1 MATERIALES DE CONSTRUCCION 2.1. Introduccin. Los tanques elevados pueden construirse de hormign armado o metlico, y la seleccin de uno uotrotipodependerndelascondicioneslocales,mantenimiento,agresividadporcorrosin, entre otros factores. Por razones de corrosividad, resulta aconsejable la utilizacin de estructuras de concreto, cuya resistencia y comportamiento ante tales agresividades, les hace a largo plazo ms econmico por requerirse un mantenimiento ms oneroso.

El hormign armado es un material que resulta de la combinacin del concreto y el acero, que en forma conjunta est en condiciones de resistir a los distintos esfuerzos que se presentan en las estructuras. 2.2. Concreto. El concreto es unmaterial compuesto empleado en construccin, formado esencialmente por unaglomerantealqueseaadepartculasofragmentosdeunagregado,aguayaditivos especficos. Enelconcretohidrulicoelaglomeranteesunamezcladecementoportlandyagua,lacual produceunareaccindehidratacin.Laspartculasdeagregados,dependiendo fundamentalmentedesudimetromedio,sonlosridosqueseclasificanengrava,gravilla y arena. 2.2.1.Cemento. 2 Elcementoesunmaterialformadoapartirdeunamezcladecalizayarcillacalcinadasy posteriormente molidas, que tiene las propiedades de adherencia y cohesin. En la elaboracin de hormign estructural se utilizan nicamente los cementos hidrulicos, entre losdiferentescementoshidrulicosdestaca,porsuusoextendido,elCementoPortland, existiendo adems los cementos naturales y los cementos con alto contenido de almina. El Cemento Portland es un polvo muy fino, de color grisceo, que se compone principalmente de silicatos de calcio y de aluminio, que provienen de la combinacin de calizas, arcillas o pizarras, y yeso, mediante procesos especiales. CuandoelCementoPortlandsemezclaconaguaseobtieneunproductodecaractersticas plsticasconpropiedadesadherentesquesolidificaenalgunashorasyendurece progresivamenteduranteunperododevariassemanashastaadquirirsuresistencia caracterstica. El endurecimiento inicial es producido por la reaccin del agua, yeso y aluminato triclcico,formandounaestructuracristalinadecalcio-aluminio-hidrato,estringitay monosulfato Dependiendo de la obra a ser construida, deber elegirse entre los diferentes tipos de cemento portland segn sea el caso: Tipo I, conocido como cemento ordinario, se utiliza cuando no se requieran propiedades y caractersticas especiales. TipoII,tienepropiedadesespeciales,idealescuandoserequieraunaresistencia moderadaalossulfatosounmoderadocalordehidratacin.Estecementotieneuso generalizado enlasestructurasenlasquesedesea evitarfiltracionesdeaguauotros lquidos. 3 Tipo III, cemento con alta resistencia de fraguado rpido, suelen utilizarse en obras que estn en contacto con flujos de agua durante su construccin. Tipo IV, de muy bajo calor de hidratacin, son cementos de fraguado lento empleados en obras que contienen grandes volmenes continuos de hormign como en presas. Tipo V, muy resistente a la accin de sulfatos. Estos diferentes tipos de cementos, no deben intercambiarse en los elementos o partes de una obra. 2.2.2.Agregados. Es todo material granular, tal como la arena, grava o piedra triturada, empleado con algn medio cementante, para producir ya sea un concreto o un mortero. Los agregados pueden ser rodados o machacados,los primeros proporcionan hormigones ms dciles ytrabajables,requiriendo menorcantidaddeaguaquelossegundos.Losmachacados confieren al hormign fresco una cierta acritud que dificulta su puesta en obra. Mientrasmayorseaelniveldecompactacindelhormign,mejorsersuresistenciayms econmicasersufabricacin,porestaraznesimportanteatenderlagranulometradelos agregados.Tambinesimportantequelascaractersticasmecnicasdelosagregadossean adecuadas y que los agregados estn libres de impurezas. Los agregados se clasifican