Tecnología del concreto para pisos industriales
Cuando hablamos de concretos para pisos industriales no hablamos solo de un producto que de un buen acabado y que sea capaz de reducir la contracción, hablamos de un producto donde se ha tenido especial atención a las proporciones de la mezcla, en la calidad y homogeneidad de sus componentes, en donde el resultado sea una mezcla que satisfaga entre otras condiciones la resistencia general bajo cargas, la manejabilidad, la durabilidad, la densidad, la permeabilidad ,la estabilidad de volumen, que garantice la calidad del acabado, y donde las características de fraguado sean relativamente predecibles, es por esto que se deben conocer y aprovechar las características que poseen sus componentes.CEMENTO
En nuestro medio es muy común encontrar cementos hidráulicos mezclados, estos se producen por medio del mezclado íntimo y uniforme de dos o más tipos de materiales finos tales como cemento portland, escoria de alto horno granulada y molida, ceniza volante y otras puzolanas, los cementos adicionados o con materiales cementantes suplementarios proporcionan mejoras en el concreto tales como un aumento de la resistencia a edades mayores, pero pueden retardar la tasa de adquisición de resistencia a edades tempranas especialmente en climas fríos, los tiempos de fraguado se extienden excepto cuando se usa humo de sílice, reducen la permeabilidad, mejoran las características de los concretos al colocarlos y presentan un mejor acabado.
Las puzolanas y la escoria, además de aumentar la resistencia del concreto, ayudan a reducir la permeabilidad y pueden incrementar la durabilidad en ciertos ambientes. La ceniza volante y la escoria mejoran las características de acabado. Cuando se utiliza humo de sílice es importante saber que las mezclas no exudan y puede ser necesario el rociado de la superficie con agua para evitar fisuras por contracción plástica. En el concreto el cemento portland tipo I es el que tiene mayor acogida para la construcción de pisos industriales y su razón obedece a la composición química pero principalmente a su finura que garantiza una adquisición de resistencia lenta pero estable a lo largo del tiempo, se pueden esperar resistencias a los 7 días del orden de 75% de la resistencia nominal, a los 14 días del orden del 85% de la resistencia nominal y a los 28 días su resistencia nominal total 100%.
En los cementos adicionados el incremento en la finura del cemento aumenta la cantidad de C3A disponible, así como los requerimientos de yeso, no obstante, el exceso de yeso lleva a la expansión y a la consecuente ruptura de la pasta de cemento, es por esta razón que los cementos usados en la elaboración de concretos para pisos industriales deberá ser aquellos en donde se mantenga un equilibrio entre la mayor superficie específica posible y la cantidad de yeso adicionada. Los pisos industriales pueden lograrse con cementos que satisfagan las especificaciones de ASTM C150, C 595, C845 y C 1157.
ADITIVOS:
Inicio este tema hablando de los cloruros ya que estos son grandes contribuyentes para la corrosión del acero, esta es una de las razones por las cuales se limita su uso dentro de las mezclas de concretos para pisos industriales ya que directamente atacarían al material de refuerzo tales como las fibras de acero, el acero convencional sea cual sea su propósito, los blindajes de juntas, las dovelas para trasferencias de carga y las juntas metálicas enbebidas en el concreto. Otra de las razonas para limitar el uso de cloruros es cuando se presenta el cloruro de calcio, que generalmente acelera el fraguado, pudiéndose encontrar fraguados instantáneos producto de una sobredosificación. El uso de cloruro de calcio reduce la resistencia del cemento al ataque por sulfatos y el riesgo de tener una reacción álcali - agregado se incrementa con un agregado reactivo, adicionalmente se aumenta la contracción y el flujo plástico (aumento de deformación bajo un esfuerzo constante ininterrumpido), y se presenta una disminución de la resistencia del concreto en cuartos fríos y zonas de congelamiento, además el cloruro de calcio tiende a oscurecer el color del concreto y puede causar variaciones en el color del concreto endurecido. Si se desea un concreto acelerado lo más recomendable es aumentar la especificación de resistencia del concreto o usar acelerantes sin cloruros y aumentar la cantidad de cemento con la precaución que para pisos industriales al aumentar la cantidad de cemento y aumentar la cantidad de agua encontrara un aumento en la contracción y en el alabeo de las losas.
Dentro de los aditivos tenemos varios tipos así:
- Tipo A, reductores de agua.
- Tipo B, retardantes de fraguado.
- Tipo C, acelerantes de fraguado.
