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EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DE
COMPUESTOS LÍQUIDOS FORMADORES
DE MEMBRANAS DE CURADO
III SEMINARIO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
Miércoles 26 de Octubre. Salón Contemporáneo.
12:30 a 13:00 h
TODOS LOS HORMIGONES DEBEN
CURARSE….. ¿VERDAD O MITO?
Powers (1948)
• Para a/c < 0,50, la disponibilidad de agua no es suficiente
• No todas las mezclas requieren hidratación completa
Con a/c moderadas a altas el curado favorece desarrollo de productos
de hidratación y maduración
Con baja a/c disponibilidad de agua, porosidad y permeabilidad bajas
• La pérdida de humedad interior es menor
• Es más difícil restituir, pues el agua de aporte penetra menos
• Mayor facilidad y rapidez para el secado superficial
Previene / mitiga:
• Fisuración de origen plástico
• Secado prematuro y contracción por secado
• “Astillamiento” (spalling) / erosión de la pasta cementícea
Reduce:
• Permeabilidad a los líquidos
• “Decapado” (scaling) por uso de sales descongelantes
Promueve:
• Mayor durabilidad frente a ataque externo, en base a una mayor
calidad del hormigón “exterior” (permeabilidad, absorción)
• Maduración de propiedades superficiales (abrasión, desgaste, dureza)
Mayor influencia del curado en los primeros 50 mm (general)
EFECTOS DEL CURADO EN EL CASO
DE LOS PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
4
Atributo Membrana
química
Film de
polietileno
Arpillera
húmeda
Inundación
Eficiencia 4 4 3 5
Aplicación en
estado fresco
5 0 0 0
Durabilidad 4 3 3 4
Operatividad 5 3 2 1
• Rápida aplicación, bajos costos, fácil disponibilidad
• Suelen ser la solución más económica para alta productividad
• El control de aceptación es relativamente más complejo
VALORACIÓN CUALITATIVA DE
MÉTODOS DE CURADO PARA PAVIMENTOS
• Capacidad para formar una película
“impermeable” al vapor de agua, que reduce la
pérdida de humedad
• Compuestos por una base + un disolvente
volátil
• Se aplican por aspersión, rodillado o “pintado”
superficial, preferentemente en 2 “capas”
ortogonales
• Tipos: Emulsiones acuosas
Resinas
Ceras
Parafinas
Acrílicas
COMPUESTOS LÍQUIDOS FORMADORES
DE MEMBRANAS DE CURADO (CLFMC)
Disoluciones en solventes
especiales o compuestos
clorados
Resinas
• Dosis habitual: 3,5 a 5,0 m2/dm3 (100 a 300 g/m2). Prevalece indicación
del fabricante
• No deben reaccionar desfavorablemente con el hormigón
• Durable por, al menos, 7 d, en forma continua, sin fisuras y flexible
• Posibilidad de combinación con:
- membrana física (casos: gradiente térmico, rápida maduración, ..)
- compuestos retardadores de evaporación
• Baja a media viscosidad para evitar que escurran fácilmente
• Pigmentado blanco
• Relativa baja viscosidad cuando se apliquen sobre superficies muy
texturizadas
CLFMCCaracterísticas
Divergencias en el criterio general:
• Inmediatamente luego de la terminación
• Dentro de 1 h posterior a la terminación
• Después del tiempo inicial de fraguado
La superficie de hormigón debe estar aún húmeda
Aplicación temprana:
• Posible pérdida de efectividad, por dilución y
retardo en la formación
• Fisuras temprana de la membrana (map)
• Puede ayudar a reducir el riesgo de fisuración
plástica
Imagen Peter Taylor
TIMING DE APLICACIÓN:
¿HAY UNA “REGLA DE ORO”?
