Cómo emplear de manera más eficiente el concreto de rápido fraguado

¿No sería genial trabajar con una mezcla que no se encoge y que alcanza una resistencia a la compresión de 3000 psi en unas dos horas? Eso es lo que se obtiene con el concreto hecho de cemento de sulfaluminato de calcio belítico (BCSA), una alternativa al cemento Pórtland que tiene un historial comprobado de éxito en varias aplicaciones. Las reparaciones se pueden volver a poner en servicio rápidamente con una contracción cercana a cero, lo que permite a los contratistas entregar proyectos duraderos y sin grietas.

Sin embargo, el concreto hecho con el cemento BCSA no es un milagro, sino que requiere conocimientos técnicos para ser colocado de manera efectiva. La clave es aprender a aprovechar y controlar las propiedades únicas del material.

Lo que hace que el material sea único

El cemento BCSA existe desde 1975. Su reacción de hidratación consume toda el agua libre a una edad muy temprana en la creación de cristales de etringita. Esto significa que el trabajo plano no sangra y por lo tanto los poros y capilares son mucho más pequeños que los creados en el concreto de cemento Pórtland por la elevación del agua de sangrado. El resultado es una menor permeabilidad y una contracción de secado muy baja.

Muchos en la industria consideran la etringita como un ingrediente negativo porque la "formación retardada de etringita", frecuentemente como resultado de las altas temperaturas del concreto o la exposición a sulfatos, causa deterioro. Sin embargo, la formación de etringita en el cemento BCSA ocurre tan temprano en el proceso de hidratación que no ocurre ninguna formación retardada.

El principal fabricante de cemento BCSA es CTS Cement Manufacturing Corp. en Garden Grove, California, que comercializa el material como Rapid Set. Está disponible en bolsas preenvasadas de mortero y concreto para proyectos de reparación. Para proyectos más grandes, los productores pueden obtener el cemento a granel y entregar el concreto en camiones mezcladores estándar o, más comúnmente, utilizando mezcladores volumétricos.

La desventaja más comúnmente citada del cemento BCSA es el costo del cemento, que puede ser tres veces mayor que el del cemento Pórtland. Sin embargo, en aplicaciones que requieren un rápido retorno al servicio y durabilidad, el costo total del proyecto es típicamente menor. Las preocupaciones sobre la rapidez de fraguado se superan fácilmente con una buena preparación en el lugar de trabajo.

Trabajando

La preparación de la superficie es idéntica a la preparación de la superficie para cualquier reparación e igualmente esencial para el éxito. El concreto dañado debe ser removido, la matriz debe estar libre de contaminantes y polvo, y el acero de refuerzo debe estar libre de óxido. Si se necesita acero adicional para reemplazar el acero que ha perdido demasiada sección o si se van a utilizar pasadores, éstos deben estar en posición antes de comenzar el trabajo.

Con su rápido aumento de resistencia, el hormigón de cemento BCSA se produce más a menudo con mezcladoras volumétricas. El Gerente de Ventas de CTS Cement Eastern Regional, Chris Davis, lo ha visto hecho en una planta de mezcla central que estaba en el sitio en una instalación del aeropuerto y también ha hecho que la mezcla de agregados sea enviada al sitio sin cemento. "Para una reparación en la boca del Túnel Lincoln, el productor envió una mezcla de arena y piedra al sitio de trabajo y se agregó cemento BCSA en el sitio", dice.

Dada la rapidez con la que se fragua, el contratista debe tener todo listo antes de mezclar.

"La instalación es bastante similar al concreto regular, excepto que sólo hay 20 minutos de tiempo de trabajo", dice Davis. Para instalaciones más pequeñas, las mezcladoras de tambor portátiles o las mezcladoras de paleta montadas en taladro son apropiadas y la mezcla debe tomar de uno a tres minutos. Siga las instrucciones del fabricante para la cantidad de agua de mezcla y nunca vuelva a templar el material.

Habrá poco o nada de sangrado, por lo que la curación es importante. Aplique el acabado final lo antes posible. Tan pronto como el brillo húmedo se disipe, humedecer la superficie durante al menos una hora o aplicar el compuesto de curado.

Los usuarios frecuentes dicen que el concreto de cemento BCSA es fácil de usar en comparación con el concreto de cemento Pórtland y más indulgente. "Me gusta que sea predecible", dice Mike Schilling de East Coast Poured Floors Inc. un contratista de contrapisos con ubicaciones en Baltimore y Orlando, Florida. "Pero al igual que con las mezclas de cemento Pórtland, es necesario controlar todo: la temperatura de la mezcla seca, la temperatura del agua, la cantidad de agua. "Pesamos el agua en lugar de medir el volumen para que sea exacto".

Como con cualquier material cementoso, la seguridad es una consideración importante. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional se toma muy en serio los requisitos de protección contra el polvo. El cemento seco BCSA puede liberar polvo de sílice respirable, así que use un respirador APF 10 cuando manipule el material en polvo. El material húmedo es alcalino como el concreto de cemento Pórtland, así que use guantes impermeables, protección para los ojos y protección para la piel.

Más allá de toda reparación: Solicitudes de proyectos públicos

El Departamento de Transporte de California (Caltrans) utilizó por primera vez el hormigón de cemento BCSA después de un terremoto en 1994 para reparar dos pasos superiores colapsados. Después de eso, Caltrans comenzó a usar concreto de cemento BCSA para su programa de reemplazo de losa individual (ISR), que requiere el reemplazo nocturno de las secciones de pavimento dañadas. CTS Cement estima que el estado ha colocado casi 1,000 millas de carril del material.

"Solíamos usar Rapid Set sólo para reparaciones, pero cada vez más lo estamos vertiendo para aplicaciones estructurales como cubiertas de puentes", dice Matt Murphy, presidente de Precision Concrete Materials en West Sacramento, California, que opera una flota de camiones mezcladores volumétricos. "Caltrans se está alejando de las mezclas de cemento Pórtland para cubiertas de puentes, juntas y bisagras, paneles de autopistas y losas de aproximación. Ocasionalmente, incluso hacemos rieles de barrera".

Un ejemplo reciente es el reemplazo de bisagras en un puente I-280 que transporta tráfico hacia y desde San Francisco. Para minimizar la interrupción de una arteria tan importante, se trabajó durante tres fines de semana festivos en el verano de 2014. Para prepararse, Golden State Bridge Inc. en Benicia, California, y Precision Concrete Materials construyeron una maqueta de 16 yardas cúbicas seis semanas antes del cierre del puente. El hormigón se fabricó en mezcladoras volumétricas y se bombeó para simular el montaje in situ.

El ensayo general dio resultado. Los cierres de la vida real se limitaron a 100 horas durante las cuales se demolieron de 25 a 30 pies del puente a cada lado de cada bisagra; se colocaron encofrados y jaulas prefabricadas de acero de refuerzo; y se colocaron, terminaron y curaron 130 yardas cúbicas de Rapid Set. El concreto tuvo una resistencia a la compresión de 1200 psi en tres horas y 3500 psi en cuatro horas y el puente reabrió mucho antes del tiempo requerido. Las bisagras tienen ahora una vida útil estimada de 60 años y, después de cuatro años, no presentan ningún problema.

"Regularmente viajo sobre él y hasta donde puedo decir, no hay grietas por tensión en la superficie, aunque no he podido inspeccionar la parte inferior de los reemplazos de las bisagras", dice Roberto Luena, Gerente de Construcción del Puente de Caltrans.