V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

El curado del concreto en la construcción The curing concrete at construction Medina. Wilson. [email protected]. Universidad Santo Tomás de Aquino sede Tunja. Especialista en Estructuras Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Especialista en Gestión Ambiental Universidad de Boyacá. (Tipo de Artículo: Avance Investigación. Recibido el 25/06/2014. Aprobado el 04/07/2014)

Resumen--. En el presente artículo se presentan los resultados de pruebas piloto de resistencia a la compresión, realizados en cilindros de concreto de 150x300 mm acorde a las normas técnicas colombianas NTC y NSR10, en la cuales se someten dichos cilindros a condiciones de curado en laboratorio y condiciones de intemperismo, durante el mes de abril de 2013 en la ciudad de Tunja, estos cilindros corresponden a resistencias de 21 Mpa y 28 Mpa, elaborados con agregados y agua de la región. Así mismo se presentan resultados parciales de la aplicación de encuesta sobre la temática de curado del concreto y los tipos de protecciones comúnmente usados por el personal de distintas obras de la ciudad. Palabras clave. Calidad construcción, curado concreto, métodos de curado.

Abstract. In this paper the results of pilot tests of compressive strength, made of concrete cylinders 150x300 mm according to the Colombian technical standards and NSR10 NTC, in which the cylinders are subjected to curing conditions and laboratory conditions are presented weathering during the month of April 2013 in the city of Tunja, these rolls are resistances of 21 MPa and 28 MPa, made with aggregates and water in the region. Also partial results arising from the application of survey on the subject of concrete curing and types of protection commonly used by staff of different works in the city. Keywords. Quality construction, cured concrete, curing methods.

I. INTRODUCCIÓN En Colombia actualmente es una tendencia en la mayoría de obras de construcción para edificaciones y otro tipo de estructuras, el uso de concreto reforzado y no reforzado, sin embargo la aplicación de métodos adecuados de curado no se realiza apropiadamente, ya que muchas veces se realiza de manera errónea o de forma incompleta, los cuales no favorecer las obtención de resistencia en el concreto a 28 días. La aplicación errónea o incompleta de métodos apropiados de curado en el concreto puede afectar directamente la resistencia del concreto a 28 días y por ende generar obras que no cumplen las especificaciones de calidad dadas por los diseños estructurales. En este documento se presentan resultados parciales de pruebas piloto realizadas a cilindros de concreto para resistencias de 21 y 28 Mpa, así mismo se presentan resultados sobre las tendencias sobre la aplicación de curado y la protección del concreto recién elaborado aplicado por trabajadores de la ciudad. II. MARCO TEÓRICO El curado del concreto es el procedimiento que se realiza después de ser elaborado este, el cual es necesario para obtener un concreto con las especificaciones de resistencia esperadas inicialmente. En este proceso se busca que las condiciones de humedad y temperatura adecuadas se mantengan en el tiempo, hasta que se desarrolle 1

