Posibilidades del concreto

B O M B E O_ D E_ C O N C R E T O

Un producto muy especial

En el proyecto Parbati Hydroelectric de la India, desde la galería de conducción se dirige el agua del embalse a las dos galerías transversales de 3,5 m de ancho y cae hasta los generadores a lo largo de 1,550 m, con una inclinación de 30°, correspondiente a una altura vertical de 750 m. El avance de las dos galerías transversales supuso el primer obstáculo del proyecto ya que la tuneladora de cerca de 350t tenía que "trabajar" por una entrada de galería con un ángulo de 30° hacia arriba. Tras la perforación y el revestimiento de las galerías con dovelas poligonales hubo que aplicar un revestimiento de tubo de acero y rellenar el espacio del anillo formado con concreto a lo largo de los 1,430 m.
Gammon-India y Schwing investigaron las opciones del transporte de concreto con la condición de que la construcción de los revestimientos de acero y el colado de concreto debían realizarse simultáneamente en varias etapas. Los segmentos de acero debían montarse en el lateral de la montaña por lo que el colado de concreto solo se podía realizar desde el valle. Se colocó la bomba de concreto al pie de la galería para bombear desde allí hacia arriba hasta una altura de 715 m. La tubería de transporte del concreto se extiende por etapas hacia arriba. El cliente (la empresa NHPC) prescribió un concreto de una resistencia de 25 Mpa y un buen comportamiento que rellene completamente el espacio de anillo detrás del revestimiento del tubo de acero sin segregación. En total se ha planeado una construcción de aprox. 7,000 m3 de concreto por galería que incluyen:

• Cemento: 315 kg.
• Ceniza volante: 135 kg.
• Arena: 915 kg.
• Agregados: 10 mm-349 kg.
• Agregados: 20 mm-426 kg.
• Agua-180 I.
• Aditivo 1: 900 ml Glenium Stream 2 (BASF).
• Aditivo 2: 3.5 I Glenium B233 (BASF).

Equipamiento exclusivo

Para un rápido proceso y la mayor eficiencia energética, Schwing recomendó una bomba de concreto de alta presión SP 4000 S, con una batería de bomba de carrera larga, cilindros de transporte de 180 mm con 2000 mm de carrera, una presión de transporte máximo de 243 bar y un accionamiento eléctrico de 200 KW. Además, se usan camiones revolvedora Stetter y una Planta mezcladora de concreto Stetter CP 30. Como consecuencia de las esperadas altas presiones de concreto a una altura superior a 700 m, fue seleccionado un modelo de tubería de transporte de concreto extra heavy duty. En la zona inferior de la tubería se seleccionó un espesor de pared de tubo de 8,8 mm. En la zona superior se trabajó con un espesor de pared de 7,1 mm. Todos los tubos (3000 mm de longitud, DN 125 mm) de la tubería fueron fijados en la lateral interior del tubo de la galería por motivos de seguridad. Un poco por detrás de la bomba de concreto y antes de la transición a la tubería de ascenso fue aplicado un distribuidor de bloqueo de alta presión para conseguir la separación de la tubería de transporte y de la bomba de concreto. De este modo, se posibilita la limpieza de la tubería al final del colado de concreto. Los dispositivos de este tipo son imprescindibles para mantener las columnas de concreto verticales de más de 1,400 m de longitud, un volumen de aproximadamente 18 m3 (= 43 t) y una presión de aprox. 180 bar. Tras el cierre del distribuidor de bloqueo se pueden introducir los rascatubos de limpieza en la tubería. Después, se abre de nuevo el distribuidor y la bomba de concreto bombea agua a la tubería. De este modo, se presionan hacia arriba los rascatubos contra las columnas de concreto de modo que se bombee todo el volumen de concreto de 18 m3 en el espacio del anillo. Tras la limpieza se evacua el agua de limpieza a un tanque hacia abajo y así se encuentra disponible para la próxima limpieza. Continuamente se supervisa la presión de la tubería de transporte. Durante el colado del concreto hasta una altura final de 715 m se registro una presión de concreto de 220 bar. El SP 4000 S funciono siempre con 8 carreras/ min y una potencia de transporte aproximada de 12 m³/h.

