monografía hormigon
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HOJA 1
EL HORMIGON
EL TÉRMINO HORMIGÓN PROCEDE DE FORMICŌ, PALABRA LATINA QUE ALUDE A LA CUALIDAD
"MOLDEABLE" O DE DAR "FORMA". EL TÉRMINO CONCRETO TAMBIÉN ES ORIGINARIO DEL
LATÍN: CONCRETUS, QUE SIGNIFICA "CRECER UNIDOS" O "UNIR". SU USO EN ESPAÑOL SE
TRANSMITE POR VÍA DE LA CULTURA ANGLOSAJONA, COMO ANGLICISMO, SIENDO LA VOZ
INGLESA CONCRETE.
El hormigón, también denominado concreto en algunos países de iberoamérica (se trata de un calco
semántico), resulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente cemento) con áridos
(grava, gravilla y arena), agua y, eventualmente, aditivos y adiciones. El cemento se hidrata en contacto
con el agua, iniciándose complejas reacciones químicas que derivan en el fraguado y endurecimiento de
la mezcla, obteniéndose al final del proceso un material con consistencia pétrea.
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión.
No tiene buen comportamiento a tracción, siendo ésta unas diez veces menor que su resistencia a
compresión, por este motivo es habitual usarlo asociado con el acero, recibiendo el nombre de hormigón
armado, comportándose el conjunto muy favorablemente tanto a los esfuerzos de compresión como a
los de tracción. Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen las dimensiones, el
tipo de hormigón y la cantidad y calidad del acero que hay que colocar en función los esfuerzos que
deberá resistir.
Los aditivos se utilizan para modificar las características básicas, existiendo una gran variedad de ellos:
colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, etc. Es un
material profusamente utilizado en la construcción.
Usos corrientes
Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. Sin embargo,
tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe
utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas.
Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, conocido como
hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con
las barras de acero. Es usual, además, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos
fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las
deficiencias del hormigón a tracción y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica
constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado.
Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deliberada y
previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón
pretensado y el hormigón postensado.
Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón, este queda
comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgirían para resistir las acciones externas, se
convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en
muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto límite elástico, dado que el fenómeno
denominado fluencia lenta anularía las ventajas del pretensado.
Primeros en Utilizar Hormigón
HOJA 2
No se tiene certeza quien descubrió o utilizó por primera vez el hormigón. Es probable que al mismo
tiempo que el hombre dominó el fuego también descubrió el concepto de hormigón. Uno puede imaginar
al hombre primitivo junto a su fogón, ubicado en una cavidad, en la cual existen piedras calcáreas, yeso
y arcilla. La alta temperatura logra carbonatar la piedra, que se transforma en polvo. Luego al caer un
poco de llovizna, el polvo y las piedras se convierten en una masa sólidamente unida.
Hallazgos contemporáneos en Lepensky, junto al Danubio, permiten afirmar que durante la edad de
piedra, hace 7.500 años, los habitantes construían el suelo de sus viviendas uniendo tierra caliza, arena,
grava y agua. Esta mezcla puede ser considerada como un hormigón rudimentario.
Los egipcios por su parte, utilizaron como aglomerante, yeso cocido. Excavaciones permiten establecer
que hace 4.500 años, los constructores de la pirámide de Cheops, utilizaron hormigones primitivos.
Los griegos, hace más de 2.300 años, utilizaron como aglomerante, tierra volcánica que extrajeron de la
isla de Santorín. También existen indicios para decir que utilizaron caliza calcinada que mezclaron con
arcilla cocida y agua.
Hormigón Romano
El pueblo romano también usó hormigón en sus construcciones, para lo cual utilizaron cal como
aglomerante. Se puede mencionar la construcción del alcantarillado de Roma, hace 2.300 años.
Posteriormente, hacia el año 200 antes de Cristo, se produjo un significativo avance en la optimización
de los aglomerantes para construcción: el cemento Romano. Desde un lugar cercano al Vesubio
obtuvieron la Puzolana, constituida básicamente por sílice. Este material mezclado con cal y agua
permite conformar un aglomerante hidráulico, (dicho de una cal o de un cemento que se endurece en
contacto con el agua).
El teatro de Pompeya (55 años antes de Cristo), se edificó con este material. Posteriormente se utilizó
en la construcción de los baños públicos de Roma, el coliseo y la basílica de Constantino. La prolongada
duración de estos edificios nos hace concluir que los constructores romanos utilizaban una dosificación
perfectamente calculada y empleaban técnicas adicionales para mejorar la resistencia del material de
construcción.
El famoso historiador Plinio, en relación a la construcción de un pozo de agua, escribió: “El fondo y los
lados se golpean con martillos de hierro” . De esto se desprende que los romanos utilizaron la
compactación y el apizonado.
Hormigones Americanos
En Teotihuacán, durante el siglo primero antes
de Cristo, se construyeron pirámides de
nucleo de tierra apizonada, revestida de
piedra aglomerada con una mezcla de tierra
volcánica, cal y agua. A ello también
agregaron resinas vegetales que permitían
una mejor modelación.
Teatro Romano de Cádiz.
El Teatro Romano de Cádiz surgió "dentro de
los planes urbanísticos de una familia gaditana, los Balbo, en su intención de dotar a su ciudad de
importantes edificios públicos, a imitación de su capital, Roma", cuenta el arqueólogo Ángel Muñoz
Vicente. Los Balbo proyectaron ampliar el antiguo asentamiento fenicio construyendo otro nuevo junto a
él. Este núcleo urbanístico es conocido como Neápolis, y de él se conocen, además del teatro,
HOJA 3
numerosos restos urbanos excavados en los
últimos años. "Igualmente tenemos noticias de la
existencia de otro importante edificio público, el
anfiteatro, en el barrio adyacente al Pópulo, el de
Santa María, en las cercanías de las actuales
Puertas de Tierra", apunta Muñoz, para quien el
Teatro Romano es "uno de los pocos edificios
antiguos de nuestra Península que cuenta con
referencias directas de los autores importantes
de la época. Así, Cicerón, refiriéndose al mandato
político de Balbo en Cádiz, alude a ciertos usos
del edificio por este personaje en beneficio
propio".
Si los restos del anfiteatro fueron visibles al menos
hasta el siglo XVI –su perímetro aparece
representado en un grabado de esa época– el
Teatro, por el contrario, estaba ya cubierto, o sus
estructuras reutilizadas e integradas en la villa
medieval erigida por Alfonso X en el siglo XIII. Y aunque desde el siglo XVIII existen referencias a
subterráneos en la zona –sin duda relacionadas con algunas de las galerías del monumento, y que
hablan de pozos que permiten acceder a una rotonda con asientos de mármol– hubo que esperar a
octubre de 1980 para que, de una manera inesperada y casual, afloraran los restos del Teatro.
Porque la casualidad hizo que los sondeos arqueológicos encargados por el Ministerio de Cultura al
entonces director del Museo de Cádiz para delimitar la zona de expropiación para descubrir la alcazaba
medieval deparara el hallazgo del monumento romano. Posteriores sondeos permitieron localizar las
gradas superiores, y, poco a poco, se excavó un tramo de la galería y del graderío. Hoy, del Teatro
Romano perduran un buen número de filas de gradas de la summa cavea y la mayoría de las
correspondientes a la media cavea, y se han documentado las gradas inferiores y parte de la orchestra.
Hormigón romano, mortero de cal con piedras y un revestimiento de cal son los materiales con los que
se construyó el monumento.
Ángel Muñoz indica que el sector superior de la summa cavea ha desaparecido tanto por la utilización de
sus materiales para construir inmueble en la época medieval como por la propia acción del mar. Pero
junto a este sector socavado se ha conservado "excepcionalmente", dentro de otras construcciones, un
tramo de muro curvo que corresponde a la fachada trasera del Teatro, "así como parte del entramado
que sostendría el graderío y el inicio de un pasillo o deambulatorio tras la fachada".
Entre esta zona y la primera línea de gradas conservadas se observa también una hilada de sillares de
piedra ostionera "que quizás corresponda a la pared lateral de mayor radio de una galería superior,
perdida en su mayor parte al arrancar la misma desde la cota de suelo que hoy pisamos". Por el oeste,
el graderío se adentra bajo el ábside de la Catedral Vieja, la Casa de Contaduría eclesiástica, la Posada
del Mesón y la Casa de Estopiñán, que conserva restos en la planta baja. Y por el extremo oriental el
graderío entra bajo la Guardería Municipal y, por consiguiente, bajo los cimientos del castillo medieval.
Un sondeo permitió en 1999 comprobar la existencia de otra bóveda paralela a la documentada en
Estopiñán y permitía establecer la orientación del monumento y su diámetro: 120 metros.
Para Muñoz, el futuro del Teatro "pasa por un replanteamiento de la ordenación urbanística actual de un
grupo de inmuebles de escaso o nulo valor arquitectónico e histórico" del siglo XIX, "cuyo derribo
HOJA 4
permitiría sacar a la luz el resto del edificio, pudiéndose visualizar totalmente la orchestra, el resto del
graderío y la scaena del Teatro más antiguo y el segundo más grande de Hispania".
Características físicas
Se indican valores aproximados.
Densidad: en torno a 2350 kg/m3
Resistencia a la compresión: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario. Existen
hormigones especiales de hasta 2000 kg/cm2 (200 MPa).
Resistencia a la tracción: proporcionalmente baja, generalmente despreciable en el calculo global, del
orden de un décimo de la resistencia a la compresión.
Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, en función de la temperatura y la humedad del
ambiente exterior.
Tiempo de endurecimiento: progresivo, en función de la temperatura, humedad y otros parámetros.
o De 24 a 48 horas, la mitad de la resistencia máxima, en una semana 3/4 partes y en 4 semanas
prácticamente la resistencia total.
Hay que resaltar que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen
parecido coeficiente de dilatación, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción,
además el hormigón, recubriéndolo, protege al acero de la oxidación.
Puesta en obra u hormigonado
Antes de su fraguado el hormigón tiene una consistencia plástica, o fluida, y se adapta a la forma del
recipiente que lo contiene. Para su puesta en obra se utilizan moldes, denominados encofrados, los
cuales se retiran posteriormente, generalmente; si permanecen, formando parte del conjunto, se
denominan "encofrados perdidos".
HORMIGONADO EN TIEMPO CALUROSO
Cuando nos acercamos a la época del año en que la Primavera deja paso al tiempo caluroso,
inevitablemente se verifica -entre otros factores-, un aumento creciente de la temperatura, la cual en
pleno Verano puede alcanzar y superar los 32-33°C, siendo también éste el momento en que debido a
esos factores puede tornarse dificultoso el CONTROL del HORMIGON.
O sea que es un hecho real, y no mera casualidad, que entramos en la época del año en que puede
presentarse el problema, razón por la cual no debería sorprendernos. Si bien nos referiremos aquí a los
tipos más generales de construcciones, tales como pavimentos, puentes, edificios y estructuras
diversas, las dificultades más serias se experimentan en climas y zonas con tipos de construcción que
no son habituales. Bien sabemos que las improvisaciones de último momento rara vez tienen éxito y,
por ello, lo que tenemos que plantearnos fundamentalmente, es el análisis de los distintos factores que
traen aparejada una DISMINUCION DE LA RESISTENCIA Y/O AGRIETAMIENTO O FISURAMIENTOS DE LAS
ESTRUCTURAS.
El Hormigón endurece y gana resistencia debido a la reacción química que se verifica entre el cemento
Portland y el agua (hidratación), reacción que se acelera a medida que AUMENTA la temperatura.
Por cada 11°C de aumento de temperatura, se duplica la velocidad de reacción. Y si el hormigón se seca
prematuramente, la cantidad de agua disponible para esa reacción será insuficiente.
SIN AGUA, NO HAY HIDRATACION; POR LO TANTO, NO HAY GANANCIA DE RESISTENCIA.
DEFINICION DE TIEMPO CALUROSO
HOJA 5
Para nuestros propósitos, definiremos "Tiempo Caluroso" cualquier combinación de: ELEVADA
TEMPERATURA DEL AIRE, BAJA HUMEDAD RELATIVA Y VELOCIDAD DEL VIENTO tendientes a desmejorar
la calidad del hormigón fresco o endurecido.
Las medidas precautorias que se requieren en un día calmo y húmedo serán menos estrictas que las
requeridas en un día seco y ventoso, aún si la temperatura del aire es la misma.
EFECTOS DEL TIEMPO CALUROSO
Los efectos indeseables sobre el hormigón en estado plástico pueden incluir:
a) Demanda creciente de agua.
b) Velocidad creciente de pérdida de asentamiento con la correspondiente tendencia a agregar agua en
obra.
c) Velocidad creciente del tiempo de fraguado, resultante en una mayor dificultad en el manipuleo,
terminado y curado, y aumentando la posibilidad de las uniones defectuosas entre una superficie y otra
(juntas frías).
d) Tendencia creciente al agrietamiento en estado plástico.
e) Dificultad creciente en el control del contenido de aire incorporado.
Los efectos indeseables sobre el hormigón en el estado endurecido pueden incluir:
a) Disminución de resistencia debido a la mayor demanda de agua y del nivel creciente de temperatura.
b) Tendencia creciente a la contracción por secado y agrietamiento térmico diferencial.
c) Disminución de la durabilidad.
d) Uniformidad decreciente de la apariencia superficial.
EFECTO DE LOS FACTORES ADICIONALES
Otros factores complican las tareas en tiempo caluroso. Deberían considerarse en conjunto con los
factores climáticos, y pueden incluir:
a) Empleo de cementos finamente molidos con mayor velocidad de hidratación que el cemento Portland
Normal.
b) Empleo de hormigones con alta resistencia a la compresión, que requieren contenidos de cemento
mayores.
c) Diseño de secciones esbeltas de hormigón con mayores cuantías de acero.
d) Aumento de capacidad de las motohormigoneras.
e) Necesidad de mover grandes volúmenes de hormigón de bajo asentamiento sobre distancias verticales
y horizontales mayores.
f) Mayor exigencia y consecuente desgaste del equipo de bombeo de hormigón.
g) Necesidad económica de realizar un trabajo continuado dentro de los horarios de mayor temperatura.
