Inglés | Traducción patrocinada por Grupo de productos Nox-Crete
por Shawn Hickey, CCS., GSC., FTCA
La primera pregunta que siempre escuchamos es: “¿Se pueden construir paneles de tilt-up en invierno?” Respuesta: “¡Por supuesto que podemos!”
ACI 306R-16 (Guía para la colocación de concreto en clima frío) establece: “Las condiciones para la colocación de concreto en clima frío existen cuando la temperatura del aire ha descendido, o se espera que descienda a menos de, 40 °F (4 °C) durante el período de protección”.
Esta categorización de la temperatura del aire incluiría un área enorme
en Estados Unidos y 99% de Canadá. Equipados con esta norma, nosotros los contratistas nos volvemos creativos con nuestras maneras y métodos durante las colocaciones de concreto en clima frío. Lo siguiente describe nuestra experiencia con el concreto colado en el lugar y los beneficios de aprovechar la nueva tecnología inalámbrica del monitoreo de concreto.
Primero, vamos a explorar los problemas más populares asociados con el trabajo de colocar concreto de tilt-up en el invierno:
- Superficie de vertido congelada
- Bombeo de concreto
- Menos tiempo con luz solar
- Problemas del acabado
- Curado en frío
- Mediciones de la temperatura del concreto
La familiaridad con estos problemas viene de la experiencia y no de los libros de texto. Abordar cada problema se lleva a cabo a través de la investigación, el avance de las técnicas, materiales, herramientas y equipos. “Experience” (experiencia) y “expensive” (costoso) son dos palabras que, en inglés, se diferencian por solo unas cuantas letras. Entre más experiencia tengan los contratistas con la construcción en invierno, más han gastado intentando perfeccionar estas colocaciones de concreto desafiantes.
Estas son algunas soluciones simples a estos problemas conocidos:
- Superficie de colado congelada: Coloca tuberías de calefacción en el suelo, sobre o dentro de la losa de hormigón, y cúbrela con lonas aislantes durante la noche antes de la colocación; son muy baratas de instalar. Los calentadores de suelo se están convirtiendo en artículos de alquiler populares en la mayoría de los mercados.
- Bombeo de concreto El concreto líquido llega caliente debido al calor exotérmico de la hidratación que proviene de la reacción química entre el cemento y el agua. La temperatura del concreto líquido puede aumentarse usando aditivos o agregando agua tibia en lotes al concreto. Hable con su proveedor de la mezcla lista para usar acerca de las opciones que tienen disponibles y son recomendadas para sus planes y las condiciones climatológicas.
- Menos tiempo con luz solar: La iluminación complementaria en la obra (torres, reflectores, etc.) está fácilmente disponible.
- Problemas de acabado: Los aditivos, la colocación de lonas, carpas y el calentamiento de la losa de concreto acelerarán el período de acabado.
- Cura: Las mantas de aislamiento, Los sistemas de calentamiento y los aditivos con calor de hidratación ayudarán a evitar que el concreto se congele.
- Mediciones de la temperatura del concreto: Aquí es donde realmente comienza este artículo.
Hemos tenido éxito colocando y acabando paneles de concreto prefabricado (tilt-up) en invierno durante 26 años, en temperaturas que harían que la mayoría de los osos polares se quedaran en sus madrigueras. En Ottawa, Canadá, a menudo recibimos grandes cantidades de nieve y temperaturas ambiente tan bajas como -40 grados Fahrenheit (-40 grados Celsius) de sensación térmica. Este es el entorno en el que debemos trabajar.
Cuando vertemos el hormigón en un espacio abierto (sin carpas ni cubierta), siempre cubrimos nuestros paneles con lonas aislantes después del vertido. Dependiendo del pronóstico del tiempo, esto puede incluir una segunda capa de lona o la instalación de líneas de calefacción (tubos conectados a una caldera móvil) entre las capas de lonas. Un problema para nosotros es la temperatura del concreto curado. Si la mezcla de concreto que hemos colocado contiene aditivos de invierno (que aumentarán el calor) junto con dos capas de lonas aislantes alternadas con un elemento de calentamiento, podemos terminar cocinando los paneles. Este proceso generará un calor excesivo y provocará un agrietamiento por retracción indeseable. Con tantas variables en juego (la temperatura de la superficie de colado, la temperatura del hormigón al colocarlo, la temperatura del aire ambiente durante y después de la colocación, la humedad, los aditivos y la temperatura de la varilla de refuerzo), el contratista debe desarrollar un plan de colocación adecuado para hacer frente a estos retos.
Además de estas inquietudes, existen las historias, en su mayoría desconocidas, detrás del choque térmico del concreto. El choque térmico ocurre cuando el concreto se expone rápidamente a una temperatura opuesta. Cuando estamos curando nuestros paneles y están tibios y cómodos bajo estas lonas aislantes, retirar repentinamente esta capa de aislamiento expone instantáneamente los paneles al aire ambiente, lo que puede generar una diferencia de 105 grados Fahrenheit (40 grados Celsius). A nadie le gustan los baños de hielo, y a nuestro concreto curado tampoco.
