el concreto en la obra problemas, causas y del …

1 Editado por el instituto mexicanodel cemento y del concretos e c c i ncoleccionableilustraciones: Felipe Hern ndez secado del concretoe l c o n c r e t o e n l a o b r aproblemas, causas y soluciones7 Contracci n por Agosto 2006 Rconstrucci n y tecnolog a307l conocimiento de las carac-ter sticas de la contracci n del concreto es un punto de partida necesario en el dise- o de estructuras para el control de grietas. Tal conocimiento permitir al dise ador estimar el probable movimiento por contracci n en el concreto reforzado o presfor-zado y podr tomar los pasos apropiados en el dise o para acomodar este movimiento. Mecanismo de la contracci n por secadoCuando el concreto es expuesto a su ambiente de servicio tiende a alcanzar un equilibrio con ese am-biente. Si el medio ambiente es una atm sfera seca, la superfi-cie expuesta del concreto pierde agua por evaporaci n. La velo-cidad de evaporaci n depender de la humedad relativa, la temperatura, la relaci n agua-cemento y el rea de la superficie expuesta del concreto .

2 La contracci n por secado constituye una porci n del total de la deformaci n que se observa en un elemento del concreto . La figura 1 muestra los componentes de la deformaci n, excluyendo el movimiento t rmico. La deformaci n por contracci n es dependiente del tiempo y no es in-ducida por carga. Si el ambien-te es h medo, el flujo de la humedad se dar desde el medio ambien-te al concreto , resultan-do un incremento de volumen o expansi n. En la figura 2 se mues-tra una descripci n es-Contracci n por secado del concretoEquem tica de los cambios en el volumen del concreto debido a ciclos alternos de secado y mojado. El movimiento de con-tracci n m s grande ocurre en el primer secado. Una parte considerable de esta contracci n es irreversible, es decir, que no se puede recupe-rar por un mojado subsecuente. FACTORES QUE AFECTAN LA CONTRACCI N POR SECADOP uesto que la con-tracci n por secado est relacionada con la p rdida de hume-dad del concreto , es influida por factores ContraCCi nFigura 1.

3 Componentes de la deformaci nContracci n lineal Cargado Descargado Recuperaci n inmediata Fluencia Deformaci n inmediata Recuperaci n por fluencia Contracci n Edad del concretoFigura 2. concreto inicial-mente seco, y luego sujetoa ciclos de secado y mojadoExtensi n Contracci n Deformaci n Almacenado en agua Almacenado al aire libre Contracci n inicial por secado Mojado Secado Contracci n reversible (movimiento de humedad) Expansi n Edad del concretoRproblemas, causas y soluciones31externos que afectan el secado y tambi n por factores internos relacionados con concreto y sus constituyentes. Figura EXTERNOSLos factores exter-nos que afectan la p rdida de hume-da d d e l c o n c r e t o son las condicio-nes ambientales, as como el tama o y la forma del elemento de am-bientales. La tempe-ratura del aire, la hu-medad relativa y la velocidad del viento afectan la p rdida de humedad de la superficie del concreto , cualquier combinaci n de estos factores afecta la velocidad de evaporaci n.

4 Las condiciones ambientales diferentes en los lados opuestos de un elemento dan como resultado un se-cado diferencial hacia afuera, y por tanto, una contracci n diferencial con la posible conse-cuencia de alabeo. En resumen, es de e s p e r a r s e u n a m a-yor contracci n por s e c a d o c u a n d o s e eleva la temperatura ambiental, disminu-y e l a h u m e d a d r e-lativa, se incremen-t a l a v e l o c i d a d d e l viento alrededor del concreto y cuando aumenta el periodo de tiempo en el que el concreto est sujeto a condiciones de a del ele-mento. Los elementos de concreto grandes y de mayor secci n se secan m s lentamente que los peque os y delgados. Como resultado, para el mismo periodo de se-cado, la contracci n de los elementos de gran tama o es menor que para los de menor ta-ma o, en los cuales su n cleo se puede secar m s r pidamente. El efecto de la geo-metr a del elemento de concreto sobre la contracci n por secado est representado en la mayor a de los reglamentos y normas por su espesor te rico o el espesor hipot tico que se define como dos veces el rea de la secci n transversal del elemento de concreto dividido por el per -metro expuesto de la secci n transversal.

5 De aqu se sigue que un espesor te rico m s grande estar asociado con una menor con-tracci n por INTERNOS Los factores internos que afectan la con-Figura 3. Factores que afec-tan la contracci n por secado Dise o y detallado Pr cticas de construcci n Relaci n a/c Cemento Aditivos Agregado Resistencia la adherencia agregado pasta Condiciones del secado Extensi n del periodo de secado Humedad relativa Velocidad del viento Espesor te rico Propiedades el sticas Concentra-ci nContracci n del concreto Temperatura Factores relativos de la contracci n por secadoFactores relativos de la contracci n por secado. Humedad relativa (%)Figura 4. Efecto de lahumedad relativa enla contracci n por secadoRconstrucci n y tecnolog a32tracci n por secado del concreto y aqu llos rela-cionados con sus consti-tuyentes son cementos, agregados, aditivos; di-se o de la mezcla del concreto ; relaci n agua-cemento y contenido de agua; propiedades de los agregados y fracci n de volumen; y aqu llos vincu-lados con la construcci n del concreto : colocaci n, compactaci n y curado.

