El Curado en Pavimentos de hormigón-concreto de Altas Prestaciones y Altas Exigencias

Reflexión previa personal

En mis charlas, conferencias, presentaciones , etc siempre manifiesto una máxima: «En un pavimento de Altas Prestaciones y Altas Exigencias más vale tener un mal hormigón-concreto bien curado que un buen hormigón-concreto mal curado».

Tras soltar esta primera premisa suelo escuchar cierto revuelo entre los asistentes y un poco de escepticismo que soluciono con un ejemplo básico muy español… «¿Nos podemos imaginar lo que puede suponer un buen jamón que esté mal curado?…¡al final este jamón será sin duda un mal jamón! Por este motivo en la industria cárnica del jamón(esa maravilla nacional), procuran el mayor tiempo posible, el mayor mimo y cuidado en esta fase al igual que en las otras tres fases previas, ya que de ello depende la calidad final del producto. El asentimiento del aforo es unánime ya que un buen jamón debe inexcusablemente pasar por todo un proceso de evolución y transformación que finaliza con un buen curado en bodegas-cuevas preparadas y aclimatadas para ello.

El Curado en un pavimento

El curado de un pavimento de hormigón es la fase que transcurre una vez acabado el proceso de producción de un pavimento, que suele suceder tras unas 6-12 horas tras el vertido, colocado, extendido, talochado y sucesivas fases de pulido.

Se debe previamente y antes del inicio de la obra, a la vez que se establece la fase preliminar de Estudio de Diseño y Caracterización, realizar un estudio minucioso de la climatología y las condiciones ambientales que tendremos en el entorno y recinto de la buscando un Sistema de Curado de alta Eficacia, avisando a todos los vigilantes de la calidad que un buen curado debe prolongarse hasta que dispongamos de tasas de evaporación “estables no crecientes”, esto suele suceder a las 200 horas(8,3 días) y se entiende como “momento de tasa estable no creciente” a partir de las 336 horas(14 días) de curado para obtener el 100% de las prestaciones objetivas.

El Código Técnico Estructural (RD 470/2021) Cap.11/Art.52.5 contempla que, durante el fraguado y primer período de endurecimiento del hormigón, deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo mediante un adecuado curado.

Éste se prolongará durante el plazo necesario en función del tipo y clase del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambiente, etc. El curado podrá realizarse manteniendo húmedas las superficies de los elementos de hormigón, mediante riego directo que no produzca deslavado. El agua empleada en estas operaciones deberá poseer las cualidades exigidas en el artículo 29 de este Código.

El curado por aportación de humedad podrá sustituirse por la protección de las superficies mediante recubrimientos plásticos, agentes filmógenos u otros tratamientos adecuados, siempre que tales métodos, especialmente en el caso de masas secas, ofrezcan las garantías que se estimen necesarias para lograr, durante el primer período de endurecimiento, la retención de la humedad inicial de la masa, y no contengan sustancias nocivas para el hormigón.

Notas previas sobre los filmógenos agentes de curado

Los compuestos de curado surgieron por la necesidad de reemplazar la práctica de mojar la superficie con agua, con tratamientos más efectivos en curado, en protección y en realzamiento final del aspecto de acabado.

La característica más importante de un compuesto de curado es su capacidad para proteger el contenido de humedad dentro de la mezcla, pero existen otras propiedades, tales como aporte a la resistencia al desgaste de la superficie, adherencia a recubrimientos, dureza, aunque éstas pueden ser difícilmente identificables dado que dependen mayormente de otras propiedades del hormigón.

Escoger un sistema de curado adecuado es primordial para que una vez que se haya acabado la producción, vertido, colocación y aplicación del hormigón-concreto, este descanse en óptimas condiciones y repose de manera sosegada y tranquila para que se pueda generar un conglomerado acorde al desempeño de todos los esfuerzos y precauciones planteadas desde el diseño y en el control de suministro que genere las siguientes propiedades:

  • Que forme un film que proteja la superficie en los días iniciales de la puesta (sobre todo en las primeras 72 horas) en servicio del pavimento actuando también como sellador y antipolvo.
  • Que favorezca un curado lento y que aumente la resistencia final del hormigón.
  • Que ayude a eliminar sistemáticamente las microfisuras superficiales y que mejore la Retracción superficial.

En general, el mejor compuesto de curado será aquel que retenga mejor la humedad y evaporación del agua.

Tipos de sistemas de curado

Existen tres tipos genéricos de sistemas de curado para pavimentos de hormigón-concreto:

1
Métodos tradicionales
2
Método acelerador
3
Método adecuado para pavimentos
Los que mantienen la presencia de humedad, como es el curado con agua o la cubrición con plástico de galga adecuada, solapado con cinta adhesiva y asegurando un tapado total de la losa.Los que aceleran el desarrollo de resistencia, proporcionando calor y humedad, como es la aplicación de vapor.Los que previenen la pérdida de humedad, como las membranas de curado y los retardadores de evaporación.
Tipos de curado genéricos

Los sistemas adecuados para curar losas de hormigones son el método tradicional con cubrición + adhesión de plástico a la losa y las membranas filmógenas de curado adecuadas que evitan la rápida evaporación de agua con alta efectividad, esté último método es el más usual para las losas de hormigón actuales y se contempla, pondera y regula en la norma ASTM C309 que evalúa la capacidad de curado que los curadores, membranas o sistemas de curado generan sobre superficies de hormigón.

Según la norma ASTM C-309, existen tres tipos básicos de membranas de curado:

Tipo 1 Tipo 1-D Tipo 2
Membranas claras o traslúcidas sin tinteMembranas claras o traslúcidas con tinte temporalMembranas con pigmentación blanca
AdecuadasNo recomendables para pavimentos de hormigón por su coloración
Además, existen dos tipos de base, o vehículos para la naturaleza del curador
Clase A Clase B
Membranas en base de resinas con diluciones en base de aguaMembranas en base de resinas con diluciones en solventes
Tipos de curadores según ASTM C-309

Factores que afectan en el curado de un pavimento

Si buscamos que esa masa gelificada denominada hormigón-concreto, que parte inicialmente de diversas materias primas en polvo que al mezclarse con agua en conjunto con diversos aditivos e hidratarse con posterior mezcla enérgica hasta dipersión efectiva, transmute hacía un conglomerado denso, compacto, de gran durabilidad, debemos ser conscientes de que jamás lo hará de manera correcta y efectiva por si misma dependiendo para ello de estos factores que debemos conocer y debemos procurar ayudar en lo que esté en nuestra mano:

Los factores exógenos que pueden alterar esa evolución en muchas de las ocasiones los podemos controlar o minimizar en la medida de lo posible como son las condiciones ambientales, los diferentes gradientes, la puesta en obra, la protección del pavimento, etc.

