PRAN vs. PRAH: La Diferencia de PENETRON
Análisis del informe ACI 212.3R-10 sobre aditivos químicos para hormigón
El “Informe sobre aditivos químicos para el hormigón” publicado por el American Concrete Institute (ACI 212.3R-10 / enero de 2011) incluye un capítulo sobre aditivos reductores de la permeabilidad (PRA por sus siglas en inglés). Estos PRA (permeability reducing admixtures) incluyen una amplia gama de aditivos que se pueden utilizar para reducir la permeabilidad en el hormigón. Más específicamente, describe dos categorías de PRA:
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Aditivo reductor de la permeabilidad para condiciones no hidrostáticas (PRAN): anteriormente denominado "aditivo a prueba de humedad", donde la resistencia al agua a presión es muy limitada y no es adecuada para hormigones expuestos a agua a presión.
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Aditivo reductor de permeabilidad para condiciones hidrostáticas (PRAH) - o "aditivo impermeabilizante", siendo lo suficientemente estable para resistir grandes presiones de agua, por lo que se utiliza para construcciones que requieren estanqueidad como tanques, cimientos, estructuras de contención, entre otras.
En general, el rendimiento de un aditivo reductor de la permeabilidad dependerá de si es un PRAN o PRAH.
Los PRAN consisten en sustancias químicas hidrófobas o repelentes al agua (jabones y derivados de ácidos grasos de cadena larga, aceites vegetales y petróleo), sólidos finamente divididos (talco, bentonita, polvos silíceos, arcilla, resinas de hidrocarburos y brea de alquitrán de hulla) o químicamente activos de relleno (cal, silicatos y sílice coloidal). Son los más utilizados para la protección a prueba de humedad en condiciones no hidrostáticas.
Los PRAH incluyen sólidos finamente divididos (como sílice coloidal), bloqueadores de poros hidrófobos y aditivos cristalinos. Sin embargo, los sólidos finamente divididos, incluida la sílice coloidal, se usan típicamente en condiciones no hidrostáticas y solo algunos de los materiales poliméricos pueden clasificarse como PRAH. Los materiales hidrofóbicos que bloquean los poros se utilizan solo en condiciones no hidrostáticas. Los polímeros hidrófilos cristalinos (polímero látex, soluble en agua o líquido) solo se utilizan en condiciones hidrostáticas.
Los aditivos cristalinos resisten la penetración del agua contra la presión hidrostática y han demostrado ser los productos PRAH más efectivos con claras ventajas sobre los materiales hidrofóbicos basados en otros mecanismos o coalescencia polimérica u otros rellenos en términos de sellado de grietas, efectividad a largo plazo, mayor durabilidad del estructura de hormigón, etc. Finalmente, son capaces de autosellar fisuras formadas por movimientos térmicos o mecánicos. Solo los aditivos cristalinos pueden clasificarse como verdaderos productos PRAH.
Ventajas de los Aditivos PRAH
Los ingredientes activos patentados en un PRAH cristalino reaccionan con agua y partículas de cemento en el hormigón para aumentar la densidad del hidrato de silicato de calcio (CSH) y/o generar depósitos de bloqueo de poros en las microgrietas y capilares existentes para resistir la penetración del agua. A medida que se forman grietas finas durante la vida útil del hormigón, los aditivos cristalinos continúan activándose en presencia de humedad, sellando espacios adicionales.
Como se indica en el informe de ACI: “Para resistir la presión hidrostática, los PRAH emplean un mecanismo de bloqueo de poros debido al crecimiento cristalino, la coalescencia del polímero u otro relleno, aunque la capacidad de resistir la presión hidrostática dependerá de qué tan completamente se bloqueen los poros y de la estabilidad de los depósitos a presión. La distinción debe hacerse en función de la capacidad demostrada del aditivo para reducir la penetración de agua en las condiciones de servicio previstas ".
Debido a que los PRAH basados en la coalescencia de polímeros u otros rellenos no pueden soportar una alta presión hidrostática, no pueden considerarse aditivos PRAH “verdaderos”. El mecanismo de bloqueo de poros en los PRAH de base cristalina se basa en sustancias químicas activas patentadas mezcladas con una mezcla de cemento y arena, que responden de manera permanente y completa a la humedad y los cambios incluso cuando se exponen a alta presión hidrostática.
