Cómo el hormigón gana resistencia y cómo acelerar el endurecimiento

El contenido del artículo

• Curar la química
• Resistencia del hormigón
• Detalles estacionales
• Aceleración del ajuste y desarrollo de la fuerza.

Después de la finalización del trabajo monolítico, comienza una etapa bastante larga de exposición y ganancia de resistencia del hormigón armado. Te contamos qué cuidados necesita el hormigón durante el endurecimiento, cómo acelerarlo y qué fenómenos físicos y químicos acompañan a este proceso..

Curar la química

La construcción de estructuras de hormigón que cumplen plenamente con las características del diseño es un arte real que no se puede comprender sin comprender la compleja y continua secuencia de transformaciones que tienen lugar en la estructura del material. Los prototipos de ligantes de construcción, que recuerdan vagamente al cemento moderno, aparecieron en el tercer o segundo milenio antes de Cristo. Sin embargo, la composición y la proporción de los componentes de dichas mezclas se seleccionaron exclusivamente de forma experimental hasta finales del siglo XVIII, cuando se patentó el llamado «cemento romano». Este fue el primer hito en el enfoque científico para el desarrollo del hormigón estructural..

La naturaleza química del endurecimiento del cemento moderno es muy compleja, incluye una larga cadena de procesos que fluyen entre sí, durante los cuales primero se forman los enlaces químicos más simples y luego los enlaces físicos cada vez más fuertes, lo que lleva a la formación de un material monolítico similar a la piedra. No tiene sentido considerar estos procesos en detalle para una persona sin experiencia en química como ciencia, es mucho más útil evaluar los signos externos de tales fenómenos y su significado práctico..

En la construcción moderna, se utiliza principalmente una mezcla de cemento Portland, que consiste en arcilla cocida, yeso y piedra caliza, y desde el punto de vista químico, a partir de óxidos de calcio, silicio, aluminio y hierro. Las materias primas primarias se someten a un tratamiento térmico y una molienda fina, después de lo cual los componentes se mezclan en una proporción definida con precisión. El propósito principal del procesamiento en el proceso de producción es romper los enlaces químicos y físicos naturales de las sustancias, que posteriormente se restauran en presencia de agua. El cemento, a diferencia de la arcilla y la cal sin tratar, se endurece no por secado, sino por hidratación, por lo tanto, mojarlo después del curado final no produce ablandamiento ni aumento de viscosidad..

Resistencia del hormigón

A diferencia de los aglutinantes atmosféricos, que se endurecen rápidamente en el aire, el cemento se endurece durante casi toda la vida útil de las estructuras de hormigón. Esto se debe al hecho de que en el espesor del producto congelado quedan sustancias que no han tenido tiempo de reaccionar con el agua. De hecho, en la producción de una mezcla de hormigón, se le añade agua en una cantidad que obviamente es insuficiente para la reacción de todas las partículas del aglutinante mineral. Esto se debe al hecho de que el aumento del contenido de agua en el hormigón conduce a su delaminación, una contracción significativa durante el endurecimiento y la aparición de tensiones internas..

Sin embargo, los restos de minerales continúan reaccionando, porque el hormigón tiene un contenido de humedad distinto de cero en su espesor. Debido a esto, su endurecimiento no ocurre instantáneamente, sino durante mucho tiempo. De todo el período de endurecimiento, se puede distinguir el período más intenso, que para el concreto sobre cemento Portland es de 28 a 30 días. Si durante este tiempo el producto de hormigón se encuentra en condiciones adecuadas, asume el 100% de la resistencia de diseño. Al mismo tiempo, en solo 6-8 días de endurecimiento, la resistencia del concreto alcanza el 60-70% de la marca, y un tercio de la resistencia calculada del producto adquiere ya en 2-3 días..

Detalles estacionales

El endurecimiento de las mezclas en un aglomerante de cemento se acompaña de dos procesos: un ligero aumento de volumen y liberación de calor. Debido a esto, el curso de las reacciones de curado puede variar significativamente según las condiciones externas..

