1. Introducción.
El curado del concreto es algo de lo que mucho se habla, pero pocos saben exactamente qué es y cómo debe hacerse para obtener óptimos resultados. No existe documento dedicado al tema del concreto, de la construcción de pavimentos, estructuras en general, de la durabilidad y del control del agrietamiento donde no se mencione al curado como la herramienta más económica y eficaz para garantizar una obra durable, resistente y libre de grietas.
El presente artículo recopila la información más relevante disponible actualmente en la literatura sobre este tema, para que, de una manera sencilla y rápida el lector pueda informarse sobre las bases de esta técnica, los métodos existentes, los requisitos y la mecánica del curado para varios ambientes, así como su impacto en la estructura.
Estamos seguros de que una mejor práctica de curado redundará, de inmediato, en la calidad de las construcciones. Esto es particularmente importante en una época, como la actual, donde la durabilidad de las estructuras ha venido a constituirse en un asunto de extrema importancia debido a la cada vez más temprana necesidad de rehabilitar estructuras afectadas por la acción de ambientes agresivos.
2. Definiciones.
El curado, según el ACI 308R, es el proceso por el cual el concreto elaborado con cemento hidráulico madura y endurece con el tiempo, como resultado de la hidratación continua del cemento en presencia de suficiente cantidad de agua y de calor(1).
Esta definición pone de manifiesto dos cosas importantes: el cemento requiere de cierta cantidad de agua para hidratarse (en promedio 25% de la masa de cemento), sin embargo, para garantizar en toda la mezcla de concreto, disponibilidad de agua de hidratación para el cemento es conveniente contar con una cantidad mayor, ya que la hidratación sólo es posible en un espacio saturado. Esto no es un inconveniente ya que aún un concreto de baja relación agua/cemento, por ejemplo 0.45, tiene un 80% de agua por encima de lo requerido por el cemento para hidratarse, sin embargo la prematura desecación del concreto puede reducir el agua en la mezcla, especialmente en elementos laminares, a niveles donde la hidratación será incompleta.
En la medida en que haya suficiente agua el cemento continuará hidratándose hasta que todos los espacios de poros disponibles se vean colmados con los productos de hidratación o hasta que no haya más cemento para hidratar.
Según Powers(2) la clave para el desarrollo tanto de la resistencia mecánica como de las características de durabilidad del concreto, no es tanto el grado de hidratación del cemento, como el grado en que los poros entre partículas de cemento se hayan llenado con los productos de hidratación, dicho de otra manera: la resistencia y la durabilidad dependen fundamentalmente del grado de porosidad de la matriz del concreto.
La Figura Nro.1 muestra el comportamiento macro del concreto en lo que respecta a su desarrollo de resistencia en función del tiempo y del tipo de curado proporcionados(3). Se ve claramente que un defecto de curado erosiona el potencial de resistencia mecánica del concreto e incluso lesiona económicamente el proyecto ya que se obtiene un producto de inferior resistencia y durabilidad a aquel por el cual se pagó.
La Figura Nro.2 muestra el comportamiento micro de morteros con respecto a una variable muy importante como es la permeabilidad, propiedad directamente relacionada con la durabilidad y resistencia a un ambiente agresivo, en función del tiempo de curado(3) .
Nótese, en la figura Nro.2, que entre mayor sea la relación agua/cemento mayor tiempo de curado es necesario para lograr el mismo nivel de permeabilidad. Esto permite concluir que el nivel de llenado de los poros con productos de hidratación depende no sólo del grado de hidratación del cemento sino del volumen inicial de poros en la pasta. Así un concreto con baja relación agua/cemento requerirá un menor grado de hidratación para conseguir cierto nivel de porosidad deseado.
Volviendo a la definición de curado, resalta también en ella, la importancia que tiene para una correcta hidratación y desarrollo de las propiedades mecánicas el calor. Para lograr la
hidratación del cemento y que el concreto fragüe y endurezca, es necesario que la
temperatura de la mezcla supere los 5°C, requerimiento que no es difícil de lograr en
nuestro medio, pero que puede constituirse en todo un reto en ciertas aplicaciones (reparaciones de losas en cuartos fríos, colocación de concreto en alta montaña o en
ciudades donde se presenten heladas).
