hormigón con retracción compensada para un gran piso - ICPA

HORMIGÓN CON RETRACCIÓN COMPENSADA PARA UN GRAN PISO
INDUSTRIAL
Descripción de la Obra
Revista Cemento Año 6, Nº 26
La obra consiste en los pisos del Centro de Distribución de los supermercados
COTO de Argentina. Este Centro está ubicado en el partido de Esteban
Echeverría, en los alrededores de Buenos Aires.
Es un edificio de 60.000 m 2 diseñado por Food Plant Engineering Inc. de
Washington, USA, con todos los requisitos técnicos modernos para realizar la
distribución de productos a todos los locales de la cadena de supermercados.
El piso corresponde a dos galpones y a instalaciones auxiliares: Almacén seco
de aproximadamente 40.000 m 2 , Almacén de productos perecederos, que está
refrigerado, de aproximadamente 15.000 m 2 y 5.000 m 2 de oficinas, talleres,
sala de autoelevadores, etc.
Las características del diseño de los depósitos: racks de estanterías de mucha
altura, autoelevadores computarizados, etc., requieren minimizar las juntas y
lograr la planitud necesaria, evitando la aparición de fisuras y el alabeo de las
losas.
El cumplimiento de los plazos de obra requería la ejecución de 2.000 m 2 de
piso diarios.
SOLUCIÓN ADOPTADA: HORMIGÓN DE RETRACCIÓN COMPENSADA.
Para cumplimentar los requisitos señalados, la solución adoptada se basó en la
utilización de hormigones de retracción compensada, obtenidos mediante el
empleo de un aditivo expansor. El objetivo buscado fue generar en el hormigón
una expansión controlada inicial, adecuadamente restringida por la armadura
estructural, de modo tal de compensar las ulteriores retracciones que
experimenta el material.
Características de los Hormigones de Retracción Compensada
El hormigón convencional posee dos características, que le son intrínsecas, y
que imponen limitaciones a su uso: la retracción que experimenta al secarse y
su baja resistencia a la tracción. Ellas son las responsables de una de las fallas
más típicas del material, especialmente en elementos fuertemente expuestos
como son las losas de pavimentos y pisos: la aparición de fisuras de retracción.
La solución clásica para remediar el problema es limitar las dimensiones de las
losas mediante juntas de contracción, para inducir la formación de fisuras en
lugares preestablecidos. Hay otras soluciones posibles como reforzar el
hormigón mediante armaduras de acero, con distinto tipo de fibras, etc.

La solución adoptada en el proyecto que nos ocupa es el empleo de hormigones
con retracción compensada (HRC).
El HRC es un hormigón expansivo que, cuando está debidamente restringido
por la armadura u otros medios, va a tener una expansión inicial igual o
ligeramente superior a la retracción por secado prevista. Debido a la
restricción, durante la etapa de expansión el hormigón experimentará una
cierta precompresión, la que luego se irá aliviando durante la etapa de
retracción. El resultado esperado es que, en su estado final de equilibrio, el
hormigón permanezca con tensión nula o con una ligera tensión de compresión
residual, de modo de eliminar el riesgo de fisuración.
Asimismo, con un correcto diseño del piso los HRC son los más idóneos para
reducir el alabeo de las losas.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente el comportamiento diferente de un
hormigón normal y un HRC. Durante los primeros días de curado húmedo el
hormigón normal puede experimentar una leve expansión, que rápidamente se
revierte en una fuerte contracción apenas se lo expone al medio ambiente. El
HRC, en cambio, desarrolla una importante expansión durante la fase de
curado húmedo que permite compensar la ulterior retracción que se produce
en el período de desecamiento.
Fig. 1 – Cambios dimensionales de un Hormigón Normal y un HRC
Para que el sistema funcione adecuadamente, la expansión inicial debe ser
controlada. En caso de que ella fuera insuficiente o se generara cuando el
hormigón está aún blando, no se alcanzaría el objetivo buscado y el hormigón
se usuraría. En el otro extremo, si ella fuera excesiva en magnitud o en

