3.14 Hormigonado en Climas Especiales
TEMAS TRATADOS:

3.14.1 Hormigonado en tiempo fr铆o
3.14.2 Hormigonado en condiciones de alta evaporaci贸n

3.14.1. HORMIGONADO EN TIEMPO FR脥O

Si se estima que para una obra se van a registrar bajas temperaturas para el per铆odo de hormigonado, se recomiendan las precauciones y medidas expuestas a continuaci贸n, para tener un material suficientemente resistente y durable.

FACTORES A CONSIDERAR

A) Generalidades
B) Planificaci贸n adecuada previa al hormigonado
C) M茅todos constructivos adecuados

A) GENERALIDADES

La norma NCh170 indica que se considera condiciones de hormigonado en tiempo fr铆o cuando durante los tres d铆as previos al hormigonado se registre una temperatura media diaria inferior a 5 潞C y la temperatura ambiente sea menor o igual a 10 潞C, continuas o acumuladas en un per铆odo de 24 horas.

Se debe entender que la temperatura media diaria es el promedio entre las temperaturas m谩xima y m铆nima de ese d铆a. Es conveniente medir la temperatura del aire exterior al sector de la construcci贸n, registrando las temperaturas m谩ximas y m铆nimas diarias.

Entre los objetivos de emplear buenas pr谩cticas constructivas para el hormigonado en tiempo fr铆o se tiene:

Prevenir da帽os de congelamiento del agua interior del hormig贸n a temprana edad. Se estima que no se producen da帽os por congelamiento cuando el hormig贸n alcanza una resistencia a la compresi贸n de 3,5 MPa. Para temperaturas del orden de los 10 潞C, la mayor铆a de los hormigones bien dosificados alcanzan esta resistencia requerida durante el segundo d铆a.
Asegurar que el hormig贸n alcance las resistencias adecuadas para un desmolde y un descimbre seguros.
Permitir que el hormig贸n desarrolle la resistencia requerida durante y despu茅s de la construcci贸n.
Mantener condiciones de curado adecuadas para que el hormig贸n desarrolle la resistencia requerida en un ambiente sin excesivo calor y sin grados de saturaci贸n cr铆ticos al finalizar el per铆odo de protecci贸n.
Limitar cambios bruscos de temperatura, especialmente antes de que el hormig贸n sea capaz de soportar las tensiones t茅rmicas. Un enfriamiento r谩pido de la superficie o grandes diferencias de temperatura entre el interior y el exterior.
Dar una protecci贸n adecuada seg煤n la serviciabilidad de la estructura (proteger los elementos m谩s expuestos, no usar cantidad excesiva de aditivos aceleradores y otros), independientemente que la resistencia a los 28 d铆as sea adecuada.

B) PLANIFICACI脫N ADECUADA PREVIA AL HORMIGONADO

Previo al hormigonado es recomendable realizar una planificaci贸n de las obras, considerando a lo menos lo siguiente:

B.1) Dosificaci贸n

Usar cementos de alta resistencia
Aumentar la dosis de cemento
Usar bajas razones agua/cemento
Es recomendable el empleo de asentamientos menores a 10 cm para facilitar el platachado. Se minimiza la exudaci贸n y el fraguado es m谩s r谩pido
Uso de aditivos. Los m谩s recomendados son acelerantes, plastificantes, anticongelantes e incorporadores de aire

B.2) Materiales y equipos

Protecci贸n de los 谩ridos
Moldajes adecuados (preferible de madera gruesa, isotermos de doble pared)
Equipos adecuados para medir temperaturas del hormig贸n (con sensibilidad de 卤 1 掳C)
Equipos para calentar el agua (y los 谩ridos si se requiere)

B.3) Protecciones (equipos y materiales en el lugar de trabajo)

Equipos o materiales para proteger la superficie donde se hormigonar谩
Tipos de protecciones a usar para mantener la temperatura del hormig贸n en el lugar de colocaci贸n
Materiales para el curado (durante y despu茅s del per铆odo de protecci贸n)

C) M脡TODOS CONSTRUCTIVOS ADECUADOS

Se recomienda adoptar las siguientes medidas concernientes a las distintas etapas del proceso de fabricaci贸n.

