Si bien la remoción temprana de puntales o la habilitación rápida de pavimentos se controlan indirectamente muchas veces mediante ensayos de resistencia a compresión, este parámetro no es el determinante. Los factores más importantes son la deformabilidad del hormigón cuantificada mediante su módulo de elasticidad para retirar los elementos de sostén y la resistencia a flexión efectiva, para el caso de losas apoyadas en el terreno.
Tanto la resistencia a flexión como el módulo de elasticidad tienen un crecimiento mucho más rápido a cortas edades que la resistencia a compresión. Por ejemplo, si para condiciones normalizadas a la edad de 7 días se tiene una resistencia del orden del 75 % de la resistencia a compresión a 28 días, la resistencia a flexión está en el orden del 90 %, que es la más determinante para las aplicaciones referenciadas. En condiciones de temperatura inferiores a las normalizadas, las resistencias a compresión a 7 días pueden ser del 65 al 70 % respecto a la resistencia a 28 días, y la resistencia a flexión en el orden del 85 al 90 % de su resistencia a flexión de diseño.
El crecimiento de la resistencia a flexión y del módulo de elasticidad, que cuantifica la oposición a la deformación de los materiales en el campo elástico, tienen leyes de evolución muy similares y siempre están por encima de la evolución de la resistencia a compresión, que es el parámetro que casi con exclusividad se controla en obra.
En la mayor parte de las obras se solicita que los pavimentos no deben ser habilitados o “no pueden ser pisados” antes de los 28 días o que los puntales de toda losa, incluso de alcantarillas de 2 metros de luz, deben permanecer 3 semanas.
Estas afirmaciones no tienen ningún sustento técnico y el pensamiento que el hormigón tiene un “calendario” o un “reloj interno” y que si se lo habilita antes de los 28 días se producirán fisuras o se reducirá su vida útil, son especificaciones basadas en la costumbre, pero no en experiencias con tecnologías y materiales actuales.
Lamentablemente este tipo de especificaciones, termina retrasando el avance de las obras y la habilitación temprana de estructuras, con todos los costos que trae aparejado.
EVOLUCIÓN DE RESISTENCIAS A COMPRESIÓN Y A FLEXIÓN
En las siguientes curvas se presentan a título referencial, la relación de la evolución de resistencias a compresión y a flexión para probetas normalizadas (Figura 1).
Se presenta sólo un caso para cementos convencionales con una resistencia a 7 días del orden del 75% de la resistencia a 28 días, lo cual es el caso de una gran cantidad de cementos en nuestro país que presentan relaciones del 72 al 78%. Existen algunos cementos puzolánicos o de alto horno en los cuales esta relación de resistencias entre 7 y 28 días es del 65 al 70%, con lo cual varían levemente las curvas presentadas, colocándose un poco por debajo de éstas.
Las curvas de evolución de resistencia a flexión, la cual es equivalente a la del módulo de elasticidad, han sido estimadas en base a una gran cantidad de ensayos con materiales locales. La evolución de módulos de elasticidad puede estimarse con simpleza conociendo la ley de evolución de resistencias para diferentes edades para un hormigón dado. Esta ley (o porcentaje) elevado a (0,28) a (0,30) brinda una buena aproximación para la estimación de módulos de elasticidad, para los hormigones estudiados, como así también su resistencia a flexión relativa. Se estima el porcentaje del módulo de elasticidad a la edad considerada, como el porcentaje de la resistencia (valor corrientemente disponible) elevado a (0,28). Ejemplificando, si se posee un cemento que a los 7 días tiene una resistencia del 75% de la de 28 días, el módulo a los 7 días tomará un valor del orden del 92% (= 0,75 0,28), mientras que para un cemento de evolución mucho más lenta que presenta una resistencia a 7 días del 68%, el módulo de elasticidad sería del orden del 90% de módulo a 28 días, diferencia no significativa.