duración, el hormigón podría sufrir daños por expansión.
Para lograr esa expansión controlada existen hoy dos posibilidades: usar
cementos expansivos o usar aditivos expansores. En ambos casos lo que se
hace es incorporar en el hormigón una cantidad controlada de compuestos
expansivos, principalmente Sulfoaluminato de Calcio (4CaO.3Al2O3.SO3) y/u
Oxido de Calcio (CaO). El primero, al hidratarse conjuntamente con el cemento
portland, produce ettringita, en tanto que el segundo produce hidróxido de
calcio, generando expansiones que, como suceden en las primeras edades del
hormigón, no provocan los problemas destructivos asociados con estas
reacciones a larga edad.
El uso de cementos expansivos (típicamente el Cemento Tipo K) se ha dado
principalmente en U.S.A. [1], donde están sus únicos productores. El uso de
aditivos expansores se desarrolló en Japón [2] donde se fabrican los dos
productos más conocidos en el mercado: DENKA (en base a sulfoaluminato de
calcio) y EXPAN-K (en base a una combinación de óxido de calcio y
sulfoaluminato de calcio). Un estudio de costos demostró que, para Argentina,
resulta mucho más conveniente la importación del aditivo expansor (que se
usa en una dosis del orden de 10% del peso de cemento) del Japón, que la
totalidad del cemento expansivo desde USA.
REQUISITOS TÉCNICOS Y DE DISEÑO
Dimensiones de la Losas
En ambos almacenes se trató de ubicar las juntas, en la medida de lo posible,
en la dirección de las columnas del cerramiento y debajo de la línea de
ubicación de los racks de estanterías. De esta manera resultaron paños de
superficies de entre 800 m 2 a 1.200 m 2 sin juntas.
El espesor de las losas, determinado por los cálculos estructurales del piso es,
en las zonas de ubicación de los racks de 0,25 m, y en la zona de tránsito de
0,17 m.
Resistencia Mecánica del Hormigón
Los mismos cálculos estructurales indicaron la necesidad de utilizar un
hormigón con una resistencia característica a la compresión de 32 MPa a 28 d,
medida en cilindros de 150 x 300 mm, curados 14 d en agua y 14 días al aire
en ambiente de laboratorio.
Expansiones Restringidas del Hormigón
De acuerdo con las recomendaciones del ACI 223-93 [3], Appendix A -Design
of shrinkage-compensating concrete slabs, la expansión restringida del
hormigón, medida de acuerdo con la Norma ASTM C-878 [4], requerida de
acuerdo con los espesores de la losa y la armadura necesaria, fue de entre
0,03 % a 0,06 % a los 14 d de curado húmedo.

Plenitud del Piso
El pliego de especificaciones de los pisos de la obra, siguiendo las
recomendaciones del ACI 302.1R-89 [5] para pisos planos, requería las
siguientes tolerancias de la terminación, de acuerdo con la Norma ASTM E
1155 [6], correspondientes a la clasificación "Piso Plano".
Números Mínimos de
Tolerancia Final
Resistencia a la congelación y deshielo
Global
Local
FF 30 20
FL 20 15
En el caso de los pisos del depósito de productos perecederos, que está
refrigerado, se decidió incorporar en los hormigones entre 5 % y 7 % de aire.
Armadura
Las características de la armadura surgen del cálculo estructural y del
porcentaje de refuerzo recomendado en [3] para brindar una adecuada
restricción al hormigón.
En las losas de 0,25 m de espesor se utilizaron barras de acero conformado
ADN420, de 18 mm de diámetro, espaciadas cada 0,46 m. En las de 0.17 m de
espesor, se colocaron barras de 12 mm cada 0,46 m. La armadura se colocó
en el tercio superior de la losa.
Juntas
Todos los paños no fueron de las mismas dimensiones, pero las medidas
típicas fueron 40 m x 25 m. Las juntas de estos paños están acorazadas con
dos planchuelas de acero de 51 mm x 19 mm, una a cada lado de la junta.
La vinculación entre losas está hecha con el sistema de encastre machimbrado.
Se buscó evitar el uso de pasadores con el objeto de permitir la libre expansión
de las losas en todas las direcciones.
Una vez finalizado el curado, las juntas fueron tomadas con un sellador
poliuretánico.
Capa de drenaje
Para facilitar el escurrimiento del agua a través de la superficie inferior del
hormigón, se colocó una capa de drenaje con el objeto de evitar el alabeo de
las losas.
La subbase estaba preparada con suelo-cemento. Entre éste y la losa se colocó

