Tema 5: el hormigón

1 El hormigón.

Es el material que más se emplea en España y en nuestro entorno. Es una piedra artificial producto resultante de la mezcla de un aglomerante (arena, grava o piedra machacada denominados áridos) y agua.

Antiguamente se empleó en Asia y en Egipto. En Grecia existieron acueductos y depósitos de agua hechos con este material cuyos vestigios aún se conservan. Los romanos lo emplearon en sus grandes obras públicas, como el puerto de Nápoles y lo extendieron por todo su imperio. Antes del descubrimiento de los Cementos se emplearon como aglomerantes la cal grasa, la cal Hidráulica y los cementos naturales.

Desde mediados del S.XIX comenzó a utilizarse en obras marítimas y a finales del mismo se usó conjuntamente con el hierro en forma de hormigón armado, en puentes y depósitos, habiéndose extendido su empleo tanto en obras públicas como privadas.

Es un material de bajo precio respecto al acero, de resistencia similar o mayor a la del ladrillo que brinda la posibilidad de construir elementos de casi cualquier forma. También es buen aislante acústico y resistente al fuego. La consistencia o fluidez del hormigón dependerá del contenido de agua de la mezcla. La plasticidad dependerá del contenido de áridos finos de diámetro inferior a 0,1 mm haciendo más fácil la colocación en obra.

El gran empuje de este material surge después de la segunda guerra mundial, cuando Europa está enteramente destruida y había que reconstruirla. En ese momento no había material, no había grandes hornos para producir acero (teniendo en cuenta que es el momento histórico del boom del acero). Es entonces cuando todo el mundo empieza a investigar el hormigón como nuevo material, de hecho ahora es cuando se está estudiando la durabilidad del hormigón, después de cincuenta años de las primeras construcciones de hormigón.

Los componentes que tiene son: cemento, áridos, agua, adiciones y aditivos.

Puede tener todos estos componentes o no, aunque los tres primeros son fundamentales. El cemento, que es el conglomerante, no tiene función resistente, es el producto que hace de pegamento. De todos modos sí tiene que tener un cierto grado de resistencia mínima. El cemento necesita agua. Al mezclarlos hay un proceso de hidratación que desprende calor a la vez que el cemento cristaliza y endurece. De este modo se forman unos cristalitos que unen los áridos y los "agarran” haciendo así un bloque uniforme y resistente.

1.1 Recomendaciones del uso de los cementos.

Los cementos son de tres tipos según su resistencia: 

-32,5 N/mm2. Hormigón de resistencia media-baja.  HA – 25 / 30

-42,5 N/mm2. Hormigón de resistencia media. HA – 35 / 40 (en la anterior Norma H – 175/200)

-52,5 N/mm2. Hormigón de resistencia alta. HA – 50 (necesita un cemento más puro, por eso es el más caro).

El primer hormigón es más fácil de conseguir, pero a medida que queremos más resistencia tenemos más problemas porque se necesita más cemento y hay un límite para la cantidad de cemento. Además de esto, se depende siempre de la calidad de las materias primas que haya en esa zona.

Según la RC 97 hay cinco tipos de cementos: 

-CEM I que contiene clinker puro en un 95% y un 5% de otras sustancias que vienen directamente de las materias primas y que no se eliminan porque resulta muy caro. Es un cemento muy resistente. 

-CEM II que contiene adiciones y dependiendo de estas podrá pueden ser:

Subtipo A, con un 20% de adiciones

Subtipo B, con un 20 – 30% de adiciones.

Cuanto más aditivo tenga más barato resulta.

-CEM III: es importante cuando exista posibilidad de ataques de sulfatos.

-CEM IV: es un cemento puzolánico, casi nunca se emplea.

-CEM V.

Cada cemento se designará por su tipo y clase resistente y, en su caso, por sus características adicionales, seguido de la referencia de la norma UNE correspondiente.

1.2 Los áridos.

No nos olvidemos de que son el elemento que da resistencia al hormigón y que tienen que ser inertes, es decir, que no tengan nada en su composición química que pueda alterar la resistencia del hormigón. Como áridos se pueden emplear para la fabricación de hormigones arenas y gravas existentes en yacimientos naturales, rocas machacadas o escorias siderúrgicas apropiadas, siempre que estos sean estables, es decir, que no contengan silicatos inestables ni compuestos ferrosos. Se prohíbe el uso de áridos que contengan sulfuros oxidables.

