CONTRACCIONES EN EL CONCRETO

La contracción del concreto se conoce como resultado de la pérdida de humedad. También se ha demostrado que el concreto se expandirá si, después de haberse secado o parcialmente secado, es sometido a humedad o si es sumergido en el agua. Se sabe que la contracción es afectada por las siguientes variables:

Agregados. Los agregados actúan para restringir la contracción de la pasta de cemento; de aquí que el concreto con un alto contenido de agregados es menos vulnerable a la contracción. Además, el grado de restricción de un concreto esta determinado por las propiedades de los agregados: aquellos con alto módulo de elasticidad o con superficies ásperas son más resistentes al proceso de contracción.

Relación agua-cemento. Cuanto mayor es la relación agua-cemento, mayores son los efectos de la contracción.

Tamaño del elemento de concreto. Tanto el valor como la magnitud de la contracción disminuyen con un incremento en el volumen del elemento de concreto. Sin embargo, la duración de la contracción de mayor para elementos más grandes debido a que se necesita más tiempo para secarse hasta las regiones internas. Es posible que se necesite un año para que el proceso de secado inicie a una profundidad de 25 cm, y 10 años para iniciar a 60 cm más allá de la superficie externa.

Condiciones del medio ambiente. La humedad relativa del medio afecta notablemente la magnitud de la contracción; el valor de la contracción es más bajo en donde la humedad relativa es alta.

Cantidad de refuerzo. El concreto reforzado se contrae menos que el concreto simple; la diferencia relativa es función del porcentaje de refuerzo.

Aditivos. Este efecto varía dependiendo del tipo de aditivo. Un acelerador tal como cloruro de calcio, usado para acelerar el endurecimiento y la colocación del concreto, aumenta la contracción. También hay aditivos que impiden la contracción.

Tipo de cemento. El cemento Portland tipo III de resistencia rápida normalmente se contrae 10% más que un cemento Portland normal (tipo I) o cemento Portland modificado (tipo II).

Contracción por secado del concreto*

Mecanismo de la contracción por secado

Cuando el concreto es expuesto a su ambiente de servicio tiende a alcanzar un equilibrio con ese ambiente. Si el medio ambiente es una atmósfera seca, la superficie expuesta del concreto pierde agua por evaporación. La velocidad de evaporación dependerá de la humedad relativa, la temperatura, la relación agua-cemento y el área de la superficie expuesta del concreto.

La contracción por secado constituye una porción del total de la deformación que se observa en un elemento del concreto. La figura 1 muestra los componentes de la deformación, excluyendo el movimiento térmico. La deformación por contracción es dependiente del tiempo y no es inducida por carga. Si el ambiente es húmedo, el flujo de la humedad se dará desde el medio ambiente al concreto, resultando un incremento de volumen o expansión.

Factores que afectan la contracción por secado

Puesto que la contracción por secado está relacionada con la pérdida de humedad del concreto, es influida por factores externos que afectan el secado y también por factores internos relacionados con concreto y sus constituyentes.

Factores externos

Los factores externos que afectan la pérdida de humedad del concreto son las condiciones ambientales, así como el tamaño y la forma del elemento de concreto.

Condiciones ambientales.

La temperatura del aire, la humedad relativa y la velocidad del viento afectan la pérdida de humedad de la superficie del concreto, cualquier combinación de estos factores afecta la velocidad de evaporación. Las condiciones ambientales diferentes en los lados opuestos de un elemento dan como resultado un secado diferencial hacia afuera, y por tanto, una contracción diferencial con la posible consecuencia de alabeo. En resumen, es deesperarse una mayor contracción por secado cuando se eleva la temperatura ambiental, disminuye la humedad relativa, se incrementa la velocidad del viento alrededor del concreto y cuando aumenta el periodo de tiempo en el que el concreto está sujeto a condiciones de secado.

Geometría del elemento.

Los elementos de concreto grandes y de mayor sección se secan más lentamente que los pequeños y delgados. Como resultado, para el mismo periodo de secado, la contracción de los

elementos de gran tamaño es menor que para los de menor tamaño, en los cuales su núcleo se puede secar más rápidamente.

El efecto de la geometría del elemento de concreto sobre la contracción por secado está representado en la mayoría de los reglamentos y normas por su “espesor teórico” o el espesor hipotético que se define como dos veces el área de la sección transversal del elemento de concreto dividido por el perímetro expuesto de la sección transversal.

De aquí se sigue que un espesor teórico más grande estará asociado con una menor contracción por secado.

Factores internos

Los factores internos que afectan la con-tracción por secado del concreto y aquéllos relacionados con sus constituyentes son cementos, agregados, aditivos; diseño de la mezcla del concreto; relación agua cemento y contenido de agua; propiedades de los agregados y fracción de volumen; y aquéllos vinculados con la construcción del concreto: colocación, compactación y curado.

Cementos. Aunque generalmente se concluye que la composición del cemento puede afectar la contracción por secado, el efecto no se ha determinado por completo. Se ha observado que el contenido de C3A y álcali tiene un efecto dominante. A su vez, el efecto del contenido de C3A y álcali sobre la contracción es influido por el contenido de yeso del cemento, es decir, la contracción de cementos del mismo contenido de C3A difiere para diferentes contenidos de yeso.

Esto ha conducido al desarrollo de un cemento caracterizado en términos de comportamiento por contracción como “cemento de contracción compensada”.