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

la resistencia deseada inicialmente, actualmente a nivel internacional y nacional se han aceptado distintos métodos para este curado (Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto IMCYC, 1994) (Asociación de Ingeniería Sísmica, 2010) (Sika Colombia S.A, 2009), los cuales se incluyen en el titulo C del Reglamento de Construcciones Sismo Resistentes ó NSR10, dentro de dichas recomendaciones se aceptan dos métodos que buscan mantener la humedad en el concreto, estos corresponden a: A. Curado con aplicación continua de agua. 1) Inmersión del elemento de concreto en agua. Este método consiste en la inmersión de elementos de concreto en agua, controlando la temperatura de la misma, para evitar daños en el material. 2) Aspersión o rociado de niebla. Este método consiste en la aplicación de agua, mediante aspersión, utilizando boquillas especiales o rociadores de gota fina, o la utilización de rociado de niebla directamente al concreto. En este método se debe evitar la aplicación de agua mediante chorros, los cuales generan erosión en el material. 3) Costales, mantas de algodón y alfombras. El uso de materiales de este tipo se complementa con la aplicación periódica de agua, estos absorben agua y la mantienen en la superficie de concreto, deben ser instalados tan pronto se tenga una dureza superficial aceptable, que evite daños en el acabado final del concreto, como precaución no se deben usar este tipo de materiales que contengan residuos con sustancias. 4) Curado con tierra. En este método se utiliza tierra sobre las estructuras de concreto recién elaboradas, la cual se riega periódicamente con agua para retener la humedad, como precaución en este método es necesario revisar que la tierra usada no contenga partículas con tamaños mayores a 25 mm y que no contengan materias orgánicas que reaccionen con el concreto. 5) Arena o aserrín. En este método se usa arena o aserrín, el cual se humedece constantemente para mantener condiciones de humedad óptimas sobre la superficie de concreto, se debe evitar el uso de estos materiales con cantidades excesivas de ácido tánico, el cual reacciona con el concreto afectando el acabado final. 6) Paja o heno. Se usa de forma similar a los dos anteriores, con la diferencia que se aplican capas de un espesor mínimo de 150 mm y complementado con el uso de elementos protectores del viento o la acción del fuego, la desventaja es la posibilidad de decoloración en el concreto generando defectos en el acabado final de la superficie. B. Curado a través de la utilización de diferentes materiales selladores sobre la superficie de concreto como líquidos curadores o el uso de protección con materiales impermeables.

2

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

1) Películas plásticas. Este método consiste en el uso de películas de polietileno de mínimo 0.10 mm de espesor, de peso ligero, en diferentes presentaciones comerciales como láminas trasparentes, blancas o negras, las cuales se instalan sobre el concreto recién elaborado sobre la superficie húmeda, tan pronto se tenga una dureza superficial adecuada que impida daños en la misma. Con este método se genera hermeticidad en el elemento, sin embargo se pueden presentar diferentes coloraciones y texturas en diferentes zonas del elemento de concreto, los cuales son causados por acumulaciones de agua. 2) Papel impermeable. La aplicación de este método es parecido al anteriormente mencionado, en este se usa un material que debe cumplir los requisitos de la norma ASTM C171, consistente en dos hojas de papel kraft, unidas por medio de material bituminoso e impermeabilizado con fibras. 3) Compuestos líquidos para formar membranas de curado. Este método requiere el cumplimiento de la norma ASTM C309, donde los líquidos de curado deben ser aplicados sobre el concreto en el momento que desaparezca el agua libre sobre la superficie y antes que el producto químico pueda ser absorbido por el concreto, lo cual hace que su aplicación sea exigente y cuidadosa, la aplicación de estos líquidos generan una película protectora en el concreto que ayuda en el curado del material (Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto IMCYC, 1994) (Asociación de Ingeniería Sísmica, 2010) (Sika Colombia S.A, 2009). Mediante diferentes investigaciones que se han realizado en el mundo, se ha comprobado la efectividad del curado del concreto en la resistencia del mismo, confirmando que es uno de los procesos más importantes en la construcción de estructuras de concreto, ya que entre más tiempo se aplique, mejor es el comportamiento en la resistencia del concreto (X. Sharon Huo, 2006), así mismo la forma como se protege el concreto de la intemperie después de elaborado tiene consecuencia directa en la resistencia a 28 días (Reinaguerra, 2004), así como la utilización de compuestos curadores los cuales han demostrado resultados satisfactorios en la resistencia final del concreto (Reinaguerra, 2004) (Sika Colombia S.A, 2009). Actualmente en nuestro país existe el Reglamento de Construcciones Sismo Resistentes ó NSR10, de cumplimiento obligatorio en todo el país, el cual está vigente desde el año de 2010, este presenta el titulo C, el cual contiene disposiciones mínimas para el diseño y construcción de elementos de concreto, dentro de estas recomendaciones se encuentra el curado del concreto producido en obra y en condiciones de laboratorio (Asociación de Ingeniería Sísmica, 2010). III. MATERIALES Y MÉTODOS La investigación se realizó en la ciudad Tunja, ubicada en las coordenadas geográficas 05º32'7’’ latitud norte, 37º22'04’’ longitud oeste, a una altura de 2782 msnm y una temperatura promedio de 13°C, cuya extensión del área urbana es aproximadamente de 19.78 km² (Alcaldía de Tunja Boyacá, 2014), con una población 3

