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La impermeabilización del futuro

Tema:  ADITIVOS Y FIBRAS
Autor: Sebastián Cichello – Departamento Técnico de PROKRETE y PROTEX
Fecha Publicación: 30/04/2007

La nueva tecnología a base de aditivos cristalizadores se presenta como la solución de vanguardia a los problemas de impermeabilización, protección y mejoramiento del hormigón.

DEFECTOS EN EL HORMIGÓN

Con modestas inspecciones oculares in situ, hasta sofisticados exámenes petrográficos en laboratorio (foto 1) se pueden detectar defectos en el hormigón que afectarán la vida útil de las estructuras:

Poros, aire atrapado y nidos de abeja

Son causados por segregación durante el mezclado y el proceso de colocación del hormigón, y se manifiestan desde la forma de pequeñas burbujas y oquedades algo mayores (internas y superficiales) hasta los muy visibles nidos de abeja en el hormigón. Un hormigón en estas condiciones puede acrecentar significativamente las filtraciones en el elemento estructural moldeado y afectar su durabilidad al exponer su armadura (fotos 2 a 4).

Capilares

Los capilares en los elementos estructurales son finísimos conductos formados al escapar el agua de exudación; es decir, parte del agua de mezclado que se pierde al no combinarse con el cemento. El ingreso de los líquidos al hormigón se producirá entonces en este caso por absorción capilar, fenómeno físico que tiene origen en las acciones intermoleculares del hormigón y el agua en este caso (gráfico 1).

Microfisuras y fisuras

Son causadas por esfuerzos estructurales, térmicos y de contracción por secado. Generalmente se encuentran entre los 100 μm y los 3.000 μm (foto 5).

DURABILIDAD Y PERMEABILIDAD DEL HORMIGÓN

La falta de durabilidad por causas externas es causada por la agresión del medio ambiente con ataques de origen químico, físico y mecánico. Entonces, como la permeabilidad es la responsable del ingreso de substancias perjudiciales para el hormigón, los hormigones más impermeables serán más durables.

Ataques químicos

Dependen naturalmente de la substancia en cuestión, pero los ácidos son particularmente destructivos. Para casos graves, aparte de un hormigón con características impermeables se necesita adicionar una película protectora (foto 6). Ataques físicos La acción destructora se produce cuando el hormigón saturado en agua es sometido a temperaturas inferiores al punto de congelación. Su aumento de volumen generará presión en sus poros y capilares causando desintegraciones parciales, empeorándose hasta la destrucción total si se da este fenómeno cíclicamente. Cuanto más impermeable sea el hormigón, menos saturado estará y el daño será menor (foto 7).

Ataques combinados

Los sulfatos de sodio, potasio o magnesio disueltos en agua o en suelos provocan deterioros en las estructuras de hormigón y son de acción “doble”: física y química. La acción química se da en las reacciones entre sulfatos, la cal hidratada y el aluminato tricálcico del cemento, formando reacciones fuertemente expansivas y además solubles en agua que al ser arrastrada por esta dejan oquedades en la masa del hormigón. La acción física se produce si hay humedecimientos y secados sucesivos, produciéndose presiones de cristalización de los sulfatos, provocando con su consiguiente aumento de volumen, desintegraciones en el hormigón similares a las producidas por los ciclos de congelamiento y deshielo.

Lavado de cal

En elementos estructurales donde hay presión hidráulica en una de las caras puede suceder, si este no es lo suficientemente impermeable, que haya un pasaje de líquido de una cara hacia la otra que va arrastrando las sustancias solubles producto de la hidratación del cemento, provocando una desintegración paulatina. Se aprecia generalmente en los tanques de agua las manchas blancas llamadas eflorescencias producidas por este fenómeno (gráfico 2).

DEFECTOS EN EL HORMIGÓN

Con modestas inspecciones oculares in situ, hasta sofisticados exámenes petrográficos en laboratorio (foto 1) se pueden detectar defectos en el hormigón que afectarán la vida útil de las estructuras:

Poros, aire atrapado y nidos de abeja

Son causados por segregación durante el mezclado y el proceso de colocación del hormigón, y se manifiestan desde la forma de pequeñas burbujas y oquedades algo mayores (internas y superficiales) hasta los muy visibles nidos de abeja en el hormigón. Un hormigón en estas condiciones puede acrecentar significativamente las filtraciones en el elemento estructural moldeado y afectar su durabilidad al exponer su armadura (fotos 2 a 4).

Capilares

Los capilares en los elementos estructurales son finísimos conductos formados al escapar el agua de exudación; es decir, parte del agua de mezclado que se pierde al no combinarse con el cemento. El ingreso de los líquidos al hormigón se producirá entonces en este caso por absorción capilar, fenómeno físico que tiene origen en las acciones intermoleculares del hormigón y el agua en este caso (gráfico 1).

