¿Cuál es la durabilidad del concreto?

Literalmente, la respuesta es qué tan bien se desempeña el concreto bajo uso. Cuanto más dura, más duradero es.

Si está preguntando cuánto tiempo o qué tan bien funciona el concreto bajo uso, esa respuesta puede variar ampliamente. Hice un trabajo en el aeropuerto principal de Owensboro, Kentucky, donde retiramos una gran parte del delantal para reemplazarlo y ampliarlo a las afueras de la terminal. El viejo delantal era un mosaico de vertidos de hormigón que se habían instalado durante más de 60 años. Las partes más antiguas se volcaron en la década de 1940, tenían un grosor de 7 pulgadas, y la mezcla usaba grava de río como agregado (piense en las entradas y aceras agregadas expuestas. Básicamente, los guijarros redondos). Los vertidos más recientes se hicieron en la década de 1990. alrededor de 9 pulgadas de grosor, y utilizaban piedra caliza triturada como agregado principal. Todo el concreto, por supuesto, contenía arena graduada como agregado fino.

Sorprendentemente, el hormigón de la década de 1940 estaba en una forma mucho mejor que el último vertido. La razón principal por la que los vertidos más recientes estaban en tan mal estado se debió a algo llamado reactividad alcalino-sílice. Básicamente, el álcali en el cemento reacciona con la sílice en el agregado. Esto forma un gel microscópicamente delgado en el agregado a lo largo del tiempo que hace que el concreto se expanda. El resultado en Owensboro fue que la calle de rodaje que conducía al delantal literalmente se elevó en varias de las articulaciones a varios pies en el aire, haciendo que la calle de rodaje fuera inútil. Por supuesto, no era solo la calle de rodaje la que se había movido, sino que toda la sección del delantal vertida con el agregado de piedra caliza también se había expandido hacia afuera. La superficie del concreto parecía como si se estuviera rompiendo debido a este fenómeno, y por supuesto todo tuvo que ser demolido y repuesto.

Los agregados se prueban en estos días por su contenido de sílice. También hay aditivos que se pueden agregar en la planta de lotes de concreto para mitigar esta reacción.

Pero el punto es que hay muchos factores que intervienen en la determinación de cuán duradero será el concreto. Es por eso que se pone tanto esfuerzo en probar el concreto en la planta de lotes cuando se mezcla el concreto, en el fabricante de cemento antes de que el cemento se entregue a la planta de lotes, en las canteras de donde se toma el agregado y en el campo como el concreto se está vertiendo Por lo general, los ingenieros buscan al menos un ciclo de vida de 50 años en los hormigones que especifican para carreteras, pavimentos de aeropuertos, puentes, etc. En cuanto a edificios, como rascacielos, etc., supongo que buscan un uso útil de mucho más tiempo . Pero hay muchos lugares donde el control de calidad puede fallar para asegurar la durabilidad. La falla puede ocurrir en cualquier punto del camino, creando un producto final que, en el caso de Owensboro, termina en un desastre.

Pero en igualdad de condiciones y un desempeño estelar por parte de las personas que realizan el control de calidad, todavía hay una gran cantidad de otros factores que pueden alterar significativamente el desempeño del concreto.

En el caso de pavimentos y cimientos, la preparación de la subrasante es crítica. Si la suciedad sobre la que está vertiendo está saturada, contiene muchos materiales orgánicos (que se pudren relativamente rápido a medida que pasa el tiempo), o simplemente no se compacta correctamente, incluso tener un gran producto de concreto encima no proporcionará durabilidad de diseño.

Mientras vierto calles de rodaje, pistas y delantales en el aeropuerto internacional de Louisville, recuerdo algunas secciones de pavimento que tienen hasta tres pies de piedra de tiro lanzada en su lugar durante todo el proyecto. Shot Rock es piedra caliza que ha sido expulsada de la cantera sin aplastarla a un tamaño más pequeño. Estas son rocas de hasta dos pies de ancho con “finos” tan pequeños como 3 o 4 pulgadas. Básicamente, imagine un camino de grava con rocas tan grandes que es probable que se tuerza un tobillo si no tiene cuidado al cruzarlo. Colocamos una capa de lo que se llama tela de geotextil debajo de todo antes de colocar la roca para ayudar a garantizar la estabilidad. La tela, que es un fieltro grueso o una lámina de plástico tejida que se parece mucho a una lona, ​​ayuda a evitar que el suelo más blando debajo migre hacia la roca de tiro más tarde una vez que está bajo carga. Si la tierra sube, significa que las rocas se mueven hacia abajo, lo que significa que la losa se está asentando y probablemente de manera desigual.

El asentamiento desigual es uno de los destructores clave de losas y cimientos de hormigón, fácilmente el número uno. Un asentamiento desigual significa que el concreto de arriba se tensionará de manera desigual ya que la subrasante de abajo no proporciona soporte uniforme a través de la losa (y esto también se aplica a los cimientos). El resultado es que la losa se agrietará.

