Eduardo Andrés Díaz AGUAS PARA MEZCLAS DE CONCRETO ALCANCE
El agua cumple un papel importante en el proceso de hidratación del cemento, constituyéndose en uno de los aspectos fundamentales para la tecnología del concreto, pues de este se derivan las propiedades del concreto. El agua participa en diferentes formas, su función en las mezclas y las características que debe tener para que no alteren las propiedades del concreto; hay que tener en cuenta alguna de las consideraciones sobre el agua de lavado de loa agregados. Se debe tener en cuenta lo establecido por la normativa colombiana en cuanto a los requisitos de calidad calidad que debe tener el agua para el uso de mezclas de concreto.
GENERALIDADES
El agua es el elemento por medio del cual el cemento desarrolla sus propiedades aglutinantes, ya que con ella experimenta reacciones químicas donde la capacidad de fraguar y endurecer y en general de adquirir las propiedades de roca artificial. La utilización del agua en la elaboración del concreto tiene fundamentalmente tres propósitos:
Como agua de mezclado: forma aproximadamente el 15% del volumen total del concreto de donde un 5% sirve para hidratar el cemento y el 10% restante lubrica el concreto siendo responsable de la manejabilidad evaporándose durante el proceso de fraguado.
Como agua de curado: se utiliza después que el concreto ha fraguado teniendo como funciones la de seguir hidratando el cemento y de controlar el calor de la hidratación.
Como agua de lavado de los agregados: esta no participa activamente en la mezclas de concreto, pero es importante para el procesamiento de los agregados.
AGUA MEZCLADO
Una de sus características es la que se agrega al cemento para formar la pasta, tiene como funciones básicas hidratar el cemento y lubricar los agregados para darle fluidez a la mezcla y obtener así la manejabilidad del concreto en estado fresco. La parte del agua que le da manejabilidad a la mezcla se evapora dejando en su lugar canales capilares vacíos en la masa del concreto endurecido. Así como se muestra en la gráfica. Los canales capilares dejados por la evaporación del agua de manejabilidad son prácticamente invisibles, pero tiene gran influencia en las características del concreto endurecido, estas están llenas de aire que baja la densidad del concreto por tanto reducen la resistencia, adicional por los canales se puede filtrar filtrar el agua al interior de de la masa de concreto concreto endurecido, llevando consigo elementos nocivos que pueden atacar física y químicamente al concreto y deteriorarlo, afectando
la durabilidad. Si el agua llega a filtrarse donde se encuentra acero de refuerzo, es probable que produzca corrosión acelerando el proceso de deterioro en la estructura. Un concreto en estado endurecido que ha sido elaborado con bastante agua de mezcla, estéticamente no es agradable adicionalmente forman una serie de huecos de diferente forma y tamaño ubicados de manera aleatoria. Al haber más agua que se evapora se incrementa el riesgo por contracción de fraguado toda vez que la masa de concreto tiene mayor libertad de retraerse originando así mayor fisura miento. La cantidad
de agua mezclado es uno de los factores más importantes a controlar en la
dosificación ya que influye en la resistencia, durabilidad, grado de permeabilidad, peso unitario y en general todas las propiedades del concreto.