en gruesos y finos. Se denomina grava o agregado grueso a la fraccin mayor de 4 mm y arena o agregado fino a la menor de 4 mm. La arena suele dividirse, a partir de los 2 mm, en arena gruesa y arena fina, llamndose polvo o finos de la arena a la fraccin inferior de 0,063 mm. 4 Al emplear agregado rodado suelto se tiene la garanta de que se trata de piedras duras y limpias, salvo contaminacin de la gravera. Pero si se encuentra mezclado con arcilla es imprescindible lavarlo, para eliminar la camisa que envuelve a los granos y que hara disminuir grandemente su adherenciaconlapasta.Estelavadodebeserenrgico,realizadoconmquinasdelavar,no sirviendo de nada el simple rociado en obra. Anlogamente,elagregadomachacadodebeestardesprovistodelpolvodemachaqueo,que supone un incremento de finos en el hormign y, por tanto, mayor cantidad de agua de amasado, menorresistenciaymayorriesgodefisurasenlasprimerasedades.Noobstante,numerosos ensayos han demostrado que cuando se trata de agregados calizos el polvo de machaqueo no es tan perjudicial, pudiendo admitirse en este caso un mayor porcentaje de finos. 2.2.2.1. Agregado fino o Arena. Laarenaeselagregadodemayorresponsabilidad.Lasmejoresarenassonlasdero,yaque, salvorarasexcepciones,soncuarzopuro,porloquenohayquepreocuparseacercadesu resistencia y durabilidad. La arena de mina suele tener arcilla en exceso, por lo que generalmente esprecisolavarla.Lasarenasdemar,sisonlimpias, puedenemplearseenhormignarmado, previo lavado con agua dulce. Lasarenasqueprovienendelmachaqueodegranitos,basaltosyrocasanlogassontambin excelentes, con tal de que se trate de rocas sanas que no acusen un principio de descomposicin. Deben rechazarse de forma absoluta las arenas de naturaleza grantica alterada (caolinizacin de los feldespatos). La humedad de la arena tiene gran importancia en la dosificacin de los hormigones. Por ello es siempre necesario tenerla en cuenta. La arena no debe contener sustancias perjudiciales para el hormign. 5 2.2.2.2. Agregado grueso o Grava. La resistencia de la grava viene ligada a su dureza, densidad y mdulo de elasticidad. Se aprecia en la limpieza y agudeza de los cantos vivos resultantes del machaqueo. El tamao mximo nominal del agregado grueso no debe superar las siguientes especificaciones: 1/5 de la menor separacin entre los lados del encofrado. 1/3 de la altura de la losa. 3/4 del espaciamiento mnimo libre entre las barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones individuales, paquetes de tendones o ductos. 2.2.3.Agua. El agua de amasado juega un doble papel en el hormign. Por un lado, participa en las reacciones de hidratacin del cemento, por otro, confiere al hormign la trabajabilidad necesaria para una correcta puesta en obra. Lacantidaddeaguadeamasadodebelimitarsealmnimoestrictamentenecesario,yaqueel agua en exceso se evapora y crea una serie de huecos en el hormign (capilares) que disminuyen su resistencia, pero, por otra parte, no puede disminuirse excesivamente el contenido en agua, pues podran obtenerse masas poco trabajables y de difcil colocacin en obra. El agua de curado, durante el proceso de fraguado y primer endurecimiento del hormign, tiene porobjetoevitarladesecacin,mejorarlahidratacindelcementoeimpedirunaretraccin prematura. Tantoelaguadeamasadocomoelaguadecuradodebenreunirciertascondicionespara desempeareficazmentesufuncin.Engeneral,sedebeserms estricto enlaaptituddeun agua para curado que en la de un agua para amasado. Mucho ms peligrosa es el agua que recibe el hormign cuando est endureciendo, porque las reacciones que puede originar ya no actan 6 sobre una masa en estado plstico. Adems, la aportacin de sustancias perjudiciales en el agua de amasado es limitada en cantidad y se produce de una sola vez, sin renovacin mientras que la