-Los factores endógenos, sin embargo, dependerán fundamentalmente de un conjunto de puntos clave entre los que distinguiremos los que podemos intentar controlar y los que intentaremos procurar su mejora para lograr una completa y verdadera metamorfosis pétrea.

Factores
endógenos que podremos controlar

Factores
endógenos que no podemos controlar en su totalidad 

Los
que no podemos controlar

Los
que podemos intentar controlar

·      Un diseño adecuado a las exigencias y una composición equilibrada

·      Una fabricación que procure niveles de homogeneidad y dispersión altos de la masa

·      Un suministro cuidadoso y sin roturas

·      Una puesta en obra acorde

·      Las fases de endurecimiento de la masa

·      Las fases de cristalización de la masa y formación mineralógica

·      Las fases de formación de la estructura capilar

·      Evitar una evaporación alta del agua en la masa con «un eficaz y correcto curado» que nos ayude a mejorar aquellos factores que no podemos controlar como

Por ello ese factor «controlable en cierta medida» como es el curado de un hormigón-concreto influirá directa y notablemente en la calidad final del pavimento en las siguientes prestaciones:

En el aumento o disminución de prestaciones finales: diversas prestaciones mecánicas, y resistencias finales, dureza superficial, resiliencia, módulos de deformación, etcEn los posibles cambios de volumen con todo lo que esto representa en la contracción-retracción-expansión con patologías diversas de fisuración y microfisuración en todas sus categorías

En el aumento o disminución de la porosidad y la estructura capilar




En la homogeneidad superficial y acabado estético






En la disminución o aumento de diversas patologías






Puntos en los que incide directamente el sistema de curado

Ratios de tasas de evaporación del curado de un pavimento

Un curado adecuado debe siempre realizarse con un sistema efectivo, contrastado y verificado que cumpla los requisitos marcados en la ASTM C-309.

Estos requisitos pasan fundamentalmente por evitar que haya tasas de evaporación superiores al 20,7% del agua contenida en el pavimento en las edades iniciales de la fase de curado(aproximadamente 72-76 horas).

Para ello debe utilizarse el sistema elegido que no solo cumpla esas tasas de retención de agua, sino que en lo haga en una sola dotación de film correcto <150 g/m2 y que su película no genere problemas diversos como pueden ser: falta de homogeneidad del film sin acumulamientos, cambios de tonalidades (amarilleos, blanqueamientos, marcas, manchas, etc.), diferencias de brillo, falta de secado, excesiva reticulación con fenómeno de «piel de naranja», alta resbaladicidad y deslizamiento superficial, etc.

Muchos sistemas ofrecen garantías que cumplen esas tasas, pero con dotaciones imposibles de aplicar sobre una superficie de un pavimento que además generaran problemáticas diversas.

Quiero y debo pronunciarme al respecto: «en el mercado la gran mayoría de sistemas filmógenos curadores no cumplen esas tasas de retención de evaporación en las dotaciones que prometen y lo único que aportan son estética«. Le aconsejamos que estudien y ratifiquen que los sistemas que vayan a emplear procuren evitar fehacientemente esas tasas de evaporación y además no perjudiquen las prestaciones finales del pavimento.

La fase de curado debe hacerse desde el primer momento posible e inmediatamente que se haya acabado la fase final de la producción con la finalización del afinado final evitando en la medida de lo posible que no haya esperas o tiempos muertos ya que cada minuto será similar a cuando no cerramos un grifo con paso de agua…. el agua si alguien no cierra ese grifo sigue saliendo y el caudal de pérdida dependerá de muchos factores pero la cantidad final de litros perdidos será sin duda un número inesperado de litros desperdiciados. En el caso de una losa de pavimento tendremos la evaporación temprana de muchos l/m2 que serán necesarios para un correcto endurecimiento y cristalización del futuro conglomerado, siendo clave las horas iniciales.

Cálculos de las tasas de evaporación

La tasa de evaporación de agua de un hormigón se puede calcular con los tres siguientes métodos:

Método 1 Método 2 Método 3
Fórmula Carl A.MenzelThe American Concrete Institute ACI 116Nomograma
Paul J. (1998). Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas.
W= 0,44(e0-ea)(0,253+0,096V) donde: W = peso (en libras) de agua evaporada por pie cuadrado de superficie por hora (lb / ft 2 / hr), eo= Presión de presión de vapor saturado a la temperatura de la superficie de evaporación, psi, ea = presión de vapor del aire, psi, y V = media del aire horizontal o la velocidad del viento medida a una nivel de alrededor de 20 pulgadas más alto que la superficie de evaporación, mph.E= 5 ( [ Tc + 18]2.5 – r [ Ta+ 18 ]2.5 )(V + 4) x 10-6  E = Evaporation Rate, kg/m2 /hr Tc = Concrete (water surface) Temperature, C  Ta = Air Temperature, C  r = Relative Humidity (percent)/100  V = Wind Velocity, kph









Tasa Presión saturada vapor de agua [kPa]
T=Temperatura en ºC Tasa evaporación [kg/m2/h]

eso=Presión de vapor en la superficie de hormigón [kPa] esa=Presión de vapor del aire [kPa] r=Humedad relativa [%]/100 V=Velocidad del viento[km/h]





Métodos de medición de Tasas de Evaporación

Para cálculos de tasas de evaporación en obras de pavimentos de hormigón el Método Nomograma es sin duda el más adecuado y factible de medir con exactitud y desde hace años hemos comprobado su efectividad y su alta tasa de acierto.

