unidad 11 - hormigones especiales (1)

7/26/2019 Unidad 11 - Hormigones Especiales (1)

1/54

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

Facultad Regional Santa Fe

Ctedra: Tecnologa del Hormign- Ingeniera Ci!ilProfesor: Ing. Ma. Fernanda Carrasco

Unidad "" # HOR$IGONES ES%ECIALES

CONSIDERACIONES GENERALES

El hormign convencional elaborado con cemento portland y agregados tradicionalespresenta diversas deficiencias. lg!nos intentos por sol!cionar estas deficiencias hanprovocado el desarrollo de hormigones especiales" #!e representan avances importantes enla tecnolog$a del hormign y #!e son el ob%eto de est!dio en el presente ap!nte.

&i se lo compara con el acero" la &a'a relacin re(i(tencia#)e(o representa para elhormign !n inconveniente econmico en la constr!ccin de edificios de gran alt!ra" p!entes degrandes l!ces y estr!ct!ras flotantes. Para me%orar la relacin resistencia-peso se han prop!estodos sol!ciones: o se red!ce la densidad del material o se incrementa s! resistencia.

'a primera alternativa se p!so en prctica d!rante los (ltimos )* a+os. 'os agregadoslivianos se !tili,an en todo el m!ndo para prod!cir *ormigone( li!iano(estr!ct!rales con !n

peso !nitario aproimado de /** 0g1m2 y !na resistencia a compresin de 34 a 5* MPa.En concordancia con la seg!nda prop!esta" d!rante los a+os )*" se prod!%eron

ind!strialmente hormigones de densidad normal 635** 0g1m27 de alta re(i(tencia6/* a 8* MPa7a compresin mediante el !so de aditivos s!perfl!idificantes y de adiciones p!,olnicas.

&in embargo" parece #!e los l$mites a(n no han sido alcan,ados. &e estn llevando acabo desarrollos para prod!cir agregados livianos de mayor resistencia de modo #!e !naba%a densidad y !na elevada resistencia p!edan ser alcan,adas en forma sim!ltnea.

Por otra parte" la aplicacin de aditivos s!perfl!idificantes no est limitada a laprod!ccin de hormigones de alta resistencia. medida #!e las estr!ct!ras se v!elven msamplias y comple%as" se re#!ieren elementos estr!ct!rales ms densamente armados. modo de resp!esta" los *ormigone( autocom)actante( permiten obtener !na gran

traba%abilidad y fl!ide," sin los inconvenientes de elevadas relaciones ag!a1cemento y de lasegregacin. Estos hormigones de gran traba%abilidad" no re#!ieren !na compactacinmecnica y por lo tanto han etendido las fronteras de aplicacin del hormign.

'a contraccin por secado del hormign frec!entemente prod!ce la fis!racin de lasestr!ct!ras. Esto es reconocido tanto en lo #!e respecta al dise+o como a la constr!ccin"especialmente para estr!ct!ras como los pavimentos" pisos y elementos estr!ct!ralesdelgados. Para contrarrestar este problema" d!rante los (ltimos 3* a+os se han empleadoeitosamente los *ormigone( de contraccin com)en(ada" elaborados con cementos oaditivos #!$micos epansivos.

9!evamente" si comparamos al hormign con otros materiales de constr!ccin" s!tenacidad es red!cida y por lo tanto" s! resistencia a los impactos res!lta pobre. Esta


2/54

caracter$stica ha sido me%orada de manera notoria mediante el !so de *ormigone(re+or,ado(con +i&ra(" conteniendo fibras de acero" vidrio o polipropileno.

'a impermeabilidad de los materiales es importante en relacin a s! d!rabilidad enpresencia de h!medad o de sol!ciones #!$micas agresivas y para ello se han desarrollado*ormigone( conteniendo )olmero( de m!y ba%a permeabilidad y ecelente resistencia#!$mica. 'as capas delgadas de hormigones con pol$meros res!ltan m!y adec!adas para laproteccin de las estr!ct!ras en ambientes ind!striales o en p!entes" as$ como para larehabilitacin de pavimentos deteriorados.

'os *ormigone( de ele!ada den(idad" #!e presentan !n peso !nitario #!e s!pera alhormign convencional en aproimadamente !n 4* " se !tili,an para la constr!ccin deesc!dos de radiacin.

'os *ormigone( ma(i!o(" !tili,ados en la constr!ccin de presas y otras estr!ct!rasde grandes dimensiones se han !tili,ado ampliamente y las tecnolog$as aplicadas han sidoinfl!enciadas principalmente por los m;todos seleccionados para controlar la elevacin de

temperat!ra. El enfriamiento previo de los materiales componentes a eliminado la necesidadde reali,ar costosas operaciones de enfriamiento posterior y ha acelerado los procesos dee%ec!cin. Por otra parte" las presas de menos de ** m de alt!ra p!eden constr!irse con*ormigone( com)actado( a rodillo" !tili,ando e#!ipos convencionales de movimiento des!elos con res!ltados econmicos y tecnolgicos inimaginables hace * a+os atrs.

contin!acin se est!dian los aspectos principales de alg!nos de estos materiales.

HOR$IGONES LIVIANOS

'a denominacin de ?MI@>9E& 'IAI9>&B c!bre toda !na gama de materialesde constr!ccin de m!y variadas caracter$sticas" c!ya principal propiedad es s! red!cido

peso espec$fico" y #!e slo tienen en com(n" en lo #!e ata+e a s! composicin" el empleo decemento portland en s! elaboracin.

esde el p!nto de vista de s!s elementos componentes alg!nos de estos materialesno son" en realidad" hormigones" si se reserva esta denominacin a los prod!ctosconstit!idos por cemento" agregados gr!esos y agregados finos de origen mineral.

En t;rminos generales los hormigones livianos p!eden ser considerados como elres!ltado de la tendencia generali,ada de obtener !n material de constr!ccin #!e" con lascaracter$sticas de los hormigones tradicionales" re(na en grado apreciable c!alidades deliviandad" capacidad aislante y econom$a.

'os hormigones convencionales" e%ec!tados con agregados de alto peso espec$fico yelaborados de manera de obtener con el cemento y el ag!a !na masa tan compacta comosea posible" se caracteri,an por s! elevado peso espec$fico" s! gran resistencia mecnica ypor ser prcticamente impermeables al ag!a y al aire y relativamente b!enos cond!ctores delos r!idos y del calor. En t;rminos generales" estas propiedades son tanto ms acent!adasc!anto ms denso y compacto es el hormign. Por el contrario" los hormigones livianospresentan como principal caracter$stica s! red!cido peso espec$fico y s! elevada capacidadde aislamiento t;rmica. Esta (ltima a!menta a medida #!e dismin!ye el peso espec$fico y laresistencia mecnica.