PROPIEDADES DEL HORMIGON
Generalidades
Debemos proponernos analizar todo el proceso de obtención de la estructura terminada, partiendo desde
un comienzo con los recaudos a tomar con las materias primas intervinientes en la mezcla, pasando por
la preparación del hormigón y su dosificación, y concluyendo después de transcurrido un tiempo de
colocado, ya que las propiedades que hacen del hormigón un excelente material de construcción,
pueden ser adversamente afectadas por el tiempo caluroso, de acuerdo a lo previamente definido.
La teoría básica referente a las propiedades y comportamiento del hormigón, se aplica generalmente al
producto elaborado bajo óptimas condiciones. Los cambios estacionales pueden dar condiciones
distintas, razón por la cual deben adoptarse ciertas medidas en el proceso de elaboración para
minimizar los efectos adversos.
HOJA 6
Resistencia mecánica, impermeabilidad, estabilidad dimensional, y la resistencia al desgate, al uso, y al
ataque químico, dependen del apropiado control de los materiales, de la dosificación y mezclado; de las
temperaturas iniciales del hormigón y de las condiciones de temperatura y humedad durante el período
de colocación y curado.
EFECTOS DE LA TEMPERATURA
EL TIEMPO DE FRAGUADO DEPENDE DE LA TEMPERATURA DE LA MEZCLA DE HORMIGON.
La Fig. 1 ilustra este fenómeno. Notemos que para una variación de temperatura de 14°C, cambia el
tiempo de fraguado inicial del hormigón en un factor de aproximadamente 2. A pesar que la figura está
basada sobre datos limitados, se manifiesta un decidido efecto de la temperatura sobre el tiempo de
fraguado cuando la temperatura de colocación del hormigón está en el rango de 10 a 38°C.
Todas las marcas de cemento y todos los hormigones exhibirán este fenómeno. Si se acelera el tiempo de
fraguado del hormigón en clima caluroso, aumenta la posibilidad de formación de uniones sin
continuidad y "nidos de abeja".
Sería por tanto de interés, estudiar la forma de mantener el tiempo de fraguado -tanto inicial como final-,
dentro de los valores correspondientes a los tiempos normales, (aproximadamente a 20°C de
temperatura ambiente), recurriendo por ejemplo a utilizar agua fría; mojar los agregados en las pilas;
etc. Este enfriamiento de los materiales es a los efectos de lograr una temperatura en el interior de la
masa de hormigón acorde con los tiempos de fraguado ya conocidos para épocas normales.
Tiempo de fraguado inicial muy corto, acorta los tiempos de entrega y de colocación en los encofrados.
A MEDIDA QUE AUMENTA LA TEMPERATURA, AUMENTARAN TAMBIEN LOS REQUERIMIENTOS DE AGUA.
El agua, como un ingrediente del hormigón, tiene gran influencia sobre muchas de sus propiedades
significativas, tanto en el estado plástico como en el endurecido. Elevadas temperaturas del agua,
provocan mayores temperaturas del hormigón y a medida que ésta aumenta también aumenta la
demanda de agua y disminuye la resistencia, para hormigones de la misma consistencia.
El agua adicional, sin corrección de sus efectos sobre la relación agua/cemento, afectará negativamente la
calidad final del hormigón colocado.
Notemos en la Fig. 2, que el hormigón a temperaturas de laboratorio, presentaba en este ensayo un
asentamiento de 10 cm, pero que a 38°C tenía solamente 7,5 cm de asentamiento.
HOJA 7
Si el pliego de condiciones le permite al contratista un asentamiento de 10 cm (y él puede necesitar 10 cm
para una operación dada), a 38°C debería agregar agua al hormigón para obtenerlo. Por otra parte, a
medida que la temperatura aumenta, también aumenta la cantidad de agua requerida para cambiar el
asentamiento como se muestra en la Fig. 3. Esto complica el problema.
Incluso si el contratista es obligado a utilizar una relación agua/cemento preestablecida, y aún si él
organiza colocar el hormigón de asentamiento reducido a temperaturas elevadas, ello sería en
detrimento de la resistencia del hormigón.
Si a ese contratista, en este ejemplo, se le permitiera agregar agua al hormigón a una temperatura de
mezcla de 46°C, la penalidad en la disminución de la resistencia sería mayor que la mostrada en la Fig.
4 porque sufriría la penalidad en la resistencia inherente a la adición del exceso de agua sin agregar
cemento. Un mayor contenido de agua en el hormigón disminuye la resistencia, la durabilidad, la
impermeabilidad, y demás propiedades relacionadas del hormigón endurecido. Esto, a pesar que es
común a todos los hormigones colocados bajo todas las condiciones climáticas, puntualiza la necesidad
especial de controlar el empleo del agua en el hormigón colocado bajo condiciones de tiempo caluroso.
HOJA 8
A MEDIDA QUE LA TEMPERATURA DEL HORMIGON AUMENTA, AUMENTARA TAMBIEN LA VELOCIDAD DE
PERDIDA DE ASENTAMIENTO.
La Fig. 5 muestra la velocidad de pérdida de asentamiento para el mezclado prolongado de un hormigón
dado a distintas temperaturas. Debemos tener en cuenta que, a las temperaturas más elevadas, hay
menos tiempo disponible para el transporte, colocación y compactación del hormigón.
LA CONTRACCION POR SECADO OBSERVADA EN EL HORMIGON ES PRODUCIDA PRINCIPALMENTE POR SU
CONTENIDO DE AGUA.
A medida que aumenta la temperatura y los requerimientos de agua, también aumentará la contracción
por secado.
Esto se muestra en la Fig. 6. Se observa que el aumento del contenido unitario del agua determina
una magnitud de contracción por secado mayor que la producida por el aumento del contenido de
cemento.
HOJA 9
EFECTOS DEL CLIMA
La velocidad a la cual el hormigón secará depende de la
temperatura del aire, de la temperatura del hormigón, de
la humedad relativa ambiente, de la velocidad del viento y
del cociente entre el área expuesta y el volumen total del
hormigón.
En tareas de hormigonado de losas, si se seca la superficie
cuando el resto está aún en estado plástico, puede ocurrir
la fisuración plástica. Este fenómeno de secado superficial
y contracción puede ocurrir toda vez que la velocidad de
evaporación del agua, desde la superficie del hormigón
recién colocado, exceda su velocidad de exudación.
La Fig. 7 muestra el efecto de las temperaturas del hormigón
y del aire, de la humedad relativa ambiente y velocidad del
viento sobre la tendencia al secado del hormigón.
El hormigón está generalmente a salvo de la fisuración plástica si la velocidad de evaporación es menor
de 1 kg/m2 hora.
Después que el hormigón ha endurecido, pero mientras su resistencia a la tracción es aún baja, el secado
puede provocar fisuración y agrietamiento. Fisuración puede ocurrir cada vez que tiene lugar un secado
diferencial. Como ejemplo: hormigones colocados en encofrados metálicos, hojas de polietileno, etc,
pueden secar solamente en la superficie. La superficie se contrae, pero el fondo de la losa no, dando
lugar a fisuración o fisuración y agrietamiento.
EFECTO DEL SECADO SOBRE LA RESISTENCIA
HOJA 10
Si se permite que el hormigón seque después del endurecimiento, habrá insuficiente cantidad de agua
para una adecuada hidratación, y se producirá una pérdida de resistencia. La velocidad de secado es
afectada por las condiciones climáticas y la relación superficie expuesta/volumen.
La temperatura inicial del hormigón en sí misma afecta su resistencia. El hormigón, mezclado, colocado y
curado a temperaturas elevadas, normalmente desarrolla resistencias iniciales mayores que la de los
hormigones producidos y curados a temperaturas normales; pero a 28 días o más las resistencias son
generalmente más bajas.
EFECTO DEL TIEMPO
DE CURADO SOBRE
LA RESISTENCIA
MAYORES REQUERIMIENTOS DE AGUA A TEMPERATURAS ELEVADAS PUEDEN SER
COMPENSADOS PARCIALMENTE MEDIANTE EL EMPLEO DE ADITIVOS RETARDADORES -
REDUCTORES DE AGUA
PRECAUCIONES EN TIEMPO CALUROSO
Nunca puede remediarse totalmente el daño provocado al hormigón por el clima caluroso.
Será necesario un juicio ingenieril competente para elegir el compromiso más apropiado entre la calidad,
economía y practicidad.
HOJA 11
Las precauciones a tomar dependerán del tipo y tamaño de la obra, y de la experiencia y equipo de la
industria local, como del clima mismo en el lugar, temperatura pronosticada o promedio, humedad
relativa ambiente y velocidad del viento.
Estas precauciones, que han demostrado ser provechosas, no se plantean por orden de importancia.
Enfriamiento
Agregado
El mayor volumen del hormigón lo representan los agregados. Una reducción en la temperatura de los
agregados da como resultado la mayor reducción en la temperatura del hormigón, de modo que habría
que cubrirlos y rociar las pilas para crear un enfriamiento por evaporación.
Agua
El agua posee el mayor efecto por unidad de peso entre todos los componentes del hormigón, poseyendo
un calor específico 4 ó 5 veces mayor que el del cemento o de los agregados.
La temperatura del agua es más fácil de controlar que la de los otros materiales, y a pesar que se emplea
en menores cantidades que los otros, el uso de agua fría de mezclado efectuará una moderada
reducción en las temperaturas de colocación del hormigón.
De modo que deberá ENFRIARSE EL AGUA DE AMASADO, y mantenerla fría aislando cañerías y tanques.
Hielo
Si las condiciones de obra lo permitieran, puede agregarse hielo en cantidad de reemplazo de kilo por kilo
del agua de mezcla.
El calor de fusión del hielo es de 80 Cal/gramo. Un reemplazo del 50% del agua de amasado por hielo,
reducirá la temperatura del hormigón en 11°C debido solamente a la fusión. El agua resultante a 0°C
bajará la temperatura aún más.
Aditivos
Aditivos duales retardadores y plastificantes para lograr, mediante ensayos previos, el tiempo de fraguado
normal. O sea, teniendo aditivos ya ensayados, lograr un tiempo de fraguado inicial de 2:30 a 3 hs. y un
tiempo de fraguado final de 5 a 6 hs.
Aditivos retardadores, retardarán el fragüe y reducirán la necesidad de agua, compensando parcialmente
los efectos del tiempo caluroso sobre el asentamiento, fisuración, tiempo de fraguado y demanda de
agua.
La Fig. 9 ilustra el efecto de la temperatura sobre los requerimientos de agua de dos hormigones.
Notemos que variando el dosaje de un aditivo dual retardador, reductor de agua (Lignosulfonato), el
efecto de la temperatura sobre los requerimientos de agua se minimiza. El requerimiento de agua del
hormigón con aditivo, a 32°C, es el mismo que el del hormigón sin aditivo a 16°C. Debe usarse el
reductor de agua porque los retardadores solos no compensan la pérdida de asentamiento.
TAREAS DE OBRA
Debe programarse la frecuencia de entregas, de modo que haya una mínima demora en el uso del
hormigón.
El mezclado genera calor, de manera que debe mantenerse el agitado o el mezclado a las mínimas
revoluciones.
Cuando se coloca hormigón en moldes, deben enfriarse las armaduras y encofrados, rociando con agua.
Debe efectuarse el hormigonado durante las horas de menor temperatura. Programar las operaciones
durante las horas más frescas. Los efectos de pérdida de asentamiento pueden ser minimizados
acelerando las operaciones.
Debe colocarse el hormigón en capas de poco espesor, para asegurar que las capas previas todavía
responderán al vibrado, evitando por lo tanto las uniones discontinuas.
HOJA 12
En tareas de hormigonado de losas de pavimentos, deben enfriarse las bases y las armaduras, rociando
con agua.
Es aconsejable instalar pantallas protectoras contra el viento para disimular la velocidad del aire y utilizar
rociadores de niebla para elevar la humedad y disminuir la temperatura.
Y, nuevamente, programar las operaciones de hormigonado hacia el atardecer o anochecer. Las fisuras
por agrietamiento plástico son difíciles de cerrar, una vez que han ocurrido. Tales fisuras pueden
constituir puntos focalizados para otras formas de deterioro, ya que permiten penetrar en el hormigón
humedad y sales disueltas, y pueden afectar su comportamiento.
CURADO
El efecto del tiempo de curado sobre la resistencia puede apreciarse en Fig. 8. El curado por agua es
mejor, pero debe ser continuado, para evitar que se produzca el agrietamiento debido a cambios de
volumen provocados por humedecimiento y secado alternados, mientras el hormigón está aún débil. Por
ello es aconsejable iniciar el curado del hormigón de inmediato, una vez completada su colocación,
terminación y adquirida suficiente rigidez como para no resultar afectado en su textura superficial por el
método de curado elegido.
En caso de utilizar compuestos de curado, debe aplicarse un compuesto pigmentado blanco (IRAM 1675)
tan pronto como sea posible.
Si se utilizan películas plásticas en el curado, deben ser del tipo blanco opaco. Películas transparentes
provocarán un efecto de "invernadero".
No todas estas precauciones pueden usarse en cualquier proyecto, pero cada una ayudará y sus efectos
son acumulativos. Con un conocimiento adecuado y las debidas precauciones, puede colocarse
hormigón durante el tiempo caluroso.
HORMIGONADO EN TIEMPO FRIO
1. GENERALIDADES
Las prácticas constructivas que se aplican para el hormigonado en tiempo frío, tienen por objeto asegurar
que el material desarrolle resistencia y condiciones de durabilidad tales que, tanto durante la puesta en
servicio como a lo largo de su vida útil prevista, la estructura soporte en forma satisfactoria las
exigencias a que será sometida.
Se designa como "Tiempo Frío", en lo que se refiere al hormigón, a todo aquél en que la temperatura
ambiente es inferior a 4,5°C. Este valor está fijado por la reacción química producida por la hidratación
del cemento: por debajo del mismo, la reacción se detiene, lo que impide el desarrollo de la resistencia
del hormigón en el tiempo.
Temperaturas por debajo de 0°C pueden llevar a la destrucción parcial o total del hormigón debido a las
fuertes tensiones de tracción que se originan al congelarse el agua contenida en la masa del material.
