Ya hemos estudiado en los anteriores artículos la patología por congelación que puede presentarse en un hormigón desde el proceso de vertido hasta su fraguado, pero aquí no acaban los posibles daños. Dependiendo de la climatología, el hormigón endurecido puede verse afectado por las bajas temperaturas en conjunción con la humedad ambiental.

La humedad ambiental y el agua de lluvia, o de otros aportes, penetra en el hormigón, en mayor o menor grado, dependiendo, principalmente, de su permeabilidad y de su red de poros capilares. Contamos además con una humedad residual que desciende del 80%, requerido para el fraguado, hasta un 1 o 2% (S.C.) en un periodo que puede abarcar desde 5 a 12 meses. Lógicamente estos valores son estimativos y dependen de las condiciones ambientales y otros factores.

Pero ahora jugamos con bastantes cartas a nuestro favor:

-Generalmente no hiela después de llover. Sabemos que cuando llueve, la temperatura tiende a subir. De este modo, no será fácil que un hormigón se encuentre superficialmente saturado de agua y se produzcan heladas en un corto especio de tiempo.

-La baja temperatura tiene que vencer el aislamiento del hormigón fraguado y para ello necesita de tiempo.

-El agua que contiene el hormigón no es pura, pues contiene sustancias disueltas que hacen descender el punto de congelación.

Pero ocurre algo más. Parte del agua se mantiene en estado líquido por debajo de su temperatura de congelación. Pero ¿Cómo es posible?

En entradas anteriores de este monográfico vimos algunas propiedades del agua que tal vez, nos ayuden a explicarlo.

Sabemos que el agua pasa de un estado líquido a uno cristalino cuando se congela. Cuando lo poros son muy pequeños, puede no estar presente algo que se denomina “germen cristalino”. Este germen de cristalización es el cimiento o cristal inicial donde se construye la cristalización. Así que, si no hay germen, el agua no cristaliza, no se congela.

¿Qué ocurre con la que sí se congela? Recordando las entradas anteriores, sabemos que el agua líquida iniciaba una migración hacia la congelada, y ¿dónde comienza a generarse el primer hielo? Correcto. En la superficie, de ahí que los primeros daños por congelación observados sean de tipo superficial.

Hasta ahora nos hemos centrado en lo que denominamos pasta del hormigón, pero el hormigón cuenta con un árido grueso que puede tener, en función de su origen, diversas características. Dentro de este árido grueso existen poros que contienen agua que al congelarse puede ocasionar fracturas. Todo ello depende de factores como: la absorción, la porosidad, el tamaño de los poros y la estructura de la red porosa o permeabilidad del árido.

 

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Por ejemplo, las rocas sedimentarias como la caliza, la dolomita y las areniscas tienen una absorción mayor (entre el 1 y 2%) que las rocas ígneas como el granito, gabro, basalto, etc. (entre el 0,3 y 0,8%) y que las metamórficas como el gneis, la pizarra el mármol y la cuarcita (entre el 0,2 y 0,5 %)

Estudios realizados demuestran que en áridos procedente de granito, basalto, cuarcita y mármol no se generan tensiones con capacidad de rotura al producirse el congelamiento.

Existe un factor muy importante extensible a todos los áridos que se denomina “tamaño crítico” según el cual, los áridos, por debajo de ese tamaño no sufrirán daños por congelación. Se estima que el tamaño crítico es de 6 mm.

En condiciones normales, el hormigón fraguado no se encuentra en estado de saturación, por lo que los daños por congelación se producen por efecto de fuentes externas de humedad y casi siempre en la superficie.

Tipo de daño

Cuando el agua se congela dentro de un poro, el aumento de volumen puede dilatarlo, con lo que admitiría más agua. Si esta dilatación produce fisuración, el agua penetrará con facilidad. En base a esto, y a que la Patologías causadas por el agua en estado sólido  Patologías por congelación en hormigón endurecidocongelación tiene su punto fuerte en la superficie, advertiremos daño por congelación en el exterior del hormigón de un modo progresivo y que se presenta a modo de escamas, laminación o con el aspecto que tendría una superficie de hormigón tras aplicar un chorro de arena gruesa. El tipo de daño depende de las características del hormigón y las condiciones climáticas. Cuanto mayor sea el daño, más de entrada de agua y mayores lesiones futuras, de ahí que los ensayos de hielo-deshielo se realicen en ciclos.

En la interfase entre la pasta cementicia y el árido grueso puede existir una fina película de agua, que, en caso de congelación producirá un defecto de adherencia, de ahí que también sea frecuente encontrar árido grueso limpio en una superficie dañada por congelación.

Si en la superficie del hormigón existen previamente fisuras, el agua puede infiltrarse en un volumen considerable. Estas fisuras tienen una afección favorable y desfavorable, ya que acumulan agua, pero también son una válvula de escape para la evaporación. Que se produzca daño o no, a parte de las características resistentes del hormigón, depende de la velocidad de enfriamiento del aire; es decir, si esta es más rápida que la evaporación. Es en los ángulos y las aristas es donde encontraremos los principales daños de fisuración por congelación, debido a que ahí es donde se sufre la variación de temperatura más rápida.

Otros daños se producen a causa de las sales fundentes utilizadas para derretir el hielo en los pavimentos. Descongelantes como la sal y cloruro de calcio, son acelerantes del proceso degenerativo y dañan las armaduras.

Cómo combatir los daños

Ya hemos mencionado en la entrada anterior que los aditivos incorporadores u oclusores de aire y la baja relación agua cemento eran elementos que favorecían el comportamiento del hormigón durante el fraguado. Estas características también conseguirán un hormigón más resistente a las heladas en su estado endurecido, junto con una buena elección del tipo de árido y la disminución de su tamaño máximo. El aire ocluido también favorece la desecación del agua residual durante el fraguado.

De cualquier modo, unos ensayos de investigación para una determinada dosificación son siempre recomendables antes de elegir un hormigón para su puesta en obra, si se va a exponer a las heladas. He aquí algunas normas de ensayos de interés:

UNE-CEN/TS 12390-9:2008 EX Ensayos de hormigón endurecido. Parte 9: Resistencia al hielo-deshielo. Pérdida de masa superficial.

UNE-EN 1367-1:2008 Ensayos para determinar las propiedades térmicas y de alteración de los áridos. Parte 1: Determinación de la resistencia a ciclos de hielo y deshielo.

UNE-EN 1367-6:2009 Ensayos para determinar las propiedades térmicas y de alteración de los áridos. Parte 6: Determinación de la resistencia a ciclos de hielo y deshielo en presencia de sal.

ASTM C 666 Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing.

AASHTO 161Norma de método de ensayo acelerado para la resistencia a congelamiento y deshielo.

IRAM 1661 Hormigones. Método de ensayo de resistencia a la congelación en aire y deshielo en agua.

NCh2185: 1992 Hormigón y mortero. Método de ensayo: Determinación de la resistencia a la congelación y el deshielo.

NMX-C-205-79 Determinación de la resistencia del concreto a la congelación y deshielo acelerados.

Referencias bibliográficas (35,36)
Fotografía cabecera: Autor LepoRello en http://commons.wikimedia.org bajo licencia Creative Commons
Fotografía integrada: Ver referencia bibliográfica 36 
 

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