Posibilidades del concreto

P R E FA B R I C A D O S

Curado acelerado de piezas de concreto a altas temperaturas 2era parte.

El curado a elevadas temperaturas da como resultado resistencias iníciales más elevadas, de modo que gracias al desarrollo acelerado de los hidratos de silicato de calcio se puede comprobar la resistencia a compresión del concreto transcurridas 3,5 horas desde el mezclado. De todas formas, existe una desventaja que se traduce en una resistencia a largo plazo generalmente inferior con temperaturas ambiente normales dado que los productos de hidratación se desarrollan uniformemente dentro de la matriz de la pasta de cemento. Por el contrario, con temperaturas más elevadas, los productos de hidratación que se forman rápidamente; envuelven a las partículas de cemento sin hidratar. En consecuencia, existen menos partículas de cemento para la hidratación en curso. A largo plazo, se reduce el número de productos de hidratación y con ello la resistencia a largo plazo.

Diversos métodos del curado térmico tienen diferentes efectos en las propiedades de los prefabricados de concreto. Se ha estudiado el efecto del curado con vapor de agua en la durabilidad de los prefabricados de concreto llegando a la conclusión de que con este método, gracias a la formación de poros con un diámetro grande, se obtiene una permeabilidad relativamente alta. Con la resistencia reducida ante la penetración de sustancias agresivas que ello conlleva, pueden surgir problemas con la durabilidad. Por el contrario, en otro estudio, empleando microondas se observó una reducción de la permeabilidad.

En estudios experimentales, empleando temperaturas más elevadas durante el curado, se calculó una reducción de las deformaciones por contracción y fluencia del 30% y del 50%, respectivamente. A su vez, con piezas pretensadas se detectaron pérdidas menores de la fuerza de pretensado de hasta un 40%, lo que está relacionado con el rápido desarrollo del hidrato de silicato de calcio.

En la producción de cemento al clinker se le añade una pequeña cantidad de yeso. Los sulfatos del yeso retrasan la reacción de hidratación impidiendo que el cemento se endurezca momentáneamente al añadir agua. El sulfato de calcio y el aluminato de calcio –componentes del cemento Portland–, reaccionan entre sí formando etringita, relacionada con un aumento del volumen. Por regla general esto afecta al concreto fresco durante las fases de asentamiento, de modo que el aumento de volumen no origina ningún daño. Por el contrario, si con el curado a altas temperaturas se origina un retraso en la formación de etringita, ello puede provocar daños en el concreto. La formación de etringita tiene lugar a temperaturas de hasta 65°C. Pero si durante el curado del concreto la temperatura aumenta par encima de este valor, la etringita se vuelve inestable y se disuelve. Con el enfriamiento al final del curado térmico se vuelve a formar la etringita, estando el concreto en este caso ya endurecido. Con el aumento del volumen mencionado anteriormente se pueden formar fisuras, lo que puede afectar negativamente en la durabilidad y aspecto de los prefabricados.

Métodos del curado con temperaturas elevadas
Vapor de agua: De los métodos de curado que se mencionan, el empleo de vapor de agua es el más utilizado en la industria de los prefabricados. El vapor de agua no sólo es una fuente de calor efectiva, sino que pone a disposición la humedad necesaria para la hidratación. Antes de comenzar a aplicar vapor de agua debe tener lugar la fase de asentamiento, ya que con una aplicación demasiado temprana de calor se puede echar a perder el desarrollo de la resistencia. Durante el proceso de curado las piezas de concreto se colocan en una cámara en la que se introduce vapor de agua a presión atmosférica. Con el fin de conseguir temperaturas de curados mayores, el vapor de agua se puede introducir a presión en cámaras selladas. Este tipo de cámaras se denominan autoclaves. Cuando la aplicación de calor procede de un solo lado, en la pieza se pueden generar gradientes de temperatura que favorezcan la formación de fisuras microscópicas.

