Fisuras en el hormigón (I): Retracción hidráulica. Causas

Bienvenidos a este nuevo monográfico sobre las fisuras no estructurales en el hormigón. A lo largo de diferentes artículos analizaremos las causas que las originan, veremos cómo evitarlas y aprenderemos a identificarlas.

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En este primer artículo analizaremos las causas que originan las fisuras por retracción hidráulica del hormigón o concreto. Solo conociendo cómo se producen seremos capaces de evitarlas, pues la receta válida para una obra o elemento particular no lo será en todas las situaciones con las que podamos tropezarnos. Ocurre con este fenómeno que los cientos de determinaciones y estudios realizados dependen de un material tan heterogéneo como el hormigón, y si a ello le sumamos las variaciones de las condiciones climáticas (humedad relativa, temperatura del aire, velocidad del aire, etc.) los espesores de las piezas y la temperatura del hormigón, obtenemos que no hay una fórmula eficaz para todos los tipos y casos. Por ello no hay nada mejor que conocer cómo funciona el proceso y actuar en consecuencia a nuestros conocimientos.

Debemos de tener en cuenta que tras fraguado del hormigón, que se produce en las primeras horas de vida, generalmente entre 2 y 10 horas, el hormigón sigue en un proceso que puede prolongarse durante varias semanas y que podemos denominar postfraguado. Definimos el fraguado como el periodo de tiempo entre el estado plástico y el estado sólido. Suele hablarse de retracción hidráulica “antes del fraguado” haciendo referencia a la retracción que puede producirse antes de que se alcance el estado sólido, es decir “retracción hidráulica antes de la finalización del fraguado”. O bien, retracción hidráulica “después del fraguado” cuando el hormigón o concreto se encuentra en estado sólido (sin que por ello hayan terminado los procesos físico-químicos) y comienza la etapa de postfraguado.

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Retracción hidráulica antes de la finalización del fraguado

Durante el fraguado se produce una reacción exotérmica (desprendimiento de calor) que favorece la evaporación y pérdida de agua de constitución. Al perderse agua se pierde volumen por lo que el hormigón se contrae. Estas fuerzas de contracción pueden vencer a la escasa resistencia a tracción con la que cuenta el hormigón a edad tan temprana, lo que llevaría a su fisuración. Generalmente esto no ocurre, porque el proceso exotérmico, la evaporación y la exudación van un pasito por detrás del incremento de la resistencia. Es decir, el efecto de tracción se ve compensado por la resistencia inicial. Ahora bien, si existen otros factores externos, como veremos más adelante, que incrementen esta pérdida de agua, el sistema se descompensa y la retracción adelanta a la resistencia a tracción produciéndose la fisuración. Mientras más cerca del inicio del hormigonado se produzca esta situación más severos serán los daños que se presenten.

Fisuras en el hormigón (I): Retracción hidráulica. Causas

Retracción hidráulica tras el fraguado

Si una pieza fraguada de hormigón o concreto la conservamos en un ambiente saturado a temperatura constante y medimos sus dimensiones durante el proceso de postfraguado, a menos que cuente con alguna característica expansiva, mantendrá prácticamente sus dimensiones originales. Pero normalmente no contamos con tal grado de humedad y mucho menos con una temperatura constante. Así, lo normal es que el hormigón expuesto al ambiente exterior sufra una retracción, es decir, disminuya su volumen.

Si un hormigón ha fraguado en condiciones ambientales normales (o mejor podíamos decir propicias) y lo saturamos de agua antes de que comience la retracción, este experimentará un ligero aumento de volumen, tanto mayor cuanto más poroso sea.

Pero si hacemos esto cuando el proceso de retracción ya ha comenzado, en un primer estadio el hormigón se contraerá y posteriormente comenzará un proceso de entumecimiento o expansión. A mayor periodo de tiempo entre el inicio de la retracción y la posterior saturación, menor entumecimiento.

Si primero lo saturamos y a continuación lo exponemos (antes de que finalice la retracción) primero obtendremos entumecimiento y después retracción.

Pero ¿por qué ocurre todo esto?

Como seguramente conozcáis o hayáis intuido en todos estos procesos se está actuando sobre la evaporación. A un elemento saturado no se le permite pérdida de agua por evaporación. Pero no solo se trata de evitar la pérdida de agua, también tenemos que aportarla.

En el proceso de postfraguado del hormigón, silicatos y aluminatos se hidratan con el agua de amasado por lo que hay una pérdida del agua de constitución, lo que llevaría a una merma de volumen. Sin embargo, en un ambiente saturado el agua exterior va a penetrar en forma de vapor y condensar en los poros sustituyendo a la sustraída en el fraguado y evitando la retracción.

Por un efecto físico, esta agua de penetración aumenta ligeramente el volumen de los poros más pequeños lo que origina el efecto ya comentado de entumecimiento contrario a la retracción y por lo tanto compensatorio.

En el caso de saturación tras el inicio de la retracción, las tensiones de compresión locales crean deformaciones plásticas irreversibles que contraen los poros y ralentizan la hidratación por lo que al saturar el hormigón el entumecimiento será menor y decrecerá con el incremento de tiempo entre el inicio de la retracción y la posterior saturación.

En nuestras próximas entradas veremos los factores de que influyen en la retracción hidráulica de un hormigón o concreto, y como evitarla e identificarla.

Fotografía de cabecera: Autor Nk en http://commons.wikimedia.org bajo licencia Creative Commons.
Referencias bibliográficas (36) y (52)

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