UNIDAD_5_Morteros_hormigones

8/8/2019 UNIDAD_5_Morteros_hormigones

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APUNTE ELABORADO POR LA CTEDRA

CONSTRUCCIONES 2

PLAN DE ESTUDIOS 2007

TITULAR: ING. RUDY GRETHER

U N I D A D N 05MORTEROS Y HORMIGONES

Facultad de Arquitectura UCSF < Ctedra: Construcciones II Plan 2007

Unidad Temtica N05 Morteros y Hormigones. 1 / 30

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MORTEROS Y HORMIGONES

Ventajas en el empleo del hormign en la construccin

El hormign de cemento portland es el material manufacturado ms ampliamente utilizado, ypor sus caractersticas propias (elaboracin in-situ, uso de materiales locales, mtodos simplesde manufactura, variaciones inevitables de las caractersticas de sus componente), plantea lanecesidad de un mayor conocimiento en cuando a su estructura, sus materiales componentes ya sus propiedades mecnicas y durables. Posee adecuadas propiedades a bajo costo,combinados con beneficios en ahorro de energa y ecolgicos. A excepcin del agua, elhombre no consume otro material tanto como el hormign. En muchos pases la relacin entreel consumo del hormign al acero es de 10 a 1. El acero se fabrica en condicionescuidadosamente controladas, sus propiedades se determinan en un laboratorio y se describenen el certificado del fabricante. Por lo tanto, el proyectista necesita tan slo especificar el acerocon respecto a una norma adecuada y el ingeniero supervisor se limita a verificar la efectividadde la mano de obra de las conexiones entre miembros individuales de acero.

El campo de aplicacin del hormign es muy amplio, desde pequeas viviendas hastacentrales nucleares, incluyendo barcos, durmientes, obras de infraestructura, estructuras off-

shore, etc., es decir que el desarrollo de la civilizacin moderna es decididamente dependientedel hormign. Este material presenta ventajas y desventajas que se deben evaluar en elmomento de decidir el material a utilizar en una obra determinada:

VENTAJAS DESVENTAJAS

Durable Baja resistencia a traccinResistente Baja ductilidadEconmico Inestabilidad volumtricaEcolgico Baja relacin resistencia / pesoMoldeable Verstil No resiste el ataque cidoPropiedades estticasResistente al fuegoFabricacin in situ

Material durable

La durabilidad es la propiedad ms importante de los materiales. Principalmente, el hormignes elegido por su durabilidad frente al agua, es un material que se puede emplear en obras dealmacenaje, control y transporte de agua. Elementos estructurales expuestos a la humedad,como pilotes, fundaciones, pisos, vigas, columnas, pavimentos, etc. se construyengeneralmente con hormign. El acero y la madera no son materiales resistentes a la accin delagua, por este motivo tambin, el hormign resulta competitivo.

Versatilidad y propiedades estticas

El hormign tienen la posibilidad de realizar elementos de variadas formas y tamaos. En elestado fresco permite rellenar y moldear diferentes tipos y formas de encofrados y moldes.

Horas despus, los encofrados pueden ser removidos para su reutilizacin, cuando el hormignse ha solidificado y endurecido. Las formas, colores y texturas diferentes son elementos quepermiten una amplia gama de posibilidades en el orden esttico de las construcciones.

Material econmico

La economa del empleo del hormign en la construccin se basa en los siguientes aspectos:

Empleo en su elaboracin de materias primas generalmente abundantes.

Menor cantidad de energa para su fabricacin.

Empleo de mano de obra no altamente calificada.

Estructuras que necesitan poco mantenimiento.

Es ms econmico que otros materiales, p.e. el acero.



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Material ecolgico

Los desechos o subproductos industriales representan un problema de contaminacinambiental. El hormign y especialmente, el cemento permiten emplear en su fabricacinsubproductos, tales como cenizas volantes, escorias, en volmenes no despreciables. Adems,el hormign se emplea para almacenar residuos contaminantes.

Historia del cemento y el hormignA modo de ejemplo se presenta hechos importantes en la historia del hormign y el cemento:

12.000.000 AC Reacciones entre la caliza y aceite de esquistos durante la combustinespontnea ocurrida en Israel para formar un depsito natural de compuestos de cemento.

3000 AC Los Egipcios usaron barro mezclado con paja para unir ladrillos secos. Tambinayudaron al descubrimiento del mortero a la cal y de yeso como una agente ligante para laconstruccin de las Pirmides.

3000 AC Se usaron materiales cementicios para unir al bamb en los botes y el la GranMuralla.

300 AC Los Romanos emplearon caliza en escamas con una ceniza volcnica denominada

puzolana, encontrada cerca de Pozzuoli en la baha de Npoles. Emplearon caliza como unmaterial cementicio. Pliny inform acerca de una mezcla de mortero de 1 parte de caliza con 4partes de arena. Vitruvio inform una de 2 partes de puzolana con 1 parte de caliza. Seemplearon grasa animal, leche, y sangre como aditivos.

Aqu aparece el vocablo CEMENTO, que proviene del latn CAEMENTUM, que es unacontraccin de CAEDIMENTUM, que a su vez se relaciona con CAEDERE, que significaCORTAR, DIVIDIR.

CAEMENTUM era un conjunto de fragmentos de piedra, de mrmol, rocas y otros materiales,obtenidos por CORTE o DIVISION. Al mezclarlos con cal y puzolana, se produca susolidificacin, digna de ser admirada, segn dice Vitruvio, efficit res admirandas. A esteconjunto ya endurecido se lo segua llamando CAEMENTUM (como si se dijera cascajo) ancuando era una parte de la unidad total y no era el ligante, que fue siempre la puzolana.

Existe tambin una especie de polvo que por su naturaleza produce cosas dignas de seradmiradas. Se produce en las regiones de Buias, en los campos de los municipios que estnalrededor del Monte Vesubio; el cual polvo, mezclado con cal y cascajo(piedra partida), no sloda firmeza a todo edificio, sino que tambin cuando se erigen moles en el mar, endurecen bajoel agua.

Del mismo modo que, siglos ms tarde a la adicin de materiales obtenida por accin mecnicadentro de un recipiente llamado mortero, se le llamara mortero.

193 AC l Aemelia PorticuHouse hecho de huesos ligados para formar hormign.

200 DC El Panten Romano.

1678 Joseph Moron escribi acerca del fuego escondido en la cal calcinada que aparece luego

del agregado de agua.1756 John Smeaton, Ingeniero ingls, redescubri el cemento hidrulico a travs de losensayos repetidos del mortero en agua salada y agua corriente.

1796 James Parker de Inglaterra patent un cemento hidrulico natural, calcinando ndulos decaliza impura que contena arcilla, llamado Cemento Parker o Cemento Romano.

1812-1813 Louis Vicat, de Francia, prepar cal hidrulica artificial calcinando mezclassintticas de caliza y arcilla.

1850 Jean Louis Lambot fue el primero en emplear armaduras en los botes.

1850-1880 Francois Coignet, un constructor francs, es el responsable del primer uso ampliodel hormign en edificios.



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1887 Henri Le Chatelier, de Francia, estableci las relaciones entre los xidos para preparar lacantidad adecuada de cal para producir cemento portland. Denomin a los componentes:Alita(silicato triclcico), Belita(silicato diclcico), y Celita(aluminatoferrito tetraclcico). Propusoque el endurecimiento es causado por la formacin de los productos cristalinos de la reaccinentre el cemento y el agua.

1902 Thomas Edison fue el pionero en el ulterior desarrollo del horno rotatorio.

1927 Eugene Freyssinet desarrolla exitosamente el hormign pretensado.

1930 Eduardo Torroja, disea en primer techo de cscara delgado en Algeciras.

1931 Le Corbusier construye la Villa Saboya.

1935 Se construyen las primeras represas importantes de hormign, Hoover Dam y GrandCoulee Dam.

1940 Los Construction Technology Laboratories perfeccionan el hormign con aireincorporado.

1956 Se construye el Museo Guggenheim con hormign reforzado.

1961 Le Corbusier construye el complejo gubernamental en Chandigara, India. Las Torres

Gemelas de Bertrand Goldberg en Marina City marcaron el comienzo del empleo del hormignreforzado en modernos rascacielos y fijaron el rcord de 180 m de altura. Se emplea porprimera vez hormign de 40 MPa en las columnas ms bajas. Primer estructura de deportes enhormign en forma de domo. Lake Point Towers, 70 pisos, 200m de altura, hormign de 50MPa.

1970 Se introduce el refuerzo con fibras en el hormign.

1975 Water Tower Place, 265m de altura, hormign de 60 MPa, empleandosuperplastificantes.

1985 El hormign de la mayor resistencia se us en el edificio de Union Plaza en Seattle,Washington.

1989 Scotia Plaza Building, Toronto, 280 m de altura.

1989 Two Prudential Plaza, en Chicago, de 280 m de altura.

1996 Petronas Twin Towers, 450 m de altura.

Materiales constitutivosEl hormign es bsicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta,compuesta de cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava(piedra triturada, piedra machacada, etc.), creando una masa similar a una roca. Esto ocurrepor el endurecimiento de la pasta en consecuencia de la reaccin qumica del cemento con elagua.Otros materiales cementantes (cementcios, cementosos) y adiciones minerales se puedenincluir en la pasta.