En este aspecto, el hormigón resulta particularmente vulnerable cuando está fresco, es decir que aparte
de carecer de la resistencia suficiente, contiene en su masa una gran cantidad de agua que aún no ha
reaccionado con las partículas de cemento. A los fines prácticos, se considera que la saturación de agua
ha disminuido lo suficiente cuando el hormigón alcanza una resistencia a la compresión superior a los
3,5 MPa (35 kg/cm2).
Pero las prácticas constructivas deben asegurar la protección del hormigón no sólo en las primeras horas
a contar desde su colocación en los moldes, sino que debe continuarse el cuidado para que alcance el
desarrollo de la resistencia en el tiempo a los valores requeridos por el proyecto.
La temperatura ambiente de 4,5°C resulta pues el valor tope superior a partir del cual, y según baje la
temperatura, deberán tomarse distintas medidas de protección del hormigón.
HOJA 13
En general, en las distintas regiones del país y según la época del año, es posible predecir las variaciones
de temperatura ambiente que puedan afectar a una obra y -en particular-, la posibilidad que se
produzcan heladas. Y de acuerdo a los valores de temperaturas mínimas que se prevean, deberán ser
los medios de protección a emplear.
2. PROTECCION DEL HORMIGON EXPUESTO A LA ACCION DE LAS BAJAS TEMPERATURAS
La protección efectiva del hormigón para defenderlo del frío
consiste básicamente en mantenerlo a una temperatura y
con un tenor de humedad que asegure el desarrollo de la
resistencia y la durabilidad en el tiempo.
En la Fig. 1 puede apreciarse la evolución de la resistencia de
un hormigón dosificado con cemento Portland normal para
distintos valores de temperatura de curado.
En la Fig. 2 se muestra la diferencia de evolución de la
resistencia del hormigón en la primera edad, para una
dosificación con cemento Portland normal y otro de alta
resistencia inicial a distintas temperaturas.
También, un más rápido desarrollo de la resistencia se
obtiene con la reducción de la relación agua/cemento. Y
esta reducción del contenido de agua tiene un efecto
adicional en el caso del frío, ya que reduce la exudación y
con ello la evaporación, factor este último que también
hace bajar la temperatura en la superficie del hormigón. La
relación agua/cemento puede bajarse agregando más
cemento o usando algún aditivo reductor de agua de
amasado. La exudación puede reducirse usando aditivos
incorporadores de aire.
Otro factor que debe ser tenido en cuenta es el agregado de
algún aditivo acelerador de resistencia inicial que no
contenga cloruro de calcio.
En el caso del uso simultáneo de distintos tipos de aditivos,
debe asegurarse que sean compatibles entre sí.
El curado posterior al fraguado que mantenga el hormigón
con un elevado tenor de humedad, es también un
importante medio para obtener un más rápido desarrollo de
la resistencia.
De todo esto surge que el primer elemento de protección
contra el frío está en el hormigón mismo, en una cuidada
dosificación y curado para conservar el calor de hidratación.
A medida que las temperaturas ambiente van haciéndose más bajas, pueden ser necesarios otros
elementos de protección adicionales, todos tendientes a mantener en forma permanente un
determinado nivel térmico en el hormigón, sin pérdidas de humedad. Esto se consigue -inicialmente-,
HOJA 14
manteniendo en el momento de la colocación una temperatura del hormigón por encima de la
temperatura ambiente.
La tabla que se incluye a continuación relaciona ambas temperaturas: la del hormigón, con una
temperatura ambiente para distintos tipos de estructuras:
RELACION ENTRE LA TEMPERATURA AMBIENTE
Y LA DEL HORMIGON DURANTE LA COLOCACION
Temperaturas
ambiente
Mínima dimensión de la estructura en centímetros
Sección delgada
- de 30
Sección mediana
0 a 90
Sección grande
+ de 90 a 180
Hormigón masa
+ de 180
Encima de -1°C 15,5 °C 13°C 10°C 7 °C
De -1° a -17,5°C 18 °C 16°C 13°C 10 °C
Debajo de -17,5°C 21 °C 18°C 16°C 13 °C
Para alcanzar estas temperaturas del hormigón en el momento de su elaboración, puede ser necesario
calentar previamente los materiales componentes. La ecuación térmica correspondiente es la siguiente:
Donde: C: Peso del cemento; tC: Temperatura del cemento; P: Peso de la piedra; tP:Temperatura de la
piedra; Ar: Peso de la arena; tAr: Temperatura de la arena; WP: Peso de la humedad de la piedra; WAr:
Peso de la humedad de la arena; Ag: Peso del agua del amasado; tAg: Temperatura del agua de
amasado.
De todos los materiales, el agua de amasado resulta más fácil de calentar e incorpora a la mezcla más
calorías que los demás, individualmente considerados (Ver Anexo I). En la Fig. 3 puede apreciarse, para
un caso particular, el efecto del agregado de agua caliente de amasado sobre la temperatura final del
hormigón. La temperatura del agua a veces resulta insuficiente ya que no puede elevarse por encima de
85°C, pues su contacto con el cemento puede producir acciones indeseables en el hormigón. Por ello
suele ser necesario calentar también los agregados, para lo cual existen distintos métodos. Si se
calientan agua y agregados, deben ser mezclados en la hormigonera previamente a la incorporación del
cemento, para que cuando se agregue éste la temperatura en la máquina no supere los 27°C.
Temperaturas más elevadas llevarán a pérdida de asentamiento del hormigón y al fraguado brusco, que
originaría fisuras y juntas de trabajo no previstas.
MODIFICACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL
HORMIGÓN FRESCO
POR AGREGADO DE AGUA DE AMASADO
CALIENTE
(Agregados y Cemento a O° C)
Figura 3
Pero no debe partirse de una temperatura elevada en
el momento de la colocación, sino que a continuación
-y mientras dure el período de protección (e inclusive
de curado)-, debe evitarse su caída brusca, lo que
HOJA 15
podría significar serios daños para la estructura. En la tabla siguiente pueden apreciarse las
temperaturas a que es conveniente mantener el hormigón durante el período de protección:
TEMPERATURA MINIMA DEL HORMIGON FRESCO
DURANTE EL PERIODO DE PROTECCION
Mínima dimensión de la estructura en centímetros
Sección delgada
- de 30
Sección mediana
30 a 90
Sección grande
+ de 90 a 180
Hormigón masa
+ de 180
Encima de -1°C 13 °C 10 °C 7 °C 5 °C
Para evitar daños al hormigón debe mantenérselo a temperaturas de protección de la tabla anterior
durante los períodos que se indican en la tabla siguiente:
TIEMPO MINIMO DE PROTECCION DURANTE EL TIEMPO FRIO
CON LA TEMPERATURA DE PROTECCION
Situación de
servicio de la
estructura
Unicamente para prevenir
daños por heladas
Para seguridad de
la resistencia prevista
Cemento
normal
Cemento (*)
A.R.I.
Cemento
normal
Cemento
A.R.I.
No cargada
No expuesta al aire2 días 1 día 2 días 1 día
No cargada
No expuesta al aire 3 días 2 días 3 días 2 días
Parcialmente
cargada
Expuesta al aire
3 días 2 días 6 días 4 días
Carga total
Expuesta al aire3 días 2 días
6 a 14 días previa verificación de la
resistencia con testigos dejados al aire
en obra.
(*) O agregar 60 kg de cemento normal por m3.
3. PRACTICAS CONSTRUCTIVAS RECOMENDABLES A MEDIDA QUE BAJAN LAS TEMPERATURAS
- Controlar sistemáticamente la temperatura ambiente y de los materiales.
- Cuando la temperatura ambiente es mayor de 4,5°C, estacionaria o con tendencia a aumentar: se
puede hormigonar sin tomar precauciones especiales, si bien al acercarse a esta temperatura
límite debe acentuarse el cuidado en cuanto al curado del hormigón.
- Cuando la temperatura ambiente se encuentra entre 4,5 y 0°C, sin tendencia a disminuir:
a) Verificar que los agregados no contengan escarcha o nieve ni estén congelados.
HOJA 16
b) Verificar que los encofrados o la subrasante (en el caso de pavimentos) donde va a hormigonarse no
tengan escarcha o nieve o estén congelados.
c) Emplear cemento Portland normal o de alta resistencia inicial, evitando el uso de cementos de bajo
calor de hidratación. (Ver Fig. 4).
DESARROLLO DE LA RESISTENCIA DE UN HORMIGÓN PARA DISTINTAS CANTIDADES
UNITARIAS DE CEMENTO PORTLAND NORMAL TEMPERATURAS DE CURADO 4,5° C
Figura 4
d) Aumentar la cantidad unitaria de cemento en
base a las pérdidas de resistencia que
se prevean por la acción del frío.
e) Evitar todo exceso de agua de amasado en
la mezcla.
f) Utilizar aditivo acelerador de resistencia
inicial si la obra lo permite.
g) Cubrir con láminas de polietileno o
materiales similares las superficies
horizontales expuestas a la intemperie,
para evitar pérdidas de calor y
humedad.
h) No tener en cuenta, para el tiempo de
desencofrado, los días en que la
temperatura promedio fue inferior a
4,5°C.
- Cuando la temperatura ambiente se encuentre
entre 0 y -5°C sin tendencia a disminuir:
a) No iniciar el hormigonado si no se cuenta con los elementos de protección aconsejables.
b) Utilizar cemento de alta resistencia inicial con alto contenido de cemento por m3.
c) Usar aditivo acelerador de fraguado.
d) Usar aditivo reductor de agua de amasado e incorporador de un 4% de aire.
e) Reducir al mínimo el agua de amasado compatible con la trabajabilidad que requiere la obra. Esto
puede conseguirse usando medios de compactación más enérgicos.
f) Tapar los agregados, en especial durante las horas más frías de la noche y mañana, o almacenarlos
bajo techo e inclusive calentarlos si la situación lo requiere.
g) Calentar el agua de amasado en las condiciones ya descriptas.
h) Tener en cuenta que cuanto mayor sea la relación entre la superficie de evaporación y el volumen
total de hormigón, tanto mayor será la sensibilidad del material al frío.
i) Tomar precauciones especiales de colocación y curado para los elementos estructurales delgados.
j) Proteger las superficies expuestas del hormigón fresco contra el frío y la desecación, tapándolas con
pliegos de polietileno, lonas, papel, fieltros o cartones asfálticos, etc. (Ver Fig. 5).
PERDIDA DE TEMPERATURA DEL HORMIGÓN
POR LA ACCIÓN DEL FRÍO, COLUMNAS
PROTEGIDAS Y SIN PROTECCIÓN
HOJA 17
Figura 5
k) Evitar largos recorridos de las
motohormigoneras; esperas en obra antes de la
descarga; largos recorridos de carritos o canaletas
demasiado largas; es decir todo lo que signifique
una demora para el hormigón entre su
elaboración y su colocación definitiva en los
encofrados.
l) Usar encofrados de madera gruesa o isotérmicos
dobles. No usar encofrados metálicos salvo que se
disponga un sistema de calentamiento de los
mismos.
m) No agregar al hormigón sales u otros productos
destinados a descongelar los agregados.
n) No hormigonar sobre otro hormigón que haya
sido dañado por la helada; el material dañado
debe ser retirado de la obra como un desperdicio.
o) No suspender la acción de los medios de protección hasta tanto no se tenga la certeza que los valores
de resistencia estén acorde con las necesidades de seguridad y durabilidad de la estructura.
p) En todos los casos puede ser una importante ayuda el curado con vapor de agua. Para ello debe
envolverse la estructura en una especie de carpa o bolsa que permita la distribución del vapor, de modo
que se obtenga uniformidad de temperatura en los distintos sectores. Es una forma de curado ideal, ya
que no sólo aumenta la temperatura del aire que está en contacto con la superficie del hormigón, sino
que hace un importante aporte de humedad para el curado.
q) Membrana de Curado: Una vez terminado el período de protección con curado húmedo y luego que
la temperatura ambiente supere el punto de congelación, pueden utilizarse membranas de curado
formadas por vaporización de productos líquidos.
- Cuando la temperatura ambiente está por debajo de los -5°C deben tomarse todas las precauciones
indicadas y además, según sea el caso, deben poder mantenerse las estructuras artificialmente tibias
mediante el uso de elementos calefactores durante el tiempo que sea indispensable, para obtener el
crecimiento de resistencia necesario sin posibilidad de oscilaciones bruscas de la temperatura y
humedad de la estructura.
Habrá que estudiar el costo de la inversión a efectuar en sistemas de protección y elementos de
calefacción, el que será justificado por la importancia de la obra. De acuerdo a las necesidades de
protección, puede irse desde el simple recubrimiento de las estructuras con los elementos ya
mencionados, hasta la formación de una verdadera carpa que cubra totalmente la estructura y reciba
calefacción integral.
La calefacción puede hacerse mediante quemadores industriales de combustibles líquidos, ventiladores
calefactores con motor a explosión, estufas tipo salamandra alimentadas con carbón de leña o mineral o
con combustibles líquidos, etc.
Al usar cualquier tipo de calefactor debe prevenirse la posible pérdida de humedad del hormigón en su
zona de acción.
En general los calefactores que queman combustibles líquidos o sólidos producen dióxido de carbono, por
lo que no deben usarse hasta por lo menos 24 horas después de hormigonado, salvo que exista una
buena ventilación que asegure la eliminación del gas. El dióxido de carbono se combina con el hidróxido
HOJA 18
de calcio del hormigón fresco formando en la superficie una capa débil de carbonato de calcio, que al
ser ligeramente raspada se convierte en polvo.
Otro cuidado a tener cuando se utilizan sistemas de calefacción, es que no se produzcan grandes
variaciones de temperatura entre distintas zonas de la estructura, lo que puede producir daños a la
misma. Una adecuada ventilación y circulación del aire en la zona caldeada soluciona el problema.
- Por debajo de -10°C no es conveniente hormigonar, salvo que se trate de hormigón masa al que se
pueda asegurar, en especial en esquinas y paramentos a la intemperie, medios de protección para
evitar bruscas caídas de temperatura y humedad.