Se debe medir con exactitud las variables con aparatos de medición meteorológicos adecuados, como pueden ser las estaciones meteorológicas y no utilizar aplicaciones de móviles o internet que presuponen temperaturas, humedades, vientos y exposiciones locales y que suelen confundir genéricamente a error en las mediciones de las variables en obra.

Para ello debemos medir varias veces al día los siguientes parámetros:

  • La temperatura del aire, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de hormigón y a la sombra.
  • La humedad relativa, también a la sombra, entre 1,2 y 1,8 [m] sobre la superficie de hormigón y en el extremo anterior al sentido del viento, para que la humedad del hormigón no afecte este valor.
  • La velocidad del viento se debe medir a 0,5 [m] sobre la superficie, considerando las fluctuaciones a lo largo del día

Punto de Rocío

Otro elemento que nunca se tiene en cuenta y que es de vital importancia es el “Punto de Rocío” y aún más a tener en cuenta si hacemos una obra de interior en un continente aislado.

Este es el valor al que debe descender la temperatura del aire para que el vapor de agua existente comience a condensarse.

El punto de rocío puede calcularse directamente con los datos de temperatura y humedad relativa existentes en un momento dado.  Esos datos pueden provenir de los informes meteorológicos emitidos radialmente, o registrados por instrumental.

Como ejemplo podemos determinar de un día determinado, en la cual tenemos 26º de temperatura y 60% de humedad relativa, el correspondiente punto de rocío (de acuerdo con la tabla) es de 18º. 

Pero ¿qué significan estos 18 grados?  Pues bien: si el aire de la zona se enfría rápidamente, y la temperatura desciende de los 26º actuales hasta los 18º del «punto de rocío» (o sea, un descenso de 8 grados en pocos minutos), sucederán dos fenómenos meteorológicos consecutivos.  Primero, se formarán pequeñísimas gotas de agua líquida (rocío) sobre todas las superficies lisas que se encuentran al aire libre. 

Esas gotitas de rocío son las que dan el nombre a «Punto de Rocío». Enseguida la condensación de agua también se producirá en el aire, formándose innumerables gotitas de agua en suspensión, las cuales constituyen una niebla.

Por lo tanto, el punto de rocío es la temperatura, a la cual, en un aire que se enfría, comienza la formación de niebla, y también de rocío sobre los objetos. 

Se debe medir mediante termohigrómetro digital se tomarán medidas de temperatura y humedad relativa del ambiente y se calculará el correspondiente punto de rocío. Hay algunos aparatos que ya lo miden en el momento Td/Tr, así como la diferencia con la temperatura ambiente.

En forma estimativa, se ha podido comprobar que cuando en el aire el punto de rocío se encuentra entre 8 y 13º, una masa cementicia se halla en una condición ambiental correcta, especialmente con temperaturas de 20 a 26º, a la sombra y en un sitio sin viento. Son éstas las condiciones meteorológicas más propicias para un normal curado.

El punto de rocío ideal para una producción correcta de hormigón es el de 10º.  Este valor existe en el aire, por ejemplo, con 30º de temperatura y 30% de humedad, así como también con 20º de temperatura y el 55% de humedad (observar tabla).  Es interesante destacar que cuando el punto de rocío es de 10º, la cantidad real de humedad existente en el aire es de 7,5 gramos de vapor de agua por cada metro cúbico de aire (con presión atmosférica normal).

Existe una correspondencia entre la temperatura del aire, la humedad relativa y el punto de rocío. Por ejemplo, si en un tanque la humedad relativa es del 50% y la temperatura es de 16°C, el punto de rocío será de 5°C. En cambio, con la misma humedad relativa y una temperatura de 20°C, el punto de rocío subirá a los de 8,5°C aproximadamente.

Punto de Rocío a la que el aire se condensaráDenominaciónComentario general
-5 a -1Aire muy secoSegún el CodE RD 470/2021) Cap.11/Art.52.5
No se puede trabajar
Oº a 4º Aire secoSegún el CodE RD 470/2021) Cap.11/Art.52.5
No se puede trabajar
5º a 7ºBienestar secoSegún el CodE RD 470/2021) Cap.11/Art.52.5
No se puede trabajar
8º a 13ºBienestar máximoCondiciones óptimas de trabajo y curado                     
14º a 16ºBienestar húmedoVigile pérdidas de agua rápidas de agua superficiales, así como condensaciones y microlluvias durante el proceso de curado
17º a 19ºCalor húmedoClima «pesado» con temperaturas de 20 a 26º. A mayores marcas térmicas, el calor se va haciendo incómodo. 
20º a 24ºCalor húmedo sofocanteSe aconseja refrigerar el entorno para producir y para el curado de la superficie de hormigón. Existirá una Intensa sensación de incomodidad y malestar, especialmente con temperaturas de 30º o más. Hay peligro de «golpe de calor». Al sol, peligro de insolación y de evaporación inmediata del agua del hormigón. El agua que se evapore generará una corriente continua que irá de la superficie del hormigón hacía el techo para luego bajar progresivamente como microlluvia.
25º o másCalor muy húmedo e intolerableSe aconseja refrigerar el entorno para producir y para el curado de la superficie de hormigón. Utilizar de inmediato sistemas de curado que eviten evaporaciones rápidas de agua. Existirá un clima insalubre y muy peligroso, especialmente con marcas térmicas de 30ºc o superiores. El agua que se evapore generará una corriente continua que tiende a ir de la superficie del hormigón hacía el techo para luego bajar progresivamente como microlluvia.

Gráfico de Curvas del Punto de Rocío

Este gráfico permite controlar el riesgo de condensación en los soportes. Es necesario conocer tres parámetros: la temperatura ambiente, la humedad relativa del aire, y la temperatura del soporte.

El principio de utilización es el siguiente: marcar la temperatura ambiente (punto a), tomar la vertical hasta alcanzar la curva correspondiente a la humedad relativa (punto b), seguir la horizontal hasta alcanzar la curva de la humedad relativa igual al 100 % (punto c), leer la temperatura en la vertical de este último punto (punto d).

Esta temperatura, temperatura del punto de rocío, es la del soporte por debajo de la cual tiene lugar la condensación. De este modo, la temperatura del soporte deberá ser superior a dicho valor último aumentada en 3 grados. (Ejemplo: para T ambiente = 20ºC y HR = 70 %, la temperatura del soporte deberá ser superior a 17ºC = 14ºC + 3ºC).