USA
EPA: 700 g/dm3 para compuestos ASTM C1315
350 g/dm3 para compuestos ASTM C309
DOTs Winconsin, California (exc SCAQMD),
Ohio, Illinois, Northeast, Mid-atlantic: 350 g/dm3
California (SCAQMD): 100 g/dm3
CANADÁ
EPA: 350 g/dm3
EUROPA
Directiva 2004/42/CE del Consejo Europeo (Anexo II, Tabla A, prod. g)
50 g/dm3 (2007); 30 g/dm3 (2010)
Métodos de ensayo: EPA Method 24, ISO/FDIS 11890-2:2006
CONTENIDO DE SOLVENTES ORGÁNICOS
DE ALTA VOLATILIDAD (VOC)
MÉTODO RETENCIÓN DE AGUA
ASTM C156 e IRAM 1673
• Desde 1940s…
• Ensayo más importante de caracterización del producto !!
• Eficiencia del compuesto como medida de su capacidad para reducir la
pérdida de agua en un mortero joven
• Ambiente de ensayo normalizado
• Aplicación por rociado. Alternativa con brocha o rodillo
• Series de 3 o más probetas por ensayo. Llenado en 2 capas.
Compactación con pisón (1 golpe c/ 1000 mm2; 25 mm x 50 mm)
• Verificar superficie final libre de vacíos
y fisuras
REQUISITOS
Marco normativo
IRAM 1675 ASTM C309
AASHTO M148
ASTM C1315
Capacidad de
retención de agua
(pérdida)
< 0,055 g/cm2 a 72 h
Dosis: 2,0 cm3/dm2
(IRAM 1673)
< 0,055 g/cm2 a 72 h
Dosis: 5,0 m2/dm3
(ASTM C156)
< 0,040 g/cm2 a 72 h
Dosis:
-Tipo I: 5,0 m2/dm3
-Tipo II:7,4 m2/dm3
(ASTM C156)
Color /
Pigmentación
• Tipo A: SÍ (al menos,
4h)
• Tipo B, C y D: SÍ,
permanente
• Tipo 1-D: SÍ (al menos,
4h)
• Tipo 2: SÍ, permanente
Tipo I: NO
Tipo II: SÍ
Reflectancia a 72 h > 60 % para membranas
tipo B y C (IRAM 1664)
> 60 %
(ASTM E1347)
> 60 % (Tipo II)
Contenido de
sólidos
--- --- > 25 %
Otros • No debe detectarse ablandamiento superficial
(Reacción con el hormigón)
• Debe permitir ser aplicado a temp mayor a 4 °C
Resistencia UV (3
niveles), resistencia
química a álcalis,
adherencia con otros
compuestos
DOT Wisconsin, DOT Minnesota
Otros DOTs fijan 0,025 o 0,030 g/cm2 a 72 h de pérdida máxima admisible
• Requieren productos en base a α-metil estireno (PAM)
• Retención de agua: pérdida menor a 0,015 g/cm2 (24 h), y 0,040 g/cm2 (72 h)
• Reflectancia a 72 h: ≥ 65 % a 72 h
• Fracción no volátil: > 42 % (DOT Minnesota)
DOT California
• Fija sólo límite de retención de agua a 24 h, en lugar de 72 h
ACI 305 R (Hormigonado en clima cálido)
Recomienda límite de máxima pérdida: 0,039 g/cm2 a 72 h para clima cálido
(tasa de evaporación mayor a 0,50 kg/m2/h)
PUEDEN SER APLICABLES
REQUISITOS MÁS EXIGENTES…
MÉTODO RETENCIÓN DE AGUA
Diferencias entre ASTM C156 e IRAM 1673
ASTM IRAM
Bandejas Circular, cuadrado o rectangular (L ≤ 2A)
12000 mm2
Espesor > 19 mm
Rectangular
150 mm x 300 mm
Espesor = (50 ± 2,5) mm
Condición
ambiental
Tasa de evaporación: 2,0 a 3,4 g/h
(38 °C + 32 HR% + circ. aire)
38 °C + 32 HR%
Mortero Arena según ASTM C778
a/c = 0,40
Flow: 35 ± 5 % en 10 caídas
(ASTM C87/C230)
Arena según IRAM 1673, Tabla 1
a/c = 0,40
Flow: 35 ± 5 % (IRAM 1570)