CALIDAD
La calidad del agua mezclado es tan importante como la cantidad, hay que tener en cuento que toda agua natural que no tenga olor ni sabor es la recomendada para la elaboración del concreto. (Agua apta para el consumo humano). Las impurezas que hay disueltas en el agua presentes de forma suspendida tales como el azúcar, ácidos, sales, materia vegetal, aceites, sulfatos, etc. Pueden interferir con la hidratación del cemento retrasando el tiempo de fraguado y reduciendo la resistencia del concreto. Estos efectos varían según la marca y tipo de cemento usado así como la riqueza de la mezcla (cantidad de cemento) es conveniente conocer las cantidades de impurezas presentes en el agua. El agua contiene más de 2.000 partes por millón (1 parte por millón = 1 ppm 1 mg/L) de solidos disueltos, se debe ensayar para probar su efecto en la resistencia y el tiempo de fraguado. Los carbonatos y bicarbonatos de sodio y de potasio tienen efectos variables en los tiempos de fraguado de los diferentes cementos. El carbonato de sodio puede causar un fraguado muy rápido, mientras que los bicarbonatos pueden acelerar o retardar el fraguado. Estas sales en gran cantidad pueden alterar la resistencia del concreto por esto cuando las sumas de sales disueltas exceden de 1.000 ppm se recomienda realizar ensayos para verificar el efecto en los tiempos de fraguado y en la resistencia a la compresión. La presencia de cloruros en el agua de mezcla puede causar corrosión en el acero de refuerzo; estas sales se encuentran principalmente en aguas de mar o en zonas cercanas a minas de sal. El agua de mezclado con presencia de sulfatos tiende a reaccionar con el C3A y a formar geles que se hinchan con los ciclos de humedecimiento y secado, lo cual degrada la estructura. Las sales inorgánicas como las de manganeso, estaño, zinc, cobre y plomo presentes en el agua de mezclado, pueden causar apreciable disminución en la resistencia y un retardo considerable en el tiempo de fraguado, recomendándose concentraciones inferiores a 500 ppm. Cuando se hace indispensable el uso del agua de mar, esta no ofrece peligro si el contenido de sal disuelto no excede los 35.000 ppm y se va a utilizar en estructuras de concreto no reforzadas.
Cuando se trata de concreto reforzado no se recomienda el agua de mar para su fabricación debido a que se aumenta el riesgo de corrosión del acero de refuerzo. Otro problema que se puede presentar con el agua de mar es la aparición de eflorescencias, que son manchas blancas sobre la superficie del concreto, originadas cuando la sal involucrada en el agua de mezclado absorbe humedad del aire, estas manchas le confiere a la estructura un aspecto desagradable. Las aguas que contienen ácidos inorgánicos, como el ácido sulfúrico
y clorhídrico en
concentraciones menores a 10.000 ppm, no producen efectos adversos a la resistencia del concreto. Las aguas con un PH menor a 3,0 deben evitarse por su alto grado de acidez, el PH del agua de mezclado recomendado para la producción de concreto esta entre 6 y 8. Las aguas alcaninas, como el hidróxido de sodio, en concentraciones mayores a 10.000 ppm pueden afectar la resistencia y el tiempo de fraguado del concreto. Mientras el hidróxido de potasio no
tiene mayores efectos sobre la resistencia de algunos cementos cuando las
concentraciones están por debajo de 18.000 ppm. Cuando se trata de agua con contenido de azúcar, el efecto que esta pueda tener sobre el concreto depende de la cantidad de partículas que se encuentran presentes. Cantidades entre el 0,03% y el 0,15% por peso de cemento (ppc), retardan el fraguado y dependiendo del tipo de cemento, pueden reducir la resistencia a los 7 días pero a los 28 días puede que aumente. Es importante realizar ensayos de tiempo de fraguado y resistencia. Otra fuente de contaminación para el agua de mezclado la constituyen los aceites (petróleo, aceites animales, vegetales, etc.) cuando el petróleo no está mezclado con otro tipo de aceite, puede tener menos efectos sobre el desarrollo de la resistencia que otros aceites, hay que tener en cuenta cuando la concentración de petróleo supera el 2% ppc, puede reducir más de un 20% la presencia del concreto. El agua que contiene algas no se recomienda para la fabricación de concreto por que puede causar reducción en la resistencia, ya que influye en la hidratación de cemento o por que introduce una gran cantidad de aire que origina concreto poroso.
AGUA DE CURADO CARACTERISTICAS
Durante el proceso de hidratación la partícula de cemento no se hidrata totalmente, sino que a medida que entra en contacto con el agua, se va formando una película superficial quedando en el interior una porción sin reaccionar y por tanto inerte, para que este núcleo reaccione es necesario logar un aporte adicional de agua durante etapas tempranas de endurecimiento luego de los proceso de fraguado y lograr así que el cemento desarrolle todo su potencial aglutinante. A dicho suministro de agua se denomina proceso de curado del concreto y ala que se utiliza para tal fin, agua de curado.
