expo fisuras

AUNQUE EL CONCRETO ES MUY RESISTENTE A LA COMPRESION, SU CAPACIDAD DE TOLERAR ESFUERZOS DE TRACCION ES RELATIVAMENTE DÉBIL, Y POR ELLO LOS MOVIMIENTOS QUE EL EXPERIMENTA Y QUE SE MANIFIESTAN MEDIANTE DEFORMACIONES (INTRINSECAS O EXTRINSECAS), PUEDEN DESARROLLAR MICROFISURAS, FISURAS Y GRIETAS.

GRANDES ESFUERZOS Y ROTURAS PUEDEN SER PREVENIDOS O MINIMIZADOS MEDIANTE EL CONTROL QUE AFECTAN LOS CAMBIOS DE VOLUMEN; Y LA COMPRESION DE LA NATURALEZA DE ESOS CAMBIOS, ES UTIL PARA EL ANALISIS Y PREVENSION DE PLANOS DE FALLA Y AGRIETAMIENTOS. COMO MUESTRA LA SIGUIENTE FIGURA

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CAMBIOS VOLUMETRICOS EN ESTADO PLASTICO

Durante el estado plástico, los cambios volumétricos del concreto pueden ser consecuencia de la contracción o dilatación que experimenta el material; los movimientos que se pueden dar durante la etapa del vaciado o de fraguado. Todos estos son fenómenos que ocasionan fisuras, las cuales se presentan solo en la pasta de cemento, es decir que no atraviesa el agregado si no que lo rodean.

FISURAS PLASTICAS

Las micro fisuras y fisuras plásticas se caracterizan por fenómenos como el asentamiento plástico y la contracción plástica. Estos fenómenos esta directamente ligados a la cantidad de agua de mezclado y a la exudación del concreto.

ASENTAMIENTO PLASTICO

Una vez que el concreto fresco ha sido colocado y compactado en la obra, los sólidos de la mezcla tienden a asentarse por efecto de la gravedad desplazando los elementos menos densos que el agua y el aire atrapado; el agua aparecen la superficie como agua de exudación y el asentamiento continua hasta que el concreto se endurece.Cuando hay partículas de agregados grande, aceros o elementos embebidos dentro del concreto obstruyen el acomodamiento de la mezcla provocando así asentamientos diferenciales y se forman grietas en el concreto, como se muestra en la figura.

El asentamiento plástico induce fisuras amplias

(hasta de 1mm) y poco profundas , sin

embargo si se presentan deben ser tapadas de inmediato

para evitar problemas de

durabilidad por penetración de

substancias indeseables.

Por lo anterior expuesto, como mediadas de precaución para atenuar la exudación y disminuir la posibilidad de fisuras por asentamiento plástico se pueden

mencionar las siguientes:

Usar cementos con menos de 77ºC de temperatura.

Humedecer la sub-rasante y las formaletas.

Emplear un contenido de agua tan bajo como sea posible de acuerdo con la consistencia especificada, y con aire incluido para estimular la retención de agua. Es importante evitar el uso de mezclas pastosas ( con exceso de arena), ya que estas tienen mayor tendencia a la segregación y la exudación.

Durante el vaciado todo el concreto debe presentar humedad uniforme con el fin de reducir el asentamiento diferencial causado por variaciones en la consistencia.

Cuando se vacía el concreto sobre una base granular o sobre una superficie absorbente, esta debe humectarse de manera uniforme, ya que las zonas secas absorberán mas agua del concreto que las zonas húmedas y, en estas ultimas, el concreto permanecerá plástico mas tiempo, causando asentamientos y fraguados diferenciales.

Someter el concreto a una buena compactación (sin segregar).

Los cambios volumétricos que generalmente se presentan en superficies horizontales mientras el concreto esta aun fresco, reciben el nombre de contracción o retracción plástica y por lo común generan microfisuras y fisuras que aparecen brevemente después de que el brillo del agua desaparece de la superficie del concreto y un vez que comienzan se extienden rápidamente.

CONTRACCION PLASTICA

Este tipo de fisura se produce por la evaporación rápida de la humedad superficial del concreto.Estas fisuras generalmente ocurren entre la dos y cuatro primeras hora despues del mezclado. Son fisuras de poco espesor(0.2 a 0.4 mm.) y profundidad (menor de 30mm.) iniciales. A medida que aumenta el diferencial de humedad en la capa superficial del concreto, con relación a su masa interna, pueden incrementar su profundidad de manera considerable. Incluso en losas de entrepisos pueden pasar de lado a lado.

La tasa de evaporación de pende de la temperatura del aire, de la temperatura de humedad relativa que rodea a la estructura, de la temperatura que tenga la superficie del concreto de la velocidad del viento sobre la misma superficie, tal como se observa en el grafico, la cual fue desarrollada por la PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA) de Estados Unidos de Norteamérica.