Los áridos se designan en función del su tamaño (diámetro) mínimo (d)y máximo (D), expresado en mm de acuerdo con la expresión árido d/D.

-Se denomina tamaño máximo (D) de un árido a la mínima abertura de tamiz por el que pasa más del 90% en peso y además pasa el total por el tamiz de abertura doble.

-Se denomina tamaño mínimo (d) de un árido a la máxima abertura de tamiz por el que pasa menos del 10% en peso.

Así pues, en función del diámetro del árido se consideran:

-Árido fino o arena a aquél que pasa por un tamiz de 4 mm de luz de malla.

-Árido grueso o grava a aquél que queda retenido en el anterior tamiz.

El tamiz de 4 mm no existía en la anterior Norma, el número más pequeño era 5. Como en construcción hay una tremenda inercia se sigue empleando este tamiz, así la nomenclatura que tienen los áridos para los siguientes elementos es:

-Elementos prefabricados: 5/10

-Pórticos, muros y forjados: 5/20

-Cimentación maciza: 5/40

Lo que significa que el árido pequeño pasa por el tamiz de luz 5, y el árido más grande pasa por el tamiz que tenga de luz el segundo número. De este modo vemos como los elementos menos espesos emplean áridos pequeños y aumenta el diámetro cuando se introduce armadura y cuanto más macizo es el elemento constructivo. Esto se explica porque cuanto más grueso es el árido más resistencia tenemos en el hormigón. 

Aún y todo se debe tener en cuenta la distancia mínima que deben guardar las armaduras entre sí y la distancia que deben tener entre encofrados y armadura, de modo que el árido tiene que cumplir la resistencia esperada y demás poder pasar bien por estos espacios y ocuparlos sin dejar huecos. Para esto se emplea árido grueso para dar resistencia y árido más pequeño para llenar huecos según la ley de combinación de diámetro de piedra. En la Norma se indica que el tamaño máximo del árido grueso será menor que las distancias siguientes:

-0,8 de la distancia horizontal entre armaduras o encofrados que no formen grupo, o entre un borde de la pieza y la armadura o el encofrado que forme un ángulo mayor de 45º con la dirección del hormigonado.

-1,25 de la distancia entre el borde de la pieza y el encofrado o armadura que forme un ángulo no mayor de 45º con la dirección de hormigonado.

-0,25 de la dimensión mínima de la pieza excepto en las losas superiores de los forjados donde el tamaño máximo del árido será 0,4 veces menor que el espesor mínimo.

Según la procedencia el árido puede ser: 

-Canto rodado. Procedente de minas que son viejos lechos de río o de actuales lechos de río. Son piedras lavadas por lo que no requieren tanta agua de lavado al estar los poros colmatados. Su forma redondeada les da más facilidad para deslizar en los moldes y llenan mejor.

-Canto de machaqueo. Procedente del machaqueo de grandes bloques de piedra. Tienen formas más irregulares, lo que hace que lego se traben mejor. El inconveniente que tienen estos áridos es que dificultan más la compactación del hormigón además de necesitar más agua para lavarlos.

La densidad del árido influye en el peso del hormigón:

-Ligero. Entre 300 y 1200 Kg/m3

-Normales. Entre 2450 y 2700 Kg/m3

-Pesados. Entre 3700 y 7600 Kg/m3

Resistencia mecánica de los áridos más comunes.

-Calizas blandas: 10 – 15 N/mm2

-Calizas duras y areniscas: 50 – 150 N/mm2

-Gres, grabos, basalto, granito: 100 – 250 N/mm2

-Cuarcitas: 250 – 350 N/mm2

1.3 Resistencia al fuego.

Nos referimos a la naturaleza combustible del árido, el tiempo que mantiene la estabilidad en función de la temperatura que alcanza. Lo mínimo que aguantan los áridos son 300º aunque podemos utilizar los que aguantan 600º – 700º

1.4 Granulometría.

Se refiere al intento de, optimizando el contenido de cemento en el hormigón, establecer la mejor forma de mezclar las partículas de árido de distinto diámetro para tener la máxima compacidad, es decir, el mínimo volumen de aire en el interior. La resistencia del hormigón depende del tamaño del árido y de la compacidad. Ya se ha comentado antes que se deben combinar distintos tamaños de árido para que queden llenos todos los huecos, pero se debe hacer la mezcla de forma concreta. Hay dos formas, granulometría continua y granulometría discontinua.

-Granulometría discontinua. Mezcla diámetros grandes y pequeños sin haber diámetros intermedios.