Referencia: Schwing GmbH, Herne, Alemania. info@schwing.de.
Página web: www.schwing.de

 

B L O Q U E S_ D E_ C O N C R E T O

Optimización de material

En la práctica, las fórmulas de concreto se ajustan a la técnica de máquinas existente de cada una de las plantas, así como a las propiedades del producto requeridas. Hasta ahora, no hay disponible reglamentos o normativas relativas a la composición de las mezclas o sus posibilidades de optimización, aunque sí requisitos de aptitud para el uso y durabilidad. Para cumplir estos requerimientos con un esfuerzo material y energético óptimo y la correspondiente reducción de los costos de producción, los objetivos de la optimización de los materiales del concreto ligeramente húmedo se orientan sobre todo a la mejora de lo siguiente:
• Robustez de la mezcla con relación a oscilaciones en el contenido de agua
• Densidad de la estructura y de la compactación.
• Resistencia (resistencia segura temprana y suficiente resistencia final).
• Capacidad de compactación.
• Sustentabilidad (reducción de la proporción de cemento).
• Durabilidad a través de una limitación del espacio de poros (reducida tendencia a la eflorescencia, elevada resistencia a la abrasión, elevada resistencia a la congelación/ descongelación).
• Imagen de apariencia exterior (color, superficie uniforme sin puntos de fallas).
• Rentabilidad de la fórmula (reducción de los costos de material).
Los concretos ligeramente húmedos originales están formados por tres componentes: cemento, agregados y agua. Sin embargo, cada vez tiene más importancia la utilización de adiciones, también en combinación con aditivos de gran potencia.
Además, se ofrecen en el mercado nuevos tipos de cemento. El concreto ligeramente húmedo se perfecciona de ese modo a un sistema moderno de cinco componentes. De esta forma se conservan grados de libertad adicionales para la optimización del diseño de mezcla que ofrecen un elevado potencial en cuanto a trabajabilidad y propiedades del concreto consistente, aunque también pueden ocasionar riesgos relativos al comportamiento de la durabilidad, todas las sustancias de partida ofrecen bases para la optimización. Para optimizar la composición granulométrica pueden seguirse caminos como: la mezcla del agregado del proveedor; o especificar una curva granulométrica nominal. Las investigaciones incluyen también una curva granulométrica optimizada como referencia. Con una línea granulométrica optimizada es posible alcanzar un aumento adicional de la densidad de compactación. Con un ajuste adecuado del grano redondeado y triturado es posible conseguir otros efectos. Esto produce un buen dentado y aumenta la resistencia a la compresión del concreto recién compactado. Sin embargo, la modificación de la distribución granulométrica de la arena no es suficiente para optimizar una mezcla de concreto, la demanda mínima de agua corresponde a la relación óptima de la mezcla (proporción de cementante de aproximadamente 22% en masa, correspondiente al punto mínimo de la curva). No obstante, esto implica un aumento de la proporción de cementante en la fórmula de concreto considerado de 341 kg/m3 a 417 kg/m3 (comparación con el estado real), lo que estaría asociado a un incremento de los costos en materiales. La adición de superfluidificantes produce un claro desplazamiento de las densidades de compactación máximas y de la resistencia a la compresión del concreto recién compactado hacia contenidos menores de agua.

Referencia: Prof. dr. Viktor Mechtcherine, Instituto de Materiales de Construcción, TU Dresden, Alemania; Dr. Ulrich Palzer, Instituto para la Tecnología de Elementos Prefabricados y la Construcción Prefabricado IFF Weimar e. V., Alemania, en PHI Planta de Hormigón Internacional, núm. 6, 2009

 

