Tecnología del hormigón Flashcards
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¿Qué es el hormigón?
Es una mezcla homogénea compuesta por una pasta adhesiva de cemento portland y agua, que mantiene ligadas a las partículas de materiales inertes, compuestos por agregados finos y gruesos. En definitiva, el hormigón está compuesto por:
Pasta cementicia: cemento y agua.
Agregado fino: arena.
Agregado grueso: canto rodado o piedra partida.
El hormigón en su primera fase de elaboración se denomina hormigón fresco pues se encuentra en estado líquido, aunque en el mismo instante en que el cemento toma contacto con el agua se inicia el proceso químico de hidratación del cemento, el que en su primera fase se caracteriza por el pasaje paulatino a estado sólido.
La rapidez con que se inicia el fragüe impediría una adecuada manipulacion y colocacion del hormigon en obra, por lo que los cementos utilizados poseen en su composición un 3% de yeso, el que tiene un efecto retardante y provoca una demora de 1 ½ a 2 ½ horas en el comienzo del fraguado.
¿Qué es el fragüe?
El fragüe o fraguado consiste en el pasaje del estado de hormigón fresco al estado de hormigón sólido, y tiene una duración que varía entre 4 y 10 horas aproximadamente.
¿Qué es el endurecimiento?
Luego del fragüe, se inicia el periodo de endurecimiento, que se desencadena por la reacción de los silicatos tricalcicos y bicálcicos, que si bien comienzan a actuar en cuanto entran en contacto con el agua, lo hacen en forma mucho más lenta.
Aunque la resistencia crece rápidamente al principio debido especialmente a la hidratación del silicato tricálcico, lo que le permite alcanzar en el primer mes aproximadamente el 95% de la resistencia total, el periodo de endurecimiento continúa luego durante algunos años, aunque con mucha más lentitud, por la reacción del silicato bicálcico. El proceso concluye ya sea cuando se completa la hidratación de todas las partículas de cemento, o bien, cuando se agota toda el agua en la masa de hormigón.
De aquí se deduce la importancia de la presencia de agua para evitar que se interrumpa el proceso de hidratación, en especial en los primeros días.
¿Qué es la dosificación?
La dosificación del hormigón es la combinación de proporciones exactas de los componentes para obtener una mezcla con las características deseadas.
¿Cuáles son los requerimientos que debe satisfacer el hormigón?
Se puede afirmar que un hormigón está bien dosificado cuando satisface los requerimientos de:
Resistencia
Durabilidad
Trabajabilidad
Economía.
¿Qué es la trabajabilidad?
Se dice que una mezcla es trabajable cuando en el estado fresco el hormigón puede ser transportado sin que se separen los componentes, y una vez colocado llega a envolver completamente las armaduras, llenando todos los huecos sin dejar oquedades.
Para que esto sea posible es necesario además que la mezcla posea una adecuada fluidez, la que se mide por la consistencia, que es el grado de facilidad con que una mezcla puede cambiar de forma.
Se dice entonces que una mezcla tiene plasticidad cuando por su consistencia puede ser fácilmente moldeada y luego cambiar de forma si se saca lentamente del molde, al cabo de un corto tiempo.
¿Que es el asentamiento?
El grado de asentamiento es lo que nos permite determinar la consistencia y por ende la trabajabilidad de la mezcla de hormigón. Este se mide normalmente a partir del ensayo del cono de Abrahams.
¿En qué consiste el ensayo del cono de Abrahams?¿Para qué sirve?
Este ensayo consiste en llenar un molde troncocónico con la mezcla de hormigón en 3 capas iguales, compactadas cada una de ellas con una varilla de acero liso de 60 cm de largo mediante 25 golpes enérgicos que atraviesan la capa a compactar pero no las inferiores. Cuando se llega a la parte superior, se enrasa con cuchara, dejando el hormigón liso.
Luego, se levanta el molde tomándolo de las manijas hasta dejar totalmente libre la mezcla. Luego se utiliza una regla horizontal de comparación apoyada sobre el molde troncocónico, a 30 cm de la base, y se mide con otra regla puesta verticalmente el asentamiento producido.
Con la medida del asentamiento se establece una escala de consistencia que nos da el estado de fluidez de la mezcla. La consistencia a utilizar dependerá del grado de dificultad para su colocación. En las losas, pueden usarse asentamientos bajos, mientras que en vigas esbeltas o columnas, el asentamiento será mayor.