Además, si dejamos los paneles curados al aire libre por demasiado tiempo, la película de agua que normalmente queda atrapada entre el panel de concreto y la placa de curado (la película pálida del agente desmoldante), podría congelarse, lo que podría crear una leve adherencia dependiendo de las condiciones de la superficie.
¡Esta es nuestra experiencia más reciente!
En nuestro proyecto más reciente, un edificio de seis pisos del Hotel Hyatt en Ottawa, contratamos a Giatec Scientific Inc. para que nos ayudara a monitorear las temperaturas de nuestro concreto. Giatec es un desarrollador de sensores para concreto que está cambiando la forma en que monitoreamos los elementos de concreto. Estos pequeños sensores “SmartRock™” se fijan con tirantes a la varilla de refuerzo antes de colocar el concreto, con un terminal corto que actúa como un termopar. La unidad completa queda totalmente incrustada en el concreto, por lo que no hay necesidad de preocuparse por cables o registradores de datos. Cualquier persona con la aplicación móvil de SmartRock puede escanear el área monitoreada con su teléfono inteligente para obtener las temperaturas internas del concreto en tiempo real. Alternativamente, se puede instalar un SmartHub en la obra para el monitoreo remoto de los datos del concreto. Estas lecturas nos permitieron monitorear la temperatura central del concreto a medida que terminábamos los paneles, nos proporcionaron alertas y notificaciones automatizadas y nos aseguramos de no permitir que el concreto se congelara.
Otro beneficio de usar un monitor es que la temperatura del concreto puede informarnos la resistencia a la compresión en tiempo real. Esto se logra a través de cilindros de prueba y vigas de flexión para generar una gráfica de madurez con base en la especificación de la norma ASTM C1074. Esta gráfica de madurez a menudo está disponible con el proveedor de la mezcla lista para usar. Estos datos de calibración pueden importarse fácilmente a la aplicación móvil SmartRock. El usuario simplemente escanea el área y obtiene la temperatura del concreto y la gráfica de madurez correlaciona los valores de compresión y flexión.
Como la mayoría, necesitamos una prueba de que estos sensores SmartRock™ funcionan con cierto grado de precisión. Contratamos a dos laboratorios certificados independientes por CSA para tomar muestras representativas de lotes de concreto (de los cilindros y las vigas de flexión). Comparamos los resultados de los sensores de Giatec medidos contra las roturas del concreto del cilindro y la viga. ¡Los resultados fueron los que esperábamos! Estaban dentro de un porcentaje marginal entre ellos.
Esta es la curva de calibración desarrollada por el laboratorio de pruebas independiente. Correlaciona la madurez del concreto (el factor de temperatura-tiempo) con su resistencia a la flexión de la mezcla que se utilizó en nuestro proyecto.
Para medir la resistencia a la compresión y flexión del concreto en el sitio de la obra, insertamos sensores inalámbricos SmartRock en los paneles. También colocamos sensores SmartRock en los cilindros curados en el campo para verificar la exactitud del método de madurez del concreto. Estos sensores se pueden etiquetar fácilmente en la aplicación móvil y se les puede asignar la curva de calibración de madurez. El sensor luego mide la temperatura del concreto a lo largo del tiempo (es decir, la madurez del concreto) y calcula la resistencia del concreto en tiempo real. Este es un ejemplo de lo que nuestro gerente de proyecto y el superintendente del sitio vieron en la aplicación móvil en el campo. Estos datos nos ayudaron a tomar decisiones informadas sobre el levantamiento de los paneles y evitar demoras que son inherentes a la realización de pruebas de las vigas y cilindros de concreto en el laboratorio.
¿Qué significa esto?
Los días de los cilindros y las vigas de concreto a flexión en el campo están contados.
Todos sabemos que los cilindros y las vigas de campo no reciben un buen trato en el terreno. Se golpean, se dejan expuestos a la intemperie y, por lo general, carecen de masa que los proteja de las temperaturas extremas. Sin esa masa, el frío afecta a estas muestras de concreto tan delgadas como nuestros dedos sin guantes. El concreto en masa de los paneles está generando una gran cantidad de calor, mientras que el cilindro de plástico está frío y solo dentro de la abertura de una ventana. Al usar sensores SmartRock, confirmamos que la temperatura interna de los cilindros y las vigas es menor que la del panel, incluso cuando ambos están cubiertos bajo la misma lona de aislamiento (en un día, por ejemplo, la viga estaba a 38,8 grados Fahrenheit mientras que el panel estaba a 67,2 grados Fahrenheit). Esto obviamente resultó en un menor desarrollo de resistencia en el cilindro y la viga curados en el campo en comparación con la resistencia real del elemento estructural (por ejemplo, resistencia a la flexión en el primer día: 189 psi en la viga, pero 372 psi en el panel). ¿Reflejan estas muestras descuidadas de concreto en el campo la resistencia real de nuestros paneles de masa de concreto vertido en invierno? Nosotros decimos que “no”, y ahora hay una solución más fácil, exacta y económica disponible para todos.
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