Generalmente los agregados (ridos) se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregadosfinos pueden ser arena natural o artificial (manufacturadas) con partculas de hasta 4.78 mm;agregados gruesos son las partculas retenidas en la malla de 4.78 mm y pueden llegar hasta150 mm (6 pulg.). El tamao mximo del agregado grueso comnmente empleado es 19 mm o25mm (34 pulg. o 1 pulg.). Un agregado de tamao intermedio, cerca de 9.5 mm (38 pulg.) es,algunas veces, adicionado para mejorar la granulometra general del agregado.La pasta se compone de materiales cementantes, agua y aire atrapado o aire incluido(intencionalmente incorporado).La pasta constituye aproximadamente del 25% hasta 40% del volumen total del hormign. Enla figura se muestra que el volumen absoluto del cemento est normalmente entre 7% y 15% yel volumen del agua est entre 14% y 21%. El contenido de aire atrapado vara del 4% hasta8% del volumen.



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Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total delhormign, su seleccin es muy importante. Los agregados deben componerse de partculascon resistencia mecnica adecuada y con resistencia a las condiciones de exposicin y nodeben contener materiales que puedan causar deterioro del hormign. La granulometracontinua de tamaos de partculas es deseable para el uso eficiente de la pasta.

Variacin de las proporciones usadasen el hormign, en volumen absoluto.Las barras 1 y 3 representan mezclas

ricas con agregados de pequeotamao. Las barras 2 y 4 representan

mezclas pobres con agregadosgruesos grandes.

La calidad del hormign depende de la calidad de la pasta y del agregado y de la unin entrelos dos. En un hormign adecuadamente confeccionado, cada y toda partcula de agregado escompletamente cubierta por la pasta y todos los espacios entre las partculas de agregados sellenan totalmente con pasta, como se ensea en la figura.Para cualquier grupo de materiales y condiciones de curado, la calidad del hormignendurecido es fuertemente influenciada por la cantidad de agua usada con relacin a lacantidad de cemento. Cuando grandes cantidades de agua son innecesariamente empleadas,ellas diluyen la pasta de cemento (la cola o pegamento del hormign). Las ventajas de ladisminucin de la cantidad de agua son: Aumento de la resistencia a la compresin (resistencia en compresin) y de la resistencia aflexin

Disminucin de la permeabilidad, entonces disminucin de la absorcin y de la permeabilidad Aumento de la resistencia a la intemperie Mejor unin entre hormign y armadura Reduccin de la contraccin y de la fisuracin (agrietamiento, fisuramiento) Menores cambios de volumen causado por el humedecimiento y el secadoCuanto menos agua se usa, mejor es la calidad del hormign, si es que la mezcla se puedeconsolidar adecuadamente.Menores cantidades de agua de mezcla (mezclado) resultan en mezclas ms rgidas (secas);pero, con vibracin, an las mezclas ms rgidas pueden ser fcilmente colocadas. Por lo tanto,la consolidacin por vibracin permite una mejora de la calidad del hormign.Tanto las propiedades del hormign fresco (plstico) como del hormign endurecido se puedencambiar con la adicin al hormign de aditivos qumicos, normalmente en la forma lquida,durante la dosificacin. Los aditivos qumicos comnmente se emplean para (1) el ajuste del

tiempo de fraguado o de endurecimiento, (2) la reduccin de la demanda de agua, (3) elaumento de la trabajabilidad (manejabilidad, docilidad), (4) la inclusin intencional de aire y (5)el ajuste de otras propiedades del hormign fresco o endurecido.Despus de terminar el proporcionamiento, dosificacin, colocacin (hormigonado, puesta,colado), consolidacin, acabamiento (terminacin, acabado) y curado adecuados, el hormignse endurece, se transforma en un material no-combustible, durable, resistente a la abrasin eimpermeable lo cual requiere poca o ninguna conservacin (mantenimiento). Adems, elhormign es un excelente material de construccin porque se lo puede moldear en una granvariedad de formas, colores y texturas para ser utilizado en un nmero ilimitado deaplicaciones.



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Seccin transversal del hormign endurecido, confeccionado con grava redondeada de slice (izquierda) ycalcreo (derecha). La pasta de cemento y agua cubre completamente cada partcula de agregado y llenalos espacios entre las partculas.

Proceso tecnolgico de fabricacin del hormignEl transporte, colocacin, compactacin, proteccin y curado, se realizar en forma tal que una

vez retirados los encofrados se obtengan estructuras compactas, de aspecto y texturauniformes, resistentes, impermeables, seguras y durables, y en un todo de acuerdo a lasnecesidades del tipo de estructura y a los requisitos especificados en el CIRSOC 201.Se analizarn las caractersticas de cada una de las etapas de la ejecucin del hormign, deacuerdo con el siguiente orden:

1) Acopio de materiales2) Transporte hasta la planta de dosificacin3) Dosificacin4) Mezclado5) Transporte de la mezcla fresca6) Colocacin7) Compactacin

8) Curado

1-Acopio de los materialesDebe preverse por anticipado la superficie necesaria para el depsito de los diferentescomponente de la mezcla.En grandes obras se destinan distintos sectores a los agregados de diferentes orgenes ygranulometras (por ejemplo arenas de 2 tipos y agregados gruesos naturales o triturados dedistintos tamaos). En el caso en que se prevea la provisin de agregados de distintosorgenes debern reservarse a su vez espacios separados para no mezclar, por ejemplo, arenanatural con triturada o piedra partida con canto rodado. No es aconsejable formar pilaspiramidales o cnicas de gran altura, porque provocan segregacin de los materiales; aqu seproduce un compromiso superficie/altura, pues a menor altura, mayor superficie ocupada. Loslugares de acopio deben ser planos, de superficie firme y bien drenada.

El cemento es un material sensible a la humedad, si se mantiene seco, va a retener su calidadindefinidamente. El cemento almacenado en contacto con el aire hmedo o humedad fragualentamente y tiene menos resistencia que un cemento mantenido seco.

2- Transporte hasta la planta de dosificacinEl cemento en la actualidad tiende a ser transportado a granel, en recipientes llenados yvaciados con aire comprimido; debe tenerse la precaucin de asegurar en caso de usarcemento en silos, que no se mezclen distintas partidas, cada silo debe usarse con el cementoproveniente de una partida hasta que se termine.No se deberan almacenar bolsas de cemento en pisos hmedos, sino colocarlos sobre palletso tarimas, apiladas juntas para reducir la circulacin de aire, pero no cercana a los murosexteriores. En caso que las bolsas deban ser mantenidas en acopio durante un largo tiempo sedeberan cubrir con pelculas impermeables.



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3-DosificacinEn el caso de los hormigones, el conocimiento de la dosificacin es fundamental para losproyectistas y directores de obras: permite a los primeros especificar la clase de hormign paraque sus propiedades, tales como la resistencia a los esfuerzos, durabilidad, etc. respondan alas condiciones de los proyectos o de los reglamentos; y a los segundos con los materiales

disponibles en obra, confeccionar hormigones que cumplan con las propiedades especificadas.En ambos casos el objetivos es la predeterminacin de las propiedades de los hormigones conel ms alto grado de exactitud posible.Es decir que dosificar es, en cierta forma, pronosticar presuponiendo que mezclando ciertosmateriales de caractersticas ms o menos conocidas en determinadas proporciones la mezclase comportar, tanto en el estado fresco como en el endurecido, dentro de un cierto margen deerror (que puede ser o no tolerable), de acuerdo con las condiciones prefijadas.Podemos separar los mtodos utilizados para dosificar hormigones en 3 grandes grupos, el 1podra denominarse emprico, el 2 semiemprico y el 3 racional.Ubicamos en el primer grupo a los procedimientos en que los materiales componentes seproporcionan por unidades de volumen o de peso, sin estudiar ni tener en cuenta lascaractersticas de los materiales componentes. Esta forma de dosificar slo son justificables enobras de muy pequea importancia en la que se prevean muy bajas tensiones de trabajo para

el hormign.Damos la denominacin de semiempricas a las dosificaciones en que se fija la relacinagua/cemento en peso mientras que los agregados se proporcionan mediante tanteossucesivos utilizando pastones de prueba, variando las cantidades de aquellos para unacantidad fija de pasta cementicia, hasta conseguir la trabajabilidad y consistencia adecuada.En tercer trmino ubicamos a las dosificaciones denominadas racionales, slo por razones denomenclatura ya que se basan tambin en datos empricos, en las que adems de fijar larelacin agua /cemento en peso, se determinan los contenidos ptimos de cada uno de loscomponentes en base al estudio de las caractersticas fsicas de los agregados.Los sistemas ms evolucionados consisten en una serie de tolvas en cuya para inferior hayrecipientes que pueden llenarse mediante compuertas gobernables desde un comando, en lossistemas manuales el operador, mediante palancas cierra o abre las compuertas, hasta lograrque las cantidades de materiales que entren en los baldes sean las correspondientes a las

indicadas por el estudio de dosificacin; esto se determina observando las lecturas de loscuadrantes de bsculas vinculados con estos baldes.En los sistemas automticos, basta fijar las cantidades en un tablero, para que los recipientesse llenen en las cantidades especificadas.