¿Qué es el curado?
La presencia de agua se asegura mediante el curado, que consiste en mantener humedecida la pasta cementicia. Esto puede lograrse de forma variada, por ejemplo, cubriendo la superficie para evitar la evaporación con fundas de polietileno, o bien, reponiendo el agua que se pierde por evaporación mediante el regado periodico del hormigón, aconsejando hacerlo el primer dia en las horas de mayor incidencia solar, durante la tarde, y los 6 días siguientes por la mañana y las últimas horas de la tarde. Se aconseja seguir regando del 7° al 15° día únicamente por la mañana.
Si el curado no se realiza adecuadamente o por menos tiempo que el necesario, el hormigón no alcanzara el total de la resistencia prevista, ya que no llegarían a hidratarse todas las partículas de cemento, sobre todo si estamos trabajando en climas muy calurosos y secos.
Para la hidratación completa es suficiente un 40% de agua en relación al peso del cemento, de la cual solo un 25% reacciona químicamente, mientras el 15% restante es necesario como vehículo para la hidratación, pero no reacciona con el cemento, quedando incorporado como agua de gel suelta vaporizable, sin embargo para hacer trabajable al hormigón la cantidad total de agua suele superar el 40%.
Por otro lado, el agua que no se combina químicamente se evapora dando lugar a una disminución del volumen del gel de cemento que se conoce como contracción de endurecimiento, lo que puede originar fisuras muy importantes en los primeros días, cuando el hormigón no ha adquirido la resistencia suficiente.
En cambio, si se mantiene sumergido en agua, el hormigón la absorbe y se expande, aunque en menor proporción. Esto permite revertir el proceso de contracción de fraguado manteniendo el hormigón a muy elevada humedad ambiente.
En consecuencia, se puede demorar el comienzo de la evaporación en los geles hasta que el hormigón adquiera la resistencia necesaria que le permita absorber mejor las contracciones de fragüe manteniendo húmeda, el mayor tiempo posible la masa de hormigón.
¿Qué es la durabilidad?
La durabilidad del hormigón es la capacidad de este material para soportar cargas y resistir factores externos, como por ejemplo, la acción de los agentes agresivos que hay en el ambiente que lo rodea.
¿Qué aspectos influyen sobre la durabilidad y de qué manera?
Los hormigones con una baja relación agua-cemento tienen mayor durabilidad, pues al poseer menos agua tienen también menor cantidad de poros y vasos capilares que se forman durante su evaporación, y que constituyen los conductos por donde pueden penetrar los agentes agresivos cuando el hormigón no está protegido de los factores climáticos, y atacar a las armaduras.
Por ello es que en condiciones severas o extremas deben utilizarse relaciones agua-cemento bajas, y en condiciones moderadas o protegidas estas relaciones pueden incrementarse.
¿Qué precauciones deben adoptarse en ambientes marinos?
En el caso de estructuras expuestas al contacto del agua de mar o aguas fuertemente sulfatadas, se utiliza una relación agua-cemento relativamente baja (alrededor de 0,50). Esto se debe a que los hormigones con una baja relación agua-cemento tienen mayor durabilidad, pues al poseer menos agua tienen también menor cantidad de poros y vasos capilares que se forman durante su evaporación, y que constituyen los conductos por donde pueden penetrar los agentes agresivos cuando el hormigón no está protegido de los factores climáticos, y atacar a las armaduras.
¿Cómo influye la relación agua/cemento en la resistencia?
La resistencia viene dada básicamente por los geles de cemento, producto de la hidratación. Por lo tanto, será conveniente que haya el mayor volumen posible de ellos, lo que se consigue cuando el agua es de aproximadamente el 40%, cantidad necesaria para lograr la hidratación de todo el cemento.
El agua que excede el 40% no interviene en la reacción química, por lo que se evapora rápidamente, dejando poros y conductos capilares que debilitan el hormigón.
Se deduce entonces que a mayor cantidad de agua, habrá menor volumen de geles de cemento y por lo tanto menor volumen resistente. Si disminuye el agua habrá menor volumen de vacíos, mejor volumen de geles de cemento y mayor resistencia.
¿Cómo se mide la resistencia?
La resistencia del hormigón depende de la relación agua-cemento, cualquiera sea el tipo y cantidad de los agregados.