CALENTAMIENTO DE AGUA DE AMASADO
Temperatura ambiente: -5 °C
Dosificación del hormigón para: 1 m3
Cemento normal: 375 kg
Agregado grueso: 1.130 kg
Agregado fino: 720 kg
Humedad agreg. grueso: 11 litros
Humedad agreg. fino: 22 litros
Ejemplo de aplicación
Agua de amasado: 132 litros
Temperatura del cemento en silos: 22 °C
Temperatura del agregado grueso
(Tapado con lonas):-2 °C
Temperatura del agregado fino
(Tapado con lonas):-2 °C
Temperatura del agua de amasado
calentado a:80 °C
Aplicamos los valores directamente a la fórmula:
La temperatura del hormigón T = 17,5°C.
El Hormigón esta constituido esencialmente por mortero con agregado grueso. El agregado grueso le da
mayor resistencia y volumen con un material barato. Cumple tres funciones:
. Resistente, cuando solo o conjuntamente con barras de acero el H° A° conforman estructuras
resistentes.
. Relleno, para nivelar o regular distintos desniveles.
. Aislante, para ganancias o pérdidas de calor.
Agregado Fino:
Con un tamaño máximo preestablecido, generalmente es arena que desempeña un papel mecánico, se
opone a la contracción en el proceso de fraguado y es de bajo costo.
Agregado fino artificial: polvo de ladrillo.
Agregado fino natural: arena de río, mar, de medanos, de minas o piedra pómez.
Agregado Grueso:
HOJA 19
Este tiene un tamaño máximo preestablecido, es de mayor tamaño que el agregado fino, este le da más
volumen al hormigón.
Agregado grueso puede ser de piedra partida, cascote de ladrillo y canto rodado (gravilla).
Agua en Hormigones:
La granulornetría de los áridos, representada por su línea de tamizado, influye en las cantidades de
cemento y de agua que son necesarias para un determinado hormigón, ya que modifican:
* La superficie específica de los granos
* El volumen de vacío
* La aptitud de compactación.
El agua necesaria para obtener una consistencia determinada del hormigón fresco, aumenta a medida que
el árido está ubicado más arriba en el gráfico granulométrico, provocando esta circunstancia una
reducción de las resistencias del hormigón, endurecido. La influencia de la composición granulométrica
es tanto mayor en los casos de hormigones menos fluidos y en los que tengan menor cantidad de
cemento en su dosificación.
Las buenas granulometrías necesitan un mínimo trabajo de compactación. Para granulometrías regulares
el trabajo de compactación aumenta.
Cuando aumenta la cantidad de fracciones granulométricas ausentes, los hormigones se hacen menos
trabajables y crece el trabajo de compactación necesario.
El agua empleada para mezclar y curar el hormigón y para, lavar los agregados cumplirá las condiciones
establecidas en la Norma 1RAM 1 601, con las siguientes modificaciones que prevalecerán sobre las
disposiciones contenidas en ella.
* El agua no contendrá aceites, grasas, ni
sustancias que puedan producir efectos desfavorables sobre el hormigón o sobre las armaduras.
* Además cumplirá las exigencias sobre total de sólidos disueltos y máximos contenidos
de cloruros (expresados en ion CI) y sulfatos (expresados en ion SO) que se indican en los incisos que
siguen. El contenido de cloruros incluye también el que aportan los agregados y aditivos.
Al agua se la utiliza como plastificante y como agente reactivo para el proceso del fragüe y luego del
endurecimiento.
CONTENIDO APROXIMADO DEL AGUA DE AMASADO
Calidad del agua: debe ser limpia, potable e improvista de impurezas.
El agua dulce impide el fragüe del cemento.
El agua de lluvia ataca al cemento Pórtland.
El agua destilada disuelve la cal.
Temperatura del agua: la temperatura va a influir en el proceso de endurecimiento, cuando la
temperatura es mayor más rápido endurece.
Cantidad de agua: solo como reactivo del proceso de fragüe el 25 %.
Asentamiento________
Tamaño máximo del
agregado grueso .\s : 5 cm As : 10 cm
• . :
A : 15 cm
(mm) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3)
19 195 210 225
38 170 190 210
51 165 180 195
HOJA 20
A medida que tenga más agua el preparado menos resistente resultara, por eso hay que limitarse con la
cantidad de agua.
Si hay exceso de agua en el preparado, en el secado el excedente de agua se evaporara, lo que nos
dejara un material poroso y con poca resistencia.
En los hormigones el agua se calcula a partir de la suma de todos los componentes haciendo relación, lo
que casi siempre da un 15 %.
En la relación agua-cemento la cantidad de agua es para hidratar el cemento, para que cumpla su poder
aglutinante y obtener una mezcla con la debida consistencia. Por lo tanto la relación agua-cemento es el
cociente entre la cantidad de litros de agua utilizados en el amasado y la cantidad de kg utilizados de
cemento.
Dosificación: es la cantidad de materiales, aglomerante, agregados, etc., que se utilizará para obtener
mortero u hormigón.
Dosificación por volumen: se toma un patrón, como un balde, y en el se basa la composición, la cual
será irregular. Por ejemplo, MC 1:3 van a ser 1 balde de cemento y 3 baldes de arena.
Dosificación por peso: se pesan todos los ingredientes, tiene regularidad en su composición.
Dosificación mixta: los ingredientes pulvurentos se pesan y los demás se los calcula por su volumen.
Designación de Hormigones:
H (hormigón), A (cal aérea), H (cal hidráulica), C (cemento), R (reforzado, cemento), P (pobre, con cascote
de ladrillo), A (atenuado, cal aérea)
HH, HHR, HHP, HHRP, HCA, HC, HCP
Rendimiento de Morteros y Hormigones: El rendimiento puede ser determinado mediante cálculos o de un
modo más exacto en forma experimental.
El método experimental consiste en realizar la mezcla pesando cada ingrediente y luego medir el volumen
obtenido y relacionarlo con el volumen o peso de los ingredientes, para conocer la cantidad necesaria de
cada uno de ellos por metro cúbico.
Coeficiente de Aporte: es el valor que representa en materia sólida la incorporación de cada uno de los
materiales de los morteros y hormigones.
El coeficiente de aporte se calcula por la relación entre el volumen real y el aparente de un material, es
decir la compacidad del material. Por lo tanto, consiste en sumar el volumen real de los materiales que
hacen al mortero u hormigón el cual puede ser deducido de la expresión de la compacidad o coeficiente
de aporte.
C: Vr/Va C (compacidad) Vr (volumen real) Va (volumen aparente)
Granulometrías y resistencias de los áridos
Los hormigones de diferente composición granulométrica necesitan cantidades de agua muy distintas
para lograr iguales o semejantes consistencias en el hormigón recién amasado y para obtener el mismo
grado de trabajabilidad.
La composición granulométrica tiene a través de la demanda de agua de amasado, una influencia
indirecta de mucha importancia sobre la resistencia del hormigón endurecido.
En las habituales representaciones granulométricas de los agregados para los hormigones.
las mezclas cuyas líneas representativas estén en las zonas superiores necesitarán más agua para formar
un hormigón fresco, de consistencia determinada, que las Líneas de tamizado que se encuentran en la
parte inferior de dichas representaciones gráficas.
El agua del hormigón es la suma del agua añadida al mismo y del agua contenida en el agregado en el
momento que ingresa a la mezcladora.
La mayor o menor aptitud de compactación del hormigón fresco, depende básicamente de la:
HOJA 21
* granulometría de los áridos
* cantidad de agua de amasado
* cantidad de cemento.
Las resistencias del hormigón a la compresión y a la tracción disminuyen cuando la resistencia propia de
la piedra usada como agregado es menor que la de la pasta de cemento. Sin embargó la resistencia del
hormigón no aumenta mucho más, aunque la resistencia propia de los agregados sea notoriamente
superior a ¡a de la pasta de cemento endurecida. Esto es asi porque la rotura del hormigón se produce a
través del medio menos resistente, es decir: siguiendo la superficie que separa los agregados de la
paste de cemento.
Se puede afirmar, en general, que la resistencia a compresión de un hormigón no puede ser mayor que la
de la mayor parte del agregado que el mismo contiene. La resistencia y la elasticidad del agregado
dependen de su composición, estructura y textura.
Los" agregados de resistencia moderada y módulo de elasticidad pequeño, pueden ser de utilidad cuando
se pretendan lograr hormigones de mayor durabilidad. En efecto, los cambios de volumen del hormigón,
por causa de variación en la temperatura y/o en la humedad del mismo, disminuyen las tensiones en la
pasta de cemento endurecido cuando el agregado es compresible. Por lo tanto, esta compresibilidad del
agregado disminuye la tensión en el hormigón, mientras que un agregado de mayor resistencia y rigidez
podría provocar el agrietamiento de la pasta de cemento que lo rodea.
Resistencia a la compresión (promedios) de algunos de los agregados más usuales.
GRANITO : 2000 kg/cm2
BASALTO : 2100kg/cm2
GNEIS .: 1700kg/cm2
CALIZA : 1500kg/cm2
ARENISCA : 1300 kg/cm2 .
Pasta de cemento
Los cementos portland normales tienen menor resistencia cuando e! agua sobrepasa una cierta cantidad
mínima que coincide con la que corresponde a la consistencia de tierra húmeda de la pasta antes de
fraguar.
La trabajabilidad de los cementos, al formar la pasta, puede variar en función de su:
* finura
* estructura mineralógica.
La sensibilidad del cemento durante el almacenamiento depende de su mayor o menor absorción de agua.
Un ambiente húmedo produce una hidratación parcial del cemento, que da lugar a que se formen
terrones o grumos. El almacenamiento de! cemento a granel en silos herméticos, con periódicos
movimientos de sus granos por medio de aire a presión facilita su conservación y asegura el
mantenimiento de la calidad del material tal como fue provisto por su fabricante.
Si se mantienen iguales las restantes proporciones de los componentes del hormigón, las cantidades
elevadas de cemento, por unidad de volumen, producen un incremento: de la resistencia a la
compresión y a la tracción, de la durabilidad, del módulo de elasticidad, de la protección contra la
corrosión y de la impermeabilidad. Como contraparte las mayores cantidades de cemento en genera!
dan aumentos: de volumen, de las retracciones y eventualmente de! fisuramiento.
Las cantidades de cemento por metro cúbico de hormigón que superen los 500 kg, si la granulometría del
agregado es adecuada, no producen aumentos de la resistencia a la compresión.
Las cantidades de cemento relacionadas con las cantidades de agua, por unidad de volumen de hormigón,
influyen de una manera fundamental en la resistencia de hormigón a una determinada edad. Cuando el
HOJA 22
hormigón está totalmente compactado, se considera que su resistencia es inversamente proporcional a
la relación: agua/cemento.
Fraguado del hormigón
Cuando se mezcla el cemento, mortero u hormigón con el agua, la trabajabilidad de la masa permanece
inalterada por un período de tiempo, dando la impresión de que no ocurre ninguna reacción. Y después
de ese período, de 1 a 2 horas, parecería que las reacciones se inician a un ritmo rápido conduciendo a
la rigidización de la masa. En realidad el proceso de hidratación se inicia en el mismo momento en que
se incorpora el agua al cemento, sólo que las primeras reacciones conducen a un estado coloidal cuya
rigidez puede ser fácilmente destruida por amasado. Es un fenómeno tixotrópico (disminución de la
rigidez bajo el efecto de la agitación) que puede observarse en todo sistema coloidal, cuya rigidez se
recupera por el reposo.
La rigidez de la pasta puede ser seguida por la penetración de la aguja de Vicat y se denomina fraguado
inicial a una profundidad de penetración convencional que, mientras no se alcanza, se considera que es
el lapso de tiempo en que la trabajabilidad permanece inalterada, permitiendo el mezclado, trasporte,
colocación y compactación adecuados del mortero u hormigón. El conocimiento del punto final, conven-
cional, del fraguado, es menos importante, aunque puede interesar conocerlo para ayudar a decidir el
momento oportuno para aplicar algún tratamiento especial en la superficie.
Lo que se denomina final del fraguado marca el punto donde la rigidez de la masa no puede ser destruida
por amasado sin que sean afectadas algunas de sus características posteriores. La hidratación de los
silicatos ya se ha iniciado pero, sin embargo, aún no aparece una real resistencia mecánica de soporte.
Se mide con la aguja de Vicat según ensayo normalizado, sin indicación de resistencia a carga.
A su vez, lo que se denomina alta
resistencia inicial es la capacidad de
soportar determinadas cargas en un
tiempo relativamente corto, según un
diagrama establecido de aumento de
resistencia con relación al tiempo, y se
debe casi exclusivamente a una alta
velocidad deformación y cristalización
de la tobermorita. Este proceso
depende casi exclusivamente de la
cantidad de SCo del cemento y de la
finura de molienda, y se mide por la
resistencia a compresión y flexión a 1 y
3 días, según ensayos normalizados.
Las Normas I RAM de recepción de cementos portland establecen que el fraguado inicial debe iniciarse
después de 45 minutos de mezclada el agua de amasado y debe concluirse en un tiempo máximo de 10
horas, tanto para los cementos normales como para los de alta resistencia inicial. En otros términos,
rápido fraguado inicial no es sinónimo de alta resistencia inicial.
Mientras una aceleración del fraguado inicial se puede obtener por la incorporación de aditivos al agua de
amasado, una alta resistencia inicial sólo se obtiene por las características propias del cemento.
EL HORMIGÓN FRESCO
El hormigón fresco debe tener en cada caso la trabajabilidad y la consistencia adecuadas al tipo de
estructura que se desee construir.
Trabajabilidad:
HOJA 23
Es la cantidad de trabajo interno útil que se necesita para vencer la fricción interna entre las partículas
individuales del hormigón y entre éste y la superficie de los encofrados y barras de acero de refuerzo.
Consistencia:
Es la firmeza mayor o menor del hormigón y la facilidad del mismo para fluir.
En general, la trabajabilidad para cada caso particular dependerá de los medios de compactación
existentes:
* Varillado
* Vibrado
Una trabajabilidad satisfactoria para un hormigón de gran espesor, no es suficiente para un hormigón a
colocar en secciones delgadas, inaccesibles, o muy reforzadas.
Medición de la trabajabilidad: No se dispone en la actualidad de ningún ensayo conocido que mida
directamente la trabajabidad. El ensayo de asentamiento no mide la trabajabidad del hormigón, sino su
consistencia.
