Hormigonado con altas temperaturas: El curado del hormigón

 

Por María José Lana Lana


Arquitecto Técnico
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja

Revista del Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid

 

Hormigón en verano; problemas originados
Las condiciones climáticas del verano inducen una serie de problemas adicionales en todas las obras que se estén realizando con hormigón, razón por la cual es conveniente analizar la incidencia de los distintos factores sobre la resistencia y/o fisuración del hormigón.

Por un lado, el hormigón endurece y gana resistencia mediante la reacción química entre el cemento y el agua (hidratación), reacción que se acelera a medida que aumenta la temperatura. Aproximadamente, por cada 11° C de aumento de temperatura, se duplica la velocidad de reacción. Sin embargo, si el hormigón se seca prematuramente, la cantidad de agua disponible para esta reacción será insuficiente. Sin agua, no hay hidratación y por lo tanto no habrá una evolución de resistencia.

En la época del verano, se suceden una serie de factores como son las altas temperaturas, la baja humedad relativa, la velocidad del viento y/o la radiación directa del sol, que pueden afectar de forma negativa en la calidad del hormigón fresco o endurecido, por aceleración de la velocidad de evaporación y de hidratación del cemento. Entre los efectos más comunes se pueden citar:

Fisuración plástica
El defecto superficial común en esta época es la aparición de fisuras por contracción plástica, debidas a la evaporación rápida del agua del hormigón fresco, que genera una deshidratación precoz de la superficie, que contrae y somete al hormigón en estado plástico a una serie de tensiones internas. Como el hormigón no ha desarrollado todavía la resistencia para soportarlas se fisura. Se producen unas horas después de colocarse el hormigón, pero a veces no se aprecian hasta los 2 o 3 días. Las fisuras no son profundas, aunque generalmente bastante abiertas, llegando a alcanzar hasta 1 mm o más de abertura. El patrón de fisuración es variado, tomando direcciones aleatorias o paralelas, cuya orientación depende de la dirección del viento (normalmente son paralelas a ésta), sin llegar por lo general a los bordes del elemento. Afectan principalmente a estructuras de elevada relación superficie expuesta/volumen como pavimentos y losas. La protección del hormigón fresco es clave en la prevención de este tipo de defecto.

Producción y colocación del hormigón
A la hora de producir el hormigón, el fabricante deberá tomar medidas preventivas para evitar que la mezcla alcance temperaturas indeseables. Puede recurrir a proteger los materiales componentes, humedecer los áridos, emplear hielo como parte del agua de amasado (que debe derretirse antes de colocarlo en obra), o emplear aditivos retardadores del fraguado y plastificantes.

Una vez llega el camión a obra se debe mantener la velocidad de agitación, y si es posible ubicarlo en zona sombría. Los tajos deben estar programados y preparados para evitar demoras en la descarga. Previo al vertido pueden rociarse con agua las armaduras y los encofrados para disminuir su temperatura. En lo posible hormigonar en horas de la tarde, de la noche o en horas de menor temperatura. Como norma general debe evitarse añadir agua a pie de obra para facilitar las operaciones de colocación o terminación. Una vez realizada la última operación de acabado debe procederse al curado y protección del hormigón, operaciones imprescindibles, y más en ésta época, para obtener un resultado satisfactorio y un hormigón con la resistencia y durabilidad proyectadas.

EL CURADO
El curado consiste en propiciar y mantener un ambiente de apropiada temperatura y contenido de humedad en el hormigón recién colocado, para que el proceso de hidratación del cemento continúe durante el mayor tiempo posible. Un hormigón curado adecuadamente alcanzará su máxima resistencia y durabilidad, será más impermeable y tendrá menor riesgo de fisuración.

Humedad y temperatura
Garantizar un contenido mínimo de humedad en este periodo es fundamental en el desarrollo de la estructura interna del material. Hay estudios que demuestran que la resistencia final alcanzada disminuye cuando la humedad relativa del hormigón es inferior al 80%. Por ello, el curado debe evitar la evaporación del agua superficial, manteniendo el hormigón en una condición saturada o cercana a ella.

Un adecuado curado evita el secado prematuro de las zonas más externas del elemento hormigonado. Justamente esta zona es la expuesta a evaporación y cambios de humedad, fisuración por retracción plástica, acción de la intemperie, abrasión (desgaste), ataque de químicos y carbonatación, y es la zona que debe proteger al hormigón y a las armaduras.