4-Mezclado

Todo hormign se debe mezclar completamente hasta que tenga una apariencia uniforme, con

todos sus ingredientes igualmente distribuidos. El objeto del mezclado es la de cubrir lasuperficie de todas las partculas de agregado con pasta de cemento, hacer una masauniforme. Esta uniformidad no debe perturbarse en el proceso de descarga.El mezclado del hormign a mano es caro en mano de obra y en tiempo. El reglamentoCIRSOC 201 admite este procedimiento solo en casos excepcionales, para pequeos

volmenes de hormign de resistencia menor de 80 kg/cm

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, o para completar el moldeo de unelemento estructural en caso de desperfecto de la hormigonera.Las mezcladoras no se deben cargar ms que sus capacidades y se deben operar en lavelocidad de mezclado recomendada por el fabricante. Se puede aumentar la produccin conel uso de mezcladoras mayores o con mezcladoras adicionales, pero no a travs del aumentode la velocidad de mezclado o de la sobrecarga del equipo con el cual se cuenta. Si las palas(aspas o paletas) de la mezcladora se desgastan o se recubren con hormign endurecido, elmezclado va a ser menos eficiente. Estas condiciones se deben corregir.

Mezclado Estacionario

El hormign a veces se mezcla en la obra a travs de una mezcladora estacionaria. Lasmezcladoras estacionarias incluyen tanto las mezcladoras en obra como las mezcladoras enplantas de hormign elaborado. Estn disponibles en volmenes de hasta 9 m y pueden ser

del tipo basculante o fijo o del tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta.



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Todos los tipos pueden estar equipados con palas de carga y algunos son equipados con uncanaln de descarga giratorio. Muchas mezcladoras estacionarias tienen dispositivos paramedir el tiempo y algunos se pueden regular para que no se pueda descargar la mezcla sinohasta que haya transcurrido el tiempo designado.Este tiempo vara con el tipo de mezcladora utilizada. En el sentido estricto, no es el tiempo demezclado, sino el nmero de revoluciones de la mezcladora, el que marca el criterio para lograr

un mezclado adecuado. Generalmente con veinte revoluciones resulta suficiente.No pueden darse reglas generales sobre el orden de ingreso de los materiales a la mezcladora,por que dependen de las propiedades, tanto de la mezcla como de la mezcladora.Generalmente, se coloca al principio una pequea cantidad de agua (hasta un 10% del agua demezclado) seguida de todos los materiales slidos, que de ser posible se deben agregar enforma uniforme y simultnea. Es aconsejable que la mayor parte del agua se agregue al mismotiempo, dejando el resto para despus de efectuada la mezcla de los materiales slidos.Cuando se emplean pequeas mezcladoras, es conveniente alimentarlas primero con elagregado fino, parte del grueso y el cemento. Despus, el agua y finalmente el resto delagregado grueso para que rompa los posibles grumos que se han formado.Si se utilizan aditivos retardadores o reductores de agua, se los debe adicionar siempre en lamisma secuencia en el ciclo de carga. De otra manera, pueden ocurrir grandes variaciones enel tiempo de fraguado o en el porcentaje de aire incluido (incorporado). La adicin del aditivo

debe completarse dentro del primer minuto despus de la adicin completa del agua alcemento o antes del inicio de los ltimos del ciclo de mezclado, cualquiera que ocurraprimero. Si se emplean dos o ms aditivos en la misma mezcla de hormign, deben seradicionados separadamente.

Hormign Elaborado

El hormign elaborado se dosifica y se mezcla fuera de la obra y se entrega en la construccinen el estado fresco. Se puede producir por uno de los siguientes mtodos:1. El hormign se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria en la planta y se loentrega en un camin agitador, en un camin mezclador operando en la velocidad de agitacino en un camin no agitador.2. El hormign se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado secompleta en el camin mezclador.

3. El hormign mezclado en el camin se mezcla completamente en el camin mezclador.Cuando se emplea un camin mezclador para el mezclado completo, normalmente serequieren de 70 a 100 revoluciones del tambor y de las palas en la tasa de rotacin designadapor fabricante como velocidad de mezclado para producir hormign con la uniformidaddeseada. Despus de 100 revoluciones, stas se deben realizar a una tasa de rotacindesignada por el fabricante como velocidad de agitacin. La velocidad de agitacin esnormalmente de 2 a 6 rpm y la velocidad de mezclado de 6 a 18 rpm. El mezclado convelocidades elevadas por periodos prolongados de ms de 1 hora, puede resultar en prdidade resistencia, incremento de la temperatura, prdida excesiva del aire incorporado y prdidaacelerada del asentamiento del hormign.Cuando se usan camiones mezcladores, se limita el tiempo entre mezclado y descargacompleta del hormign en la obra a 1 hora o antes que el camin haya logrado 300revoluciones despus de la adicin del agua al cemento y agregados, o de introducir elcemento a los agregados. Los mezcladores y agitadores se deben siempre operar dentro delos lmites de volumen y velocidad de rotacin designados por el fabricante del equipo.

5-Transporte del hormign frescoLos medios empleados para el transporte del hormign son variadsimos y pueden consistir encarros, volquetes, baldes con fondo provistos de compuerta, bombas, cintas transportadoras,camiones volcadores, camiones agitadores, etc. Las condiciones a cumplir por el transporteson las siguientes:

a) no producir segregacinb) evitar evaporacinc) tiempo mnimo, para que no comience el fraguado.



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Esquema de planta elaboradora de hormign (PCA)



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6-Colocacin del hormign

El hormign se debe depositar en forma continua lo ms cerca posible de su posicin final sinsegregacin. En la construccin de losas, la colocacin debe empezar a lo largo del permetroen un extremo del trabajo, descargando cada amasada contra el hormign colocadoanteriormente. No se debe verter el hormign en pilas separadas para luego nivelarlo ytrabajarlo simultneamente, ni tampoco se debe colocar el hormign en pilas grandes y

moverlo horizontalmente para su posicin final. Tales prcticas resultan en segregacin, puesel mortero tiende a fluir adelante del material grueso.En general, se debe colocar el hormign en muros, losas espesas o cimentaciones en capashorizontales de espesor uniforme y cada capa se debe consolidar totalmente antes de lacolocacin de la prxima capa. La velocidad de colocacin debe ser suficientemente rpidapara que el hormign colocado previamente no haya fraguado cuando se coloque la capasiguiente sobre l. Las capas deben tener un espesor de 150 mm a 500 mm en elementosreforzados y de 380 mm a 500 mm en hormign masivo. El espesor depender del ancho delos encofrados y de la cantidad de armaduras.Algunas veces, se coloca el hormign a travs de aberturas, llamadas ventanas, en los ladosde los encofrados altos y estrechos. Cuando un canaln descarga directamente a travs de laabertura, sin el control del flujo del hormign en su extremidad, hay peligro de segregacin. Sedebe usar una tolva colectora afuera de la abertura para permitir que el hormign fluya

suavemente a travs de la abertura, disminuyendo la tendencia de segregacin.

Consideraciones para colocacin (AAHE)

7-Compactacin del hormign

La consolidacin es el proceso de compactacin del hormign fresco, para moldearlo dentro delos encofrados y alrededor de los elementos insertos y de las armaduras y para eliminar laconcentracin de piedras, agujeros y aire atrapado.La compactacin se realiza a travs de mtodos manuales o mecnicos. El mtodo escogidodepende de la consistencia de la mezcla y de las condiciones de colocacin, tales como lacomplejidad de los encofrados y la cantidad y espaciamiento de las armaduras. Normalmente,

los mtodos mecnicos que usan vibracin interna o externa son los mtodos preferidos deconsolidacin.Las mezclas trabajables y fluidas se pueden consolidar con varillado manual, es decir,insertando, repetidamente, en el hormign una varilla u otra herramienta adecuada. La varilladebe ser suficientemente larga para alcanzar el fondo del encofrado o de la capa ysuficientemente delgada para pasar fcilmente entre las armaduras y los encofrados.La consolidacin mecnica adecuada posibilita la colocacin de mezclas poco fluidas, con bajarelacin agua/material cementante y alto contenido de agregado grueso, caractersticasnormalmente asociadas a hormigones de alta calidad, an en elementos densamentereforzados. Entre los mtodos mecnicos estn la centrifugacin, usada para consolidarhormigones con asentamiento entre moderado a alto que se emplean para fabricar tubos,postes y pilotes; las mesas de golpeo o de cadas, usadas para compactar hormigones muyrgidos de bajo asentamiento que se emplean en la produccin de unidades prefabricadas de

hormign arquitectnico; y la vibracin interna y externa.



