Son muchas las ventajas que ofrece el concreto como material de construcción, más aún con el avance de la tecnología y el uso de aditivos que posibilita obtener concretos de muy altas resistencias y de excelente desempeño. El concreto es un material que exige una serie de cuidados durante su fabricación, colocación, fraguado y maduración. El proceso constructivo utilizando concreto no culmina al colocarlo en el sitio, pues este material por sus componentes aumenta resistencia a través del tiempo y requiere de cuidados especiales.

Estudios sobre el curado del concreto presentan evidencia sobre diversas metodologías. La aplicación de un producto para el curado aumenta el contenido de humedad del concreto y permite una mayor hidratación del cemento (Wang, Cable, & Ge, 2006). Investigación respecto a superficies de pavimento han intentado relacionar la aplicación de productos curadores y su relación con el ambiente de trabajo de las estructuras. (Ye, Shon, & Zollinger, 2010). Para concreto prefabricado, estudios evalúan la eficacia del curado de concreto utilizando metodologías como vapor o carbonatación. (Rostami, Shao, & Boyd, 2012). En el año 2018 se desarrolla una investigación para determinar la resistencia a la compresión del concreto al ser curado con compuestos líquidos formadores de membrana, según el estudio, los tratamientos de curado al perder su efecto sugieren valores de resistencia en el concreto similares sin importar el método empleado. (Corrales, 2018). Investigaciones relacionadas con productos curadores concluyen que durante la construcción, la resistencia del concreto se controla mediante la elección de materias primas que aseguren un adecuado diseño de mezcla y adopción de procedimientos de curado (Liang, Quan, & Han, 2019).

No obstante que investigaciones y especificaciones técnicas de los productos curadores indican mejoras en el curado del concreto, su utilización y posibles ventajas deben ser experimentalmente verificadas para las condiciones y tipos de concretos fabricados en Costa Rica.

La construcción es una actividad que se caracteriza por requerir una cantidad elevada de capital económico, un deficiente uso de los recursos materiales o calidad final del producto puede incidir en el éxito o fracaso de un proyecto. Para el campo académico y profesional, la información permite desarrollar recomendaciones experimentalmente válidas al utilizar este tipo de productos para mejorar procesos o resultados. La investigación amplía la literatura al utilizar un procedimiento estandarizado (ASTM C157/C157M-17,2017) y modificarlo a la variable de estudio (productos curadores).

El objetivo consiste en evaluar a partir de ensayos de laboratorio el comportamiento en las resistencias a compresión simple, módulo de ruptura y la contracción o expansión de un concreto hidráulico cuando el curado se realiza por medio de productos curadores. Para lograrlo se obtienen parámetros físicos y mecánicos de los materiales que constituyen la mezcla de concreto, así como sus características en estado fresco y endurecido. Se realiza finalmente una correlación y validación estadística de los resultados.

El concreto es un material que sufre contracciones tanto en su estado fresco como endurecido. Al hidratarse las partículas de cemento inicia el proceso de fraguado, según la ASTM C125-18ª,2020. corresponde con: “El proceso, debido a reacciones químicas, que ocurre después de la adición del agua de mezcla, eso resulta en un gradual desarrollo de la rigidez de la mezcla cementicia”. La misma norma define el tiempo de fragua como: “El tiempo transcurrido desde la adición del agua de diseño con la pasta de cemento hasta que la mezcla alcanza un grado específico de rigidez medido por un procedimiento específico”. El cambio del volumen del concreto empieza justo después del colado (colocación). En su estado fresco (plástico) el concreto sufre generalmente dos tipos de contracciones, la autógena y la plástica. La contracción autógena es la reducción macroscópica del volumen de la pasta de cemento, mortero o concreto, causada por la hidratación del cemento. (PCA, 2004). La contracción plástica resulta de la rápida evaporación de la humedad de la superficie, superando la tasa de sangrado (PCA, 2004). En su estado endurecido, el concreto sufre contracciones por secado, se expande ligeramente con el aumento de humedad y se contrae con la pérdida de la misma. (PCA, 2004)

El curado es el nombre con el que se denomina a todo proceso utilizado para promover la hidratación del cemento, lo que conlleva al desarrollo de la resistencia del mismo (Neville, 2010). La duración y el tipo de curado pueden afectar la tasa y la cantidad final de contracción por secado.

Se utilizó infraestructura y equipo proporcionado por el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (Lanamme UCR). El equipo utilizado es comprobado para verificar su idoneidad y que no constituya una variable al realizar la investigación. El material grueso corresponde con agregados con un máximo nominal de 12,5 mm a 4,75 mm según la ASTM C33/C33M-18, el agregado fino se ajusta también a ésta especificación, ambos agregados son de procedencia de río. El cemento es del tipo MM/C (C-P)-28 (Cemento hidráulico modificado mixto conteniendo una cantidad de caliza (C) y de ceniza volante (P) entre el 36% y el 55% en masa, y de clase de resistencia 28). Se utilizan tres tipos de productos curadores, el primero corresponde a un producto curador transparente a base de silicatos que no produce membrada (C1), el segundo es un producto curador formador de membrana a base de resinas (C2) y el tercero es un producto curador formador de película a base de solución coloidal (C3).