-Granulometría continúa. Tiene como criterio la mezcla de todos los áridos de distinto tamaño pero con mayor cantidad de árido de mayor diámetro. Tiene poca arena, por lo que es conveniente sobredosificar el cemento para que este actúe como la arena. Esto tiene el inconveniente de ser más caro por tener más cantidad de cemento. De todos modos, la experiencia nos demuestra que estos hormigones resultan ser muy compactos.

En un principio se pensaba que los finos no eran buenos por el incremento de agua que suponían en el hormigón. Hoy se sabe que son mejores porque aumentan la compacidad y por lo tanto la resistencia. De todos modos no todos los finos son buenos, solo aquellos cuyo diámetro es mayor que 0,063. Los áridos de arcillas son malos porque retienen agua y no la ceden, pero no los de calizas. Estos áridos, hacen al hormigón más resistente por la cantidad de agua que tienen en su superficie, que hace reaccionar con el cemento. 

1.5 Adiciones.

Son aquellos materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que pueden ser añadidos al hormigón con el fin de mejorar alguna de sus propiedades o conferirle características especiales. La Norma solo permite como adiciones las cenizas volantes y el humo de sílice.

Lo que se pretende es reducir el contenido de clinker para abaratar, pero tenemos que utilizar materiales completamente inertes al hormigón. Hacen la función del excipiente en un medicamento, es decir, aumentan el volumen del cemento sin añadir ninguna propiedad ni efecto secundario. Estos productos se emplean porque el cemento es, de todos los componentes del hormigón, el más caro de todos. De este modo, mediante las adiciones se aumenta el volumen de la mezcla sin aumentar realmente la cantidad de la misma. En un principio eran componentes realmente problemáticos porque podían generar efectos secundarios perjudiciales para el hormigón. Hoy en día ya están mucho más estudiados y por supuesto están normalizados, de modo que la norma o te obliga a dejar un dineral en ensayos o directamente te obliga a comprar cemento CEM II que ya tiene las adiciones incluidas.

Las adiciones reducen el volumen del material caro pero no influyen ni en la resistencia ni en el proceso de hidratación. Normalmente son subproductos sobrantes de otros procesos industriales, de modo que son materiales muy baratos.

Se suelen utilizar:

-Escoria: las sustancias vítreas que flotan en el acero en los procesos de fundidos. Son impurezas del acero que se retiran y que se aprovechan para el cemento a precio muy barato.

-Ceniza volante: son las cenizas que salen por las chimeneas de las centrales termoeléctricas, en estas chimeneas hay unos filtros para que estas cenizas no salgan al ambiente.

-Humo de sílice: procede de la producción de microprocesadores. Directamente de la fundición de sílice.

-Puzolana: es un tipo de piedra natural de naturaleza volcánica procedente de Puzuoli (Italia). Esta piedra ya la conocían los romanos y la empleaban para sus construcciones.

-Filler calizo: es el polvo de las canteras de caliza, lo que sobra de las canteras. De todas las adiciones es la menos contaminante, y junto con el humo de sílice la que más resistencia aporta al cemento.

Todos estos productos no tienen capacidad hidráulica. Se aportan al cemento directamente en central, así hay más control y por lo tanto es más seguro y no hay riesgo de contaminar el cemento. Tienen que ser materias totalmente inertes aunque no lo son del todo. La adición que más favorece al cemento es la escoria seguido de la puzolana, la ceniza y el humo de sílice. De todos modos, un hormigón bien elaborado y ejecutado siempre será mejor que uno mal ejecutado por muchas adiciones que tenga. La cantidad de adiciones se debe controlar ya que un exceso puede producir efectos secundarios negativos, del mismo modo que ocurre con el cemento que contiene el hormigón.

1.6 Los aditivos.

Son sustancias que se suman al hormigón, en porcentajes muy pequeños y que tienen la función de cambiar propiedades del hormigón. Por tanto, son componentes contrarios en función a las adiciones. Dentro de los aditivos están aquellos que colorean el hormigón o le dan más resistencia o mejor maleabilidad, etc. Son por tanto, sustancias químicas que se emplean en muy baja proporción y que cambian alguna propiedad del hormigón.

Al principio, las adiciones podían resultar algo peligrosas; hoy en día todo esto ya está suficientemente estudiado y ensayado y de hecho no hay cemento que no tenga algún aditivo. El mayor problema que se puede tener, es no saber qué aditivo tiene el cemento que se vaya a emplear.

