Abrasion 2s3o4a

ABRASIÓN Se define a la abrasión al grado de oposición de una superficie de concreto a ser desgastada por el roce y fricción. Pueden traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión. etc.)

RESISTENCIA DE ABRASIÓN Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a resistir el desgaste por roce, frotamiento y fricción. Este fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre las veredas y losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua. En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión, etc.), siendo esto último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas. EJEMPLOS  Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas son expuestos a abrasión o al desgaste, por lo que en estas aplicaciones el concreto necesita tener alta resistencia a abrasión.  Los resultados de los ensayos indican que la resistencia a abrasión está fuertemente relacionada con la resistencia a compresión del concreto.  Una relación agua- cemento baja y el curado adecuado se hacen necesarios para la resistencia a abrasión.  El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el tratamiento usado también tienen gran influencia sobre la resistencia a abrasión.

EFECTO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN Y DEL TIPO DE AGREGADO SOBRE LA RESISTENCIA A ABRASIÓN DEL CONCRETO (ASTM C 1138).

DAÑOS POR ABRASION POR FROTAMIENTO: 

En pavimentos de concreto, debido al tráfico peatonal, camiones ligeros y arrastre, raspadura y deslizamiento de objetos sobre la superficie (frotamiento).

POR FRICCION: 

En pavimentos de concreto debido a montacargas, camiones pesados y automóviles, con o sin cadenas (frotamiento, raspadura y percusión)

POR EROSION DE MATERIALES ABRASIVOS: 

Estructuras hidráulicas corno vertederos, estribos de puentes y túneles, debido a la acción de materiales abrasivos transportados por corrientes lentas de agua (frotamiento más raspadura).

EROSION POR CAVITACION: 

Diques, vertederos, túneles y otros sistemas transportadores de agua, donde la velocidad del agua es alta y hay presencia de bajas presiones. Se produce una separación del flujo de agua de la superficie. A esto por lo general se le conoce como erosión por cavilación.

FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DEL CONCRETO La resistencia a la abrasión del hormigón es un fenómeno progresivo. Inicialmente la resistencia está muy relacionada con la resistencia a la compresión en la superficie de desgaste, y la mejor forma de juzgar el desgaste de un piso es en base a esta resistencia. Entonces el factor principal reside en qué tan resistente es desde el punto de vista estructural o mecánico, la superficie expuesta al desgaste. A medida que la pasta se desgasta los agregados finos y gruesos quedan expuestos; la abrasión y los impactos provocarán una degradación adicional relacionada con agregados y la dureza de los agregados. Se ha demostrado en base a ensayos y experiencias en obra que la resistencia a la compresión del hormigón es proporcional a su resistencia a la abrasión. Debido a que la abrasión ocurre en la superficie, es crítico maximizar la resistencia superficial. La resistencia se puede incrementar utilizando mezclas para espolvorear en seco y capas de acabado, técnicas de acabado y procedimientos de curado adecuados. No se debe confiar exclusivamente en los resultados de ensayos de compresión realizados sobre probetas cilíndricas, sino que se debería prestar particular atención a la instalación y acabado de la superficie del piso. Para una mezcla de hormigón determinada, la resistencia a la compresión de la superficie se mejora:  Evitando la segregación de los componentes  Eliminando la exudación  Estableciendo un adecuado cronograma para el acabado Minimizando la relación agua cemento superficial (prohibiendo agregar agua a la superficie para facilitar el acabado)  Trabajando la superficie con un fratás duro  Utilizando procedimientos de curado adecuados. Una dosificación económica para lograr mayor resistencia a la compresión incluye el uso de una relación agua cemento mínima y agregados de tamaño adecuado.

Se debe considerar la calidad de los agregados en la región de la superficie. Se han desarrollado varias maneras de medir el desgaste o la resistencia a la abrasión, a nivel de laboratorio como a escala natural; pero los resultados son bastante relativos pues ninguna de ellas puede reproducir las condiciones reales del uso de las estructuras, ni dar una medida absoluta en términos numéricos que puede servir para comparar condiciones de uso o concretos similares; por lo tanto el mejor indicador es evaluar principalmente factores como la resistencia en compresión, las características de los agregados, el diseño de mezcla, la técnica constructiva y el curado. (ACI Comité 201 2R, 2001)

RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DE LA ABRASIÓN Teniendo claros estos conceptos, es obvio que en la medida que desarrollemos las capacidades resistentes de la capa de concreto que soportará la abrasión, lograremos controlar el desgaste. Las siguientes medidas permitirán lograr una resistencia a la compresión adecuada, con lo cual se obtendrán superficies de hormigón resistentes a la abrasión: 39  Baja relación agua-cemento en la superficie: Utilizar aditivos reductores del agua, una mezcla dosificada de manera de eliminar