- Tipo D, reductores de agua y retardantes.
- Tipo E, reductores de agua y acelerantes.
- Tipo F, reductores de agua de alto rango.
- Tipo G, reductores de agua de alto rango y retardantes.
Si se usa más de un tipo de aditivo en el mismo concreto, cada uno se deberá dosificar separadamente. Un segundo aditivo puede modificar significativamente las dosis requeridas de ambos aditivos; por lo tanto es recomendable hacer pruebas preliminares para asegurar su compatibilidad.
El tiempo en que se mantiene la trabajabilidad puede ser aumentado fuertemente con la ayuda de un aditivo. El aumento del tiempo de fluidez otorgado por el aditivo es consecuencia de la interacción entre éste y el cemento. Los factores del aditivo que intervienen son: Composición química, uniformidad, dosis, combinación de aditivos y momento de la adición al hormigón. Al usar aditivos reductores de agua la resistencia mecánica sigue también la ley de Abrams, es decir, la resistenci a es proporcional a la relación agua/cemento del concreto, por lo tanto, a medida que reducimos la relación agua/ce mento, mayor es la resistencia, así entonces debemos pensar en relaciones menores o iguales a A/C=0,45. Así mismo se debe conocer y controlar la contracción total del concreto, esta debe ser la menor razonablemente posible y como parámetro se da 0,05% a los 90 días. Para lograr controlar estos dos factores importantes en una mezcla de concreto para pisos es necesario conocer la tecnología de aditivos disponible, la correcta elección y una buena dosificación ayudaran a garantizar un concreto con un comportamiento estable y de buena calidad, condiciones que buscamos en un piso industrial.
Los aditivos que reducen el agua son llamados también plastificantes o superplastificantes, según su capacidad de reducir agua. De acuerdo a las normas internacionalmente aceptadas, los primeros deben reducir un mínimo de 6% de agua y los segundos un mínimo de 12%, respecto a una mezcla patrón sin aditivo y con la misma manejabilidad, medida con el cono de Abrams.
Los primeros aditivos reductores de agua, denominados plastificantes, aparecieron en el mercado europeo en la década del 30. Estos productos fueron los primeros capaces de producir una fluidificación del concreto permitiendo utilizar menos agua en las mezclas, lo que dio como resultado concretos con densidad y resistencia más elevada; a los plastificantes también se les llamó —Reductores de Agua“(WR en sus siglas en inglés) y actualmente se utilizan consiguiéndose con ellos reducciones de agua de hasta un 10% -12%.
En la década del 60, aparecen aditivos de mayor efecto reductor de agua que los plastificantes, por lo cual se les llamó —Superplastificantes o “Reductores de Agua de Alto Rango“(HRWR en sus siglas en inglés). Estos aditivos permiten reducciones de agua hasta en un 25% generalmente. Con los superplastificantes se logró desarrollar fuertemente el concreto fluido y el concreto de alta resistencia, resultando en un aporte fundamental a la industria del concreto actual.
Los nuevos aditivos sobrepasan en gran magnitud los requisitos de las normas internacionales y se han transformado en valiosas herramientas para el desarrollo de la tecnología del concreto. Con ellos es posible hacer concretos de alta resistencia en pocas horas, de alta resistencia a la abrasión, altamente impermeables y de máxima durabilidad.
Los superplastificantes se distinguen de los plastificantes por su estructura química y su utilización en dosis elevadas sin producir efectos secundarios como retardo de fraguado o aire excesivo. En una escala microscópica la acción del superplastificantes difiere claramente de la del plastificante por una mucho más efectiva defloculación y una muy alta dispersión de las partículas de cemento.
En la década del 60, aparecen aditivos de mayor efecto reductor de agua que los plastificantes, por lo cual se les llamó —Superplastificantes o “Reductores de Agua de Alto Rango“(HRWR en sus siglas en inglés). Estos aditivos permiten reducciones de agua hasta en un 25% generalmente. Con los superplastificantes se logró desarrollar fuertemente el concreto fluido y el concreto de alta resistencia, resultando en un aporte fundamental a la industria del concreto actual.
Los nuevos aditivos sobrepasan en gran magnitud los requisitos de las normas internacionales y se han transformado en valiosas herramientas para el desarrollo de la tecnología del concreto. Con ellos es posible hacer concretos de alta resistencia en pocas horas, de alta resistencia a la abrasión, altamente impermeables y de máxima durabilidad.