Así como con bajas temperaturas los procesos de hidratación, endurecimiento y ganancia de resistencia se ven retardados, en climas cálidos estos procesos se aceleran. Mientras una mezcla curada a bajas temperaturas puede alcanzar a los 28 días una resistencia igual o mayor que la de diseño, en climas cálidos se genera un rápido desarrollo de resistencia inicial, pero, si el proceso de curado es inadecuado o insuficiente, es factible que no se alcance la resistencia potencial del concreto.
El ACI 305 define clima cálido como: cualquier combinación de alta temperatura ambiente, baja humedad relativa, velocidad del viento y radiación solar, que afecte la calidad de la mezcla fresca o del concreto endurecido. En algunos documentos se complementa la definición anterior citando la temperatura mínima que debe exhibir la mezcla para que se dé la condición de concreto en clima cálido, el valor es 29°C.
En lo que se refiere a las condiciones para elaborar y colocar concreto el ACI 306 define clima frío como: período en el que, por más de tres días consecutivos, se presentan las siguientes condiciones:
- El promedio de temperatura diaria del aire es menor a 5°C, y
- Durante más de la mitad del día (o de un período de monitoreo de 24 horas) temperatura del aire no supera los 10°C.
Aunque en la anterior definición no se cita la humedad relativa, ésta es de vital importancia cuando se trata de curar adecuadamente el concreto para que desarrolle todo su potencial. Una baja humedad relativa es de importancia al desencofrar el elemento no sólo por la fisuración que pueda provocar el choque térmico entre un medio ambiente muy frío y la masa de concreto caliente, sino por la desecación que puede generarse y que, por supuesto, va en disminución de la hidratación del cemento.
3. Razones para curar el concreto.
En sentido práctico curar el concreto es garantizar las condiciones óptimas de humedad y temperatura necesarias para que el concreto desarrolle su resistencia potencial (compresión y flexión), se reduzca la porosidad de la pasta, en especial en el recubrimiento de concreto sobre las armaduras, haciendo que el ingreso de humedad y agresivos hacia el interior del elemento de concreto endurecido se vea disminuido, garantizando así, que la estructura cumpla con la vida útil de diseño requerida por el propietario. En consecuencia, es necesario curar el concreto regando agua sobre su superficie, cuando existan las condiciones suficientes para considerar que el concreto, por sí solo, no tendrá suficiente agua para desarrollar sus propiedades o, aunque es suficiente, una buena parte se evaporará de la mezcla debido a la incidencia de factores externos que actúan sobre la superficie libre del elemento.
Un buen y oportuno curado aumenta la resistencia a la abrasión de pisos de concreto, vías y obras hidráulicas, reduce la posibilidad de aparición de grietas por contracción plástica, y, aunque no la puede evitar, retarda la contracción de secado haciendo que se
desarrolle a una edad de la estructura tal que la resistencia mecánica, especialmente a tensión, haya alcanzado un nivel suficientemente alto para que pueda contribuir, en unión con la armadura, a controlar el agrietamiento.
4. Cuándo y cómo curar el concreto.
Los requerimientos de curado de las estructuras, el tipo de curado a aplicar y su extensión pueden variar dependiendo de muchos factores, entre los que pueden citarse: el tipo de elemento estructural, los materiales que lo componen, en particular el tipo de cementante, las condiciones climáticas de la zona e incluso el microambiente que rodea a la estructura, el tipo de estructura, las condiciones de servicio, la durabilidad deseada y, por último, el grado de agresividad del medio que la rodea.
Según el ACI 308: “Las medidas de curado se deben poner en práctica tan pronto como el concreto esté en riesgo de secarse prematuramente y cuando dicho secado deteriore el concreto o impida el desarrollo de las propiedades requeridas”.
“El curado debe prolongarse hasta que el secado de la superficie del concreto no afecte el concreto y hasta que la hidratación del cementante haya progresado de tal manera que las propiedades deseadas para el concreto ya se han obtenido, o hasta que sea claro que las propiedades deseadas se seguirán desarrollando por sí mismas.”
La experiencia del constructor con las condiciones climáticas en las que se trabaja con el concreto en su región y con las mismas mezclas que se elaboran en obra o que ofrecen las centrales concreteras, constituyen la mejor guía para estimar los requerimientos de curado, el sistema a emplear y el tiempo por el cual debe prolongarse.
