La Función Esencial del Agua en el Concreto
El agua es el componente del concreto que entra en contacto con el cemento generando el proceso de hidratación, que desencadena una serie de reacciones que terminan entregando al material sus propiedades físicas y mecánicas.
El agua en el concreto es fundamental porque, al relacionarla con la cantidad de cemento contenido en la mezcla (relación agua/cemento), es la que determina la resistencia del mismo y en condiciones normales su durabilidad.
El Proceso de Hidratación del Cemento
El cemento hidratado, tras combinarse con el agua, ocupa el doble del volumen que abarcaba en su fase anhidra. En la propia estructura de fase de silicatos cálcicos hidratados, S-C-H, existe también cierto espacio para el depósito de átomos de agua. De lo anterior se deduce que la capacidad de almacenamiento de agua en la pasta de cemento hidratada es elevada debido a su alta porosidad.
Tipos de Agua Presente en la Pasta de Cemento Hidratada
La capacidad de almacenamiento de agua en la pasta de cemento hidratada es elevada debido a su alta porosidad. Esta agua se clasifica en:
- Agua capilar
- Agua absorbida
- Agua entre capas de la fase S-C-H o agua intersticial
- Agua combinada químicamente
Agua Capilar
El agua capilar se divide, a su vez, en dos tipos: aquella presente en poros mayores de 50 nm, llamada agua libre debido a que su eliminación no induce esfuerzos en el sistema, y la presente en poros de entre 5 y 50 nm. Esta última ejerce una cierta tensión hidrostática, por lo que cuando esta agua desaparece se induce un esfuerzo de compresión en las paredes de los poros capilares que causa la contracción del sistema, es decir, retracción. Esta agua desaparece por debajo de humedades relativas del 45%.
Agua Absorbida (Ligada Físicamente)
Esta es aquella fuertemente vinculada a la superficie sólida, que luego será agua ligada a la matriz de manera que puede considerarse que forma parte de la estructura del conjunto del material debido a la influencia de las fuerzas atractivas propias de la pasta de cemento, fuerzas de atracción física de Van der Waals. La mayor parte de esta agua adsorbida físicamente puede perderse si el material se encuentra expuesto a una humedad relativa del 30% o menos. Esta agua es la principal responsable de la retracción de secado que afecta a la pasta de cemento en condiciones ambientales usuales.
Agua entre Capas de la Fase S-C-H o Agua Intersticial
En estas capas el agua se encuentra fuertemente ligada físicamente al material a través de enlaces por puente de hidrógeno, siendo solo por debajo de humedades relativas del 11% cuando es posible su total eliminación de la microestructura. Cuando esto sucede, la retracción de la estructura porosa del gel sufre una importante retracción.
La Porosidad de la Pasta de Cemento y su Impacto
El espacio no ocupado por la pasta de cemento está constituido por lo que se conoce como poros capilares. En un cemento bien hidratado, estos poros, de volumen irregular, deben encontrarse en un rango de tamaño de entre 10 y 50 nm, aunque en pastas con una alta relación agua-cemento, a edades tempranas estas cavidades pueden llegar a medir hasta 335 urn.
Resulta de interés mencionar el hecho de que para relaciones agua-cemento superiores a 0,38, el volumen de gel, producto de la reacción de hidratación, no es suficiente para llenar todo el espacio disponible en la mezcla, razón por la cual se formarán estos poros capilares. Estos poros se encuentran conectados, formando una red de cavidades que facilita el intercambio de agua con el exterior. A la estructura porosa del cemento contribuyen, asimismo, la existencia de poros esféricos generados por partículas de aire atrapadas en la pasta.
Así podemos constatar que la capacidad de almacenamiento de agua en la pasta de cemento hidratada es elevada debido a su alta porosidad.
| Tipo Poro | Nombre | Definición | Causas |
|---|---|---|---|
| Macroporos | Aquellos con un tamaño superior a 50 nm, estando relacionados con la resistencia e impermeabilidad del hormigón. | Provienen de las burbujas de aire atrapadas durante el amasado. | Forma Esférica, generadas por amasados deficientes. |
| Mesoporos | Poros Capilares | Son aquellos con un tamaño intermedio, de 2 a 50 nm, estando relacionados con la retracción por secado, la fluencia y la resistencia e impermeabilidad del hormigón. | Se generan por exceso de agua a partir de relaciones de a/c 0,44. |
| Microporos | Poros de Gel | Por último, son aquellos de tamaño menor de 2 nm, siendo responsables de la retracción de secado y de la fluencia. | Se forman durante la hidratación del cemento y entre las fibras de los poros interlaminares denominados gel CSH. Constituyen un 28% de la pasta hidratada. |
Control del Agua y su Influencia en las Propiedades del Concreto
Un buen uso del agua se convierte en el parámetro principal de evaluación para establecer el eficiente desempeño del concreto en la aplicación. Concretos con altos contenidos de agua (relaciones agua/cemento por encima de 0,5) pueden proporcionar resistencias bajas y ser susceptibles de ser atacados fácilmente por los agentes externos.
Por el contrario, relaciones agua/cemento bajas (menores de 0,45) contribuyen de forma significativa a la resistencia de los elementos, tanto a la compresión y mejor desempeño de la estructura, como al ataque de agentes que se encuentran en el medio ambiente, y en consecuencia a la durabilidad.
Por ello, es fundamental el control de adición de agua a la mezcla durante su preparación o colocación, ya que alterar la condición inicial de esta (aumentar la relación agua/cemento para conseguir mayor facilidad en la acomodación y el acabado) puede afectar de forma apreciable el desempeño del mismo, consiguiéndose menores resistencias a la compresión o desgastes prematuros de los elementos construidos.
En definitiva, un control sobre la calidad y cantidad de agua será fundamental para obtener un hormigón-concreto objetivo adecuado.
MasterSet DELVO: Procedimiento de Agua de Lavado de Concreto
Consideraciones para el Agua de Mar
Si se requiere utilizar el agua de mar, esta debe ser empleada en concretos que no requieran refuerzo metálico. Si este no es el caso, es conveniente tomar acciones encaminadas a evitar que sus sales afecten el buen desempeño de las varillas.
Importancia del Curado para un Rendimiento Óptimo
Se constata que para que obtengamos un curado correcto necesitaremos una hidratación lo más efectiva posible, un endurecimiento estable y homogéneo y un curado paulatino que asegure que la matriz se consolide como un conglomerado compacto. Siempre tendremos un mínimo del material “no correctamente hidratado” que deberá ser envuelto por una matriz cementicia correctamente saciada.
Una vez colocado, el concreto pierde agua por diversas situaciones como: altas temperaturas por estar expuesto al sol o por el calor reinante en los alrededores, alta absorción donde se encuentra colocado el concreto, o fuertes vientos que incrementan la velocidad de evaporación. Aunque en la actualidad existen productos que minimizan la pérdida superficial del agua, en el caso de que no sean utilizados se requiere adicionársela periódicamente a los elementos construidos para que alcancen el desempeño deseado.
Es necesario tener en cuenta que las capas de rodadura-dryshakes industriales tienen aditivos retenedores de agua y que con el simple aporte de la migración a la superficie de la propia agua del hormigón-concreto (la que migra a la superficie por los poros capilares-mesoporos) no hará falta más que aportes puntuales a la superficie durante el proceso.
Es vital procurar aplicar el curador lo antes que sea posible para evitar evaporación de agua inmediata, así como intentar que exista un film continuo en toda la superficie de ese curador que debe cumplir la ASTM C-309, la cual debe realizar la función de evitar una tasa máxima de evaporación del 20% de agua para que se logre un curado óptimo.
