POR QUÉ ES IMPORTANTE CONTROLAR LA TEMPERATURA Y MADUREZ DEL CONCRETO EN LA OBRA

Experto

Ingeniero Civil

RESUMEN: 

El control de temperatura desde las etapas iniciales en el concreto, hasta que se encuentra vertido en el elemento estructural y se desarrolla el fraguado, se ha constituido como uno de los mecanismos más confiables para asegurar su calidad, pues en caso de presentarse temperaturas excesivas, se verían comprometidas la durabilidad y la resistencia, lo que es completamente indeseable. Son diversos los factores que intervienen en la ganancia de calor dentro la mezcla, en muchos casos influyen los sistemas de colocación y la geometría, mientras que en otros escenarios las cuantías de cementantes son el punto más crítico.

Control de temperatura del concreto


Es bien conocido que tanto las especificaciones nacionales, como internacionales tienen restricciones en lo que respecta a la temperatura de colocación del concreto, que tiene como último objetivo el control del gradiente térmico dentro del proceso de fraguado. 

A nivel local, la NTC 3318 fija una temperatura máxima de colocación de 32°C, mientras que códigos internacionales, como el ACI 305, plantean un rango más amplio para obras desarrolladas en zonas con climas cálidos, llevando el espectro hasta los 38°C, siempre que se garanticen óptimas condiciones de curado.

Una vez colocado el concreto, de acuerdo con el ACI-207.2R, a nivel general las especificaciones exigen temperaturas del elemento por debajo de 70°C, y especial cuidado en los gradientes de temperatura entre el núcleo y el exterior del elemento (ambiente), que debe ser inferior a 20°C.

Para poder efectuar estos controles en obra, es necesario contar con un sistema integral, que se compone de consolas electrónicas, termocuplas, conexión a red inalámbrica, y un software para procesamiento y análisis de la información.
 

Concepto de madurez del concreto

El concepto de madurez del concreto está fundamentado en la relación que existe entre el desarrollo de la temperatura, la edad, y la evolución de la resistencia. Las propiedades del concreto evolucionan en el tiempo, en la medida que el cementante reacciona, se hidrata y libera calor, presentando cambios significativos en las primeras horas del fraguado.

También tienen incidencia en este proceso, variables relacionadas con el sitio de obra, el tipo de materiales utilizados, las condiciones ambientales, la forma de curado, la exposición a la intemperie y la temperatura inicial de los materiales, por lo que cada mezcla de concreto tiene una curva característica y particularidades en el desarrollo de su madurez.

El método para determinación de la madurez del concreto, descrito en la norma ASTM C1074, puede ser desarrollado con los mismos equipos usados para el control de temperatura, que se lleva a cabo por temas de calidad. Así pues, es posible garantizar la trazabilidad en el desarrollo de temperaturas en la matriz de concreto, a la vez que estos datos son aprovechados para confrontar con la curva característica y estimar la resistencia instantánea, con buena precisión.

Caso de estudio – Puente Cauca, Concesión Pacífico 3

El caso de estudio presentado es en el Puente Cauca actualmente en construcción. En este tipo de estructuras son fundamentales los tiempos en que el concreto alcanza la resistencia objetivo para el tensionamiento de cables y avance en los voladizos, lo que en última instancia define el ritmo de construcción, para lo cual se tiene disponible tecnología de control de temperatura y madurez del concreto.

Foto 1. Pie de foto: Vista panorámica Puente Cauca. Crédito: Andrés Berrío Alzate

En la siguiente gráfica, se presenta la curva media de desarrollo de temperatura, durante las 48 horas sucesivas al vaciado de todos los elementos tipo dovela, del puente en mención.

Gráfico 1. Pie de foto: Desarrollo de temperatura desde el vaciado, hasta t = 48 h. Crédito: Andrés Berrío Alzate

Durante el vaciado de cada dovela se embebieron 4 termocuplas, indicando datos de temperatura en tiempo real a una plataforma web capaz de correlacionar estas temperaturas con la resistencia instantánea del elemento, por lo que al alcanzar la resistencia objetivo para tensionamiento (80% * f’c) se emitía una alerta. Seguido, se procedía a confrontar el dato de resistencia con la falla de cilindros a compresión, coincidiendo en el 100% con el dato estimado por madurez, para proceder al tensionamiento de cables de postensado y a la construcción de la siguiente dovela.
En el gráfico 2 se presenta la curva de resistencias estimadas, cada hora a través del método de madurez de concreto, referenciando en ella la resistencia de diseño (f’c) y la resistencia objetivo para el proceso de tensionamiento de cables (80% * f’c).

Gráfico 2. Pie de foto: Curva de resistencia estimada por método de madurez de concreto. Crédito: Andrés Berrío Alzate

Uno de los resultados más destacados de este proceso fue que se logró fijar con precisión la edad de tensionamiento a 36 horas, permitiendo reducir los tiempos de obra considerablemente.
 

Referencias:

ACI-207.2R. Report on Thermal and volume change effects on cracking of mass concrete.

ACI-305.1-06. Specification for Hot weather concreting.

ASTM C1074-19. Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method.

NTC-3318. Norma Técnica Colombiana. Producción de concretos.

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.

CONCLUSIÓN

El uso adecuado de sistemas para control de temperatura y madurez del concreto en tiempo real, se considera una alternativa muy conveniente, no solo para el control de calidad según indican las especificaciones, sino para acceder a información adicional del desempeño de los elementos, que permite tomar decisiones en tiempo real, mejorando ostensiblemente los tiempos de obra y garantizando una obra con altos estándares de calidad. Los requerimientos especiales de los proyectos, en cuanto a desempeño de los concretos y tiempos de ejecución cada vez son más exigentes, por lo que implementar este tipo de tecnologías es el complemento ideal, al seguimiento de calidad que se efectúa para control de manera convencional.

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Acerca del autor

  • Profesión: Ingeniero Civil
    País: Colombia

    Especialista en materiales y procesos, Magister en Ingeniería (mención en Infraestructura). Experiencia profesional en proyectos de ingeniería e innovación con énfasis en concretos, prefabricados, materiales granulares y mezclas asfálticas. Actualmente, Ingeniero especialista de materiales en Construcciones El Cóndor y Docente de cátedra en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín.

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