Deniendo en c!enta #!e en la elaboracin de hormigones livianos" sig!iendo losdistintos procesos #!e ms adelante se describen" es posible hacer variar el peso espec$ficoentre l$mites m!y amplios" es fcil comprender la gran diversidad de prod!ctos #!e p!edenobtenerse.


3/54

Es conveniente adaptar el peso espec$fico y la resistencia del prod!cto a elaborar a laf!ncin #!e han de desempe+ar dentro de la constr!ccin los elementos a e%ec!tarse y"alg!nas veces" s!peditar a#!ellas caracter$sticas a las condiciones de transporte y de

manip!leo entre otras" #!e p!eden eigir !na determinada resistencia al hormign. Dambi;np!eden intervenir otros factores" por e%emplo la importancia de la contraccin 6a vecesconsiderable para ciertos hormigones livianos7" el comportamiento a la intemperie" a lapenetracin de la ll!via" a la ascensin capilar de la h!medad" etc.

Clasificacin de los hormigones livianos

'a m!ltiplicidad de tipos eistente dific!lta la clasificacin de los hormigones livianosen categor$as y divisiones netamente diferenciadas en base a los distintos m;todos deelaboracin" ya #!e eisten s!perposiciones. 'a clasificacin general consignada en elCuadro "constit!ye" no obstante" !na base aceptable. Esencialmente esta clasificacin se

basa en los tres procedimientos #!e" en forma individ!al o sim!ltnea" cond!cen a laelaboracin de los distintos tipos de hormigones livianos:

Formacin de n!merosas pe#!e+as celdas por incorporacin de aire o gas enel seno de la masa de hormign fresco y s! mantenimiento hasta #!e a#!;l seend!re,ca 6=ormigones Cel!lares7.

tili,acin de agregados livianos 6=ormigones de agregados livianos7.

?eali,acin de grandes h!ecos por la s!presin de los elementos finos delagregado" el c!al tendr !na gran!lometr$a !niforme 6=ormigones cavernososo


4/54

III7 =>?MI@>9E& CAE?9>&>& > &B


5/54

HOR$IGONES CELULARES

?es!ltan del frag!ado y end!recimiento de !na me,cla formada por cemento portlandy ag!a" con o sin agregados finos" #!e ha sido sometida a !n tratamiento mecnico" f$sico o#!$mico previo" destinado a crear !na gran cantidad de pe#!e+as cavidades esf;ricasreg!larmente repartidas en el seno de la me,cla y todas de dimensiones aproimadamenteig!ales. 'os alv;olos" !na ve, formados" deben permanecer indeformables y sin eperimentardespla,amientos en el c!rso de todas las operaciones #!e s!fre la me,cla d!rante s!elaboracin y posteriormente a la misma.

e las consideraciones precedentes se desprende #!e los llamados hormigonescel!lares no son hormigones sino #!e constit!yen" c!ando intervienen agregados finos en s!elaboracin" morteros finos rec!briendo los alv;olos. &in embargo" la denominacin anterior

#!eda %!stificada en estos casos por etensin considerando #!e cada alv;olo reempla,a !ngrano de agregado gr!eso" de tal manera #!e p!eden ser considerados como hormigonescomp!estos de !na lechada de cemento" agregados finos y agregados gr!esos constit!idospor las c;l!las generadas.

&eg(n c!l sea el procedimiento !tili,ado para s! elaboracin G en lo concerniente laforma en #!e se originan las c;l!las en la me,cla G los hormigones cel!lares p!edenclasificarse en dos gr!pos:

- =ormign gaseoso o


6/54

Por e%emplo:a7 cido clorh$drico y bicarbonato de sodio" con desprendimiento de gas carbnico

=Cl 9a=C>JK 9aCl =3> C>3

b7 clor!ro de cal y ag!a oigenada" con desprendimiento de o$genoCa>Cl3 =3>3K CaCl3 =3> >3

c7 carb!ro de calcio y ag!a" con desprendimiento de

acetileno C3Ca 3=3> K C3=3 Ca 6>=73

37 Incorporacin a la me,cla de !n solo prod!cto #!$mico s!sceptible de reaccionar conel cemento en presencia del ag!a y provocar !n desprendimiento de gas. Por e%emplo:

a7 polvos metlicos 6al!minio" ,inc" magnesio" calcio" bario" litio" etc. y aleaciones7

b7 sales 6carbonatos" bicarbonatos7.'os diversos procedimientos de fabricacin difieren esencialmente seg(n las condiciones

en las #!e se incorporan los agentes reactivos a la me,cla y seg(n el momento en #!e la reaccincomien,a a prod!cirse. En otras palabras" los reactivos p!eden ser incorporados antes delme,clado o !na ve, #!e ;ste haya concl!ido. Consec!entemente" el desprendimiento gaseoso sereali,ar en la me,cladora o bien en los moldes !na ve, colocada la me,cla.

@eneralmente se hace necesario agregar agentes estabili,adores destinados a reg!larel desprendimiento gaseoso y a!mentar la resistencia de las b!rb!%as formadas en el seno dela me,cla. 'as distintas variantes indicadas dan l!gar a las diferentes patentes comerciales#!e se conocen.

C!ando se !tili,a polvo de al!minio como agente generador de gas" s! grado de fine,ainfl!ye preponderantemente sobre la velocidad con #!e se prod!ce la reaccin #!$mica" sobreel tama+o y n(mero de los alv;olos y" consec!entemente" sobre la magnit!d del coeficientede cond!ctibilidad t;rmica del material #!e se elabora.

'a cantidad de polvo de al!minio necesaria para elaborar !n hormign gaseoso depeso espec$fico determinado depende" a ig!aldad de los dems factores" del tama+o de s!sgranos. En general" dicha cantidad oscila entre *"34 y *"4* del peso de cemento. laseperiencias de laboratorio reali,adas con este tipo de hormigones revelan !n me%orcomportamiento c!ando se !tili,a red!cida cantidad de polvo fino 6#!e pasa por tami, de/5** mallas7 o reg!lar cantidad de polvo mediano 6resid!o sobre tami, de /5** mallas7.