Referencia: Nicholas Burmeister, University of Cape Town, Sudáfrica. PHI Planta de Concreto Internacional, no. 5, 2008. c

 

P R E M E Z C L A D O S

Nueva tecnología para aditivos de concreto 2era parte.

Son varios los efectos que han contribuido de forma sensible al lento proceso de implantación de una nueva tecnología para aditivos:
1. Diferencia sensible en el manejo de los aditivos respecto o los comúnmente utilizados (lignosulfonatos, melaminas, naftalenos). Normalmente se achaca a los aditivos formulados en base a este tipo de polímeros la dificultad que existe en controlar el revenimiento de trabajo del concreto fabricado con ellos. Y es cierto, pues debido a su elevado poder de dispersión y a su extraordinaria capacidad para reducir agua, al mezclar el concreto
con una cantidad de agua similar a la que se utilizaría con otro tipo de producto, el revenimiento obtenido es muy superior al esperado. Sin embargo, esta peculiaridad que se utiliza como argumento en contra, se torna en ventaja si consideráramos que reduciendo la cantidad de agua de mezclado se puede obtener el revenimiento de trabajo deseado y además garantizar resistencias más elevadas, lo que redundaría en una mayor calidad del concreto fabricado con este tipo de productos.

2. Diferencias importantes en el precio de los policarboxilatos en comparación con los polímeros antes mencionandos. Es normal que los precios de estos polímeros sintéticos sean superiores al de los lignosulfonatos, ya que éstos son subproductos industriales de otro proceso (la obtención de pasta de papel), y los policarboxilatos se obtienen por reacción química de ácidos orgánicos y éteres acrílicos. Al tratarse de compuestos químicos derivados del petróleo, están sujetos a los vaivenes del precio de un mercado que normalmente está a la alza. Argumentar que no se justifica un precio elevado porque los costos del concreto se elevarían y no se podría hacer rentable ese sobrecosto, es una "excusa de mal pagador". Cualquier innovación que represente el poder fabricar un concreto de mayor calidad, con las consiguientes ventajas para el sector, se hace rentable por sí mismo.

3. Usos y costumbres del usuario final ya que, es práctica habitual en el sector emplear tiempos de mezclado del concreto muy cortos, ya sea en el camión revolvedora o mezcladora, así como verificar el revenimiento de dicho concreto con el "reloj" (manómetro) que todos los dispositivos de mezclado llevan. Por encima de un valor determinado significa que el concreto "va duro" y por tanto hay que arreglarlo (añadir agua) perjudicando las resistencias del mismo. Los aditivos formulados en base a policarboxilatos, proporcionan un concreto más homogéneo y compacto, pero a la vez más viscoso que un aditivo convencional. Asimismo, necesitan un tiempo de mezclado superior al usual para desarrollar sus propiedades. Este doble efecto hace que estos concretos sobrepasen con creces ese valor de referencia en el manómetro, con lo que la tentación de añadir agua es inevitable. Nuevamente, lo que en primera instancia se percibe como un inconveniente, se torna en una ventaja si pensamos que al añadir un exceso de agua a este tipo de concretos provocaremos que el teórico revenimiento 10 se convierta en un revenimiento 18-20. Si se observa este efecto en nuestro concreto, es señal evidente de que alguien ha hecho algo que no debería, con lo que estamos añadiendo una prueba extra al control de calidad del concreto que estamos fabricando.

4. Ausencia de un marco normativo (en el caso del concreto autocompactante). La aplicación estrella de los aditivos base policarboxilato es la fabricación del concreto autocompactante. Las ventajas del autocompactante respecto al convencional son incuestionables. Disponer de un concreto de una fluidez muy alta, que fluye exclusivamente por el efecto de su propio peso, que no necesita ser vibrado para su correcta colocación y que presenta unas resistencias mecánicas elevadas, es una herramienta perfecta que permite una ejecución de obra más "limpia", rápida, y a pesar del precio, más rentable. Como ha ocurrido con otras innovaciones, la ausencia de un marco normativo claro ha frenado la rápida implantación de estos concretos. c

Referencia: Luz Granizo Fernández, Directora del Departamento I+D, SIKA, SA, y Jorge Peris Fonollosa, Presidente de ANFAH, en Cemento Hormigón, España, Número extraordinario 922, 2008.