La clasificación de los aditivos es:

-Modifican reología y el contenido de aire: plastificantes, inclusores de aire.

Nota: la reología estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son capaces de fluir.

-Modifican el fraguado: acelerantes, retardadores.

-Modifican la resistencia a acciones físicas y químicas: anticongelantes, hidrófugos de masa.

-Otros: expansivos cohesionantes, colorantes, desencofrantes, que se emplean directamente en las paredes de los moldes, Inhibidores de corrosión, retardadores de superficie para mejorar la posterior labra del hormigón como si fuera piedra.

Los aditivos plastificantes son los que permiten trabajar mejor con el hormigón cuando este es seco, lubrifican la pasta. Son productos orgánicos que actúan como lubrificantes de la masa facilitando el deslizamiento de los granos y evitando la formación de grumos. El efecto general es una disminución de la tensión superficial del agua y por consiguiente de la relación agua-cemento para una misma plasticidad.

Los reductores de agua agilizan la masa sin tener que añadir agua.

Los retardadores de agua actúan de una forma similar a los finos haciendo de rodillo para aumentar así la compacidad. Se emplean en hormigones que requieren fluidez inicial y buena resistencia final como por ejemplo hormigones con gran cantidad de armadura.

Los inclusores de aire emplean sobre todo para hormigones ligeros, pero se utilizan poco en construcción. Su trabajo es introducir burbujas de aire deformables indefinidamente de modo que se interponen entre los capilares del hormigón y así los cierra. Con estos aditivos queda mejorada la plasticidad y la homogeneidad de la masa, con una pérdida de resistencia relativamente débil. El hormigón adquiere gran resistencia a las heladas, y a las aguas selenitosas (aguas que contiene yeso) al disminuir la absorción capilar.

Los aditivos acelerantes son en general cloruros, bases alcalinas y sales alcalinas. Se emplean en tiempo frío y aceleran el proceso de fraguado. Disminuyen la resistencia mecánica en proporción a la dosis, y aumentan los efectos de retracción hidráulica a largo plazo. Estos aditivos se emplean en tiempo frío, desencofrados rápidos, sellados y hormigones y morteros proyectados.

Los aditivos retardadores actúan al contrario que los anteriores; reducen la velocidad de reacción y disminuyen el calor desprendido. La ventaja es que no implican una reducción de la resistencia, solo modifican la resistencia a flexotracción pero no a tracción. Se utilizan en época de calor y cuando se hormigonan grandes masas. El inconveniente de estos aditivos es que retrasan el desencofrado, lo que supone un gasto añadido. Estos aditivos se utilizan en épocas de calor, grandes masas en que hay que interrumpir el hormigonado o para hormigón transportado a largas distancias.

Los aditivos anticongelantes son aditivos acelerantes. No confundir con los antiheladizos que son los inclusores de aire. Los anticongelantes suelen ser productos precipitantes como la puzolana y se emplean para hormigones y morteros con necesidad de estanqueidad. Su trabajo es colmatar los poros para que no dejen paso al agua.

Los aditivos expansivos se emplean para hormigones expansivos y con cierto aislamiento térmico.

Los aditivos colorantes cambian el color del hormigón. Se utilizan en la fase mortero. Otra forma de cambiar el color del hormigón es utilizar áridos de color. Estos aditivos tienen que ser, además de químicamente neutros, estables a los agentes atmosféricos y a la luz. Tienen que ser insolubles en agua, fáciles de mezclar y con suficiente poder colorante como para poder colorear toda la mezcla. En general aquellos que dan un color al que tiende el hormigón de forma natural son los que mejor funcionan.

2. Tipos de hormigón.

2.1 Designación de hormigones. Nomenclatura.

H: hormigón.

A: cal aérea.

H: cal hidráulica.

C: cemento.

R: reforzado, cemento.

P: pobre, con cascote de ladrillo.

A: atenuado, cal aérea.

Mixtos: HH, HHR, HHP, HHRP, HCA, HC, HCP.

2.2 Hormigón en masa.

El Hormigón en Masa es aquel que se vierte directamente en moldes previamente preparados y dan macizos sometidos a esfuerzos de compresión.

2.3 Hormigón ciclópeo.

El hormigón ciclópeo es un tipo de material de construcción usado en cimentaciones, en lechos marinos o de río.

Este es un sistema que ha quedado prácticamente en desuso; se usaba en construcciones con cargas poco importantes, exceptuando las construcciones auxiliares como vallas de cerramiento en terrenos suficientemente resistentes.

