Por qué es importante monitorear la variación máxima de la temperatura del nucleo en un hormigón masivo.
La medición del diferencial de temperatura en elementos de hormigón en masa es esencial es un aspecto muy relevante para el control de calidad de un proceso de hormigonado. Debido al efecto de masa, el núcleo de hormigón puede tener una temperatura realmente alta, mientras que la superficie, que se ve muy afectada por las condiciones ambientales, tiende a ser más fría. Si la diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie es demasiado grande, puede causar tensiones térmicas internas. Si la resistencia a la tracción del hormigón no es lo suficientemente alta como para soportar el estrés térmico, puede crear grietas importantes que disminuyen la durabilidad de la estructura.
La código ACI 207-Mass Concrete indica que la diferencia de temperatura entre el núcleo del elemento y la superficie debe permanecer inferior a 20ºC durante el curado. En la mayoría de los casos, este enfoque es muy conservador, en otros casos puede ser una sobreestimación del gradiente permisible. Por ende existen varios criterios en la especificaciones tecnicas de obra para el monitoreo de hormigones masivos.
A medida que el hormigón se endurece, la resistencia a la tracción aumenta, lo que significa que el hormigón es capaz de soportar un gradiente de temperatura más alto a medida que se desarrolla el curado. En el pasado, la obtención de la resistencia real del hormigón colocado en lugar de trabajo era un desafío, pero con los desarrollos recientes en la tecnología, el uso de la madurez para determinar la resistencia del hormigón colocado se vuelve mucho más fácil. Al medir la resistencia in situ en función de la madurez, es posible determinar la diferencia de temperatura real permitida para evitar el agrietamiento. La siguiente ecuación de límite de diferencia de temperatura puede ser usada:
f’t, que representa la resistencia a la tracción, se puede controlar en la superficie del elemento de masa utilizando el método de madurez. Esto requiere una calibración de madurez antes del vertido. “E” representa el módulo de elasticidad y “C” el factor de fluencia, que puede tomarse como 1 para ser conservador. El coeficiente de dilatación térmica (CTE) puede obtenerse realizando la prueba AASHTO T336. Se proporciona información adicional sobre cómo obtener estos factores en ACI 207.2R.
Otra recomendación más simple es considerar el máximo gradiente de temperatura permitido como 0.4 °C/cm por cm de profundidad hasta el núcleo, lugar donde se produce la temperatura máxima, para poder evaluar estos aspecto se instalan dos sensores de temperatura como se aprecia en el siguiente esquema donde se instala un sensor de temperatura en la superficie y otro en el núcleo, al procesar los datos es posible entregar, todos los aspectos normativos requeridos para respaldar calidad y durabilidad
A continuación es posible ver un extracto del reporte generado automáticamente mediante el uso de dos sensores SmartRock2 uno colocado en la superficie y otro colocado en el núcleo de una misma sección como se indico anteriormente
Es fácilmente observable cómo el sensor de núcleo, en naranjo, registra una temperatura mayor que no es afectada por la temperatura ambiente, a su vez el sensor instalado cercano a la superficie, en azul, si es afectado por la variabilidad de la temperatura ambiente, finalmente en la tabla es posible observar el máximo gradiente de temperatura permitido y el máximo gradiente que se produjo en el elemento.
Ver ejemplo de Reporte Hormigón Masivo con evaluación de gradiente de temperatura