1. Cálculo y análisis de la diferencia de temperatura
Actualmente, no se ha desarrollado, ni a nivel nacional ni internacional, un sistema teórico completo y consolidado para explicar el efecto de la retracción térmica en estructuras de hormigón armado, y las ventajas del cálculo por elementos finitos no se han aprovechado plenamente. La simulación numérica por elementos finitos permite realizar análisis detallados de los efectos de la retracción térmica estructural y obtener reglas de distribución y valores específicos de la tensión térmica. Los planes de prevención y control específicos para diferentes zonas estructurales, formulados a partir de los resultados del análisis, pueden eliminar eficazmente los impactos estructurales adversos causados por la retracción térmica, proporcionando referencias técnicas fundamentales para el diseño de estructuras de hormigón de gran tamaño y longitud extrema.
Además del efecto de retracción térmica inducida por la propia estructura, también deben considerarse las diferencias de temperatura adicionales provocadas por los medios adyacentes. Estos medios incluyen encofrados, elementos estructurales contiguos, suelo, agua, atmósfera y otras sustancias en contacto directo con las superficies de hormigón.
La diferencia de temperatura entre el hormigón y los medios adyacentes es esencialmente la diferencia entre la temperatura interna máxima del hormigón y la temperatura de los medios en contacto con su superficie, la cual equivale a la diferencia máxima de temperatura entre el núcleo y la superficie del hormigón, ya que la temperatura superficial del hormigón se mantiene constante con la de los medios en contacto.
2. Monitorización y control de la diferencia de temperatura durante el vertido del hormigón.
Cuando se vierte hormigón premezclado de forma continua mediante el método de empuje de capas inclinadas, se deben implementar las siguientes medidas de control para evitar riesgos inducidos por la diferencia de temperatura:
En combinación con el informe de dosificación de la mezcla de hormigón in situ y la temperatura ambiente de construcción (9~20℃), se utiliza el programa 3D-TFEP para simular y analizar la variación de temperatura de la losa base con la edad del hormigón durante los períodos de construcción y curado, con el fin de predecir el momento y la ubicación de la temperatura máxima del hormigón y la diferencia máxima de temperatura.
De acuerdo con las condiciones del proyecto, se instalaron 23 varillas de medición de temperatura en toda la losa base, con 5 puntos de medición dispuestos verticalmente a lo largo del espesor de la losa para cada varilla. Además, se dispusieron 2 puntos de medición de la temperatura ambiente, 1 punto de medición de la temperatura del agua de curado y 2 puntos de medición de la temperatura de la capa de aislamiento térmico, lo que suma un total de 120 puntos de medición formales con su correspondiente plano de distribución. Se instalaron otros 120 puntos de medición de reserva para evitar daños en los sensores de monitorización durante la construcción y garantizar la recopilación continua y válida de datos.
Equipo para la medición de temperatura y el procesamiento de datos: termopares de cobre-constantán, registrador de datos 7V08, equipo de impresión, termómetros de vidrio estándar y voltímetros digitales de CC DS-419. Todos los instrumentos de medición han sido calibrados por instituciones metrológicas oficiales y se encuentran dentro del período de calibración válido.
Los termopares embebidos en el hormigón están protegidos con manguitos para evitar daños durante el vertido y filtraciones de agua subterránea. Los manguitos están firmemente sujetos a jaulas de refuerzo de acero, se montan anillos de sellado en los orificios de entrada de los manguitos y se rellena con sellador impermeable para evitar filtraciones.
3. Protección del producto terminado contra las diferencias de temperatura.
Cuando la temperatura media diaria sea inferior a 5 °C o la temperatura mínima descienda por debajo de -3 °C, deberán seguirse procedimientos especiales de construcción invernal. Está prohibido rociar el curado sobre superficies de hormigón si la temperatura ambiente es inferior a 5 °C. En su lugar, se puede pulverizar el compuesto de curado sobre superficies con un aislamiento térmico adecuado.
Durante todo el periodo de curado, se deberán mantener medidas de aislamiento térmico para evitar cambios bruscos de temperatura en las superficies de hormigón causados por factores externos como la exposición intensa a la luz solar y descensos repentinos de temperatura. Durante el curado, la diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie del hormigón, así como entre la superficie del hormigón y el entorno circundante, no deberá superar los 20 °C. Antes de la construcción de grandes volúmenes de hormigón, se deberá elaborar un plan de curado específico para controlar rigurosamente la diferencia de temperatura interna-externa, de conformidad con los requisitos de diseño.
Tras la retirada del encofrado en invierno y en verano, si se produce un cambio brusco de temperatura, se deberá aplicar un aislamiento térmico en las estaciones frías y medidas de aislamiento térmico en verano para contener la tensión excesiva derivada de la diferencia de temperatura y evitar el agrietamiento.
4. Reacción en cadena y control antifisuras activados por la diferencia de temperatura
4.1 Obras de refuerzo
Las barras de refuerzo térmico se instalan como medidas estructurales antifisuración para resistir el agrietamiento causado por diferencias drásticas de temperatura. En áreas de losas de hormigón in situ con alta temperatura y esfuerzos de retracción, se deben disponer barras de acero estructurales antifisuración bidireccionales en las superficies de la losa, con una relación de refuerzo no menor al 0,10 % y una separación entre barras no mayor a 200 mm. Las barras antifisuración pueden disponerse de forma continua utilizando las barras de acero de apoyo originales, o instalarse por separado. Las barras recién añadidas deben solaparse con las barras principales originales siguiendo las normas para el refuerzo a tracción, o anclarse en vigas y columnas periféricas. Las barras de refuerzo térmico se disponen generalmente en las superficies de la losa entre dos o más columnas.
4.2 Trabajos de encofrado
Se pueden utilizar encofrados con revestimientos permeables si se requiere un recubrimiento de hormigón de alta calidad. Se recomienda el uso de encofrados con aislamiento térmico cuando la diferencia de temperatura entre el hormigón y el ambiente supera los 20 °C durante el curado.
El tiempo de desencofrado, los soportes y los marcos de arco se determinará de forma integral en función de las características estructurales, la ubicación de los encofrados, la resistencia real del hormigón y la diferencia de temperatura entre el hormigón y el entorno circundante.