Microfisuras y fisuras

Son causadas por esfuerzos estructurales, térmicos y de contracción por secado. Generalmente se encuentran entre los 100 μm y los 3.000 μm (foto 5).

DURABILIDAD Y PERMEABILIDAD DEL HORMIGÓN

La falta de durabilidad por causas externas es causada por la agresión del medio ambiente con ataques de origen químico, físico y mecánico. Entonces, como la permeabilidad es la responsable del ingreso de substancias perjudiciales para el hormigón, los hormigones más impermeables serán más durables.

Ataques químicos

Dependen naturalmente de la substancia en cuestión, pero los ácidos son particularmente destructivos. Para casos graves, aparte de un hormigón con características impermeables se necesita adicionar una película protectora (foto 6). Ataques físicos La acción destructora se produce cuando el hormigón saturado en agua es sometido a temperaturas inferiores al punto de congelación. Su aumento de volumen generará presión en sus poros y capilares causando desintegraciones parciales, empeorándose hasta la destrucción total si se da este fenómeno cíclicamente. Cuanto más impermeable sea el hormigón, menos saturado estará y el daño será menor (foto 7).

Ataques combinados

Los sulfatos de sodio, potasio o magnesio disueltos en agua o en suelos provocan deterioros en las estructuras de hormigón y son de acción “doble”: física y química. La acción química se da en las reacciones entre sulfatos, la cal hidratada y el aluminato tricálcico del cemento, formando reacciones fuertemente expansivas y además solubles en agua que al ser arrastrada por esta dejan oquedades en la masa del hormigón. La acción física se produce si hay humedecimientos y secados sucesivos, produciéndose presiones de cristalización de los sulfatos, provocando con su consiguiente aumento de volumen, desintegraciones en el hormigón similares a las producidas por los ciclos de congelamiento y deshielo.

Lavado de cal

En elementos estructurales donde hay presión hidráulica en una de las caras puede suceder, si este no es lo suficientemente impermeable, que haya un pasaje de líquido de una cara hacia la otra que va arrastrando las sustancias solubles producto de la hidratación del cemento, provocando una desintegración paulatina. Se aprecia generalmente en los tanques de agua las manchas blancas llamadas eflorescencias producidas por este fenómeno (gráfico 2).

POROSIDAD Y PERMEABILIDAD

Estamos en condiciones de afirmar que el hormigón es un material netamente poroso. Tanto la pasta como en los agregados, si lo analizamos por separado. Los poros, oquedades, capilares y microfisuras están generalmente interconectados entre si, favoreciendo entonces la condición de permeabilidad del hormigón a los líquidos y los gases (foto 8). El hormigón puede autoprotegerse de estos agentes externos si ha sido correctamente dosificado, moldeado y curado, pero también debemos considerar en situaciones particulares la utilización de estas adiciones especiales que una vez distribuidas en la masa del hormigón otorgan aislación hidrófuga y protección en forma permanente a los ataques (foto 9).

LOS ADITIVOS “CRISTALIZADORES”

Están compuestos por cemento pórtland, arena silícea y varios químicos activos. Se agregan al momento del mezclado del hormigón y reaccionan con la humedad del hormigón fresco y con los subproductos de la hidratación del cemento, ocasionando una reacción catalítica. Esta reacción genera la formación de cristales no solubles dentro de los poros y capilares del hormigón, sellándolos permanentemente contra la penetración de agua y otros líquidos en cualquier dirección (fotos 10 a 12).

Son recomendados para:

  • Reservorios y represas
  • Plantas de tratamiento de agua potable
  • Aguas cloacales o servidas
  • Cámaras subterráneas
  • Estructuras secundarias de contención
  • Fundaciones
  • Túneles y sistemas de subterráneos
  • Piscinas
  • Prefabricados
  • Estructuras para estacionamientos

Las ventajas que presenta son:

  • Reduce notablemente la penetración de cloruros.
  • Resistente a presiones hidrostáticas extremas.
  • Puede sellar microfisuras de hasta 0.4 mm.
  • Su acción es permanente.
  • Permite que el hormigón respire
  • Altamente resistente a las sustancias agresivas.
  • No es tóxico.
  • Más económico que otros métodos.
  • No se deteriora en condiciones normales.
  • Es agregado a la mezcla.
  • No es afectado por el clima.
  • Aumenta la flexibilidad del programa de construcción.

¿CÓMO SE ADICIONA AL HORMIGÓN?

Es un producto cementoso de aspecto cristalino que se agrega al hormigón durante la mezcla.

Mezcla en planta con agregado del producto en seco

Se adiciona el polvo seco al camión mezclador, se hace girar el trompo y se agrega el 60 al 70% del agua junto con 150 a 230 kg de agregados. Se mezcla el material de 2 a 3 minutos y luego se completa la carga del camión motohormigonero normalmente.