Especificaciones para hormigón in situ
Se denomina hormigón in situ al que se emplea en obra antes del fraguado: fresco. El tipo de hormigón
que se coloca en obra está previamente diseñado en el proyecto, y es responsabilidad del ejecutor del
hormigonado cumplir las especificaciones fijadas. Paralelamente a la ejecución un laboratorio
homologado controla que los hormigones que se emplean cumplen las especificaciones requeridas. El
ensayo más conocido es la rotura de probetas cilíndricas donde se mide la tensión que alcanza en
rotura. En España, por ley, la normativa que regula los tipos de hormigones, el proceso de fabricación y
la puesta en obra es la Instrucción Española del Hormigón Estructural, denominada EHE.
Especificaciones para hormigón premezclado
El hormigón puede ser mezclado en mezcladoras portátiles llevadas a pie de obra pero, generalmente,
será premezclado en fábricas de producción de hormigón. El hormigón premezclado puede ser:
1.Pesado y mezclado en una planta central y entregado en obra en camiones de transporte no
mezcladores.
2.Pesado en una planta central y mezclado en el camión mezclador, en tránsito o después de llegar a la
obra.
3.Parcialmente mezclado en la planta con el mezclado completo en un camión mezclador en ruta al sitio
de la obra, llamados hormigoneras. La planta central puede estar localizada en el sitio de la obra.
La planta de pesado y mezclado debe ser inspeccionada para verificar las condiciones e idoneidad de las
instalaciones de almacenaje de materiales, precisión y confiabilidad de los equipos de pesado,
condiciones de los equipos de mezclado y los procedimientos apropiados de mezclado.
Especificaciones para los materiales del hormigón
Los materiales, incluyendo el cemento, la arena, el agregado grueso y el agua, deben ser inspeccionados
para que cumplan con las especificaciones y práctica aceptadas.
Cemento
Hormigón tomado para ensayos de calidad.
Artículo principal: Cemento
HOJA 24
Tipo de cemento: debe ser del tipo especificado en el proyecto, o el permitido con la aprobación del
arquitecto o ingeniero responsable de la obra. Los certificados del molino deben ser proporcionados
para mostrar que el cemento está de acuerdo con los requerimientos de las Normas (ASTM C150 en
Colombia), de las Especificaciones Estándar para Cemento Pórtland. El cemento tipo IV no debe ser
usado en cimientos de hormigón. Cementos Tipo III o menores, pueden ser permitidos para pruebas de
cimientos vaciados en sitio para ganar una resistencia rápida. Cementos Tipo II y Tipo V pueden ser
especificados para exposición a sulfatos.
Cementos remanentes: en la tolva de almacenaje no más de 6 meses; almacenados en bolsas por más
de 3 meses deben ser examinados antes de usarse para asegurarse que reúne los requerimientos de
ASTM 150. El cemento no debe ser usado directamente del molino si aún está caliente. Se le debe
permitir al cemento que se enfríe antes de usarlo para reducir la posible ocurrencia de hidrataciones
falsas.
El cemento debe ser inspeccionado en busca de grumos causados por la humedad. Las bolsas de cemento
deben ser inspeccionadas en busca de rasgaduras, perforaciones u otros defectos. Si el cemento va a
ser agregado por bolsas, el peso de las bolsas debe ser revisado por lotes y la variación no debe ser
mayor de un 3 %.
Arena
Artículo principal: Arena (concreto)
Debe ser mezclada con áridos sulfurosos como la arcilla, bien graduada a escala y libre de limo, arcilla o
materiales inorgánicos. La gravedad específica o módulo de finura puede ser especificada para mezclas
especiales tales como hormigones de agregado grueso reducido u hormigones aligerados con material
margosos tipo cerámico. En otra serie de casos se puede observar una granulometría bien diferenciada
a través de microscopios ultragénicos sensibles a la radiación ultravioletas que no afecta a este tipo de
materiales.
Agregado grueso
Artículo principal: Grava (concreto)
Las especificaciones pueden permitir grava o piedra triturada. El uso de roca triturada requiere más
cemento y arena para trabajabilidad comparables. Inclusores de aire también mejoran la trabajabilidad.
Agregados ligeros no son recomendados. Agregados reactivos al álcali o agregados de areniscas,
chertas y rocas arcillosas o micáceas no deben ser permitidas. Los agregados no deben estar cubiertos
de limo, arcilla o material orgánico y sales químicas. La gravedad específica del agregado grueso debe
estar especificada y también debe estar bien graduada con un máximo de tamaño ¾ de pulgada (19,05
mm) y con las cantidades de agregado menores de 3/16 (4,76 mm) distribuidas uniformemente y dentro
del 3 %.
Agua
Artículo principal: Agua (concreto)
Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. No debe contener impurezas que puedan
afectar la calidad del hormigón. No debe tener ningún tipo de sabor o contener limo u otras materias
orgánicas en suspensión. Aguas muy duras pueden contener elevados concentraciones de sulfatos.
Pozos de agua de regiones áridas pueden contener sales disueltas dañinas. Si es cuestionable, el agua
debe ser químicamente analizada.
Otras especificaciones usuales
Tiempo transcurrido
Ensayo de consistencia o asentamiento por el método del Cono de Abrams.
HOJA 25
Para temperaturas normales, el tiempo total desde el inicio de mezclado para descargar no debe exceder
1,5 h y debe ser reducido en tanto aumente la temperatura. La mezcla debe ser descargada antes de
300 revoluciones del tambor.
Asentamiento (Revenimiento)
La prueba de asentamiento debe ser hecha en cada vaciado, de acuerdo con las normas de control de
calidad, cuanto más estricto es el control de calidad mayor será el muestreo. El revenimiento es una
clara indicación visual del comportamiento del hormigón en cuanto a su resistencia final se refiere ya
que mientras mas fluido sea, menor resistencia tendrá por la incorporación excesiva de agua ( siempre
y cuando no se hayan agregado plastificantes a la mezcla ).
Retemperado
La adición de agua a la mezcla de hormigón para compensar la pérdida de asentamiento resultante de la
demora en la entrega o vaciado no se permitirá bajo ningún criterio.
Gunitado
La técnica del gunitado es un sistema constructivo consistente en
proyectar con un "cañón", o manguera a alta presión, hormigón (arena,
cemento, agua y roca, piedra o grava triturada) pudiendo construir sobre
cualquier tipo de superficie, inclusive la tierra, con el objetivo de
conseguir un muro continuo, con mayor resistencia y menor espesor,
para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con cualquier
tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima gracias a
la baja porosidad.
En algunos países esta técnica es conocida también como proyectado, el
cual puede consistir sólo en la proyección del cemento, sin la piedra, en
inglés recibe la denominación de build-up: gunitado por capas (o
proyección por capas), aplicación de hormigón proyectado en capas
sucesivas para formar una masa de mayor espesor (build-up también es la
acumulación residual de hormigón endurecido dentro de una mezcladora).
Una de las ventajas de esta técnica es la mayor resistencia por metro cuadrado, es decir, con menos
material mayor resistencia y durabilidad. También revierte en la firmeza de la estructura que está
gunitada con cemento al obtener una capa compacta y sólida.
Esta técnica puede ser utilizada para revestir barrancos e impedir riesgos de posibles desprendimientos,
con un grado de durabilidad que hace que su mantenimiento sea pequeño.
El Gunitado ha revolucionado el mundo de la construcción de piscinas, ya que añade a una
impermeabilización total, una estanqueidad óptima del vaso de la piscina al existir menos poros en las
paredes del mismo. Gracias a la versatilidad de está técnica, se pueden construir piscinas de diseños
originales aún teniendo formas complicadas para las técnicas tradicionales, con unos óptimos acabados.
PEQUEÑA SÍNTESIS DE HORMIGONADO.
Para darle la forma ha de ser vertido en un ENCOFRADO:
CONDICIONES QUE DEBE REUNIR
o Dar la forma deseada al hormigón
o Resistir el empuje del hormigón, vibrado y sobrecargas de trabajo sin asientos ni deformaciones
perjudiciales
Piscina de hormigón gunitado
Técnica de gunitado de hormigón
HOJA 26
o Ser estanco ! no perder lechada
o No ser adherente al hormigón
o Fácil de montar y desmontar
o Reutilizable
o Posibilidad de montaje sobre elementos inferiores ya hormigonados
VERTIDO
o No debemos perder homogeneidad en el hormigón ! SEGREGACIÓN
o Para el correcto hormigonado:
o Vertido en caída libre desde h < 2 metros y tubo siempre vertical
o No verterlo todo en un sólo punto
o No arrojar con pala a gran distancia y repartirlo con rastrillos
o Por tongadas < 50 cm
PARA CONSEGUIR HORMIGÓN HOMOGÉNEO
o PICADO POR BARRA (” 16 mm con punta redondeada)
o APISONADO ! tongadas de 15 - 20 cm
o POR VIBRADOR : para hormigones secos a los que se pide resistencia.
Tipos :
o MESA para taller
o BANDEJA
o REGLA
o DE AGUJA:
o < 6000 rpm
o introducir y extraer lentamente y a velocidad constante la distancia entre los puntos de inmersión debe
permitir la humectación brillante en toda la superficie de la masa
o vibrar 1 a 15 minutos en varios puntos
o si se hormigona por tongadas hay que coser las capas
o siempre en vertical y sin corrimiento transversal
o a 10 o 15 cm del encofrado
o VIBRADO DE ENCOFRADOS en piezas de pequeñas dimensiones y haciendo que el efecto llegue a toda
la masa. El encofrado debe ser estanco, ligero, flexible y robusto. Entre 3000 y 12000 rpm
PRECAUCIONES:
o Hormigón muy fluido o con mucho mortero SEGREGACIÓN ! evitar caída libre
o Evitar vibración demasiado prolongada ! exceso de lechada en la superficie
SEGREGACIÓN
o Vibración insuficiente ! COQUERAS (especialmente en la parte alta)
o Tras el vibrado la superficie debe adquirir aspecto continuo y con humectación brillante no deben existir
burbujas
o FRAGUADO, ENDURECIMIENTO Y DESENCOFRADO
o FRAGUADO ! paso de pastoso a sólido ! inicio (45 min.) y fin (9h)
o ENDURECIMIENTO ! se solidifica el cemento
o DESENCOFRADO
CURADO
o Conjunto de operaciones para la retención de H2O correcta y completa hidratación del cemento
o Se debe realizar después del fraguado ! de lo contrario se lleva la lechada
HOJA 27
o Debe mantenerse hasta alcanzar un 70 % de la resistencia prevista en el proyecto
MÉTODOS:
o Cubrir la superficie con arpilleras mojadas
o Emplear Agentes de Curado: gomas, resinas…. impermeables que impiden la evaporación
PROCEDIMIENTOS MÁS USUALES:
o POR RECUBRIMIENTO ! en zonas cálidas. Consiste en tapar el hormigón con polietileno
o POR HUMEDAD ! regarlo con H2O ! simple, pero asegura estabilidad volumétrica y resistencia del
hormigón. Lo ideal es prolongarlo los 28 días.
o Problema: en clima cálido y seco ! ¿CUÁNDO REGAR?
o SI HIELA ! FRAGUADO
o POR VAPOR ! A 50 - 70º C ! de 8 a 24 horas (periodo de cura)
o Si es rentable la rapidez de ejecución
o También en prefabricación, pero Tª 70 - 90º C
o Acelera endurecimiento ! se consigue en 3 días lo que en condiciones normales se consigue a los 28
o POR TEMPERATURA calentarlo por encima del aire que lo rodea. Se emplea en prefabricación
EFECTO DE LA Tª EN EL HORMIGÓN
EN VERANO
o velocidad de hidratación del cemento ! !! trabajabilidad
o Evaporación H2O
EN INVIERNO
o velocidad de la hidratación del cemento tarda + en llegar a la resistencia característica
o Si hay congelación de H2O de amasado volumen rotura
HORMIGONADO EN TIEMPO FRÍO
Tª DEL AIRE > 0º C
o Calentar H2O de amasado (< 40º C)
o Frío no excesivo ! tiempo adicional al previsto para el fraguado
H2O DE AMASADO SE CONGELA EN LA MASA AL PRINCIPIO DEL ENDURECIMIENTO:
o El hielo destruye el hormigón ! desecharlo
o Si hay riesgo de haladas ! a 50 Kp/cm2 el hormigón aguanta el hielo
H2O DE AMASADO SE HIELA ANTES DE QUE EMPIECE EL FRAGUADO
o No existe fraguado ! calentar ambiente y masa
HORMIGONADO EN TIEMPO CALUROSO
o Especialmente problemático con !! Tª y aire seco ! SE ACELERA EL FRAGUADO ! hay que controlar que
no se produzca antes de finalizar el vertido
o Si se espera que la Tª de la masa > 24º C ! hormigonar al caer la tarde
o HORMIGONAR SI Tª > 40º C
o Mojar encofrados
o Curar por regado (u otros medios) con precaución de no lavar componentes
o Si H2O de regado está mucho más fría que el hormigón FISURAS
o TIPOS DE JUNTAS
o DE TRABAJO
o DE RETRACCIÓN
o DE DILATACIÓN-COTRACCIÓN
TPOS DE HORMIGÓN.
HOJA 28
Hormigón Pesado. Se define así a todo hormigón que posee un peso específico
superior a 3.7 (ton/m3), debido al uso de agregados de gran peso específico.
Son numerosas las aplicaciones de hormigones sumergidos, en donde un alto
peso unitario sumergido, es de gran importancia.
El hormigón convencional, pesa en el aire 2.4 (ton/m3), con un peso efectivo
sumergido de solo 1.4 (ton/m3) y se puede lograr hormigón pesado (hechos con agregados con gran
densidad) que pueden llegar a tener un peso sumergido efectivo de 2.7 (ton/m3). Esta alta densidad
puede también ser efectivamente utilizada en proveer anclaje o empotramiento para tubería, puentes
de pontones, etc., y para proveer protección en contra de radioactividad.