Cálculo de Punto de Rocío con la Relación de Temperatura y Humedad relativa Rh%

El Punto de Rocío puede ser el causante de varias patologías en el hormigón:

  • Capas de rodadura o superficies con bajas resistencias mecánicas.
  • Delaminaciones entre las capas de rodadura y las superficies de hormigón al quedar agua entre las dos capas generando nula adherencia o cristal químico.
  • Microfisuras plásticas. 

Ejemplo de cálculo de tasas de evaporación

En Betonia hemos realizado miles de ensayos de retención de agua según la ASTM C-309 con diferentes sistemas de curado y diferentes compuestos filmógenos curadores.

Muchos de estos ensayos fueron realizados en las mismas obras(superficies promedios de 1.400-1.600 m2) con resultados muy fidelignos en condiciones de control de gradiente ambiental monitorizado continuo(temperatura y humedad ambiental, punto de rocío, control gradiente en la masa, ect) sin exposición solar y corrientes que afecten a desecaciones superficiales.

Si establecemos que la ASTM C-309 marca una evaporación de pérdida de agua máxima de 20,7% en las primeras 72-76 horas obtendremos los siguientes cálculos de un hormigón concreto tipo HA-25/20/F/IIb->C20-25/XC3-F3-S4:

-Contamos con un pavimento tipo CT/C65/F11/AR2/RWBF/B2,0 y un espesor de losa de 25 cm lo que supone 1 m3 /e=25cm=3,975m2.

-Dicho hormigón cuenta con 152 l/m3(agua nominal final) y una r a/c 0,51 para 300 kg/m3 de cemento.

-En 1 m2 tendremos por tanto 38,28 lt de agua.

-Siguiendo el criterio de tasa de evaporación máxima de 20,7% que marca la ASTM C-309 en las primeras 72 horas, obtendremos que la tasa máxima de evaporación será de 7,915 l de agua tras la cual ya habremos sobrepasado el límite establecido.

Los resultados monitorizados durante el periodo de curado de 200 horas en pérdidas de % y l/m2 son los siguientes.

Si analizamos exhaustivamente estos datos, llegaremos a las siguientes conclusiones:

-Un buen método de curado es un rociado de agua sobre la situación del pavimento con posterior tapado de la superficie mediante lámina de plástico. Estéticamente puede generar varios problemas ya que puede dejar marcas, acumulaciones de agua, manchas, etc.

-Existen curadores ineficaces que incluso procuran tasas de evaporaciones tempranas más altas que si la superficie no tuviera filmógeno curador o sistema de curado alguno, ello es debido a la modificación que realizan de manera directa en la estructura capilar agrandando y ensanchando el tamaño de esta.

-No todos los curadores procuran tasas de evaporación a las 48 horas correctas sobrepasando ya el límite establecido de 20,7% generando tensiones inmediatas.

-Existen curadores filmógenos que si cumplen estas tasas de evaporación y para ello debe buscarlos, estudiarlos y no confiar en promesas comerciales vacías y carentes de contrastes técnicos creíbles.

Anteriormente mencionamos que existe evaporación desde que el hormigón-concreto se vierte, coloca y extiende. El peligro comienza al finalizar la producción, en la cual sin perder tiempo debemos buscar el mejor sistema que podamos para evitar cualquier evaporación extraordinaria del pavimento, ya que en el momento que tengamos niveles de evaporación superiores a 1 kg/m2/h, según ACI(CSA A23.1), tendremos con total seguridad retracciones tempranas y como consecuencia fisuraciones múltiples inmediatas o edades medias.

Las alarmas ya deben empezar a saltar cuando esa tasa se sitúe a 0,5 kg/m2/h con un nivel de tensiones que ya pueden producir por sí mismas microfisuras generalmente plásticas. Así en la primera hora se puede perder, dependiendo de la temperatura, humedad, punto de rocío, corrientes y gradientes de la masa cementicia hasta un 10%. En las primeras 6 horas estos niveles pueden elevarse hasta el 30% que en el caso de un alto punto de rocío generará evaporaciones e hidrataciones continúas parecidas al fenómeno de exudación, generando superficies que no ganarán resistencia alguna y materiales altamente porosos en sus superficies.

Cuanto mayor sea el gradiente ambiental y en la masa esas tasas de evaporación se multiplicarán generando sin duda mayores problématicas.

Microfisuración temprana debida a un mal o inexistente curado

Uno de los puntos claves en esta fase, si no se tiene cuidado con la evaporación temprana , será el fenómeno de la fisuración y la microfisuración por retracción plástica y aconsejamos conocer con exactitud y nunca suponer estas tres cuestiones claves:

El nivel de pérdida de agua por evaporación en sus horas iniciales

Los cambios de volumen que puede tener el hormigón en todas sus fases y en todos sus tipos: expansión y contracción-retracción finalLa evolución de los gradientes internos de la masa que puedan afectar a la madurez, velocidad de fraguado y el curado.

Factores que no se deben suponer y deben conocerse en la mayor exactitud posible

De nada nos servirá mitigar al mínimo ratio esos cambios de volumen con cualquier sistema de control de volumen, incluida la «química compensadora» a base de expansores +desinhibidores de tensión si esa masa pierde gran cantidad de agua en esta fase inicial que le hará falta para su necesario y correcto curado generando multitud de fisuras.

Esta microfisuración plástica a veces ocurren en la superficie del hormigón-concreto poco después de que se ha vertido o colocado, mientras se está realizando las fases productivas de pulido o poco después. Esta patología puede ocurrir en cualquier momento en que las condiciones ambientales produzcan una rápida evaporación de la humedad de la superficie. Estas aperturas ocurren cuando el agua se evapora de la superficie más rápido de lo que puede subir a la superficie durante el proceso de sangrado. Esto crea una rápida contracción por secado y tensiones de tracción en la superficie que a menudo resultan en microfisuras cortas e irregulares.

