ABRASIÓNSe define a la abrasión al grado de oposición de unasuperficie de concreto a ser desgastada por el roce yfricción.

Pueden traer consecuencias en el comportamiento bajo lascondiciones de servicio indirectamente propiciando el ataquede algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química,corrosión. etc.)

RESISTENCIA DE ABRASIÓN Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad deuna superficie de concreto a resistir el desgaste por roce,frotamiento y fricción. Este fenómeno se origina de variasmaneras, siendo las más comunes las atribuidas a lascondiciones de servicio, como son el tránsito de peatones yvehículos sobre las veredas y losas, el efecto del vientocargado de partículas sólidas y el desgaste producido por elflujo continuo de agua.

En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión noocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traerconsecuencias en el comportamiento bajo las condiciones deservicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otroenemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión,etc.), siendo esto último más evidente en el caso de lasestructuras hidráulicas.

EJEMPLOS

Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas sonexpuestos a abrasión o al desgaste, por lo que enestas aplicaciones el concreto necesita tener altaresistencia a abrasión.

Los resultados de los ensayos indican que laresistencia a abrasión está fuertemente relacionadacon la resistencia a compresión del concreto.

Una relación agua- cemento baja y el curadoadecuado se hacen necesarios para la resistencia aabrasión.

El tipo de agregado y el acabado de la superficie oel tratamiento usado también tienen gran influenciasobre la resistencia a abrasión.

EFECTO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN Y DEL TIPO DE AGREGADOSOBRE 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 deslizamientode objetos sobre la superficie (frotamiento).

POR FRICCION:

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

POR EROSION DE MATERIALES ABRASIVOS:

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

EROSION POR CAVITACION:

Diques, vertederos, túneles y otros sistemastransportadores de agua, donde la velocidad del agua esalta y hay presencia de bajas presiones. Se produce unaseparación del flujo de agua de la superficie. A estopor lo general se le conoce como erosión por cavilación.

FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DELCONCRETO

La resistencia a la abrasión del hormigón es un fenómenoprogresivo.

Inicialmente la resistencia está muy relacionada con laresistencia a la compresión en la superficie de desgaste, yla mejor forma de juzgar el desgaste de un piso es en base aesta resistencia. Entonces el factor principal reside en quétan resistente es desde el punto de vista estructural omecánico, la superficie expuesta al desgaste. A medida que lapasta se desgasta los agregados finos y gruesos quedanexpuestos; la abrasión y los impactos provocarán unadegradación adicional relacionada con agregados y la durezade los agregados.

Se ha demostrado en base a ensayos y experiencias en obra quela resistencia a la compresión del hormigón es proporcional asu resistencia a la abrasión. Debido a que la abrasión ocurreen la superficie, es crítico maximizar la resistenciasuperficial. La resistencia se puede incrementar utilizandomezclas para espolvorear en seco y capas de acabado, técnicasde acabado y procedimientos de curado adecuados. No se debeconfiar exclusivamente en los resultados de ensayos decompresión realizados sobre probetas cilíndricas, sino que sedebería prestar particular atención a la instalación yacabado de la superficie del piso.

Para una mezcla de hormigón determinada, la resistencia a lacompresión 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 facilitarel acabado)

Trabajando la superficie con un fratás duro Utilizando procedimientos de curado adecuados.

Una dosificación económica para lograr mayor resistencia a lacompresión incluye el uso de una relación agua cemento mínimay agregados de tamaño adecuado.

Se debe considerar la calidad de los agregados en la regiónde la superficie.

Se han desarrollado varias maneras de medir el desgaste o laresistencia a la abrasión, a nivel de laboratorio como aescala natural; pero los resultados son bastante relativospues ninguna de ellas puede reproducir las condiciones realesdel uso de las estructuras, ni dar una medida absoluta entérminos numéricos que puede servir para comparar condicionesde uso o concretos similares; por lo tanto el mejor indicadores evaluar principalmente factores como la resistencia encompresión, las características de los agregados, el diseño

de

mezcla, la técnica constructiva y el curado. (ACI Comité 2012R, 2001)

RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DE LA ABRASIÓN

Teniendo claros estos conceptos, es obvio que en la medidaque desarrollemos las capacidades resistentes de la capa deconcreto que soportará la abrasión, lograremos controlar eldesgaste.

Las siguientes medidas permitirán lograr una resistencia a lacompresión adecuada, con lo cual se obtendrán superficies dehormigón resistentes a la abrasión: 39

Baja relación agua-cemento en la superficie: Utilizaraditivos reductores del agua, una mezcla dosificada demanera de eliminar la exudación, o planificar el acabadode manera de evitar añadir agua durante el fratasado; ladeshidratación al vacío puede ser una buena opción.

Correcta graduación del agregado fino y el agregadogrueso: el tamaño máximo del agregado grueso se deberíaseleccionar de manera de optimizar la trabajabilidad yminimizar el contenido de agua.

Utilizar el menor asentamiento consistente con unacorrecta colocación y compactación y dosificar la mezclade acuerdo con el asentamiento deseado y la resistenciarequerida.

El contenido de aire debería ser consistente con lascondiciones de exposición.

Para los pisos interiores no sujetos a congelamiento ydeshielo es preferible que el contenido de aire sea menor oigual que 3%. Además de tener un efecto adverso sobre laresistencia, los contenidos de aire elevados pueden provocar

la aparición de ampollas si el acabado no se realiza en elmomento indicado. No se debería utilizar aire incorporado sise utilizan mezclas para espolvorearen seco, a menos que sesigan precauciones especiales.