'a reaccin #!$mica bsica #!e tiene l!gar como res!ltado de la incorporacin del

polvo de al!minio a la me,cla es la sig!iente:3l JCa 6>=73K JCa>.l3>J J=3

El polvo de al!minio forma al!minatos con los comp!estos alcalinos del cemento"liberando hidrgeno.

El vol!men de gas realmente aprovechable alcan,a al 5* a 4* del vol!mentericamente desarrollable. &in embargo" no todo el gas prod!cido #!eda retenido en la masaen forma de poros: !na parte escapa a trav;s de la pasta y otra reacciona !na ve,comen,ado el end!recimiento del cemento" por lo c!al escapa a trav;s de las paredes.


7/54

Por otra parte" el grado de fine,a del polvo de al!minio #!e se !tili,a infl!yemanifiestamente en la velocidad con #!e se prod!cir la reaccin #!$mica correspondiente. Enefecto" !tili,ando polvo de al!minio de grano gr!eso la gasificacin d!ra entre 3* y J* min!tosH

con polvo de grano mediano" de a 3 horas" y con polvo de grano fino" 3 a 3 L horas.'as eperiencias reali,adas dem!estran #!e las cantidades porcent!ales necesarias

de polvo de al!minio con relacin al peso del cemento p!eden red!cirse considerablementereg!lando el p= del medio. &e ha podido constatar #!e" a!mentando la concentracin inicase consig!e !n mayor a!mento de vol!men" pareciendo ser #!e el valor ptimo del p= oscilaalrededor de J. 'a incorporacin a la me,cla de sol!ciones de 9a>= al *" al a!mentar laconcentracin inica" permite red!cir considerablemente las cantidades de polvo de al!minionecesarias para obtener !n hormign gaseoso de determinadas caracter$sticas.

Hormign de e()uma

'a formacin de los alv;olos res!lta de incorporar a la me,cla !n prod!cto #!e" poragitacin" es s!sceptible de generar !na esp!ma ab!ndante de b!rb!%as de aire de ladimensin deseada. &e p!ede" asimismo" preparar la esp!ma con anterioridad e incorporarlacomo agregado ordinario a la me,cla.

Dodos los prod!ctos esp!m$genos conocidos p!eden ser !tili,ados con este fin pero"como la presencia del ag!a de me,clado hace decrecer la tensin s!perficial" es necesarioagregar a dicho prod!cto !n agente estabili,ador destinado a aseg!rar la tenacidad de lasb!rb!%as hasta #!e se prod!,ca el correspondiente end!recimiento de la me,cla.

Como agentes esp!m$genos s!elen !tili,arse: detergentesH %abones resinosos y colasanimales o vegetalesH saponinaH s!lfo-cidos de la naftalinaH resinas vin$licasH prote$nas

hidroli,adasH etc.En la elaboracin de los hormigones cel!lares en general el me,clado tiene !naimportancia f!ndamental sobre la calidad del prod!cto. 'a d!racin del me,clado infl!yedirectamente sobre la resistencia y la densidad del hormign: c!anto mayor es el tiempo deme,clado menor es la densidad en ambos tipos de hormign cel!lar. simismo" lascaracter$sticas de las me,cladoras" en c!anto a s! velocidad de rotacin y la forma de s!spaletas" infl!ye sobre las propiedades del hormign #!e se elabora en ra,n de la calidad dela me,cla #!e permite obtener.

En c!anto a la composicin de la me,cla deben hacerse alg!nas consideracionesgenerales sobre las caracter$sticas de las materias primas !tili,adas.

En lo referente al cemento portland" la fin!ra de molido" las proporciones relativas de

los distintos elementos #!$micos #!e intervienen en s! composicin y" consec!entemente" elcalor de hidratacin" %!egan !n papel preponderante en los distintos procesos de elaboracinde hormigones cel!lares.

En lo #!e se refiere a los agregados" las propiedades de los hormigones cel!laresvariarn f!ndamentalmente con el tama+o de s!s granos.

En general" la elaboracin de me,clas para hormigones cel!lares re#!iere !na elevadarelacin ag!a G cemento medida en peso. &! valor oscila generalmente entre *") y 3. 'ara,n ms evidente de esta necesidad reside en la fine,a de las materias primas !tili,adas.'amentablemente" esta circ!nstancia trae apare%ado !n serio inconveniente en los prod!ctoselaborados: !na considerable contraccin de los mismos en el caso de hormigones c!rados alaire.


8/54

'os agentes epansivos intervienen en los distintos procesos de elaboracin sig!iendolas modalidades indicadas ms arriba" pero la incorporacin de ciertos elementos en lasme,clas p!ede hacer variar la marcha del fenmeno de epansin" estabili,ando las b!rb!%as

o reg!lari,ando s!s dimensiones y s! proceso de formacin.Eisten dos procesos de elaboracin:

7 La espuma se genera dentro de la mezcla. El agente esp!m$geno debe ser incorporado ala me,cla con posterioridad a todos los dems componentes. 'a velocidad aconse%ada para lame,cladora es de 8* a * revol!ciones por min!to. Concl!ido el per$odo de me,clado" laconsistencia de la me,cla debe ser cremosa. Me,clas ms viscosas p!eden dar l!gar a laformacin de grandes b!rb!%as de aire" con la correspondiente dismin!cin de laspropiedades caracter$sticas del material #!e se elabora.

En t;rminos generales" la cantidad de agente esp!m$geno 6variando entre el 3 y el )de cemento en peso7 re#!erido para obtener !n peso espec$fico aparente determinadodepender de los sig!ientes factores:

a7 Dipo de me,cladora !tili,ada.b7 Cantidad de materiales componentes me,clados.c7 Consistencia de la me,cla.d7 Proporciones de la me,cla.e7 !racin del per$odo de me,clado.f7 Dipo y calidad del agente esp!m$geno !tili,ado.g7 Aelocidad de me,clado.

37 La espuma se genera en aparatos especiales. Posteriormente se incorpora a lame,clacomo !n agregado ms" contin!ando el me,clado hasta obtener !na me,cla tan homog;nea como

sea posible. El material as$ elaborado se colocar en moldes c!idando de #!e no s!fra vibracionesni golpes para evitar #!e se prod!,can p;rdidas considerables de esp!ma.

El peso espec$fico de la esp!ma variar entre J* y 8* 0g 1 mJy ser preparada ensol!ciones de agentes esp!m$genos al 3 a 5.

