Acelerantes de resistencia (AR): cómo potenciar las resistencias finales del concreto lanzado

El uso del concreto lanzado ha ido creciendo debido a la gran flexibilidad de esta aplicación, y el desarrollo de tecnologías que soporten este método es cada vez más necesario. La invención del proceso de proyección se le atribuye a Karl Akeley, quien patentó el primer equipo en 1911.
Su uso principal fue en el revestimiento de obras subterráneas y terraplenes, además de ser utilizado también en la reparación de estructuras al eliminar el uso de encofrados, y brindar gran rapidez en las operaciones de colado del concreto (PRUDÊNCIO 2011).
Según ABNT NBR 14026: 2012 el sistema de proyección de concreto se puede realizar de dos formas, en seco y en húmedo.
El concreto lanzado es más adecuado para ubicaciones especiales como superficies irregulares, aplicaciones en el borde inferior de losas, refuerzos con aplicaciones urgentes o eliminando el uso de encofrados. La principal y mayor aplicación, sin embargo, es la apertura de túneles, principalmente mediante el proceso NATM (Nuevo Método de Túneles Austriaco). La consolidación de la bóveda en el frente de excavación se logra con sucesivas aplicaciones de concreto lanzado donde la capacidad de lanzamiento determina el ritmo de excavación.
En Brasil, el uso de aditivos acelerantes de fraguado es bastante común para dotar al concreto de una fijación “fraguado” rápida y el desarrollo de resistencias en edades tempranas, lo que permite avances rápidos en la producción. Sin embargo, la aceleración de las resistencias en edades tempranas va acompañada de una reducción de las resistencias finales, afectando también la durabilidad del concreto.
Como alternativa a este efecto provocado por el acelerante de fraguado, existen aditivos acelerantes de resistencias que promueven, por sus características, una cinética de hidratación del cemento más eficiente, proporcionando el desarrollo de resistencias de forma más equilibrada desde las edades iniciales hasta las finales.
Los aditivos acelerantes de fraguado actúan como agentes que promueven la aceleración en el sistema de aluminatos, promoviendo una rápida disolución, con consumo de agua libre para formar compuestos de aluminato hidratado, lo que aumenta las resistencias casi instantaneamente.

Prueba de laboratorio

Se realizaron pruebas de laboratorio de mortero (tabla 1), utilizando el acelerante de resistencia, para evaluar el impacto en la reducción de las pérdidas de resistencia final derivadas del uso de acelerantes de fraguado y la aplicación de concreto lanzado.
Tabla 1 - Diseño utilizado en el estudio de laboratorio

Leyendas
RA 2 - Reductor de agua tipo 2
AR - Acelerante de resistencia    
APP – Acelerante de fraguado

Los datos presentados en la figura 1, ilustran los resultados obtenidos al utilizar el acelerante de resistencia.

Figura 1 - Pruebas de laboratorio para definir el aditivo y la dosis a utilizar.

 
 Después de establecer la dosis óptima del acelerante de resistencia AR en 0.5%, el estudio se reprodujo agregando el acelerante de fraguado utilizado por la obra como se muestra en la Figura 2:
Figura 2 - Gráfico de resistencias a la compresión de morteros con acelerantes.

 Los resultados anteriores son de un mortero, inicialmente fluido con la ayuda del aditivo RA 2 más AR, con posterior adición del APP.
También se evaluó la evolución de la resistencia a la penetración mediante la prueba con el penetrómetro digital, como se muestra en la figura 3.

Figura 3 - Prueba de penetrómetro.

Pruebas de campo

Después de evaluar las pruebas de laboratorio, se realizaron pruebas de campo sobre dos cargas en camiones de premezclado con 7m³ de concreto. Una de las cargas se realizó sin la adición del acelerante de resistencias, donde se muestreo el concreto para moldear las probetas de 10x20 cm para verificar las resistencias a las 24 horas, 7 y 28 días, además de moldear la placa para la extracción de las probetas para ensayar a 7 y 28 días.
La otra carga se dosificó en las mismas condiciones que la carga de referencia, habiendo agregado 0.5% del acelerante de resistencia (AR) sobre la masa de cemento, y también se hicieron los mismos ensayes para verificar las resistencias a compresión según la referencia.
La Figura 4 ilustra los resultados obtenidos a través de los ensayes para verificar las resistencias a la compresión del concreto antes de la proyección, donde los resultados atribuidos al C-SAR, se refieren al concreto moldeado sin el uso del acelerante de resistencia, mientras que los resultados atribuidos al C-CAR, se refieren al concreto moldeado que utiliza el acelerante de resistencia en dosis de 0,5% sobre la masa de cemento.
Figura 4 - Concreto moldeado - antes de la proyección  

Leyendas
C-SAR - Concreto sin acelerador de resistencias
C-CAR - Concreto con acelerador de resistencias

Después de dosificar el concreto en los camiones, se dirigieron al túnel, para la proyección y moldeo de las placas para monitorear el desarrollo de las resistencias a los 7 y 28 días.
Los datos mostrados en la figura 5, se refieren a los resultados obtenidos de las muestras extraídas de las placas.
Figura 5 - Resistencias a la compresión obtenidas de las placas – Concreto Lanzado  

Conclusiones

El uso del acelerante de fraguado para concreto lanzado (APP) promueve la aceleración en el sistema de aluminato, debido a la rápida disolución, con consumo de agua libre para formar compuestos de aluminato hidratado, lo que aumenta las resistencias casi instantáneamente, y en consecuencia formación desordenada de cristales de hidratación del cemento, que los hacen más frágiles, provocando pérdida de resistencias finales.
El acelerante de resistencia (AR), utilizado en este estudio, actúa de manera diferente al acelerante de fraguado (APP), ya que inicia su acción para mejorar la hidratación del cemento, incluso antes de que el concreto entre en contacto con el acelerante de fraguado formando los cristales de hidratación de una manera más ordenada, aumentando las resistencias finales a la compresión. Estas ganancias también se reproducen cuando se utilizan en el concreto aplicado en la obra.
Los resultados de este estudio fueron satisfactorios, ofreciendo ganancias significativas para una aplicación tan crítica y dependiente de concretos más nobles, que aun así, los resultados esperados muchas veces no se obtienen al colocar las estructuras bajo la necesidad de refuerzos para garantizar la seguridad.
Los resultados encontrados en el laboratorio y en el campo, pueden ser un buen indicador de que esta tecnología es benéfica para incrementar las resistencias finales para aplicaciones de concreto lanzado. Sin embargo, las pruebas previas con materiales específicos de cada obra son importantes para definir la mejor dosis a adoptar.

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