C I M B R A S_ Y_ M O L D E S

Agentes desmoldantes
El concreto arquitectónico es la superficie reflejada de un molde; sin embargo al uso inadecuado del aceite desmoldante puede generar daños en la superficie de concreto. Un fabricante de moldes decidió investigar la influencia del efecto de los aceites desmoldantes (vegetales, minerales, etc.) y el tipo de aplicación en la superficie del molde. También se estudió la superficie del molde (nuevo o usado). Según este estudio es recomendable emplear aceites desmoldantes con una base vegetal, con o sin disolvente, para proteger el molde contra la corrosión y obtener un concreto arquitectónico con un atractivo estético.
Cuando el producto de concreto se retira del molde, aparecen por un lado el molde, material liso y rígido y por otro, el concreto material de construcción plástico con un determinado contenido de agua. Después del curado del concreto, estos dos elementos se separan (lo que se conoce como desmoldeo). Si no hubiera una capa de separación con efecto antiadherente, esto provocaría inevitablemente una adherencia y por eso sería imposible desmoldar el concreto sin producir daños en la superficie del concreto arquitectónico. En consecuencia, la calidad del concreto arquitectónico depende totalmente de los condiciones de la zona de recubrimiento, es decir en los puntos de contacto entre el concreto y el molde. Los agentes desmoldantes se deben elegir de acuerdo al tipo de molde y a su compatibilidad con las superficies de recubrimiento de los moldes de trabajo. Antes de colocar el acero de refuerzo se debe aplicar una fina capa homogénea de agente desmoldante sobre toda la superficie limpia del molde. Actualmente los aceites desmoldantes más habituales se fabrican con una base mineral. No obstante, estos productos no son respetuosos con el medio ambiente y producen efectos secundarios en los usuarios (irritaciones de la piel y de las vías respiratorias después de respirar compuestos orgánicos volátiles). Además, durante la aplicación del aceite pueden caer restos de aceite al suelo y de este modo pasar a las aguas subterráneas. Para solucionar este problema se desarrollaron recetas de mezclas para aceites desmoldantes con una base vegetal y sintética, ya que estos son menos nocivos para las personas y al medio ambiente.

Métodos para aplicar el aceite
Los métodos para aplicar el aceite sobre la superficie de los moldes son importantes, sobre todo porque influyen en la calidad de la superficie de concreto arquitectónico. En las obras se puede observar que una cantidad de aceite demasiado elevada puede llegar a empeorar la calidad del concreto. Sobre la superficie del molde no se debe aplicar ni mucho ni poco agente desmoldante y se debe extender uniformemente para que forme una película de aceite continua.

Concreto
Para evitar las reacciones fisicoquímicas, difíciles de evaluar, entre los componentes del desmoldante y los aditivos que a veces contiene el concreto, para este estudio se diseñó una mezcla de concreto tradicional sin aditivos. En el Cono de Abrams se calculó un grado de revenimiento de 10 cm. El concreto fue elaborado en una mezcladora con una capacidad de 200 litros. La mezcla se lleva a cabo conforme a la norma francesa NF P 18-404.

Referencia: Chafika Dielal; Yannick Vanhove; Stephan Kestelaat, Universidad de Artois, Francia; Nizar Heloun, OUTINORD, Saint Amand les Eaux, Francia, en PHI. Planta de Hormigón Internacional, núm. 4, 2009.

 

R E P A R A C I Ó N_ D E L_ C O N C R E T O

Mecanismos de deterioro

Al igual que la mampostería, las estructuras de concreto reforzado se deterioran por el ataque de elementos externos como puede ser el daño generado por congelamiento, descongelamiento o erosión. Para las estructuras de concreto existen otros mecanismos, producto de su complejidad y composición. De interés particular resulta la reacción álcali-sílice en el concreto y la corrosión del acero de refuerzo, ambos afectados por la alcalinidad del cemento Portland, cuyos constituyentes principales –como el hidróxido de calcio y otros hidróxidos alcalinos– están presentes en los poros desarrollándose una solución con un pH de 12 a 14 (un pH de 7 es neutral; valores menores a 7 indican acidez, valores mayores a 7 indican alcalinidad). Y es esta red de poros la solución que contiene, lo que resulta crítico en la durabilidad del concreto.