Curado de lo( *ormigone( celulare(

El m;todo de c!rado tiene !na gran infl!encia sobre la resistencia y la contraccin delos hormigones cel!lares" dando l!gar a prod!ctos de diferente calidad.

'os m;todos de fabricacin de hormigones cel!lares" #!e re#!ieren !na gran cantidad

de ag!a de me,clado" traen como consec!encia #!e dichos prod!ctos s!fran !naconsiderable contraccin" #!e p!ede sobrepasar los 4 mm1m" si son tratados en lascondiciones normales de end!recimiento al aire.

dems" las eperiencias dem!estran #!e la hidratacin total del cemento enhormigones cel!lares end!recidos al aire se prod!ce al cabo de per$odos m!y prolongados.Esta circ!nstancia crea la necesidad de instalar grandes reas de c!rado con adec!adaproteccin del sol y de las corrientes de aire y de disponer stoc0s de gran magnit!d" con losinconvenientes #!e ello trae apare%ado.

El tratamiento ba%o presiones de vapor de / a * atmsferas a temperat!ras

comprendidas entre 4* y 3***C d!rante !n per$odo #!e var$a entre 8 a 35 horas" c!rado en


9/54

a!toclave" permite eliminar los inconvenientes mencionados. 'a d!racin de este tipo dec!rado y la presin del vapor dependen del peso espec$fico y del hormign y de lasdimensiones de los elementos. El c!rado en a!toclave permite obtener !na resistencia m!y

s!perior 6prima a la resistencia definitiva7 en !n lapso m!cho menor.

%ro)iedade( de lo( *ormigone( celulare(

Peso especfico aparente

Como ya se ha indicado se podrn elaborar hormigones cel!lares de pesosespec$ficos aparentes en estado seco comprendidos entre J** y 5** 0g1mJ" seg(n elprocedimiento de fabricacin #!e !tilice y la dosificacin adoptada.

En la +igura "se representa la relacin entre el peso espec$fico aparente seco de los

hormigones cel!lares y el contenido de cemento para distintas relaciones cemento Garena.Resistencia

epende de los sig!ientes factores:7 =omogeneidad del hormign37 osificacin 6cemento" agregados y ag!a7J7 Peso espec$fico57 Procedimiento de c!rado 6al aire o en a!toclave7

Figura "- Variacin del )e(o e()ec+ico de lo( *ormigone( celulare( en +uncin del contenido

de cemento


10/54

El procedimiento de elaboracin tiene gran infl!encia sobre las propiedades de loshormigones cel!lares en general y sobre s! resistencia en partic!lar" eistiendo la tendencia apresentar !na mayor densidad en la parte inferior de las pie,as moldeadas" y

consec!entemente" distintas resistencias de !na ,ona a la otra del mismo prod!cto. Paraobtener prod!ctos de resistencia !niforme deber controlarse c!idadosamente el proceso deelaboracin a efecto de aseg!rar la obtencin de hormigones cel!lares homog;neos.

'as resistencias var$an con la dosificacin del cemento as$ como con s! grado define,a y s! origen. simismo tienen gran infl!encia las caracter$sticas del agregado" larelacin cemento-agregado y la relacin ag!a-cemento.

En t;rminos generales la resistencia crece con el peso espec$fico" pero cada tipo dehormign cel!lar tiene s! propia ley de variacin #!e no es aplicable a los prod!ctoselaborados mediante procesos diferentes 6Fig!ra 37.

En general" p!ede admitirse #!e los hormigones cel!lares c!rados en a!toclavepresentan resistencias a la compresin del orden del doble de los #!e corresponden a

materiales seme%antes c!rado al aire. Por otra parte el c!rado en a!toclave permite obtener!na resistencia m!y s!perior 6prima a la resistencia definitiva7 en !n lapso m!cho menor.

n aspecto importante lo constit!ye la posibilidad de adherencia entre las armad!ras yel hormign cel!lar. 'os hormigones c!rados al aire presentan resistencias m!y red!cidas yno p!eden ser armados. En cambio en diversos hormigones c!rados en a!toclave seobtienen tensiones de adherencia del orden de * a 3* 0g1cmN" lo #!e permite la fabricacinde elementos armados.

Aislacin trmica

&e verifica con los hormigones cel!lares #!e eiste !na proporcionalidad directa entrela cond!ctibilidad t;rmica y el peso espec$fico aparente seco. 'a fig!ra J representa dicha ley

de variacin para el caso del hormign cel!lar gaseoso y de esp!ma.

Figura .- Variacin de la re(i(tencia de lo( *ormigone( celulare( en +uncin de la

den(idad a)arente/ a0 *ormign ga(eo(o &0 *ormign de e()uma


11/54

Figura 1- Variacin de la conducti!idad t2rmica de lo( *ormigone( celulare( en +uncin de

la den(idad a)arente/ a0 *ormign ga(eo(o &0 *ormign de e()uma

Es sabido #!e aire alcan,a s! mimo poder aislante c!anto ms pe#!e+as son lascapas del mismo y menor es s! movimiento. Estas dos condiciones se c!mplensim!ltneamente en los hormigones cel!lares los #!e" por este motivo" presentan ecelentesc!alidades como aislantes t;rmicos. Deniendo en c!enta #!e las c;l!las tienen generalmentede *" a mm de dimetro y" adems" son rig!rosamente independientes" se comprende #!elos hormigones cel!lares tengan coeficientes de cond!ctibilidad t;rmica m!y red!cidos.

Contraccin

Constit!ye el mayor inconveniente de los hormigones cel!lares" debido a la magnit!d yen ra,n de los efectos destr!ctivos #!e p!eden prod!cirse a ca!sa de las tensiones internas#!e se genera.

'a contraccin decrece a medida #!e a!menta el peso espec$fico" y es prcticamente n!lapara hormigones cel!lares c!rados en a!toclave. Estos (ltimos" sin embargo" sometidos ah!medecimientos y secados s!cesivos" s!fren contracciones comparables a las de los hormigonescel!lares c!rados al aire. Es com(n constatar" en hormigones cel!lares de pesos espec$ficos delorden de /** a 8** 0g1m2" contracciones de 4 mm1m al cabo de J** d$as. Para pesos espec$ficosde J** 0g1m2 la contraccin p!ede alcan,ar valores del orden de 3 mm1m.

