Baja permeabilidad DE HORMIGON EN POWER POINT

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HORMIGONES DE BAJA PERMEABILIDAD
Ing R. Leonardo Checmarew

HORMIGONES DE
BAJA
PERMEABILIDAD
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Hormigones de baja permeabilidad
AGUA: Uso humano
Energía
Riego y sembrados
Almacenar y conducir agua: Presas, piletas,
conducciones de hormigón
Sika Spain/SSMM/07-03 /AGL/ 3

• Durabilidad de las estructuras
• Ataques químico
• Hielo deshielo
• Lixiviación del Hidróxido de Calcio
• Generación del gel álcalis sílice.
• Ingreso de sulfatos y cloruros.
• Contención y conducción.
• Estructuras secas, túneles, presas, sotanos,
estacionamientos.

Entra en juego en el estudio de la
permeabilidad:
• La estructura
• Geometría
• Presión
• Área de contacto
• Características del material

Hormigones con distinta geometria y hormigones con
diferente presión
Igual caudal de infiltración para hormigones de diferentes
calidades y geometrías
Influencia de la presión y área de contacto del agua sobre la
filtración para estructuras de igual geometría constituidas por la
misma calidad del hormigón

Aditivos para concreto “impermeable”
Los aditivos se utilizan para:
• Disminuir la permeabilidad
• Impedir o disminuir eflorescencias
• Aminorar riesgos de corrosión del acero
• Disminuir la carbonatación
• Reducir la acción del hielo/ deshielo
Hormigones “impermeables”

Hormigón: Agregados + pasta
Pasta: formada por placas y agujas que se entrecruzan,
rellenan los vacíos, rodean y cubren los agregados.
Los vacíos y capilares se encuentran en la pasta y pueden
distinguirse:
Poros del SCH no son responsables de la penetración de agua:
4 um.

• Poros del gel, parte de los hidratos SCH si participan en los
fenómenos de retracción y fluencia de la pasta y del
hormigón.
• Poros capilares: Al comienzo estan interconectados, luego al
progresar la hidratación se segmentan. Esta desconexión
afectan a las propiedades de transporte de Líquidos y gases.

• La permeabilidad de la pasta de cemento es la facilidad de
fluir en una fase acuosa a través del material bajo un
gradiente de presión y está directamente relacionada con :
• El volumen de agua almacenada
• Tamaño de la estructura.
• Morfología de los poros capilares.

• Si las pastas tienen baja razón A/C, la distancia entre hidratos
es menor:
• Microporos :si son menores de 50 nm.
• Macroporos: si son mayores a 50 nm.
• Los microporos : Fluencia y retracción
• Los macroporos : resistencia y permeabilidad
11

• Aire incluido y atrapado: Van desde 10 a 3000 micrones, por
lo tanto afecta a la resistencia mecánica y a la penetración de
líquidos.
12
Escala de poros en el hormigón despues de Metha y Monteiro

Mecanismos de penetración de agua:
• Permeabilidad.
• Absorción capilar
• Difusión
13

• Permeabilidad:
Movimiento de un fluido por un gradiente de
presión. ( se mide en medios saturados)
• Absorción capilar:
Desplazamiento de un frente líquido a través de
un capilar. (en hormigones secos o sin humedad)
• Difusión:
Desplazamiento por un gradiente de
concentración. ( hormigones saturados)

• Permeabilidad:
Poros importantes son de un diámetro superior a 120nm y
deben ser continuos, existe una fuerte dependencia entre la
permeabilidad y la geometría de la red porosa.
Un ejemplo de ello es la variación de la permeabilidad con la
razón A/C.
Coeficiente de permeabilidad en pastas
de cemento hidratado. Efectos de la relación
A/C sobre los coeficientes de permeabilidad
en pastas
15

Darcy:
Q= K A dP/dZ
Donde:
Q: caudal
A: área
K: material
dp: Gradiente de presión.
dZ : Espesor o geometría

• El coeficiente de permeabilidad o coeficiente de Darcy, es
utilizado para calificar hormigones desde poco permeables a
muy permeables.
Tipo de concreto Coeficiente Darcy K (m/s)
Concreto de baja permeabilidad < 10-12
Concreto de mediana permeabilidad 10-10
a 10-12
Concreto de alta permeabilidad > 10-10
• Clasificación de la permeabilidad del concreto de acuerdo a la NTC 4483 NTC 4483,
• Norma Técnica Colombiana (1998) “Método para determinar la permeabilidad del
concreto al agua” ICONTEC

• Absorción capilar del hormigón seco o semi humedo es
mucho más rápida que la penetración bajo presión.
• Su velocidad va aminorando a medida que el hormigón se
satura.
• Se estudia la velocidad de ingreso con que penetra el agua,
mediante la evaluación de los mm de penetración en el
tiempo de acuerdo al siguiente gráfico:
18