Las siguientes condiciones, individual o colectivamente, aumentan la evaporación de la humedad superficial y aumentan la posibilidad de microfisuración genérica por contracción plástica:

1. Alta temperatura del aire y del hormigón

2. Baja humedad

3. Altas velocidades del viento

También recordemos lo establecido en el artículo de este BetoBlog «Adiciones que actúan como controladores de la química compensadora del volumen de la masa de hormigón» donde manifestamos que esta química compensadora necesitan humedad para que existan las dos clases de hidratación:

  • Las de formación del silicato cálcico hidratado, responsable de las resistencias.
  • Las de la expansión con las formaciones de etringita y portlantita según el tipo de cemento empleado.

Si no disponemos de una suficiente humedad es muy posible que no se genere una expansión efectiva o suficiente. Este factor es primordial ya que si el hormigón no contempla una humedad ≥50% nunca obtendremos una correcta expansión. Tengamos en cuenta que el expansor es una carga inerte y la única que activará su función será la humedad. Nuestra experiencia es que si queremos una inmediata y dilatada expansión debemos procurar durante las dos primeras semanas de curado una humedad en el hormigón cercana al ±80% con sistemas de curado que lo aseguren.

Por lo tanto si su pavimento no dispone de un correcto curado que asegure esas tasas límite de evaporación la química compensadora será baldía y su acción nula.

Influencias del curado en prestaciones finales objetivas

Para obtener unos resultados de “altas prestaciones” en un pavimento debemos recordar que se trata de un sistema combinado “Hormigón-Concreto+Capa rodadura endurecedora+Curado” al que le debemos una multiplicación de las propiedades iniciales y finales del pavimento.

En ese sistema juegan esos tres elementos que podremos diseñar, monitorizar, seguir su evolución, analizar y evaluar desde la producción, a la puesta en servicio e incluso con el paso del tiempo, valorar de manera individual y conjunta como futuro conglomerado monolítico.

Ganancia Resistencias características de hormigones-concretos patrón en % sin curado y con curados

En el gráfico anterior se muestra el comportamiento macro del hormigón-concreto en lo que respecta a su desarrollo de resistencia en función del tiempo y del tipo de curado.

Se puede observar claramente que un defecto de curado afectará al potencial de resistencias mecánicas características del mismo haciendo que todo su potencial sin curado jamás pueda conseguirse, sin embargo, curados efectivos en hormigones-concretos con menores propiedades pueden lograr iguales resistencias.

Otro punto que aún estamos determinando con estudios de Investigación son los niveles de porosidad en hormigones-concretos curados y otros que no lo estén, a buen seguro serán muy diferentes y en los que tengan sistemas de curado eficaces estos serán ostensiblemente más bajos que los primeros, pero hasta disponer de resultados definitivos estos estudios no podemos arrojar datos ni manifestar nada al respecto.

Sigan atentos que esperamos noticias interesantes al respecto.

Parte de este artículo ha sido utilizada en el Manual de Diseño, Proyecto y Planificación de la Asociación de Pavimentos Españoles (AEPC) al que le hemos prestado nuestra literatura y conocimiento.

Este conocimiento que aquí compartimos es parte del Programa hacía el conocimiento activo y la industria de la construcción 4.0  que hemos iniciado hace una serie de años con varias series de actividades formativas, ponencias,  jornadas técnicas-prácticas, publicaciones, proyectos etc. trasladando parte de  nuestro conocimiento con el fin de singularizar,  dignificar, reconocer y destacar los pavimentos de  hormigón como unidad específica dentro del mundo de la construcción industrializada.

Nos ha costado mucho esfuerzo, tiempo y multitud de errores solventados, siempre con método empírico, para llegar a disponer de esta experiencia que ahora compartimos, siendo conscientes de que no es más que una pequeña parte del «verdadero conocimiento».

Aquellos que deseen copiar, usurpar o adquirir sin merecimiento deber tener claro que los conocimientos ‘se adquieren, se trabajan y se perfeccionan de manera propia mediante mucho trabajo, vencer barreras y superarse cada día.

Óscar Candás(Betonia Products)

Marzo 2024

El control del agua nominal efectiva en producciones de hormigón-concreto para pavimentos de hormigón-concreto de altas prestaciones y altas exigencias

1.Introducción

En el “Código Estructural CodE Real Decreto 470/2021 Capítulo 11/Artículo 51 Fabricación y suministro del hormigón-concreto” y en el “Capítulo 9 Control de Producción de la UNE EN-206-1 del Eurocódigo 2” se detallan como debe ser la fabricación y suministro del hormigón.

El 22 de marzo del 2021 se publicó el Real Decreto 163/20 aprobando la Instrucción Técnica para la realización del control de producción de los hormigones fabricados en centrales de producción de hormigón-concreto.

Entendemos que el proceso de realizar un pavimento de hormigón de “altas prestaciones” se asemeja a la producción de un prefabricado industrializado de máxima exigencia.

La diferencia sustancial es que el pavimento se realiza “in situ” sin posibilidad de error alguno y para ello se debe procura realizar una correcta producción en todas sus fases con los recursos y conocimiento siempre a disposición, determinando un control férreo y disciplinado haciendo que la elaboración del hormigón-concreto se ajuste a su estricto diseño y no existan, en la medida de lo posible, desviaciones atípicas o falta de homogeneidad que afectará a la calidad del pavimento final.

2.Factores clave

Los factores clave a tener en cuenta para disponer de una correcta producción de un hormigón-concreto para pavimentos son las siguientes y deben ser hitos de contraste que constate fehacientemente correspondencia con el diseñado y caracterizado previamente en los ensayos realizados en laboratorio.