'a contraccin de los hormigones cel!lares c!rados al aire p!ede red!cirse con lassig!ientes preca!ciones:

seg!rando !na homogenei,acin perfecta de la me,cla fresca" especialmente medianteel batido de la lechada de cemento previo a la introd!ccin de los agentes prod!ctores degas o de esp!ma y" event!almente" de los agregados inertes.

'levando el hormign end!recido a s! contraccin de e#!ilibrio mediante !n secado alaire" lento y progresivo" con el ob%eto de evitar tensiones internas demasiado elevadas enel momento de s! empleo en la constr!ccin.

Incorporando agregados livianos o cascotes trit!rados de prod!ctos cel!lares de modo deformar !n verdadero hormign de mortero cel!lar.

C!al#!iera #!e sea el procedimiento de c!rado es necesario" para evitar el peligro defis!racin" #!e los prod!ctos elaborados sean tales #!e no s!fran ms #!e variaciones dedimensiones tan red!cidas como sea posible ba%o la accin de h!medecimientos y secadoss!cesivos a los #!e p!eden estar sometidos en el almacena%e y d!rante o desp!;s de lae%ec!cin de la obra.


12/54

Absorcin de agua

En virt!d de s! estr!ct!ra caracter$stica" los hormigones cel!lares son capaces deabsorber cantidades de ag!a m!y red!cidas. En efecto" los poros encierran aire o gas a !napresin #!e difiere poco de la atmsfera. C!ando se s!merge y mantiene el hormign en elag!a" ;sta penetra por las paredes entre c;l!las hasta #!e se prod!ce la ig!alacin depresiones del ag!a y del aire o gas encerrado. Deniendo en c!enta el elevado porcenta%e devac$os con relacin a los llenos" se ded!ce #!e dicha penetracin ser m!y limitada.

'a absorcin de ag!a por capilaridad crece con la dismin!cin de las dimensiones delas c;l!las" siendo de f!ndamental importancia #!e ;stas presenten !na contet!ra cerradasin intercom!nicaciones. Esta propiedad es m!y importante tanto en lo #!e concierne alcomportamiento del material frente a la h!medad de las constr!cciones como a s! resistenciaa los ciclos de congelacin y deshielo.

'a higroscopicidad es m$nima y limitada. &! a!mento de peso es de J a los /* d$asy 3 al cabo de J/* d$as.

Resistencia al fuego

Como consec!encia de s! red!cida cond!ccin t;rmica y teniendo en c!enta #!eestn constit!idos por materiales inorgnicos e inertes" se ded!ce #!e los hormigonescel!lares presentan !n b!en comportamiento al f!ego.

Aislacin acstica

'a intensidad de las ondas sonoras es amortig!ada por el paso s!cesivo a trav;s delas paredes de las c;l!las y de las capas de aire o gas en reposo encerrado en a#!ellas. Portal motivo" los hormigones cel!lares constit!yen b!enos aislantes del sonido" lo #!e ha sidocomprobado por ensayos especiales de laboratorio #!e arro%an ecelentes res!ltados en

c!anto a la reflein" transmisin y absorcin del sonido.

Posibilidad de ser clavados y aserrados

'os hormigones cel!lares son clavables y aserrables" dependiendo esta propiedad dela densidad y de la proporcin de agregados d!ros. C!anto ms pesado es el hormign ymayor es la cantidad de agregados sil$ceos menor es la facilidad de e%ec!tar dichos traba%os.esde este p!nto de vista" los elementos c!rados en a!toclave G en #!e la s$lice setransforma en silicato G son ms fciles de traba%ar #!e ciertos hormigones frag!ados al aire.

ragilidad

El hormign cel!lar es !n material bastante frgil" por lo #!e se hace necesario tomar

preca!ciones d!rante s! transporte y colocacin en obra para evitar rot!ras. 'a fragilidadcrece a medida #!e dismin!ye s! peso espec$fico.

!mputrescibilidad

Por estar constit!idos por materiales inorgnicos e inertes" los hormigones cel!laresson completamente insensibles a la accin de las h!medades y al consig!iente desarrollo dem!sgos y hongos. Es inatacable por los insectos" oidaciones" etc.


13/54

HOR$IGONES ELA3ORADOS CON AGREGADOS LIVIANOS

?es!ltan de la s!stit!cin de los agregados minerales ordinarios 6densos7 #!e se !tili,an

en la elaboracin de hormigones com!nes" por agregados livianos inorgnicos ! orgnicos.'a estr!ct!ra #!e presentan estos hormigones es" aparentemente" seme%ante a la de los

hormigones ordinarios" pero contiene en s! interior !na gran cantidad de alv;olos #!e oc!pan !nvol!men considerable. Mientras en los hormigones cel!lares anteriormente descriptos los alv;olosestn distrib!idos !niformemente en s! masa" los hormigones de agregados livianos presentan!na distrib!cin heterog;nea de vac$os repartidos en los agregados.

Para #!e estos hormigones re(nan las caracter$sticas esenciales re#!eridas esindispensable #!e los agregados livianos est;n repartidos de manera m!y reg!lar en lame,cla" #!e no est;n colmatados por el mortero de cemento y #!e no presenten !na granabsorcin de ag!a.

Eiste !na gran diversidad de agregados livianos 6ver c!adro 7 de distintas propiedades"

caracter$sticas y origen" !tili,ados en la elaboracin de hormigones livianos" p!diendo serclasificados ;stos teniendo en c!enta el agregado #!e ha intervenido en s! composicin.

Agregado( naturale(

a7 ?ocas de origen sedimentario:

a7 Dierras diatomceas o diatomita o s$lice fsil. Consiste esencialmente en resid!osmicroscpicos del es#!eleto sil$ceo de !n organismo fsil. Presenta !na contet!ra formada porinn!merables poros y canales" con !na densidad aparente m!y red!cida" lo #!e permite obtener!n hormign m!y liviano y" por lo tanto" m!y poco resistente. Como consec!encia" la capacidad de

absorcin de ag!a es considerable" debiendo tomarse preca!ciones especiales para evitarcontracciones importantes y fis!raciones d!rante el per$odo de frag!ado y end!recimiento.

a37 Conchillas calcreas. Material frgil" de estr!ct!ra laminar. &e lo !tili,a previa

trit!racin o al estado nat!ral.