Se utiliza este gráfico para determinar la resistencia. Se entra con la resistencia que se desea obtener en el hormigón sobre el eje de las ordenadas proyectándose horizontalmente hasta cortar a la curva correspondiente a los 28 días; que es el tiempo adoptado comúnmente como base de comparación.
A partir de allí se proyecta verticalmente hasta cortar al eje de las abscisas, donde se obtiene la relación agua-cemento necesaria.
¿Qué tipos de agregados gruesos se utilizan y cómo influyen en la resistencia del hormigón?
Como agregado grueso se utilizan piedra partida o canto rodado. A igualdad de relación agua-cemento los hormigones con piedra partida poseen mayor resistencia que los constituidos por canto rodado.
¿Qué son los aditivos?
Los aditivos son sustancias que se agregan al hormigón en el momento de la mezcla, para modificar sus propiedades, a fin de mejorar sus condiciones de uso, según las necesidades particulares de cada caso.
Cada aditivo puede mejorar o conferirle al hormigón algunas de las siguientes cualidades:
Trabajabilidad
Consistencia
Impermeabilidad
Durabilidad
Acelerador de endurecimiento
Retardador de endurecimiento
¿Qué deformaciones ocurren en el hormigón?
Al aplicar la carga sufre una deformación instantánea que se suma a la ocasionada por contracción de endurecimiento y que es independiente de las cargas, ya que es producida por la evaporación del agua. Con el transcurso del tiempo esta deformación va aumentando por efecto de la fluencia lenta.
Entonces, decimos que se da una deformación instantánea al aplicar la carga y una deformación diferida por fluencia lenta.
¿Qué función cumple el aditivo incorporador de aire?
Los incorporadores de aire son ventajosos tanto para el hormigón fresco como para el hormigón endurecido. El aire incorporado al hormigón fresco introduce burbujas muy pequeñas, las que se comportan como un agregado fino de módulo de fineza nulo que lubrica las mezclas, mejorando su trabajabilidad y permitiendo una reducción dde la cantidad de agua, y con ello, de cemento, con la consiguiente disminución de la contracción de endurecimiento.
En el hormigón endurecido, las burbujas interceptan los conductos capilares, aumentando bruscamente su diámetro, lo que anula las tensiones capilares, reduciendo la absorción e impidiendo asi la penetracion de liquidos agresivos, con lo que se impermeabiliza el hormigón y se mejora su durabilidad, y sobre todo, su comportamiento frente a las heladas.
¿Qué función cumple el plastificante?
Los plastificantes le otorgan fluidez a la mezcla, con lo que se mejora la trabajabilidad sin necesidad de agregar mayor cantidad de agua para aumentar el asentamiento, y sin disminuir su resistencia.
En consecuencia, se puede lograr una determinada consistencia y relación agua-cemento con menor volumen de agua, lo que permite reducir también la cantidad de cemento, con la consiguiente economía.
¿Cómo influyen las temperaturas elevadas en una hormigonada?
En el proceso de fragüe intervienen factores importantes como la humedad y la temperatura, que cuando aumentan aceleran este proceso. Cuanto mayor es la temperatura más rápido es el desecamiento y con ello la contracción de fraguado se acelera.
Ante temperaturas elevadas, ¿qué recaudos deben tomarse?
¿Cómo influyen las temperaturas bajas en una hormigonada?
Las bajas temperaturas retardan el proceso de fragüe, pudiendo afirmarse que por debajo de los 5°C prácticamente se detiene, siendo la temperatura ideal de fragüe estimada en 20°C.
Ante temperaturas bajas, ¿qué recaudos deben tomarse?
¿Qué es el vibrado?
El vibrado del hormigón es una técnica de construcción que se utiliza para compactar el hormigón fresco y eliminar las burbujas de aire que pueda contener. Esto permite que el hormigón tenga una mayor resistencia y durabilidad, y que su acabado sea uniforme y sin imperfecciones.
Cumple las siguientes funciones:
Anular el rozamiento entre los granos, a fin de que se coloquen en una posición más estable y de mayor compacidad.
Es el procedimiento más eficaz para conseguir una buena compacidad sin tener que recurrir a altas dosificaciones, más costosas.
El vibrado exige el empleo de hormigones secos, lo cual beneficia su resistencia.