aportacin del agua de curado es mucho ms amplia y de actuacin ms duradera. Enlaelaboracindelhormign,sepuedeutilizarcasicualquieraguanatural,enloposible potable, y que no tenga un sabor u olor marcado. Cuando las impurezas en el agua de mezclado sonexcesivas,puedenafectarnosloeltiempodefraguado,laresistenciadelhormignyla estabilidad volumtrica, sino tambin pueden provocar eflorescencia o corrosin en el refuerzo. Siempre que sea posible, debe evitarse el agua con altas concentraciones de slidos disueltos. Las sales u otras sustancias nocivas que provengan del agregado o de los aditivos, deben sumarse alacantidadquepuedecontenerelaguademezclado.Estascantidadesadicionalesdeben tomarseenconsideracinalhacerlaevaluacinrespectoalaaceptabilidaddeltotalde impurezas que pueda resultar nocivo, tanto para el hormign como para el acero. Laspropiedadesdelhormigndependenengranmedidadelacalidadyproporcionesdelos componentesenlamezcla,ydelascondicionesdehumedadytemperatura,durantelos procesos de fabricacin y de fraguado. 2.3. Dosificacin del Hormign. Ladosificacindeunhormigntieneporobjetodeterminarlasproporcionesenquehayque mezclar los distintos componentes del mismo para obtener masas y hormigones que renan las caractersticas y propiedades exigidas en el proyecto. El problema de la dosificacin es complejo por depender de muchos factores, unos ligados a las propiedades exigidas al hormign, otros a las caractersticas de los materiales disponibles y otros, por ltimo, a los medios de fabricacin, transporte y colocacin. Podra decirse que el proceso de dosificacin es tanto un arte como una tcnica. 7 Existen muchos mtodos y reglas para dosificar tericamente un hormign, pero todos deben considerarseorientativos.Porello,lasproporcionesdefinitivasdeloscomponentesdeben establecersemedianteensayosdelaboratorio,introduciendodespuslascorreccionesque resulten necesarias o convenientes. El punto de partida para establecer la dosificacin puede ser, o bien la resistencia mecnica, o bien la dosificacin de cemento por metro cbico de hormign compactado, habida cuenta de la durabilidad en ambos casos. Tanto la resistencia mecnica como la durabilidad del hormign dependen de muchos factores, tipo, clase y cantidad de cemento, caractersticas, granulometra y tamao mximo del agregado, vertido, compactacin y curado del hormign y, sobre todo, de la relacin agua/cemento de la masa. Apesardequelarelacinagua/cementoeselfactorquemsinfluyeenlaresistenciadel hormign,nopuedendarsevaloresfijosquerelacionenambasmagnitudespordepender, adems, de otros muchos factores. VALORES ORIENTATIVOS MAXIMOS DE LA RELACIN AGUA/CEMENTO EN FUNCIN DE LA RESISTENCIA DEL HORMIGN A COMPRESIN A 28 DAS Tabla 2.1 Valores de relacin agua/cemento Tabla extrada de Hormign Armado, Pedro Jimnez Montoya La relacin agua/cemento debe ser tan baja como sea posible, pero teniendo en cuenta que debe permitir una adecuada trabajabilidad y compactacin del hormign y que debe evitarse, adems, 8 el fenmeno de segregacin de los ridos gruesos. A veces, para conseguir estas caractersticas, esnecesarioutilizarmayorcantidaddecementodelaestrictamentenecesaria,oemplear aditivos adecuados. Conviene recordar que la resistencia caracterstica, fck, que se consigue en obra es obviamente menor que la resistencia media, fcm, obtenida en los ensayos de laboratorio. VALORES ORIENTATIVOS DE LA RESISTENCIA MEDIA EN FUNCIN DE LA RESISTENCIA CARACTERSTICA Tabla 2.2 Valores de resistencia media Tabla extrada de Hormign Armado, Pedro Jimnez Montoya. 