 

M O R T E R O S

Plantas para producir mortero premezclado seco 2era parte.

Hay varios tipos de plantas de mezclado. Dependiendo del arreglo de la planta se puede hacer una distinción entre: plantas de mezclado compactas; plantas de mezclado en línea; combinación de plantas de mezclado en línea y de torres (“plantas satélite”) y las plantas de torre para mezclado simple.

Plantas de mezclado compactas
Están diseñadas para pequeños volúmenes de producción (usualmente para elaborar productos ensacados) y son adecuadas para operación manual o semiautomática, así como también para una operación completamente automática. La baja altura total significa que las plantas de este tipo pueden ser integradas sin ninguna dificultad en las áreas de almacenamiento existentes con pisos de concreto, con lo que se limita el costo de capital a la planta misma y de la estructura de acero para montarla.

Los silos para transporte comercialmente disponibles con volúmenes de 20 m3 normalmente se usan como los silos de almacenamiento de materias primas hasta 6 componentes mayores diferentes (agregados aglomerantes previamente fraccionados). Los silos se llenan neumáticamente por medio de tanques carreteros y por lo tanto, están diseñados para operar a presiones de por lo menos 1 bar. Las materias primas son alimentadas desde los silos, en dosificaciones, a través de tolvas intermedias operadas por grúas y manualmente llenadas directamente dentro de la mezcladora (operación semiautomática), o son entregadas continuamente por transportadoras inclinadas, con cuadrillas de dosificación en una tolva de pesado localizada por encima de la mezcladora que está diseñada para contener una tanda completa de mezclado (operación que es completamente automática).

Con este tipo de planta, los aditivos y los pigmentos usualmente se pesan manualmente y se suministrarán a la mezcladora por medio de una alimentadora manual. Después de la entrada de todos los componentes dosificados, la materia prima es vaciada directamente dentro de la mezcladora. Cuando ha transcurrido el tiempo de mezclado especificado, la mezcladora se vacía gravimétricamente dentro de la tolva de descarga. Dependiendo del arreglo y el diseño detallado, el material es posteriormente alimentado a la máquina de mezclado por una válvula rotatoria y en una banda transportadora se vacía gravimétricamente dentro de la tolva de descarga que puede contener el volumen completo de llenado de la mezcladora. El material premezclado final de la tolva de descarga va directamente al sistema de carga en bulto.

Alternativamente, u opcionalmente, el material, dependiendo del arreglo y el detalle de diseño, puede ser transferido a una máquina de empaquetado o a una estación de llenado a los silos de productos premezclados. Con este tipo de planta el tiempo del ciclo es de aproximadamente 240 segundos; dando 15 dosificaciones por hora. La capacidad máxima de producción de la planta, es por lo tanto, de 6.75 m3 /h, para una mezcladora con un volumen de llenado de 450 l, y de 33 m3 /h, para una mezcladora con un volumen de llenado de 220 l.

Planta de mezclado en línea con transportadora mecánica
La báscula está provista de agregados, aglomerantes y aditivos. Sin embargo, después de que se han completado la dosificación y el pesado, el contenido de la báscula es transportado por una válvula giratoria y el elevador de cucharón a una tolva de alimentación colocada por encima de la mezcladora, desde la cual se vacía gravimétricamente en la mezcladora como un lote.

El uso de un elevador de cucharón significa que es esencial una limpieza meticulosa antes de cualquier cambio de producto debido al material residual. El diseño de la planta, por lo tanto, puede recomendarse únicamente si tiene lugar un cambio de producto. c
Referencia: ZKG International, vol. 61., no. 9, 2008.