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Consideraciones para vibracin interna (AAHE)

Desencofradodo o desencofrado

Es ventajoso dejar los encofrados en su lugar el mayor tiempo posible para continuar el periodode curado. Sin embargo, hay veces que es necesario la remocin de los encofrados lo mspronto posible. Por ejemplo, donde se especifica un acabado frotado, los encofrados se debenremover temprano para permitir el primer frotado antes que el hormign se vuelva muy duro.Adems, el desencofrado rpido es necesario para la reutilizacin inmediata de los encofrados.En cualquier caso, no se los debe remover hasta que el hormign sea suficientementeresistente para soportar los esfuerzos de las cargas muertas (peso propio) de la estructura ycualquier carga impuesta de la construccin. El hormign debe tener dureza suficiente paraque la superficie no se dae de ninguna manera cuando se desencofre con razonable cuidado.En general, en hormigones con temperatura superior a 10 C, los encofrados laterales con

espesor razonable de secciones apuntaladas se pueden remover despus de 24 horas de lacolocacin del hormign. Los encofrados de las vigas y losas de piso y sus apuntalamientos sepueden remover entre 3 y 21 das, dependiendo del tamao del elemento y del desarrollo de laresistencia del hormign. En la mayora de las condiciones, es mejor confiar en la resistenciadel hormign determinada a travs de ensayos de especimenes curados en la obra en vez deelegir arbitrariamente una edad para la remocin de los encofrados.Para la remocin de los encofrados, el diseador debe especificar los requisitos de resistenciamnima para varios elementos. La relacin entre edad y resistencia se debe determinar a travsde muestras representativas del hormign usado en la estructura y curado en el campo, bajolas condiciones de obra. Sin embargo, no se debe olvidar que las resistencias se afectan porlos materiales usados, temperatura y otras condiciones. Por lo tanto, el tiempo necesario parael desencofrado vara de obra en obra.

8-Curado del hormignEl curado es la manutencin de la temperatura y del contenido de humedad satisfactorios, porun periodo de tiempo que empieza inmediatamente despus de la colocacin y del acabado,para que se puedan desarrollar las propiedades deseadas en el hormign. Siempre se debeenfatizar la necesidad de curado pues tiene una fuerte influencia sobre las propiedades delhormign endurecido, o sea, el curado adecuado hace que el hormign tenga mayordurabilidad, resistencia, impermeabilidad y estabilidad dimensional. Las losas expuestas sonespecialmente sensibles al curado, pues se puede reducir significantemente el desarrollo de laresistencia mecnica y la resistencia a la congelacin-deshielo en su superficie, cuando elcurado no es apropiado.


Cuando el cemento portland se mezcla con el agua, empieza una reaccin qumica, llamada dehidratacin. El grado de hidratacin (extensin hasta la cual la reaccin se complet) tieneinfluencia sobre la resistencia y la durabilidad del hormign. El hormign recin mezcladonormalmente contiene ms agua que la requerida para la hidratacin del cemento, sin embargo


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la prdida excesiva de agua por evaporacin puede disminuir o prevenir la hidratacinadecuada. La superficie es particularmente susceptible a la hidratacin insuficiente porque seseca primero. Si la temperatura es favorable, la hidratacin es relativamente rpida en losprimeros das despus de la colocacin del hormign. Por lo tanto, es importante que seretenga agua en el hormign durante este perodo, o sea, se debe evitar la evaporacin oreducirla considerablemente.

Con el curado adecuado, el hormign se vuelve ms impermeable y ms resistente aesfuerzos, a abrasin y a congelacin-deshielo. El desarrollo de las propiedades es muy rpidoen los primeros das, pero despus contina ms lentamente por un periodo de tiempoindefinido. La figura muestra el desarrollo de la resistencia con relacin a la edad, dehormigones sujetos a diferentes perodos y temperaturas de curado, respectivamente.

Efecto del curado sobre la resistencia a compresin del hormign (PCA)

El mtodo de curado ms eficiente depende de los materiales y mtodos de construccinempleados y de la intencin de uso del hormign endurecido. En la mayora de las obras, elcurado normalmente involucra la aplicacin de compuestos de curado o la cobertura del

hormign fresco con hojas impermeables o yute (arpillera, estopa) hmeda. En algunos casos,tales como en el clima caluroso y en el clima fro, se necesitan cuidados especiales y el uso deotras precauciones.Se puede mantener el hormign hmedo (y en algunos casos a una temperatura favorable) atravs de tres mtodos de curado:

1. Mtodos que mantienen el agua de la mezcla presente durante los perodos iniciales deendurecimiento. Entre stos se incluyen encharcamiento o inmersin, rociado, aspersin oniebla y coberturas saturadas de agua. Estos mtodos permiten un cierto enfriamiento a travsde la evaporacin, que es benfico en clima caluroso.

2. Mtodos que reducen la prdida del agua de la mezcla de la superficie del hormign. Esto sepuede hacer cubrindose el hormign con papel impermeable o plstico o a travs de laaplicacin de compuestos formadores de membrana.

3. Mtodos que aceleran el desarrollo de la resistencia a travs del suministro de calor yhumedad adicional al hormign. Esto se realiza normalmente con vapor directo, espirales(serpentinas) de calentamiento o encofrados o almohadilla calentados elctricamente.

Propiedades del hormign en estado frescoEl estado fresco se define como el tiempo que transcurre entre el momento que se puso encontacto el agua con el cemento hasta cuando el hormign comienza a rigidizarse (fraguado).Muchas de las propiedades exigibles a un hormign en estado endurecido dependen de laspropiedades de este cuando se encuentra en estado fresco. Las caractersticas que debe teneruna mezcla fresca dependern de las caractersticas de la estructura a construirse y de losmtodos de colocacin y compactacin disponibles.

A continuacin se describen las principales caractersticas del estado fresco.



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Uniformidad

Esta propiedad debe ser mantenida en el tambor de mezclado, durante la colocacin ycompactacin, para lograr un hormign de propiedades fsico-mecnicas y de durabilidad seanhomogneas en toda su masa. La uniformidad se modifica por los fenmenos de segregacin yexudacin.

SegregacinEs la separacin de los constituyentes de una mezcla heterognea de modo que la distribucinde tamaos de las partculas componentes deja de ser uniforme. Las diferencias en tamao yen densidad de las partculas son las causas principales de la segregacin, pero su magnitudpuede disminuirse con la seleccin de una granulometra adecuada y un manejo cuidadoso delmaterial. Existen dos tipos de segregacin:

Segregacin interna: en este caso las partculas grandes tienden a separarse, (porasentamiento o descohesin) o la pasta se separa de los agregados.

Segregacin externa: las fuerzas exteriores que actan sobre el hormign fresco superan lasfuerzas internas de cohesin. Esto ocurre durante el transporte, colocacin y vibrado.

El hormign debe colocarse directamente en su posicin definitiva, sin moverlo, ni dejarlo fluir

sobre los encofrados, ni aplicarle un vibrado prolongado. El vibrado se suspende cuando dejande aparecer burbujas de aire en la superficie. En hormigones normales la segregacinproducir una gran concentracin de agregado grueso en la parte inferior del molde y en loshormigones livianos, ser en la parte superior, debido a su tendencia a flotar. La segregacinorigina en la estructura puntos de muy baja resistencia, se forman zonas sin morterodenominados nidos de abeja, que permiten l ataque al hormign y al acero, de fluidosagresivos. As se disminuye la seguridad de la estructura y su vida til.

Ensayos de segregacin

Se utiliza un ensayo ideado por Popovics (Figura 1). Se llena un molde de altura adecuada conhormign y el mismo es compactado. Luego, se extraen muestras del material fresco de laspartes superior e inferior, en forma separada. Se determina por lavado sobre el tamiz de 4.75

mm el porcentaje de agregado grueso en las dos muestras. El factor de segregacin, FS, secalcula como el cociente de los pesos de agregado grueso:

FS = (Ps/Pi)

La segregacin no es importante para valores de FS entre 1 y 1,1.

Esquematizacin del ensayo de segregacin (Bascoy)

Exudacin

Este mecanismo es una forma especial de segregacin, donde parte del agua de amasadotiende a ascender hacia la superficie del hormign recin colocado, por ser el componente demenor densidad de la mezcla y a la poca capacidad de la estructura granular para retenerla.Como consecuencia de la exudacin la parte superior del hormign tiene un relacin a/c mayor,es porosa, dbil al desgaste y al efecto de congelacin. Debajo de las partculas de agregadogrueso se acumula agua debilitando la interfaz pasta-agregado. Tambin, este efecto seproduce debajo de las armaduras, disminuyendo la adherencia entre el hormign y el acero.



