La posición de la Tilt-Up Concrete Association es la siguiente:
El concreto especificado para la construcción de paneles prefabricados deberá ser considerado dentro de la categoría de exposición F0 y no estará sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo en estado saturado, por lo tanto no requerirá aire ocluido ni un contenido de aire mínimo especificado, a menos que se encuentre en posición horizontal o cuando las superficies no protegidas estén en contacto directo con el suelo por encima de la línea de escarcha..
Imágenes por Mateo McFarland, m studio oeste
Las superficies de concreto de los paneles de concreto prefabricado en posición vertical no acumulan nieve ni hielo, y no alcanzan un estado de saturación cuando se exponen a una humedad suficiente para preocupaciones de durabilidad a temperaturas de congelación. Donde las superficies verticales de los paneles prefabricados están en contacto directo con condiciones del suelo con mayor contenido de humedad por encima de la línea de heladas, la posible saturación del exterior es un riesgo y las superficies deben protegerse con un recubrimiento impermeabilizante o resistente a la humedad adecuado.
ACI 318 (Código de Requisitos para Concreto Estructural y Comentarios) establece que las estructuras de concreto deben diseñarse con una mezcla de concreto que sea suficiente para resistir las fuerzas naturales a las que estará expuesta y apropiada para la naturaleza del desempeño anticipado de esa condición de exposición. En el comentario R19.2.1, ACI 318-19 establece lo siguiente:
Los requisitos para las mezclas de concreto se basan en la filosofía de que el concreto debe proporcionar resistencia y durabilidad adecuadas. El Código define un valor mínimo de f’c para el concreto estructural. No hay límite en el valor máximo de f’c, excepto según lo exijan las disposiciones específicas del Código.
Los requisitos de durabilidad prescritos en la Tabla 19.3.2.1 deben cumplirse además de cumplir con el f'c mínimo de 19.2.1. Bajo algunas circunstancias, los requisitos de durabilidad pueden dictar un f'c más alto que el requerido para fines estructurales.
Los paneles de concreto prefabricado se ensamblan verticalmente son losas de concreto orientadas verticalmente con exposición limitada a condiciones de saturación. Además, dado que estos paneles de muro son principalmente verticales y se encuentran por encima del nivel del suelo, prácticamente no están expuestos a sales de deshielo. Por lo tanto, la Tilt-Up Concrete Association cree que no se requieren aditivos inclusores de aire para proteger la superficie de los paneles de la delaminación debido a ciclos de congelación y descongelación en condiciones de saturación.
ACI 318 19.3.1.1 requiere que el profesional de diseño con licencia asigne las clases de exposición de acuerdo con la severidad de la exposición anticipada, basándose en la categoría de dicha exposición. La Categoría de Exposición F es para Ciclos de Congelación/Descongelación y se describe por clase según se presenta en la Tabla 19.3.1.1 a continuación.
Tabla 19.3.1.1 – Categorías y Clases de Exposición (Parcial)
Además, ACI 318 presenta en 19.3.2 los requisitos para las mezclas de concreto. La Tabla 19.3.1.2 aplica las cuatro clases para la Categoría F a los requisitos mínimos de la mezcla de concreto. Esto incluye los requisitos de aire ocluido para las Clases F1, F2 y F3, como se describe en el comentario R19.3.1.2, referencia a la Tabla 19.3.3.1.
Tabla 19.3.3.1 – Categorías y Clases de Exposición (Parcial)
De acuerdo con estas disposiciones del Código, el concreto de peso normal y el concreto liviano expuestos a ciclos de congelación y descongelación o a productos químicos descongelantes deberán tener aire incorporado con un contenido de aire indicado basado en el tamaño máximo del agregado. La construcción normal con paneles inclinados utiliza tamaños de agregado en el rango de ½ pulgada a 1 pulgada; por lo tanto, se permite un contenido de aire total máximo de 4.5% a 5.5%. El contenido de aire natural, también conocido como “aire atrapado”, se estima con mayor frecuencia entre 2% y 3% de una mezcla.
Si bien las condiciones de exposición para la construcción de paneles prefabricados (tilt-up) varían, los paneles se orientan principalmente en vertical y se dejan expuestos al aire ambiente en lugar de adyacentes a suelos saturados. Por lo tanto, no existe una condición por encima del nivel del terreno donde el concreto esté expuesto a una condición de exposición severa.