En elementos de concretos simples o reforzados con grandes superficies expuestas a la atmósfera (elementos con alta relación área/volumen), existe una alta propensión a experimentar fisuras por contracción plástica, sobre todo, sino existe acero de refuerzo por ejemplo losas de pavimentos, o si la densidad del acero por retracción y temperatura (cuantía mínima) no es suficiente. En estos casos se observa que los patrones de fisuramientos son paralelos entre si y formando ángulos inclinados de aproximadamente 45º con las esquinas como observamos en las figuras.

• Usar cementos adicionados, con menos de 77º de temperatura.

• Refrigerar los agregados y el agua de mezclado, para mantener baja la temperatura del concreto fresco.

• Presaturar los agregados del concreto para evitar perdidas por absorción de los mismos.

• Humedecer la subrasante y las formaletas.

• Emplear un contenido de cemento tan bajo como sea posible, de acuerdo con la consistencia especificada y con aire incluido para estimular la retención de agua.

• Levantar rompevientos provisionales para reducir la velocidad del viento por encima de la superficie del concreto.

• Vaciar el concreto durante el periodo mas frió del día.

• Preservar la humedad superficial del concreto por medio de cubiertas provisionales por ejemplo laminas de polietileno durante la colocación y el acabado

Existen precauciones que deben tomarse para prevenir o limitar la posibilidades de fisuras por contracción plástica se pueden

resumir de la siguiente manera y deben desarrollarse secuencialmente:

MOVIMIENTOS DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

• El concreto experimenta cambios volumétricos durante la construcción usualmente causados en los movimientos de proceso de vaciado o de fraguado que están ligados a deformaciones de la base de soporte o a movimientos de las formaletas.

MOVIMIENTO DE LA BASE

• Cuando la base de apoyo del concreto fresco (particularmente las bases granulares de pavimentos y pisos) ,experimenta deformaciones durante el vaciado de la mezcla existe una alta probabilidad de que cause planos de fallas y fisuras que pueden tener connotaciones estructurales adversas.

• En otros casos, cuando el concreto ya ha sido colocado y compactado, pero se presentan vibraciones, impactos, o movimientos de la misma base tambièn se pueden presentar fracturas y daños.

MOVIMIENTO DE LA FORMALETA.

Al igual que las bases de apoyo las formaletas tambièn pueden experimentar deformaciones que originan desplazamientos en la masa plástica que aun se encuentra en proceso de fraguado con la consecuente aparición de fisuras. Desde luego, cuando se retarda el fraguado del concreto, hay mayor susceptibilidad a que se presente fisuras por este concepto

CAMBIO VOLUMÉTRICO EN ESTADO ENDURECIDO

El concreto durante el estado endurecido experimenta cambios volumétricos asociados a la contracción o dilatación que experimenta el material por cambios de humedad y/o por cambios de temperatura.

FISURAS POR CAMBIO DE HUMEDAD• Se originan por cambios de humedad o por presencia

permanente de agua dentro del concreto en estado endurecido, se encuentra las grietas capilares cuarteaduras, estas son fisuras que se presentan en la pasta de cemento es decir que no atraviesan el agregado sino que lo rodean.

Durante el fraguado e inclusive después las grietas capilares o cuarteaduras, que aparecen sobre la superficie del concreto en distribución hexagonal (fisuración en mapa), se deben a procedimiento incorrecto de consolidación, acabado y curado.

Las causas mas comunes de este tipo de grietas es la sobre vibración o sea la segregación del concreto durante la compactación, o el excesivo aplanado que durante el acabado provoca el avance de agua, cemento y la fracción mas fina del agregado hacia la superficie, su profundidad rara vez llega a 1 cm y por tanto tiene poca trascendencia estructural.

GRIETAS CAPILARES O CUARTEADURAS

CONTRACCIÓN POR SECADO (RETRACCIÓN HIDRÁULICA)

• Consiste en la disminución de volumen que experimenta el concreto endurecido cuando esta expuesto al aire con humedad no saturada. Cuando el concreto endurecido se expone al aire la mayor parte de agua evaporable de la mezcla se libera , al secarse el concreto su volumen se reduce por efecto de la tensión capilar que se desarrolla en el agua que queda en el concreto.

• Si el endurecimiento se efectúa bajo agua, el concreto se dilata, recuperando gran parte de la perdida de volumen debido a la retracción anterior fig. 4.9.Cuanto mas rico en cemento es el concreto, tanto mayor es la contracción o dilatación .

• Pero el principal factor que determina la cuantía de la contracción final es el contenido de agua de mezclado por volumen unitario de concreto, pues a mayor contenido de agua evaporable mayor es la contracción fig. 4.10

• NOTA: EL MEJOR MEDIO PARA REDUCIR LA CONTRACCION ES DISMINUIR EL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO AL MINIMO COMPATIBLE CON LA CONSISTENCIA Y MANEJABILIDAD NECESARIA.