Los superplastificantes se distinguen de los plastificantes por su estructura química y su utilización en dosis elevadas sin producir efectos secundarios como retardo de fraguado o aire excesivo. En una escala microscópica la acción del superplastificantes difiere claramente de la del plastificante por una mucho más efectiva defloculación y una muy alta dispersión de las partículas de cemento.
El concreto con reductor de agua presenta las siguientes propiedades:
Las bases de los primeros reductores de agua, los plastificantes, son lignosulfonatos, gluconatos, abietatos, sales de hidrocarburos y otras resinas. En los superplastificantes tradicionales se utilizan condensados de melamina o naftaleno formaldehido sulfonado y copolímeros vinílicos entre otros.
Recientemente se han desarrollado aditivos superplastificantes con base en policarboxilatos, los cuales reducen el agua en una magnitud bastante superior a los superplastificantes tradicionales, además de otorgar una mejor cohesión en la mezcla fresca y mantienen por más tiempo su manejabilidad.
Los nuevos superplastificantes basados en policarboxilatos permiten reducir el agua de amasado hasta en un 40%, con lo que se obtienen concretos extraordinariamente resistentes, impermeables y durables. Esta capacidad también permite obtener concretos extraordinariamente fluidos, obteniéndose mezclas autocompactantes que pueden colocarse sin la pesada faena de vibrado. A este tipo de aditivo se les llama en inglés Ultra High Range Water Reducing Admixture (UHRWR). La extraordinaria capacidad de reducción de agua se produce por la adsorción superficial del aditivo en los finos y por efectos de separación estérica sobre las partículas de cemento.
Al utilizar los aditivos de máxima capacidad de reducción de agua, sin duda obtendremos máxima resistencia para un contenido de cemento y trabajabilidad dada.
Generalmente, la pérdida de trabajabilidad se atribuye a la reacción química de hidratación que ocurre en la pasta de cemento dentro del concreto; pero hay indicios de que ello es también causado por el incremento de viscosidad de la pasta debido a la coagulación física de las partículas de cemento en reposo, estando aún ellas inactivas en agua.
Los nuevos aditivos reductores de agua, con base en policarboxilatos, permiten optimizar los costos y alcanzar soluciones difíciles de obtener con los reductores de agua tradicionales, como es la obtención de altas resistencias iniciales o la confección de mezclas muy fluidas o autocompactantes.
-Los nuevos aditivos reductores de agua mantienen por más tiempo la trabajabilidad del concreto facilitando su transporte y colocación.
-Estos aditivos no influyen negativamente en los tiempos de fraguado ni en otras características del concreto.
-Dado que las dosis necesarias de los nuevos aditivos son menores a la de los superplastificantes tradicionales se obtiene finalmente un mejor costo / beneficio.
AGUA:
El criterio de potabilidad del agua no es absoluto; el agua para beber puede ser no adecuada para mezclas de concreto cuando tenga una concentración alta de sodio o potasio, por el peligro de una reacción álcali-agregado.
Por lo general cualquier agua con un PH (grado de acidez) de 6,0 a 8,0 que no sepa salada o salobre es útil. El color oscuro o un cierto olor no indican necesariamente la presencia de sustancias perjudiciales para el concreto.
Las aguas naturales que contengan ácidos húmicos u otros ácidos orgánicos pueden afectar el proceso de endurecimiento del concreto. La presencia de algas en el agua provoca penetración de aire y a la consiguiente pérdida de resistencia.
El hierro y la materia orgánica pueden ocasionar manchas en el concreto.
El agua salada produce una resistencia temprana ligeramente mayor pero una resistencia menor a largo plazo, y cambios en los tiempos de fraguado.
Una forma simple para determinar la conveniencia de emplear cierta agua para mezcla consiste en comparar tanto el tiempo de fraguado del cemento como la resistencia en cubos de mortero hechos empleando esa agua, con los resultados correspondientes empleando agua conocida, “adecuada” o destilada. Si la tolerancia entre las dos pruebas no sobrepasa el 10% se asume adecuada para mezclas de concreto y para curado del mismo, esta misma prueba se puede efectuar cuando se sospeche que el agua contenga más de 200ppm de solidos disueltos, o en caso de más de 1000ppm de carbonato o bicarbonato de álcali.
Mediante análisis químicos no se puede determinar si el agua producirá manchones debido a impurezas del agua para curado, lo cual debe confirmarse con una prueba de funcionamiento que incluya mojado simulado y evaporación.