El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes del lugar, a medida que se va hormigonando para economizar material; se van llenando los intersticios entre las rocas hasta conseguir homogeneizar el conjunto.

Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada.

La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento.

2.4 Hormigón ligero.

Se denomina hormigón ligero al hormigón de poca densidad, formado por áridos de pequeña densidad.

Es utilizado para la obtención de elementos que no precisen grandes resistencias, como tabiques, forjados de pisos, fachadas de revestimiento y, sobre todo, como aislante del calor y del sonido.

Por su pequeña densidad se pueden obtener piezas de grandes dimensiones y aligerar las estructuras. Secan rápidamente y permite ser clavados o aserrados.

2.5 Hormigón estructural.

Se denomina hormigón estructural al hormigón armado con barras de acero. Mejora su resistencia a los esfuerzos de tracción.

Las piedras naturales se hallan en la naturaleza formando masas considerables, denominadas rocas, las cuales están formadas por asociación de minerales o cuerpos de la misma composición química y forma cristalina.

Las más utilizadas en la construcción se componen de minerales tales como el cuarzo, el feldespato y la mica.

Las rocas pueden ser simples o compuestas, según estén constituidas por iguales minerales o distintos.

Pueden clasificarse según su origen geológico, en: 

-Rocas eruptivas: Las rocas eruptivas son un tipo de pétreos naturales. Se han formado al enfriarse el magma fundido, habiéndose consolidado en el interior de la corteza terrestre.

-Rocas sedimentarias: cuarcitas y areniscas.

-Rocas metamórficas: pizarras cristalinas.

Se suelen practicar diversos ensayos físicos (examen óptico, densidad, porosidad, absorción de agua, capilaridad, permeabilidad, dureza, resistencia al calor, resistencia al frío) y/o ensayos mecánicos (resistencia a la compresión, flexión, tracción, choque, desgaste y adherencia a los morteros) para conocer las diversas propiedades de las piedras.

2.6 Hormigón armado.

Se denomina hormigón armado al que contiene en su interior una armadura metálica y trabaja también a la flexión. Comenzó a utilizarse a finales del s XIX y se desarrolló a principios del s XX.

Las barras de acero se introducen en la pieza de Hormigón en el borde que resiste las tracciones, y debido a la adherencia entre ambos materiales las primeras resisten las tracciones y el segundo las compresiones. Esta adherencia mejora significativamente colocando barras corrugadas.

La dosificación clásica para el Hormigón Armado, teniendo en cuenta la composición granulométrica corriente de los Áridos redondeados de río, es la siguiente: 

-Grava: 800 a 900 litros.

-Arena: 400 a 500 litros.

-Cemento: 300 a 350 Kg.

-Agua: 200 litros-

2.7 Hormigón pretensado.

Se denomina hormigón pretensado al hormigón que contiene acero sometido a fuerte tracción previa y permanente.

La idea básica del pretensado es someter a compresión al hormigón antes de cargarlo, en todas aquellas áreas en que las cargas produzcan tracciones.

De esta manera, hasta que estas compresiones no son anuladas no aparecen tracciones en el hormigón.

2.8 Hormigón enlucido.

Se denomina hormigón enlucido al fabricado "in situ " con hormigón y acabado con lechada de cemento portland solo o coloreado, enlucido con llana, manual o mecánicamente.

Esta clase de Hormigón suele utilizarse como acabado de suelos, por ser de gran durabilidad y de fácil limpieza y mantenimiento.

2.9 Hormigón vibrado.

Se define como hormigón vibrado al que se pone en obra con una consistencia tal del hormigón, que necesita el empleo de vibradores internos para su compactación y su extensión y acabado superficial con maquinaria específica. Es un tipo de hormigón que se somete a vibraciones para aumentar su compacidad y homogeneizar su masa.

2.10 Hormigón de relleno.

Es un hormigón que posee la consistencia y el tamaño de áridos adecuados para rellenar perfectamente cámaras o huecos de la fábrica, que normalmente es de consistencia blanda (aconsejándose un asiento en el Cono de Abrams comprendido entre 2 cm y 18 cm).

El cono de Abrams es un molde de metal con forma de cono truncado, con un diámetro en la base de 20 cm y un diámetro en la parte superior de 10 cm, con una altura de 30 cm. Se utiliza para realizar ensayos de consistencia de hormigón fresco.