2.4. Acero. El acero es una aleacin basada en hierro, que contiene carbono y pequeas cantidades de otros elementos qumicos metlicos. Generalmente el carbono representa entre el 0.5 % y el 1.5% de la aleacin para formar el acero. El acero utilizado en estructuras (barras y cables) es un material apto para resistir solicitaciones traccionantes, lo que lo convierte en el componente ideal para combinarse tcnicamente con el hormign simple, con el conforma el hormign armado y el hormign preesforzado. Adems, el acero en barras est en capacidad de resistir eficientemente solicitaciones de cortante y de torsin, aunque por su costo mucho ms elevado que el del hormign simple, el porcentaje volumtrico del acero dentro del hormign armado y del 9 hormign preesforzado es relativamente pequeo (generalmente entre 0.5% y 3%, dependiendo del elemento estructural). Cuando est adecuadamente confinado o arriostrado, el acero en barras tambin es capaz de resistir adecuadamente las solicitaciones de compresin, aunque econmicamente no sea la solucin ms apropiada. El acero empleado en el hormign armado es distribuido comercialmente en varillas con resaltes (varillas corrugadas) con distintos dimetros nominales. BARRAS DE REFUERZO ESTANDAR DE LA ASTM Tabla 2.3 Barras de refuerzo estndar de la ASTM 2.5. Aditivos. Existen aditivos qumicos que, en proporciones adecuadas, mejoran las caractersticas del hormign fresco, del hormign endurecido y del proceso de fraguado. Los aditivos plastificantes permiten que la trabajabilidad del hormign fresco mejore considerablemente, por lo que se suele utilizar en hormigones que van a ser bombeados y en hormigones que van a ser empleados en zonas de alta concentracin de armadura de hierro. 10 Estos mismos aditivos pueden conseguir, manteniendo la trabajabilidad de un hormign normal, que se reduzca la cantidad de agua de amasado mejorando con ello la resistencia del hormign. El efecto bsico que logran los aditivos plastificantes es el de disminuir la tensin superficial del agua de amasado con lo que disminuye la energa requerida para trabajar con el hormign fresco. Existen aditivos superplastificantes que pueden convertir a un hormign normal en un hormign fluido,quenorequieredevibracinparallenar todoslosespaciosdel encofrado,inclusiveen sitiosdedifcil accesoparaelhormign.Asmismo,sise mantieneunatrabajabilidadnormal, estos aditivos permiten la reduccin de la relacin agua/cemento hasta valores cercanos a 0.30, consiguiendo hormigones de mediana resistencia (entre 350 kg/cm2 y 420 kg/cm2) y hormigones de alta resistencia (mayores a 420 kg/cm2). Losaditivosacelerantespermitenqueelendurecimientoyfraguadodeloshormigonesse produzca ms rpidamente en la fase inicial. Es usual emplearlos cuando se desea desencofrar en menor tiempo. Un efecto similar puede obtenerse utilizando cementos de fraguado rpido o medianteunprocesodecuradoconvapordeaguacirculante(Elcuradoconvaporsesuele utilizar con frecuencia en hormigones prefabricados). Existenaditivosdefraguadoextrarpidoqueseempleanencasosenqueserequieraun endurecimiento y fraguado del hormign en pocos minutos, como en la fundicin de elementos dentro de cauces de ros, en el mar o en tneles con filtraciones de agua. Los aditivos retardantes retrasan el endurecimiento inicial del hormign, manteniendo por ms tiemposuconsistenciaplstica.Sesueleutilizarenclimasclidosparaevitarelfraguado anticipadoporevaporacindelaguadeamasado,yenobrasmasivasdehormignenquese quiere controlar la cantidad de calor emitida por el proceso de fraguado. 11 La aceleracin o desaceleracin del proceso de fraguado mediante aditivos o mediante cementos apropiados, a ms de afectar la velocidad de obtencin de resistencia del hormign a corto plazo, tiene efecto sobre la resistencia del hormign a largo plazo. La aceleracin inicial del proceso conduce a resistencias menores a largo plazo, pues el agua de curado tiene menor nivel de penetracin por el endurecimiento del hormign.Ladesaceleracininicialdelprocesodeterminaresistenciasmayoresalargoplazo,puesel curado se vuelve ms eficiente.