HORMIGÓN LIVIANO. Se define así a todo hormigón cuyo peso específico es inferior a 2 (ton/m3) y se
usa en todas las obras submarinas en que se requiere un aumento de boyantes o disminución del peso
efectivo por unidad de volumen. Es frecuentemente empleado en estructuras flotantes, donde hay
problemas de recubrimientos de armaduras, permeabilidad y colado a causa de losas y muros de poco
espesor. El hormigón liviano es de dos tipos básicos: estructural y celular.
Hormigón Liviano Estructural. Se consigue empleando agregados livianos, provocando la formación
de burbujas en las pastas, añadiendo espuma o suprimiendo los finos (es un hormigón con sólo áridos
gruesos y pasta de cemento, para ligar los áridos, exclusivamente por sus puntos de contacto). Tiene un
peso unitario de 1.7 (ton/m3); y una resistencia sobre 250 (kgcm2). Con la adecuada asesoría se puede
lograr un hormigón liviano estructural durable y de alta resistencia, la mezcla deberá ser diseñada de
modo que sea rica y densa con agregados de excelente calidad. En los últimos años, se han desarrollado
numerosas aplicaciones para hormigones livianos pretensados como ser pilas, pilotes y estructuras a
flote. Un hormigón de este tipo sobre todo bien pretensado no tiene ninguna desventaja frente a u
hormigón convencional.
Aireado o celular
Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un
hormigón de densidad < 1 (lo cual le permite por ejemplo flotar)
El termino celular refiere a que en este tipo de hormigón se procura formar celdas o celulas (burbujas)de
gas independientes, aisladas entre si, que luego del fraguado dejan huecos que al material le
proporcionan las varias características especiales de este tipo de hormigon.
Existen distintas técnicas de producción de hormigón celular. Las dos más conocidas son las del hormigón
celular 'autoclavado' (curado en autoclave) y las técnicas de mezclado con agentes espumigenos o
espumas especiales. En el primer caso las burbujas se generan mediante reacciones químicas que
producen gas (utilizando por ejemplo polvo de aluminio incorporado a la mezcla). En el segundo caso las
burbujas suelen ser de aire el cual se atrapa primero en una espuma que luego se va incorporando a la
mezcla. El hormigón celular 'autoclavado', además es 'curado' a alta temperatura y presión, lo cual
genera reacciones químicas adicionales que se traducen en mayor resistencia y menor tiempo de
'curado'.
Los hormigones celulares típicos no contienen áridos granulados. Normalmente contienen áridos muy
finos (arena fina) y/o cenizas y en algunos casos incluso se prescinde de los mismos (la mezcla básica es
cemento y agua)
El hormigón celular se caracteriza por una resistencia a la compresión muy elevada. La resistencia a
compresión del hormigón celular varía en función de la densidad del material, siendo mayor con una
densidad elevada. Los ensayos realizados en laboratorio evidencian resistencias mecánicas superioras a
HOJA 29
las normativas. Las densidades, con estas técnicas, pueden ser: 550 kg/m3 con una resistencia de 5
Mpa, 500 kg/m3 (4Mpa), y hasta 400 kg/m3 (3Mpa). Cuanto menos densidad, mas aislamiento térmico.
Entre las características más destacables e interesantes del hormigón celular se encuentran las
siguientes:
Bajo peso
Facilidad para trabajarlo una vez fraguado (por ejemplo ranurarlo para insertar conductos hidraúlicos o
eléctricos)
Excelente aislamiento térmico.
El hormigón celular es un material de construcción 100% ecológico, destinado a la obra gruesa.
Producido exclusivamente a partir de materias primas naturales, se compone de agua, arena, cemento y
aire.
Los bloques se presentan como estructuras rectangulares de color blanco.
La gama completa de productos de hormigón celular se compone de bloques, tabiques, dinteles,
forjados y cubiertas, y responde a todas las necesidades de obra de una edificación. El hormigón celular
está recomendado en particular para el mercado residencial (casas unifamiliares y colectivos),
equipamientos (escuelas, residencias de tercera edad, hotelería etc.) y la construcción de edificios
públicos.
Más antiguo de lo que se suele pensar (fue inventado en 1927) el hormigón celular es un material de
construcción utilizado con frecuencia. A escala europea, se estima que se construyen 500.000 casas
individuales cada año con este material.
Si bien el material se utiliza mucho en los países de Europa del Norte, desde hace varias décadas, su
introducción en España es más lenta debido a motivos culturales. En España por ejemplo, se aísla una
habitación por dentro, mientras que en Alemania, se aísla por fuera.
El aislamiento interior es menos eficiente en término energético, debido a la transmitancia de calor por los
puentes térmicos (encuentros entre muros exteriores, encuentro entre muros exteriores y suelo), lo que
representa de media un 40% de pérdida energética.
El hormigón celular es un material homogéneo y macizo (aunque ligero) con aislamiento “repartido”, ya
que no necesita el uso de aislamiento adicional. Se trata de un producto “2 en 1”: portante y
aislante.
Propiedades
El hormigón celular no necesita ningún aislamiento interior complementario. Su estructura alveolar,
compuesta por millones de micro células de aire, le confiere sus propiedades de aislamiento térmico.
Los profesionales llaman este tipo de aislamiento “aislamiento repartido” o “monomuro”. Atrapadas de
manera homogénea en la masa del material, el aire asume su papel de aislamiento perfecto.
Así, el hormigón celular impide cualquier pérdida de calor. Sirve de barrera contra el calor exterior en
verano y guarda el calor de la calefacción dentro de la vivienda en invierno. Funciona como un
verdadero climatizador natural.
Otras ventajas: el hormigón celular es un material que respira, dejando pasar el vapor de agua producido
por los ocupantes y las actividades cotidianas. Esta higroregulación es esencial para evitar todos los
riesgos de humedad, condensación y aparición de hongos.
Finalmente, el hormigón celular es clasificado como material mineral de clase A1 de reacción al fuego.
Resiste al fuego y es estanco al humo y a los gases tóxicos. En caso de incendio, un muro de hormigón
celular tiene una capacidad cortafuego de 6h.
La colocación del material resulta muy rápida y fácil de ejecutar (9m2 / hora), gracias a un ensamblaje
de los bloques con mortero cola (colocación con “junta fina”).
HOJA 30
Además, la ergonomía de los bloques (con asas y/o perfil de encaje: el bloque se queda paralelo al cuerpo
del albañil) y la ligereza del producto (aproximadamente 120 kg/m2 para los bloques YTONG de espesor
30cm) permiten un alto rendimiento de colocación.
Producción
Las fases importantes de producción son:
←La preparación, la dosificación y la mezcla de las materias primas (arena, cal, cemento y agua)
←La preparación de los moldes
←El corte de los bloques y de las geometrías especiales (empuñaduras y machihembrados)
←El curado en autoclave a 180 ºC a 10/11 atmósferas durante 10 a 12h
←La paletización y el embalaje
La producción del material en autoclave consiste en imitar el proceso de formación natural de la
estructura molecular de la tobermorita, denominada también silicato de calcio hidratado. Este modo de
fabricación, puesto en obra y desarrollado por YTONG, favorece el funcionamiento de las plantas en ciclo
cerrado: no rechazan ninguna sustancia líquida o sólida susceptible de contaminar el agua o los suelos.
Los pocos y totalmente inertes desechos producidos durante esta fase de producción se reutilizan al
90%. El único gas rechazado a la atmósfera es el vapor de agua.
La fabricación de hormigón celular necesita poca energía, la cual además es aprovechada en parte para
calentar las oficinas de la fábrica. El agua, necesaria para este proceso, también se reutiliza.
Dimensiones
En referencia a los bloques producidos por YTONG, existe una gama de 3 tipos de bloques: liso, con asas,
o con asas y encaje machihembrado. Los espesores disponibles son de 20, 25, 30 y 36.5cm (altura 25 ó
50 cm – anchura: 62.5 cm).
Traslúcido
Existe un hormigón traslúcido, obtenido por mezcla con plástico o fibra de
vidrio. Un modelo a pequeña escala de una capilla con paredes de hormigón
traslúcido ha sido desarrollado por Will Wittig. Algunas de sus propiedades
son:
Conducen electricidad, además de ser más resistentes y ligeros que los
cementos convencionales.
El hormigón (concreto) translúcido tiene un peso volumétrico máximo de
2.100 kg/m3 y el gris de 1.950 kg/m3, cifras menores a los 2.500 kg/m3, que es
el peso de los cementos comerciales.
Permitirá, en el futuro, la construcción de edificios con muros y techos por los
cuales puede penetrar la luz.
Una de los grandes conflictos que se le presenta a los arquitectos a la hora de planificar una estructura es
el tema de la solidez v/s luminosidad. Llevar a la práctica ambos conceptos dentro de un mismo
proyecto arquitectónico, es un tema que hoy es posible resolver si se toman en cuenta las nuevas
propuestas de hormigón transparente que se desarrollan en el mundo.
El hormigón es un material cuya fabricación y uso en construcción se remonta al tiempo de la Roma
Antigua, época en la que ya se conocían las propiedades de compresión y resistencia que podía adquirir
la ceniza volcánica al mezclarse con cal y agua. Posteriormente, incorporaron diferentes materiales a la
mezcla obteniendo así distintas propiedades que podían ser usadas en diferentes construcciones de
acuerdo al objetivo de cada una de ellas.
HOJA 31
En la actualidad, ha sido posible crear concreto capaz de conducir electricidad e iluminarse cuando la
visibilidad en las carreteras es mínima, el que se ha llamado “concreto inteligente”.
Litracon, el concreto traslúcido
Translúcido y Transparente
A principios del año 2000, un joven arquitecto y profesor de la Universidad de Huston, Dr. Bill Price,
sorprendió al espectro académico y profesional del área de la arquitectura y la construcción con una
ambiciosa propuesta: producir concreto transparente.
Para poner en marcha su proyecto, fabricó una maqueta de un teatro a escala y comenzó a planificar
este nuevo invento que podría cambiar el aspecto de ciudades enteras y comenzar a construir esos
edificios diáfanos y luminosos descritos en las más fantásticas novelas futuristas. Sin embargo, a pesar
de lo novedoso de la propuesta de Price, surgieron algunos problemas que ponían en duda la posibilidad
real de obtener un material con estas características, como por ejemplo, el precio, que sería cinco veces
mayor que el del concreto normal
Consecutivamente, en otras partes del mundo otros investigadores trabajaban bajo estas nociones de
transparencia en el material sólido de construcción y hacían sus respectivas propuestas de mezcla de
materiales que serían capaces de permitir el paso de la luz a través de estas estructuras, sin menguar el
volumen y resistencia del material.
En teoría, un concreto con características de transparencia se puede realizar si los elementos que se
usan para la mezcla poseen esta particularidad. Vidrio o plástico, junto con algún tipo de pegamento
que permitiera imitar las propiedades de solidez del concreto, podrían servir para conseguir este
material
Otras Innovaciones
Mientras en la Universidad de Houston se realizaban las pruebas para conseguir el preciado hormigón
transparente, en otra parte del mundo, el joven arquitecto húngaro Áron Losonczi, de 27 años, realizó
una mezcla de cemento y fibra óptica que dio como resultado un nuevo tipo de material que dejaba
pasar la luz. La resistencia de este hormigón es la misma que la del tradicional, pero permite visualizarl
HOJA 32
as siluetas del exterior. Actualmente, este material se comercializa bajo la marca Litracon (Light
Translucent Concrete).
Para formar el hormigón traslúcido, se disponen miles de fibras ópticas de un diámetro que puede ir de
los 2 micrones a los 2 milímetros en capas o en celdas, en forma paralela a las dos capaz del bloque. Por
este motivo, las sombras originadas en el lado más iluminado aparecen en el otro destacando su
contorno, lo que da la impresión de que el espesor del muro de hormigón desaparece. De este modo,
muros de hasta 20 metros podrían mantener la característica de “traslucencia”.
Will Wittig es otro arquitecto que trabaja en el tema del hormigón transparente. Este profesor de la
Universidad de Detroit Mercy y estuvo a la cabeza de una importante muestra donde se podía apreciar
en terreno las virtudes del concreto hecho a base de plástico, Liquid Stone, en el Museo Nacional de la
Construcción de Washington D.C.
Sin duda, estas iniciativas cambiarán la forma de construir en un futuro muy cercano. Los ambientes
podrán ser más amigables y reconfortantes, sin transar por ello la solidez de las estructuras. El desafío
es ahora poner al alcance de las economías locales, estos materiales que se visulmbran como
importantes alternativas en materiales de construcción.
MICROHORMIGÓN
Es un hormigón de altas prestaciones en los cuales las partículas del árido no superan los 10 mm. Se
utiliza para la fabricación de tejas de hormigón y otros materiales.
Adquieren 90 por ciento de su resistencia final en menos de siete días, lo cual permitiría un ahorro
significativo en la industria de la construcción, pues el tiempo para levantar una edificación disminuiría
casi el 60 por ciento.
Permeable
Es un hormigón que utiliza áridos de gran tamaño, lo cual permite que una vez colocado queden huecos
entre la pasta y las piedras. Por estos espacios puede escurrir el agua u otros líquidos. Su desarrollo aún
está en fase experimental, pero se proyecta su utilización en estacionamientos y pavimentos.
Ciclópeo
El hormigón ciclópeo está constituido por una mezcla de hormigón con una resistencia última a la
compresión de 175 kg/cm2 a los 28 días, a la cual se le agregará hasta el 35% de piedra. Es utilizado
principalmente para muros de contención, cimientos corridos y sobrecimientos.
En este tipo de hormigón se utiliza la facilidad y economía del uso de grandes rocas de la localidad, unidas
entre sí por medio de hormigón Tremie, para formar una gran masa submarina de gravedad (algo así,
como un muro submarino), además, se usa también para el llenado de caisson y para trazar fundaciones
en el fondo marino. Se usan grandes rocas (limpias) que pesan sobre 0.6 (ton) y con un diámetro no
menor de 40 cm., son puestas y acomodadas a aproximadamente 90 cm., de lado. Luego el hormigón es
colado(como siguiendo estos “caminos” entre las rocas) llenando todos los intersticios homogeneizando
la masa. El resultado es aproximadamente 40% de hormigón y 60% de rocas colocadas. El hormigón es
usualmente vaciado con un balde abierto por el fondo y que descarga el hormigón sobre y dentro de la
masa de rocas. Este método ha sido usado muchas ocasiones y tiene la desventaja que produce un
considerable aumento de la exudación.