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

de 184,864 habitantes (Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE, 2013). En la investigación realizada en el mes de abril de 2013 se hacen pruebas piloto a 64 cilindros de concreto de 150x300 mm, elaborados bajo la norma NTC 550 y NTC1377, para resistencias de f’c=21 Mpa y f’c=28 Mpa, los cuales fueron refrentados con azufre acorde a la NTC 504 y fallados a compresión conforme a la NTC 673 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas ICONTEC). Dentro de las pruebas realizadas se establecieron 2 condiciones de curado, la primera correspondiente a cilindros sumergidos en agua y la segunda con cilindros expuestos a la intemperie sin la aplicación de ningún método de curado ni aplicación de agua, más que la proveniente de las lluvias esporádicas. Cada grupo de 32 cilindros fueron fallados a 7,14, 21 y 28 días de edad, correspondientes a 4 cilindros por cada edad, de esta manera se buscó identificar el comportamiento del concreto en condiciones sumergidas y de intemperismo. Por otra parte para identificar los diferentes métodos de curado usados por los trabajadores de distintas obras en la ciudad, se aplicó una encuesta en forma aleatoria, en esta se tuvo la colaboración de estudiantes de ingeniería civil integrantes del semillero de estructuras. IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A. Pruebas piloto a cilindros de concreto La prueba piloto realizada se hace con el fin de establecer la existencia de afectación en los resultados de resistencia a 28 días, de cilindros de concreto de 21 Mpa y 28 Mpa, en condiciones de laboratorio sumergidos en piscina y los expuestos a la intemperie en condiciones atmosféricas normales de la ciudad, sin la aplicación de ningún método de curado, ni la aplicación de agua más que la proveniente de las lluvias esporádicas. Esta prueba se desarrolló en el mes de abril de 2013, para el cual se usó la dosificación de materiales finos, gruesos y agua propios de la región, los cuales se muestran en la Figura 1 y 2, para concretos con resistencia de 21 y 28 Mpa. Dosificación materiales para concreto de f'c=21 Mpa 5.3

Baldes

10.00

1.1

3.6

Arena (Baldes 10 litros )

5.00

Grava (Baldes 10 litros)

0.45 0.00 Bultos Materiales Cemento (50kg)

Bultos Cemento (50kg)

Arena (Baldes 10 litros )

Agua Grava (Baldes (Baldes 10 litros) 10 litros)

Agua (Baldes 10 litros)

FIGURA 1. Dosificación usada para f’c=21 Mpa. Fuente: Autor del proyecto.

4

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

Dosificación materiales para concreto de f'c=28 Mpa 5.7

Baldes

6.00

3.8

Bultos Cemento (50kg)

1.3

4.00

Arena (Baldes 10 litros )

2.00

0.89

Grava (Baldes 10 litros)

0.00 1

Bultos Cemento (50kg)

Agua Grava (Baldes 10 Arena (Baldes 10 litros) (Baldes 10 litros) litros )

Agua (Baldes 10 litros)

FIGURA 2. Dosificación usada para f’c=28 Mpa. Fuente: Autor del proyecto.

Las pruebas de compresión realizadas a 7, 14, 21 y 28 días, de los cilindros elaborados para 21 Mpa, presentan resultados claros sobre la diferencia de aplicar un método de curado y no aplicarlo, así como se evidencia en la Figura 3. Resistencia a la compresión f'c Vs Edad Cilindros de f'c=21 Mpa 30

26.03

24.79 22.37

25

f'c (Mpa)

20 13.54

15 10 5

18.57

20.53

20.39

11.33 0

0 0 0

5

10 15 20 f'c=21 Mpa f'c=21 Mpa (Intemperie-Sin curado) f'c=21 Mpa (Curado)

25

30 Edad (Días)

FIGURA 3. Resultados resistencia cilindros de 21 Mpa. Fuente: Autor del proyecto.

Las diferencias que se presentan varían desde un 16.3% hasta un máximo de 21.1% en la resistencia final a 28 días. Estos resultados muestran que la exposición a la intemperie sin aplicación de agua ni protección de los mismos afecta directamente la resistencia, como se muestra en la Figura 4.

