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2.2. Hormigones

1. Introducción

A diferencia de los morteros, en el hormigón se utiliza siempre como conglomerante el cemento, y además en su dosificación interviene la grava, componente que no aparece en los morteros y pastas.

Esto hace que, frente a los morteros y pastas, el hormigón ofrezca unas elevadas cualidades para resistir la compresión. En cambio, no tiene unos buenos resultados frente a otras solicitaciones como tracción, cortante, torsión o flexión, y es por ello que habitualmente para solventar estas deficiencias se incorpora acero en su ejecución, denominándose en este caso hormigón armado.

2. Hormigones: elaboración, componentes, clases, aplicaciones.

2.1. Elaboración y componentes

Obtenemos hormigón a raíz de la mezcla de un conglomerante, arena, grava y agua.

El conglomerante utilizado para la elaboración del hormigón es exclusivamente el cemento.

Una vez realizada la mezcla del hormigón, esta se transforma en una pasta que se puede moldear, se adapta a la forma del molde que la contiene, y fragua y endurece en poco tiempo, convirtiéndose en un material de gran solidez.

Gran parte de las características y definiciones de los componentes del hormigón, como son el cemento, los áridos, el agua y los aditivos, ya se han estudiado en el tema dedicado a los morteros, siendo válidas también para la elaboración del hormigón.

HORMIGÓN

Cemento  +  Arena  +  Grava  + Agua

El cemento puede ser de obtención natural o artificial:

– El natural se obtiene directamente de la cocción de rocas calizas arcillosas, en su estado natural.

– El artificial se obtiene de la cocción de mezclas controladas de rocas calizas y arcillosas.

El endurecimiento del cemento se produce principalmente por la hidratación de los silicatos de calcio.

El árido que se utiliza en la confección del hormigón es una mezcla de arena y grava, escogida con una curva granulométrica determinada según el tipo de hormigón que se está fabricando.

Se dice que un árido posee una curva de granulometría continua si contiene todos los tamaños de grano en una proporción lineal. Contrariamente la granulometría es discontinua cuando uno o varios tamaños intermedios de grano no aparecen en la composición del árido.

La mezcla natural o artificial de arena y grava, con granos de diversos tamaños, con diámetro comprendido entre 0,08 y 40 mm, se denomina zahorra.

Existen numerosos tipos de aditivos que se usan en la confección de hormigones para la modificación o mejora de alguna o varias de sus propiedades. Entre ellos cabe citar los tipos más importantes:

Tipo de aditivo y sus Características

Pigmento – Modifica el color del hormigón.

Anticongelante – Posibilita el correcto fraguado del hormigón en condiciones de baja temperatura.

Hidrofugante e Impermeabilizante – Impermeabiliza y reduce la absorción de agua por parte del hormigón.

Plastificante – Mejora la docilidad del hormigón fresco sin modificar la relación agua/cemento.

Retardador de fraguado – Mantiene constante más tiempo la hidratación del hormigón retardando su fraguado.

Acelerantes de endurecimiento – Acelera el proceso de fraguado y aumenta la resistencia en menos tiempo.

Aireantes – Se incorporan pequeñas burbujas de aire en el hormigón. Es útil en hormigones que soportan ciclos continuados de hielo-deshielo. El aire agregado absorbe las dilataciones y evita fisuras. También colabora en aumentar el aislamiento termoacústico. Es importante tener en cuenta que provoca una sensible merma en la resistencia.

Inhibidores de corrosión – Reducen  el efecto de corrosión de las armaduras de acero.

Aditivos curadores – Durante el fraguado, frenan la evaporación del agua utilizada en el amasado, minimizando la aparición de fisuras.

2.2. Hormigón fresco y hormigón endurecido

En el proceso de elaboración y puesta en obra del hormigón, se distinguen dos estados.

Hormigón fresco. Antes del proceso de fraguado. Tiene las características adecuadas para transportarlo y colocarlo en los encofrados.

Hormigón endurecido. Cuando finaliza el proceso de fraguado y el hormigón pasa a estado pétreo.

El hormigón fresco ha de ser de masa uniforme y trabajable.

Las características que intervienen en la trabajabilidad de un hormigón son principalmente:

Consistencia: que es la propiedad por la cual el hormigón fresco se resiste a la deformación. Se pueden observar cinco tipos de consistencias en el hormigón fresco: líquida, fluida, blanda, plástica y seca.

Cohesión: que se define como la resistencia que ofrece el hormigón a segregarse, impidiendo la separación de sus componentes.

Docilidad: es la característica por la cual se adapta a un molde. Para contar con una buena docilidad es necesario conseguir unas condiciones de cohesión y consistencia apropiadas a cada caso.

El hormigón endurecido debe contar con unas buenas características de resistencia y durabilidad.

La durabilidad es la fortaleza del hormigón, durante su vida útil, frente a las condiciones físicas y químicas a las que está expuesto, y frente a los ambientes agresivos.

La resistencia puede ser a compresión y a tracción, si bien la principal resistencia del hormigón es a compresión, siendo mucho menor la resistencia a tracción.

Para calcular la resistencia efectiva del hormigón, se toma la que tiene a los 28 días, en la cual se considera que ha alcanzado prácticamente la totalidad de la resistencia máxima que alcanzará a lo largo de su vida.