De alta densidad
Los hormigones convencionales tienen una densidad aproximada de entre 2200 y 2500 kg/m3. Se
denomina hormigón de alta densidad, u hormigón pesado, a aquellos hormigones con una densidad
superior a la habitual. Estos hormigones, capaces de alcanzar densidades de más de 6000 kg/m 3, están
fabricados con áridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita,
HOJA 33
hematita...) El hormigón pesado se ha utilizado generalmente para blindar estructuras y proteger frente
a la radiación, en centrales nucleares, salas de radiología de hospitales, aceleradores de partículas, etc.
HORMIGÓN ARMADO
Armaduras antes del hormigonado.
La técnica constructiva del hormigón armado (o
mallazo) consiste en la utilización de hormigón
reforzado con barras o mallas de acero, llamadas
armaduras. También es posible armarlo con fibras,
tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de
acero o combinaciones de barras de acero con fibras
dependiendo de los requerimientos a los que estará
sometido. El hormigón armado es de amplio uso en
la construcción siendo utilizado en edificios de todo
tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras
industriales. La utilización de fibras es muy común
en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete,
especialmente en túneles y obras civiles en general.
Fundamento
La utilización de acero cumple la misión de resistir los esfuerzos de tracción y cortante a los que está
sometida la estructura. El hormigón tiene gran resistencia a la compresión pero su resistencia a la
tracción es pequeña.
Breve historia
El uso de hormigón armado es relativamente reciente. Su descubrimiento se atribuye a Joseph-Louis
Lambot en 1848. Sin embargo, la primera patente se debe al jardinero parisino Joseph Monier que lo usó
en 1868, primero para usos relacionados con recipientes de jardinería, y más tarde para su uso en vigas
y otras estructuras en obras de ferrocarriles.
El primer edificio de hormigón armado que se construyó en Estados Unidos, en 1893, fue la refinería de la
Pacific Coast Borax Company en Alameda, California.
Existen varias características responsables del éxito del hormigón armado:
o El coeficiente de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones
internas por cambios de temperatura.
o Cuando el hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando además
fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamadas corrugas
o trefilado, que favorecen la adherencia física con el hormigón.
o Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno que ayuda a
protegerlo de la corrosión.
o El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide su
pandeo, optimizando su empleo estructural.
Cálculo de elementos de hormigón armado
HOJA 34
La simple teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón
armado. Los elementos resistentes de hormigón armado presentan un mecanismo resistente más
complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de
Young muy diferentes. Las diferentes propiedades mecánicas de hormigón y acero implican que en un
elemento de hormigón armado la "matriz de tensiones" de armaduras y hormigón sean diferentes, ese
hecho hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas
y tensiones en hormigón y acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, usadas en la
teoría de Euler-Bernouilli.
DEFINICIONES
Amarra: Nombre genérico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la
armadura longitudinal, doblada en forma de círculo, rectángulo, u otra forma poligonal, sin esquinas
reentrantes. Ver Estribos.
Armadura Principal: Es aquella requerida para absorber los esfuerzos externos inducidos en los
elementos de hormigón armado.
Armadura Secundaria: Es toda aquella armadura destinada a confinar en forma adecuada la armadura
principal en el hormigón.
Barras de Repartición: En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el
adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormigón armado.
Barras de Retracción: Son auqellas barras instaladas en las losas donde la armadura por flexión tiene
un sólo sentido. Se instalan en ángulo recto con respecto a la armadura principal y se distribuyen
uniformemente, con una separación no mayor a 3 veces el espesor de la losa o menor a 50 cm entre sí,
con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retracción durante el proceso
de fraguado del hormigón, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura.
Cerco: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida por varios
elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener
un gancho sísmico en cada extremo.
Estribo: Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte y de torsión, en un
elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o
estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados
perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El término estribo se aplica,
normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término amarra a los que
están en elementos sujetos a compresión. Ver también Amarra.
Comentario: Cabe señalar que si extisten esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.
Gancho Sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135º y con una extensión de 6
veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el
interior del estribo o cerco.
Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90º, con una
extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras
longitudinales periféricas. Los ganchos de 90º de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las
mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.
Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a
esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porción
de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales
debe ser uniforme y alineado, no mayor a 80 mm ni menor a 25 mm entre sí. Para elementos
hormigonados en obra, el diámetro de los zunchos no deben ser menor que 10 mm.
HOJA 35
HORMIGÓN POSTENSADO
HOJA 36
Armadura común y vainas
para el acero de postensado
durante la construcción de un
puente de sección cajón.
Placa de anclaje, trompeta y
espiral antes de su montaje.
Placa de anclaje de los cables de
postensado en un puente.
HOJA 37
Se denomina hormigón postensado (hormigón pretensado con armaduras postensas) a un hormigón en
el cual, después del llenado y el endurecimiento, se introducen esfuerzos de compresión mediante una
armadura especial montada dentro de vainas adecuadas.
Una vez tensados los cables que conforman la armadura de postensado, se anclan a la estructura
mediante piezas especiales, cuyo diseño suele estar patentado, y se rellenan las vainas con un mortero
que asegura la protección del acero y la adherencia al resto de la estructura.
Al igual que en el hormigón pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón
antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen
en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el hormigón trabaje a
tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.
HOJA 38
HOJA 39
HORMIGÓN PRETENSADO
Esquema de esfuerzos.
Esquema de la sección transversal de una
viga donde se aprecia la armadura pasiva
(color azul) y la armadura de pretensado
(color rojo).
HOJA 40
Se denomina hormigón pretensado a un hormigón al que, antes de la puesta en servicio, se le
introducen refuerzos mediante cables o alambres de acero. El esfuerzo de pretensado se puede
transmitir al hormigón de dos formas: mediante armaduras pretensas (generalmente alambres), método
utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados; o mediante armaduras postensas
(generalmente torones, grupos de cables), método utilizado mayoritariamente en piezas hormigonadas
in situ. Generalmente el preesfuerzo se induce por medio de cables de acero de alta resistencia, que se
tensan y a continuación se anclan. Los torones deben ser capaces de precomprimir el hormigón
mediante la adherencia de los mismos con el hormigón, como ocurre en el hormigón pretensado.
También se pueden dejar intencionadamente conductos con un perfil predeterminado dentro del
elemento para luego pasar cables de acero por los mismos, y posteriormente aplicarles la fuerza de
pretensado mediante gatos hidráulicos. Por último, se deben anclar los torones en los extremos. Este
procedimiento se conoce como hormigón postensado. Normalmente al aplicar esta técnica, se emplea
hormigón y acero de altas resistencias para resistir los enormes esfuerzos inducidos.
El principio es el mismo que el aplicado en el hormigón postensado. Se trata de lograr que las tracciones
que producirían las cargas de servicio se reduzcan a una disminución de la compresión ya existente en
el material, pero se diferencia de aquel en que los cables o alambres son tensados antes del vertido del
hormigón fresco.
Por esta razón es un método constructivo que suele reservarse a piezas prefabricadas en instalaciones
industriales, tales como columnas, vigas, viguetas, pequeñas losas, etcétera.
Ventajas del hormigón pretensado
La resistencia a la tracción del hormigón convencional es muy inferior a su resistencia a la compresión, del
orden de 10 veces menor. Teniendo esto presente, es fácil notar que si deseamos emplear el hormigón
en elementos, que bajo cargas de servicio, deban resistir tracciones, es necesario encontrar una forma
de suplir esta falta de resistencia a la tracción.
Normalmente la escasa resistencia a la tracción se suple colocando acero de refuerzo en las zonas de los
elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esto es lo que se conoce como hormigón
armado convencional. Esta forma de proporcionar resistencia a la tracción puede garantizar una
resistencia adecuada al elemento, pero presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del
hormigón para ciertos niveles de carga.
HISTORIA Y EVOLUCIÓN
El principio básico del pretensado fue aplicado a la construcción quizás hace siglos, cuando se ataban
cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles. Cuando se apretaban
los cinchos, estaban bajo una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las
habilitaban para resistir la tensión en arco, producida por la presión interna del líquido contenido.
Aunque a través del tiempo se han hecho diversos intentos para disminuir el agrietamiento del hormigón
bajo tracción, la contribución más importantes a su solución suelen atribuirse al ingeniero francés
Eugène Freyssinet, quien convirtió en realidad práctica la idea de pretensar los elementos de hormigón.
Según Freyssinet, pretensar un elemento estructural consiste en crear en él, mediante algún
procedimiento específico, antes o al mismo tiempo que la aplicación de las cargas externas, esfuerzos
de tal magnitud que al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas externas, anulen los esfuerzos
de tensión o los disminuyan, manteniéndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el
material.
1886: En este año es aplicado el principio anterior al hormigón cuando P. H. Jackson, un ingeniero de San
Francisco, California, obtuvo las patentes para atar varillas de acero en piedras artificiales y en arcos de
hormigón que servían como losas de pisos.
HOJA 41
1788: Hacia este año, C. E. W. Dohering, de Alemania, aseguró una patente para hormigón reforzado con
metal que tenía aplicado un esfuerzo de tensión antes de que fuera cargada la losa.
1908: C. R. Steiner, de los Estados Unidos, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo
después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del hormigón, con el objeto de
recuperar algunas de las pérdidas.
1925: R. E. Dill, de Nebraska, ensayó barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la
adherencia con el hormigón. Después de colocar el hormigón, se tensaban las varillas y se anclaban al
hormigón por medio de tuercas en cada extremo.
1928: Se inicia el desarrollo moderno del hormigón pretensado en la persona de Eugène Freyssinet, de
Francia, quien empezó usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres
contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg/cm², y un límite elástico de más
de 12,600 kg/cm².
1939: Freyssinet produjo cuñas cónicas para los anclajes de los extremos y diseñó gatos de doble acción,
los cuales tensaban los alambres y después presionaban los conos machos dentro de los conos hembra
para anclarlos a las placas de anclaje. Este método consiste en estirar los alambres entre dos pilares
situados a varias decenas de metros, poniendo obturadores entre las unidades, colocando el hormigón y
cortando los alambres después de que el hormigón adquiera una resistencia de diseño específica.
1945: La escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial le dio ímpetu al desarrollo del
hormigón pretensado, puesto que se necesitaba mucho menos acero para este tipo de construcción con
respecto a las convencionales en hormigón armado.
Si bien Francia y Bélgica encabezaron el desarrollo del hormigón pretensado, Inglaterra, Alemania, Suiza,
Holanda, Rusia e Italia rápidamente lo continuaron. Cerca del 80% de todos los puentes que se
construyen en Alemania son de hormigón pretensado.
En 1945 Pacadar prefabrica la primera viga pretensada en España.
1949: Se empieza a trabajar en Estados Unidos con el pretensado lineal al llevarse a cabo la construcción
del afamado puente Filadelfia Walnut Lane Bridge. La Bureau of Public Roads (Oficina de caminos
públicos), ha investigado y mostrado que durante los años 1957-1960 se autorizaron para la
construcción 2052 puentes de hormigón pretensado, totalizando una longitud de 68 mi, con un costo
total de 290 millones de dólares.
1951: Se construye el primer puente pretensado en México. Siendo la ciudad de Monterrey la madrina de
tal acontecimiento, al llevarse a cabo la construcción del puente "Zaragoza" que cuenta con 5 tramos de
34 m cada uno y cuya finalidad es la de proporcionar circulación a través del río Santa Catarina.
1952: Hay una reunión en Cambridge, en la cual se crea una sociedad internacional bajo el nombre de
Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). El objetivo principal de este grupo de ingenieros
visionarios era diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente
desconocido de la construcción con hormigón pretensado, lo cual se llevaría a cabo alentando la
integración de grupos nacionales en todos los países que tuviesen particular interés en el asunto y
facilitando un foro internacional para el intercambio de información.
1958: Se construye el puente Tuxpan (carretera México - Tuxpan) con una longitud total de 425 m.
Estructura principal de tres luces de 92 m de hormigón pretensado, construidos con el procedimiento de
doble voladizo (primer puente de este tipo en América Latina).
1962: Se construye el puente Coatzacoalcos con una longitud total de 996 m. Tramos de vigas
pretensadas de 32 m y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz y un tramo de armadura
metálica levadizo de 66 m de luz, apoyados en pilas de hormigón armado
ESPECIFICACIONES USUALES
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Especificaciones para hormigón in situ
Se denomina hormigón in situ al que se emplea en obra antes del fraguado: fresco. El tipo de hormigón
que se coloca en obra está previamente diseñado en el proyecto, y es responsabilidad del ejecutor del
hormigonado cumplir las especificaciones fijadas. Paralelamente a la ejecución un laboratorio
homologado controla que los hormigones que se emplean cumplen las especificaciones requeridas. El
ensayo más conocido es la rotura de probetas cilíndricas donde se mide la tensión que alcanza en
rotura. En España, por ley, la normativa que regula los tipos de hormigones, el proceso de fabricación y
la puesta en obra es la Instrucción Española del Hormigón Estructural, denominada EHE.
Especificaciones para hormigón premezclado
El hormigón puede ser mezclado en mezcladoras portátiles llevadas a pie de obra pero, generalmente,
será premezclado en fábricas de producción de hormigón. El hormigón premezclado puede ser:
1.Pesado y mezclado en una planta central y entregado en obra en camiones de transporte no
mezcladores.
2.Pesado en una planta central y mezclado en el camión mezclador, en tránsito o después de llegar a la
obra.
3.Parcialmente mezclado en la planta con el mezclado completo en un camión mezclador en ruta al sitio
de la obra, llamados hormigoneras. La planta central puede estar localizada en el sitio de la obra.
La planta de pesado y mezclado debe ser inspeccionada para verificar las condiciones e idoneidad de las
instalaciones de almacenaje de materiales, precisión y confiabilidad de los equipos de pesado,
condiciones de los equipos de mezclado y los procedimientos apropiados de mezclado.
Especificaciones para los materiales del hormigón
Los materiales, incluyendo el cemento, la arena, el agregado grueso y el agua, deben ser inspeccionados
para que cumplan con las especificaciones y práctica aceptadas.