DISPOSICIONES REGLAMENTARIAS
Los reglamentos modernos establecen que el proyectista de la obra tiene la oportunidad de definir la edad de diseño en función del tiempo para el cual se aplicarán las solicitaciones y será la edad a la cual deben realizarse los ensayos de las probetas de control de rutina. Por ejemplo, si un canal de riego debe ser habilitado a los 7 días, la resistencia de diseño y control de las probetas será a esta edad, pudiendo especificar un H-20 a los 7 días.
El proveedor de hormigón ajustará sus fórmulas para cumplir los requisitos del cliente, despachando por ejemplo un H-25 a la edad a 28 días; pudiendo aplicar los criterios de diseño por durabilidad a la edad de 28 días.
El otro punto relevante, es que la mayor parte de las disposiciones establecen que para retirar puntales se debe:
– Aplicar plazos prescriptivos que figuran en tablas de doble entrada, los cuales son muy conservadores, o bien
– Poseer al menos el 70 % de la resistencia especificada o categoría resistente del hormigón para el caso de probetas moldeadas y curadas en la misma condición que la estructura.
El Reglamento permite acortar los plazos que figuran en tablas si se realizan ensayos y se establece que es técnicamente factible realizarlo. Es decir, demostrado mediante ensayos en condiciones de la estructura que se posee el 70 % de la resistencia a compresión de diseño que equivale aproximadamente al 90 % del módulo de elasticidad. La medición por resistencia a compresión es la solicitada, debido a la simplicidad de su ensayo y a que muchas veces es difícil poder realizar ensayos para determinar el módulo de elasticidad en obras corrientes.
El caso anterior es de muy sencilla aplicación. Si por ejemplo, una losa está calculada con hormigón H-25 y un par de probetas moldeadas y curadas en las mismas condiciones de humedad y temperatura que la estructura arrojan un valor superior a 17,5 MPa a la edad que sea, pueden retirarse los puntales. Esta resistencia de 17,5 MPa muy probablemente se logrará a una edad próxima a 6 a 10 días empleando un hormigón H-25, mientras que si se emplea un hormigón H-40, casi con seguridad se tendrá esta resistencia a las 72 horas o menos. La edad de ensayo será definida por el Director de Obras y puede ser recomendable moldear tres pares de probetas e irlas ensayando a las 72 horas, 7 días y 14 días, para conocer la ley de evolución para ciertas condiciones de temperatura. Sin embargo, para edades de desapuntalamiento bajas deben dejarse puntales de seguridad en el centro de las luces, no por que esté en juego la seguridad de la estructura, sino para evitar flechas elevadas.
EMPLEO DE CATEGORÍAS RESISTENTES SUPERIORES A LA DE DISEÑO
Una de las principales aplicaciones en nuestro medio de los hormigones de alta performance o de alta resistencia está dada con el objeto de la habilitación temprana de estructuras o para acelerar el ritmo productivo con una rápida rotación de encofrados.
En la Figura 2 se muestra la evolución de resistencias de diferentes categorías de hormigones para el caso de probetas normalizadas a una temperatura de 23 °C (asimilable a tiempo caluroso como promedio de temperaturas diarias). También se muestra una evolución teórica corregida para temperaturas medias del orden de 13 a 18 °C (asimilable a condiciones de temperatura habituales). En este tipo de figuras de fácil visualización, permite estimar de forma preliminar a qué edades se poseen las resistencias finales de diseño o el 70% de la resistencia requerida para desapuntalar losas empleando categorías resistentes superiores, edades que deberán ser corroboradas mediante ensayo de probetas con materiales locales y en las condiciones de exposición de la obra desde su hormigonado.