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Efectos de la exudacin (Bascoy)

Ensayo de exudacin

Se llena un molde normalizado con hormign fresco, y se mide peridicamente el volumen deagua exudado o el descenso de un punto de la superficie de hormign (Figura 3) y sedetermina los siguientes parmetros:

Velocidad de exudacin: Se mide en centmetros de asentamiento o volumen de agua exudadapor unidad de tiempo. La velocidad en la primera etapa de este proceso es constante.

Capacidad de exudacin:Esta dada por el porcentaje de agua de mezclado que se exuda. Unvalor mximo de exudacin un 10%.

Tiempo de exudacin: la exudacin continua hasta que la pasta de cemento ha endurecido losuficiente, o hasta que se logra un equilibrio entre las fuerzas actuantes, y el descenso delmaterial granular finaliza. Tambin el efecto de fondo en recipientes poco profundos, y el efectopared en recipientes esbeltos, pueden ser la causa de la finalizacin de la exudacin.

Ensayo de exudacin (UNICEN)

La resistencia del hormign se ve seriamente afectada por el grado de compactacin por ello laconsistencia de la mezcla debe permitir su transporte, colocacin y terminacin sin segregaciny eliminar las burbujas de aire atrapado en la hormigonera.

Definicin de Trabajabilidad

Es la cantidad de trabajo interno til que se necesita para producir una compactacin completade la mezcla de hormign. Se habla de trabajo til porque parte de la energa se gasta envibrar los encofrados, capas de hormign ya compactadas o endurecidas.

Un hormign es trabajable, segn Waltz, cuando:

- es fcilmente bien mezclado con un esfuerzo razonable.- no se produce segregacin ni exudacin durante el transporte, colocacin y compactado.- es correctamente compactado con los equipos disponibles.- la exudacin no produce canales o nidos de abejas significativos.

Para describir el estado fresco del hormign se emplea el trmino consistenciaque es larelativa movilidad o habilidad del hormign o mortero para fluir. Los trminos trabajabilidad yconsistencia tienen cierto parecido pero miden distintas caractersticas. Dos hormigones deigual consistencia (igual asentamiento) pueden tener distinta trabajabilidad en el caso que uno

contenga canto rodado y otro piedra partida. Este ltimo ser menos trabajable por que su



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forma y textura originan una mayor friccin interna, que dificulta su movilidad y compactacin.Tambin esto se cumple en el caso de hormigones con y sin aire intencionalmente incorporado.Las burbujas de aire incorporado disminuyen la friccin interna de la mezcla.

Prueba de Asentamiento (IRAM 1536: 1978)

Es conocido como el ensayo de cono de Abrams, no mide la trabajabilidad, mide la

consistencia (deformabilidad) pero es til para detectar variaciones en la uniformidad de lamezcla de proporciones nominales determinadas. El mtodo es sensible para variaciones delcontenido de agua. El rango de validez de este ensayo esta comprendido entre los 2 y 17 cm.El coeficiente de variaciones del orden del 10 %,siendo un valor normal para otros tipos deensayos. Es aplicable a hormigones plsticos con agregados gruesos hasta tamao nominal de37.5 mm. En el caso de agregados de mayor tamao, el mtodo es aplicable cuando se realizasobre la fraccin de hormign que pasa el tamiz IRAM 37.5 mm.

Procedimiento de Ensayo

Se llena el molde troncocnico, de 30cm de altura y de dimetros superior de 10 cm e inferiorde 20 cm, en tres capas de igual volumen, con una muestra de hormign representativa delpastn. Cada capa se compacta con 25 golpes con una varilla de acero de 16 mm de dimetro,con punta redondeada. Se enrasa y luego, se retira el molde. Se mide el asentamiento de la

mezcla. Si la masa de hormign se rompe se debe repetir el ensayo dado que la rotura puededeberse a un mal llenado o a la falta de cohesin de la mezcla.

Influencia de la temperatura y el tiempo sobre el asentamiento (Bascoy)

Aspecto, Asentamiento y Mtodo de Compactacin.

Rango

Consistencia Remoldeo (V)(seg.)

Asentamiento (A)(cm)

Extendido (E)(cm)

Ensayo de evaluacin aplicable

Muy seca5,0< V 50,0

2,0- - - - - - - - - - - - Tiempo de remoldeo en disp. VeBe

Seca - - - - - - 2,0< A 5,0 1,0 - - - - - - Asentamiento del cono de Abrams

Plstica - - - - - - 5,0< A 10,0 2,0 - - - - - - Asentamiento del cono de Abrams

Muy plstica - - - - - - 10,0< A 15,0 2,0 50< E 55 1,0Asentamiento del cono de AbramsExtendido en la mesa de Graf

Fluida - - - - - -15,0< A 18,0 3,0

(*)55< E 60 2,0

Asentamiento del cono de AbramsExtendido en la mesa de Graf

Muy fluda - - - - - - - - - - - - 60< E 65 2,0 Extendido en la mesa de Graf

(*) La tolerancia en + es vlida siempre que el asentamiento medido sea igual o menor que 20,0 cm.



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Este ensayo se complementa con una observacin del comportamiento del materialdesmoldado sometido a un golpeteo lateral con la varilla de compactar. Tambin se debeobservar la terminacin de la superficie del hormign al ser tratada con la cuchara de albail,esto nos permite establecer si existe un exceso de arena o de agregado grueso. El conjunto deinformacin dado por estas tres determinaciones nos permiten tener una idea ms acabada dela trabajabilidad. El reglamento CIRSQC 201 establece diferentes mbitos de consistencia que

se muestran en la Tabla anterior.Prueba de fluidez (IRAM 1690:1986)

Esta prueba indica la consistencia y la tendencia a la segregacin del hormign, midiendo ladispersin de un pequeo volumen de material sujeto a un nmero establecido de sacudidassobre una mesa de Graf. Esta prueba es valiosa para estudiar la segregacin, da tambin unabuena idea de la consistencia de las mezclas rgidas, ricas y ms bien cohesivas. El aparatoconsta de una mesa de latn de 76 x 76 cm y montada de una manera que pueda ser sacudidapor medio de cadas de 4 cm. Se llena molde troncocnico de 20 cm de altura y dimetros de13 y 20 cm, en dos capas compactadas 10 veces con la varilla de compactacin. Se retira elmolde. Se levanta la mesa y se la deja caer 15 veces en 25 seg. Se miden dos dimetros,perpendiculares, de la mezcla esparcida, tomando el valor promedio como extendido (Figura7).

Este mtodo tiene como inconveniente que mezclas muy fluidas, con alto contenido de agua,dan una fluidez alta, aunque no resultan ser sinnimo de trabajabilidad. El material en estecaso es segregable.

Ensayo de la mesa de Graf (Bascoy)

Prueba de remoldeo de VeBe (IRAM 1767:2004)

Este ensayo es afn a la prueba de remoldeo. Aqu se omite el anillo interior y la compactacinse logra por medio de una mesa vibradora. La prueba finaliza cuando la placa de vidrio superiorqueda totalmente mojada por el hormign. El parmetro que se mide es el tiempo necesario

para remoldear la mezcla. El campo de aplicacin es el de hormigones muy secos. Estemtodo es representativo de la forma en que el material se coloca en obra. El nombre delmismo se debe a las iniciales de su inventor, V. Bahrner, de Suecia (figura 8).


Ensayo de remoldeo de VeBe (IRAM)


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Fraguado del hormign

El ensayo de tiempo de fraguado del hormign se realiza sobre una mezcla con las condicionesen que ser utilizada en obra, y su resultado sirve para establecer el tiempo en que el materialse puede colocar, compactar, terminar superficialmente, sin destruir los vnculos fsico-qumicosque se van formando.

El fraguado del hormign se determina sobre una muestra de mortero obtenido por tamizadodel hormign con las proporciones y materiales tal cual se emplear en obra. Sobre el morteroperidicamente se determina la resistencia a la penetracin con una aguja Proctor. A medidaque el material va rigidizndose, se cambia la aguja por otra ms fina a fin de disminuir elesfuerzo para alcanzar una penetracin de una pulgada. Los valores de resistencia apenetracin se grafican en funcin del tiempo. Se establece que el tiempo de fraguado inicialse corresponde con una resistencia a penetracin de 35 kg/cm

2, y el tiempo final cuando la

resistencia alcanza los 280 kg/cm2.

Ensayo de semi-esfera de Kelly (Bascoy)

Propiedades del hormign endurecidoEl hormign presenta caractersticas favorables en el estado endurecido que le permiten ser unmaterial de uso masivo en las construcciones civiles. La ms importante de las propiedades deeste material en ese estado, es la durabilidad. Aunque siempre se hace hincapi en laresistencia, tal vez por que es ms fcil de evaluar y resulta muy til a los proyectistas para elclculo y diseo de una estructura de hormign armado. Los procesos de deterioro delhormign y del acero de refuerzo generalmente se discuten en un mbito que no incluye a loscalculistas.

