Con la desinformación que rodea el tema de la humedad en las cubiertas de techo de concreto, puede resultar difícil saber cuál es el enfoque apropiado para mitigar el riesgo.
- ¿Las fallas en los techos a causa de la humedad en el concreto se dan principalmente en las plataformas base ligeras de este material?
- ¿Las plataformas base ventiladas alivian la humedad en el concreto al facilitar el secado descendente?
- ¿Son 28 días la cantidad de tiempo adecuada para dejar curar una nueva plataforma base de concreto?
- ¿Son eficaces los aditamentos y los MVRA (aditivos para la reducción del vapor de agua) para mitigar los problemas de humedad en las cubiertas de techo de concreto?
- ¿Las barreras de vapor son la respuesta? ¿Qué hay de las hojas base con ventilación?
- ¿Qué adhesivos y qué placas aislantes y de tablero para cubierta son adecuados para utilizar en estos ensamblajes de techo?
Es bien sabido en la industria que el exceso de humedad en las cubiertas de techo de concreto puede afectar el desempeño de las estructuras de techo instaladas con adhesivo. Estos problemas de rendimiento pueden ir desde el crecimiento biológico hasta fallas en el techo. El sector aún está analizando cuáles son las causas de estas fallas y qué medidas no funcionan para mitigar el problema. Sin embargo, hay algunos datos básicos que a menudo se confunden y se ven agravados por información desactualizada que aún circula. Este artículo busca desmentir algunos de esos mitos.
Cómo comenzó todo
Tradicionalmente, cuando se instalaban sistemas adheridos, las tablas aislantes se adherían directamente a la plataforma base de concreto con asfalto aplicado en caliente. La capa continua de asfalto que se unía a la plataforma base de concreto funcionaba como una barrera de vapor, ya que mitigaba el impacto de la humedad latente en el concreto para evitar que afectara negativamente el sistema de techo.
A finales de la década de 1990, en el sector de los techos se popularizaron nuevas tecnologías que desplazaron a los métodos de aplicación tradicionales basados en asfalto. Las tablas de aislamiento ahora podían instalarse con adhesivos a base de solventes o a base de agua, o con adhesivos de espuma de baja expansión.
A partir del año 2000, se registró un aumento en los problemas relacionados con la humedad en techos instalados sobre cubiertas de concreto nuevas: acumulación de humedad, pérdida de adherencia, problemas con adhesivos a base de agua y adhesivos con bajo contenido de compuestos orgánicos volátiles (VOC), corrosión de metales y sujetadores, pérdida de valor R del aislamiento y crecimiento microbiano1. Para agravar el problema, las restricciones sobre el contenido de VOC en los materiales llevaron al uso de más adhesivos a base de agua, que pueden ser "mucho más susceptibles a la reemulsificación al exponerse a la humedad, según la la formulación del adhesivo".2
¿Mito o realidad?
"La humedad en el concreto solo es un problema para el concreto estructural liviano".
Cuando el sector comenzó a prestar atención al aumento de los informes de problemas de humedad en techos instalados sobre cubiertas de concreto nuevas en la década de 2000, se observó que muchas de estas fallas se presentaban principalmente en cubiertas de techo de concreto estructural liviano.
Los agregados livianos, que suelen ser esquisto expandido, pueden retener más agua inicialmente que los agregados tradicionales de "piedra dura" utilizados en concreto de peso normal. Según la NRCA, los agregados livianos absorben entre 5 y 25 por ciento de agua en peso, mientras que los agregados de concreto de peso normal típicamente absorben menos del 2 por ciento. Los cálculos de la NRCA3 indican que, después del tiempo de curado de 28 días, puede haber casi 3 veces más agua libre en una plataforma base de concreto estructural liviano de 6 pulgadas que en una de peso normal.