Primero debes lidiar con el aumento de volumen. Este proceso tiene ciertos beneficios prácticos: facilita la separación más fácil del encofrado y preestira la armadura, aumentando la calidad de adherencia y permitiendo que el acero perciba la carga de tracción casi inmediatamente después de su ocurrencia, sin pasar por la etapa de deformación elástica. Las consecuencias negativas de la expansión surgen en situaciones en las que el hormigón está restringido por la forma, por ejemplo, al verter soleras de hormigón, tacos en estructuras monolíticas prefabricadas y productos de fabricación en encofrados permanentes rígidos. En tales casos, se requiere un dispositivo de carcasa comprimible para compensar la expansión lineal..

La liberación de calor puede tener efectos tanto positivos como negativos. Primero debe comprender que el calentamiento de la masa de hormigón endurecido es más pronunciado en las primeras 50 horas después de la preparación de la mezcla. La intensidad del calentamiento aumenta en proporción a las dimensiones del producto, porque es más difícil eliminar el calor del hormigón. También debe tener en cuenta que el hormigón con un alto contenido de cemento se calentará más que el de baja calidad..

A bajas temperaturas del aire, la capacidad del hormigón para calentarse durante el endurecimiento hace que sea relativamente fácil mantener las condiciones de temperatura normales. A pesar de que en condiciones normales la marca de temperatura mínima para trabajos de hormigón es de +5 ° C, es posible verter productos en un encofrado fijo de poliestireno expandido incluso en heladas hasta -3 ° C: la propia liberación de calor permitirá mantener la temperatura requerida. Incluso las estructuras de hormigón ordinarias pueden protegerse con materiales aislantes para mantener el régimen de temperatura deseado o equiparse con invernaderos, en los que simplemente se mantiene una temperatura positiva. Es importante señalar que una vez que el hormigón ha fraguado entre el 50 y el 60% de la resistencia, la escarcha no tiene un efecto destructivo, por lo que la mayor parte del agua ya ha tenido tiempo de reaccionar. Sin embargo, la tasa de endurecimiento cae casi a cero, lo que debe tenerse en cuenta al determinar el tiempo de exposición..

En climas cálidos, el calentamiento natural de la mezcla de hormigón tiene un efecto negativo. El agua se evapora de la superficie con demasiada rapidez, además, el calentamiento provoca una expansión lineal, acompañada de la apertura de grietas, lo cual es inaceptable durante el endurecimiento del hormigón. Por lo tanto, los productos masivos expuestos al sol deben humedecerse y enfriarse constantemente con agua corriente al menos durante los primeros 7 a 10 días después del vertido. El resto del tiempo de curado, el hormigón puede permanecer bajo la cubierta de la película de polietileno..

Aceleración del ajuste y desarrollo de la fuerza.

Dependiendo de la marca, el hormigón tarda entre 20 y 30 horas en finalmente tomar forma, tras lo cual se puede verter abundantemente con agua para intensificar el proceso de curado. Las altas temperaturas también promueven el endurecimiento acelerado, pero solo con la condición de que el calentamiento sea uniforme en todo el espesor del producto colado. Entonces, en las fábricas de productos de hormigón, el endurecimiento se acelera vertiendo vapor sobre el producto a una temperatura de 70 a 80 ° C, pero hay que recordar que el calentamiento por encima de los 90 ° C es destructivo para el endurecimiento del hormigón..

La velocidad máxima de desarrollo de la resistencia puede garantizarse mediante la proporción correcta de agua y cemento de la mezcla preparada, establecida por GOST 30515 2013. También puede acelerar el proceso agregando varios aditivos: cloruro de calcio, sulfato y cloruro de sodio, carbonato de sodio (sosa). Pero hay que recordar que el uso de aceleradores de fraguado está limitado por su contenido limitante, así como por el tipo de estructura de hormigón, la marca de hormigón y refuerzo, y el tipo de cemento utilizado. GOST 30459–96 puede proporcionar más claridad sobre este tema..

En conclusión, cabe señalar que en la ingeniería civil, la necesidad de acelerar el endurecimiento del hormigón es extremadamente rara. El hormigón adquiere la mayor parte de la fuerza de la marca con la suficiente rapidez, por lo tanto, en el caso de pisos de vertido o correas reforzadas, las operaciones de construcción pueden continuarse de 7 a 10 días después de la finalización de las obras monolíticas. Si estamos hablando de la cimentación, entonces casi no tiene sentido acelerar el endurecimiento: la base del edificio debe sufrir una contracción en un año para que la capa de soporte de suelo tenga tiempo de estabilizarse y la posible distorsión se pueda eliminar con una capa correctiva o durante la construcción de la caja..