TB-1401 — Uso de V-MAR® 3 (Aditivo Modificador de Reología) para Instalar Concreto Sumergido

La capacidad de instalar concreto sumergido directamente es deseable debido a que el concreto podrá instalarse mediante tremie, bombeo o vertido en áreas cubiertas con agua sin tener que extraer el agua del sitio, con lo que se reducirían los costos de construcción.

En el pasado, las agencias ambientales han manifestado su preocupación sobre los efectos de las partículas de cemento arrastradas (lavadas) por el agua y los álcalis sobre la vida acuática. Una forma de abordar estas cuestiones por lo menos de forma parcial sería utilizar mezclas antiwashout (anti-lavado) para el concreto.

La instalación exitosa del concreto sumergido depende de una cantidad de factores que incluyen la obtención de una mezcla de concreto adecuada. Un concreto altamente fluido con una relación de agua/cemento baja, fabricado con cantidades relativamente altas de arena fina usualmente es un requisito mínimo. Recomendaciones adicionales para el diseño e instalación  de la mezcla de concreto sumergido se pueden encontrar en ACI 304 (Guía para la Mezcla, el Transporte y la Instalación de Concreto) y ACI 546.2R (Guía para la Reparación Sumergida del Concreto). 

El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos ha jugado un papel muy importante en el desarrollo de herramientas previstas para apoyar la industria con el desarrollo de mezclas adecuadas para la instalación de concreto bajo el agua. Los dos documentos claves generados hasta la fecha son CRD-C 61-89ª Método de Prueba para la Determinación de la Resistencia de Concreto Recién Mezclado al Lavado en el Agua (publicado 12/01/1989) y CRD-C 661-06 Especificaciones para las Mezclas Antiwashout (anti-lavado) para el Concreto (publicado 03/01/2006).

V-MAR® 3 tiene una estructura polimérica única que, bajo la influencia de la energía (por ejemplo la vibración, la mezcla o el bombeo), se alinea y permite al concreto fluir fácilmente. En este punto, los polímeros se deslizan uno sobre el otro en la dirección del flujo reduciendo el límite elástico del concreto. Conforme se elimina la energía, los polímeros se entrelazan dejando el concreto igual que antes del movimiento. Estas propiedades hacen de V-MAR 3 un candidato ideal para ser utilizado como Mezcla Antiwashout (anti-lavado). 

Las especificaciones comunes sugieren un lavado máximo entre 5 – 8% para reducir la lechada. Aunque estos límites se consiguen con relativa facilidad en laboratorios, en condiciones de campo dichos límites son difíciles de alcanzar. El uso de una mezcla antiwashout (anti-lavado) como V-MAR 3 puede simplificar la estrategia para desarrollar un diseño de mezcla con el nivel requerido de resistencia al lavado. Aunque un lavado real de 5 – 8 % suena como una gran cantidad de material a ser descargado al cuerpo de agua, la Figura 1 demuestra que dicha pérdida de peso puede generar un efecto insignificante sobre la composición de la mezcla de concreto instalada. 

El efecto insignificante de un lavado de 5 – 8 % también puede deducirse de los datos en la Tabla 1, la cual ilustra con claridad como el uso de V-MAR 3 puede reducir de manera significativa la cantidad de concreto lavado sin ejercer un impacto significativo sobre las demás propiedades físicas del concreto. Podemos ver que no tiene ningún efecto significativo sobre el tiempo de fraguado, y tiene un impacto insignificante sobre la incorporación del aire y el desarrollo de resistencia. 

TABLA 1. Desempeño de V-MAR 3 en Pruebas Desarrolladas de conformidad con CRD-C 661-06

CRD-C 661 – 06 requiere la selección de un diseño de mezcla de control que demuestre una pérdida de peso (lavado) de 10 – 20%. La mezcla de prueba (concreto con mezcla de anti-lavado) debe por lo tanto poder reducir la cantidad de lavado a 50% o menos del control para que se pueda clasificar como mezcla anti-lavado. Al igual que con otras normas del concreto, como ASTM C494, esta especificación está diseñada para determinar si el producto demuestra características de desempeño adecuadas para su uso como mezcla anti-lavado, y no para proveer un diseño de mezcla de concreto sumergido universal. 

Para proyectos específicos, especificaciones máximas de lavado afectarán la proporción del concreto. Los límites máximos anti lavado normalmente están entre 5 – 8%, dependiendo de la amenaza al ambiente percibida. El concreto típicamente tendrá un contenido alto a base de cemento, 600 lbs/yd3 (356 kg/m3) o superior, y un nivel máximo de a/c de 0,45 o menos. Las puzolanas se emplean frecuentemente para mejorar las características de flujo y reducir la probabilidad de lechada. Los contenidos de árido fino están entre el rango de 45 – 55% por volumen del árido total, y el asentamiento está entre 6 – 9 in. (150 – 230 mm) o incluso más si se requieren flujos prolongados. La incorporación de aire debe evitarse a menos que el concreto pretenda ser expuesto a ciclos de congelamiento y descongelamiento. 

La selección final de la mezcla debe basarse, de ser posible, en instalaciones de prueba bajo el agua en una caja de instalación o una fosa a la que se le pueda extraer el agua después de la instalación. Las instalaciones de prueba deben examinarse en relación a la rectitud de la superficie del concreto, la cantidad de lechada presente, la calidad del concreto a una distancia de flujo extrema y el flujo alrededor de los elementos incrustados, si aplica.

Se puede esperar una calidad excelente de concreto instalado bajo el agua, debido a que las condiciones de curado serán excelentes y la resistencia a la compresión de las mezclas a menudo estará entre un rango de 4000 a 8000 psi (28 a 55 MPa).

Conclusión

Se ha demostrado que V-MAR 3 presenta unas propiedades de anti-lavado en base a pruebas conforme a CRD-C 661-06. Sin embargo, debido a que el desempeño anti-lavado depende de las proporciones de mezcla, la fineza de los materiales, la relación agua/cemento, y asentamiento, los diseños potenciales de mezcla para un proyecto específico deben evaluarse, con materiales de trabajo reales, para garantizar que el desempeño anti-lavado del diseño de concreto elegido cumpla con las especificaciones del proyecto.