• El valor de la contracción final para concretos normales suele ser del orden de 0.2 a 0.7 mm por metro lineal. La contracción por secado puede permanecer por muchos meses a ritmo decreciente, esto especialmente en el caso de muros, losas de pisos y pavimentos ya que una gran área esta expuesta a la atmósfera en relación con el volumen total de la masa de concreto, si se restringe este fenómeno invariablemente se agrietara.

• El agrietamiento debido a contracciones por secado puede y debe controlarse en gran medida con la ayuda del acero de refuerzo, las varillas de diámetro pequeño con espaciamientos cerrados son mas efectivas que las varillas de diámetro grande con espaciamiento mayor.

Ejemplo de disposición del acero para el control de la retracción y los cambios de volumen por temperatura.

• A manera de ejemplo la experiencia colombiana a mostrado que la separación de juntas transversales de contracción en pavimentos puede ser, en metros, de 20 a 24 veces el espesor de la losa de cm.

Del mismo modo para un piso con características normales de contracción del concreto (entre 0.02% y 0.07%), la separación de las juntas debe ser, en metros, de 24 a 36 veces el espesor de la losa en cm, según las recomendaciones del ACI 302.

AGREGADOS CON RETRACCIÓN.

En un concreto correctamente dosificado, la contracción de la pasta es resistida por los agregados compactados, rugosos y duros que se adhieren bien y generan la llamada INTERFASE DE ADHERENCIA PASTA- AGREGADO; sin embargo cuando los agregados son muy absorbentes como algunas areniscas y pizarras, se producen retracciones dos y tres veces mayores que las obtenidas con materiales menos absorbentes como los granitos y algunas calizas.

CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO

• Una de las causas mas comunes de deterioro del concreto especialmente las estructuras hidráulicas son los niveles de agua por mareas crecientes, ya que el agua tiende a concentrarse en diferentes partes de la estructura.

Deterioro del concreto por acción del

humedecimiento y secado.

Deterioro de la zona de salpicaduras y

cambios de nivel del agua.

FISURAS POR CAMBIOS DE TEMPERATURA

• Como mecanismos de daños inherentes a los cambios de temperatura se encuentran:

• La contracción térmica inicial

• La dilatación y contracción por temperatura.

• Los ciclos de congelamiento y deshielo.

• El ataque por fuego.

CONTRACCIÓN TÉRMICA INICIAL

• En condiciones normales el concreto no disipa el calor a suficiente velocidad y alcanza temperaturas mas altas que el ambiente (hasta 65ºC) .

• Normalmente aparecen microfisuras entre el primer y quinto día de edad y se generan por un enfriamiento superficial mas rápido que el interior de la masa la cual provoca un estado de tracción en la zona superficial y un estado de compresión en el núcleo este podría ser el caso del descenso de temperatura en la noche.

• La contracción térmica inicial debe controlarse tomando en cuenta los siguientes factores:

• Reduciendo la velocidad de enfriamiento superficial del concreto.

• Empleando mezclas no muy ricas en cemento o usando cementos adicionados que tienen menor calor de hidratación.

• Utilizar agradados de bajo coeficiente de dilatación.

• Curando adecuadamente el concreto.

DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN POR TEMPERATURA (VARIACIONES

ESTACIÓNALES)• El concreto se dilata con los aumentos de temperatura y se

contrae cuando esta baja.

• Otro efecto importante de la temperatura es el alabeo por gradiente térmico que depende de la cantidad de energìa radiante adsorbida por la superficie del concreto, un caso tipito son los pavimentos de concreto .

• Sin embargo el peso propio del concreto y los esfuerzos del tráficos tienden a impedir esta deformación produciendo esfuerzo de flexión , cual se traduce en esfuerzo de tracción en la carga inferior de la losa y de compresión en la carga superior

DIADIA

NOCHENOCHE

• Al observar la misma figura durante la noche el gradiente de temperatura se invierte (carga superior mas fría que la inferior), dando lugar a un estado de tensiones contrario al del DIA.

• El coeficiente de dilatación térmica del concreto varia según el tipo de agregado y la riqueza de la mezcla, generalmente esta dentro del margen de 0.007 a 0.011 mm / m/ºC.

• Estos fenómenos se controlan con la ayuda del acero de refuerzo y para ello el valor de coeficiente de dilatación térmica mas comúnmente aceptado para el calculo de las tensiones y deformaciones es de 0.010 mm/m/ºc.

• Del mismo modo en el caso de estructuras esbeltas como muros, pisos o pavimentos , la disposición de grietas por temperatura se controla mediante las llamadas juntas de dilatación.

Fisuras de alabeo por dilatación y contracción del los pavimentos