5. Mecánica del curado.
Desde que los componentes se unen mediante el proceso de mezclado hasta que adquiere sus propiedades definitivas, el concreto pasa por varias fases o etapas bien marcadas las cuales permiten diferenciar también los requerimientos de curado para cada una de ellas. Puede ser necesario, entonces, implementar los cuidados para evitar la evaporación prematura del agua de la mezcla desde el mismo momento de su transporte al sitio de colocación, durante la misma y continuarlos durante el fraguado y el desarrollo de resistencia. Para cada una de estas etapas puede ser necesario implementar medidas de curado distintas.
Esto nos permite llegar a una primera conclusión: No todas las estructuras se curan igual. Así que el curado de una estructura de concreto reforzado, en un lugar definido, bajo unas condiciones ambientales reinantes específicas, con el tipo de material a emplear (tipo de cemento, relación agua/cemento) y con unas especificaciones del proyectista en cuanto a resistencia (forma como debe evolucionar, nivel máximo a alcanzar) y durabilidad (vida útil requerida, grado de permeabilidad, resistencia al ingreso de sustancias dañinas, máxima amplitud de fisura) dadas, es una actividad que debe diseñarse.
Incluso, si la estructura va a recibir un recubrimiento especial (pintura, recubrimiento epóxico) o se va a enchapar, puede ser necesario estudiar la conveniencia de usar curadores que dejen residuos sobre la superficie que impidan la adherencia de posteriores recubrimientos, o definir el método que se va a emplear para retirarlos.
Vale la pena citar aquí los diferentes métodos de curado existentes: Básicamente existen dos sistemas de curado que permiten mantener cierto nivel de humedad en el concreto.
- Aplicación continua o frecuente de agua.
- Uso de materiales sellantes o de compuestos curadores líquidos para evitar la evaporación.
5.1. Curado con agua:
Dentro del sistema se contemplan varios procedimientos:
Por inmersión:
Es el método que produce los mejores resultados, pero presenta inconvenientes de tipo práctico, pues implica inundar o sumergir completamente el elemento de concreto.
Mediante el empleo de rociadores aspersores:
Con este método se consiguen buenos resultados y es fácil de ejecutar. Tiene el inconveniente de que la intermitencia o la aplicación ocasional, pueden conducir a un curado deficiente. El agua para curado del concreto debe estar libre de contaminantes y
materiales deletéreos. En general se puede usar agua potable y en general agua que cumpla la norma de agua de amasado para concreto (ASTM C-59). El agua de curado no
debe estar a una temperatura tal que cree al aplicarla un choque térmico al concreto, pues puede fisurarlo. Se recomienda que el agua no esté a una temperatura inferior en 11°C a la temperatura de la masa del concreto.
Empleo de tejidos de fique o de otros materiales absorbentes:
Estos tejidos mantienen la humedad en superficies tanto verticales como horizontales, pero deben ser humedecidos periódicamente, con el riesgo de que si no se mantiene el nivel de humedad el curado es deficiente. Además, presentan el problema de absorber, eventualmente, el agua útil del concreto. Deben traslaparse adecuadamente y con holgura y se debe colocar sobre sus extremos arena o bolsas con tierra u otro material pesado que impida que el viento los desarregle y descobije porciones del elemento de concreto.
Curado con arena, tierra o aserrín:
Se emplea con algún éxito el curado mediante el cubrimiento del concreto con alguno de los citados materiales; los dos primeros son muy útiles cuando se presentan vientos fuertes. Tienen, además de los inconvenientes de los tejidos de fique, el problema de que pueden manchar el concreto o deteriorarlo como sucede con el aserrín proveniente de maderas con alto contenido de ácido tánico.
5.2. Materiales sellantes.
Esta categoría incluye las láminas y los compuestos curadores líquidos que forman membrana.
Película de plástico: Son livianas y se extienden fácilmente en superficies horizontales; en elementos verticales es más complicada su utilización. La película de plástico debe tener un espesor mínimo de 0.1mm. Se usan generalmente plásticos blancos, transparentes y negros. Los primeros reflejan los rayos del sol mientras protegen, son útiles, como los transparentes, en clima cálido. El plástico negro absorbe calor de los rayos del sol y calienta la pieza estructural, por tal razón es útil para generar un curado adecuado del concreto a bajas temperaturas o acelerar “gratis” resistencias aprovechando la radiación solar. Cuando se precisa un excelente acabado del concreto, como en el caso del concreto arquitectónico “cara vista”, el empleo de películas plásticas para el curado puede dar como resultado la aparición de manchas en el concreto debidas a la distribución no homogénea del agua y al movimiento de sustancias solubles en la superficie.
