Los cambios volumétricos que experimenta el concreto durante la construcción, usualmente obedecen a movimientos en el proceso de vaciado o en el proceso de fraguado, y están ligados a deformaciones de la base de soporte o a movimientos de los encofrados.
Cuando la base de apoyo del concreto fresco (particularmente las bases granulares de pavimentos y pisos), experimenta deformaciones durante el
vaciado o el fraguado de la mezcla (posiblemente por una inadecuada compactación y solidez), existe una alta probabilidad que se causen planos de falla 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 (p.e. transito de vehículos u operaciones de excavación en zonas adyacentes o cercanas), también se pueden presentar fracturas y daños.
Al igual que las bases de apoyo, los encofrados también pueden experimentar deformaciones (causadas por la presión que ejerce el mismo concreto fresco, por vibraciones, impactos o movimientos propios del proceso constructivo), que originan desplazamientos en la masa plástica que aún se encuentra en proceso de fraguado y sin ninguna capacidad de resistir tracciones, con la consecuente aparición de fisuras. Desde luego, cuando se retarda el proceso de fraguado del concreto, hay mayor suceptibilidad a que se presenten fisuras por este concepto
Otro daño, asociado a los movimientos durante la construcción, es la remoción muy prematura de los encofrados, que también puede ser causa de fisuras, desprendimientos y despostillamiento en los elementos de concreto que todavía están en fase de fraguado o recién inician la fase de endurecimiento-
Cuando el concreto se encuentra en proceso de fraguado y se presenta una refrigeración significativa del ambiente (por descenso dramático de la temperatura), no sólo se puede detener el proceso de fraguado (el cual se bloquea a los 4C de temperatura en el concreto); sino que también puede ocurrir el congelamiento del agua que se encuentra dentro del concreto y por ello, la fractura de los enlaces establecidos por los geles de cemento hidratado.
Durante el estado endurecido, los cambios volumétricos del concreto generalmente están asociados a la contracción o dilatación que experimenta el material por cambios de humedad y/o cambios de temperatura; o a los cambios que tienen lugar en la propia masa endurecida.
Entre los mecanismos de daño causados por cambios de humedad o por la presencia permanente de agua dentro del concreto en estado endurecido, se encuentran las grietas capilares o cuarteaduras; la contracción por secado; los agregados con retracción; y los ciclos de humedecimiento y secado. Todas éstas, también son fisuras que se presentan solo en la pasta, es decir que no atraviesan el agregado sino que lo rodean.
Durante el proceso de fraguado e inclusive posteriormente, las grietas capilares o cuarteaduras, que algunas veces aparecen sobre la superficie del concreto en distribución hexagonal (fisuración en mapa), se deben principalmente a procedimientos incorrectos de consolidación, acabado y curado.
Las causas más comunes de este tipo de grietas, son la sobrevibración (segregación del concreto durante la compactación) o el excesivo aplanado que durante el acabado provoca el avance de agua, cemento, y la fracción más fina del agregado hacia la superficie. Este material húmedo y cohesivo, tiene una contracción por secado mucho más alta y una resistencia más baja que el mortero y el concreto subyacentes, lo cual hace que al desecarse, la superficie esté sujeta a esfuerzos de tensión que son superiores a su resistencia a la tracción generando cuarteaduras y grietas que suelen aparecer entre 1 y 15 días después del vaciado. Su profundidad rara vez llega a 1 cm y por lo tanto tienen poca transcendencia estructural.
Otra práctica equivocada y común, que también causa este tipo de grietas es el riego de cemento seco sobre la superficie húmeda del concreto para secarlo antes del alisado, lo cual genera una inusitada riqueza de la pasta superficial que induce las cuarteaduras al secarse.
La contracción por secado, también conocida como retracción hidráulica, consiste en la disminución de volumen que experimenta el concreto endurecido, cuando está expuesto al aire con humedad no saturada. En términos generales, es debida a reacciones químicas y a la reducción de humedad.
Una vez que el concreto endurecido se expone a la acción del aire, la mayor parte del agua evaporable de la mezcla se libera (lo cual depende de la
velocidad y perfección del secado, de la temperatura y de las condiciones del medio ambiente). Al secarse el concreto, su volumen se reduce (contracción por secado), por efecto de la tensión capilar que se desarrolla en el agua que queda en el concreto.
Por el contrario, si el endurecimiento se efectúa bajo agua, el concreto se dilata, recuperando gran parte de la pérdida de volumen debida a la retracción. Cuanto más rico en cemento es el concreto, tanto mayor es la contracción o dilatación, según sea el caso. 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. Por lo tanto, el mejor medio para reducir la contracción es disminuir el contenido de agua al mínimo compatible con la consistencia y manejabilidad necesarias.
El valor de la contracción final para concretos normales, suele ser del orden de 0,2 á 0,7 mm por metro lineal, según el contenido inicial de agua, la temperatura ambiente, las condiciones de humedad y la naturaleza de los agregados. La contracción por secado puede permanecer durante muchos meses aunque a ritmo decreciente, dependiendo de la forma del elemento y es una propiedad perjudicial del concreto si no se controla adecuadamente. Esto es especialmente importante en el caso de muros, losas de piso y pavimentos, ya que hay una gran área expuesta a la atmósfera en relación con el volumen total de la masa de concreto. Con una contracción del 0,05%, el concreto se acorta aproximadamente 1,5 mm en 3,0 metros lineales y, si se restringe este fenómeno, invariablemente se agrietará.
Por lo anterior, el agrietamiento debido a contracciones por secado puede y debe controlarse en gran medida con la ayuda del acero de refuerzo. Como es lógico, las varillas de diámetro pequeño con espaciamiento cerrado (parrillas y mallas electrosoldadas) son más efectivas para controlar el agrietamiento que las varillas de diámetro grande con espaciamiento mayor, aunque se utilizen los mismos porcentajes de acero.
De otra parte, el agrietamiento también puede controlarse por medio de presfuerzo del concreto (pretensado o postensado), para mantenerlo en compresión de manera que no se presenten esfuerzos de tracción. De otra
parte, en el caso de estructuras esbeltas como muros, pisos o pavimentos, la disposición de grietas se controla mediante juntas que precisamente se llaman de contracción o de control. A manera de ejemplo, la experiencia ha demostrado que la separación de juntas transversales en pavimentos de contracción debe ser, en metros, de 20 á 24 veces el espesor de la losa en centímetros.
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 á 36 veces el espesor de la losa en centímetros, según las recomendaciones del ACI 302.
ESPACIAMIENTO MAXIMO DE LAS JUNTAS TRANSVERSALES