Control en acopios de los materiales Los materiales deben tener un riguroso control diario en el cual se puedan detectar inmediatamente cambios o contaminaciones que puedan afectar al hormigón-concreto. Así mismo diariamente y en varias veces durante el suministro deben realicen mediciones de humedades y temperaturas para el control de agua nominal a aportar al amasado sin olvidar que al cambiar de frentes de cantera pudiéramos tener posibles cambios de material y con ello diferentes absorciones que afecten a la r a/c.
Control del agua nominalUna vez que hayamos ajustado las humedades que dispongan los materiales y que serán agua que aporte a la receta, con el sistema de sondas medidoras de humedad y si el programa no las descuenta en la receta como agua a no contabilizar, deberemos descontarla del total del agua nominal deberemos descontarla del total del agua nominal, teniendo en cuenta que habrá que también descontar la absorción de todos los materiales. Eso supone que haya alguien responsable que conozca el método de ajuste y lo calcule para programar en cada momento la cantidad de agua nominal que necesita la receta para la consistencia objetiva diseñada.
Agua Total en receta(agua efectiva)=(agua aportada en receta+agua aporte de humedades de los materiales+agua aditivos)-absorción de los materiales
Los ajustes preliminares deben llevarse en una sistema/hoja de cálculo que calcule automáticamente la cantidad de agua nominal tras insertar las cantidades de humedades obtenidas, ya que el valor de absorción será un valor fijo mientras no cambie el material, la temperatura o las humedades. También se ajustarán en dicha hoja los ajustes necesarios de volumen por aumento o disminución del agua y las arenas. Una vez que se disponga de la cantidad de agua necesaria si la central de comando dispusiera de un programa informático de gestión de producción de hormigón-concreto preparado que realizará los ajustes de la receta automáticamente incluyendo el volumen. Si disponemos de central de producción vía húmeda podremos también llevar un control de la medida de la consistencia que normalmente se harán por amperímetro o watímetro diferencial que miden la intensidad, energía o velocidad en la amasadora en la amasadora lo que nos dará unos valores guía para establecer las lecturas correctas que asignaremos a la consistencia objetiva.
Control de los tiempos de amasadoPartamos de la base de todo hormigón-concreto debe ser fabricado con amasadora por vía húmeda y aún más si está destinado a suministro para pavimentos de altas prestaciones y exigencias.
Un punto para tener en cuenta es el tiempo necesario de amasado para lograr una dispersión homogénea y constante. Para ello es necesario establecer previamente que cantidad de tiempo es necesaria y coordinarse con el equipo de producción para que sean estrictos con cada ciclo de carga y la suma de todos los tiempos de los ciclos de carga no supere los 15´por camión para no obstaculizar el ritmo de producción. Habrá así mismo que establecer la cantidad de amasado por ciclo más conveniente para establecer una relación calidad-producción acorde.
Control de la homogeneidadDeberán periódicamente realizarse ensayos de homogeneidad para detectar que la línea productiva es estable, según Tabla 71.2.4 de la E.H.E.-08 midiendo: consistencia, densidad en fresco, cantidad de árido grueso, módulo granulométrico del árido grueso y contenido de aire por las UNES Correspondientes. Así mismo deben evaluarse la necesidad de realizar calibraciones y tarados periódicos fuera del plan anual para verificar dosificaciones exactas.
Control de las características en fresco e idoneidad de suministroDiariamente deben realizarse controles de campo tras fabricación descargando del camión aleatoriamente para evaluar trazabilidad en las características y homogeniedad según Tabla 71.2.4 midiendo: consistencia, densidad en fresco, cantidad de árido grueso, módulo granulométrico del árido grueso y contenido de aire por las UNES Correspondientes.
Control del transporteEl transporte debe realizarse en camiones hormigonera iguales de capacidad y a poder ser con una capacidad del 40% de su carga, lo cual es esencial para una buena homogeneidad. Es necesario controlar la flota que esta esté en perfecto estado de uso y mantenimiento, que se informe a todos los conductores de las altas exigencias de transportar este hormigón sin adición de agua cargando con la cuba en velocidad de agitación que mantendrá durante el transporte, antes de la descarga del hormigón, girará a velocidad de amasado durante al menos dos minutos.
Factores claves a tener en cuenta

Todos estos puntos deben ser informados, comentados, compartidos, aceptados e implementados con la planta de hormigón-concreto que realice el suministro asegurando que se llevan a cabo con disciplina y que todo el personal estará implicado en llevarlos a cabo como política de mejora continua conjunta.

3.Determinación del cálculo del agua nominal para ajuste en receta de hormigón-concreto

Primeramente y como paso inicial, deben determinarse las humedades de los materiales para obtener la cantidad resultante del agua a aportar en receta. Posteriormente deben contemplarse si los acopios y los materiales han cambiado o sufren gradientes de temperatura que modifiquen su capacidad de absorción que afecten a la relación agua cemento r a/c con toda la problemática que ello conlleva.

Se realizarán cada día siguiendo los siguientes pasos de un método rutinario de trabajo que consta de los siguientes puntos:

Intervalos de tiempo
Cada día se medirán las humedades de los materiales con la carencia de tiempo siguiente:   El material que quede en tolvas almacenado la noche anterior y que será el utilizado en los suministros de primera hora se medirá el día anterior, teniendo en cuenta que los dos primeros camiones dispondrán de mayor nivel de humedad por la acumulación de agua en la parte inferior de las mismas.   Se realizará una medición antes de arrancar el suministro para tener claros los niveles de humedad a partir de agotar el consumo existente en tolva.   A media mañana, y sobre todo a la llegada de bañeras que lleguen con materiales húmedos, se volverá a realizar una o dos mediciones que nos ayuden a aproximar el nivel de humedad a la realidad y ajustando el cálculo del agua nominal
Método de medición y comunicación
PersonalEl personal que determine las humedades debe disponer de la formación y conocimiento adecuado para realizar las mediciones y cálculos con eficacia y destreza sin que afecte a las producciones de forma cualitativa o cuantitativa.                                                                          
Lugar y equipos para mediciónPara realizarestas mediciones se debe disponer de los recursos, medios necesarios y disposición para que se pueda realizar en las condiciones adecuadas. Disponer de un lugar a techo, con electricidad y luz sin movimientos ni trasiegos cercanos en el cual todos los días se puedan realizar las mediciones con tranquilidad.   Puede realizarse por secado por microondas, hornillo u otro método que sea cómodo y eficaz.   Debe contar con utillaje en perfectas condiciones para su uso: Cuencos, sartenes, cucharas, pinceles, mesa de trabajo y báscula de precisión con precisión de ± 1g y que esté nivelada y sin movimiento que pueda afectar a las mediciones.   Debe confeccionarse un método de registro que nos ayude a realizar los cálculos de forma automática, siendo ideal diseñar una hoja de cálculo que además sirva como registro.
Método de realizaciónRecoger muestras de acopio mezclando varias recogidas de la superficie y el interior del acopio.   Los intervalos de tiempo han de ser los mencionados en el primer punto de este apartado.   Realizar el ensayo de determinación de humedades, bien con métodos de control por sondas en acopios o en tolvas, bien por ensayos de determinación de cada material según UNE‐EN 1097‐6 (UNE-EN 12620 Áridos para hormigones).   Realizar el cálculo de humedades totales utilizando sistemas de cálculo con hojas en las que establezcamos en tablas el peso Inicial del material húmedo y el peso final ya seco, arrojando automáticamente el % de humedad final y la cantidad de agua que aporta cada material por la humedad que dispone en acopio.    
Una vez que hayamos determinado las humedades que dispongan los materiales, debemos de tener en cuenta que estas serán cantidades de agua/s que se aporte/n extraordinariamente a la receta, y supervisar si el programa realiza automáticamente:   Las correcciones de defecto de volumen aumentando o disminuyendo la cantidad de material que debe de introducir para paliar esa cantidad que falta de material que no se aporta al contar con humedad.   Si tiene en cuenta ese aporte de agua proveniente de las humedades restando agua del agua aportada en cada momento para cumplir con la relación agua/cemento objetiva.   Ese programa debería de tener en cuenta también que es necesario descontar la absorción de todos los materiales, como se detalla en el punto siguiente.
Método determinación de humedades antes y durante la producción del hormigón-concreto