Durabilidad

Se define como durabilidad a la habilidad del material para resistir la accin de la intemperie,los ataques qumicos, abrasivos y cualquier otro proceso de deterioro. Es indispensable que elhormign mantenga su forma original, su calidad y serviciabilidad cuando est expuesto almedio ambiente, tal cual ha sido proyectado. Cuando esto ocurre se afirma que el hormign esdurable.

Los factores que alteran esta propiedad pueden ser externos o internos. Las primeras causaspueden ser originadas por condiciones atmosfricas desfavorables, temperaturas extremas,abrasin, ataques por lquidos o gases. Las causas internas son la reaccin lcali-agregado,cambios volumtricos y, sobre todo, la permeabilidad del hormign.

La penetracin de iones en solucin puede afectar adversamente la durabilidad del hormign.Este ingreso depende de la permeabilidad del hormign y est determinado por la facilidad con

que el hormign puede saturarse de agua, por lo tanto, la permeabilidad se asocia



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directamente con la vulnerabilidad del hormign. El ingreso de lquidos al interior del hormignse puede originar por dos mecanismos:

Absorcin: es la capacidad de un material de retener agua en su masa.

Permeabilidad: es la propiedad de permitir la circulacin de agua a travs de l.

Ensayo de Permeabilidad (IRAM 1554:1983)

Se utilizan probetas de seccin cuadrada o circular de dimetros o lados de 15, 20 o 30 cm ycon un espesor mnimo de 15 cm, asegurando en todos los casos que las dimensiones seanmayores al triple del tamao mximo del agregado grueso. La superficie de estas probetas queno est afectada al ensayo se sella mediante dos capas de pasta de agua y cemento con unarazn a/c de 0.4. Posteriormente, se aplica agua a presin: 0.1 MPa durante las primeras 48hs, 0.3 MPa las siguientes 24 hs y 0.7 MPa las ltimas 24 hs. Una vez cumplido el ciclo deaplicacin de agua a presin, se dividir la probeta en dos mitades (aplicando carga con unaprensa), determinado sobre cada superficie la penetracin mxima de agua en el hormign.

Esquema de ensayo de permeabilidad (IRAM)

Succin capilar

La tendencia del material a absorber agua crea una succin capilar que es funcin de latensin superficial del lquido, y de la geometra y dimensiones de los poros.

La capacidad y la velocidad de succin del hormign y particularmente del hormign derecubrimiento es un parmetro asociado con la durabilidad de las estructuras de hormign.

Este comportamiento se ajusta a la siguiente expresin:

I= C+ S t1/2

donde I es la cantidad acumulada de aguaabsorbida, S la tasa de succin, t el tiempo deinmersin y C una constante que tiene encuenta la perturbacin inicial provocada por

las condiciones de ensayo y que depende dela terminacin de la superficie.

Representacin resultados de ensayode succin capilar (Menndez et. Al)



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Ensayo de succin capilar (IRAM 1871:2004)

El mtodo consiste en registrar el incremento de masa de una muestra, constituida por una probetao testigo de hormign endurecido, sometido a la accin del contacto con agua en una de sus bases.

Las muestras de ensayo estn constituidas por probetas y/o testigos calados de hormignendurecido sobre los cuales se realiza un primer aserrado a 3 cm del extremo correspondiente a

la base de contacto de la probeta con el molde, se descarta el corte realizado y se reitera elaserrado de la probeta a una distancia de 50 mm 2 mm, esta seccin conforma la probeta deensayo (figura 6).

Se sella con pintura impermeabilizante toda la superficie lateral de las probetas o testigos paraevitar la absorcin en ese sector no contemplado en los clculos y se secan en estufa a

50 C 2 C hasta masa constante.

Las probetas se introducen en un recipiente cerrado, sobre la base de apoyo, con una altura de

agua respecto de la base de absorcin de 2 mm 1 mm y a una temperatura de 20 C 2 C(figura 7). Este instante se registra como el tiempo inicial del ensayo (t=0) y luego,peridicamente, se retira cuidadosamente cada probeta o testigo, se enjuga con un pao labase de absorcin y la superficie lateral y se determina la masa hmeda.

Obtencin de probetas (IRAM) Esquema de ensayo de succin (Menndez et. Al)

Estabilidad volumtrica

El hormign es inestable volumtricamente y especficamente la pasta es la responsable de loscambios que sufre el material, cuando se modifica el grado de humedad o se halla sometido aun esfuerzo permanente. Un buen hormign puede tener variaciones de 150 a 200 m/m, ycuando existe un exceso de agua de mezclado puede alcanzar los 400 500 m/m. Estasdilataciones y contracciones que sufre el hormign generan tensiones de compresin y detraccin, respectivamente, si los vnculos (fundacin, capa de hormign de mayor edad) se las

restringen. Los esfuerzos de compresin no crean problemas, pero si los de traccin, debido ala poca capacidad que tiene el hormign para resistir este tipo de esfuerzos. El agua, alingresar al hormign provoca un incremento de volumen por la presin que genera, luego, alevaporarse el efecto es contrario, el material se contrae.

Contraccin por secado

Las variaciones de humedad en el hormign endurecido estn indefectiblemente acompaadaspor variaciones volumtricas. La reduccin de volumen que se produce durante el secado sedenomina contraccin por secado y el aumento de volumen, como resultado de unrehumedecimiento, hinchamiento o expansin. Parte de esta deformacin es irreversible y debedistinguirse de la parte reversible, llamada movimiento por humedad.



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Comportamiento tpico del hormign sometido a secado y rehumedecimiento.[adaptado de Neville]

Patrn esquemtico de desarrollo de una grieta cuando el esfuerzo a traccin debido a la contraccinrestringida es aliviado por la fluencia lenta. [Neville]

Ensayo contraccin por secado (IRAM 1597:1992)

Las probetas utilizadas son de seccin cuadrada de 25 mm de lado y 250 mm de longitudefectiva para el caso de los morteros y de 100 mm de lado en el caso de los hormigones. Eneste caso se define a la longitud efectiva como la distancia entre las caras internas de lospuntos de referencia que se colocan en los extremos de las piezas. Las probetas se

desmoldan una vez transcurridas 24 horas, durante las que se mantienen a 23 2 C y nomenos de 90 % de humedad relativa. En ese momento se toma la lectura inicial y se lasmantiene luego, hasta completar el perodo de 28 das, en una cmara con 100 % de humedad

relativa o sumergidas en una solucin saturada de hidrxido de calcio a 23 1 C. La normapermite variar la duracin de este perodo de curado cuando sea necesario.

Una vez concluido el perodo de curado se registra nuevamente la longitud de las probetas y se

almacenan en una cmara que mantiene una humedad relativa del 50 2 % y una temperatura

de 23 2 C, a menos que se establezcan condiciones diferentes. Las lecturas posteriores dela longitud de las probetas se realizan a las edades de 3; 7; 28 y 56 das y de 3; 6; 9; y 12meses a partir de la finalizacin del curado hmedo.

Mecanismos de rotura en hormign

El mecanismo de falla del hormign, tanto bajo cargas de compresin como de traccin,involucra un proceso progresivo de deterioro interno del material. Este dao interno, secaracteriza por un incremento y propagacin de micro y macrofisuras que en trminos debalance energtico reconocen dos estados: uno de crecimiento estable, donde la energanecesaria para que se produzca la propagacin de las fisuras debe ser suministrada al materiala travs de un incremento de la solicitacin externa y otro de crecimiento inestable, donde elnivel energtico alcanzado resulta suficiente para que la fisura se propague por s sola sin

mayor demanda de energa.



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Medicin de una probeta durante el ensayo de contraccin

Resistencia a compresin (IRAM 1546:1992)

Es una de las propiedades ms valiosas del hormign, a pesar que en algunos casos prcticosotras caractersticas, como la durabilidad o permeabilidad, pueden resultar ms importantes.No obstante, la resistencia ofrece un panorama general de la calidad del hormign, porque estarelacionada directamente con la estructura de la pasta endurecida de cemento.

La ms comn de todas las pruebas de hormign endurecido es la prueba de la resistencia a lacompresin, lo cual en parte obedece a que es una prueba fcil de realizar, y en parte a quemuchas de las caractersticas deseables del hormign, aunque no todas, se relacionancualitativamente con su resistencia; no obstante, la razn principal consiste en la importanciaintrnseca que reviste la resistencia a compresin del hormign en la construccin.

Se utilizan probetas cilndricas de 15 cm de dimetro y 30 cm de altura, o de otras dimensionespero manteniendo una relacin entre la altura de la probeta y el dimetro de igual a 2 (h/d = 2).La carga se aplica a una velocidad de 0.4 MPa/s 0.2 MPa/s.