Penetración de agua por absorción capilar para diferentes tipos de cementantes para una relación
agua/cementante constante de 0.45.
HERMIDA, G. HERRERA,.D (2012) “Informe de efecto del aditivo Sika 100 WT, para varios sistemas
cementantes” Informe interno Sika Colombia.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 200 400 600 800 1000
I
(mm)
Tiempo (√seg)
70% Cemento + 30% Ceniza Volante
80% Cemento + 20% Puzolana
30%Cemento + 70 % Escoria
Cemento A 100%
Cemento B 100%
ASTM C 1585-04
A/C = 0.45

• La absorción también puede estudiarse mediante la
expresión:
• I(mm) = S.√(t ) +A
• Siendo:
• I: profundidad de penetración.
• A: penetración inicial
• t : Tiempo
• S: sortividad ( pendiente de la recta o velocidad o ritmo o
capacidad de penetración.
• Por lo tanto S es una característica del material
20

• Sortividad inicial hasta las 6 h.
• Sortividad secundaria desde 24 h. hasta 7 días
• Sortividad o penetración de agua por absorción
depende de:
- composición del material
- hidrofugantes
- cara en contacto con el agua.
- recubimientos.
- Fisuras.
El hormigón “ impermeable” no solo debe serlo en su
propia masa, sino que por supuesto no debe fisurarse.
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• Métodos ensayos y mediciones:
• Determinación de la permeabilidad

Caso A Caso B
70 psi 70 psi

Caso A “Flujo Constante” Caso B “Penetración parcial”
70 psi 70 psi
L

Ensayo de absorción capilar

Absorción capilar qw (SIA 262-4) para concretos con diferentes relaciones agua/cementante,
con y sin un impermeabilizante (2% peso del cementante) .
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6
Absorción
Capilar
qw
g/(m2*h)
Relación A/C
Patrón
Con Impermeabilizante (2%)

• Definición:
El hormigón “impermeable” es aquel que cumple con
los requerimientos indicados en la siguiente tabla.
28 días de secado
Propiedades y valores para la obtención de un concreto
impermeable

• De acuerdo a la normativa Europea, se estableció los
siguientes requerimientos para definir un” hormigón
impermeable”
28
Ensayo Valor Norma
Absorción capilar (qw) < 6 g/(m
2
*h) SIA 262/1 Anexo A
Penetración de agua < 30 mm EN 12390 Parte 8
Retracción por secado < 0.07 %* ASTM C 157
*28 días de secado.
Criterios de desempeño para un concreto impermeable
Propiedades y valores para la obtención de un concreto de baja
permeabilidad.

Los aditivos se clasifican en dos subcategorías:
• Aditivos para estructuras expuestas a gradientes de presión
(permeabilidad)
• Aditivos para contrarrestar la absorción capilar
El comité ACI los divide en dos funciones:
• Impermeabilizantes hidrofóbicos, bloqueadores de líquidos, sólidos
(arcillas, bentonita, filler, activos, etc.)
• Materiales cristalinos o que cristalizan

Sika WT 100 permite disminuir la permeabilidad hasta lograr
condiciones de concreto “impermeable”
Sika WT 100 es un impermeabilizante sin cloruros que actua como
bloqueador de poros, diseñado para detener la penetración de agua por
absorción capilar como la penetración de agua bajo presión
Efecto del aditivo Sika WT 100 para diferentes razones A/C Y
diferentes dosificaciones frente a la penetración de agua de acuerdo
a la norma EN12390-8.
Efecto del aditivo Sika WT 100 para diferentes razones A/C Y
diferentes dosificaciones frente a la penetración de agua por
absorción capilar de acuerdo a la norma EN 262

Del análisis de las figuras anteriores surge que Sika WT100 frente a la
penetración de agua posee una dosis, que corresponde al 2% del peso
del cemento donde claramente se acentúa la penetración de agua.
En cambio para la absorción capilar no se manifiesta una dosis crítica
que marque una menor absorción capilar.
El uso de Superfluidificante: Sikament Watertight o Viscocrete
Watertight permitirán al hormigón tener una fluidez suficiente
(asentamiento >15cm) para evitar problemas de compactación del
hormigón.
La combinación superfluidificante-impermeabilizante se constituye así
en el eje de un material resistente a la penetración de agua dentro de su
propia masa.

Se conoce el efecto exponencial de la calidad de la pasta (A/C) sobre la
penetración de líquidos al interior del hormigón.
La siguiente figura expone dicha relación sobre la penetración de agua de
acuerdo al método europeo EN 12390-8
De la figura surge que la condición de hormigón impermeable se lograría
con una relación A/C inferior a 0,45 donde la penetración de agua no
superaría los 30 mm.
Sin embargo esta relación A/C 0,45 está muy sobre el borde de la especificación
del concreto impermeable por lo que debería contarse con un factor de seguridad
Que puede obtenerse disminuyendo aún más la relación A/C o incluyendo un aditivo
Impermeabilizante.