Dosis a
emplear
Sugerida por el fabricante
En su defecto: 5 m2 /dm3 0,2 dm3/m2
Tolerancia: 10 %
Sugerida por el fabricante
En su defecto:
2 cm3/dm2 0,2 dm3/m2
Tolerancia: 0,2 g
Máx dif entre
valores
individuales
0,015 g/cm2 ---
ASTM: Desviación estándar 1 operador: 0,13 g/cm2
Desviación estándar interlaboratorio: 0,30 g/cm2
MÉTODO RETENCIÓN DE AGUA
ASTM C156 e IRAM 1673
Pérdida de agua: ML: Pérdida de masa neta (absoluta)
L: Pérdida por unidad de superficie
M1: Masa neta (con sellador) antes de aplicación
del CLFMC
NV: Fracción no volátil
MA: Masa del CLFMC
M3: Masa final al cabo de 72 h
A: Superficie expuesta
𝑴𝑳 = 𝑴𝟏+ 𝑵𝑽 .𝑴𝑨 −𝑴𝟑
L = ML / A
• Dosis insuficiente y dosis excesiva
• Aplicación no uniforme
• Producto no homogenizado antes de su aplicación
• Tiempo excesivo de formación de membrana
• Variación entre lotes de producto basados en = especificación
DEL LABORATORIO A LA OBRA
¿Por qué un “buen” compuesto
puede fallar en la obra?
• Diferencias entre la textura superficial de las probetas (lab) y la
calzada (obra)
• Tasa de evaporación de ensayo en lab < tasa de evaporación real en
obra
• Los resultados del método de la ASTM C156 son sensibles al
instante de aplicación.
• El “timing” de aplicación puede variar según el producto que se
emplee
DEL LABORATORIO A LA OBRA
¿Por qué un “buen” compuesto puede
fallar en la obra? (2)
Objetivos
1. Análisis del desempeño y caracterización de CLFMC disponibles localmente
2. Evaluación de COVs
3. Estudio de sensibilidad frente a:oportunidad de aplicación de compuestos, textura
superficial, temperatura ambiente y tasa de evaporación, presencia de agua de
exudación, suministro “segmentado”
4. Estudio crítico de procedimiento de ensayo y definición de directrices para la
actualización de normas IRAM
CONVENIO ICPA-INTI
Alcance y objetivos
INTI-CONSTRUCCIONES
Ing. Alejandra Benitez, Ing. Mariela Iribarren,
Ing. Constanza Fittipaldi, Téc. Agustín Aggio
ICPA
Ing. María Curria, Ing. Diego Calo,
Ing. Matías Polzinetti
CONVENIO ICPA-INTI
Plan experimental
5 productos CLFMC del mercado
Oportunidad de aplicación
• 30 minutos
• Tiempo inicio de fragüe (TIF)
• Tiempo fin de fragüe (TFF)
• Instante IRAM 1673-ASTM C156
• Mitad a 30 min y restante a TFF
Terminación: textura lisa vs textura rugosa (peine de acero)
Temperatura ambiente: 5 °C, 25 °C y 45 °C (HR = 60 %)
Presencia de agua de exudación:
• Antes de fin de exudación
• En el límite fin de exudación
• Luego de fin de exudación
Productos en evaluación
A Resina en un solvente orgánico
B Hidrocarburo alifático emulsionado en agua
C Ceras parafínicas en emulsión acuosa
D Solución acuosa de compuestos orgánicos nitrogenados e
isotiazolonas
E Polímero acrílico emulsionado en agua
CONVENIO ICPA-INTI
Plan experimental
Dosis empleadas: las indicadas por la IRAM 1673 (2 cm3/ dm2), excepto