Ensayo de compresin de probetas cilndricas de hormign



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Mdulo de elasticidad esttico

Para evaluar la rigidez del hormign, del mismo modo que para otros materiales, se debedeterminar el mdulo de elasticidad del hormign. Esta determinacin resulta un tantocompleja, debido a que en el hormign no existe una proporcionalidad entre el esfuerzoaplicado y la deformacin producida. El diagrama tensin-deformacin al comienzo de la cargaes casi recto y el mdulo de elasticidad tangente inicial no es un valor prctico debido a que el

nivel de esfuerzo aplicado es muy bajo, debido a que en la estructura el hormign trabajar enun rango superior. Tambin se puede determinar el mdulo de elasticidad secante, que estadado por la recta que une el origen de coordenadas y un punto determinado en la curva. Tieneel inconveniente que el material al no ser lineal, este mdulo depender del valor de cargaelegido. El mdulo de elasticidad en la rama de descarga es muy aproximado al tangente inicial(figura 25).

Para la determinacin del mdulo de elasticidad se mide la deformacin que se produce alaplicar escalones de carga crecientes hasta alcanzar el 40 % de la carga de rotura de laprobeta.

Ensayo de mdulo de

elasticidad

Curva tensin deformacin para el H

Resistencia a la traccin

La resistencia a traccin y a compresin estn relacionadas, pero no en forma proporcional. Amedida que la resistencia a compresin del hormign aumenta la resistencia a traccin tambinse incrementa pero a una velocidad decreciente. Es decir, la relacin traccin-compresindepende del nivel de resistencia, a mayor resistencia a compresin menor es dicha relacin. Laresistencia a la traccin se puede evaluar por tres mtodos: traccin directa, traccin porcompresin diametral y flexo-traccin.

Traccin Directa:Esta metodologa de ensayo tiene el inconveniente que al ser aplicado sobre

un material frgil, se puedan producir roturas locales en la zona de aplicacin de la carga.Tambin es difcil de lograr la perfecta alineacin del sistema probeta-sujecin-mquina deensayo, a efecto de evitar excentricidades en la aplicacin de la carga.

Mtodos de aplicacin de las cargas:

Transmisin de las cargas a travs de barras embebidas en el hormign.

Sujecin por pegado.

Sujecin por ensanche de la seccin en los extremos.

Sujecin por friccin lateral.



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Ensayo de traccin directa

Traccin por Compresin Diametral:Consiste en comprimir la probeta lateralmente, a travs deuna generatriz. Se establece as un diagrama de tensiones, que en la parte central es detraccin. La probeta rompe por traccin porque se alcanza el valor de rotura de este tipo desolicitacin antes que el de compresin (figura 29).

Esquema de ensayo y distribucin de tensiones en traccin por compresin diametral.

Flexo-traccin:El ensayo se puede realizar cargando la viga en la mitad o en los tercios de laluz. En el segundo caso los resultados son un 10 - 30 % menores debido a que existe una zonamayor con momento flector mximo, y por lo tanto, hay ms probabilidad de encontrar unaseccin con imperfecciones donde comiencen las fisuras, debido a la heterogeneidad delmaterial.

Esquema de ensayo de traccin por flexin (IRAM)

Adherencia entre el hormign y el acero

Debido a la baja resistencia del hormign para soportar esfuerzos de traccin, se colocan en suinterior barras de acero, el material as obtenido se denomina hormign armado. Desde el

punto de vista de la resistencia lo que hace posible que el hormign y el acero se comporten



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como un slido nico, es la adherencia. El mdulo de elasticidad del hormign es muy variableoscilando entre 15000 y 40000 MPa, mientras que en el acero este valor es de 210000 MPa

y

resulta ser constante. La adherencia se produce principalmente por friccin y se aumenta conlas nervaduras y filetes que poseen las barras de acero.

Hormigones especialesEl hormign convencional elaborado con cemento portland y agregados tradicionales presentadiversas deficiencias. Algunos intentos por solucionar estas deficiencias han provocado eldesarrollo de hormigones especiales, que representan avances importantes en la tecnologadel hormign.A continuacin se estudian los aspectos principales de algunos de estos materiales.

Hormigones livianosLa denominacin de HORMIGONES LIVIANOS cubre toda una gama de materiales deconstruccin de muy variadas caractersticas, cuya principal propiedad es su reducido pesoespecfico, y que slo tienen en comn con el hormign convencional, en lo que atae a sucomposicin, el empleo de cemento portland en su elaboracin.

En trminos generales los hormigones livianos pueden ser considerados como el resultado dela tendencia generalizada de obtener un material de construccin que, con las caractersticasde los hormigones tradicionales, rena en grado apreciable cualidades de liviandad, capacidadaislante y economa.Esencialmente la clasificacin de los hormigones livianos se basa en los tres procedimientosque, en forma individual o simultnea, conducen a su elaboracin:

Formacin de numerosas pequeas celdas por incorporacin de aire o gas enel seno de la masa de hormign fresco y su mantenimiento hasta que aqul seendurezca (Hormigones Celulares).

Utilizacin de agregados livianos (Hormigones de agregados livianos). Realizacin de grandes huecos por la supresin de los elementos finos del

agregado, el cual tendr una granulometra uniforme (Hormigones cavernososo sin finos).

Se podrn elaborar hormigones celulares de pesos especficos aparentes en estado secocomprendidos entre 300 y 1400 kg/m

3, segn el procedimiento de fabricacin que utilice y la

dosificacin adoptada.Los pesos especficos de los hormigones elaborados con diferentes tipos de agregados livianosresultan muy variables y se describen en la figura adjunta.

Densidad correspondiente a diferentes hormigones livianos



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Hormigones de alta performanceLos niveles de resistencia de los hormigones empleados en la construccin de estructuras hansufrido una evolucin a lo largo del tiempo, que se acentu en los ltimos 20 aos. En el iniciode la dcada del 70 la aparicin de los aditivos qumicos reductores de agua de alto rangoresult fundamental y las resistencias crecieron hasta los 80 MPa. En la dcada del 80 el

mayor aporte fue la incorporacin de adiciones minerales activas como las cenizas volantes y,en especial, la microslice. En este perodo aparecen ejemplos de resistencias de 110 MPa.Las tendencias actuales no se agotan en la obtencin de un hormign con alta resistencia;ellas incluyen tecnologas que utilizan mezclas con bajas relaciones agua / ligante, presenciade adiciones minerales, elevada fluidez y cohesin, posibilidad de transporte a distancia enmotorhormigoneras y facilidad de bombeo y compactacin. Todo esto da como resultadoestructuras ms esbeltas y audaces, de mayor calidad y velocidad constructiva, ms durables,de menor mantenimiento, y de menor costo global de los proyectos. Al material de estascaractersticas cabe la denominacin de hormign de alta performance (HAP).En HAP la eleccin de algunas variables es mucho ms limitada. Por ejemplo, el tamaomximo del agregado est comprendido entre 12 y 25 mm, generalmente 19 mm. La relacina/c oscila entre 0.25 y 0.40 de acuerdo al nivel de resistencia buscado. El contenido del ligante,del cual dependern varias propiedades, ser el mnimo posible lo mismo que el contenido de

agua. Por otro lado las mezclas tienen un requerimiento mnimo de finos para lograr lascondiciones de fluidez necesarias.La trabajabilidad queda condicionada al logro de una excelente compacidad: es muyconveniente que los HAP, particularmente si son empleados in situ, posean una fluidezelevada. De esta manera, se aseguran adems una mejor dispersin del ligante como astambin una mejor adherencia entre la matriz (mortero) y el agregado grueso, para lo cual esimprescindible el uso de aditivos qumicos reductores de agua de alto rango.

Hormigones autocompactablesEl Hormign Autocompactable (HAC) puede definirse como aquel que es capaz de fluir en elinterior de los encofrados, pasar a travs de las armaduras de refuerzo, llenar completamenteel molde, logrando la compactacin solamente por la accin de su propio peso (Okamura,1997). Este hormign debe llenar los encofrados y lograr una buena consolidacin sin

vibracin, sin presentar disgregacin ni exudacin. Adems debe presentar una granestabilidad, sin riesgo de producir obstruccin. Surge as un nuevo concepto de hormign, queofrece una muy buena colocacin de la mezcla suprimiendo la obligatoria fase de vibrado. Lasventajas ms consideradas son: facilidad de operacin, acceso a zonas densamente armadas,mejor terminacin de las superficies, mayor velocidad de llenado, menor contaminacinacstica, ahorro en personal y equipos, ptima calidad de los elementos hormigonados.La obtencin de un hormign autocompactable implica la necesidad de realizar nuevasvaloraciones del hormign fresco de modo de garantizar las propiedades deseadas. De estemodo existe consenso acerca de requerir a un HAC tres propiedades particulares:

- Capacidad de llenado: esto es ser capaz de asegurar el llenado completo de losencofrados y el encapsulado de las armaduras con un hormign homogneo.

- Resistencia a la segregacin: alcanzar la cohesin necesaria para permitir al hormignfresco (partculas en suspensin) mantener su homogeneidad durante el mezclado,

transporte y proceso de colocacin.- Capacidad de pasaje: dotar al hormign de la habilidad para atravesar obstculos y

secciones densamente armadas.La aparicin de nuevas generaciones de aditivos denominados hiperfluidificantes o reductoresde agua de alto rango ha hecho posible la elaboracin de hormigones autocompactables.