Papel impermeable:
Su uso es similar al de las películas de plástico. Cuando se usa papel para cubrir placas debe proveerse cierta holgura para que sobresalga de las mismas; además; se hace necesario colocar en los bordes materiales pesados (arena, tablas, etc.) para evitar que el viento lo desplace.
6. Compuestos de curado
Los compuestos líquidos de curado que forman membrana deben cumplir las especificaciones de la Norma ASTM C 309.
Entre las materias primas que normalmente se usan en la fabricación de compuestos de curado se pueden citar: ceras, resinas, caucho clorado y disolventes altamente volátiles. Dichos compuestos deben estar diseñados de tal manera que formen un sello poco tiempo después de haber sido aplicados; además, no deben reaccionar con la pasta de cemento.
Normalmente se le adiciona un pigmento (blanco, gris, rojo) a dichos compuestos de curado, con el fin de provocar la reflexión de los rayos solares; además, el pigmento hace visible el compuesto al operario, facilitándole el control de cubrimiento.
Los compuestos que forman membrana normalmente se aplican con fumigadora manual o rociadores mecánicos. Se recomienda aplicarlos en dos capas, la segunda de las cuales debe aplicarse en dirección perpendicular a la primera para garantizar la uniformidad del sello.
El momento óptimo para la aplicación de los compuestos líquidos es aquel en el cual se observa que ha desaparecido agua libre de la superficie del concreto, aunque sin demorar la aplicación tanto que el compuesto sea absorbido por los poros superficiales del concreto.
En condiciones ambientales críticas: alta temperatura, baja humedad relativa y vientos fuertes, además de prever la utilización de barreras para el viento y pantallas que proporcionen sombra, se debe combinar el curado con agua con la aplicación del compuesto líquido. El procedimiento incluye rociar agua, continua y suavemente, sobre la superficie del concreto por un lapso aproximado de 2 horas y proceder luego a aplicar el compuesto curador líquido.
Los compuestos que forman membrana tiene ventajas grandes sobre los demás sistemas que pueden ser explotadas por el constructor(1):
- No requieren que se les mantenga humedecidos para asegurar que no absorban agua de la mezcla.
- Muy fácil manejo, a diferencia de las telas, arena, paja, pasto.
- Pueden ser aplicados antes de que inicie la aplicación del curado húmedo y se complementan.
Aunque no es compuesto de curado, la aplicación de un retardador de evaporación cobra cada vez mayor vigencia en labores de construcción de pisos y pavimentos ya que permite hacer el afinado después de que cesa la exudación y antes del fraguado final, sin que sea necesario agregar agua a la superficie, práctica que puede debilitar la superficie del piso endurecido. Son productos orgánicos en solución acuosa que tienen la capacidad de producir una película molecular en la superficie del agua de exudación que reduce la velocidad de evaporación del agua de la mezcla.
7. Secuencia del curado y duración de las diferentes etapas.
El ACI 308 R hace referencia a que, debido a las fases por las cuales atraviesa el concreto desde su confección hasta que la estructura alcanza las propiedades de diseño, deben diferenciarse tres tipos diferentes de acciones de curado en el tiempo. Las cuales se aplicarán en conjunto o selectivamente a una estructura dependiendo de las condiciones específicas del trabajo. Estas tres acciones de curado son:
Curado inicial: procedimiento implementado una vez el afinado o acabado del elemento se ha terminado y que tiene por finalidad evitar la pérdida de humedad de la superficie. El curado inicial es aplicable a mezclas con muy poca exudación o que no exuden, o en el caso de ambientes que promuevan una gran evaporación del agua de la superficie del concreto, o cuando se da una combinación de estas dos circunstancias, el secado de la superficie (apariencia mate) puede empezar antes de que el concreto presente fraguado inicial y antes de que el afinado se haya completado. Se hace necesario entonces impedir aquí la pérdida de humedad del concreto mediante la aplicación de una niebla húmeda (aumenta la humedad relativa y disminuye la tasa de evaporación), la aplicación de retardantes de evaporación y el uso de elementos que modifiquen las condiciones climáticas en el sitio, tales como: sombra, barreras de viento y cerramientos.