CALIDAD
Los requerimientos para el agua de curado son menos exigentes que se utilizan para el agua de mezclado, principalmente que el agua de curado está en contacto con el concreto por un tiempo corto. Los requisitos para el agua de curado son los mismos que para el agua de mezclado, de modo que el agua se declara buena para el mezclado como para el curado, pero hay que poner cuidado con esas aguas que influyen lentamente sobre el concreto y se evaporan rápidamente y que además contiene
materia orgánica o ferrosa, porque pueden causar manchas sobre la
superficie de la estructura.
AGUA DE LAVADO DE LOS AGREGADOS
Esta no debe contener materiales en cantidades suficientes para formar películas o recubrimientos sobre la superficie de las partículas de agregado que afecten las propiedades del concreto. La Concentración de impurezas en el agua puede causar recubrimientos destructivos, que en algunos casos pueden ser más perjudiciales que aquellos casados por las impurezas en el agua de mezclado. El problema que genera este tipo de agua luego de su utilización es el de su disposición final, ya que podría causar serios problemas como cualquier otro tipo de aguas negras. En la siguiente tabla se relacionan los valores máximos recomendados por la Portland Cement Association para concentraciones de impurezas en el agua de mezclado. TIPO DE IMPUREZA Carbonatos y bicarbonatos de sodio y potasio, cloruros. estructuras con bajo potencial de corrosion y condiciones secas. concretos pretensado
VALOR RECOMENDADO MAXIMO 1.000 20.000 500
ppm ppm ppm
Estructuras con eleme ntos galvanizados y de aluminio
1.000
ppm
sulfato de sodio
10.000
carbonato de calcio y manganeso
400
ppm ppm
cloruro de magnesio cloruto de calcio
40.000 30.000
ppm ppm
sales de hierro
40.000
ppm
sulfato de magnesio
25.000
ppm
sales de magnesio,estado,zinc,cobre,plomo
500
ppm
sulfito de sodio
100
ppm
Agua de mar para concreto de no reforzado Agua de mar para concreto pretensado o reforzado P.H Acidos inorganicos ( acido sulfurico)
35.000 no se recomienda 6.0 10.000
Hidroxido de sodio ( por peso de cemento)
0.5%
Hidroxido de potasio ( por peso de cemento)
1,2%
Aguas sanitarias Azucar particulas en suspensión acite material ( por peso de cemento ) Agua con algas
ppm 8.0 PPE
20 500
ppm ppm
2.000
ppm
2% no se recomienda
CALIDAD DEL AGUA
En Colombia se desarrolló la NTC3459, que tiene como antecedente la norma BS 3148 de la Gran Bretaña; esta tiene como objeto determinar el método para establecer por medio de ensayos si el agua no servida por el acueducto es apropiada para la elaboración del concreto.
Esta norma hace un recuento de los efectos que puede causar sobre el concreto algunas impurezas presentes en el agua de mezclado, estableciendo límites predeterminados a cada uno de ellos para que se pueda usar en la mezcla, así mismo establece la aceptación o rechazo basados en los ensayos de tiempo de fraguado y resistencia a la compresión. En la siguiente tabla se resumen los límites establecidos por la NTC 3459, de algunas impurezas que pueden estar presentes en el agua para que esta pueda usarse como agua de mezclado.
El tiempo de fraguado se determina de acuerdo con el procedimiento de la NTC 118 con la aguja de Vicat; la prueba de resistencia se hace siguiendo el procedimiento NTC 220. El tiempo inicial de fraguado se determina a partir de muestras elaboradas con el agua en duda y con agua de reconocidas buenas características para elaborar el concreto (testigo), lo mismo se hace para la elaboración de cubos de mortero para determinar la resistencia. Para aceptar el agua en duda es necesario que se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones:
Que los tiempos de fraguado inicial de la mezcla testigo con la elaborada con agua en duda, no difieran entre si más de 30 minutos.
El promedio de resistencia a la compresión de los cubos de mortero hechos con agua en duda, a 28 días de edad sea mayor o igual al 90% de la resistencia promedio de los cubos de mortero hechos con el agua testigo, evaluada a la misma edad. En el evento que la resistencia se encuentre entre el 80% y el 90% de la resistencia de los cubos mortero testigo, se puede complementar la modificación de las proporciones de la mezcla. En la siguiente tabla se relacionan los ensayos para conocer el contenido de algunas impurezas.
