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Módulo 4: Hormigón Características de sus componentes

Captura de pantalla 2013-09-27 a la(s) 17.45.00El hormigón o concreto es un material pétreo artificial, obtenido de la mezcla en proporciones determinadas de cemento, agregados y agua.  El cemento y el agua forman una pasta que rodea a los agregados, formándose un material heterogéneo. En ocasiones se le añaden aditivos que mejoran o modifican algunas de sus propiedades.

 

PROPIEDADES

Las 4 propiedades principales del hormigón son:

TRABAJABILIDAD: es la capacidad que debe tener el hormigón para manipularlo durante su elaboración, transporte, colocación, compactación y dar acabado el elemento que se va a fundir sin que pierda su homogeneidad.

IMPERMEABILIDAD: es la capacidad de impedir el paso de líquidos o de humedad. Esta propiedad depende de la cantidad de vacíos que tenga el material, el cual está dado por la cantidad de agua en la mezcla.

DURABILIDAD: el hormigón debe ser capaz de soportar el uso para el cual fue diseñado, resistiendo a la intemperie, desgaste, acción de la salinidad, productos químicos y demás acciones agresivas del medio ambiente.

RESISTENCIA: esta propiedad depende de las proporciones en que se encuentren sus componentes en la mezcla. Por lo general, se la diseña y determina en el laboratorio, por la resistencia a la rotura de una probeta sometida a compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia con el tiempo, la resistencia que se obtiene a los 28 días, es la medida más común de esta propiedad.

 

COMPONENTES

El concreto está compuesto de:

  • Agregado grueso (piedra)
  • Agregado fino (arena)
  • Cemento Pórtland
  • Agua
  • Aire (vacios)
  • Aditivos (opcional)

AGREGADOS

Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.

Los agregados son las gravas naturales o piedra triturada, que constituyen los agregados gruesos y las arenas, que pueden ser naturales o producto de la trituración, que constituyen los agregados finos.

Los agregados o áridos constituyen las tres cuartas partes en volumen  de una mezcla típica de concreto, de ahí que tenemos que considerar su enorme importancia en la calidad y economía de una construcción.

Según su  procedencia los áridos pueden ser:

ÁRIDOS NATURALES, pueden ser usados tal como se encuentra en la naturaleza, como la piedra laja, de origen sedimentario, que tienen baja resistencia a la compresión y poca resistencia al desgaste. Se presentan en forma de capas o estratos que fácilmente se pueden separar.  Sirven como enchapes  de muros o fachadas pero no debe usarse para hacer un buen hormigón o como base de un pavimento.

Dentro de esta clasificación encontramos también la grava de río o canto rodado,  que se utiliza en elaboración de concretos de baja resistencia, para filtros o para pisos. Los cantos rodados mas grandes (mayores a 30 cm.) generalmente tienen mayor resistencia pero por su tamaño se dificulta usarlo en construcciones, de modo que se golpea y se tiene lo que se llama la piedra rajada, que se adhiere mejor a la lechada de cemento.

Pero el árido natural también se puede usar después de haber sufrido una modificación de su tamaño para adaptarse a las exigencias de la fabricación de un hormigón, son los áridos de machaqueo o de trituración que se obtienen de la molienda de las rocas. De las experiencias de diferentes investigadores es esta la que más se adapta a la obtención de un buen hormigón, dado que la forma angular y mayor superficie de exposición de los agregados, permite una mayor adherencia.

ÁRIDOS ARTIFICIALES: son subproductos de procesos industriales, tales como escorias o también pueden ser materiales reciclados.

ÁRIDOS LIGEROS, NATURALES O ARTIFICIALES: se usan para la elaboración de elementos de bajo peso.

 

LAS TEMIBLES IMPUREZAS

La limpieza, resistencia, granulometría (variedad en el tamaño de los agregados)  y forma de las partículas son importantes en cualquier agregado.  Se consideran limpios los agregados si no tienen arcilla, limo, mica, materia orgánica, sales químicas y granos recubiertos.