Deben evitarse tanto las temperaturas extremas como los gradientes bruscos de temperatura, para reducir la posibilidad de fisuración. En elementos estructurales importantes, masivos, debe limitarse la temperatura máxima que alcance para minimizar la fisuración del hormigón al enfriarse.

Tasa de evaporación de agua
La evaporación del agua superficial en el hormigón depende principalmente de la humedad relativa del aire, la temperatura del hormigón, la velocidad del viento y la temperatura ambiente, que si se combinan desfavorablemente pueden incrementar fuertemente la tasa de evaporación superficial. En función de esta tasa se deberán tomar medidas adicionales a las del curado normal, de modo que se proteja las superficies de las pérdidas excesivas de humedad. Para estimar la tasa de evaporación del hormigón se puede utilizar el gráfico de la Figura 1.

Para estimar la tasa de evaporación se deben seguir los pasos referidos en la tabla. Como ejemplo, si la temperatura del ambiente es de 32°C., la humedad relativa del 60%, la temperatura del hormigón 30°C (al momento de la colocación), y la velocidad del viento 24 km/hora, siguiendo los pasos marcados obtenemos que la tasa de evaporación es aproximadamente de 0.2 kg/m»/h.

Si la tasa de evaporación supera el valor de 1 kg/m»/hr. Habrá que tomar medidas adicionales al curado, como la protección contra el viento, radiación y temperatura, o la disminución de temperatura del hormigón durante su fabricación, transporte y colocación.

Medidas usuales y generalmente efectivas son:

El curado debe comenzar lo antes posible, es decir, tan pronto como el procedimiento elegido de curado no altere la textura superficial del hormigón. Mientras que con algunos procedimientos, como el uso de compuestos formadores de membrana, el curado puede comenzar tras la última operación de acabado, con otros métodos como el uso de películas de polietileno, será necesario esperar el desarrollo de cierta resistencia de modo de no dañar la superficie del hormigón.

Métodos de curado
Hoy en día existen diversos métodos, procedimientos y materiales para el curado, sin embargo, el principio es el mismo: garantizar un contenido satisfactorio de humedad y temperatura para que se desarrollen las propiedades deseadas en el hormigón. Los sistemas de curado se pueden dividir en dos grandes grupos:

a) Curado con agua. Continua o frecuente aplicación de agua por inundación, nebulización, vapor o materiales saturados.

b) Materiales sellantes. Evitan la pérdida excesiva de agua superficial mediante películas plásticas protectoras, como el polietileno, o bien mediante la aplicación de compuestos filmógenos que forman membrana impermeable sobre el hormigón recién colocado.

A. Curado con agua
El agua es el método más efectivo de curado, aunque en función de las circunstancias de la obra (disponibilidad de agua, mano de obra y materiales) puede no resultar económico ni del todo efectivo. El método elegido de curado con agua debe proporcionar una cubierta completa y continua de agua. Si el hormigón va a quedar visto, el agua empleada deberá estar limpia y libre de componentes que puedan dañar la pasta de cemento. Se deben evitar los choques térmicos o fuertes gradientes de temperatura por el empleo de agua fría sobre el hormigón.

Los métodos de curado con agua más comunes de aplicación en obra son:

A.1. Inundación o inmersión.
Es el método más eficiente de curado con agua, aunque hoy día es poco frecuente por el engorro que supone la aplicación práctica. La inundación se puede emplear en forjados, pavimentos, techos planos, o cualquier superficie donde sea posible retener el agua o exista una corriente continua de agua. Es importante evitar la pérdida prematura o súbita del agua, así como los choques térmicos que se producirían si el agua de curado está muy fría, ya que puede generar agrietamiento. La diferencia de temperatura entre el hormigón y el agua no debe superar 10° C.

A.2. Nebulización.
Suelen emplearse los aspersores de riego de jardines. El rociado con agua debe ser continuo y constante. En general, es un buen método de curado cuando la temperatura ambiente es superior a unos 10°C. Es un método útil en superficies verticales. Un inconveniente puede ser el gasto de agua, que puede escasear en la época estival.

A.3. Cubiertas de material absorbente.
Sacos, arpilleras, mantas de algodón, arena, serrín y otras cubiertas absorbentes también resultan útiles en la retención del agua superficial del hormigón. Se disponen sobre la superficie de hormigón y se empapan con agua. Es preciso vigilar el estado de humedad y remojarlos con frecuencia, lo que puede resultar engorroso. Los materiales empleados deben estar libres de sustancias que dañen y decoloren el hormigón.