Curado intermedio: procedimiento de curado a implementar cuando el afinado del concreto se termina, pero aún no se ha presentado fraguado final. Durante este período puede ser necesario disminuir la evaporación, pero el concreto no está aún en condiciones de recibir la aplicación directa de agua, ni de soportar el daño mecánico producido durante la instalación de cubiertas plásticas, lonas, papel impermeable o algún otro material de protección. En estas condiciones la aplicación de membranas de curado, rociando un compuesto curador con fumigadora, es de gran utilidad para impedir la evaporación, mientras el concreto fragua y permite realizar medidas de curado complementarias.
Curado final: Medidas de curado que se llevan a cabo concluido el afinado del concreto, una vez éste ya ha presentado fraguado final y ha comenzado el desarrollo de resistencia. Ejemplos de medidas de curado final son: aplicación de cubiertas húmedas, inundación, aplicación de riego de agua o de compuestos de curado.
El curado final debe empezar a aplicarse a medida que se va afinando cierta área de una losa, por ejemplo, ya que terminar de afinar para empezar a curar puede constituir una demora injustificada que se puede traducir en gran pérdida de agua del concreto en aquellas zonas afinadas más temprano. Al curar estructuras de alto riesgo de fisuración en climas cálidos el curado con una membrana de curado puede hacerse simultáneamente con el afinado que hacen los equipos de pavimentación, luego, una vez el concreto alcance el fraguado final se puede complementar con la aplicación de telas humedecidas, sacos de arpillera húmedos o con el riego de agua sobre la superficie para que disminuya la temperatura del concreto.
Una vez descritas las tres acciones que constituyen un proceso de curado, se entiende la necesidad de planear concienzudamente el curado de una estructura importante y la relatividad de la frase: el mejor curador es el agua. El método de curado aplicable, entre los muchos disponibles, dependerá, según se ha visto, de que tan rápido se esté secando la superficie del concreto y de si ya se han presentado o no el fraguado inicial y final y de si las operaciones de afinado se han terminado o no. Esto implica que hay que conocer con cierta aproximación los tiempos de curado para el concreto en cuestión y bajo las condiciones climáticas particulares reinantes en la obra.
El acabado del concreto (afinado) debe hacerse, preferiblemente, después de que termine la exudación del concreto y después del fraguado inicial del concreto, ya que antes, la superficie no soporta las labores de afinado, ni las máquinas y sus operarios. Si en una losa de una bodega, por ejemplo, el acabado se hace durante la etapa de exudación, puede ocurrir que el agua quede atrapada bajo una fina capa superficial densificada lo que da como resultado la delaminación del concreto, el cual con el tráfico se deteriora a muy temprana edad. La Foto Nro.3 muestra esta situación en un pavimento de concreto.
De igual manera las labores de afinado hechas con una superficie colmada con el agua de exudación provocan la formación de una pasta de cemento aún más débil por el exceso de agua, lo que dará como resultado un piso con baja resistencia a la abrasión y polvoriento. Saber cuándo termina la exudación es relativamente fácil, ya que la apariencia brillante de la superficie se pierde, pero existe la posibilidad de que la evaporación del agua de exudación sea igual a la cantidad de agua exudada, en dicho caso se pueden tomar decisiones erradas.
Para salir de dudas se acostumbra colocar un plástico transparente (60x60cm) sobre el concreto y observar, al cabo de algunos minutos, si hay condensación debida al agua de exudación. Generalmente las labores de afinado, cuando se realizan a mano, empiezan, en la práctica, después de que termina la exudación, siendo en muchos casos incluso necesario agregar algo de agua a la superficie para lograr afinarla. El texturizado de la superficie (el estampado por ejemplo) debe hacerse entre el fraguado inicial (momento para el cual el piso ya soporta presión de moldes y una ligera compactación) y el fraguado final, cuando ya no es factible texturizar a no ser que se empleen medios mecánicos.
Bibliografía.
(1). ACI Committee 308 R “Guide to Curing Concrete”, American Concrete Institute, Detroit, 2001.
(2). Power, T.C., “A discussion of Cement Hydration in Relation to the Curing of Concrete”, Proceedings, Highway Research Board, V.27, 1948.
(3). Kosmatka and Panarese, W.C., “Design and Control of Concrete Mixtures”, Portland Cement Association, Skokie. Ill, 13th Ed, 1988.