Figura 1: Ejemplo de agua añadida y retenida en mezclas de concreto
La hoja de datos de prevención de pérdidas de FM Global (LPDS) 1-29 incluye requisitos adicionales para sistemas de techo sobre concreto estructural liviano, e indica que "después de que el concreto se haya endurecido, una gran cantidad de humedad se liberará durante varios meses y será absorbida por los componentes sobre la plataforma base. Esto dañará y debilitará dichos componentes, y provocará daños por vientos de velocidad inferior a la de diseño o un deterioro prematuro que exigirá un reemplazo".4
Aunque inicialmente los problemas de humedad se asociaban principalmente con concreto estructural liviano, para 2015 la proporción de casos entre concreto liviano y concreto de peso normal era similar, lo que indica que la humedad evaporativa adicional del agregado liviano no era la única causa de las fallas en los techos.5 Por lo tanto, ahora se sabe que tanto el concreto de peso normal como el liviano son factores de riesgo para sistemas de techo nuevos. Cabe señalar que la NRCA y algunos fabricantes aún recomiendan evitar el concreto liviano en aplicaciones de techos.
"Las plataformas compuestas ventiladas mejoran significativamente el secado hacia abajo".
El uso de encofrados no removibles o de plataformas compuestas de acero y concreto ha aumentado considerablemente en los últimos 30 años. Estas plataformas permiten tiempos de construcción mucho más cortos al eliminar gran parte de los costos derivados de la construcción y remoción de encofrados temporales, y son estructuralmente eficientes. Sin embargo, al dejar el encofrado de acero en su lugar en la parte inferior de la losa de concreto, el concreto no puede secarse hacia abajo. Por lo tanto, la cubierta del techo retiene una cantidad significativa de agua debido a las vías limitadas para su evaporación.
Existe la opción de ventilar la plataforma base de acero, lo cual puede facilitar un cierto grado de secado hacia abajo. Sin embargo, según el Boletín de asesoramiento técnico de del IIBEC sobre Sistemas de cubiertas de techo y nuevas cubiertas de techo de concreto (IIBEC TA-020-2021), "las plataformas con bandejas de acero, ya sean ventiladas o no ventiladas, funcionan esencialmente como barreras de vapor ubicadas debajo del concreto, lo que reduce significativamente el grado de secado posible desde la parte inferior del concreto".
Figura 2: Aún no se ha podido cuantificar la ventilación real lograda por plataformas metálicas ventiladas.
Las plataformas base de metal ventiladas podrían permitir cierto grado de secado de la plataforma base de concreto. Sin embargo, no existen datos publicados que cuantifiquen la ventilación realmente lograda. Se presume que su valor es "mínimo en cuanto al secado hacia abajo". 2 De hecho, la LPDS 1-29 de FM Global requiere consideraciones de diseño adicionales más allá de una plataforma base de metal ventilada, y sostiene que "tendrá un impacto limitado en la reducción de humedad". Además, la Declaración de posición del Steel Deck Institute titulada "Venting of Composite Steel Floor Deck" indica que "la plataforma base de acero actúa como una barrera de vapor (...) un área abierta hipotética de 1.5% aumentaría la difusión de agua en 1.5%, una cantidad insignificante".
"Las plataformas base de concreto están listas para techarse después de un curado de 28 días".
El agua tarda mucho tiempo en difundirse y salir de una plataforma base compuesta de concreto, que típicamente tiene entre cuatro y seis pulgadas de espesor. La migración de humedad inherente a la estructura de concreto se ve exacerbada por los nuevos diseños de mezclas de concreto y los problemas de adherencia en cascada que pueden producirse en los sistemas de techo. Una vez completado el curado quedan cantidades significativas de agua, aún más cuando se utilizan agregados livianos en el diseño de la mezcla.
El período histórico de curado de 28 días para el concreto tiene como objetivo lograr una resistencia adecuada, pero tiene poca relevancia o correlación con la cantidad de humedad contenida en él. En las cubiertas de techo de concreto, existe muy poca correlación entre el tiempo de curado y la cantidad de agua que queda. Las "reglas generales", como la de no instalar el sistema de techo hasta por lo menos 30 días después del vaciado y el formado, no son particularmente efectivas para reducir o eliminar los problemas. Es clave diseñar el sistema de tal manera que la humedad no penetre en la estructura del techo en lugar de basarse en reglas generales.
"La prueba de la lámina plástica es la forma más efectiva de evaluar la sequedad"
Actualmente no existe consenso en el sector de los techos sobre un estándar aceptable para evaluar el contenido de humedad o los niveles aceptables de humedad en las cubiertas de techo de concreto.
Históricamente, la industria de los techos utilizaba tres pruebas para evaluar las cubiertas de techo de concreto. Se pensaba que estos métodos de prueba cualitativos proporcionaban evidencia visual de niveles inaceptables de humedad.