Reacción Álcali-Sílice
La Reacción Álcali-Sílice (RAS) se manifiesta en el concreto si se utilizan en este los agregados erróneos. Algunos minerales silíceos como cuarzos y ópalos reaccionan en un medio acuoso y altamente alcalino para formar un gel silíceo que incrementa su volumen haciendo que el concreto desarrolle agrietamientos. En muchos casos, la RAS es superficial e inofensiva, pero antiestética y difícil de contrarrestar. El mejor remedio es secar por completo la estructura. Muchos, si no es que todos los tipos de concretos, incorporan material susceptible de desarrollar RAS, pero pocas estructuras muestran signos de daño significativo de RAS.

Corrosión del acero de refuerzo
La alcalinidad de la estructura porosa del concreto puede generar una RAS. El alto valor del pH genera una capa protectora de óxidos e hidróxidos en la superficie del acero. Sin esta capa –denominada capa pasiva– el acero podría exponerse al aire y humedad de los poros generándose una rápida corrosión. La capa es durable, autorreparable y puede durar cientos de años si se mantiene la alcalinidad. Sin embargo, esta capa pasiva puede ser atacada por cloruros en sal y la alcalinidad del concreto se puede reducir en la interacción con el dióxido de carbono atmosférico, un proceso conocido como "carbonatación".

Deterioro por carbonatación
El dióxido de carbono presente en el aire en un 0.3% en volumen, se disuelve en el agua para formar una solución medianamente ácida. A diferencia de otros ácidos que químicamente pueden atacar y marcar la superficie del concreto, este ácido se forma en los poros del concreto mismo y se disuelve en cualquier humedad presente. éste reacciona con el hidróxido de calcio alcalino formando carbonato de calcio insoluble. El valor del pH entonces baja de 12.5 a 8.5 aproximadamente. El proceso de carbonatación tiene lugar a través del concreto y cuando alcanza el acero de refuerzo la capa pasiva decae cuando el pH es menor a 10.5; el acero entonces expuesto a la humedad y oxigeno es susceptible de corrosión.

Deterioro debido a cloruros
Las sales causan corrosión por mecanismos diferentes. El cloruro de sodio disuelto en agua provoca una solución altamente corrosiva de iones de sodio y cloruro. La sal se usa para descongelar caminos y su presencia en el agua de mar es un problema para las estructuras de concreto. La alta movilidad de los iones de cloruro hace se dispersen a través de los poros en solución y donde hacen contacto con el acero de refuerzo atacando la capa pasiva. Por su parte, el acero se oxida en la presencia de aire y agua para formar herrumbre que tiene un volumen 10 veces del acero consumido. Puesto que el concreto tiene poca resistencia a la tensión se agrietará hasta en 1/10 de milímetro del acero que se haya consumido formando delaminaciones en la estructura y su consecuente exposición.

Deterioro debido a cloruros
El mecanismo de la corrosión del acero de refuerzo que ocurre mediante un proceso electro-químico que involucra intercambio de electrones similar a lo que ocurre en una batería. Lo más importante de este mecanismo es la separación de áreas de metal cargadas negativamente (ánodos) donde ocurre la corrosión y áreas de metal cargadas positivamente, (cátodos) donde ocurre una reacción de balanceo de cargas inofensivas.c

Referencia: Dr. José Mora Ruacho, Colegio de Ingenieros Civiles de Chihuahua, en Ingeniería civil, núm. 112, 2010

 

Nota aclaratoria: En el número 263 de CyT, en el rubro “Impermeabilizantes” se lee: “Con la propiedad exclusiva del auto sellado contra la penetración de la humedad la tecnología cristalina se convierte en una solución duradera para el sellado del concreto que a lo largo del tiempo es cada vez más efectiva y a largo plazo contribuye
a reducir los costos de reparación y mantenimiento”. A este texto, el Departamento Técnico de RETEX comenta: “Diferimos, ya que en RETEX® durante 30 años hemos demostrado que nuestros Sistemas Sellotex® son adecuados para impermeabilizar substratos y estructuras de concreto sujetas a altas presiones hidrostáticas tanto positivas como negativas y no dependen de ningún elemento químico para su función de sellado e impermeabilización. Cabe mencionar que la tecnología de los cementosos de México es reconocida a nivel mundial”.

 

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