una capa consistente en 30 mm de canto rodado y encima 10 mm de arena
seca suelta.
Capa de desgaste
Sobre el hormigón fresco recién enrasado se colocó una capa de desgaste
constituida por dos películas: 1°) una mezcla de 2 partes de molienda de
cuarzo de partículas de hasta 10 mm, sin graduación uniforme, por una parte
de cemento, a razón de 6 kg/m 2 y 2°) una mezcla de 1 parte de molienda de
cuarzo de partículas de hasta 2 mm, sin graduación uniforme, por una parte de
cemento, a razón de 2 kg/m 2 .
Una vez esparcidas, estas películas fueron incorporadas a la masa de
hormigón.
Tratamiento superficial
Una vez curado el hormigón, se trató la superficie de las losas con el
endurecedor químico "Fluohard" de L&M. Se realizaron dos aplicaciones, separadas
24 h cada una de ellas.
DESARROLLO DEL HORMIGÓN
Previo a comenzar la obra se efectuó, en los laboratorios del ICPA, un estudio
para desarrollar un hormigón que cumpliera con las características
especificadas de trabajabilidad, resistencia mecánica y expansión restringida. A
continuación se describen los aspectos fundamentales de dicho desarrollo.
Materiales Componentes Agregados
Previa evaluación y selección, se emplearon en el diseño de las mezclas los
siguientes agregados, de uso corriente en el área Metropolitana de la Ciudad
de Buenos Aires: arena natural de río (MF=2,48) y piedras partidas graníticas
6-20 mm y 10-30 mm.
La Fig. 2 muestra la granulometría de las fracciones, del agregado total y,
como referencia, la curva de Fuller para Dmáx= 25mm. Las proporciones de
los distintos áridos se establecieron buscando un compromiso entre lograr la
mínima retracción (alto % de partículas gruesas) y buena terminación y baja
exudación (alto % de partículas finas). Como resultado, el agregado
compuesto es más grueso que el de la curva de Fuller para partículas mayores
de 4,8 mm y más fino por debajo de 4,8 mm.
Cemento Portland
Se empleó un Cemento Portland Normal CP40 (1RAM 1503) Adicionalmente a
los ensayos previstos en la norma IRAM 1503, se procedió a determinar su
contracción por secado en mortero, según la norma IRAM 1651, para obtener
un parámetro de referencia. En la Tabla 1 se consignan sus propiedades

mecánicas y una selección de las propiedades físicas relevantes.
Fig. 2– Granulometrías de las Fracciones, del Agregado total y Curva de Fuller
Tabla 1 – Propiedades mecánicas y físicas del cemento empleado
Agua para pasta
normal
Resistencia a la compresión
IRAM 1622 [MPa]
[%] 2 días 28 días
Finura Blaine
[m 2 /kg]
Contracción
por secado
[%]
23,2 13,9 ± 0,4 45,3 ± 0,9 305 0,06
Aditivos Convencionales
Se empleó un aditivo "plastificante" (reductor de agua) comercial a base de
lignosulfonato.
La dosis se ajustó de forma tal de aprovechar su efecto secundario de retardo
de fraguado y compensar la aceleración provocada por el aditivo expansor.
Las mezclas usadas en las áreas refrigeradas llevaban, además, un
incorporador de aire en base a Resina Vinsol.
Aditivo expansor
Como aditivo expansor se empleó el EXPAN-K de Onoda.
Diseño de la Mezcla
El objetivo fue obtener un hormigón con un contenido mínimo de cemento de

