¿CUÁL DEBE SER LA TEMPERATURA MÁXIMA DEL CONCRETO FRESCO?

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RESUMEN: 

El incremento de la temperatura del concreto fresco influye en el desempeño de la mezcla de concreto en estado plástico y endurecido, para lo cual debemos conocer sus efectos, mitigarlos y controlarlos. En este artículo se explica cuál es el efecto de la temperatura en el concreto y cuáles son sus límites.

Algunos documentos, normas y textos sobre tecnología del concreto, especifican una  temperatura máxima del concreto en estado fresco o en estado plástico de 32 °C o 35 °C (normas que en la mayoría de los casos son copia de otras), tomando esta temperatura como regla general para especificaciones en licitaciones y proyectos, sin tener en cuenta el tamaño de los elementos de concreto a vaciar, temperatura ambiente y tiempos de vaciado, generando un «modelo» alrededor de la temperatura máxima del concreto. 

No obstante, al considerar los aspectos antes mencionados, se vale cuestionar el modelo, en particular cuando se habla de requisitos de temperatura máxima en climas cálidos cuando la mezcla se ha diseñado correctamente.

¿QUÉ DICEN LAS NORMAS?

Hay documentos que especifican algún parámetro de temperatura máxima para el concreto en estado fresco y otros que recomiendan tomar precauciones:

Como se puede ver hay diversos criterios y especificaciones con respecto a la temperatura máxima del concreto de acuerdo con la normatividad existente.

El espíritu de las normas al fijar una temperatura máxima es de carácter preventivo, por cuanto es bien sabido que con mayor temperatura se puede estar perdiendo manejabilidad, pero, ello no quiere decir que el concreto presente fraguado inicial a 32 °C, o que deba rechazarse.

Debe aclararse que el valor de temperatura máxima de 32 °C fue establecido para cementos Portland ASTM C150. Sin embargo, en Colombia se utilizan cementos adicionados que generan menor calor de hidratación e incrementan los tiempos de fraguado, adicionalmente, se cuenta con experiencias de colocación de concretos a 35 °C y un poco más, sin que ello implique problemas de calidad en el concreto durante el vaciado o al elemento estructural.

Veamos qué efectos produce la temperatura alta en el concreto.

¿QUÉ OCURRE EN EL CONCRETO CUANDO LA TEMPERATURA SE INCREMENTA?

En estado plástico

El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado plástico sin ningún tipo de control puede generar:

  • Mayor velocidad en la pérdida de consistencia de la mezcla
  • Mayor requerimiento de agua en la mezcla
  • Tendencia a remezclar.
  • Fraguado más rápido.
  • Dificultad en el manejo del vaciado, compactado y acabado.
  • Mayor probabilidad de presencia de fisuras por contracción plástica.
  • Necesidad de curado temprano.

Alternativas para controlar los efectos del incremento de temperatura en el concreto:

De acuerdo con lo descrito en la ACI 305R-10, el concreto se puede producir en climas cálidos sin límites máximos de temperatura, y se desempeñará satisfactoriamente si se toman las precauciones adecuadas en cuanto a la dosificación, producción, entrega, colocación, consolidación, acabado y curado.

Dentro de las alternativas para controlar los efectos antes mencionados están:

  1. Reducción de temperatura del concreto, esto se puede lograr utilizando los constituyentes del concreto con temperaturas lo más bajas posibles como: usar el cemento con temperatura menor a 60 °C, proteger del sol directo y rociar con agua los agregados y/o adicionando hielo a la mezcla, además, se recomienda vaciar en la hora más fría del día.
  1. Usar aditivos plastificantes y retardantes​ , los cuales producen los siguientes efectos:
  • Retención prolongada de asentamiento.
  • Control en la dosificación de agua.
  • Tiempos de fraguado controlados.
  • Optimización de la cantidad de cemento.
  • Mejor trabajabilidad en el tiempo.
  • Flexibilidad en la programación de las operaciones de vaciado y acabado.

Sin embargo, el hecho de adicionar hielo no siempre tiene los efectos deseados en la trabajabilidad del concreto, como se observa en el siguiente gráfico, en el cual para una misma temperatura ambiente de 34 °C se produce mayor pérdida de asentamiento en el concreto con hielo a 31 °C que el concreto en el que se incrementó la dosis de aditivo y con una temperatura de 35 °C.

Temperatura del concreto con hielo y sin hielo. Blog Argos.
Asentamiento del concreto. Blog Argos.

1.1 En estado endurecido

El efecto de tener incremento en la temperatura en el concreto en estado endurecido sin ningún tipo de control puede generar:

  • Mayor resistencia inicial y menor resistencia a los 28 días, debido a la formación desordenada de los cristales de etringita. 
  • Fisuración por gradiente térmico.
  • Formación temprana de la etringita tardía.