Las grietas en una losa permiten que el agua se filtre cuando llueve. Esto no es algo tan horrible en el verano, aunque puede saturar el suelo debajo, debilitando aún más la subrasante y causando más asentamiento. Pero en el invierno esto puede conducir a lo que se llama daño por congelación-descongelación. La lluvia y la nieve derretida entran en la grieta durante el día cuando hace calor y luego se congela y se expande por la noche cuando hace frío. Y el agua, lo creas o no, ya que se congela se expandirá, y moverá el concreto fuera del camino, causando que la grieta se astille y se rompa aún más. Finalmente, estas grietas pueden empeorar tanto que la capacidad de conducción de la losa se vuelve inaceptable. Si eres conductor, estoy seguro de que has estado en algunas carreteras de concreto mal mantenidas. Los aeropuertos también tienen estándares de maniobrabilidad para aeronaves.

Es por eso que las juntas cortadas en losas están selladas. (Por qué las juntas se cortan en concreto es un tema completamente diferente). Las grietas no planificadas generalmente se sellan tan bien como probablemente haya visto mientras conducía en la carretera o en grandes estacionamientos de concreto. A menudo se usa silicio, así como alquitrán. Simplemente está ahí para mantener la humedad afuera.

Otra forma en que el concreto puede funcionar por debajo de su durabilidad de diseño es durante la colocación del concreto. Si no se siguen las herramientas y los métodos adecuados para verter y terminar el concreto, el concreto sufrirá. En carreteras, pistas, es decir, losas vertidas que estarán expuestas a los elementos, la calidad de la superficie del hormigón es crítica para garantizar su longevidad. Si el concreto está sobre terminado, por ejemplo, la superficie no podrá resistir los efectos de la congelación y descongelación. Para ayudar al concreto a sobrevivir este efecto al aire libre, la planta de lotes agrega un aditivo denominado simplemente aire . El aire es básicamente un aditivo que se comporta de manera muy parecida a un lavavajillas (de hecho, eso fue lo que usaron cuando se desarrolló la idea por primera vez). Este aditivo líquido forma burbujas microscópicas en el concreto cuando el agitador lo mezcla en el camión. Incluso hay una prueba de que el control de calidad se ejecuta en el concreto en el sitio donde pueden verificar el contenido de aire del concreto. Lo que hacen estas pequeñas burbujas es que proporcionan un lugar en el concreto donde el agua puede ir a medida que se expande durante el congelamiento. (Sí, el agua de lluvia realmente fluye directamente a través del concreto, ya que es algo permeable).

El acabado excesivo ocurre cuando los finalizadores (los trabajadores que corren bordes rectos y paletas sobre el concreto durante el proceso de acabado) literalmente simplemente frotan demasiado la superficie. Demasiado acabado realmente funciona estas pequeñas burbujas de aire de los pocos centímetros superiores de la losa, haciendo que la superficie sea más susceptible a la congelación y descongelación. La superficie comienza a desprenderse después de algunas temporadas de invierno, y finalmente tiene un problema de capacidad de conducción.

La superficie del concreto está terminada para suavizarla pero también para reducir la cantidad de permeabilidad en la superficie. Sin embargo, demasiado acabado no hace que la superficie sea impermeable, y una vez que esta capa protectora se despega, el concreto debajo se vuelve aún más rápido, ya que las capas inferiores son mucho más permeables de lo que debería ser la superficie. El agua comienza a acumularse en estas hendiduras en la superficie con más problemas de congelación en el invierno. Eventualmente comienzas a ver la formación de baches, y estos se convierten en manchas de hielo en el invierno. En otras palabras, una vez que la parte superior se ha ido, el concreto debajo sufre daños aún más rápido.

Hay otros pasos importantes que se deben seguir para colocar el concreto. No los enumeraré todos aquí, ya que hay bastantes, pero en resumen, la vida útil de un pedazo de concreto depende en gran medida de la experiencia y el conocimiento y el cuidado y las herramientas de la tripulación que lo vierte.

Otro problema que puede encontrar el concreto es la descongelación. Básicamente, cuando va a la tienda con urea o cualquier otro producto de deshielo que encuentre en el estante, preste mucha atención a las advertencias sobre el uso de un producto en concreto. Si tiene un camino de entrada o aceras de concreto, no desea usar un deshielo en el invierno si el producto le advierte que no lo use en concreto. Ciertos productos químicos en ciertos deshielo realmente reaccionarán con el concreto y lo destruirán.

Como puede ver, hay una gran cantidad de factores que intervienen en la determinación de la esperanza de vida de una pieza de concreto. Solo he cubierto algunos de ellos, y me he centrado principalmente en mi área de especialización. Hay muchos más, incluida la mezcla del concreto, el tipo de cemento utilizado, el entorno en el que existirá el concreto, las elecciones hechas por los ingenieros y el propietario con respecto a cuánto tiempo quieren que dure, el clima cuando se vierte el concreto , la calidad de los ingredientes que se utilizan, y así sucesivamente.

Durabilidad:

La durabilidad del cemento se define como su capacidad para resistir la acción de la intemperie, el ataque químico, la abrasión o cualquier otro proceso de deterioro. El concreto duradero conservará su forma, calidad y facilidad de servicio originales cuando se exponga al medio ambiente.

FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN

Un concreto bien hecho debe durar más de 50 años. Ninguna literatura cuenta la duración de la vida del hormigón o la estructura.