido con 1.0 lb/pie2 (4.88 kg/m2) de un endurecedor de agregado mineral "salpicado en seco".Se usó un densificador/sellador líquido en todos los pisos para lograr una superficie con baja brillantez que es fácil de limpiar y es resistente a derrames no corrosivos (Tabla 4).

Bosal Co., Lavonia, Ga.

Este proyecto requirió un piso industrial de alto rendimiento y de trabajo pesado - un piso de 112,000 pies2 (10,405 m2) que se tuvo que colocar en un día. La especificación requería un diseño de mezcla de 4000 psi (28 MPa) adcuado en su estado plástico, para la colocación por medio de una enrasadora laser. El diseño de la mezcla también requería el uso de fibras de acero y HRWR

La mayor parte de la superficie recibió un endurecedor "salpicado en seco" de agregado mineral. Los programas de proyectos como éste demandan un concreto fácilmente colocable, de modo que la enrasadora laser pueda utilizarse a plenitud para emparejar y nivelar, rápidamente, grandes cantidades de concreto.Estos proyectos también exigen que las mezclas fácilmente aplicables exhiban agrietamiento y ondulamiento mínimos en toda la vida del piso (Tabla 5).

La reducción significativa del agua por el uso de aditivos apropiados da como resultado un contenido de agregado incrementado para mantener el rendimiento apropiado.Cuando se quitan 20 libras (9.1 kg ) de agua de mezclado por yarda cúbica, se logra un incremento aproximado de 53 libras (24 kg) de agregado.El uso de aditivos HRWR permite esta reducción de agua, y más.

Las Autoridades del Puerto de Nueva York y Nueva Yersey ha estado siguiendo de cerca este método. Ellos han estado tomando los pasos necesarios para reducir el agua de mezclado, principalmente incrementando el contenido de agregado grueso.

Two Liberty Place, Philadelphia Pa.

Esta estructura de 775 pies (236 m) de alto y 58 pisos es el edificio con un núcleo hecho con cimbra deslizante, más alto de los Estados Unidos.El programa de la colocación de cimbras deslizantes requirió una velocidad de 12 pulg (305 mm) por hora. En las etapas iniciales del proyecto, el diseño original de la mezcla permitió sólo una velocidad de 6 pulg (152 mm) por hora.>  La mezcla se revisó y se combinó con un HRWR y un acelerador no corrosivo (Tabla 7).

La dosificación del acelerador no corrosivo se adecuó para la construcción en invierno.La mezcla revisada permitió al contratista construir con cimbra deslizante, de 12 a 16 pulg (305 a 405 mm) por hora. A medida que el clima se hacía más caliente, la dosis del acelerador no corrosivo se redujo lentamente. En junio, el acelerador no corrosivo todavía estaba en la mezcla.

Una combinación de superplastificador y acelerador no corrosivo es un procedimiento estándar en el vaciado del concreto en clima frío. Las proporciones, particularmente del acelerador, tiene que ser adecuadas a las características de fraguado del cemento que está siendo usado, así como a las condiciones climáticas. Este "fino ajuste" de las mezclas se requiere en muchos proyectos de HPC.

Los aditivos reductores de agua y los HRWR permiten que se use HPC en toda la industria del concreto usando menos agua e incrementando el revenimiento y tiempos "normalizados" de fraguado, y combinaciones de ellos. De este modo, el propietario recibe el mejor concreto posible en el estado endurecido, y el contratista de concreto es capaz de optimizar la colocación, consolidación y los procedimientos de acabado, para adecuarlos a sus requisitos personales y del proyecto.

La industria del concreto debe reconocer, entender y usar el HPC en una base regular. El concreto vaciado en la obra puede ser excelente, y su uso ase incrementará cuando el HPC se convierta en la norma. La industria del concreto no puede tener éxito si alguno de los jugadores clave -diseñadores, contratistas, productores de concreto, y fabricantes de aditivos - no proporcionan planes, especificaciones, concreto y procesos de construcción, que aseguren el éxito del usuario.

La pericia técnica y los aditivos de alto rendimiento son conocidos y están disponibles.Todos los jugadores clave en la industria desean el matrimonio del HPC y los aditivos. Todos deben estar de acuerdo y trabajar hacia el uso cotidiano del HPC.

William S. Phelan es miembro del ACI, Vicepresidente Senior de mercadotecnia y servicios técnicos de The Euclid Chemical Co., East Brunswick, NJ. Es miembro de los Comités 117, Tolerancias; 212 Aditivos Químicos; 302, Construcción de Pisos de Concreto; y 308, Curado del Concreto, del AIC.