La Asociación Nacional de Fabricantes de Hormigón Preparado (ANEFHOP) distingue anualmente mediante sus premios a aquellos proyectos que, por su calidad, importancia e innovación, contribuyen al progreso del hormigón como producto y como sector.
En Mapei estamos especialmente orgullosos del reconocimiento a la labor de innovación continua en aplicaciones especiales del hormigón que desarrolla nuestro Departamento Técnico y del accésit otorgado por ANEFHOP. Por lo que hemos decidido compartir con el sector la amplia e interesante información técnica relativa al pavimento de hormigón conductivo desarrollado a partir de los requerimientos de Formigons Tenes.
PAVIMENTO DE HORMIGÓN CONDUCTIVO
1. INTRODUCCIÓN
Cuando tenemos dos materiales de naturaleza diferente que entran en contacto por fricción, pueden aparecer, bajo determinadas condiciones de temperatura y humedad relativa del aire, cargas electrostáticas. Esta electricidad estática es molesta para las personas y muy perjudicial para determinados tipos de instrumentos, aparatos electrónicos y de alta precisión, incluso con el riesgo de provocar explosiones según los materiales con los que se esté trabajando.
Existen muchas normas que tratan sobre las descargas electrostáticas pero una de las más utilizadas es la ASTM F150. En ella, se clasifican los materiales de pavimentos atendiendo a su resistencia en:
Material de pavimento conductivo (ECF): Un material de pavimento que tenga una resistencia entre 2,5 x 104 y 1,0 x 106 ohmios (Ω).
Material de pavimento disipativo (ESD): Un material de pavimento con resistencia entre 1,0 x 106 y 1,0 x 109 Ω.
La norma DIN 51953 presenta también una clasificación similar (Tabla 1):
TABLA 1. Clasificación de un suelo en función de su resistencia al paso de corriente eléctrica (DIN 51953).
En ambos casos, es imprescindible una toma de tierra apropiada para la conducción o disipación de la electricidad estática generada.
2. ESTUDIOS PRELIMINARES
A principios de noviembre de 2020, se solicita a Formigons Tenes información sobre pavimentos conductivos para un trabajo muy concreto en Terrassa (Barcelona) y este, a su vez, se pone en contacto con su proveedor habitual de productos químicos para el hormigón, Mapei.
Inicialmente, Mapei plantea una solución basada en un sistema epoxídico autonivelante como MAPEFLOOR I 360 AS pero el cliente prefiere, si es factible, ejecutar el pavimento en hormigón dadas las cargas de trabajo esperadas y, sobre todo, la abrasión que debe soportar el mismo.
Después de estudiar conjuntamente con Formigons Tenes las posibilidades de fabricar un hormigón para pavimentos con propiedades conductivas y de disponer de un aparato para poder medir esta propiedad, el 10 de noviembre se fabrica una pequeña losa de hormigón (Figura 1) en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Mapei en Cabanillas del Campo (Guadalajara), añadiendo determinados productos a un hormigón estándar (HA-25) y empleando materiales similares a los que se utilizan en la central de hormigón con objeto de que la propuesta técnica tenga un coste razonablemente asumible.
En este caso, se ha recurrido a una combinación de materiales de uso frecuente que, bajo ciertas condiciones, conducen o pueden conducir la electricidad sin necesidad de recurrir a áridos siderúrgicos o a soluciones con grafeno que son mucho más costosas.
Una vez fraguada, la losa de hormigón se envió a la central de Mapei en Santa Perpètua de Mogoda (Barcelona) para medir los parámetros de resistividad y conductividad (Figura 2). Se realizaron mediciones el jueves 12 y viernes 13 de noviembre de 2020.
Los datos obtenidos fueron esperanzadores teniendo en cuenta la poca edad de la losa y su elevado grado de humedad residual. En este sentido, debemos recordar que, a medida que se va secando el hormigón, los valores son menos favorables.
FIGURA 1. Aspecto del hormigón durante la fabricación de la losa de prueba en el Laboratorio de I+D de Mapei en Cabanillas del Campo (Guadalajara).
FIGURA 2. Medida de la conductividad y resistividad de la losa de hormigón en Santa Perpètua de Mogoda (Barcelona).
Como conclusión, se evidenció que el hormigón fabricado cumplía con las especificaciones iniciales de diseño y se decidió, de común acuerdo con Formigons Tenes, realizar unas pruebas industriales directamente en la central de hormigón con mediciones posteriores (dejando un tiempo suficiente de secado) para validar los resultados obtenidos en el estudio preliminar.
3. PRUEBAS INDUSTRIALES
El 10 de diciembre de 2020, se realizaron 4 pequeñas losas de hormigón con distintas dosificaciones para evaluar la influencia de los materiales en la conductividad de la electricidad estática.
Adicionalmente, se modifica una de las especificaciones iniciales de diseño ya que no solo es necesario un pavimento conductivo (Re < 106 Ω) si no que tenemos como limitación Re < 5 x 104 Ω al existir riesgo de explosión (Tabla 2).
TABLA 2. Valores recomendados de resistencia en función del uso previsto del pavimento.
En las semanas siguientes, acompañados por una climatología benigna que permitió un rápido secado de las losas de hormigón, realizamos una campaña de mediciones (Figura 3) para verificar si los valores de conductividad cumplían con las especificaciones fijadas por el cliente.
En la Tabla 3 se incluyen los últimos resultados obtenidos:
TABLA 3. Valores finales de resistencia (en Ω) medidos en las 4 losas de hormigón ejecutadas en la prueba industrial.
A la vista de los resultados obtenidos, se puede concluir que las pruebas industriales cumplen con las especificaciones de diseño en todos los puntos analizados y en las cuatro losas ejecutadas con distintas dosificaciones con suficiente margen de seguridad.
FIGURA 3. Vista general de las losas de prueba y medición de la resistencia eléctrica en una de ellas.
4. HORMIGONADO DEL PAVIMENTO CON HORMIGÓN CONDUCTIVO
Una vez aprobado el presupuesto global del hormigón y solicitadas las materias primas necesarias para la dosificación seleccionada, a principios de febrero de 2021, se realizó el pavimento industrial de unos 2.000 m2 de superficie total.
El hormigón se comportó adecuadamente tanto en estado fresco como en su proceso de fraguado y endurecimiento, permitiendo ejecutar el pulido del pavimento en los tiempos establecidos como referencia por la empresa aplicadora.
Una vez terminado y aplicado un líquido de curado en base disolvente, se procedió a la medición de su conductividad con un equipo calibrado (Figura 4) en los puntos indicados del pavimento (Figura 5) por parte de un Organismo de Control acreditado el 17 de febrero de 2021.
Durante esa jornada, también estuvo presente personal de Mapei realizando mediciones en paralelo como contraste y verificación de los resultados obtenidos.
FIGURA 4. Detalle del aparato de medición del laboratorio acreditado.
FIGURA 5. Puntos de medición en el pavimento de hormigón conductivo ejecutado.
La normativa seguida para la medición estaba basada en las normas UNE-EN 14041:25, UNE-EN 1081 y ASTM F 150-06, empleando un analizador de redes/Meger y electrodos para medir el aislamiento.
En la Figura 6 se representa en el esquema de medición:
FIGURA 6. Esquema del proceso de medición normalizado.
Los valores obtenidos en el pavimento industrial de hormigón conductivo ejecutado estuvieron en línea con las mediciones realizadas en las pruebas industriales realizadas previamente en la planta de hormigón para ambos equipos de medición (laboratorio acreditado y Mapei) por lo que el Organismo de Control emitió un Certificado de Aptitud del pavimento para los fines deseados.
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