Se deben evitar las fisuras térmicas en el hormigón, especialmente cuando aumenta el espesor del hormigón. Veamos qué tipos de grietas térmicas existen.
Un problema común al que se enfrentan los diseñadores y equipos de construcción son las grietas debidas a las influencias térmicas. La acumulación de calor en el hormigón es inevitable, pero se puede controlar o minimizar hasta cierto punto. Además, el problema también se puede resolver proporcionando refuerzo calculado basado en supuestos de diseño. Las grietas en el hormigón se pueden tratar en las siguientes categorías.
- Ciclos de congelación/descongelación
- Fluctuaciones de temperatura estacional al aire libre
- Contracciones térmicas tempranas
Grietas causadas por ciclos de congelación y descongelación.
Las moléculas de agua del hormigón se congelan, aumentando así su volumen respecto al volumen contenido en el hormigón.
El daño causado por este proceso se conoce como daño por congelación-descongelación. Si el contenido de agua en el hormigón es superior al 91%, se denomina hormigón saturado.
Cuando el hormigón saturado se congela, su volumen aumenta un 9%. Como no hay espacio para acomodar el aumento de volumen, el hormigón está sujeto a tensiones adicionales. Como resultado, se puede observar lo siguiente.
- El cemento y los áridos pueden desprenderse
- El hormigón puede agrietarse (grietas aleatorias)
- Dimensionamiento de superficies
- D agrietamiento (agrietamiento por durabilidad)
Los efectos de congelación/descongelación se deben a las siguientes razones y pueden minimizarse como se sugiere aquí.
- Bolsas de aire insuficientes. Si hay suficiente aire para compensar el aumento de volumen, es posible que inicialmente no se produzcan los tres problemas enumerados anteriormente.
- El uso de materiales no duraderos provoca grietas D, por lo que se recomienda evitarlo.
- Una alta relación agua-cemento también contribuye directamente a este problema. Por lo tanto, el contenido de agua podría limitarse mediante el uso de aditivos reductores de agua.
Grietas en el hormigón debido a fluctuaciones estacionales de temperatura externa
Los edificios están expuestos a la luz solar directa y están sujetos a importantes fluctuaciones de temperatura en comparación con los edificios cubiertos. Absorben el calor y lo liberan nuevamente por la noche. El aumento de temperatura depende de las condiciones ambientales.
Cuando el hormigón se calienta se expande y cuando se enfría se contrae. Cuando se calienta, surgen tensiones de tracción y compresión, y el mismo proceso también se puede observar durante el enfriamiento. Como resultado, con el tiempo se desarrollan grietas térmicas en el hormigón, a medida que normalmente se desarrollan las tensiones.
Las grietas en el hormigón debidas a las fluctuaciones estacionales de la temperatura externa se pueden minimizar si se tienen en cuenta en la etapa de diseño.
Dependiendo de la tensión creada por las cargas aplicadas, se calcula el refuerzo de una sección. Debido a las fluctuaciones de temperatura en la sección surgen tensiones adicionales. Esto debe tenerse en cuenta a la hora de dimensionar el refuerzo.
Para hacer frente al efecto térmico, en el diseño se pueden tener en cuenta diferentes combinaciones de carga.
El ancho de grieta de diseño se puede limitar para las siguientes combinaciones de carga.
Una estructura está sujeta a momentos flectores (M), fuerzas axiales (T – fuerzas de tracción; causa grietas) debido a la carga, además de fluctuaciones de temperatura, como el aumento de temperatura en relación con la temperatura ambiente durante el proceso de hidratación (T 1 ) y fluctuaciones de temperatura debido a efectos estacionales (T 2 ).
- Ancho de grieta (M + T + T 2 )
- Ancho de grieta (solo T 1 )
- Ancho de fisura (T 1 +T 2 )
Si el diseño se realiza teniendo en cuenta los casos anteriores, se pueden minimizar las grietas.
Contracciones térmicas tempranas
El agrietamiento térmico temprano ocurre debido a tensiones de tracción en el concreto que exceden su capacidad, y las tensiones de tracción ocurren debido a contracciones térmicas o debido a fluctuaciones de temperatura dentro de una sección. Las grietas térmicas en el hormigón pueden tardar de dos a tres semanas en desarrollarse.
La reacción entre el cemento y el agua produce calor. La cantidad de calor y el aumento de temperatura dependen de muchos factores.
