RESISTENCIA MÁXIMA DEL CONCRETO EN RELACION A LA

FRAGUA

En la mayoría de los países la edad normativa en la que se mide la resistencia mecánica del concreto es la de 28 días, aunque hay una tendencia para llevar esa fecha a los 7 días. Es frecuente determinar la resistencia mecánica en periodos de tiempo distinto a los de 28 días, pero suele ser con propósitos meramente informativos. Las edades más usuales en tales casos pueden ser 1, 3, 7, 14, 90 y 360 días. En algunas ocasiones y de acuerdo a las características de la obra, esa determinación no es solo informativa, si no normativa, fijado así en las condiciones contractuales.

La edad de 28 días se eligió en los momentos en que se comenzaba a estudiar a fondo la tecnología del concreto, por razones técnicas y prácticas. Técnicas porque para los 28 días ya el desarrollo de resistencia está avanzado en gran proporción y para la tecnología de la construcción esperar ese tiempo no afectaba significativamente la marcha de las obras. Prácticas porque 28 días es un múltiplo de los días de la semana y evita ensayar en día festivo un concreto que se vació en días laborables. Pero las razones técnicas han cambiado sustancialmente porque con los métodos constructivos actuales 28 días puede significar un decisivo adelanto de la obra por encima de los volúmenes de concreto cuya calidad no se conoce. La velocidad de ganancia de resistencia mecánica del concreto depende de numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros concretos. De esas variables, la más importante puede ser la composición química del cemento, la misma finura, la relación agua cemento, que cuanto más baja sea favorece la velocidad, la calidad intrínseca de los agregados, las condiciones de temperatura ambiente y la eficiencia de curado. Esto hace que los índices de crecimiento de la resistencia no pueden ser usados en forma segura o precisa con carácter general para cualquier concreto.

77

La resistencia del concreto depende principalmente de la resistencia e interacción de sus fases constituyentes:

– La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz). – La resistencia de las partículas del agregado.

– La resistencia de la interfase matriz-agregado.

Factores que influyen en la resistencia mecánica del concreto - Contenido de cemento

- Relación agua-cemento y contenido de aire - Influencia de los agregados

- Fraguado del concreto - Edad del concreto - Curado del concreto - Temperatura

- Resistencia a la compresión del concreto [46]

3.4. DESHIDRATACION DEL CONCRETO SOMETIDO A ALTAS TEMPERATURAS

El concreto a temperaturas menores de 300° no sufre ningún daño, después de esa temperatura es donde empieza a sufrir daño alguno en la resistencia donde difícilmente puede recuperarse después del incendio, pero a pesar de sufrir un daño casi irreversible, por lo que se sabe de su bajo coeficiente de calor hace que se tarde en alcanzar niveles de peligrosidad.

 200 ºC < Tª < 300 ºC: pérdida del agua capilar, no parecen modificaciones estructurales ni disminuye la resistencia.

78

 300 ºC < Tª < 400 ºC: pérdida del agua del cemento. Aparecen fisuras superficiales y el hormigón armado tiende a una coloración rosácea debido a los cambios que sufren los compuestos de hierro.

 400 ºC < Tª < 600 ºC: desprendimiento de cal viva a partir del hidróxido cálcico de hidratación de silicatos. Cuando se enfría el hormigón sus propiedades mecánicas pueden disminuir en función del método de extinción del incendio y de las tensiones estructurales a las que esté sometido. Color rojizo.

 600 ºC < Tª < 950 ºC: los áridos se expanden y debido a sus diferentes coeficientes de dilatación, aparece la disgregación. El hormigón adquiere tonalidades grisáceas, pierde agua intersticial y se vuelve poroso. En estas  situaciones se produce una pérdida de resistencia que puede oscilar entre el

60% y el 90%, siendo necesaria su total sustitución para garantizar la estabilidad estructural del edificio.

 950 ºC < Tª < 1200 ºC: destrucción del conglomerado, adquiriendo un tono amarillento. El hormigón carece de resistencia residual alguna. [47]

LA DESHIDRATACIÓN DEL GEL DE CEMENTO

Al estar a altas temperaturas aparecen descensos apreciables de las resistencias mecánicas de la pasta de hormigón.