 

C I M B R A S

Cimbras para concretos fluidos

Los elementos estructurales de concreto son cada vez más delgados y el grado de refuerzo se está incrementando. La pregunta frecuente es ¿qué hacer para que el concreto llegue hasta allí tan bien cuando se ha colado? Los concretos autocompactantes se prestan en este caso. Las ventajas son obvias: pueden fluir hasta los espacios más pequeños y llenar la cimbra completamente. Esto hace necesario que la cimbra quede herméticamente sellada e influye en la tecnología de las cimbras.

Cimbras para marcos: Los expertos estiman que sirven como el sistema de marcos en aproximadamente 70% de todos los muros de concreto colados en la obra. Sin embargo, será el sistema el que dicte la presión máxima aceptable del concreto fresco y las posiciones de los puntos de anclaje. Las cimbras para marcos pueden ser divididas en tres grupos: cimbras manuales para usarse predominantemente en cimientos; aceptan una presión del concreto fresco de aproximadamente 40 kN/m2, adecuada para este propósito. Las cimbras para marcos moderadamente pesados pueden disipar confiablemente las cargas de concreto coladas de hasta 60 kN/ m2. Las cimbras para marcos pesados requieren de una grúa para levantarlos y su uso está más extendido en la mayoría de las edificaciones en la obra. Dependiendo del fabricante, pueden usarse junto con sistemas de anclaje con un diámetro de 15.0 mm (90 kN), u opcionalmente 20.0 mm (150 kN) para presiones de concreto fresco de hasta 80 kN/m2. Estas cimbras de marco están idealmente adaptadas para los nuevos concretos de flujo libre con sus presiones de concreto fresco más altas. Los puntos de anclaje son de material y mano de obra intensiva. Como regla general, la prioridad es reducir los anclajes al mínimo. Esto es importante para aplicaciones a prueba de agua. El espaciamiento de anclas más grande en elementos de cimbra con un ancho de 1.35 m ahorra aproximadamente 12% de puntos de anclaje en comparación de elementos de 1.20 m en ancho; por lo tanto hacen una contribución significativa a la economía. El fabricante debe diseñar la cimbra de acuerdo con ello.

Cimbras para trabes: Está construida de una rejilla de elementos hecha con trabes individuales y largueros, y revestida de paneles de cimbras. Las cimbras para trabes pueden adaptarse a cualquier presión de concreto fresco esperada a través del tipo y espaciamiento de largueros, así como a la posición y número de puntos de anclaje. Una cimbra de 6 m de alto puede ser diseñada para una presión hidrostática del concreto fresco de 150 kN/m2. Teóricamente, también es concebible el uso de una cimbra para marcos con elementos estándar muy angostos. Sin embargo, es preferible la cimbra de trabes a fin de hacer que funcione con el número mínimo de puntos de anclaje posibles. Presión del concreto fresco: En una cimbra de 3.30 m de alto, con una velocidad de elevación de 1.50 m/h y un concreto convencionalmente vibrado, la presión del concreto fresco es de aproximadamente 40 kN/m2. En comparación con esto, los concretos autocompactantes pueden ser dimensionados hidrostáticamente. Como resultado, la presión del concreto fresco se duplica aproximadamente a 80 kN/m2 en la situación descrita arriba. En cuanto a la tecnología de las cimbras, esto significa que es imperativo tomar en cuenta la presión del concreto fresco en la cimbra.

Las pruebas de construcción en la obra usando celdas de presión muestran que en el caso de concreto de flujo libre, el método de colado de concreto tiene un efecto significativo en la presión del concreto fresco. El bombeo por debajo, a través de un elemento de llenado apropiado, crea virtualmente presiones hidrostáticas. El llenado desde arriba permite que la presión del concreto fresco sea controlada por la velocidad del colado del concreto. En cualquier caso, las velocidades de colado de concreto extremadamente altas, tales como aquellas que pueden ocurrir en el caso de una cimbra para columna o secciones cortas de muros, también pueden llevar a presiones altas casi hidrostáticas.
Referencia: Uwe Adlunger, www.doka.com, Opus C, 6, 2008.

 

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