Relación agua/cemento

Es la proporción entre la cantidad de agua y de cemento utilizadas en la dosificación. Es uno de los parámetros más importantes a la hora de confeccionar un hormigón. La relación agua/cemento influye directamente sobre varias propiedades del hormigón:

  • Disminución de la retracción
  • Resistencia a la compresión
  • Resistencia al desgaste
  • Protección de las armaduras

Con una relación agua/cemento baja se consiguen mejores resistencias del hormigón; en cambio, con relaciones más altas se consiguen una mayor trabajabilidad y puesta en obra.

PREPARACIÓN DE MEZCLAS

 Los materiales de construcción se unen con productos que endurecen durante el proceso de secado, dándole solidez al conjunto de la obra. Estos productos (morteros y hormigones) se preparan a su vez con conglomerantes hidráulicos como el cemento y la cal.

– El mortero se fabrica a partir de arena y cemento o cal.

– En el hormigón, el cemento permite ligar la arena y la grava.

Algunos cementos se pueden emplear solos: por ejemplo, en el caso de los cementos para sellado de juntas.  El cemento sirve para:

1. Sellar y tapar poros = 3 partes de cemento por 1 parte de agua.

2. La lechada de juntas en pavimentos = 1 parte de cemento por 1/2 de agua.

3. Preparación de mortero = 1 parte de cemento por 3 o 4 partes de arena, según su uso y 1/3 de agua.

4. Preparación de hormigón = 1 parte de cemento por 3 de arena por 4 o 6 de grava, según uso.

AMASADO EN HORMIGONERA

Aunque se puede mezclar y obtener hormigón a mano, el amasado mecánico da mejores resultados, porque facilita una mezcla de los componentes más homogénea, además de evitar un trabajo bastante engorroso. Este amasado mecánico se lleva a cabo en hormigoneras con motor eléctrico.

– Introducir agua, grava, cemento y, arena por este orden y en la proporción adecuada, mientras está en marcha, y manteniendo la cuba un poco inclinada hacia arriba para evitar que se salga el material. El tiempo de amasado es corto, bastan 3 o 4 minutos.

Para verter el hormigón recién hecho a un balde o a la carretilla, basta con bajar la boca del bombo, usando el volante que llevan incorporadas las hormigoneras.

2.3. Clases y aplicaciones del hormigón

En función del uso y características finales que se le dé a un hormigón, existen dos divisiones generales claramente diferenciadas, como son: hormigón en masa y hormigón armado. El hormigón armado es aquel en cuyo seno se introducen barras o perfiles de acero a fin de contrarrestar las carencias estructurales del hormigón en solicitaciones a tracción, contracción, etc. En las piezas realizadas con hormigón en masa no se coloca ningún tipo de armadura en su interior.

2.4. Normativas y Ensayos.

2.5. Ensayos al hormigón

A fin de determinar con suficiente garantía la resistencia que tiene un hormigón, y que se ajuste a las especificaciones de proyecto, se debe realizar un control del mismo.

Existen dos formas de efectuar los ensayos, según el estado en que se encuentre el hormigón en el momento de la toma de la muestra:

Hormigón fresco: Se realizan ensayos durante el periodo en que se encuentra en estado fresco para analizar las características del hormigón.

Hormigón endurecido: Los ensayos que se realizan una vez endurecido nos ofrecen datos de sus propiedades y su resistencia.

Según la naturaleza del ensayo, estos se pueden dividir en dos grupos:

ENSAYOS DESTRUCTIVOS—————- Diagnostican la resistencia por medio de la rotura en laboratorio de probetas de hormigón

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS————Definen la calidad de un hormigón sin que se destruya su estructura.

Ensayo para determinar la resistencia

Se realiza confeccionando probetas de hormigón cuando se encuentra en estado fresco, que posteriormente, una vez endurecido, se someten a esfuerzos en laboratorio hasta su rotura, obteniendo unos resultados estadísticos que nos determinan el valor de la resistencia real.

Es muy importante que el proceso de la toma de muestras se realice correctamente, pues los errores en la fabricación de las probetas ocasionan que los resultados obtenidos no sean representativos de las características del hormigón real.

Ensayo para determinar la consistencia

El ensayo más habitual que se utiliza para determinar la consistencia de un hormigón es el método del cono de Abrams. Se basa en el llenado con hormigón fresco de un molde de forma troncocónica. Se extrae el molde y se comprueba la altura del hormigón. La disminución de altura que experimenta es la medida que nos ofrece el índice de consistencia.

Ensayo de esclerómetro. Ensayo no destructivo

Sirve para estimar la resistencia real de un hormigón ya endurecido en relación con la dureza que presenta en su superficie. Se realiza con un aparato de mano denominado esclerómetro, que mide la fuerza de rebote de una masa determinada al provocar su impacto en la superficie de la pieza de hormigón.

Otros métodos de ensayos no destructivos del hormigón son: supervisión mediante radar y por ultrasonidos.

Los ensayos no destructivos definen la calidad de un hormigón sin que se destruya su estructura.

Los ensayos destructivos diagnostican la resistencia por medio de la rotura en laboratorio de probetas de hormigón.

Como método de ensayos destructivos podemos citar también el de extracción de testigos. Consiste en la obtención de probetas testigo del hormigón ya endurecido para su análisis en laboratorio.

2.6. Sellos de calidad y marcas homologadas

La utilización de hormigón para estructuras se normaliza en la «Instrucción de hormigón estructural» de 2008, donde se regula el proyecto, ejecución y control de las estructuras de hormigón.

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