6 Cementos. Aunque generalmente se concluye que la composici n del cemento puede afectar la contracci n por secado, el efecto no se ha determi-nado por completo. Se ha observado que el conte-nido de C3A y lcali tiene un efecto dominante. A su vez, el efecto del conteni-do de C3A y lcali sobre la contracci n es influido por el contenido de yeso del cemento, es decir, la contracci n de cementos del mismo contenido de C3A difiere para diferentes contenidos de yeso. Esto ha conducido al desarrollo de un cemento caracterizado en t rminos de comportamiento por contracci n como cemento de contracci n compensada . Los ingenieros y los especificadores no de-ben preocuparse mucho con los complejos detalles de la qu mica del cemento, ya que lo importante es el rendimiento precisarse que el uso de ce-mento de contracci n compensada por s mismo no garantiza la producci n de concreto de baja contracci n, hay que considerar otros factores involucrados, pues stos pueden tener un peso mayor que el efecto del cemento en la contrac-ci n por secado del Los agregados tienen un efecto restrictivo en la contracci n.

7 Este efecto se ilustra en la Figura 5 y muestra que algunos tipos de agregados, si se contraen m s que la pasta, incremen-tan la contracci n del concreto sig-nificati vamente. Hay una relaci n razonablemente d i r e c t a e n t r e l a c o n t r a c c i n d e un agregado y su capacidad de ab-sorci n. Es decir, los agregados de buena calidad y baja contracci n gene-ralmente est n caracterizados por una baja absorci n. Si el agregado se con-trae menos que la pasta, entonces el agregado restringe la contracci n, y sta disminuir al incrementarse la fracci n del volumen del agregado. El efecto de la fracci n del volumen del agregado en la contracci n por secado se muestra en la Figura 6. Tanto la Figura 5 como la 6 ilustran el sustancial efecto de restricci n de los agregados en la contracci n por secado de la pasta. Tal como puede verse, la contracci n del concreto puede ser de nicamente 20% de la correspondiente a la pasta de nFigura 5.

8 Comparaci n dela contracci n por secadodel concreto , mortero y pastalimpia de cemento a 50%de su humedad relativaConcreto % de la contracci n ltimadel cemento puro 1:3 mortero 400 kg cemento/m3 Espec menes de 70 x70 x 280 mmEspec menes de 40 x 40 x 160 mm Cemento puro Edad (d as)Figura 6. Efecto de laconcentraci n del volumen de agregado en la contracci nRelaci n de contracci n (s/sp)s = contracci n del concretosp = contracci n de la pastaConcentraci n del volumen de agregadoRproblemas, causas y soluciones33 Otras propiedades del agregado, tales como la granulometr a, el tama o m ximo, la forma y la textura, afectan la contracci n por secado indirectamente. En la pr ctica, la variaci n en cualquier a de estas propiedades puede conducir a un cambio en la demanda de agua y/o el contenido de pasta y su efecto sobre la contracci n por secado s lo es medible en t rminos de los cambios que causan a la mezcla del agregados pueden estar conta-minados por otros materiales como sedi-mentos, arcilla, carb n, madera o materia org nica.

9 La mayor a de estos materiales no restringe la contracci n y, de hecho, puede incrementarla, especialmente en el caso de la arcilla que absorbe la hume-dad y se contrae considerablemente al secarse. La mayor a de estos materiales contaminantes pueden ser removidos lavando el resumen, los agregados duros y densos, con poca absorci n y alto m dulo de elasticidad, son importantes para la producci n de concreto de baja contracci n por secado. El efecto del agregado en la restric-ci n de la contracci n por secado del concreto est regido por: La fracci n de volumen del agregado El m dulo de elasticidad del agregado La contracci n del agregado al secarseAditivos. Hay muchos tipos de aditi-vos para su incorporaci n en el concreto para lograr y aumentar ciertas propieda-des, o economizar, o para ambas cosas. Generalmente, los aditivos afectan la contracci n del concreto en un grado variable, dependiendo de su formula-ci n, su interacci n con el cemento y con otros aditivos en la mezcla, y en las variaciones o ajustes que provocan en las proporciones de la mezcla de concreto .

10 Ha quedado bien establecido que los aditivos que contienen cloruro de calcio pueden incrementar la contracci n por secado del de agua. La contracci n por secado del concreto se incrementa al aumentarse su contenido de agua. La variaci n en la contracci n con el contenido de agua puede explicarse por la diferencia en los tipos de agua perdida en las etapas del secado men-cionadas antes, tambi n asociado con el m dulo de elasticidad del concreto . El concreto con alto contenido de agua (y alta relaci n agua-cemento) tiene una resistencia inferior y un menor m dulo de elasticidad, y por tanto, tiene una mayor tendencia a la contracci n. El efecto de la relaci n agua cemento en la contracci n por secado se ilustra en la figura 7. Como puede notarse, a eda-des mayores de 28 d as, una superior relaci n de agua cemento conduce a un incremento significativo en la con-tracci n por secado.