Una vez que hayamos determinado las humedades que dispongan los materiales y realizado las correcciones de volumen oportunas, debemos de sumar también las otras cantidades de agua que dispondrá la receta y restar a esta suma la absorción que efectuarán los materiales, teniendo en cuenta el efecto de velocidad de absorción según el gradiente que estos tengan que será de suma importancia sobre todo en gradientes de temperatura altos y continuos en el tiempo.

+
(sumatorio)
Agua 1Agua 2Agua 3Agua 4
Agua aportada en recetaAgua proveniente de las humedadesAgua proveniente de los aditivosAgua aportada en la secuencia posterior a la producción de ajuste y/o lavado(que debe registrarse) y que nunca se tiene en cuenta ni se imputa

(resta)
Resta de agua en la receta por absorción
Absorción que realizan los materiales y que puede variar o verse afectada por la velocidad de absorción motivada por gradientes de temperaturas y también por la cantidad de humedades que dispongan los materiales.
Determinación del cálculo del agua nominal

Eso supone que deba haber alguien formado, preparado y responsable que conozca el método de ajuste y lo calcule para programar en cada momento la cantidad de agua nominal que necesita la receta para la consistencia objetiva diseñada.

El cálculo debe realizarse cada día, en los tiempos que marque la producción y cambios de acopios de manera disciplinada y meticulosa, no dejando ninguna cantidad de agua, ni humedades de cada material sin conocer y para ello podemos utilizar la siguiente ecuación:

Los ajustes preliminares deben llevarse en un registro hoja de cálculo que calcule automáticamente la cantidad de agua nominal tras insertar las cantidades de humedades obtenidas, ya que el valor de absorción será un valor fijo mientras no cambie el material. También se ajustarán en dicha hoja los ajustes necesarios de volumen por aumento o disminución del agua y las arenas.

Una vez que se disponga de la cantidad de agua necesaria, si la central de comando dispusiera de un programa de gestión productiva, etc., éste realizará los ajustes de la receta automáticamente incluyendo el volumen.

Si se dispone de central de producción vía húmeda podemos también se puede llevar un control de la medida de la consistencia que normalmente se harán por amperímetro o watímetro diferencial que miden la intensidad, energía o velocidad en la amasadora, lo que dará unos valores guía para establecer las lecturas correctas que asignaremos a la consistencia objetiva.

4.Tipos Controles como Sistema de Vigilancia y Trazabilidad

Una vez se tenga clara la cantidad de agua a aportar en receta y la cantidad de agua a aportar en la fase de ajuste y/o lavado mediante contador, sí esta fuera necesaria, se dispondrán las siguientes acciones de control de idoneidad:

↪Refererente a la entrega y recepción del hormigón-concreto

En el “Código Estructural CodE Real Decreto 470/2021 Capítulo 11/Artículo 51 Fabricación y suministro del hormigón-concreto” y en el “Capítulo 7 del hormigón fresco” y en el capítulo 8”Control de Conformidad y Criterios de Conformidad”  de la UNE EN-206-1 del Eurocódigo 2se detallan como debe ser un correcto suministro, recepción y aceptación del hormigón en obra .

Entendiendo la singularidad de esta unidad constructiva debemos prestar especial importancia a una correcta recepción de los hormigones-concretos con una inspección efectiva y un control total de la producción de ese hormigón en obra siendo fundamental disponer de una trazabilidad absoluta de lo que transcurra en la obra durante los días de suministro.

Existen tres puntos claves al respecto son los que deben seguirse:

Control de amasado efectivoAsegurarse de que durante el transporte el camión no haya parado en ningún momento el bombo, ni tampoco haya añadido agua en el proceso de lavado o durante el transporte. Si el hormigón-concreto no estuviera homogéneo o la consistencia no fuera la objetiva debería considerarse “suministro no idóneo” y no aceptar el mismo.  
Control del hormigónEs aconsejable establecer un área de control de hormigón-concreto donde una persona capacitada y formada realice los controles de hormigón durante el suministro y registre los mismos de manera disciplinada con los instrumentos, aparatos y recursos necesarios analizando los siguientes puntos:
Control y medición de la consistencia según método UNE-EN 12350-2 y/o KSlump Tester ATSM C ASTM C 1362-97(Reapproved 2002)
Control y medición de la temperatura tomando registro inicial y evolución a 30 minutos. (todas las mediciones que puedan hacerse durante el suministro)
Control y medición de la densidad en fresco UNE-EN 12350-6:2006
Control y medición del aire ocluido EN 12350-7
Todo debe registrarse documentalmente.
Si hubiera una consultora o laboratorio contratado como servicio externo (control de probetas de resistencia, consistencias, densidades, etc.) el personal de control del equipo de producción debe coordinarse con estos y registrar sus datos.
Control de tiempos de producción    Controlar y analizar los tiempos de producción, la temperatura de la superficie del hormigón-concreto en todas las fases y la evolución del hormigón-concreto comparando con los objetivos establecidos y la tendencia mostrada con disciplina y rigurosidad es un punto que realizar cada día que nos servirá para analizar si existen desviaciones atípicas (cambio de temperatura, corrientes, cambios en el hormigón-concreto, etc.) que obliguen a correcciones inmediatas.
Tipos de controles en inspección de salidas de hormigón concreto