A diferencia de los materiales hidrófobos, como los productos PRAN discutidos anteriormente, los aditivos cristalinos son hidrófilos. Los depósitos cristalinos se desarrollan en todo el hormigón, convirtiéndose en una parte permanente de la masa de hormigón cuando se expone al agua. Los PRAH hacen que las membranas impermeabilizantes externas sean redundantes, incluso para hormigones bajo alta presión hidrostática.
Tecnología PENETRON PRAH: Ensayos en condiciones de presión hidroestática muy elevada
De manera similar al proceso general descrito anteriormente para los aditivos cristalinos de PRAH, los ingredientes activos de PENETRON ADMIX® reaccionan con los subproductos de la hidratación del cemento en presencia de agua en las estructuras de hormigón fresco y endurecido. Estas reacciones extienden la hidratación y forman moléculas adicionales de silicato de calcio hidratado junto con cristales insolubles en toda la matriz del hormigón. Las estructuras de cristales insolubles se forman en los poros y capilares naturales del hormigón reduciendo así drásticamente la permeabilidad.
Cuando se agrega PENETRON ADMIX® al hormigón durante la dosificación, la red cristalina resultante también sellará permanentemente las grietas finas a medida que se desarrollen durante la vida útil del concreto.
Los productos PENETRON se han probado exhaustivamente en el laboratorio en condiciones hidrostáticas elevadas (incluidas ASTM D5084, NBR 10.787 / 94, USAE CRD C48, BS EN 12390-8 y DIN 1048-5 Permeabilidad al agua). En estas pruebas, la red cristalina resultante reduce efectivamente la permeabilidad de las muestras de hormigón en comparación con las muestras de control. En la muestra de hormigón tratado con Penetron Admix se eliminó la fuga de agua, incluso cuando se expuso a altas condiciones de prueba hidrostática.
Los siguientes ejemplos muestran las mejoras en la reducción de la permeabilidad de PENETRON ADMIX® en condiciones hidrostáticas elevadas.
Prueba de penetración de agua bajo presión – NBR 10.787/94
Presión de agua de 101.5 psi desde la cara superior
Penetron Admix 1% luego de 1 semana de agua a presión
Penetron Admix 1% luego de 2 semanas de agua a presión
Penetron Admix 1% luego de 3 semanas de agua a presión
Penetron Admix 1% luego de 4 semanas de agua a presión
Después de estar expuesto a una presión de 101,5 psi durante cuatro semanas, la reacción cristalina de PENETRON redujo casi por completo la permeabilidad del hormigón y eliminó todas las fugas.
En la imagen: las muestras tratadas con PENETRON ADMIX® (marcadas con una P) y dos muestras de control.
Todas las muestras se expusieron a la misma presión de agua desde la cara superior. La imagen fue capturada inmediatamente después de dividir las muestras por la mitad para medir la profundidad de penetración del agua. Las muestras de PENETRON ADMIX® exhibieron una reducción del 94,4% en la penetración de agua en comparación con las muestras de control.
Proyectos recientes con la tecnología PENETRON PRAH
La tecnología de reducción de la permeabilidad de PENETRON ha sido probada en proyectos reales con el mayor éxito, aún en condiciones de alta presión hidrostática. Varios proyectos recientes destacan la efectividad de los aditivos reductores de la permeabilidad PENETRON en condiciones de servicio hidrostático alto:
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Túnel de South Cobb, estación de elevadores cerca de Atlanta, GA
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Depósito de agua – tanque de retención de agua de 8 millones de galones en Harrisonburg, VA
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Túnel del carril bici de la carretera nacional - St. Clairsville, OH
Túnel de South Cobb, estación de elevadores cerca de Atlanta, GA
Esta estructura es un pozo de 212 pies de profundidad que levanta las aguas residuales de más de 32,000 LF de túneles en el condado de Cobb, GA. A estas profundidades extraordinarias, el diseño, un pozo húmedo dentro de un pozo seco, requería que la permeabilidad del hormigón fuera extremadamente baja para eliminar todas las preocupaciones con las fugas de aguas residuales del pozo húmedo al pozo seco (que es utilizado por el personal de mantenimiento). La presión del agua subterránea en 64m de profundidad y los pedazos rotos y destrozados de lecho rocoso inconsistente fueron los principales problemas de impermeabilización. PENETRON ADMIX® fue especificado como el PRAH para este proyecto; se trataron y se impermeabilizaron con éxito más de 15.300 metros cúbicos.