En la preparación de la mezcla de hormigón es muy importante que la combinación cemento/áridos y su relación con el agua, sean las adecuadas para lograr las propiedades fundamentales de la mezcla fresca primero (consistencia) y endurecida luego (resistencia).

El molde en forma de cono truncado se llena con la mezcla en 3 capas de la misma altura, compactando con 25 golpes de varilla por vez; acto seguido se levanta el molde y se mide cuanto ha descendido la mezcla en el punto central.

El valor obtenido, es la medida de la consistencia de la mezcla. Se la denomina también asentamiento y puede variar entre 2 y 18 cm según sea el tipo de estructura y los procedimientos de encofrado, colocación y compactación.

2.11 Hormigón de alta resistencia.

Hormigón cuya resistencia característica a la compresión, en probeta cilíndrica de 15•30 cm, a veintiocho días (28d), supera los 50 N/mm2.

El hormigón de alta resistencia, además de una resistencia a la compresión elevada, característico de los hormigones por su dosificación, puesta en obra y curado,brinda mejores prestaciones en lo referente a permeabilidad, resistencia a los sulfatos, a la reacción "árido-álcalis", resistencia a la abrasión, etc,  lo cual les confiere una durabilidad mayor.

2.11.1 Usos.

El hormigón de alta resistencia sirve para reducción de sección en piezas altamente comprimidas (muros o soportes), para vigas pretensadas y solicitadas a flexión. Mejora notablemente la durabilidad y permite la concreción de ciertas estructuras con características singulares por esbeltez, por ejemplo.

Cumple buenas prestaciones en estructuras sometidas a diferentes embates atmosféricos, ataques mecánicos o químicos.

Puede combinarse con hormigón convencional o con estructuras mixtas. Sirve en la ejecución de vigas mixtas o de soportes, por ejemplo en perfilería de acero hormigonada, o para aquellos casos en cortos plazos de ejecución con reducciones en los tiempos de desencofrado.

2.11.2 Características del hormigón de alta resistencia.

-Resistencia la compresión: entre 60 y 150 N/mm2. Se hallan en estudio hormigones que llegan a resistencias del orden de los 800 N/mm2

-Fluidez: es similar al HAC.

-Gran retracción: su elevada retracción puede llevar a la fisuración. Para evitarlo es conveniente armarlo con fibra de polipropileno y emplear curadores (internos o superficiales).

-Impermeabilidad mayor y mayor compacidad, con acabados de mejor calidad y durabilidad.

-Coloración: es gris oscuro debida al humo de sílice. En los hormigones blancos se utiliza meta caolín o nano sílice.

2.11.3 Materiales componentes del hormigón de alta resistencia.

-Cemento: tipo normal. Por ejemplo CEM I 52,5 R, entre 350 y 500 kg/m3.

-Árido Grueso: grava se emplea por lo general de granulometría discontinua. Por ejemplo basalto o grava caliza.

-Árido Fino: arena se recomienda el doble lavado a fin de impedir que algunos finos puedan contaminar la dosificación.

-Aditivos:

a) Fibras de acero o polipropileno, son recomendables para conferir resistencia y control de fisuración.

b) Supe fluidificantes, posibilitan una baja relación A/C, menor a 0,35.

c) Humo de sílice o micro sílice, puede ser en polvo o líquido (slurry); máximo 11% contenido de cemento (sólo para resistencias superiores a 80 MPa); se emplea para rellenar poros, aumentar la resistencia y dar mayor compacidad. Mejora la unión entre cemento y áridos.

5.11.4. Variantes de hormigón de alta resistencia.

-Hormigón ligero de alta resistencia, hasta 80 N/mm2 con D 1,6.

-SIFCON (Slurry Infiltraed Fibre Concrete), es un mortero fluido de alta resistencia y gran ductilidad, con 10% de fibras de acero entre 50 y 60 mm de largo en su volumen, árido menor a 0,7 mm, contenido de cemento de 1000 kg/m3.

-SIMCON otra variante del anterior que incluye mallas de fibra de acero.

-ECC (Engineered Cement Composite), es un hormigón flexible u hormigón de fibras orientadas. Tiene una resistencia a la flexión y tracción muy superior al hormigón tradicional; incluye cerca de un 2% de fibras poliméricas orientadas.