320 kg/m 3 , resistencia característica a la edad de 28 d de 32 MPa,
asentamiento de 80 mm ± 10 mm luego de media hora de iniciado el
mezclado, baja exudación y buena terminación superficial. El mismo hormigón,
con aditivo incorporador de aire, se empleó para la zona de frío, prácticamente
sin modificaciones en su composición.
Dosis de Aditivo Expansor
Una de las etapas fundamentales del diseño de las mezclas fue definir la dosis
de aditivo expansor que generara la expansión restringida especificada: 0,03 -
0,06 % a los 14 d. Se estudiaron mezclas con contenidos de 10 % , 12 % y
14% de aditivo expansor, referido al peso de cemento. Como lo demuestran
los resultados presentados en la Tabla 2, la resistencia a compresión no varió
significativamente al aumentar la dosis de aditivo expansor de 32 kg/m 3
(10 %) a 45 kg/m 3 (14 %), dejando el contenido de cemento portland
constante (320 kg/m 3 ).
Tabla 2 – Resistencia a Compresión para Distintas Dosis de Aditivo
Expansor
Dosis de Aditivo Expansor
10 % 12 % 14 %
Resistencia a Compresión (MPa) 7 d,
curado húmedo 36 35,1 25,6
Resistencia a Compresión (MPa) 14 d
+ 14 d, curado al aire 46 46,3 44,6
Resistencia a Compresión (MPa) 28 d,
curado húmedo 41,8 45,5 39,1
El efecto de la dosis de aditivo expansor sobre los cambios dimensionales de
los hormigones, medidos según [4], se muestran en la Fig. 3. Debe recordarse
que los cambios dimensionales medidos en este ensayo no son libres, sino que
son restringidos, pues la probeta está confinada por una barra de acero
roscada. Así, este método sólo computa los cambios dimensionales que se
generan cuando el hormigón está suficientemente rígido como para trasmitir
tensiones a dicha barra.
En la Fig. 3 puede verse que la expansión durante el período de conservación
bajo agua (14 d) aumenta al incrementar la dosis de aditivo expansor. Otro
aspecto importante es que, en las dosis estudiadas, la expansión se desarrolla
mayoritariamente en los primeros 3 d a 4 d, luego de los cuales el incremento
de expansión es muy leve, lo que contribuye a la estabilidad del sistema. Para
la ejecución del piso se adoptó la dosis de 12 % de aditivo expansor que, como
se ve en la Fig. 3, da expansiones en el centro del rango especificado (0,03 %
- 0,06 % a 14 d). Teniendo en cuenta las reducciones de longitud registradas
durante el período de secado y las experiencias durante la ejecución del piso,

se considera que una dosis de 10 % de aditivo hubiera sido suficiente.
Fig. 3– Efecto de la dosis de aditivo expansor sobre la expansión restringida de HRC
Dosificaciones de Obra
Una vez efectuados los ajustes necesarios para obtener una óptima planitud,
se definieron las formulas de obra. Su composición se indica en la Tabla 3;
sus propiedades, medidas en obra, se presentan en la sección Control de
Producción.
Tabla 3 – Composición de los Hormigones Usados en la Obra
Componente [kg/ 3 ]
Hº sin AII
Hº con AII
Cemento 320 320
Agua 145 140
Arena 760 773
PP 6-20 735 714
PP 10-30 352 377
Aditivo reductor de agua 1,28 1,28
Aditivo incorporador de aire --- 0,048
Aditivo expansor 38,4 38,4

EJECUCIÓN DEL PISO
El piso fue ejecutado dentro de un ambiente totalmente cerrado.
Moldeo
Los límites de cada losa se fijaron utilizando moldes metálicos de altura igual al
espesor del hormigón, los que fueron nivelados con láser. Las planchuelas de
acero de las juntas acorazadas se fijaron provisoriamente al molde metálico.
Colocación de la Armadura
Las barras de acero de la armadura se colocaron sobre la capa de drenaje,
posicionadas en el tercio superior, con soportes plásticos y atadas cada tres
encuentros.
Producción, Transporte y Volcado del Hormigón
El hormigón fue producido por una compañía elaboradora de hormigón
decidiéndose que, dado el volumen importante de la obra y el efecto adverso
que las demoras en el transporte pueden ejercer sobre la intensidad de la
acción del aditivo expansor, se instalara la planta de producción dentro del
obrador. El hormigón se volcó directamente desde el mixer a la losa,
distribuyéndolo con la canaleta de descarga. Solamente en el caso de los pisos
de la cámara de productos congelados, que llevaba debajo de la losa una
aislación de espuma de poliuretano, se utilizó una bomba para verter el
hormigón desde fuera de la losa.
Compactación y Enrasado
Para compactar y enrasar el hormigón al nivel de terminación del piso, se
utilizó una máquina denominada "Láser Screed", con la que se pudieron
ejecutar hasta 2.400 m 2 diarios de piso. Consiste en una regla de
aproximadamente 3 m de largo, que se desliza sobre la superficie del
hormigón accionada por un brazo telescópico y controlada automáticamente
por un nivel láser.
Colocación de la Capa de Desgaste
La primera película de la capa de desgaste se colocó utilizando una
distribuidora mecánica, que esparce sobre la superficie una cantidad constante
y uniforme de material. La segunda película, mucho menor, se esparcía
manualmente. Posteriormente, ambas películas se incorporaban a la masa del
hormigón por medio de un fratás vibrador.
Terminación
La terminación de la superficie se efectuó utilizando máquinas alisadoras