Se estima que la superficie aludida debe tener unaresistencia en compresión mínima de 280 kg/cm2  paragarantizar una durabilidad permanente con respecto a laabrasión, lo cual indica que es necesario emplear relacionesAgua/Cemento bajas, el menor slump compatible con lacolocación eficiente, agregados bien graduados y que cumplancon los límites ASTM C-33 para gradación y abrasión, así comola 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 latécnica de acabado.

Cuando se procede a realizar el acabado sin permitir laexudación natural de la mezcla, la capa superficial sevuelve débil al concentrarse el agua exudada,incrementándose localmente la relación Agua/Cemento.

Se considera que en condiciones normales, el acabadodebe ejecutarse alrededor de dos horas luego de lacolocación del concreto y habiéndose eliminado el aguasuperficial.

La cantidad de energía que pone el operario en elproceso de acabado tiene relación directa con el gradode compactación de la superficie habiéndose comprobadoexperimentalmente una gran diferencia cuando éstetrabajo se ejecuta con acabadoras mecánicas (de uso nomuy corriente en nuestro medio).

Es usual apreciar la costumbre generalizada deespolvorear cemento sobre la superficie húmeda conobjeto de “secarla” y terminar antes con el acabado, locual constituye una práctica negativa si aún continúa laexudación, pues la película de cemento actúa como unabarrera impermeable reteniendo el agua y favoreciendoque disminuya localmente la relación Agua/Cemento.

Si este procedimiento se efectúa luego de la exudación yse integra el cemento o un mortero seco con el resto dela pasta, el efecto es muy beneficioso pues se consiguereducir localmente la relación Agua/cemento eincrementar la resistencia, por lo que el conceptobásico está en la oportunidad en que se hace esto y noen la acción misma.

Otra precaución importantísima está constituida por latécnica de curado pues de nada sirve tener materiales y undiseño de mezcla excelentes si luego no propiciamos lascondiciones para que se desarrolle la resistencia, y que sontemperatura y humedad adecuadas.

EL CURADODebe iniciarse inmediatamente después de concluido el acabadosuperficial siendo  recomendable mantenerlo no menos de 7días cuando se emplea cemento Tipo I y un tiempo mayor si seemplean cementos de desarrollo lento de la resistencia.

Otras técnicas de curado como el secado al vacío son muchomás eficientes en cuanto a resultados, pero no constituyensoluciones que se puedan generalizar en nuestro medio por sucosto, por lo que es necesario aplicar las técnicasconvencionales como son el riego continuo o las “arroceras”que son alternativas simples y efectivas si se aplican bien ycon continuidad.Una técnica probada mundialmente (Ref. 12.13) que mejoranotablemente la resistencia a la abrasión de las superficiesde concreto consiste en emplear el denominado “concretofibroso” (Fiber concrete) del cual ya hemos hablado en elCapítulo 10.      Hay una variedad muy grande de tratamientos adicionales paralograr una superficie mucho más resistente que la obtenidacon un concreto standard, y para ciertos casos especiales nohay otra opción que recurrir a ellos, sin embargo larecomendación principal es el no usarlos sin antes evaluarlosen forma práctica.  En el caso de productos del tipo quevienen listos para su uso en obra, hay que tener cuidado pues

los fabricantes no pueden cubrir con un solo producto lainfinidad de parámetros involucrados en lo que al concreto serefiere, luego hay que aplicar las recomendaciones de elloscon sentido común y comprobar sus bondades antes deincluirlos en las obras.

La resistencia del concreto a la abrasión y/o al impactolocalizado es una propiedad que depende en gran medida de lacalidad de la pasta y del agregado que está cerca de lasuperficie recibiendo impactos localizados y esfuerzosabrasivos.

En aquellos casos en los que la capa de desgaste no esgrande, la presencia de un agregado fino duro y resistente enuna pasta de buena calidad puede ser necesaria paraproporcionar a la superficie la dureza necesaria. Ejemplos deello son los pisos industriales en los que la exposición delagregado no es conveniente, determinadas estructuraleshidráulicas en la que la cavitación es un factor a serconsiderado, y los pavimentos.

La dureza del agregado es necesaria para resistir ralladuras,desgastes y tipos de pulido por fricción en servicio dado quees la más importante característica individual que controlael desgaste de los agregados.

Las normas ASTM C 131 ó ASTM C 535, esta última paraagregados mayores de 1 ½”, generalmente conocidas como Normaspara El Ensayo de los Ángeles, son empleadas como un ensayode calidad para determinar la resistencia a la abrasión, alimpacto y tiende a romper agregados duros y frágiles, loscuales generalmente no romperían en servicio.

En conocido que no hay una buena correlación entre eldesgaste en el Ensayo de Los Ángeles y el del concreto enservicio. Este ensayo puede proporcionar un medio deidentificación de materiales obviamente inferiores los cualestienden a degradar el agregado durante la producción, en elmanejo, o ya en servicio

Debe tenerse presente que en el ensayo de los Ángeles un bajovalor, puede no garantizar una buena resistencia a laabrasión de la superficie del concreto. Inversamente, un altovalor en los resultados del ensayo de Los Ángeles puede noser un indicio de una buena resistencia a la abrasión delconcreto.

Para concretos en los que la resistencia a la abrasión esimportante, los ensayos de abrasión de los concretos quecontienen el agregado propuesto deberán ser efectuados por unprocedimiento de ensayo adecuado. Los métodos ASTM C 418,ASTM C 779, y ASTM C 994 proporcionan un conjunto deprocedimientos para determinar el grado de abrasión en elconcreto seco; y el Método CRD-C 63 proporciona un método deensayo a ser empleados para concretos ser utilizados debajodel agua.