-RPC (Reactive Power Concrete), se lo utiliza en puentes, torres de refrigeración, etc. Es un hormigón con una resistencia a la compresión entre 200 y 800 N/mm2 los cuales se logran mediante reducción de porosidad y fisuración. Es más homogéneo porque no lleva áridos mayores a 1 mm. Emplea finos de cuarzo y arena silícea, incluye un reductor de agua. Relación A/C baja, alrededor de 0,1. La adición de fibras de acero le aporta mayor ductilidad.

2.12 Hormigón prefabricado.

Pieza de hormigón que ha sido moldeada y curada en una planta industrial o en otro lugar destinado a ello, diferente al sitio de su puesta en obra. Se lo denomina también hormigón pre moldeado.

El hormigón prefabricado se elabora en forma industrial, por moldeo de sus piezas, elementos de diferentes dimensiones y tipos, según su destino.

Este sistema industrializado de producción mejora las características físicas del material, entre ellas la resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, superficie de acabado superior y adherencia.

Además mejora la planeidad de superficies y la precisión en su montaje. Requiere de control de calidad certificado para poder ser comercializado.

El hormigón prefabricado optimizó las condiciones de producción haciendo posible acortar los plazos de ejecución, bajando costes y disminuyendo riesgos en el deterioro del material. Por otra parte resulta más ventajoso ya que al construirse las piezas en serie por repetición masiva facilita su armado y montaje. En el mercado se ofrecen piezas de variadas formas y dimensiones, con las cuales se logran soluciones diversas, muchas de ellas, de valor arquitectónico destacable.

2.12.1 Pretensado y postensado.

La incorporación del hormigón prefabricado ha permitido nuevas técnicas de pretensado y postensado del hormigón.

-Hormigón pretensado: se denomina hormigón pretensado al Hormigón que contiene acero sometido a fuerte tracción previa y permanente.

La idea básica del pretensado es someter a compresión al Hormigón antes de cargarlo, en todas aquellas áreas en que las cargas produzcan tracciones. De esta manera, hasta que estas compresiones no son anuladas, no aparecen tracciones en el hormigón.

2.12.2 Hormigón postensado.

Se denomina hormigón postensado a un hormigón en el cual después del llenado y el endurecimiento se introducen esfuerzos de compresión mediante una armadura especial montada dentro de vainas adecuadas.

Una vez tensados los cables que conforman la armadura de postensado se anclan a la estructura mediante piezas especiales, cuyo diseño suele estar patentado y se rellenan las vainas con un mortero que asegura la protección del acero y la adherencia al resto de la estructura.

Al igual que en el hormigón pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el hormigón trabaje a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.

2.13 Hormigón In Situ.

Sistema constructivo del hormigón armado construido en el sitio donde se erige el edificio. La característica principal del hormigón in situ se basa en su continuidad, en percibir y comprender como un todo al edificio, en su capacidad portante y en la expresividad de su estructura monolítica y resistente.

2.13.1 Fases constructivas del hormigón In Situ.

Las fases constructivas del hormigón in situ son: amasado, vertido, fraguado, curado.

La mezcla es una masa plástica húmeda que debe ser contenida en moldes (encofrado) que le darán la forma proyectada definitiva. Éstos deben soportar el peso de todo ese volumen conteniendo una cantidad conveniente de agua que en el proceso de secado (durante el fraguado) va evaporándose. 

3. Fabricación del hormigón.

Para la Fabricación del Hormigón es muy importante la proporción de sus componentes, que deberán ser los adecuados a los esfuerzos a los cuales estará sometido.

-Áridos. Deberán estar limpios, con la mínima cantidad de arcilla o impurezas que alteren la hidratación del cemento.

Los áridos ocupan entre 60 y un 75 % del volumen del hormigón e influyen sobremanera en las propiedades del hormigón fresco y del hormigón endurecido.

-Agua. El Agua no tendrá contaminación salina u orgánica. Se recomienda utilizar agua potable. 

-Cemento. Deberá elegirse el cemento apropiado teniendo en cuenta el contenido de sales y humedad en el suelo. Éste se almacenará en sitio seco y protegido de la humedad, clasificándose por expediciones y clase.

-Encofrado. El encofrado se colocará firmemente y bien estanco para impedir la pérdida de mortero. Se recubrirá con aceite o productos indicados para facilitar el posterior desencofrado y su reutilización. Si es de madera se humedecerá previamente a la colocación del hormigón para no absorber la humedad de la mezcla. También pueden ser de contrachapados, metálicos, de caucho o plástico según sea la superficie a hormigonar.