Como alternativa para controlar estos efectos está el uso de aditivos plastificantes y retardantes:

  • Contrarresta los efectos de un endurecimiento inicial durante retrasos extensos entre el mezclado y la colocación. 
  • Compensa la pérdida de resistencia a los 28 días por la prolongación en los tiempos de fraguado, permitiendo la formación de un sistema más ordenado.
  • Ayuda a eliminar las juntas frías.

 

La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo. 

  • Elementos estructurales de grandes dimensiones o masivos.
  • Elementos de concreto curado con vapor de agua.
  • Mezclas de concreto con alta dosificación de cemento en las cuales sea importante considerar el calor de hidratación.
  • Condiciones extremas de temperatura.
Imagen 1. Etringita – Vista microscópica

En elementos masivos principalmente se recomienda realizar un estudio termodinámico para definir la temperatura inicial del concreto fresco y posteriormente en el elemento se realiza el monitoreo de la temperatura interna y externa con termocuplas.

Con base en lo anterior es que la ACI 301M-10 en el numeral 8.1.2 describe como requisito que el concreto después de colocado no debe exceder los 70 °C y la diferencia de temperatura máxima entre el centro y la superficie de colocación no debe exceder los 19°C.

Imagen 2. Vaciado de concreto masivo en clima cálido con control de temperatura.
Imagen 3. Fisura típica por retracción térmica

Al respecto la ACI 207.2R elaboró las siguientes tablas para identificar las elevaciones de temperatura en losas y muros función del espesor: 

Esto quiere decir que en elementos de bajo espesor no es necesario limitar la temperatura del concreto fresco, porque no va a superar la temperatura máxima en estado endurecido de 70°C.

Referencias:

  • Instituto Nacional de Vías INVIAS (2013). Especificaciones generales de construcción de carreteras. Artículo 630 – Concreto estructural.
  • Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación – Icontec (2019). NTC 3318 – Producción de concreto.
  • American Concrete Institute – ACI 318S (2019). Requisitos de reglamento para concreto estructural. Capítulo 26 – Documentos de construcción e inspección.
  • American Concrete Institute – ACI 301M (2010). Specifications for Structural Concrete. Section 4 – Concrete mixtures.
  • American Concrete Institute – ACI 305R (2010). Guide to Hot Weather Concreting. Chapter 5 – Production and delivery.
  • American Concrete Institute – ACI 207.2R (2010). Report on Thermal and Volume Change Effects on Cracking of Mass Concrete. Chapter 4—Heat Transfer and volumen change.
  • ASTM International C 94/C94M (2019). Standard Specification for Ready-Mixed Concrete. Chapter 12 – Mixing and Delivery.
  • Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (2010). Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR – 10. Título C – Concreto Estructural.
  • National Ready Mixed Concrete Association – NRMCA. CIP 12es – Colocación de concreto en clima cálido.
  • Portland Cement Association – PCA. Diseño y control de mezclas de concreto. Capítulo 13 – Colado en clima caluroso.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

La etringita tardía (DEF) es un producto hidratado del cemento formado después del fraguado y es el resultado de las altas temperaturas tempranas (por encima de los 70 °C) en el concreto, que impide la formación normal de etringita, generando expansión y fisuras en el mismo. 

CONCLUSIÓN

La temperatura del concreto en estado fresco debe ser la necesaria para garantizar que no exceda los 70 °C después de vaciado y un gradiente máximo de 19 °C, garantizando la manejabilidad durante el proceso de vaciado.

La trabajabilidad y los tiempos de fraguado que pudieran ser afectados por una alta temperatura en el concreto pueden ser controlados mediante el uso de aditivos.

La pérdida de resistencia inicial puede ser compensada utilizando aditivos retardantes para conseguir una estructura más ordenada del concreto.

En el caso de vaciados masivos y/o condiciones ambientales extremas, es necesario realizar un estudio termodinámico, lo cual definirá el diseño de mezcla, la temperatura inicial necesaria y el sistema de disipación de calor, que exigirá la creación de un plan de colocación, curado y protección.

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Acerca del autor

  • Profesión: Ingeniero Civil
    País: Colombia

    Soy Ingeniero Civil Especialista en Patología de la Construcción. Desde muy pequeño me gustaba armar y desarmar objetos, rompecabezas y demostré gran habilidad para las matemáticas. Trabajé como Jefe de Planta de Concreto durante seis años y actualmente soy Asesor Técnico en Argos. Mi área de fortaleza es la Patología del Concreto.

    'Me gusta entrar al detalle de las cosas, su funcionamiento y origen. Soy perfeccionista'.

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