5

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

% Diferencia)

Diferencia en % resultados de resistencia a la compresión para Cilindros de f'c=21 Mpa

21.1%

7 Días 14 Días

17.74% 30.0% 20.0%

21 Días

17.00%

28 Días

16.3% 28 Días

10.0%

21 Días 14 Días

0.0%

7 Días

FIGURA 4. Diferencia en % resultados de resistencia a la compresión para cilindros de 21 Mpa. Fuente: Autor del proyecto.

Las pruebas de compresión realizadas a 7, 14, 21 y 28 días, de los cilindros elaborados para 28 Mpa, presentan resultados claros sobre la diferencia de aplicar un método de curado y no aplicarlo, así como se evidencia en la Figura 5.

40

Resistencia a la compresión f'c Vs Edad Cilindros de f'c=28 Mpa

35.34

31.84

35 30

27.52

f'c (Mpa)

25 16.59

20

24.28

27.53

26.72

15 10 5 0 0 0 0

14.67

5

10

15

20

25

f'c=28 Mpa f'c=28 Mpa (Intemperie-Sin curado) f'c=28 Mpa (Curado)

30

Edad (Días)

FIGURA 5. Resultados resistencia cilindros de 28 Mpa. Fuente: Autor del proyecto.

Las diferencias que se presentan varían desde un 11.61% hasta un máximo de 22.11% en la resistencia, entre los cilindros en condiciones de laboratorio sumergidos en piscina y los que no les fue aplicado ningún método de curado, ni tampoco aplicación de agua, más que la proveniente de las lluvias esporádicas, así como se muestra en la Figura 6.

6

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

Diferencia en % resultados de resistencia a la compresión para Cilindros de f'c=28 Mpa 22.11%

7 Días

% Diferencia)

20.00%

14 Días

16.06%

30.00%

21 Días 11.75%

28 Días

11.61% 28 Días

10.00%

21 Días 14 Días

0.00%

7 Días

FIGURA 6. Diferencia en % resultados de resistencia a la compresión para Cilindros de f'c=28 Mpa Fuente: Autor del proyecto.

B Aplicación de curado

Aplicación de curado

1) Curado del concreto. El curado del concreto es entendido como un proceso necesario para la obtención de resistencias adecuadas en el concreto, como se puede ver en la Figura 7, el resultado de las encuestas evidencia que en promedio se realiza el curado del concreto en las obras. Sin embargo es entendido como la aplicación periódica de agua, el uso de compuestos curadores o la utilización de barreras impermeables.

Si hay curado

408

No hay curado

83

No contesta

9 0

100

200

300

400

500

No. Encuestados FIGURA 7. Curado promedio para diferentes edificaciones. Fuente: Autor del proyecto.

2) Tiempos de aplicación de agua en el curado del concreto. La aplicación de agua como método de curado en promedio, es realizado preferiblemente durante tiempos menores a 6 horas y en un tiempo de 12 y 24 horas, sin embargo como se evidencia en la Figura 8, la no aplicación de agua tiene un peso importante y la aplicación de agua en tiempos mayores a 24 horas es muy baja, siendo insuficiente este tiempo de aplicación de agua de acuerdo a las recomendaciones de curado del concreto, en el cual es necesario realizar el curado durante los siete días posteriores a la elaboración de concreto. 7

Tiempo de aplicación de agua

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

No contesta

9

> 24 Horas

6

Entre 12 y 24 Horas

167

Entre 6 y 12 Horas

59

< 6 Horas

176

No hay aplicación de agua

83 0

50

100

150

200

No. Encuestados FIGURA 8. Aplicación de agua en promedio para diferentes edificaciones. Fuente: Autor del proyecto.

3) Población encuestada. Conforme a la Figura 9, la población encuestada corresponde en gran medida a maestros y ayudantes de obra.

Población encuestada

Tecnólogo en obras civiles

3

Ayudante de obra

180

Maestro de obra

287

Interventor

8

Arquitecto

2

Ingeniero residente

14

Director de obra

6 0

50

100

150

200

250

300

350

No. Encuestados FIGURA 9. Población encuestada. Fuente: Autor del proyecto.