Respecto a los otros materiales componentes los HAC incrementan la cantidad de finoscuando se trabaja en niveles de resistencia convencional. Para ello suele apelarse al uso defiller calcreo o de adiciones minerales.

Hormigones reforzados con fibras de acero (HRF)Estos hormigones se desarrollaron con la finalidad de que las fibras incorporadas permitancontrolar la propagacin de las fisuras producidas por efecto de la aplicacin de esfuerzos de

traccin. Hoy en da se dispone para la elaboracin de estos hormigones fibras de acero, de



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El hormign con aire incorporado (barra de abajo) esmuy resistente a ciclos repetidos de congelamiento y

deshielo.

Relacin entre la resistencia a congelamiento ydeshielo, relacin a/c y desecacin de hormigones

con aire incorporado y sin aire incorporado.

Reactividad lcali-AgregadoLa reactividad lcali-agregado es un tipo de deterioro que ocurre cuando los constituyentesminerales activos de algunos agregados reaccionan con los hidrxidos de los lcalis en elhormign. La reactividad es potencialmente peligrosa slo cuando produce expansinconsiderable. La reactividad lcali-agregado ocurre de dos formas reaccin lcali-slice (RAS)y reaccin lcali-carbonato (RAC). La reaccin lcali-slice es ms preocupante que la reaccinlcali-carbonato pues es ms comn la ocurrencia de agregados conteniendo minerales deslice.Las manifestaciones de la presencia de reactividad lcali-agregado son red de agrietamiento, juntas cerradas o lascadas o dislocacin de diferentes partes de la estructura. Como eldeterioro por reactividad lcali-agregado es un proceso lento, el riesgo de rotura catastrfica esbajo. La reaccin lcali-agregado puede causar problemas de utilizacin (servicio,funcionalidad) y empeorar otros mecanismos de deterioro, como aquellos de la exposicin acongelamiento, anticongelantes o sulfatos.Las prcticas corrientes para el control de la reaccin lcali-slice incluyen el uso de adicionesminerales activas (cenizas volantes, escoria granulada de alto horno, slice activa (humo deslice, microslice) y puzolanas naturales) o cementos especiales. Estos materiales han sidoverificados y comprobadamente pueden controlar la reaccin lcali-slice. La reduccin del

contenido de lcalis en el hormign tambin puede controlar la reaccin.

La fisuracin, el cerramiento de las juntas y ladislocacin lateral fueron causados por la severa

reactividad lcali-agregado en este muro de parapeto.



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CarbonatacinLa carbonatacin del hormign es un proceso por el cual el dixido de carbono del aire penetraen el hormign y reacciona con los hidrxidos, tales como los hidrxidos de calcio para formarcarbonatos. En la reaccin con el hidrxido de calcio hay formacin de carbonato de calcio. Lacarbonatacin del hormign endurecido no hace dao a la matriz del hormign. Sin embargo, la

carbonatacin reduce considerablemente la alcalinidad (pH) del hormign. La alta alcalinidades necesaria para la proteccin de la armadura de acero contra la corrosin y, porconsiguiente, el hormign debe ser resistente a la carbonatacin para prevenirse la corrosindel acero de refuerzo.Se aumenta considerablemente el grado de la carbonatacin en el hormign que tiene altarelacin agua-cemento, bajo contenido de cemento, corto periodo de curado, baja resistencia ypasta altamente permeable (porosa). La profundidad de la carbonatacin en el hormign debuena calidad y bien curado tiene generalmente poca importancia siempre que la armadura enel hormign tenga suficiente recubrimiento.

Carbonatacin del hormign: el sector coloreado en fucsia an conserva su pH elevado, en tantoque el sector no coloreado ya ha sufrido un proceso de carbonatacin y su pH es menor que 9.

Resistencia a los Cloruros y Corrosin de la Armadura

El hormign protege a la armadura embebida de la corrosin, debido a su alta alcalinidad. Elambiente de pH alto en el hormign (normalmente mayor que 12.5) promueve la pasivacin y laformacin sobre el acero de una pelcula de proteccin de xido no corrosivo. Sin embargo, lapresencia de iones de cloruros de los anticongelantes y del agua del mar puede destruir openetrar en la pelcula. Cuando se alcanza el lmite de corrosin por cloruros(aproximadamente 0.15% cloruro solubles en agua por peso de cemento), una clula elctricase forma a lo largo del acero y entre las barras de acero y el proceso electroqumico de lacorrosin empieza. Algunas regiones del acero a lo largo de las barras se vuelven en nodos,descargando corriente en la clula elctrica; y de all el hierro entra en solucin. Las reas delacero que reciben corriente son los ctodos donde los iones de hidrxido se forman. Los ionesde hierro e hidrxido forman el hidrxido de hierro, FeOH, el cual ms tarde se oxida, formandopolvo (xido de hierro). La formacin de polvo es un proceso expansivo el polvo se expandehasta cuatro veces su volumen original el cual induce a la formacin de tensiones internas y

descascaramientos del hormign sobre el acero de refuerzo. El rea de la seccin transversaldel acero tambin se puede reducir considerablemente.La resistencia del hormign a los cloruros es buena, pero se la puede mejorar con una bajarelacin agua-cemento (0.40), por lo menos siete das de curado y el uso de materialescementantes suplementarios, tales como cenizas volantes, para reducirse la permeabilidad. Elaumento del recubrimiento encima del acero tambin reduce la migracin de cloruros. Otrosmtodos de reduccin de corrosin de acero incluyen el uso de aditivos inhibidores decorrosin, acero revestido con epoxi, tratamientos de superficie, revestimiento del hormign yproteccin catdica.



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Reacciones de la celta electroqumica decorrosin

Fisuracin del hormign por formacinde xidos en la armadura corroda

Resistencia QumicaEl hormign de cemento portland es resistente a la mayora de los medio ambientes; sinembargo, el hormign a veces es expuesto a substancias que pueden atacar y causardeterioro.

El hormign en la industria qumica y en las instalaciones de almacenamiento es especialmentepropenso al ataque qumico.En el ataque cido del hormign hay disolucin de la pasta de cemento y de los agregadoscalcreos. Adems del uso de hormign con baja permeabilidad, los tratamientos de superficiepueden ayudar a evitar que las substancias agresivas entren en contacto con el hormign.

Esquema del ataque cido causado por la accinbacteriana en un conducto de desage cloacal



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Sulfatos y Cristalizacin de SalesMuchos sulfatos presentes en el suelo y en el agua pueden atacar y destruir un hormign queno fue adecuadamente diseado. Los sulfatos (por ejemplo sulfato de calcio, sulfato de sodio ysulfato de magnesio) pueden atacar un hormign pues reaccionan con los compuestos en lapasta de cemento hidratada. Estas reacciones pueden crear presiones suficientes para romperla pasta de cemento, resultando en desintegracin del hormign (prdida de cohesin de la

pasta y de resistencia). El sulfato de calcio ataca el aluminato de calcio hidratado y formaetringita. El sulfato de sodio reacciona con el hidrxido de calcio y aluminato de calciohidratado, formando etringita e yeso. El sulfato de magnesio ataca, de manera similar, al sulfatode sodio y forma etringita, yeso y tambin brucita (hidrxido de magnesio). La brucita se formaprimeramente en la superficie del hormign, consume el hidrxido de calcio, baja el pH en lasolucin de los poros y entonces descompone el silicato de calcio hidratado.Como en las rocas naturales, tales como en las piedras calizas, el hormign poroso estsusceptible al ataque de las intemperies causado por cristalizacin de sales. Estas salespueden o no contener sulfatos y pueden o no reaccionar con los compuestos hidratados en elhormign. Algunas sales conocidas por causar deterioro en hormign son el carbonato desodio y sulfato de sodio. El mayor dao ocurre con el secado de las soluciones saturadas deestas sales, normalmente en ambientes con ciclos de cambios de humedad relativa y detemperatura que alteran las fases mineralgicas. En hormigones permeables, expuestos a

condiciones de secado, las soluciones de sales pueden ascender hacia la superficie por laaccin de los capilares y, posteriormente, como resultado de la evaporacin en la superficie la fase de solucin se vuelve supersaturada y la cristalizacin de la sal ocurre, algunas vecesgenerando presiones suficientes para causar la fisuracin. Si la tasa de migracin de lasolucin de sal a travs de los poros es menor que la tasa de evaporacin, se forma una zonade secado debajo de la superficie, ocurriendo cristalizacin en los poros y causando expansiny descascaramiento. Ambas, las partculas de agregado y la pasta de cemento pueden seratacadas por sales.Para que se obtenga la mejor proteccin contra el ataque externo por los sulfatos: (1) disee elhormign con baja relacin agua/materiales cementantes (aproximadamente 0.4) y (2) usecementos especialmente formulados para ambientes con sulfatos.

Vigas de hormign despus de muchos aos de exposicin a un suelo con alta concentracin de sulfatos

UNIDAD_5_Morteros_hormigones

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