Ensayos de hormigones estructurales.
Para lograr hormigones estructurales confiables, es conveniente utilizar toda la información técnica
provista por los ensayos de los laboratorios tecnológicos especializados.
Desde las etapas iniciales vinculadas con los muestreos y ensayos para la elección de los materiales
adecuados, hasta los procedimientos experimentales relacionados con el control de calidad final, se
deben efectuar las diversas pruebas normalizadas en laboratorios idóneos. En los párrafos siguientes se
hará referencia al Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de
la Universidad Nacional de Córdoba, el cual está adecuadamente equipado para efectuar todos los
ensayos y análisis experimentales necesarios para diseñar, elaborar y controlar los hormigones
estructurales para todo tipo de obras. El Laboratorio de Estructuras de la U.N.C. tiene como objetivos
más destacados:
* Realizar estudios, ensayos e investigaciones por su propia iniciativa (en cuanto pertenece al
Departamento de Estructuras) o solicitados por entidades públicas o privadas. Efectuar estudios,
investigaciones y realizar servicios técnicos en el ámbito de las reglamentaciones y normas sobre
estructuras resistentes.
* Proceder al estudio y observación del comportamiento de dichas estructuras. Contribuir
al perfeccionamiento y la especialización de los profesionales y técnicos en la realización y en la
interpretación de los análisis experimentales.
* Generar, a través de las actividades de asistencia técnica enunciadas anteriormente, los
recursos económicos para lograr su auto subvención.
HOJA 43
* Incorporar, estudiar e implementar las normas técnicas vigentes que regulan la ejecución e
interpretación de ensayos.
* Continuar incrementando su capacidad de acción para satisfacer las necesidades de
ensayos, estudios e investigaciones que se le requieran en el ámbito de su competencia.
El Laboratorio de Estructuras, que depende del Departamento de su mismo nombre, fue inaugurado en e!
año "1972, como parte integrante del nuevo edificio de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y
Naturales, en la ciudad Universitaria.
En sus comienzos, su actividad se limitó, exclusivamente, al apoyo docente y de investigación de las doce
cátedras que agrupa el Departamento de Estructuras. Más tarde, una vez creada la Asociación
Cooperadora del Departamento, en el año 1979, mediante convenio suscripto entre la Universidad y
dicha Asociación y de acuerdo con los dispositivos de! mismo, su campo de operación se amplió,
asignándosele larcas de servicio profesional y especializado a la actividad privada, consistentes en la
ejecución de estudios, ensayos, asesora míenlos, controles y larcas análogas vinculadas con las
actividades de la ingeniería.
Los servicios prestados a terceros son arancelados y por ser la Asociación Cooperadora una entidad sin fines de lucro, las recaudaciones percibidas se invierten en el propio Departamento, para financiar los gastos de funcionamiento, renovar las instalaciones y equipos, promover ¡as actividades de la docencia e investigación, otorgar becas de estudio y/o perfeccionamiento, realizar cursos de perfeccionamiento y/o actualización para egresados y efectuar las publicaciones necesarias, relacionadas con la actividad.
La implementación actual del Laboratorio, en materia de equipamiento, permite ejecutar una variada cantidad de trabajos de análisis y control sobre construcciones de mampostería, hormigón armado, metálicas y de madera, como por ejemplo: ensayos sobre bloques de mampostería, ensayos a compresión de probetas cilíndricas de hormigón, preparadas o no por el propio Laboratorio, ensayos de tubos de hormigón armado; ensayos sobre ladrillos de distintos tipos, ensayos esclerométricos de superficie, ensayos de permeabilidad a ultrasonidos, ensayos a flexión de vigas y viguetas de diversos materiales, ensayos y análisis de materiales áridos y componentes de mamposterías y hormigones, proyectos y/o control de dosificaciones de hormigones, calibraciones de prensas y gatos hidráulicos, extracción de muestras de hormigones de pavimentos o estructuras de edificios (vigas, columnas, losas) y posterior ensayo, ensayos de compresión, flexión y choque sobre paneles y muchos más.
Las instalaciones con que se cuenta son importantes. La infraestructura está integrada por:— Una nave de 60 metros de largo y 20 de ancho que cuenta como instalaciones fijas, con un puente grúa
para manejo de cargas pesadas, de una capacidad de 10 toneladas; una planta para producción de hormigón, con facilidades para dosificación en peso de los componentes; una losa reactiva de hormigón armado, de planta cuadrada, de 18 metros de lado y 1,5 metros de espesor, que dispone de 400 puntos de anclaje de hasta 100 toneladas cada uno; una cámara húmeda de curado, para testigos de hormigón; una sala para trabajos auxiliares sobre metales y madera y encabezamiento de probetas; un> subsuelo, debajo de la losa reactiva, habilitado para aula y depósito. En el mismo está instalado un potente compresor para la provisión de aire comprimido a todas las instalaciones del Laboratorio; un local para administración, habilitado también para ensayos de precisión sobre modelos en escala reducida.
El equipamiento en máquinas es igualmente relevante. De entre el conjunto de máquinas podemos
citar por su importancia especial: una prensa Amsler de 500 toneladas de capacidad, habilitada
para ensayos de piezas a compresión y flexión de hasta 5,5 m de altura y 3,5 m de largo; una
prensa Amsler para ensayos de compresión y flexión de vigas, paneles y tubos, con accionamiento
hidráulico simultáneo de varios elementos de aplicación de carga, que se complementa con
pórticos de carga construidos en el propio Laboratorio; una prensa complementaria y auxiliar para
probetas de hormigón, de hasta 100 toneladas de capacidad, y de lectura analógica y digital;
equipos de mediciones de fuerza y deformaciones en estructuras de diverso tipo; equipo para
extracciones de testigos en pavimentos y estructuras de hormigón; hormigoneras para
preparación de muestras para su posterior ensayo; equipos especiales para la determinación de la
calidad de los hormigones, en base a la aplicación de ultrasonidos; esclerómetros" para la
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determinación de la resistencia del hormigón en ensayos no destructivos; dispositivos para la
determinación del módulo de elasticidad dinámico de diversos materiales; equipos para determinar
las características resistentes de los hormigones y su probable comportamiento a partir de su
elaboración, en función de la variación de temperatura de su masa; equipos para la determinación
aproximada de la posición y dimensión de la armadura metálica en estructuras de hormigón
armado, en ensayos no destructivos; banco foto elástico completamente equipado para estudio
de tensiones sobre piezas especiales; amplia gama de instrumental de precisión; máquinas
herramientas y herramientas menores que permiten la fabricación y/o reparación de piezas
necesarias para permitir y/o facilitar las tareas específicas del Laboratorio.
HOJA 45
COMO PEDIR EL HORMIGON ELABORADO
Existen dos oportunidades en que se pide Hormigón Elaborado, y la información a intercambiar entre
Usuario y Productor del material será diferente en cada una de ellas.
Al pedir Hormigón Elaborado está contratándose un servicio que lleva implícito un producto, por lo que
el pedido tiene que ser muy preciso, estableciéndose todas las pautas como corresponde a cualquier
Contrato.
La primera de esas oportunidades es cuando se trata de un nuevo Usuario con una Obra Nueva, o un
Usuario habitual con una Obra Nueva.
En este caso el Usuario debe intercambiar datos de su obra con el Productor, que en definitiva debe
conocer lo siguiente:
1. Tipo de estructura; total de hormigón en m3 que llevará toda la obra; tiempo estimado de ejecución.
2. Resistencia característica a compresión del hormigón en MPa o en Kg/cm2.
3. Tipo y cantidad mínima de cemento por metro cúbico de hormigón que pueda ser necesario por
exigencias de durabilidad u otras que no sean la condición de resistencia a compresión.
4. Tipo y tamaño máximo de los agregados pétreos.
5. Consistencia de la mezcla fresca en centímetros en el momento de la descarga, medida con el Cono de
Abrams.
6. Aditivos químicos a incorporar al hormigón.
7. Contenido de aire intencionalmente incorporado en % en las mezclas que lo especifiquen.
8. Características especiales que requiere ese hormigón (por ej.: Hormigón a la vista, resistente al
desgaste, resistente al ataque por sulfatos, etc.).
9. Si será hormigón bombeado o el transporte interno se hará por medios tradicionales.
10. Capacidad de recepción del hormigón en la obra, en lo posible en m 3/hora, y toda otra información
pertinente que surja del cambio de ideas entre Usuario y Productor.
El Productor completa el conocimiento sobre la obra, enviando un inspector a la misma con la misión de
verificar la ubicación, accesos y posibilidades de maniobra para las motohormigoneras; posible lugar de
descarga o de colocación de la bomba de hormigón; pasajes o rampas que puedan representar un
riesgo al desplazamiento de personas o vehículos. En lo que respecta a la obra en sí, verificar en las
partes con armaduras colocadas la relación entre la separación de las barras con el tamaño máximo del
agregado solicitado; estado general de los trabajos; capacidad de recepción del hormigón; equipos de
compactación, etc.
La otra oportunidad para pedir el hormigón -que es la de todos los días-, es cuando el pedido se hace para
una obra conocida donde ya se ha hormigonado con anterioridad, y están establecidos todos los datos
que figuran más arriba; lo que se hace es seguir una rutina que puede incluir los puntos siguientes:
1. Quién hace el pedido y para qué obra.
2. Día y hora en que se desea la primera motohormigonera en obra, y con qué frecuencia las
subsiguientes.
3. Cantidad de m3 de hormigón necesario.
4. Tipo y tamaño máximo de los agregados.
5. Resistencia característica a compresión a 28 días en MPa o en Kg/cm2.
6. Asentamiento en el Cono de Abrams, en centímetros.
7. Qué aditivo debe llevar el hormigón.
8. Qué va a hormigonarse y qué medio de transporte interno va a utilizarse.
9. Cualquier otra información complementaria que pueda ser útil.
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Un ejemplo de este tipo de pedido -que generalmente se hace por teléfono-, puede ser el siguiente:
- "Habla el Capataz Ortiz de la obra de Dinar S.A., en Las Heras 2420. Necesito para el martes 10 a las
7:30 horas 50 m3 de hormigón de resistencia característica 17 MPa (170 kg/cm2), con canto rodado
tamaño máximo 25 mm, y cemento normal, con asentamiento en el Cono de 15 cm.
Vamos a hormigonar la losa sobre el 2do. Piso con guinche y carros, a razón de un camión de 6 m 3 cada
media hora. A las 12:30 horas paramos media hora para comer.
Y recuerde, el 3er. camión lo necesito con superfluidificante porque tengo una zona con mucha armadura.
- Fin del mensaje".
Un ejemplo de cómo NO DEBE PEDIRSE EL HORMIGON puede ser el siguiente:
- "Oiga, queremos el hormigón enseguida, para la obra frente a la Plaza Vicente López, igual que el
miércoles pasado".
Esto nos lleva a una reflexión: hay que pedir el hormigón con tiempo. Debe pensarse que no se es el único
Usuario. Que el Productor programará el día anterior su trabajo para el día siguiente, que incluye
disponibilidad de materiales y equipos y un pedido como el de marras significa "patear el tablero".
Además, todo pedido tardío o con datos incompletos, origina errores, consultas, pérdidas de tiempo y
confusiones.
TAREAS EN OBRA PARA RECIBIR EL HORMIGON
Aparte de hacer correctamente el pedido en tiempo y forma, deben realizarse en la obra algunas tareas
para facilitar la operación de los camiones, tales como las siguientes:
- Preparar los accesos y recorridos para las motohormigoneras dentro de la obra para que puedan entrar,
maniobrar, descargar y salir sin impedimentos y en el menor tiempo posible. Y que esos accesos y
recorridos no se deterioren con el paso de los primeros camiones y haya que detener el hormigonado
por un vehículo atascado.
- El guinche o elemento de descarga del hormigón debe ser colocado tanto en planta como en altura para
que la descarga sea fluida y sin demora excesiva.
- Debe haber colaboración de la obra con los conductores de las motohormigoneras y viceversa. Y eso se
consigue pensando durante cinco minutos y no discutiendo durante cinco horas.
- Es indispensable tener preparada la recepción del hormigón antes que llegue el primer camión y no
esperar a que llegue éste y recién empezar con los preparativos para recibir el material.
- No ejecutar períodos de descanso o comidas mientras está descargándose un camión y en caso de
tomarse un lapso largo a tales efectos, hacérselo saber a la planta de elaboración para que disminuya el
ritmo de los despachos.
PROVISION DEL HORMIGON
- Por bueno que sea el hormigón no ocultará los defectos que puedan derivarse de una mala ejecución del
hormigonado. Encofrados sucios o muy secos: agregado de agua en exceso; demoras en la descarga;
deficiente colocación, compactación o terminación harán aparecer enseguida defectos superficiales del
hormigón, y a los 28 días se onservarán fallas de resistencia en las probetas.
- El hormigón se despacha normalmente en motohormigoneras con 6 m3 de hormigón fresco y al final un
corte para completar la cantidad, pero nunca menor que medio metro cúbico.
Es importante calcular bien la cantidad necesaria para la hormigonada a ejecutar y tener siempre en
cuenta que por pérdidas en los encofrados y otras, sobreespesores de losas, etc., siempre habrá
necesidad de una cantidad ligeramente mayor a la que se mide matemáticamente, en especial en bases
de fundación o estructuras que tienen como encofrado el terreno natural, vigas en medianera, pilotes,
etc.
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- No hacer esperar innecesariamente a las motohormigoneras; de lo contrario, el vehículo siguiente
destinado a esta obra será dirigido hacia otra.
- La más importante de todas: No incitar jamás al conductor de la motohormigonera a agregar agua a la
mezcla.
COLABORACION
El Productor de Hormigón Elaborado y sus empleados están obligados a atender la obra del mejor modo
posible. Deben ser considerados como colaboradores y no como rivales.
Pero en caso de deficiencias de cualquier tipo o dudas, hay que comunicarse de inmediato con la planta
de despacho para informar y pedir las aclaraciones correspondientes. Son los que saben de hormigón y
manejan su gente.
Por último: hay que ser comprensivos: las máquinas y vehículos a veces sufren averías.
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