V. CONCLUSIONES Las pruebas piloto realizadas muestran cómo es afectada directamente la resistencia del concreto por la aplicación de un método de curado. De acuerdo a los resultados mostrados para el concreto de 28 Mpa se puede evidenciar que es afectado en mayor medida por la no aplicación de agua comparado con el concreto de 21 Mpa, los cuales muestran diferencias en la resistencia final a 28 días de 22.1% y 21.1% respectivamente con respecto a los cilindros curados en condiciones sumergidas.

8

V Congreso Internacional de Ingeniería Civil, Universidad Santo Tomás Seccional Tunja

A pesar que los concretos de 21 Mpa y 28 Mpa, presentan un desarrollo de la resistencia a 28 días cercanos al 100% de la misma, estos no superan las resistencias inicialmente esperadas, lo cual en obra puede ser peligroso debido a que cualquier error en la dosificación o deficiencia en el curado del concreto, puede facilitar que esta diferencia se incremente y aleje el resultado final de la resistencia inicialmente esperada. La protección en los elementos de concreto es importante, dado que las condiciones de intemperismo afectan directamente el resultado final de resistencia del concreto a 28 días. Es necesaria la capacitación continua del personal dedicado a la construcción de edificaciones o estructuras de concreto, con el fin de mejorar los procesos constructivos en la ciudad, recalcando la importancia de la aplicación de métodos de curado en las obras en la ciudad. De acuerdo a los resultados anteriormente mencionados, se evidencia que la aplicación de agua no supera las 24 horas y sólo en bajos porcentajes se realiza la aplicación de esta, en tiempos mayores, lo cual es insuficiente para lograr obtener las resistencias esperadas inicialmente. VI. AGRADECIMIENTOS El autor reconoce las contribuciones de V.G. Adame, L.M. Arcos, Y.P. Becerra, J.C. Casallas, M.E. Combariza, I.A. Correa, S.V. García, L.F. Gil, E.D. Hernández, J. Ibáñez, Y.A. López, A.C. Mojica, N.A. Moreno, L. Núñez, J.C. Rojas, G.H. Romero, Y.X. Ropero, J.S. Sanabria, J.F. Sánchez, H. S. Sierra, R.S. Molano, D.S. Vargas, C.C. Villamil y otros, por sus colaboración con la presente investigación como parte del semillero de estructuras SIEC y SIPAV de la USTA Tunja. VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS I. BIBLIOGRA FÍA

Alcaldía de Tunja Boyacá. (28 de 04 de 2014). Acuerdo Municipal No. 0014 del 31-Mayo-2001 Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Tunja. Obtenido de Alcaldía de Tunja - Boyacá: http://www.tunja-boyaca.gov.co/index.shtml?apc=v-xx1-&x=607 Asociación de Ingeniería Sísmica. (2010). Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 (Vol. Tomo 2). Bogotá D.C, Colombia: AIS. Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE. (2013). Estimación y proyección de población nacional, departamental y municipal total por área 1985-2020. Recuperado el 12 de Marzo de 2014, de Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE: http://www.dane.gov.co/index.php/poblacion-y-demografia/proyecciones-de-poblacion Instituto Colombiano de Normas Técnicas ICONTEC. (s.f.). Norma Técnica Colombiana NTC. Bogotá, Colombia: ICONTEC. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto IMCYC. (1994). Práctica estándar para el curado del concreto ACI 308-92. México D.F: IMCYC. Reinaguerra, S. (Agosto de 2004). Por qué curar el concreto. Noticreto(72), 50-54. Sika Colombia S.A. (2009). Curado del concreto. Obtenido de http://col.sika.com/dms/getdocument.get/d10be681-2152-3d17-bb5320b4d5691c77/Curado%20del%20Concreto.pdf. X. Sharon Huo, L. U. (2 de Junio de 2006). Experimental study of early-age behavior of high performance concrete deck slabs under different curing methods. Recuperado el 20 de Marzo de 2014, de ScienceDirect: www.elsevier.com/locate/conbuildmat

9