-Mezclado. Puede realizarse de diferentes maneras, pero en todas deberá asegurarse un resultado final homogéneo. En obras pequeñas el material podrá ser mezclado a mano o con hormigoneras. En obras medianas o grandes, se utilizará hormigón fabricado en planta, y trasladado a obra.

-Colocación. El hormigón debe ser aprisionado en los moldes, para evitar que queden huecos, para lo cual se recomienda la utilización de vibradores, o bien, en obras pequeñas, una varilla.

Otro procedimiento de colocación es el de proyección a presión. Los materiales son lanzados mediante aire comprimido por una tubería y al salir son humedecidos.

-Curado. El hormigón alcanzará toda su resistencia si la mezcla no pierde humedad rápidamente, para lo cual debe protegerse su superficie para impedir que seque antes de tiempo.

Se recomienda que cuando las temperaturas se encuentren por debajo de los 2ºC y por sobre los 35ºC, deberán tomarse precauciones especiales para un buen curado. Si esto no es posible, la resistencia final del Hormigón podría resentirse y estar un 30% debajo de lo esperado. 

-Desencofrado. Se realiza cuando el hormigón ha alcanzado el grado de resistencia suficiente como para soportar el triple de la carga que haya de resistir. En losas será recomendable mantenerlo durante al menos 15 días, dejando los apuntalamientos necesarios.

-Resistencia. Se realizan pruebas de resistencia después de transcurridos 28 días. Con ello se verifica la calidad del hormigón.

4. Propiedades del hormigón.

Las principales propiedades generales que afectan al hormigón fresco son: 

-Trabajabilidad. Es la facilidad con la que puede distribuirse el hormigón dentro de los encofrados.

Debe tener la necesaria consistencia, para lo cual afectarán: la cantidad de agua, la forma y medida de los áridos, la cantidad de cemento, la existencia de aditivos, y la presencia de cenizas.

También la correspondiente cohesión, que es la resistencia del material a segregarse.

-Homogeneidad. Se dice del material que tiene las mismas propiedades en todos los puntos. En el hormigón se consigue mediante un buen amasado. 

A continuación propiedades que afectan a diversos hormigones.

-Densidad del hormigón endurecido. Es la cantidad de peso por unidad de volumen (densidad=peso/volumen). Variará con la clase de áridos y con la forma de colocación en obra.

-La densidad de los hormigones ligeros oscilará entre los 200 y los 1500 kg/m3.

-En los Hormigones Ordinarios: apisonados: 2000 a 2200 kg/m3. Vibrados: 2300 a 2400 kg/m3. Centrifugados: 2.400 a 2500 kg/m3. Proyectados 2500 a 2600 kg/m3.

Los Hormigones Pesados pueden alcanzar los 4000 kg/m3. Este tipo de hormigón es el utilizado para construir pantallas de protección contra las radiaciones.

-Resistencia Mecánica. Es la capacidad que tiene el hormigón para soportar las cargas que se apliquen sin agrietarse o romperse.

Es diferente según el tipo de esfuerzos de que se trate: su resistencia a la compresión es unas diez veces mayor que su resistencia a la tracción. Esta baja resistencia a la tracción es la que llevó a incorporar varillas de hierro o acero al hormigón, para conformar el hormigón armado.

-Durabilidad. Es la capacidad para resistir el paso del tiempo.

-Porosidad. La porosidad se considera la proporción de huecos respecto de la masa total. Influye en la resistencia, la densidad, y la permeabilidad del Hormigón.

-Permeabilidad. Es la capacidad de un material de ser atravesado por líquidos o gases. La impermeabilidad del hormigón es importante para su resistencia a los ataques químicos. Esta impermeabilidad depende en parte del exceso de agua en el amasado y del posterior curado del hormigón.

5. Aditivos del hormigón.

Los aditivos del hormigón son productos que, introducidos en pequeña porción en el material, modifican algunas de sus propiedades originales. Se presentan en forma de polvo, líquido o pasta y la dosis varía según el producto y el efecto deseado entre un 0,1 % y 5 % del peso del cemento.

El empleo de los aditivos permite controlar algunas propiedades del hormigón, tales como las siguientes:

-Trabajabilidad y exudación en estado fresco. Plastificantes, reductores de agua Incorporadores de aire, polvos minerales plastificantes, estabilizadores

-Tiempo de fraguado y resistencia Inicial. Aceleradores de fraguado y/o endurecimiento, retardadores de fraguado.

-Resistencia, impermeabilidad y durabilidad en estado endurecido. Incorporadores de aire, anticongelantes, impermeabilizantes.