Mezcla en planta con agregado del producto con agua

Se realiza una mezcla en forma de lechada en proporción de 5 a 9 Kg. de polvo en 14 litros de agua. Se procede a la carga de los agregados, el cemento y el agua en forma normal con el sistema de la planta (se debe tener en cuenta la cantidad de agua utilizada en la lechada para descontarla de los ciclos de carga). Se vuelca el preparado dentro del trompo mezclador y se mezcla 5 minutos. Es importante tener en cuenta, para obtener mezclas homogéneas, no agregar directamente el producto en seco al trompo ya cargado de hormigón para prevenir la formación de gránulos que impidan su esparcimiento completo en la mezcla.

VARIANTES SEGÚN LAS NECESIDADES DE OBRA

Existe una serie de tres productos especialmente formulados para cumplir las variaciones del proyecto y de las condiciones de temperatura.

  • Para cumplir con las prácticas modernas del hormigón, que incorporan a la mezcla ciertas adiciones tales como cenizas volantes (fly ash) y escoria, teniendo este producto poco o ningún efecto en el tiempo de fraguado.
  • Para hormigones ricos en cemento donde se requiera un fraguado normal o ligeramente retardado.
  • Para aquellos proyectos donde se requiera un retardo debido a las altas temperaturas ambientales o a prolongados tiempos de entrega.

Dosificación

Del 2 al 3 % del peso del cemento para productos estándar y del 1% al 1.5 % del peso del cemento para la variante del producto presentado sin finos. Para otras condiciones de dosificación este producto se podrá reducir en casos especiales hasta el 0.8 % del peso del cemento.

Limitaciones

No se deben usar con temperaturas menores de 4ºC en el hormigón.

Pruebas de permeabilidad

Dos probetas tratadas con este producto al 3 y al 5 % respectivamente y una sin tratar, fueron sometidas a pruebas de permeabilidad a presiones de 10 kg/cm2. Los resultados mostraron humedad y agua permeando a través de la muestra no tratada a las 24 horas. Sin embargo, las muestras tratadas con la tecnología de cristalización no mostraron filtraciones. Solamente 1.5mm de penetración después de 120 horas. Muestras de hormigón de 120mm de espesor tratadas con esta tecnología fueron ensayadas contra muestras patrón no tratadas para determinar la permeabilidad al agua. Las muestras fueron sometidas a una presión hidrostática continua durante 28 días. El agua permeó totalmente a través de la muestra no tratada, pero no se detectó permeabilidad en las que sí lo fueron.

Pruebas de resistencia química

Muestras de hormigón conteniendo aditivos cristalizadores fueron ensayadas con muestras conteniendo otros aditivos y una mezcla patrón para determinar la resistencia a la corrosión causada por contacto con químicos agresivos. Todas fueron sumergidas en una solución del 5% de ácido sulfúrico y a 20ºC de temperatura por un periodo de 6 meses. A través de evaluaciones mensuales que incluyen evaluaciones fotográficas, determinación del módulo de elasticidad, cambios de longitud, peso y resistencia a flexión, se comprobó que las tratadas con adiciones de este tipo tuvieron un comportamiento mejor. Otras fueron sumergidas en una solución de sulfato de amonio y ensayadas para determinar la “resistencia ante ambientes agresivos” comparada con otras muestras de referencia, incluyendo una mezcla preparada con cemento resistente a los sulfatos.

Todas las probetas fueron curadas durante 7 días y luego colocadas en la solución de sulfato de amonio de 132 g/l durante 180 días. La corrosión se determinó mediante un control semanal y el comportamiento de las tratadas con la tecnología por cristalización fue superior al de las muestras de referencia y similar a la moldeada con cemento del tipo ARS, y proporcionaron el más alto nivel de protección de acuerdo a la medición del cambio de longitud.

Ensayos de la resistencia a la compresión

Los ensayos realizados de resistencia a la compresión de probetas de hormigón conteniendo diferentes dosis de aditivo (1 %, 2% y 5%) fueron ensayados comparándolos con probetas patrón sin tratar. Los resultados de las pruebas a compresión a los 28 días indicaron un aumento del orden del 5 al 20% en la resistencia a la compresión de las muestras tratadas comparadas con las muestras patrón no adicionadas (dependiendo de las distintas dosis del producto referido a la muestra patrón).

Durabilidad a las pruebas de congelamiento y deshielo

Después de 300 ciclos de congelamiento- deshielo las muestras tratadas con estos productos indicaron un 94% de durabilidad relativa.

Exposición al agua potable

Se realizaron pruebas con muestras tratadas con el producto en contacto con el agua potable sin registrase contaminación.

CONCLUSIONES

La performance de estos productos es un reconocido avance en el terreno de la construcción, mejorando visiblemente las propiedades del hormigón a un nivel muy importante para los variados usos y necesidades requeridas en la actualidad y el futuro.