Un gran porcentaje de los proyectos están diseñados para que los paneles tengan un recubrimiento de pintura, lo que brinda protección adicional contra la saturación directa de humedad. Los sistemas de pintura elastomérica son una opción que proporciona un sistema de barrera de agua con una resistencia a la penetración de vapor de agua casi de la misma medida que se encuentra en una aplicación de impermeabilización subterránea. Estos sistemas de pintura eliminan la consideración de exposición de los muros de concreto y eliminan la necesidad de contenido de aire adicional a través de la incorporación.
Aunque es común que los diseñadores consideren proteger el concreto de todas las condiciones de exposición posibles para mantener el rendimiento a largo plazo, la historia de la construcción con concreto prefabricado en sitio es evidencia de que tales medidas son innecesarias y pueden crear condiciones de riesgo para problemas superficiales al acabado del concreto aireado.
Existen condiciones donde la incorporación de aire puede beneficiar la mezcla de concreto para un proyecto cuando se desea un acabado específico. La incorporación de una estructura de burbujas de aire forzadas (AEAs) en una mezcla de concreto puede reducir la segregación y disminuir significativamente la exudación, y puede resultar en una distribución más uniforme del agregado. Esta última característica es de particular importancia en acabados arquitectónicos de concreto que involucran agregados expuestos.
However, considering the use of AEAs must be balanced with recognizing that, for each percentage of air, 2% to 6% of the mix design strength is lost due to the density of the concrete decreasing. Tilt-up construction is a method that relies heavily on the early-age strength of the concrete for sufficient performance of the shear capacity of the concrete around lifting devices, the flexural capacity of the panel as a beam, and the in-place strength of the panel to resist bidirectional wind loads supported solely by braces. The flexural strength of concrete is estimated at only 10% of the compressive strength. A 2% to 6% reduction of mix design strength, at these early ages, significantly changes the means-and-methods design capacity for the performance the contractor needs.
Otro factor a considerar en el uso de AEA es la capacidad de acabar la superficie de los paneles prefabricados de forma efectiva. Los contratistas confirmarán que, en su mayor parte, el uso de aire incluido hace que el concreto sea pegajoso o más difícil de acabar. Si bien pequeños porcentajes pueden mejorar la trabajabilidad, los porcentajes más altos identificados como requisitos mínimos en la Tabla 19.3.31 —generalmente asociados con la protección contra exposición moderada a severa— resultan en un cambio drástico en las características superficiales del concreto y un retraso en el acabado. Por lo tanto, se recomienda un acabado con escoba cuando se utiliza un AEA porque un acabado con llana puede causar problemas de debilidad superficial, como la delaminación.
Actualmente, ACI 551.2R (Guía de Diseño para Paneles de Concreto Prefabricado) proporciona lo siguiente relacionado con el aire atrapado:
El aire incluido para resistencia a la congelación y descongelación puede no ser requerido porque las superficies expuestas son principalmente verticales y protegidas con pintura o sellador. La incorporación de aire reduce la resistencia y, por lo tanto, aumenta el potencial de fisuración por flexión durante el levantamiento. Donde se prevean condiciones de saturación en la base o el pretil del panel, se debe considerar la incorporación de aire. Se debe investigar la experiencia local en el desempeño del concreto sin aire incluido. En resumen, se recomiendan las siguientes especificaciones de concreto:
Resistencia a la compresión a 28 días ……………….4000 psi (27.5 MPa)
resistencia a la flexión de 28 días ………………………. 700 psi (4.8 MPa)
Tamaño máximo del agregado …………………………….1 pulg. (25 mm)
La Tilt-Up Concrete Association recomienda trabajar estrechamente con un especialista en diseño de mezclas asociado con la empresa que proporcionará el concreto para el proyecto. Es fundamental asegurar que la mezcla sea adecuada para la aplicación.
La TCA ofrece esta declaración de posición sobre la asignación de categoría y clase de exposición a la construcción de paneles prefabricados, según lo aprobado por la junta directiva. Este documento refuerza lo que especifican los códigos generales de construcción y hormigón, y relaciona estos requisitos con la aplicación basada en la experiencia y el rendimiento.
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Contacte al Gerente de Asuntos Regulatorios y Técnicos de TCA, James Baty, al 319-895-6911 o por correo electrónico a jbaty@tilt-up.org.
La misión de la Tilt-Up Concrete Association es expandir y mejorar el uso del tilt-up como el sistema de construcción preferido al proporcionar educación y recursos que mejoren la calidad y el rendimiento. Se puede encontrar más información en el sitio web de la Asociación (www.tilt-up.org), que incluye acceso exclusivo para miembros al Ciber-Redondo de TCA para investigación y discusiones de áreas de interés.
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