Depósito de Agua
Ubicado en Harrisonburg, VA, este nuevo tanque de retención de agua de hormigón de ocho millones de galones reemplazó un depósito de hormigón revestido en el suelo con fugas. Construido por Crom Corporation, el nuevo tanque presenta los beneficios de reducción de la permeabilidad de la tecnología de impermeabilización cristalina integral de PENETRON. La construcción del nuevo tanque incorporó una aplicación de hormigón proyectado mejorado (PAES) PENETRON ADMIX® para proteger el acero de refuerzo de la carcasa de hormigón y eliminar todas las fugas de la estructura de más de 20 metros de altura. La capacidad de PENETRON ADMIX® para reducir la permeabilidad del hormigón en condiciones hidrostáticas elevadas mejoró el sistema de distribución de agua de Harrisonburg al eliminar las fugas de agua.
Rehabilitación de Túnel de Canal Bici
Con más de 100 años, el túnel del canal de bici de una carretera nacional en St. Clairsville OH, estuvo plagado de infiltraciones de agua subterránea y daños. Construido por primera vez en 1902 en un área de lechos finos, débilmente poroso y de capa delgada con importantes afluencias de agua subterránea, el objetivo principal del proyecto de rehabilitación fue controlar la infiltración de agua y la posterior acumulación y daño del hielo. La capacidad de la tecnología PENETRON para reducir la permeabilidad del nuevo revestimiento de hormigón proyectado, incluso frente a una alta presión hidrostática, superó las expectativas del equipo de diseño. El problema de la infiltración de hielo y agua se eliminó por completo.
Changi Aeropuerto de Singapur /Terminal 3
Más que un centro de transporte aéreo, el aeropuerto de Changi es un símbolo de orgullo nacional y un punto de referencia para la excelencia en el servicio. La Terminal 3 cuenta con instalaciones innovadoras para los pasajeros y una arquitectura moderna. Se trataron 140.000 m³ de hormigón con PENETRON ADMIX®, junto con lechada de PENETRON® y PENECRETE MORTAR ™.
Gardens by the Bay, Marina Bay, Singapur
Los distintivos jardines frente al mar son un espacio de "entretenimiento educativo" para todo tipo de clima, un ícono arquitectónico, una atracción hortícola y un escaparate de tecnología de energía sostenible, con grandes invernaderos refrigerados que replican climas específicos para albergar una variedad poco común de flores y plantas. El proyecto representó severos desafíos de impermeabilización, ya que está construido completamente en terrenos recuperados y justo al lado del océano. Se hicieron 18.300 m³ de hormigón con PENETRON ADMIX® en losa base y muros; y también se utilizó PENEBAR ™ SW-55 en las juntas de construcción y PENESEAL PRO® en las paredes de la montaña.
Corredor Duarte, Santo Domingo, Dominican Republic
El túnel Corredor Duarte, es el más novedoso de la República Dominicana, proporciona una conexión rápida entre Santo Domingo y el resto del país. Con aproximadamente 1.200 m de longitud, el túnel desempeña un papel clave en el alivio de la congestión crónica del tráfico en la capital. Se aplicó una capa de hormigón proyectado mucho más delgada inmediatamente detrás de la tuneladora, creando un anillo de carga natural y minimizando la deformación de las capas de roca circundantes. Se utilizó PENETRON ADMIX® para reducir la permeabilidad de las paredes de hormigón proyectado. Se utilizó PENEBAR ™ SW-55 para sellar las juntas de construcción de hormigón. En total se utilizaron 45 toneladas de PENETRON ADMIX® y 2.300 metros de PENEBAR ™ SW-55.
Aeropuerto Intenacional Chennai, India
Modernizado para satisfacer las mayores demandas de tráfico, el Aeropuerto Internacional de Chennai amplió la terminal internacional y agregó una nueva terminal nacional de pasajeros, una instalación de estacionamiento de automóviles de varios niveles y una pista paralela para aumentar la capacidad a 16 millones de pasajeros al año. Situado junto a la Bahía de Bengala, los niveles fluctuantes de las aguas subterráneas del aeropuerto (-10 m en verano y -3 m durante el monzón) exigían una impermeabilización completa de todas las estructuras de hormigón y las juntas de hormigón en el sótano (10 m de profundidad). En total, se utilizaron 125 toneladas de PENETRON ADMIX® en losas de sótano y muros de contención y15.000 metros de selladores de junta PENEBAR ™ SW-45 para evitar la entrada de agua a lo largo de las juntas de hormigón.