- La prueba de la lámina plástica (ASTM D4263, método de prueba estándar para indicar humedad en el concreto mediante el método de la lámina plástica)
- La prueba de vertido y despegue de asfalto caliente (método de prueba NRCA)
- La prueba de domo de cloruro de calcio (ASTM F1869, método de prueba estándar para medir la tasa de emisión de vapor de humedad del subsuelo de concreto por medio de cloruro de calcio anhidro)
La prueba de la lámina plástica consiste en fijar una lámina plástica a la cubierta del techo y observar la acumulación de condensación. El método de vertido y despegue implica verter asfalto caliente sobre la cubierta del techo, buscar burbujas o espuma y examinar la calidad de la adherencia. Por su parte, la prueba de cloruro de calcio consiste en colocar un recipiente de polvo bajo un domo plástico y medir la cantidad de agua evaporada que se recolecta en un período de 24 horas.
Figura 3: La prueba de la lámina plástica, la prueba de vertido y despegue de asfalto caliente y la prueba de domo de cloruro de calcio ya no se consideran métodos confiables para evaluar la sequedad de las plataformas base de concreto para techos.
Estos métodos solo reflejan la humedad superficial y no son efectivos para detectar la humedad en las capas inferiores de la losa de concreto.2 La industria ya no considera confiables estas pruebas para evaluar cubiertas de techo de concreto.
Las normas y niveles de referencia aceptables utilizados por el sector de los pisos no son directamente aplicables a los techos, ya que la losa de techo de concreto no está dentro de un espacio climatizado y está expuesta a los elementos. El estándar para pisos requiere acondicionar tanto la losa de concreto como el aire sobre ella a una temperatura de servicio y humedad relativa constantes durante al menos 48 horas. Sin embargo, esto no es factible en una cubierta del techo. Además, el contenido de humedad del concreto actualmente supera la capacidad de medición de las sondas in situ utilizadas en ASTM F2170.3
"Los aditivos/MVRA evitan problemas relacionados con la humedad"
Los aditivos reductores del vapor de humedad (MVRA) son aditivos de concreto destinados a controlar la humedad en el concreto bloqueando efectivamente el movimiento del vapor de agua a través del concreto. Además, los MVRA supuestamente permiten obtener una losa que no requiere más pruebas de humedad ni sistemas tópicos adicionales de mitigación de humedad.6
El concepto es convertir la losa de concreto en un retardador de vapor, ralentizando la liberación de su propia humedad hacia el sistema de techo. Sin embargo, actualmente existe poca o ninguna evidencia técnica que respalde las afirmaciones comerciales de los proveedores de MVRA ni su capacidad para reducir significativamente la transmisión de vapor de agua en el concreto.
La NRCA se asoció con RDH Building Science Laboratories7 para realizar investigaciones específicas sobre los MVRA para el sector de los techos. En su estudio, los valores de permeabilidad de los núcleos de cubiertas de techo de concreto con MVRA fueron mayores que los de las cubiertas sin MVRA. Estos resultados contradicen las afirmaciones de que los MVRA reducen la capacidad del concreto para liberar vapor de humedad.
Hasta la fecha, se ha demostrado en laboratorio y en campo que los MVRA no tienen efecto sobre los problemas de humedad en los sistemas de techo. Por lo tanto, su uso no se recomienda para abordar los problemas de humedad en cubiertas de techo de concreto.3,7
¿Las barreras de vapor son realmente la solución?
Los retardadores de vapor están diseñados para reducir la difusión de vapor. Una barrera de vapor de clase 1 tiene una permeabilidad de 0.1 perms o menos, y a veces se la conoce como "retardador de vapor". Un retardador de vapor, instalado contra el concreto, es necesario para asegurar el desempeño esperado del sistema de techo en todas las zonas salvo en la Zona 1 de ASHRAE.3
¿Especificó una barrera de vapor autoadherente de clase 1 sobre su plataforma base de concreto y cree que mitiga el riesgo de humedad en el concreto?
Aunque la adherencia inicial de la barrera de vapor autoadherente a una "plataforma base húmeda" puede ser aceptable, ¿qué sucede cuando se expone durante uno, dos o cinco años a la conducción de vapor ascendente del concreto en curado? Es posible que, al cabo de unos años, la adherencia deje de ser suficiente a medida que la humedad va migrando fuera de la losa de concreto, como lo demuestra el informe de investigación sobre SRI.