C.1) Fabricaci贸n

Mantener temperaturas m铆nimas en la hormigonera, seg煤n la temperatura ambiente, para lograr temperaturas m铆nimas de colocaci贸n de 5 潞C
Calentamiento del agua, a una temperatura menor o igual a 60 掳C
Si las temperaturas son muy bajas (inferiores a 0 掳C), como complemento se puede calentar la arena e inclusive todos los 谩ridos, a una temperatura menor a 40 掳C, mediante vapor de agua. No usar calor seco
No calentar el cemento

C.2) Preparaci贸n del sitio de colocaci贸n

Eliminar todo material congelado o restos de hielo adheridos al terreno, hormig贸n, moldajes, armaduras, etc. Para este efecto se puede usar chorro de aire caliente. (Si el lugar de trabajo no es cerrado debe hacerse inmediatamente antes de la colocaci贸n del hormig贸n)
En general la superficie de contacto con el hormig贸n no necesita tener m谩s de 2 掳C, y en lo posible su temperatura debe ser similar a la temperatura de colocaci贸n del hormig贸n
En algunos casos las armaduras pueden tener una temperatura muy inferior a la temperatura de congelaci贸n del agua. Es recomendable calentarlas, de forma de no alterar sus caracter铆sticas
Poner protecciones para proteger las superficies de las heladas, evitar formaci贸n de hielo, entrada de nieve y calefaccionar el ambiente, con anticipaci贸n a la colocaci贸n. Deben ser adecuadas para preservar la temperatura y humedad recomendadas en todo el volumen del hormig贸n
Si se utilizan moldajes met谩licos delgados, deben ser previamente calentados

C.3) Colocaci贸n

Se debe controlar la temperatura en la superficie del hormig贸n (independientemente que est茅 en contacto con el moldaje, alguna protecci贸n o el aire), durante cada colocaci贸n, en distintos puntos del elemento, preferentemente a intervalos regulares de tiempo.

Al momento de la colocaci贸n, el hormig贸n debe tener una temperatura mayor a 5 潞C.

C.4) Protecciones

Son muchas las medidas de protecci贸n que se pueden aplicar. Entre ellas se destaca:

Aislaci贸n t茅rmica: poliestireno expandido, sacos con aserr铆n, lana mineral, polietileno con burbujas de aire (de empaque), mantas protectoras, espuma de poliuretano. Ver Figura 3.80.
En caso de temperaturas muy bajas, presencia de nieve y/o viento: emplear estructuras provisorias de madera, lonas, placas de yeso, pl谩stico y otras extendidas sobre caballetes o estructuras resistentes. Deben ser f谩cilmente removibles para facilitar el hormigonado y minimizar secciones expuestas a la intemperie.
Para condiciones m谩s desfavorables se puede recurrir a recintos cerrados, calefaccionados por medio de vapor o aire caliente. No se deben usar fogatas, estufas o similares que generan CO2.
El hormig贸n se puede calentar internamente utilizando resistencias el茅ctricas aisladas, embebidas cerca de la superficie. Se aplica bajo voltaje.

FIGURA 3.80

MANTA PROTECTORA

En cuanto a las medidas de protecci贸n que se utilicen hay que considerar que:

La temperatura en la superficie del hormig贸n determina la efectividad de la protecci贸n.
Deben ser adecuadas para mantener las condiciones de temperatura y humedad en todo el volumen del hormig贸n.
Se deben aplicar inmediatamente despu茅s del hormigonado (en superficies expuestas), y deben mantenerse en estrecho contacto con los moldajes y el hormig贸n.
Mientras menor sea el espesor del elemento a hormigonar, mayor deben ser las protecciones t茅rmicas (adem谩s el espesor de la protecci贸n debe aumentar a mayor velocidad del viento).
Deben ser efectivas en presencia de humedad.
Se debe proteger especialmente los lugares m谩s expuestos, como aristas salientes y otros.
En superficies cerradas (provisorias o no), se debe permitir espacio suficiente entre 茅stas y el hormig贸n para que el aire caliente tenga circulaci贸n.
En estructuras sin moldajes, como losas de piso, protegidas en recintos calefaccionados debe haber buena ventilaci贸n. Las superficies de hormig贸n fresco expuesto al CO2 producido por la combusti贸n usada para calefaccionar sufren da帽os, quedando d茅biles.

C.5) Curado

Si durante el per铆odo de protecci贸n no se ha terminado el tiempo de curado, el elemento debe proseguir su curado normal, con materiales adecuados.
Se deben adoptar medidas para asegurar que la temperatura del hormig贸n colocado no descienda de 5 潞C. Para estos efectos, se debe medir la temperatura del hormig贸n a una profundidad de 5 cm de la superficie expuesta y a una distancia mayor o igual a 5 cm de cualquier borde.
Si se usa agua como m茅todo de curado (no deseable por choque t茅rmico), el curado se debe finalizar por lo menos 12 horas antes del t茅rmino del per铆odo de protecci贸n, tal que el hormig贸n se seque en este per铆odo previo o durante el ajuste de temperaturas para la remoci贸n de las protecciones.
Al final del per铆odo requerido, el aislamiento u otros medios de protecci贸n deben ser eliminados gradualmente para que la temperatura de la superficie disminuya poco a poco durante el per铆odo subsiguiente de 24 horas.

