Permeabilidad y Estanquidad del Concreto.

El concreto usado en estructuras de retención de agua o expuestas a condiciones del tiempo u otras condiciones severas de exposición deben ser casi impermeables o estancas. La estanquidad (hermeticidad) es normalmente conocida como la habilidad del concreto en retener el agua sin escurrimiento o escape visible. 

La permeabilidad es la cantidad de agua que migra a través del concreto, mientras que el agua está bajo presión o la habilidad del concreto en resistir a la penetración del agua u otra sustancia (líquidos, gases o iones). Generalmente, la misma propiedad que hace el concreto menos permeable también lo hace más estanco.

La permeabilidad total del concreto al agua es función de: (1)la permeabilidad de la pasta; (2) la permeabilidad y la granulometría del agregado; (3) la calidad de la pasta y de la zona de transición del agregado y (4) la proporción relativa de pasta y agregado. La disminución de la permeabilidad aumenta la resistencia al congelamiento y deshielo del concreto, restauración, penetración de sulfatos y de iones cloruro y otros ataques químicos.

La permeabilidad de la pasta es particularmente importante pues la pasta cubre todos los componentes en el concreto. La permeabilidad es afectada por la relación agua-cemento, grado de hidratación del cemento y periodo del curado húmedo. Un concreto de baja permeabilidad requiere una relación agua-cemento baja y un periodo de curado adecuado. El aire incluido ayuda la estanquidad, pero tiene poco efecto sobre la permeabilidad. La permeabilidad aumenta con el secado.

La permeabilidad de una pasta de cemento endurecida, mantenida continuadamente húmeda, varía de 0.1 x 10-12 hasta 120 x 10-12 cm por segundo, con relaciones agua cemento que varían de 0.3 hasta 0.7 (Powers y otros 1954).

La permeabilidad de la roca comúnmente usada como agregado para concreto varía de aproximadamente 1.7 x 10-9 hasta 3.5 x 10-13 cm por segundo. La permeabilidad de un concreto maduro, de buena calidad es aproximadamente 1 x 10-10 cm por segundo.

En la Figura 1-19 se enseña la dependencia entre permeabilidad, relación agua-cemento y curado inicial de cilindros de concreto con 100 x 200 (4 x 8 pulgadas), ensayados después de 90días de secado al aire y sujetos a 200 kg/cm2 o 20 MPa (3000lb/pulg2) de presión. A pesar de que los valores de permeabilidad serían diferentes para otros líquidos y gases, la dependencia entre relación agua- cemento, periodo de curado y permeabilidad sería similar.

Fig. 1-19. Relación entre permeabilidad al agua, relación agua-cemento y curado inicial de la probeta de concreto (Whiting 1989).

La Figura 1-20 presenta los resultados obtenidos de las pruebas sometiéndose discos de mortero sin aire incluido con 25 mm (1 pulg.) de espesor a 1.4 kg/cm2 o 140 kPa (20lb/pulg2) de presión de agua. En estos ensayos, no hubo escurrimiento a través de los discos de mortero con relación agua-cemento de 0.50 o menor, los cuales fueron curados con humedad por siete días. Cuando el escurrimiento ocurrió, fue mayor en los discos de mortero con relaciones agua-cemento mayores. También, para cada relación agua-cemento, el escurrimiento fue menor para periodos de curado mayores. En los discos con relación agua-cemento de 0.80, el mortero permitía escurrimiento incluso cuando el concreto había sido curado con humedad por un mes. Los resultados muestran claramente que baja relación agua-cemento y periodo de curado húmedo adecuado reducen grandemente la permeabilidad.

 

Fig. 1-20. Efecto de la relación agua-cemento y duración de curado sobre la permeabilidad del mortero. Observe que hay una disminución del escurrimiento con la reducción de la relación agua-cemento y con el aumento del periodo de curado (McMillian y Lyse 1929 y PCAMajor Series 227).

La Figura 1-21 ilustra el efecto de diferentes relaciones agua-cemento sobre la resistencia del concreto a la penetración de los iones de cloruro, como indicado por conductancia eléctrica. La carga total en coulombs ha sido considerablemente reducida con una baja relación agua cemento. Los resultados también muestran que una carga más baja pasó cuando el concreto contenía mayor cantidad de aire incluido.

Fig. 1-21. Carga total en el final del ensayo acelerado de permeabilidad a los cloruros en función de la relación agua- cemento (Pinto y Hover 2001).

Una baja relación agua-cemento también reduce la segregación y el sangrado (exudación), además de contribuir para la estanquidad. Evidentemente, el concreto estanco no debe tener fisuras, huecos y vacíos visibles grandes.

Ocasionalmente, el concreto poroso concreto sin finos que permite el pasaje del agua – se diseña para aplicaciones especiales. En estos concretos, la cantidad de agregado fino es muy reducida o eliminada completamente, produciendo un gran volumen de vacíos de aire. El concreto poroso ha sido usado en pistas (canchas) de tenis, pavimentos, aparcamientos, invernaderos y estructuras de drenaje. El concreto poroso también ha sido empleado en edificios debido a sus propiedades de aislamiento térmico.