dobles (helicópteros).
Medición de Planitud y Horizontalidad
Luego de finalizada la terminación, se medía en cada losa la planitud y
horizontalidad según [6], utilizando un equipo Alien Face.
Curado
Inmediatamente después de la medición, se comenzó el curado, cubriendo
cada losa con film de polietileno y vertiendo agua, manteniéndosela húmeda
durante 14 d.
CONTROL DE CALIDAD
Control de Producción del Hormigón
Para los hormigones para el piso industrial se implemento un estricto control
de calidad abarcando los principales parámetros en estado fresco y endurecido.
Por cada 50 m 3 de hormigón colocado se determinaron: asentamiento,
contenido de aire, moldeo de 3 probetas para ensayo a la compresión. una a
7 d y dos a 28 d. Además, por cada losa, se moldearon 3 probetas para
determinar la expansión restringida según [4]. La Tabla 4 muestra los
resultados obtenidos del control de producción de los hormigones, los que
presentaron una gran uniformidad.
La Fig. 4 muestra la variación de las resistencias a compresión a 14+14 d de
los hormigones, habiéndose detectado unos pocos casos (< 2%) de
resistencias por debajo de la fck especificada.
Fig. 4– Variación de la Resistencia a Compresión de los Hormigones (14 +14 días )

Tabla 4 – Resultados del Control de Producción del Hormigón
Asentamiento [mm]
Resistencia Compresión [MPa]
7d, curado húmedo
32,7
14 d curado húmedo
+ 14 d curado al aire
41,3
AII: Aire Intencionalmente Incorporado
Hormigón sin AII Hormigón con AII
Xm s Xm s
8,2 1
9
1,6
2,5
3,8
28,8
37,3
Las expansiones restringidas se midieron hasta los 14 d de curado en agua,
presentándose en la Fig. 5 los valores obtenidos. Puede observarse que, en un
30 % de los casos, la expansión medida superó la cota superior del intervalo
buscado. Sin embargo, no se detectaron problemas en las losas
correspondientes.
Fig. 5 – Variación de la Expansión Restringida de los Hormigones (14 días)
Control de Planitud y Horizontalidad de las Losas
Las figuras 6 y 7 muestran la variación de los números FF (Planitud) y FL
2,1
2,4

(Horizontalidad), medidos según [6]. Puede verse que los valores mínimos
especificados se cumplieron holgadamente.
Fig. 6 – Valores medidos y especificados de Planitud - Número FF
Fig. 7 – Valores medidos y especificados de Horizontalidad - Número FL

CONCLUSIONES
• Se construyó un piso industrial de grandes dimensiones, con losas de
hasta 1.200 m 2 de superficie, a razón de 2.000 m 2 diarios con los siguientes
resultados:
• Excelente terminación superficial
• Planitud y horizontalidad que cumplen holgadamente con las
especificaciones para "Piso Plano"
• Cumple con la resistencia especificada
• Con una ligera expansión residual y sin ninguna fisura visible luego de
18 meses de ejecutado
• Sin alabeos apreciables
Estos resultados demuestran la aptitud de la solución técnica adoptada, basada
en los Hormigones de Retracción Compensada, la que requiere:
• Contar con un apoyo idóneo para el desarrollo del hormigón a emplear,
especialmente en lo referente al diseño de las mezclas y a la cuidadosa
medición de las expansiones restringidas
• De un contratista que disponga de tecnología y equipamiento de ejecución
avanzados, dirigidos y operados por personal competente y experimentado
• De un productor de hormigón capaz de asegurar altos niveles de
uniformidad en la calidad del hormigón producido
• Una óptima concientización, predisposición, comunicación y cooperación
entre todas las partes involucradas.
REFERENCIAS
[1] ASTM C845: "Standard Specification for Expansive Hydraulic Cements"
[2] S. Nagataki and H. Gomi, "Expansive admixtures (mainly ettringite)"
Cement and Concrete Compo-sites, v.20, 1998, pp. 163-170.
[3] ACI Report 223-90:"Standard Practice for the Use of Shrinkage-
Compensating Concrete"
[4] ASTM C878-95a: "Standard Test Method for Restrained Expansion of
Shrinkage-Compensating Concrete".
[5] ACI Report 302.1R-89, "Guide for Concrete Floor and Slab Construction ".
[6] ASTM E1155, "Standard Test Method for Determining Floor Flatness and
Levelness Using the F-Number System ".