B. Materiales sellantes
Los materiales sellantes son hojas o membranas colocadas sobre el hormigón que reducen la pérdida de agua por evaporación. Emplear

estos materiales tiene como ventaja el menor riesgo que el hormigón se seque por un descuido en el mantenimiento de la humedad. Además, son materiales de fácil manejo y pueden aplicarse antes que los métodos con agua. Son especialmente útiles en losas y elementos masivos. Los más empleados son:

B. 1. Películas plásticas.
Consisten en láminas ligeras de un material plástico, generalmente polietileno, que se disponen sobre el hormigón tapando o envolviéndolo lo más herméticamente posible. El espesor debe ser superior a 0.10 mm. En verano, para reducir el efecto de las altas temperaturas es recomendable que sean opacas y de color blanco, para que reflejen los rayos solares, evitando las negras o translucidas (efecto invernadero).

Se colocan sobre la superficie húmeda del hormigón lo antes posible, sin producirle daño, manteniendo contacto con la superficie y cubriendo todas las partes expuestas. En caso de losas y pavimentos, la lámina se extenderá más allá de los bordes, una distancia de al menos el doble del espesor del elemento. El plástico debe ser colocado en forma plana y sin arrugas sobre la superficie, para minimizar la decoloración del hormigón, aunque no son muy recomendables cuando la apariencia del hormigón es importante.

B.2. Productos filmógenos de curado.
Son compuestos que se aplican sobre la superficie de hormigón y al secar forman una membrana o película impermeable al vapor de agua que proporciona unas condiciones adecuadas de curado. La dosis de aplicación varía de 0.20 a 0.25 litros/m2 (de 4.0 a 5.0 m2/litro). Suelen aplicarse mediante pulverización, realizando una cobertura total. Sobre superficies muy texturizadas, como la de algunos pavimentos, pueden ser necesarias dos o más aplicaciones, que se realizarán preferiblemente en capas perpendiculares.

En el mercado existen productos incoloros, o bien pigmentados, de manera que pueda controlarse la aplicación, y en e1 caso de emplear pigmentos blancos, se refleje la radiación. También hay productos con tintes no permanentes que facilitan durante al menos cuatro horas la detección de zonas sin producto, y pasan a ser imperceptibles a partir de una semana.

Dado que la membrana de curado puede influir en la textura y color del hormigón, se debe considerar su efecto sobre las superficies expuestas. Algunos productos pueden disminuir la adherencia del hormigón, por lo que deberán evitarse si las superficies van a ser revestidas (pintura, cerámica, mortero, capas adicionales de hormigón, etc.), a menos que puedan ser retirados efectivamente.

Cualquier filtración que tenga lugar en los bordes, a través de pequeños agujeros, puntos delgados o no cubiertos reducirá la eficiencia de la membrana de curado, lo que sucede si la aplicación no es uniforme o no se hace con la rapidez apropiada.

Los productos filmógenos evitan el intercambio de humedad con la intemperie, y en caso de hormigones de baja relación a/c (<0.40) se debe evitar su uso, ya que esos hormigones precisan un aporte de agua adicional para asegurar la hidratación del cemento.

En función a su composición se diferencian dos tipos de productos filmógenos:

- Emulsiones en base acuosa de ceras, parafinas, resinas o polímeros sintéticos. Son los compuestos más usados en las obras, principalmente por motivos económicos. Se aplican tan pronto como desaparezca el agua de exudación superficial (pierda el brillo), aunque se corre el riesgo de que sea tarde para evitar la fisura plástica. Al desaparecer el agua de la emulsión queda una película impermeable, que puede no ser continua si la mezcla no es homogénea. El tiempo de formación de la membrana es en general muy superior a la de los compuestos con base solvente, por lo que pueden perder eficacia si las condiciones ambientales generan una alta velocidad de evaporación del agua. Son solubles en agua, por lo que es recomendable emplearlos en superficies que van a ser revestidas (cerámicos, pinturas, hormigón, etc.).

- Disoluciones en base solvente de resinas naturales o sintéticas. Producen membranas homogéneas totalmente insolubles en agua, y de gran estabilidad frente a la acción de agentes químicos agresivos. Se recomiendan en caso de condiciones ambientales que generen alta velocidad de evaporación (temperatura, humedad, viento). Forman membrana más rápido y no son solubles en agua. La posibilidad de aplicación antes de que seque la superficie (con brillo), las hace indicadas para evitar la fisuración plástica. Como inconvenientes se puede señalar que son más caras, inflamables, y de mayor toxicidad que las emulsiones.