b7 ?ocas $gneas

b7 Piedra pme,. Material de origen volcnico" de estr!ct!ra cel!lar espon%osa obtenidanat!ralmente por distensin de la materia ba%o la accin de !na f!erte presin de gas en s! interiory !n enfriamiento rpido. l estado nat!ral se la enc!entra en bancos de !n metro o ms deespesor" me,clada con ceni,as volcnicas" detritos y es#!istos" #!e deben ser eliminados por

lavado y flotacin" con lo #!e se red!ce s! peso espec$fico aparente #!e" en estado seco" var$aentre 4** y )** 0g1mJ. 'a piedra pme, me,clada con arena sil$cea o arena de pme, y cementoportland origina hormigones livianos de ecelente calidad" de peso espec$fico aparenteG para material s!elto y seco G comprendido entre /4* y /** 0g 1 mJ.

b37 Escorias volcnicas. Material de origen volcnico de c;l!las ms grandes" menosn!merosas y ms irreg!lares #!e la piedra pme,. &! peso espec$fico aparente para materials!elto y seco var$a entre )** y 4** 0g 1 mJ. E%emplo: p!,olanas.

bJ7 Dobas. Ceni,as volcnicas ms o menos consolidadas en !na roca porosa.


14/54

Agregado( arti+iciale(

a7 Especialmente fabricados

a7 rcillas y pi,arras epandidas. Dienen la propiedad - c!ando son calentadasrpidamente y a !na temperat!ra adec!ada G de dilatarse o hincharse" dando l!gar a !nprod!cto poroso de estr!ct!ra cel!lar.

'a materia prima proveniente de la cantera G previa trit!racin" molido y convenienteme,clado G es introd!cida en hornos especiales c!ya temperat!ra alcan,a los ** a 5***Cen la ,ona ms caliente. En ella el material arcilloso" en principio de f!sin" se v!elve plstico"formndose !na s!perficie de proteccin sobre las part$c!las. Mientras tanto" en el interior dela me,cla se prod!ce !n desprendimiento de gases proveniente del ag!a de combinacin yprincipalmente de las materias comb!stibles y de los carbonatos #!e contienen las materiasprimas" o #!e p!eden serle especialmente a+adidas a tal efecto. Este desprendimientogaseoso da l!gar a la formacin de pe#!e+as celdas #!e le proporcionan al material s!

config!racin alveolar caracter$stica. simismo" se prod!ce !na notable epansin de laspart$c!las arcillosas #!e origina !na marcada r!gosidad s!perficial.

l ser descargado del horno el material se presenta ba%o la forma de nd!los clin0eri,ados.

&e procede entonces a !n enfriamiento lento y a !n posterior molido y tami,ado.

'os alv;olos de las arcillas y pi,arras epandidas tienen" en general" mayor dimensin#!e los de la piedra pme," a!mentando con el grosor de los granos" y p!di;ndose grad!ar avol!ntad reg!lando el tiempo de enfriamiento posterior al desprendimiento gaseoso.

&eg(n el tama+o de los granos" el peso espec$fico aparente del material s!elto y secovar$a entre J4* 0g 1 mJpara granos gr!esos 6"4 a mm7 y 3** 0g 1 mJpara granos finos 6*a 5")4 mm7.

'as arcillas y pi,arras epandidas son conocidas en la prctica ba%o m!y diversasdenominaciones comerciales" a saber: =aydite" @ravelite" 'ytag" Porag" ?oc0lite" 9od!lite"etc." y tambi;n se las designa clin0er de arcilla" marga epansiva" etc. Partic!larmente" en elcampo de la constr!ccin ha sido adoptado el nombre de =aydite" denominacin #!e provienede s! inventor &tephen =yde #!ien" por primera ve," obt!vo !n prod!cto de las caracter$sticasmencionadas en el a+o J en EE..

En la elaboracin de hormigones livianos a base de arcillas y pi,arras epandidas ladosificacin correspondiente depender del peso espec$fico #!e se desee obtener.

a37 &ilicatos epandidos etra G livianos

47 Perlita. ?oca volcnica v$trea comp!esta de feldespato y silicato de al(mina" #!econtiene de 3 a 4 de ag!a combinada" la c!al no se elimina por simple secado sino

solamente a la temperat!ra de f!sin" provocando !na epansin notable. El material as$obtenido presenta !na contet!ra de part$c!las o nd!los de forma perladaH de all$ s! nombre.

Entre las denominaciones comerciales de este prod!cto se enc!entran: Permalite"&!perlite" Perales" ?yole" gite" etc.

El peso espec$fico aparente del material s!elto y seco var$a" seg(n el tama+o de los

granos" entre 4* y 34* 0g 1 mJ.'os hormigones livianos elaborados a base de perlita tienen pesos espec$ficos

aparentes #!e var$an entre 54* y 4* 0g 1 mJ.


15/54

O7 Aermic!lita. Mineral de aspecto micceo #!e" desde el p!nto de vista de s! composicin#!$mica" es !n al!minio-silicato de hierro y de magnesio. Por calentamiento a !na temperat!ra #!evar$a entre )** y J***C p!ede s!frir !na epansin de J* a J4 veces s! vol!men inicial. icha

epansin es debida a la liberacin de vapor de ag!a por efecto del calor y var$a seg(n el origen yla constit!cin de la vermic!lita. Este proceso se denomina efoliacin.

'a vermic!lita efoliada se presenta" en general" ba%o la forma de granos de diferentestama+os" desde polvo fino hasta granos de J* mm. El peso espec$fico aparente del materials!elto y seco es de ** a 3** 0g 1 mJ. E' material trit!rado a la dimensin convenientedeber s!frir !n calentamiento br!sco" y sim!ltneamente" !n batido activo a efecto dereg!lari,ar la accin calor$fica en toda la masa.

'os hormigones livianos a base de vermic!lita p!eden alcan,ar pesos espec$ficos

aparentes variables entre J4* y 3** 0g 1 mJ.

b7 &!bprod!ctosb7 Escorias. ?esid!os de la comb!stin del carbn en hornos ind!striales. &onmateriales de estr!ct!ra cel!lar #!e en ciertas partes han s!frido !n proceso de vitrificacinHotras estn constit!idas por ceni,as y el resto es carbn o co0e sin cons!mir. &on materialesde nat!rale,a s$lico-al!minosa con presencia de diversos ridos 6calcio" magnesio" hierro"etc.7 y ciertos comp!estos de a,!fre.

Para s! empleo como agregados en la elaboracin de hormigones livianos esnecesario tomar !na serie de preca!ciones para aseg!rar !n b!en comportamiento.