Aditivos bloqueadores o impermeabilizantes
En la siguiente tabla se exponen los resultados de dos series de hormigón con los
mismos materiales con y sin impermeabilizante bloqueador de poros para la edad de
28 días
Dosis
Volumen de
pasta
Cto+Agua+
Aditivos
(%) (L/m3)
1 Sin impermeabilizante 0.0 0.55 410 362 792 703
2 Con impermeabilizante 2.0 0.55 410 362 792 703
Sin impermeabilizante 0.0
Superplastificante 0.2
Con impermeabilizante 2.0
Superplastificante 0.16
Mezcla Aditivo A/C
Cto
(kg/m³)
7 0.42 480
8 0.42 480
362
362
Arena
(kg/m³)
793
793
Grava
(kg/m³)
703
703

Composición de las mezclas con y sin aditivo
impermeabilizante.
El cemento utilizado es Tipo III de acuerdo a ASTM C150, la
arena de origen silíceo, módulo de finura de 2,8 y grava de
tamaño máx. 25mm
Las 8 mezclas se compararon en pareja con y sin aditivo
impermeabilizante con igual razón A/C (por pareja) igual
volumen de pasta e igual cantidad de agregados. Las
mezclas 7 y 8 incluyeron un superplastificante para un
asentamiento de 15 cm

En la figura se superponen resultados de penetración de agua sobre hormigones
Idénticos con y sin impermeabilizante Sika WT100.
Se puede apreciar que el hormigón de A/C 0,45 sin impermeabilizante(triángulo)
sufrió una penetración de 30 mm, con Sika WT100 al 2% disminuyo dicha
Penetración a 20mm (cuadrado). Idéntico resultado podría obtenerse pasando de
Relación A/C 0,45 a 0,40 obteniendo así hormigones con la misma capacidad de
resistir la misma penetración de agua.

Sin embargo existen algunas ventajas para la solución con impermeabilizante
frente a disminuir la relación A/C:
• Menores razones A/C implican mayor contenido de cemento,
aumento de volumen de pasta y por ello un incremente en la
retracción con riesgo a la fisurasión
• Es más económico, en la mayoría de los casos, la alternativa con el
impermeabilizante.
• Relaciones A/C más bajas implican concretos más viscosos difíciles
de bombear y transportar
• Razones A/C más bajas pueden aumentar la resistencia a valores que
se alejan de la estructura real.

Retracción y permeabilidad del hormigón
Un hormigón impermeable o de baja permeabilidad puede serlo
en su matriz pero si existe una fisura habrá paso de agua.
Hay hormigones que se retraen mucho dependiendo de la
composición del material, volumen de agua, volumen de pasta y
el tipo de cemento empleado.
El hormigón impermeable debe ser al mismo tiempo de baja
retracción por secado.
La norma ASTM exige que dicha retracción máxima a los 28 días
de secado (56 de edad) debería ser inferior a 0,07 % para lograr
un concreto impermeable. La figura siguiente muestra el
aumento de la retracción con el aumento del contenido de
pasta.

Retracción del concreto al cabo de 56 días en función del volumen de
pasta11 .
0%
50%
100%
150%
200%
250%
200 250 300 350 400 450 500
Volumen de pasta (L/m3)
Keene (1960)
Hermida (2005)
US Bureau Reclamation (1975)
Pickett (1956)
Hermida (2008)
Retracción
a
56
dias

Conclusiones
• Para un hormigón de baja permeabilidad se propone
valores límites a las siguientes propiedades:
– Absorción capilar < 6 g/m2h
– Penetración de agua < 30 mm
– Retracción por secado < 0,07%
• Baja permeabilidad puede lograrse estableciendo
máximas razones A/Aglomerante, pero dichos límites
no consideran la retracción del hormigón que es
independiente de la relación A/Aglomerante. No
considerar la retracción deja abierta la posibilidad de
fisuración perdiendo la condición de baja
permeabilidad.

Conclusiones
• La utilización de un aditivo bloqueador, posibilita
utilizar una mayor relación A/C por lo tanto un
menor contenido de pasta disminuyendo el riesgo
de fisuración.
• El hormigón que cumple con las condiciones de
baja permeabilidad fue en este caso un hormigón
con razón A/C 0,45 y un 2% de aditivo
impermeabilizante bloqueador de poros. Esta
condición de impermeabilidad resulta equivalente
al del hormigón con una razón A/C entre 0,40 y
0,42

MUCHAS GRACIAS!
Ing.R.Leonardo Checmarew

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