producto A (dosis sugerida por el fabricante - 1 cm3/ dm2)
Normalizado Modificado
Cemento CPN 40 (ARS) g 500 500
Arena 30-50 g 750 750
Arena 50-100 g 250 250
Agua g 200 210
CONVENIO ICPA-INTI
Mortero “base” o “soporte”
• Dosificación
Normalizado Modificado
TIFmin
196 ---
TFF 300 ---
Extendido mm 132 (32 %) 163 (63 %)
Capacidad exudación ml/100 g 1,59 7,96
Velocidad exudación ml/cm2.h 0,015 0,061
• Caracterización
Determinación Unidad A B C D E
Densidad a 5 °C g/cm3 0,871 0,979 0,983 s/d 1,023
Densidad a 20 °C g/cm3 0,857 0,976 0,981 1,14 (*) 1,031
pH a 20 °C --- 8,86 8,25 8,18 7-8 (*) 9,46
Viscosidad a 5 °C s 11,1 10,4 10,5 s/d 22,8
Viscosidad a 20 °C s 10,3 10,2 10,2 s/d 16,9
Fracción no volátil % 36,4 18,7 14,1 13,0 15,7
Fuente: caracterización propia sobre muestras de cada producto, y datos de fabricantes
(*) Según Hoja de Datos de Seguridad del producto
s/d: sin datos
COMPUESTOS ENSAYADOS
Caracterización
Fuente: propia, según estimación en base “teórica” a partir de los datos suministrados por los
fabricantes de cada producto.
(*) Calculado en base a los componentes informados por el fabricante del producto en su Hoja de
Datos de Seguridad (HDS). Se presume que los componentes no declarados no aportan COVs.
(**) De acuerdo con la Hoja de Datos de Seguridad (HDS), el producto no contiene compuestos
orgánicos volátiles.
Producto A B C D E Sellador
COV (g/dm3) 515 (*)Sin COV
(**)
Sin COV
(**)10 (*)
Sin COV
(**)
Sin COV
(**)
CONTENIDO DE VOC EN PRODUCTOS
ENSAYADOS
ADOPCIÓN DE BANDEJAS SEGÚN
ASTM C156
5 productos + blanco +
blanco con sellador
• ASTM validó cambio de moldes en base
a estudios previos
• Menor consumo de materiales
• Practicidad y facilidad para operador
• Posibilidad de incrementar replicados
Dimensiones de
bandejas
Pérdida de masa
72 h (g/cm2)
Ch 1 L: 107 mm
A: 107 mm
H: 23 mm
0,131Ch 2
Ch 3
G 1 L: 300 mm
A: 190 mm
H: 48 mm
0,133G 2
G 3
Ensayos propios, comparación retención de agua
Mortero normalizado, llaneado liso, 2,0 a 3,0 g/h (38 °C, 38 % HR)
• Taza según ASTM D1653
• Papel de filtro de 7 cm de diámetro
• Relleno absorbente de algodón
• Plato cobertor de la taza, con una
abertura de 63 mm de diámetro
• Determinación de la masa a intervalos
de 1 h
La tasa de evaporación real de
0,5 a 1,0 kg/m2/hde agua libre en superficie
MÉTODO RETENCIÓN DE AGUA
Tasa de evaporación
(32 ± 2) HR% y (38 ± 1) °C
Tasa ASTM C156:
2,0 a 3,0 g/h
RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A
LA OPORTUNIDAD DE APLICACIÓN
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 1 2 3 4 5
A
B
C
D
E
Prueba 30 min IRAM TFI TFF 1er: 30 / 2da: TFF
Tiempo desde
terminación (min)30 130 150 220 1er: 30 / 2da: 240
Tiempo desde
contacto agua-
cemento (min)90 180 200 300
1er: 95 / 2da: 300
• Llaneado liso
• Tasa de evaporación: 2,0 a 3,0 g/h
• Temp: 38 °C
• HR: 32 %