- tipo de cemento
- cantidad de cemento
- Temperatura de colocación (temperatura del hormigón al momento de hormigonar)
- Condiciones ambientales
- Geometría de los componentes, incluido el espesor del hormigón.
- tipo de encofrado
El hormigón alcanza su temperatura máxima el primer día y luego comienza a enfriarse gradualmente. La siguiente figura muestra las fluctuaciones de temperatura en los ensayos con modelos cuando existen dudas sobre el tipo de encofrado a utilizar, la temperatura máxima en el núcleo, el gradiente de temperatura, la diferencia de temperatura entre el núcleo y el encofrado, etc.
Como se explicó anteriormente, existen muchas razones para el desarrollo de tensiones adicionales en el hormigón. Por lo tanto, se recomienda verificar las fluctuaciones de temperatura del concreto mediante pruebas de modelos cuando los tamaños de los elementos son mayores (1000 mm, 1500 mm, etc.) y la calidad del concreto también es mayor. El contenido de cemento aumenta a medida que aumenta la calidad del hormigón, por lo que el calor de hidratación es mayor en comparación con el hormigón de baja calidad.
Los siguientes factores pueden considerarse como la causa principal del agrietamiento térmico prematuro.
- Aumento de temperatura
- Coeficiente de expansión térmica del hormigón.
- Capacidad del hormigón para absorber tensiones de tracción.
- Manchas internas y externas.
El agrietamiento térmico temprano se puede prevenir hasta cierto punto mediante refuerzos estructurales. Los cálculos de refuerzo deben realizarse en función de las limitaciones relevantes y las fluctuaciones de temperatura durante el proceso de hidratación. Estos cálculos tienen en cuenta la temperatura máxima durante el proceso de hidratación y la temperatura ambiente. Además, después de realizar las pruebas del modelo, se tomarán las siguientes restricciones y medidas. Durante la prueba también se comprueba si se respetan los valores especificados.
- El hormigón, cuando se coloca, tiene una temperatura no superior a 30 0 C. ( Puede depender del proyecto )
- El aumento máximo de la temperatura de hidratación del hormigón no debe exceder los 70,0 C. ( Normalmente se utiliza este valor. Sin embargo, puede variar de un proyecto a otro y el valor podrá incrementarse dependiendo de la recomendación de diferentes referencias. Se podría considerar un límite máximo de temperatura pico de hasta 80 °C. Ó C con un contenido de cenizas volantes y humo de sílice superior al 30% para minimizar el riesgo de formación retardada de etringita. Una desviación del valor general (70 Ó C) siempre creará incertidumbre.
- Ningún gradiente de temperatura en el hormigón podrá exceder los 20,0 C , a una distancia de 1 m y la diferencia máxima de temperatura entre dos partes de una misma pieza fundida no deberá exceder los 25,0 C. ( Ambos valores límite deben corresponder a las respectivas especificaciones de diseño. Estos valores pueden cambiar ligeramente según las especificaciones).
- Para cumplir con los requisitos anteriores, se puede utilizar cemento Portland con cenizas volantes o cemento Portland de baja temperatura o cemento hidráulico mixto que cumpla con los requisitos de la norma de cemento correspondiente, además de otras medidas de control de temperatura durante el hormigonado (por ejemplo, uso de hielo o agua fría). agua para mezclar concreto, métodos especiales de curado/aislamiento durante la hidratación del concreto).
- El contratista prepara un bloque de concreto de muestra de 2mx2mx2m ( el tamaño puede variar y depende de los tamaños reales del artículo ) utilizando la mezcla de concreto y tiene como objetivo demostrar las fluctuaciones en el aumento de temperatura durante el proceso de hidratación para verificar la idoneidad de la composición de la mezcla y otros Medidas de control de temperatura para uso en la estructura de blindaje.
- El Contratista deberá presentar al Ingeniero al menos dos meses antes del comienzo del trabajo específico en las estructuras de blindaje una descripción del procedimiento que detalle todas las medidas tomadas para lograr las medidas de control de temperatura mencionadas anteriormente.
Además, se debe prestar especial atención a la formación de etringitas retardadas, ya que pueden afectar significativamente a la resistencia estructural. Es necesario realizar las comprobaciones necesarias y seleccionar el tipo de encofrado que cumpla con los requisitos anteriores.