&e !tili,an esencialmente las escorias d!ras calcinadas #!e presenten rastros def!sin s!perficial" molidas y clasificadas seg(n las gran!lometr$as deseadas.

'a presencia de granos de carbn sin #!emar p!ede cond!cir a !na inestabilidad delhormign elaborado con estos agregados" debido a #!e" en presencia de la cal delaglomerante y de la h!medad" da l!gar a la formacin rpida de eflorescencias.

El tenor mimo de materias comb!stibles aconse%ado oscila entre * y J4.

simismo" el porcenta%e de s!lfatos no debe pasar de para evitar eflorescencias yla destr!ccin del prod!cto por epansin.

ebern reali,arse ensayos de estabilidad para verificar el c!mplimiento de lasespecificaciones precedentes.

b37Escorias gran!ladas de altos hornos. Prod!cto obtenido por enfriamiento br!sco delas escorias en f!sin provenientes de altos hornos de la ind!stria sider(rgica. El enfriamientose prod!ce por presencia de gran cantidad de ag!a #!e se agrega a tal efecto. Mediante el

mencionado proceso se obtiene !n material amorfo" de contet!ra vidriosa. El tama+o de losgranos oscila entre * y 4 mm.

El peso espec$fico aparente del material s!elto y seco 6#!e var$a entre ** y 3*** 0g 1mJ7 y la resistencia propia de este tipo de agregado var$an con s! composicin #!$mica 6engeneral" es tanto ms liviano y menos resistente c!anto mayor es el tenor de ido de calcio ymenor el de hierro y manganeso7" con s! temperat!ra y con la velocidad de s! enfriamiento ala salida del alto horno.

bJ7 Escorias epandidas. Prod!cto obtenido directamente a partir de escorias en f!sinprovenientes de altos hornos de la ind!stria sider(rgica" de los #!e salen a !na temperat!ra de

5**C*. &ometido el material a chorros de ag!a a presin en cantidad limitada y controlada #!e


16/54

prod!cen !na gran evaporacin y !na agitacin posterior" el vapor de ag!a se reparte en forma deb!rb!%as en la masa de las escorias. l cabo del enfriamiento y solidificacin se obtiene !nmaterial de gran estabilidad" lleno de poros reg!lares y bien formados. esp!;s del molido y

cribado correspondientes se obtienen las escorias epandidas ba%o la forma de agregado liviano.'os tama+os de granos !tili,ados preferentemente van de * a *"4 mm" recibiendo el

nombre de arena de escorias los agregados de este tipo c!yos granos oscilan entre * y J mm.b57 Cascotes de ladrillos. Material proveniente de los hornos de ladrillos o de la

rec!peracin de escombros. Constit!ye !n agregado liviano de mayor peso espec$fico aparente

#!e los descriptos anteriormente 6pe aparente del material s!elto y seco: ** a 3** 0g 1 m J7. &!porosidad depende de la nat!rale,a de las tierras !tili,adas y del proceso de elaboracin.

&i proviene de escombros" ;stos sern trit!rados" cribados y clasificados en dos o tresgr!pos de ac!erdo al tama+o de los granos. &e eliminarn los granos c!ya dimensin seainferior a J mm p!es son los #!e contienen mayor cantidad de imp!re,as per%!diciales" enpartic!lar polvo de yeso" con lo #!e se lograr" adems" !na me%or adherencia con el

cemento. &i se desea obtener granos finos se proceder a la retrit!racin de los elementos detama+o s!perior.

En la elaboracin de hormigones livianos se han empleado en distintas oport!nidades"con res!ltados contradictorios" materiales de origen orgnico de los tipos y caracter$sticasms diversas.

En ra,n de s! nat!rale,a todas estas s!bstancias" !tili,adas como agregados" danorigen a la obtencin de hormigones etremadamente livianos y de ecelentes c!alidadesaislantes pero de m!y red!cida resistencia a las acciones f$sicas y #!$micas.

En general" estos agregados presentan las sig!ientes caracter$sticas per%!diciales parala me,cla" #!e deben ser contrarrestadas:

7 Importantes cambios de vol!men al variar el contenido de h!medad.37 ccin retardadora del proceso de frag!ado y end!recimiento del cemento.

ebe tenerse en c!enta #!e las variaciones de vol!men del agregado fibroso" !na ve,incorporado a la me,cla" sern menores c!anto mayor sea el contenido de cemento. &inembargo" como este (ltimo incremento trae apare%ado !n a!mento de peso espec$fico y decond!ctibilidad t;rmica" deber est!diarse en cada caso la dosificacin ms conveniente.simismo" para lograr !n b!en comportamiento de los prod!ctos elaborados con este tipo dehormign" debern ser sometidos a !n adec!ado estacionamiento previo a s! !tili,acin paralograr s! conveniente desecacin.

Por otra parte" ciertas s!bstancias #!e entran en la composicin #!$mica de losagregados fibrosos 6tanino" carbohidratos sol!bles" aceites aromticos" etc.7" c!ando s!

contenido es apreciable" afectan desfavorablemente el proceso de frag!ado del cemento.'os inconvenientes precedentemente ep!estos tienden a resolverse mediante

distintos procesos de pretratamiento de los agregados fibrosos" #!e reciben el nombre deminerali,acin por impregnacin de a#!ellos.

En efecto" los m;todos #!e a contin!acin se describen aseg!ran la conservacin delagregado fibroso dentro de la me,cla y ne!trali,an la accin de las s!bstancias nocivas sobreel cemento. dems c!mplen !na f!ncin anticomb!stibleH a!mentan en cierta medida lad!re,a del agregado fibroso y dismin!yen s! capacidad de absorcin y s! higroscopicidad.


17/54

Eisten dos procedimientos clsicos de minerali,acin:

7 Impregnar el agregado fibroso con sol!ciones salinas o bsicas: clor!ros" s!lfatos"silicato de socio" etc.

37 Empapar el agregado fibroso con !na lechada de cal y posteriormente G !na ve,secado y end!recido G s!mergirlo en !na sol!cin de silicato de socio 6:) en peso7

Es habit!al complementar el tratamiento !tili,ado con la incorporacin de clor!ro decalcio al ag!a de me,clado 64 del peso del cemento7 como acelerador de frage. Estaadicin logra #!e el proceso de frage comience antes #!e las s!bstancias per%!diciales delagregado orgnico p!edan afectar el cemento. 'a cantidad de clor!ro de calcio #!e seincorpora es mayor #!e la habit!almente !tili,ada como acelerador de frage en hormigonescom!nes ya #!e la nat!rale,a absorbente del agregado impide el acceso de todo el clor!ro alcemento de la me,cla.