Para empeorar las cosas, a menudo las capas posteriores del aislante y la membrana para techos también se adhieren entre sí y se apoyan en la adherencia inicial de la barrera de vapor autoadherente sobre la "plataforma base húmeda" para sostener todo el sistema de techo. Las caras de los aislantes pueden despegarse del sustrato o del núcleo del aislante, y las membranas que inicialmente parecen adheridas pueden perder adherencia debido a la migración de humedad.
Si bien las barreras de vapor pueden ser un componente necesario en sistemas de techo instalados sobre plataformas base de concreto, las "reglas generales" tradicionales pueden no ser suficientes. Las preocupaciones sobre la adherencia a largo plazo a la plataforma base de concreto están llevando a contratistas y diseñadores a considerar pasos adicionales para mantener el sistema de techo firmemente adherido a la construcción. En un artículo reciente,8 los autores presentan seis configuraciones de diseño alternativas y métodos de acoplamiento para abordar distintos escenarios, así como los elementos de fijación, las capas del sistema y los conceptos de física fundamentales que intervienen en la estructura y los sistemas de techo interconectados. En la Figura 4 incluida a continuación se muestra un ejemplo de uno de los escenarios presentados, con los elementos de diseño no tradicionales resaltados en rojo para mayor claridad.
Figura 4. Ejemplo de mayor complejidad en los techos debido a la evolución del diseño estructural
La práctica recomendada hoy
Actualmente hay mucha complejidad y confusión en torno a la humedad en el concreto en relación con los sistemas de techo. Sin embargo, existen algunas pautas útiles del sector que pueden aprovecharse, como las vertidas en el Manual de techos de NRCA, el Boletín técnico del IIBEC y el informe de investigación Moisture in New Concrete Roof Decks de SRI Consultants.
- Determina en la fase de diseño si la cubierta del techo debe incorporar concreto por razones estructurales, de protección contra incendios u otras. Si no es necesario, considera el uso de una plataforma base de metal con un sistema de techo compacto encima
- Limita la relación agua-cemento tanto para concreto de peso normal como para concreto ligero
- Vierte el concreto sobre una cimbra desprendible siempre que sea posible, o al menos sobre una plataforma base de metal ventilada
- Deja tiempo suficiente en el cronograma de construcción para el secado inicial de la losa y protégela del rehumedecimiento siempre que sea posible
- Utiliza una hoja base ventilada sobre la losa de concreto siempre que sea posible
- Instala barreras de vapor clase 1 (con una permeabilidad menor a 0.01 perms) directamente sobre la plataforma base de concreto
- Elimina el uso de imprimadores o adhesivos a base de agua para la fijación del aislante y la membrana para techos, y opta por un adhesivo de espuma de baja expansión.
- Considera la opción de sujetar mecánicamente la estructura del techo a la plataforma base de concreto
- Utiliza tableros de aislamiento y cubiertas con revestimiento de vidrio en lugar de tableros con revestimiento de papel
Especifica un sistema de techo aprobado por el fabricante que haya sido diseñado y probado para resistir el levantamiento por viento sobre plataformas base de concreto. Además, considera el desempeño de adhesión a largo plazo de la barrera de vapor si la resistencia al levantamiento por viento depende de dicha adhesión.
Fuentes consultadas
1Professional Roofing Magazine - Moisture in Concrete Roof Decks, por Mark Graham. Febrero de 2017
2Boletín de asesoramiento técnico del IIBEC - Sistemas de cubiertas de techo y nuevas cubiertas de techo de concreto 02-2021
3Professional Roofing Magazine - What You Can't See Can Hurt You, por Mark Graham. Agosto de 2012
5Informe de investigación Moisture in New Concrete Roof Decks de SRI Consultants
6Literatura de marketing sobre MVRA 900 de ISE Logik Industries
7Professional Roofing Magazine - Putting it to the Test, por Mark Graham. Febrero de 2020
8Interface Magazine - Structural Concrete Decks, Vapor Retarders, and Moisture - Rethinking What We Know, por Helene Hardy Pierce y Joan Crowe. Febrero de 2020
