CDT Los pavimentos de hormigón ofrecen una serie de beneficios, los que van desde la durabilidad del pavimento hasta el ahorro de combustible. Sin embargo, uno de sus principales desafíos es el alabeo que, de no detectarse y controlarse a tiempo, puede ocasionar varios inconvenientes. En el siguiente artículo, se entregan recomendaciones para controlar la aparición de este fenómeno físico en losas de pavimentos.
Fuente: Hormigón al Día
Para poder lograr que los pavimentos de hormigón tengan un óptimo desempeño durante su vida útil, es muy importante comenzar por entender la naturaleza de los procesos y fenómenos que se presentan en las losas que los componen, precisamente uno de ellos es el denominado “Alabeo”, consistente en una distorsión que sufre una losa tomando una forma curvada hacia arriba o hacia abajo encorvando sus bordes.
La cantidad de alabeo que sufren las losas depende de diversos factores, tales como la retracción del hormigón, la resistencia del hormigón, la capacidad de soporte de la subrasante, las condiciones y cambios de temperatura y humedad, la distancia entre juntas, entre otros.
Los cambios en las dimensiones de las losas que conducen al alabeo son con mayor frecuencia debidos a variaciones en la temperatura y la humedad de la losa. El alabeo hacia arriba de los bordes (alabeo cóncavo) es provocado por el encogimiento de la losa debido al secado o enfriamiento relativo de la parte superior respecto de la parte inferior de la misma (gradiente negativo). Por el contrario, mayor grado de temperatura o humedad en la parte superior respecto a la parte inferior de la losa provoca un alabeo contrario (alabeo convexo).
La primera manifestación de alabeo de una losa esta frecuentemente relacionada con un pobre curado con un consecuente secado rápido de la superficie o cualquier factor que incremente la retracción por secado, como por ejemplo la incorporación de un aditivo; tales razones llevan a concluir que una adecuada práctica constructiva reduce el riesgo de un excesivo alabeo en las losas.
También pueden ocasionar alabeos en las losas diferencias de temperatura entre la parte superior e inferior de la losa, debido a que la parte superior expuesta durante el día a la radicación solar se expandirá en relación con la porción inferior con menor temperatura provocando con ello un alabeo hacia debajo de los bordes. En la noche cuando las bajas temperaturas del ambiente enfrían la parte superior de la losa haciendo que esta se contraiga respecto a la parte subyacente cálida lo que provoca un alabeo cóncavo con el consecuente levantamiento hacia arriba de los bordes. Según el signo del gradiente térmico se observa lo siguiente:
Gradiente Positivo:
La temperatura de la superficie es mayor que la existente en la parte inferior de la losa, lo cual ocasiona un alabeo convexo.
Gradiente Negativo:
La temperatura de la superficie es menor que la existente en la parte inferior de la losa, lo que ocasiona un levantamiento de los bordes y un alabeo cóncavo.
Estas deformaciones se producen tanto longitudinalmente como transversalmente y por lo tanto las esquinas son las más afectadas por la existencia de los gradientes térmicos.
Otro aspecto que importante considerar es que se deben tomar en cuenta los esfuerzos provocados por gradientes de temperatura y humedad que contribuyen al agrietamiento, los cuales se presentan generalmente después de fraguado del hormigón, estos esfuerzos provocan el alabeo de las losas que combinado con las cargas pueden provocar grietas transversales adicionales a las que inicialmente se hubiesen podido presentar y en pavimentos con dos carriles de circulación además se formara una grieta longitudinal a lo largo de la línea central del pavimento.
Por otro lado, debido a que los hormigones empleados en la actualidad tienen una tendencia mayor a ser especificados con resistencias a la compresión mayores, en muchos casos lo que generan con esto es una mayor retracción del hormigón dado el aumento en las dosis de cemento empleadas para cumplir este requerimiento, y poseen además un módulo de elasticidad mayor lo que trae por consecuencia facilitar el alabeo y levantamiento de los bordes. Un hormigón denso e impermeable producirá diferenciales de temperatura mayores entre la superficie y la base por tanto se alabeará más.
Pero por qué puede llegar a ser un problema que se presente un excesivo alabeo, y la respuesta es que debido a que en la superficie de la losa se producen tensiones de tracción considerables, desde los bordes que tienden a alabearse hacia arriba, debido al peso propio y a las cargas o restricciones verticales que intentan empujarlos hacia abajo, sumados a los implícitos fenómenos de retracción del hormigón produciendo agrietamientos indeseados.
Adicionalmente, al comparar los valores y rangos de tensiones debidas al alabeo frente a las resistencias a la flexión del hormigón típicas (módulo de ruptura) se puede apreciar la incidencia e importancia que puede llegar a tener el alabeo en el comportamiento y estabilidad de la estructura.
Durante mucho tiempo el análisis de tensiones por alabeo en las losas se han estudiado por parte de muchos investigadores basados en el desarrollo de Westergaard, quien determinó las ecuaciones con las cuales es posible calcular las tensiones respectivas en un pavimento de hormigón (Huang, 2004). Estas ecuaciones han evolucionado en lo que se refiere a la definición de condiciones de frontera y los supuestos tales como el perfil lineal de temperatura en el espesor de la losa. Ahora los análisis son más precisos y han permitido contar con el gradiente de temperatura no lineal y condiciones de contorno más precisas
El tema del alabeo en ciertas circunstancias puede llegar a ser muy crítico, por lo tanto, se debe procurar minimizar la existencia del mismo en pavimentos, en especial en donde la existencia de un gran flujo vehicular conducirá a una mayor exposición y probabilidad de que se presenten problemas de agrietamiento.
Teniendo en cuenta que una buena práctica constructiva contribuye a garantizar un mejor desempeño de un pavimento ante la solicitación de cargas y los cambios de temperatura y humedad a los que se verá expuesto durante su vida útil, a continuación, se presentan un conjunto de recomendaciones tendientes a minimizar el alabeo potencial en las losas de hormigón:
- Respete el asentamiento especificado y evite añadir agua que modifique las condiciones de la dosificación de la mezcla antes y durante la etapa de transporte y colocación.
- Utilice el mayor tamaño máximo de agregado y/o el más alto contenido de árido grueso posible que contribuya a minimizar la retracción por secado.
- Tome las precauciones que permitan reducir al máximo la exudación (sangrado) excesiva, utilice sub-bases humedecidas pero de baja absorción.
- Evite utilizar capas de polietileno menos que sobre ellas haya colocado una capa de arena húmeda de al menos 5 cm de espesor.
- Evite emplear un contenido de cemento más alto que el necesario en la dosificación de la mezcla de hormigón.
- Cure el hormigón cuidadosamente, incluyendo las juntas y bordes.
- Una alternativa que contribuye a tener menores alabeos es poder contar con longitudes de losas más cortas con espesores más delgados acordes a lo dispuesto por el diseño para esta condición.
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