C.6) Desmolde

El desmolde y descimbre se pueden realizar cuando el hormig贸n alcance la resistencia establecida en la norma NCh170.

Especialmente 煤til en hormigonado a bajas temperaturas es el empleo de la madurez.

C.7) Control de temperaturas

Es conveniente llevar un registro que contenga lo siguiente:

Temperatura de bordes y esquinas del hormig贸n ya que son m谩s sensibles
Llevar, con fecha y hora, temperatura del aire ambiente, temperatura del hormig贸n durante la colocaci贸n, temperatura del recinto de protecci贸n, descripci贸n de las condiciones clim谩ticas. Hacer las mediciones al menos dos veces al d铆a en distintos puntos
Deben registrarse adem谩s las temperaturas m谩ximas y m铆nimas en el d铆a

3.14.2 HORMIGONADO EN CONDICIONES DE ALTA EVAPORACI脫N

Si las condiciones ambientales hacen prever un alto 铆ndice de evaporaci贸n, se deben tomar medidas de protecci贸n adicionales para disminuir los efectos adversos de la condici贸n indicada.

FACTORES A CONSIDERAR

A) Generalidades
B) Planificaci贸n adecuada previa al hormigonado
C) M茅todos constructivos adecuados
D) Tasa de evaporaci贸n

A) GENERALIDADES

Los principales factores que pueden producir condiciones para una alta evaporaci贸n de agua son la temperatura ambiente, la temperatura del hormig贸n, la humedad relativa, la velocidad del viento y la radiaci贸n solar.

Estas condiciones crean problemas en el mezclado, colocaci贸n y curado del hormig贸n, afectando las caracter铆sticas del hormig贸n fresco y del hormig贸n endurecido, como:

Aumento de la necesidad de agua para alcanzar la docilidad requerida
R谩pida p茅rdida del asentamiento
Aceleraci贸n del fraguado, disminuyendo el tiempo disponible para las operaciones de transporte, colocaci贸n, compactaci贸n, terminaci贸n y curado, y aumentando la posibilidad de juntas fr铆as
En hormigones con aire incorporado, necesidad de aumentar la dosis de aditivo para obtener el contenido requerido pues el aire tiende a escapar a la superficie
Tendencia a grietas por retracci贸n pl谩stica o diferencial t茅rmico
Disminuci贸n de las resistencias mec谩nicas, aun cuando a temprana edad normalmente se desarrollan resistencias mayores, debido al aumento de agua requerida
En secciones de grandes dimensiones, tendencia a fisuraci贸n por retracci贸n t茅rmica
Disminuci贸n de la durabilidad y aumento de la permeabilidad (por mayor raz贸n A/C)
Disminuci贸n de la uniformidad superficial

Los elementos m谩s sensibles son aquellos con gran superficie expuesta, como losas, pavimentos y estucos; tambi茅n las estructuras masivas.

Es recomendable recopilar, o medir, y analizar la informaci贸n clim谩tica del lugar en que se ejecuta la obra, como temperatura ambiente, velocidad del viento y humedad relativa para prever posibles problemas.

B) PLANIFICACI脫N ADECUADA PREVIA AL HORMIGONADO
B1) Dosificaci贸n

No usar hormigones de alto contenido de cemento
Limitar en lo posible el dise帽o de secciones delgadas con gran porcentaje de acero de refuerzo
Usar cementos con bajo calor de hidrataci贸n (menor a 70 cal/g a 7 d铆as) como los de Polpaico de clase corriente
Limitar la dosis de cemento
Usar adecuadamente aditivos retardadores de fraguado y plastificantes

B2) Registro de las condiciones ambientales

Se debe contar con un registro de las condiciones ambientales para establecer o ajustar las proporciones de la mezcla y tomar las medidas de protecci贸n durante el hormigonado.