la exudación, o planificar el acabado de manera de evitar añadir agua durante el fratasado; la deshidratación al vacío puede ser una buena opción.  Correcta graduación del agregado fino y el agregado grueso: el tamaño máximo del agregado grueso se debería seleccionar de manera de optimizar la trabajabilidad y minimizar el contenido de agua.  Utilizar el menor asentamiento consistente con una correcta colocación y compactación y dosificar la mezcla de acuerdo con el asentamiento deseado y la resistencia requerida.  El contenido de aire debería ser consistente con las condiciones de exposición. Para los pisos interiores no sujetos a congelamiento y deshielo es preferible que el contenido de aire sea menor o igual que 3%. Además de tener un efecto adverso sobre la resistencia, los contenidos de aire elevados pueden provocar la aparición de ampollas si el acabado no se realiza en el momento indicado. No se debería utilizar aire incorporado si se utilizan mezclas para espolvorearen seco, a menos que se sigan precauciones especiales. Se estima que la superficie aludida debe tener una resistencia en compresión mínima de 280 kg/cm2 para garantizar una durabilidad permanente con respecto a la abrasión, lo cual indica que es necesario emplear relaciones Agua/Cemento bajas, el menor slump compatible con la colocación eficiente, agregados bien graduados y que cumplan con los límites ASTM C-33 para gradación y abrasión, así como la menor cantidad posible de aire ocluido. PRECAUCIONES PREVIAS A LA PRODUCCIÓN  Está demostrado que un elemento fundamental en el resultado final lo constituye la mano de obra y la técnica de acabado.  Cuando se procede a realizar el acabado sin permitir la exudación natural de la mezcla, la capa superficial se vuelve débil al concentrarse el agua exudada, incrementándose localmente la relación Agua/Cemento.  Se considera que en condiciones normales, el acabado debe ejecutarse alrededor de dos horas luego de la colocación del concreto y habiéndose eliminado el agua superficial.  La cantidad de energía que pone el operario en el proceso de acabado tiene relación directa con el grado de compactación de la superficie habiéndose comprobado experimentalmente una gran diferencia cuando éste trabajo se ejecuta con acabadoras mecánicas (de uso no muy corriente en nuestro medio).

 Es usual apreciar la costumbre generalizada de espolvorear cemento sobre la superficie húmeda con objeto de “secarla” y terminar antes con el acabado, lo cual constituye una práctica negativa si aún continúa la exudación, pues la película de cemento actúa como una barrera impermeable reteniendo el agua y favoreciendo que disminuya localmente la relación Agua/Cemento.  Si este procedimiento se efectúa luego de la exudación y se integra el cemento o un mortero seco con el resto de la pasta, el efecto es muy beneficioso pues se consigue reducir localmente la relación Agua/cemento e incrementar la resistencia, por lo que el concepto básico está en la oportunidad en que se hace esto y no en la acción misma. Otra precaución importantísima está constituida por la técnica de curado pues de nada sirve tener materiales y un diseño de mezcla excelentes si luego no propiciamos las condiciones para que se desarrolle la resistencia, y que son temperatura y humedad adecuadas. EL CURADO Debe iniciarse inmediatamente después de concluido el acabado superficial siendo recomendable mantenerlo no menos de 7 días cuando se emplea cemento Tipo I y un tiempo mayor si se emplean cementos de desarrollo lento de la resistencia. Otras técnicas de curado como el secado al vacío son mucho más eficientes en cuanto a resultados, pero no constituyen soluciones que se puedan generalizar en nuestro medio por su costo, por lo que es necesario aplicar las técnicas convencionales como son el riego continuo o las “arroceras” que son alternativas simples y efectivas si se aplican bien y con continuidad. Una técnica probada mundialmente (Ref. 12.13) que mejora notablemente la resistencia a la abrasión de las superficies de concreto consiste en emplear el denominado “concreto fibroso” (Fiber concrete) del cual ya hemos hablado en el Capítulo 10. Hay una variedad muy grande de tratamientos adicionales para lograr una superficie mucho más resistente que la obtenida con un concreto standard, y para ciertos casos especiales no hay otra opción que recurrir a ellos, sin embargo la recomendación principal es el no usarlos sin antes evaluarlos en forma práctica. En el caso de productos del tipo que vienen listos para su uso en obra, hay que tener cuidado pues los fabricantes no pueden cubrir con un solo producto la infinidad de parámetros involucrados en lo que al concreto se refiere, luego hay que

aplicar las recomendaciones de ellos con sentido común y comprobar sus bondades antes de incluirlos en las obras. La resistencia del concreto a la abrasión y/o al impacto localizado es una propiedad que depende en gran medida de la calidad de la pasta y del agregado que está cerca de la superficie recibiendo impactos localizados y esfuerzos abrasivos. En aquellos casos en los que la capa de desgaste no es grande, la presencia de un agregado fino duro y resistente en una pasta de buena calidad puede ser necesaria para proporcionar a la superficie la dureza necesaria. Ejemplos de ello son los pisos industriales en los que la exposición del agregado no es conveniente, determinadas estructurales hidráulicas en la que la cavitación es un factor a ser considerado, y los pavimentos. La dureza del agregado es necesaria para resistir ralladuras, desgastes y tipos de pulido por fricción en servicio dado que es la más importante característica individual que controla el desgaste de los agregados. Las normas ASTM C 131 ó ASTM C 535, esta última para agregados mayores de 1 ½”, generalmente conocidas como Normas para El Ensayo de los Ángeles, son empleadas como un ensayo de calidad para determinar la resistencia a la abrasión, al impacto y tiende a romper agregados duros y frágiles, los cuales generalmente no romperían en servicio. En conocido que no hay una buena correlación entre el desgaste en el Ensayo de Los Ángeles y el del concreto en servicio. Este ensayo puede proporcionar un medio de identificación de materiales obviamente inferiores los cuales tienden a degradar el agregado durante la producción, en el manejo, o ya en servicio Debe tenerse presente que en el ensayo de los Ángeles un bajo valor, puede no garantizar una buena resistencia a la abrasión de la superficie del concreto. Inversamente, un alto valor en los resultados del ensayo de Los Ángeles puede no ser un indicio de una buena resistencia a la abrasión del concreto. Para concretos en los que la resistencia a la abrasión es importante, los ensayos de abrasión de los concretos que contienen el agregado propuesto deberán ser efectuados por un procedimiento de ensayo adecuado. Los métodos ASTM C 418, ASTM C 779, y ASTM C 994 proporcionan un conjunto de procedimientos para determinar el grado de abrasión en el concreto seco; y el Método CRD-C 63 proporciona un

método de ensayo a ser empleados para concretos ser utilizados debajo del agua.