Los ingenieros y los especificadores no deben preocuparse mucho con los complejos detalles de la química del cemento, ya que lo importante es el rendimiento final. Debe precisarse que el uso de cemento de contracción compensada por sí mismo no garantiza la producción de concreto de baja contracción, hay que considerar otros factores involucrados, pues éstos pueden tener un peso mayor que el efecto del cemento en la contracción

Por secado del concreto.

Agregados. Los agregados tienen un efecto restrictivo en la contracción. Hay una relación razonablemente directa entre la contracción de un agregado y su capacidad de absorción.

Es decir, los agregados de buena calidad y baja contracción generalmente están caracterizados por una baja absorción. Si el agregado se contrae menos que la pasta, entonces el agregado restringe la contracción, y ésta disminuirá al incrementarse la fracción

del volumen del agregado.

Grietas en el concreto debido a contracción

Plástica*

Las grietas por contracción plástica

Aparecen en la superficie del concreto a las pocas horas del colado, a veces muy pronto después del enrase y frecuentemente antes del allanado. A menudo no se notan hasta el

siguiente día, pues se desarrollan luego de que los trabajadores han dejado la obra. Raramente perjudican la resistencia del concreto, pero de modo común forman un patrón, como las ramas de un árbol, una red de grietas, o a veces, tienden a ser más derechas,

en un patrón en toda la superficie y pueden tener una tendencia a seguir el refuerzo. Las grietas que siguen el patrón del refuerzo usualmente son causadas por asentamiento plástico,

en tanto las grietas por contracción plástica pueden ser muy cortas, es decir, de unos 50 mm, pero pueden llegar a tener hasta un metro o más de longitud, con una tendencia a ir por completo a través de una losa provocando así preocupaciones de impermeabilidad por todo lo que esté debajo de éstas.

Las grietas por asentamiento plástico*

Tienden a tener un patrón regular y ocurren sobre el refuerzo, particularmente en elementos peraltados. También, pueden ocurrir en las uniones de las cimbras, como por ejemplo en un piso nervado. Las grietas se forman después del colado y la compactación del concreto, pero antes de que haya empezado su fraguado inicial.

Causas del agrietamiento por contracción plástica*

El agrietamiento por contracción plástica es causado principalmente por el secado rápido de la superficie del concreto. Cuando el concreto es colado y compactado, los agregados tienden a asentarse y se forma una capa de agua sobre la superficie, lo cual se conoce como agua

de sangrado. Bajo condiciones de secado rápido, esta agua de sangrado puede evaporarse antes de que el concreto se endurezca, causando que la superficie del concreto se seque. El agua que está dentro del concreto es jalada hacia la superficie y se evapora. Cuando esto sucede, el concreto cerca de la superficie se contrae y puede agrietarse, aun cuando

no haya fraguado.

Causas del agrietamiento por asentamiento plástico

El agrietamiento por asentamiento plástico sobre el refuerzo o las uniones de la cimbras, en un piso reticular, es causado por un mecanismo diferente. Estas grietas se forman después de la colocación y la compactación si el concreto continúa asentándose sobre las varillas de refuerzo, los ductos o las uniones de la cimbra. Si la masa de concreto está restringida para que siga asentándose uniformemente, por medio de una varilla de refuerzo o por una unión de la cimbra, la masa que se está rigidizando puede agrietarse y abrirse sobre la restricción. En general, tal agrietamiento va únicamente hacia el refuerzo o la nervadura que causa la restricción.

El agrietamiento por asentamiento plástico no es debido al secado rápido, y puede ocurrir debajo de una capa de agua de sangrado. La falta de compactación adecuada es con frecuencia la causa de este problema de asentamiento.

Prevención de agrietamiento plástico por procedimientos de construcción

El agrietamiento por contracción plástica será minimizado por procedimientos que reduzcan la evaporación del aire de la superficie del concreto inmediatamente después del enrasado. Los procedimientos sugeridos se enlistan a continuación. No hay un procedimiento único como respuesta a todas las situaciones, ni puede ser factible emplear todas éstas en una situación.

Colocar rompedores de viento para reducir la velocidad del viento sobre la superficie de concreto.

Humedecer la sub-base antes de colocar el concreto para evitar la pérdida de agua desde abajo.

Proteger la superficie de concreto recién enrasada por medio de rociado con agua con una boquilla de nebulización.

Rocíar alcohol alifático sobre la superficie recién enrasada. Los proveedores de químicos para la construcción con frecuencia ofrecen marcas registradas de este material.

El uso de alcohol alifático ahora es bastante común y ha sido efectivo en la prevención del agrietamiento plástico.

Cubrir la superficie de concreto fresco con una hoja impermeable, tal como polietileno, y asegúrese que la hoja permanezca en el lugar, en particular en condiciones de vientos de alta velocidad, o aplique un compuesto de curado con alta retención de agua.

Utilizar el aplanado repetido con una llana de madera y con un allanado mecánico de acero para cerrar cualquier grieta en la etapa inicial de su desarrollo.Tal allanado tiene que ser lo suficientemente vigoroso para cerrar la grieta en toda su profundidad. Cuando prevalezcan condiciones de secado rápido, todas las superficies deben ser inspeccionadas demanera periódica hasta que el concreto esté bastante duro.

La prevención de agrietamiento por asentamiento plástico involucra una valoración del procedimiento de construcción.

Grietas por contracción térmica*

El agrietamiento térmico es atribuible al calor generado durante el proceso de hidratación del cemento. Esto quiere decir la disminución de las dimensiones de un material ante una bajada de temperatura.

Resulta de la disminución en la temperatura del concreto diferente al tiempo colocado.