B3) Materiales y equipos requeridos

Disponer en obra de protecciones como cubresoles (como malla sombreadora) y cortavientos
El sitio de colocaci贸n debe estar provisto con abundante agua, mangueras y nebulizadores
Equipos para la colocaci贸n y compactaci贸n con adecuada capacidad y en 贸ptimas condiciones. Adem谩s, para 茅stos 煤ltimos se recomienda que se disponga de, por lo menos, un equipo de repuesto por cada tres vibradores en uso

B4) Protecci贸n de los materiales

Los materiales para la elaboraci贸n del hormig贸n se deben enfriar antes del mezclado:

脕ridos: Debido a sus proporciones en la mezcla, son los que m谩s influyen en la reducci贸n de la temperatura del hormig贸n. Deben mantenerse protegidos de la acci贸n del sol, sombre谩ndolos. Deben mantenerse h煤medos, roci谩ndolos con agua mediante nebulizadores
Agua: Debido a su alto calor espec铆fico, influye notablemente en la reducci贸n de la temperatura del hormig贸n

Si se va a usar agua helada, debe mantenerse protegida en estanques y tuber铆as de la exposici贸n del sol, aisl谩ndolos t茅rmicamente, sombre谩ndolos, recubri茅ndolos con arpilleras h煤medas y/o pint谩ndolos de blanco
Si se va a usar hielo triturado, o escamas, debe almacenarse a una temperatura tal que 茅ste no se aglomere, para que despu茅s del mezclado est茅 completamente derretido. Reemplazar no m谩s del 75% del agua
Se puede enfriar el agua por medio de nitr贸geno l铆quido. Debe protegerse seg煤n recomendaciones del proveedor

Cemento: Debe mantenerse protegido y usarse a la menor temperatura posible
Los moldajes y armaduras tambi茅n deben enfriarse

El efecto de los cambios de temperatura de los materiales en el hormig贸n se muestra en Tabla 3.47.

TABLA 3.47

EFECTO DE LA DISMINUCI脫N DE TEMPERATURA DE LOS MATERIALES

B5) Equipos

Todos los equipos que tienen influencia en la temperatura de confecci贸n del hormig贸n se pueden proteger, por ejemplo:

Enterrando estanques y/o tuber铆as
Aislar t茅rmicamente
Sombrear
Cubrir con arpilleras h煤medas
Pintar de blanco

C) M脡TODOS CONSTRUCTIVOS ADECUADOS
C1) Preparaci贸n del sitio de colocaci贸n

Todas las superficies que van a estar en contacto con el hormig贸n deben rociarse con agua fr铆a antes de la colocaci贸n, evitando formar pozas de agua. Esto es particularmente importante en pavimentos para que la base no absorba agua.

C2) Fabricaci贸n

Evitar mezclado prolongado, ya que 茅ste genera calor, a煤n en bajas velocidades. Si la demora entre la fabricaci贸n y la colocaci贸n es inevitable, el efecto puede disminuirse deteniendo la hormigonera y agitando intermitentemente.
Los materiales deben enfriarse antes del mezclado para reducir la temperatura del hormig贸n empleando los medios indicados en B4.
Si se emplea hielo, asegurarse que se ha derretido completamente.
Los 谩ridos deben encontrarse h煤medos, por lo menos en condici贸n de saturados con superficie seca.

C3) Transporte, colocaci贸n y compactaci贸n

Al momento de la colocaci贸n la temperatura del hormig贸n debe ser menor o igual a 35 潞C.
Se recomienda restringir las operaciones de hormigonado a aquellas horas en que las condiciones de temperatura, humedad relativa y viento sean las menos desfavorables (generalmente a primeras horas del d铆a).
Estas operaciones deben ser realizadas en el menor tiempo posible evitando juntas fr铆as (juntas de hormigonado).
La colocaci贸n del hormig贸n en muros puede requerir capas de menor espesor para asegurar la continuidad con la capa subyacente.
Si se van a hormigonar losas (grandes superficies de disipaci贸n del calor), se deben programar las actividades para que estos elementos reciban adecuada protecci贸n contra el viento y el sol (sombras, cortavientos, hormigonar radieres despu茅s de muros y/o techos y otros).
Al hormigonar vigas y losas, es necesario realizar la colocaci贸n en frentes reducidos.
Es recomendable el empleo de cortavientos y de elementos que provean sombra.

C4) Terminaci贸n

Debe efectuarse inmediatamente y en el menor tiempo posible mientras la mezcla obedezca a la operaci贸n con las herramientas o equipos disponibles.
Evitar agregar agua a la superficie pues esto altera su calidad.
Para evitar grietas de retracci贸n pl谩stica (especialmente en tiempo con viento o baja humedad relativa), se puede aumentar la humedad relativa del ambiente mediante nebulizadores o bien cubrir provisoriamente el hormig贸n con arpilleras h煤medas o con polietileno blanco, ver Figura 3.81. Si las grietas ocurren, antes que el hormig贸n endurezca, se deben eliminar mediante replatachado o revibrado.