En primer lugar comienza a deshidratarse el gel CSH (Complejo de Silicato cálcico Hidratado), lo que implica un aumento en la porosidad y una fragilización del material. Las reacciones de hidratación, que forman el proceso de fraguado son:

79

Estos componentes forman el gel de silicato Cálcico hidratado. Estas reacciones se invierten con aporte de calor. A partir de los 300°C las cadenas de silicatos que componen el gel se rompen, y trae como consecuencias:

 La porosidad aumenta drásticamente.

 Las resistencias a la compresión caen de 55 a 16 Mpa entre la temperatura ambiente y los 450°C.

 Las resistencias a flexo tracción caen de 8 Mpa a 1 Mpa en el mismo intervalo. Estas caídas bruscas denotan la posibilidad de fallos estructurales. Es por ello que, como veremos, la temperatura de 300 °C se torna crítica en los estudios de resistencia al fuego del hormigón, definiéndose como el punto crítico de fallo de la pasta de cemento.

LOS CAMBIOS DE COMPOSICIÓN DE SUS COMPONENTES

Como hemos visto, con la subida de las temperaturas las fases de muchos componentes del hormigón se alteran modificando, a veces de forma importante, sus propiedades. De todas formas, este efecto es menos importante que el anterior. Por ejemplo, las fases portlandita, etringita y calcita cambian con la temperatura a nivel micro estructural. Pero para entonces, la deshidratación del gel ha debilitado ya el hormigón a niveles irreversibles.

LA EVAPORACIÓN EXPLOSIVA DEL AGUA

Especialmente relevante en hormigones de alta resistencia. La desecación y deshidratación del hormigón genera vapor de agua, tanto más rápidamente cuanto más brusco sea el aumento de la temperatura. Si la presión generada por ese vapor es superior a la velocidad de salida por los poros, puede llegar a romper las capas más exteriores del elemento, pudiendo exponerse a la acción del fuego la armadura interna. Este efecto se denomina spalling, y a veces puede ser tan brusco que llega a ser explosivo. [48]

80

LAS FIBRAS CONTRA LA DESHIDRATACIÓN DEL CONCRETO

Las fibras se caracterizan por ser como filamentos alongados y finos en varios tipos de formas como malla o trenza, estas se mezclan en estado fresco y es según la proporción determinada en su diseño.

La fibra de vidrio tipo E posee buenas propiedades dieléctricas, además de sus excelentes propiedades frente al fuego, es inerte, incombustible y funciona como aislamiento térmico. El vidrio tipo E tiene un peso específico de 2.6 g/cm3.Sus propiedades son:

 Mecánicas

Tenacidad (N/tex): 1.30

Fuerza a la tracción (MPa): 3400 Elongación hasta rotura (%): 4.5

 Térmicas

Conductividad Térmica (W/m ºK): 1

Resistencia termomecánica: 100% después de 100 h a 200 ºC  Eléctricas

Resistividad (ohm x cm): 1014 - 1015

Factor de disipación dieléctrica: 0.0010 - 0.0018 a 106 Hz

 Químicas

Absorción de humedad a 20 ºC y 60% de humedad relativa (%): 0.1 Resistencia a los disolventes: alta

Resistencia a la intemperie y los rayos UV: alta Resistencia a microorganismos: alta

81

La fibra de vidrio tipo E tiene unas propiedades que hacen que sea favorable para la mezcla con el hormigón, estas no tienen reacciones químicas la cual permite que sea estable, otra de las características que presenta es que tienen una superficie permeable que hace que no disminuya el agua de la mezcla y tienen un peso liviano.

También contribuyen de una manera efectiva a la reducción de la presión de poros en el concreto durante el calentamiento de este, es decir, que reduce la probabilidad que ocurra algún desprendimiento explosivo en partes del concreto.

La reducción de la presión depende también de la conformación estructural y molecular que tenga la fibra durante el calentamiento del concreto en combinación con esta.

Según las características propiedades de la fibra de vidrio tipo E es la respuesta para reducir de manera efectiva los fenómenos de spalling (desprendimiento) en el concreto de altas resistencias, parece conveniente pues conocer cómo funcionan este refuerzo en el concreto. [49]

82