↪Refererente a la Vigilancia y evolución del suministro de hormigón-concreto

En el «Código Estructural CodE Real Decreto 470/2021 Capítulo 11/Artículo 51 Fabricación y suministro del hormigón-concreto” y en el “Capítulo 8 Control de la Conformidad y Criterios de la Conformidad”, en el capítulo 9 ”Control la producción” y en el capítulo 10 ”Evaluación de la Conformidad”  de la UNE EN-206-1 del Eurocódigo 2 se detallan como debe ser una correcta supervisión y vigilancia de la calidad y trazabilidad del hormigón-concreto suministrado.

La supervisión parte de un correcto diseño del hormigón-concreto que defina las propiedades objetivas con las debidas tolerancias que serán los rangos de “No Conformidad” tanto para el hormigón-concreto fresco como para el hormigón endurecido ya parte del pavimento.

Una vez definidas las propiedades y las tolerancias, debemos disponer de un sistema de control (a poder ser digital, en línea para que sea actualizable y consultable las 24 horas) que ayude a registrar todo el proceso de suministro (en las salidas de la central de hormigón y/o llegadas a la obra), así como los diversos controles de la evolución del hormigón-concreto desde que pase de fase fresca a endurecida con su última fase de puesta en servicio.

Este sistema de control de Vigilancia en toda la secuencia productiva debe implicar a todos los agentes participantes: Dirección de Obra, Planta de hormigón, Equipo de Producción, Laboratorios y/o personal de control para entre todos lograr un suministro acorde al diseño objetivo, a las normativas vigentes y a las expectativas marcadas previamente.

También se debe definir con claridad los roles de cada vigilante, así como concretar y cuantificar el alcance de control de ensayos a realizar por laboratorios oficiales contrastados que garanticen un espectro de datos correctos para evaluar la calidad y línea de tendencia del suministro de hormigón-concreto.

5.Conclusiones finales

Un laxo, bajo o indisciplinado control del suministro generará bajos niveles de homogeneidad y con ello pavimentos a buen seguro fallidos.

El control del agua nominal efectiva debe de ser sin duda un punto riguroso a controlar durante todo el suministro por todos los actores que participen en la producción del hormigón-concreto, en la supervisión de su calidad y trazabilidad, en las llegadas y en la ejecución del pavimento, no solo será trabajo y responsabilidad del fabricante de hormigón concreto.

Unos niveles de agua fuera de rango crearán diversas problemáticas pero una falta de homogeneidad también lo hará y para ello estos son nuestros consejos:

-Es necesario realizar un cálculo del agua efectiva previo al inicio y evaluar posibles cambios durante el suministro ya que esto nos permitirá mantener una línea equilibrada en las cantidades de agua que dispondremos durante el suministro buscando con ello la mayor homogeneidad posible con todo lo que ello significa en la construcción de pavimentos de hormigón-concreto de altas prestaciones y altas exigencias.

-Debemos de tener en cuenta que los niveles de absorción de los materiales declarados por los proveedores de arenas y áridos-agregados, suelen ser en condiciones perfectas de laboratorio y jamás serán los que tengamos en los acopios o en las tolvas por lo cual estos deben de ser determinados y evaluados previamente para evitar consistencias finales fuera del estándar objetivo.

-Otro punto sobre el cual debe hacerse vigilancia exhaustiva es determinar desviaciones de módulos de finura en las arenas o cambios de gradientes en los diferentes ingredientes que generen desviaciones objetivas, tanto en la absorción, la adsorción, las humedades y con ello la reología, la trabajabilidad, la velocidad fraguado, etc.

-La relación de agua cemento debe de ser contemplada con todos sus expresiones y que ya hemos detallado en el cálculo del agua nominal, en la mayoría de los casos solo se contempla el agua aportada en la receta(olvidando el resto de aguas) y la cantidad de cemento obviando cantidades de adiciones varias de las que habrá que tener en cuenta su factor de valor «k»

-Cualquier cambio en el gradiente ambiental no significará que haya cambios inmediatos en el gradiente de los materiales, pero si debemos con periodicidad realizar mediciones de los diferentes materiales individuales y también en la masa para evitar desviaciones objetivas.

-Cualquier aporte de agua extra post-producción, durante el transporte o durante la descarga debe de tenerse en cuenta registrando la misma en el cómputo del agua efectiva.

Considerar que el agua que refleja el albarán es la que disponemos en cada suministro de hormigón-concreto es una postura inocente e indolente en la que no se debe caer y debemos exigir de una vez que nadie obvie, olvide, mire a otro lado, etc. la calidad de los producción de los pavimentos está en juego.

Parte de este artículo ha sido utilizada en el Manual de Diseño, Proyecto y Planificación de la Asociación de Pavimentos Españoles (AEPC) al que le hemos prestado nuestra literatura y conocimiento.

Este conocimiento que aquí compartimos es parte del Programa hacía el conocimiento activo y la industria de la construcción 4.0  que hemos iniciado hace una serie de años con varias series de actividades formativas, ponencias,  jornadas técnicas-prácticas, publicaciones, proyectos etc. trasladando parte de  nuestro conocimiento con el fin de singularizar,  dignificar, reconocer y destacar los pavimentos de  hormigón como unidad específica dentro del mundo de la construcción industrializada.

Nos ha costado mucho esfuerzo, tiempo y multitud de errores solventados, siempre con método empírico, para llegar a disponer de esta experiencia que ahora compartimos, siendo conscientes de que no es más que una pequeña parte del «verdadero conocimiento».

Aquellos que deseen copiar, usurpar o adquirir sin merecimiento deber tener claro que los conocimientos ‘se adquieren, se trabajan y se perfeccionan de manera propia mediante mucho trabajo, vencer barreras y superarse cada día.

Óscar Candás(Betonia Products)

Marzo 2024