Las impurezas orgánicas son las más temibles y las que más frecuentemente se encuentran en los agregados. Son los residuos de plantas, partículas de turba y carbón, productos de aguas servidas, humus, etc.

EL ÁCIDO TÁNICO: proviene de hojas, ramas, de árboles de madera dura. Es especialmente peligroso.

EL HUMUS: resulta de la acción de microorganismos sobre los residuos de plantas, originándose una acción celular muy compleja que se mezcla con productos ricos en ácido carbónico. Solo el 1 % de ácido proveniente de humus hace desechable la arena que lo contiene.

IMPORTANTE: Para que la arena sea usada en morteros y hormigones es necesario que esté limpia de fangos o impurezas, de no ser así, es necesario lavarla.

RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS

Generalmente esta es mayor que la de los hormigones. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que también existen algunos agregados cuya resistencia resulta ser más baja que la resistencia nominal de la pasta. Esto se observa cuando se rompe un cilindro de hormigón en la prueba a la compresión en el laboratorio de materiales y se presenta  fracturas en los agregados.  Esos agregados solo deben usarse en hormigones de baja resistencia.

En cuanto a la variedad del tamaño de las partículas, es decir su granulometría, estas no deben ser uniformes.  Esto es muy importante porque al haber variedad de tamaños, las partículas de tamaño medio y las pequeñas ocupan espacios vacíos dejados por las partículas grandes produciéndose una mezcla que deja menos espacios vacíos.

IMPORTANTE: Al haber menor cantidad de vacíos se requerirá menor cantidad de cemento y eso ya es economía.

En cuanto a la forma de las partículas se  ha demostrado  que a una misma relación agua/cemento, las menores resistencias se producen con los agregados redondeados, un poco mayores para los de forma irregular y las mayores resistencias para los angulosos.

CEMENTO

Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

El tipo de cemento más usado para estructuras es el cemento Pórtland Tipo I.

La cantidad de cemento en una mezcla de hormigón es directamente proporcional a su resistencia, es decir, que mientras mayor es la cantidad de cemento usado, mayor es la resistencia del hormigón que se obtiene y viceversa.

El almacenamiento del hormigón en obra deber realizarse apartándolo de la humedad.

 

AGUA

Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.

Para realizar las mezclas de hormigón, el agua aconsejable  es el agua potable, de no contar con ella se requiere hacer un análisis químico del agua disponible, donde deberá descartarse impurezas orgánicas o presencia de hidratos de carbono, pH menores a cinco, de cloruros y sulfatos.

La cantidad de agua utilizada depende de la cantidad de cemento, estableciéndose una relación denominada “agua/cemento”, que es una relación entre el volumen de cemento utilizado y el volumen de agua añadido a la mezcla para su fraguado, su cantidad está determinada por el equilibrio que debe existir entre la trabajabilidad del hormigón y su resistencia; a mayor cantidad de agua, mejor trabajabilidad, pero menor resistencia del hormigón, debido a la cantidad de vacios que deja el agua una vez que esta se evapora de la mezcla.  Una relación referencial  comúnmente usada es 0.6, es decir que se añadirá a la mezcla como volumen de agua, el 60% del volumen de cemento.

 

ADITIVOS

Se utilizan como ingredientes del hormigón y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción.  Se presentan en forma de polvo, líquido o pasta y la dosis varía según el producto y efecto deseado, entre un 0.1% y 5% del peso del cemento utilizado.

Los aditivos pueden ser entre otros:

  • Acelerantes de fraguado y endurecimiento: permite desencofrar más rápido.
  • Plastificante: permite una mejor trabajabilidad sin bajar resistencia al hormigón.
  • Plastificante-Acelerante: combina los dos efectos descritos.
  • Impermeabilizante: para mejorar esta característica del hormigón.
  • Incorporador de aire: permite obtener hormigones de menor peso, sacrificando resistencia.
  • Inhibidores de corrosión: protege el acero de refuerzo en ambientes agresivos.

 

AGRADECIMIENTOS A:Estudiantes de Geotécnia de la escuela de Ingeniería Civil.

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