En el ámbito de la construcción subterránea y de la reparación mediante proyección se suelen emplear fundamentalmente dos tipos de aditivos acelerantes de fraguado: los ricos en álcalis (generalmente más económicos y con mejores prestaciones mecánicas a corto plazo) y los libres de álcali (más seguros en cuanto a contaminación y riesgo laboral, con mejores prestaciones a largo plazo). En la mayor parte del mundo prevalece el uso de los segundos, estando el empleo de los primeros prohibido en algunos países. Una de las pocas excepciones a esta tendencia mundial se encuentra en España, donde todavía predominan los acelerantes ricos en álcalis.
La causa de esta contradicción radica fundamentalmente en la inercia al cambio del sector de la construcción y la escasez de datos experimentales que permitan una evaluación integral del desempeño de cada acelerante a lo largo del ciclo de vida de la estructura. En el marco del convenio entre UPC y BASF Construction Chemicals S.L, con el apoyo de técnicos de Smart Engineering, se ha llevado a cabo un estudio de gran envergadura para evaluar precisamente dichas diferencias. Se busca identificar desde una perspectiva imparcial cómo el tipo de acelerante condiciona aspectos relacionados con la ejecución, las propiedades mecánicas o físicas y la durabilidad del material proyectado.
Figura 1.- Mapa mundial de utilización de acelerantes.
En el estudio se han evaluado diversos acelerantes de los dos tipos en combinación con cementos procedentes de diferentes partes de España y de Portugal con el fin de aumentar la representatividad de los resultados obtenidos. Las caracterizaciones han sido realizadas en mezclas manuales y proyectadas en laboratorio. Además de ensayos más tradicionales (termografía isotérmica, densidad, resistencia mecánica, entre otros), se han realizado ensayos novedosos en el ámbito de mezclas con acelerantes y que están en la vanguardia del estado del conocimiento. Este es el caso, por ejemplo, de difracción in-situ que permite estimar la evolución de las fases hidratadas con el tiempo, justificando las diferencias de comportamiento observadas en las propiedades. También se destacan los ensayos de ataque acelerado por sulfatos, en los que se busca identificar la durabilidad del material proyectado cuando puede estar expuesto a ambientes potencialmente agresivos.
Figura 2.- Túnel de O Cañizo (Galicia).
Los resultados muestran un comportamiento mecánico a corto plazo similar entre mezclas con acelerantes rico en álcali y libre de álcali, algo que se justifica por los últimos avances tecnológicos en estos últimos. A largo plazo, los acelerantes libres de álcali han presentado mejores propiedades mecánicas. Asimismo, se han identificado diferencias significativas en cuanto a la durabilidad en función del tipo de aditivo. La Figura 3 muestra, a manera de ejemplo, el estado de dos probetas, cada una con un tipo de acelerante, tras el ensayo acelerado de ataque por sulfatos.
Tal y como se puede apreciar, pese a la alta agresividad del ambiente empleado en el ensayo, las probetas de acelerante libre de álcali se ha mantenido íntegras, presentando pequeñas expansiones (ver Figura 3.a). En cambio, las probetas con acelerante rico en álcali han presentado un elevado grado de fisuración y expansiones (ver Figura 3.b). Ello pone de manifiesto que los acelerantes ricos en álcali pueden suponer un problema a la durabilidad de las estructuras dependiendo de las condiciones de exposición.
Figura 3.- Estado de las probetas tras el ensayo de ataque sulfático acelerado.
Los resultados de esta colaboración (que surge de la inquietud del departamento de Obras Subterráneas de BASF Construction Chemicals España S.L, y su visión de promover la mejora sostenible en el sector de la construcción) se espera contribuir al cambio del paradigma español a partir de datos contrastados y evidencias sólidas que permitan convencer a administraciones y constructoras.
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