FIGURA 3.81

PROTECCI脫N DEL HORMIG脫N

C5) Curado

Preferiblemente se debe realizar con agua. Sin embargo, en obras de pavimentaci贸n y construcci贸n de canales, la aplicaci贸n de membranas de curado es m谩s pr谩ctica y eficiente, despu茅s de un precurado con agua nebulizada.
Debe aplicarse inmediatamente y continuarse en forma ininterrumpida, por un m铆nimo de 7 d铆as.
Si hay cambio en el sistema de curado, este debe hacerse despu茅s que el hormig贸n tenga 3 d铆as de edad.
El agua de curado no debe estar excesivamente m谩s fr铆a que el hormig贸n, a fin de evitar grietas por choque t茅rmico.
Proteger las superficies expuestas de la circulaci贸n del aire y de la radiaci贸n solar.
Los moldajes deben permanecer h煤medos, preferiblemente cubri茅ndolos con protecciones h煤medas, o bien roci谩ndolos con agua. Deben soltarse tan pronto como sea posible, sin da帽ar el hormig贸n, y entonces regar las superficies expuestas de modo que el agua corra dentro de los moldajes. Al retirar los moldajes, las superficies expuestas deben cubrirse con protecciones h煤medas hasta finalizar el curado.

C6) Controles

Se debe llevar un registro a intervalos frecuentes de:

Temperatura del aire, condiciones clim谩ticas, velocidad del viento y humedad relativa
P茅rdidas de asentamiento
Chequeos frecuentes de la temperatura del hormig贸n antes y despu茅s de su colocaci贸n

Se puede determinar la tasa de evaporaci贸n en terreno, usando una bandeja de aproximadamente 30*30 cm, se llena de agua, y se pesa cada 15 a 20 minutos

D) TASA DE EVAPORACI脫N

No es posible establecer criterios generales para dimensionar los niveles de evaporaci贸n admisibles en las superficies de hormig贸n. Depende del tipo de hormig贸n y, especialmente, de la cantidad de agua exudada y de la velocidad de exudaci贸n.

Cuando la tasa de evaporaci贸n es cercana a 1 kg/m2/h aumenta el riesgo de fisuraci贸n y es necesario tomar medidas como las indicadas anteriormente. Las especificaciones de un proyecto en particular pueden establecer una tasa menor para tomar medidas de precauci贸n.

La norma NCh170 establece la siguiente f贸rmula:

E = 5 * {(Tc + 18)2,5 鈥 r * (Ta + 18)2,5} * (V+4) x 10-6

En que

E = tasa de evaporaci贸n en kg/m2/h
Tc = temperatura del hormig贸n en 潞C
Ta = temperatura ambiente en 潞C
r = humedad relativa en fracci贸n decimal
V = velocidad del viento en km/h

La velocidad del viento se mide a una distancia aproximada de 0,5 m de la superficie del elemento. La temperatura ambiente y la humedad relativa se miden a una altura entre 1,0 y 1,5 m sobre la superficie del hormig贸n, a la sombra y con exposici贸n al viento.

Si se tiene registros de las condiciones clim谩ticas del lugar (humedad relativa, temperatura ambiente, velocidad del viento) se puede predecir si se van a producir probables problemas, estimando la temperatura del hormig贸n. Para ello, la norma NCh170 indica la siguiente f贸rmula:

En que

Th = temperatura del hormig贸n, en 潞C, aproximado a 0,1 潞C
Cp, Ca, Ch = calores espec铆ficos de los materiales
Cemento y 谩ridos: 0,22 kcal/kg 潞C
Agua y hielo: 1,00 kcal/kg 潞C
Lf = calor latente de fusi贸n del hielo, 79,70 kcal/kg
Ta, Tc, Ta, Taa = temperatura de los 谩ridos, del cemento, del agua al interior de los 谩ridos y el agua de amasado respectivamente, expresada en 潞C
Ma, Mc, Ma, Maa, Mh = masa de los 谩ridos, del cemento, del agua al interior de los 谩ridos, el agua de amasado y la masa de hielo usado como reemplazo de agua de amasado, respectivamente, expresada en kg

Se asume que el agua contenida en el interior de los 谩ridos tiene la misma temperatura que los 谩ridos.