• Mortero normalizado
(g/cm2)
Pérd
ida 7
2 h
IRAM 1675 /
ASTM C305
RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A
LA OPORTUNIDAD DE APLICACIÓN(g/cm2)
Pérd
ida 7
2 h
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0,550
0 1 2 3 4 5
A
B
C
D
E
Pérdida global desde
terminación del mortero
Prueba 30 min IRAM TFI TFF 1er: 30 / 2da: TFF
Tiempo desde
terminación (min)30 130 150 220 1er: 30 / 2da: 240
Tiempo desde
contacto agua-
cemento (min)90 180 200 300
1er: 95 / 2da: 300
RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A
LA DOSIS Y TEXTURA SUPERFICIAL
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 1 2
A
B
C
D
E
0 1 2¿Texturizado? NO SI NO SI
Prueba 30 min IRAM
Tiempo desde terminación (min) 30 130
Tiempo desde contacto agua-cemento
(min)90 180
• Tasa de evaporación:
2,0 a 3,0 g/h
• Temp: 38 °C
• HR: 32 %
• Mortero normalizadoP
érd
ida 7
2 h
(g/cm2)
IRAM 1675 /
ASTM C305
RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A
LA TEMPERATURA DE EXPOSICIÓN Y
TASA DE EVAPORACIÓN
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 1 2 3
A
B
C
D
E
• Llaneado liso
• Aplicación a 30 min
de finalizada la
terminación
• HR: 60 %
• Mortero normalizado
Pérd
ida 7
2 h
(g/cm2)
Temp
Amb (°C)5 25 45
Tasa Evap (g/h) 0,40 0,90 1,60
IRAM 1675 /
ASTM C305
RETENCIÓN DE AGUA EN FUNCIÓN A
LA PRESENCIA DE AGUA LIBRE
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 15 30 45 60 75 90
A
C
• Llaneado liso
• Temp: 38 °C
• HR: 32 %
• Tasa evaporación: 2,7 g/h
• Mortero modificado
Pérd
ida 7
2 h
(g/cm2)
Tiempo desde
terminación (min)0,0000
0,0100
0,0200
0,0300
0,0400
0,0500
0 2000 4000 6000
t (s)
Vacum (cm3)
Exudación mortero modificado
IRAM 1675 /
ASTM C305
• Sellar borde perimetral de la bandeja de curado
• Contener parcialmente al CLFMC
• Baja incidencia del sellado en el resultado de ensayo
EFECTO DEL SELLADOR DE BORDE
DE BANDEJAS
“Blanco”
con sellador
“Blanco”
sin sellador
Pérdida 72 h (g/cm2)
Prueba 1 0,287 0,315 (9,8 %)
Prueba 6 0,282 0,319 (13,1 %)
Prueba 11 0,243 0,255 (4,9 %)
Prueba 12 0,259 0,271 (4,6 %)
Prueba 13 0,275 0,294 (6,9 %)
LÍMITE EN LA DISPERSIÓN DE
RESULTADOS INDIVIDUALES DE UNA
MISMA SERIE
Individual Promedio Desv Std % difMáx dif
individual
A0,035
0,037 0,001-3,9%
0,0020,038 2,4%
0,037 1,5%
B0,109
0,108 0,0101,2%
0,0200,117 8,4%
0,097 -9,6%
C0,340
0,216 0,010-4,5%
0,0260,358 -0,2%
0,332 4,7%
D0,206
0,279 0,0031,0%
0,0200,216 -0,2%
0,226 -0,9%
E0,282
0,344 0,013-1,0%
0,0060,278 4,3%
0,276 -3,3%
Ejemplo prueba: 5 °C, 60 % HR
Criterio de descarte con
valor absoluto (0,015
g/cm2):
• Sin validez para
compuestos de bajo
desempeño
• Excesivo para
compuestos de
desempeño aceptable
(< 0,055 g/cm2)
Propuesta para utilizar
criterio con descarte al
10 % (comb)
1. Para el compuesto A (base solvente), el curado debe comenzar tan
pronto como sea posible.