Como base para los siguientes ejemplos, se tomará una categoría resistente de diseño igual a H-25 a 28 días. Cuando se desee de lograr la resistencia final de diseño, empleando un hormigón H-30 se la obtiene a los 9 a 11 días, para un H-40 a los a a 6 días, para un H-50 a las 3 a 4 días y para un H-60 a la corta edad de 48 a 72 horas. En el caso que se deba tener al menos una resistencia del 70% (17,5 MPa), con un hormigón H-25, se tendrían esas resistencias a los 7 a 10 días; empleando un hormigón H-40 a los 2 – 4 días y con un hormigón H-50, a las 48 horas. Para el caso de estos hormigones y con la finalidad de emplear contenidos de cemento muy elevados, lo más efectivo es el empleo de reductores de agua de base policarboxilato. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de este tipo de aditivos para lograr resistencias de 25 a 30 MPa a las 48 horas para la rápida habilitación de una pista de aeropuerto. En caso que se desee habilitar una estructura antes de las 48 horas, lo más recomendable es:
– Recurrir a ciclos de curado acelerado, como fue estudiado en el artículo anterior de Hormigonar
– Emplear morteros comerciales o grout cementíceos para trabajos de habilitación rápida
– Realizar ensayos específicos con acelerantes de fragüe de comprobada eficacia
HABILITACIÓN TEMPRANA DE PISOS Y PAVIMENTOS
Para el caso de pavimentos de hormigón o pisos industriales, no existe un consenso establecido, pero a partir de los 14 días, la evolución de resistencias hasta la edad de diseño habitual de 28 días, no existe un crecimiento de más de un 5 % de la resistencia a flexión; con lo cual, son edades aceptables para habilitar pavimentos. Pero, si se incrementa la categoría resistente de diseño, el piso puede habilitarse más rápidamente.
CASO PRÁCTICO
A continuación se presenta un caso con un simple análisis económico:
Se desea hormigonar un piso industrial de una estación de servicio con un volumen próximo a 40 m3 estando diseñado con hormigón H-25 y se permite inicialmente habilitarlo a los 21 días. Si se emplea un hormigón H-35, la habilitación podrá llevarse a los 7 días (corroborado con ensayos de probetas curadas en las mismas condiciones que el piso industrial).
La diferencia de costos entre un H-25 y un H-35 están dadas sólo por el valor del hormigón elaborado, ya que todas las otras tareas de colocación, terminación, llaneado, curado y aserrado son análogas sin importar el tipo de hormigón.
Esta diferencia económica puede estar entre u$s 8 y u$s 14 / m3, lo cual para el volumen total de la obra el “incremento” de costos es del orden de u$s 500 en total. Si este valor lo comparamos con habilitar 2 semanas completas antes la estación de servicio, claramente el negocio tendrá una ganancia mayor a estos u$s 35 / día del “incremento” de precios inicial al modificar la categoría resistente. Además, el piso tendrá sin duda una mayor durabilidad en el tiempo y menores costos de mantenimiento.
Del mismo modo, si se desea transitar un puente de acceso a una empresa de transporte y sólo tenemos 72 horas para habilitar la obra, se puede especificar un hormigón H-25 a los 3 días y el proveedor garantizará esta resistencia, por ejemplo despachando un hormigón H-50 convencional a 28 días. La pequeña diferencia de costos del volumen de hormigón, permitirá utilizar la estructura mucho antes de lo que originalmente podría pensarse.
Para finalizar con estos ejemplos, existen experiencias de empresas constructoras que a su costo incrementan la categoría resistente del hormigón y en lugar de emplear un hormigón H-25 utilizan hormigones H-30, con el objetivo de poder habilitar a los 10 a 14 días el pavimento urbano y con ello reducir una gran cantidad de costos: serenos, señalización, “reclamos” de vecinos, seguros asociados, reducción del período de curado, rapidez productiva, reducción de los plazos de obra y una mejora de la imagen ante la repartición pública o municipio para la cual están prestando sus servicios, ya que se permite a los vecinos usar antes la obra.
Por todo ello, queda claramente demostrado que la postura de dejar transitar vehículos en un pavimento o piso industrial sólo a partir del día 28 desde su colocación es un concepto obsoleto y que no puede coexistir con la celeridad que exige la industria de la construcción actualmente.
ING. MAXIMILIANO SEGERER