AGREGADOS GRUESOS:
Los pisos industriales se desempeñan mejor cuando el fisuramiento aleatorio por contracciones es mínimo. El tamaño y la cantidad de agregado grueso en el concreto influyen en el fisuramiento aleatorio. Mientras más grande es la partícula de agregado grueso, mejor restringe la contracción de la pasta de cemento. Además, para una masa dada de material, mientras más grande es el tamaño del agregado grueso, menor es el área superficial, esto permite usar el contenido más bajo de agua para mezclar el concreto, y un menor contenido de agua reduce el fisuramiento aleatorio por contracción.
La calidad del agregado es muy importante, ya que corresponden aproximadamente las ¾ partes del volumen del concreto. El agregado no solo puede limitar la resistencia del concreto, sino sus propiedades pueden afectar enormemente su durabilidad y desempeño. El agregado no es inerte, pues sus propiedades físicas, térmicas y en ocasiones químicas pueden influir en el desempeño del concreto.
La forma de la partícula y la textura superficial, influye en las partículas del concreto fresco y endurecido. Aunque la forma de cuerpos tridimensionales es difícil de describir, es conveniente definir algunas de sus características así:
La redondez mide la angulosidad o agudeza relativa de las orillas y las esquinas de una partícula. La redondez real es consecuencia de la resistencia al desgaste y a la abrasión de la roca de origen, y al grado de desgaste a que ha sido sometida la partícula. En el caso de agregado triturado, la forma dependerá de la naturaleza del material de origen y del tipo de triturador y su proporción al reducirla.
La clasificación por textura de la superficie se basa en el grado en que la superficie de la partícula es pulida u opaca, tersa o rugosa. La textura de la superficie depende de la dureza, del tamaño del grano y de las características del poro del material de origen. Las rocas duras, densas y de grano fino, generalmente presentan superficies tersas con fracturas.
Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del agregado influyen considerablemente en la resistencia de los concretos, especialmente los de altas resistencia y afectan más a la resistencia a flexión o MR que a la resistencia a la compresión.
Un agregado de resistencia y módulo de elasticidad moderado o bajo puede ser valioso en la preservación de la integridad del concreto ya que, los cambios de volumen debido a razones térmicas o de humedad conducen a un esfuerzo menor del cemento cuando el agregado es compresible; mientras que un agregado rígido podría conducir a la ruptura de la pasta de cemento circundante.
Para determinar cuál es el desempeño de agregado que se desconoce su comportamiento se debe realizar la prueba denominada valor de trituración que para pisos con tráfico pesado se da un valor de 150KN (15 Ton), para agregado que se empleara en superficies expuestas al desgaste como son los pavimentos de concreto se da un valor mínimo de 100KN (10Ton).
En cuanto a las propiedades térmicas el coeficiente de expansión térmica del agregado determina el valor correspondiente para el concreto, y su influencia depende del contenido de agregados en la mezcla y en las proporciones de la mezcla en general.
Existen 3 categorías generales de sustancias nocivas que pueden encontrarse en el agregado:
El tamaño máximo del agregado es un factor importante y determinante en la calidad y comportamiento de los pisos de concreto a mayor tamaño de la partícula de agregado será menor el área de superficie que se va a humedecer por unidad de masa. Así hasta extender la gradación del agregado hasta su tamaño máximo se disminuirá el requerimiento de agua en la mezcla con sus conocidos beneficios, Sin embargo, hay un límite al tamaño máximo del agregado por encima del cual la disminución de la demanda de agua es contrarrestada por los efectos nocivos de una menor área de adherencia y la discontinuidad que introducen las partículas muy grandes. Por lo mismo el concreto se vuelve exageradamente heterogéneo con la consiguiente disminución de resistencia, este Tamaño máximo (T.M.) limite es de 1 ½¨.
AGREGADOS FINOS (ARENAS):
Las arenas o áridos finos son materiales que resultan de la desintegración natural de las rocas, o se obtienen de la trituración de las mismas y cuyo tamaño es inferior a los 5mm.
Para su uso se clasifican por su tamaño por medio de tamices así:
También son clasificadas según su la forma de sus granos, esto tiene influencia en la resistencia del concreto así:
El requerimiento de agua disminuye en arenas con tamaños gruesos y aumenta con arenas de tamaños finos, angulosidad, aspecto escamoso y aspereza de la textura superficial de las partículas.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DE UN PISOS INDUSTRIAL:
BIBLIOGRAFIA