2. Para los compuestos de base acuosa, la menor pérdida de agua se logra
cuando el compuesto se aplica cerca del TFF y fin de exudación, debido
al tiempo de formación de la membrana en presencia de agua.
3. El producto A (resina en base solvente) demuestra el mejor
comportamiento comparado, tanto en la retención de agua desde la
aplicación del compuesto como a término completo.
4. El criterio para definición de la oportunidad de aplicación puede
conducir a errores en la decisión de aceptación y rechazo en la relación
fabricante-usuario, en especial para productos B y C con desempeño
cercano al límite.
Para el compuesto A, este criterio subvalora su eficacia.
CONCLUSIONES
5. Existen en el mercado, al menos, 4 productos con VOC < 350 g/dm3,
aunque no muestran desempeño satisfactorio para las dosis de aplicación
sugerida por sus fabricantes.
6. Se sugerirá el estudio de la dosis óptima de cada producto con cada
fabricante
7. El criterio de medir la tasa de evaporación es necesario, y viabiliza un
modo para cuantificar el desempeño en relación con las condiciones de
evaporación reales en un sitio de obra.
CONCLUSIONES (2)
8. La dosis óptima debe incrementarse cuando la superficie de
hormigón presenta mayor rugosidad. Las dosis sugeridas se
presumen aplicables al caso de superficie lisa “regular”.
9. Podría complementarse el uso de CLFMC con retardadores de
evaporación, para compensar la demora en la formación de la
membrana. En el caso de la membrana base solvente, podría no ser
necesario.
10.El producto A (resina base solvente) muestra un mejor desempeño a
menor temperatura de exposición. Respuesta satisfactoria a 5 °C.
Efecto inverso para las membranas B a E (base acuosa),
presumiblemente por reducción del tiempo de formación de la
membrana.
CONCLUSIONES (3)
11.La aplicación en dosis parciales (por mitades) no ofrece un efecto
favorable para las condiciones normalizadas. Está pendiente el análisis
para ambientes de muy baja tasa de evaporación, con tiempo de
formación de membrana prolongados.
12.El comportamiento del producto A (base solvente) es opuesto al del
producto C (base acuosa), en relación al desempeño en presencia de
agua libre en superficie.
• Sin deterioro de desempeño para producto A al aplicarse en
forma temprana
• Mejora de desempeño para producto C al aplicarse en forma
tardía, sin agua libre en superficie
CONCLUSIONES (4)
14.Especímenes de ensayo de menor tamaño ofrecen mayor sencillez,
practicidad y economía en la implementación, con baja dispersión en los
resultados.
15.Sellado de borde de la bandeja con mínima incidencia; sólo tiene un
efecto de retención del compuesto. Podría simplificarse usando una
bandeja con sobrealtura.
16.El criterio de descarte para máxima diferencia entre mínimos de
0,015 g/cm2 no es adecuado cuando la efectividad de la membrana es
baja. En estos casos, una dispersión máxima de 10% al promedio es
adecuada y razonable.
17.Las bandejas "en vacío“ (blanco) de comparación son necesarias y
sirven de referencia para analizar el efecto de cada compuesto.
CONCLUSIONES (5)
AGRADECIMIENTOS ESPECIALES
• Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro Construcciones.
UT Tecnología del Hormigón
• Cementos Avellaneda SA
• GCP Applied Technologies (Grace Construction & Packaging)
• Mapei Argentina SA
• Prokrete Argentina SA
• Sika Argentina SA
Ing. Matías Polzinetti
Coordinador División Tecnología del Hormigón
Instituto del Cemento Portland Argentino
matias.polzinetti@icpa.org.ar
Tel: +54 (011) 4576-7692
GRACIAS!
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