Se realizaron ensayos de laboratorio para determinar la idoneidad de los agregados, cemento y mezcla de concreto en su estado fresco y endurecido. Para los agregados, su respectivo muestreo y reducción se realiza con base a las normas ASTM D75/D75M-14 y ASTM C702/C702M-18. Para su caracterización se realizaron tres réplicas según corresponda para las normas de ensayos ASTM C40/C40M-16, ASTM C117-17, ASTM C136/C136M-14, ASTM C127-15, ASTM C128-15 y ASTM C29/C29-17a. Para el cemento se obtienen muestras representativas en base a la norma ASTM C183/C183M-16 y se caracteriza mediante la ejecución de ocho réplicas para cada uno de los siguientes procedimientos: ASTM C187-16, ASTM C191-18a, ASTM C188-17, ASTM C430-17, ASTM C1437-15 y ASTM C109-16a. Las mezclas de concreto se diseñan según el procedimiento ACI 211.1-91 para un rango de asentamiento (ASTM C143/C143M-15a) entre 75 mm a 100 mm, relación a/c (agua / cemento) de 0,58 y una resistencia a la compresión mínima de 21 MPa. El moldeo de los especímenes se ejecuta según lo descrito en la norma ASTM C192/C192M-18 para cilindros de concreto (150 mmx 300 mm) y vigas estandarizadas (150 mm x 150 mm x 500 mm). Para cada uno de las 11 batidas de concreto en su estado fresco se registró la temperatura según norma ASTM C1064/C1064-17, así como el contenido de aire según la norma ASTM C231/231M-17a. Con respecto al concreto en su estado endurecido, para determinar la resistencia a la compresión se utilizó la norma ASTM C39/C39M-18 y el procedimiento ASTM C78/C78M-18 para obtener su correspondiente módulo de ruptura. Respecto a los especímenes para el control de contracción, se fabricaron vigas (75 mm x 75 mm x 250 mm) según lo establece la norma ASTM C157/C157M-17, para los especímenes que corresponden a la condición de curado en cuarto húmedo se siguió estrictamente lo especificado en esta norma; para aquellas que utilizaron productos curadores, se modifica el procedimiento para ajustarse a la investigación. La aplicación de los productos curadores se realiza utilizando una bomba de baja presión y rodillos luego de remover los especímenes de los moldes o del cuarto húmedo según el caso de estudio. La tabla 1 muestra las condiciones de curado y la cantidad de especímenes de prueba.

Tabla 1.

La confiabilidad de los resultados de la caracterización de los materiales se logra por medio de la repetibilidad de los ensayos y la aplicación de estadística descriptiva.

Para el concreto endurecido se utilizó un análisis estadístico descriptivo de los resultados de la resistencia a la compresión, flexión y cambios de longitud del concreto. La normalidad de los resultados se comprueba por medio de estadística inferencial al aplicar análisis de varianza de un solo factor con un nivel de confianza del 95 %, con el fin de determinar si los promedios de las pruebas tienen diferencias significativas. Por medio del Método de Tukey para comparaciones múltiples se determinó cuáles promedios son significativamente similares con un nivel de confianza del 95 %.

Con el producto curador no generador de membrana a base de silicatos (C1), se obtienen las resistencias más bajas a la compresión y mayor contracción al aplicar el curador al desmoldar el espécimen. Sin embargo, al ser aplicado a los 7 días luego de mantener los especímenes en el cuarto húmedo se obtiene el mejor resultado del módulo de ruptura (4,0 MPa) a los 28 días de edad.

El producto curador elaborado a partir de partículas de parafina (C3) es el que genera la mayor efectividad al desarrollo de la resistencia a la compresión y reducción de contracción para la edad de 28 días. Al aplicar el producto curador a los 7 días luego de mantener los especímenes en el cuarto húmedo se obtiene la mayor resistencia a la compresión (39,3 MPa) y la menor contracción del concreto (-0,0352). Una resistencia a la compresión ligeramente menor (37,3 MPa) a los 28 días de edad se obtiene al aplicar el mismo producto curador a los 3 días luego de mantenerlos en el cuarto húmedo.

En general, los curadores, a cualquier edad de aplicación del producto, no disminuyen la retracción del concreto; inmediatamente al extraer el concreto de la cámara húmeda este sufre cambios de volumen abruptos.

Para que los curadores logren una efectividad adecuada en el desarrollo de la resistencia a la contracción y a la flexión en el concreto, se debe curar con agua por un mínimo de tres días previo a la aplicación del producto. Los resultados sugieren mejores resultados al aplicar el producto curador a los 7 días luego de mantener los especímenes en el cuarto húmedo.