>tro m;todo de pretratamiento" !tili,ado por el Instit!t 9ational d! ois" reempla,a el

silicato de sodio del procedimiento 7 por !na em!lsin bit!minosa.'os hormigones de agregados livianos orgnicos p!eden ser clasificados en dos gr!pos:

7 =ormigones a base de aserr$n" vir!tas y fibras de madera.

37 =ormigones a base de otros agregados orgnicos.

Hormigone( a &a(e de a(errn5 !iruta( 6 +i&ra( de madera

Dienen la partic!laridad de ofrecer caracter$sticas m!y variables para las diversasespecies vegetales. M!chas de ellas contienen tanino en cantidades apreciables" s!bstancia#!e tiene la propiedad de reaccionar sobre el hormign. Es" por lo tanto" preferible G conmiras a evitar todo inconveniente !lterior G descartar todos los materiales ricos en tanino

6roble" sa!ce" alerce" olmo" casta+o" etc.7" aconse%ndose la !tili,acin de maderas blandas:pino" abeto" alerce" lamo" etc.

'a descomposicin de la madera por efecto de la h!medad prod!ce el cido h(mico"c!ya accin sobre los hormigones es partic!larmente nociva. En virt!d de #!e la madera ess!sceptible de absorber importantes cantidades de ag!a" dando l!gar a los efectos f$sicosconsec!entes" es indispensable someterla previamente a !no de los tratamientos yamencionados.

Hormigone( a &a(e de otro( agregado( de origen org7nico

=an sido ensayados con b!enos res!ltados hormigones livianos a base de otros

agregados de origen orgnico" a saber: pa%a" cscara de arro,H cscara de papas" vainas deporotosH desechos de c+amo" lino" etc." etc. Dodos ellos poseen las caracter$sticas generalesanteriormente se+aladas" siendo indispensable someterlos a !n tratamiento de minerali,acinprevio a la elaboracin de la me,cla.


18/54

%ro)iedade( de lo( *ormigone( ela&orado( con agregado( li!iano(


Con los diversos tipos de agregados livianos en!merados se p!ede elaborar !n grann(mero de hormigones con distintos pesos espec$ficos #!e dependern de la nat!rale,a ycomposicin de los agregados" la adicin y la proporcin de arena" el tenor de cemento" losprocedimientos de compactacin" la cantidad de ag!a" etc. 'as caracter$sticas de loshormigones de agregados livianos variarn consec!entemente 6Fig!ra 57.

Figura 8- Den(idad corre()ondiente a di+erente( *ormigone( li!iano(

Resistencia

'a resistencia de los hormigones de agregados livianos var$a entre l$mites m!y amplioscon los mismos componentes y" adems" var$a con la resistencia propia del agregado. Por lotanto" es posible considerar el problema desde dos p!ntos de vista diferentes seg(n seb!s#!e obtener hormigones resistentes y" en consec!encia" de peso espec$fico medio" o #!ese desee hormigones de red!cido peso espec$fico pero de menor resistencia.

C!ando se trata de e%ec!tar elementos de constr!ccin armados 6col!mnas" losas"vigas" etc.7 la condicin f!ndamental a c!mplir es la resistencia del material. Eiste elproblema de la proteccin y adherencia de la armad!ra" lo #!e podr eigir !n a!mento deltener de cemento y de compacidad. En esta categor$a se enc!entran los hormigones #!eincl!yen agregados livianos y ordinarios en proporciones adec!adas.

ig!aldad de tenor de cemento" los hormigones ms resistentes sern los mscompactos o" por lo menos" los de tet!ra menos abierta. Es as$ #!e los hormigones deagregados con gran!lometr$a variada sin discriminacin tienen" en general" !na resistenciamenor #!e a#!ellos #!e res!ltan de !na proporcin racional de elementos gr!esos y finos enel agregado.


19/54

Por el contrario" c!ando se desea !n hormign de m!y ba%o peso espec$fico" siendos!ficiente !na red!cida resistencia" debern !tili,arse los menos compactos" #!e se lograrnmediante !na compactacin incompleta" con incorporacin de aire o rec!rriendo a los

agregados etra-livianos 6vermic!lita" perlita7.Esta sit!acin se presenta c!ando se trata de resolver problemas de aislacin o de

relleno.

Aislacin trmica

El coeficiente de cond!ctibilidad t;rmica de los hormigones de agregados livianos var$aen relacin directa con s! peso espec$fico. Es" en general" m!y red!cido" p!diendo descenderG para los hormigones de vermic!lita G a la d;cima parte del valor correspondiente a loshormigones ordinarios. El t;rmino medio oscila alrededor de *"3 0cal1m.QC.h para !n pesoespec$fico aparente seco del orden de los 3** 0g1m2" es decir R a 14 del #!e corresponde alos hormigones ordinarios" pero p!ede ser menor a(n si se dismin!ye el peso espec$fico.

simismo dicho coeficiente p!ede llegar a *"4 o ms para hormigones ricos encemento" ms compactos o elaborados con agregados menos porosos.

Contraccin

En t;rminos generales p!ede decirse #!e la contraccin de los hormigones de agregadoslivianos es dos veces s!perior a la de los hormigones ordinarios. &e atrib!ye el hecho a la mayorcantidad de ag!a de me,clado" a la mayor porosidad de estos hormigones y" en parte" a la mayordeformabilidad de los agregados ba%o el efecto de las tensiones internas debidas a la contraccinde la lechada de cemento. &e ha constatado #!e ciertos agregados dan l!gar a contracciones mselevadas #!e otros" a ig!aldad de las dems condiciones.

esp!;s de !na conservacin d!rante * d$as al aire" con !na h!medad aproimada

del 4*" la contraccin p!ede alcan,ar valores comprendidos entre *"4 y mm por metrop!diendo llegar hasta "4 a ") mm por metro o ms" seg(n la gran!lometr$a y deformabilidadde los agregados" el tenor de cemento" la cantidad de ag!a de me,clado y el grado decompactacin del hormign.

'os hormigones de vermic!lita y de perlita G de gran absorcin G han s!fridocontracciones s!periores a los 3 mm por metro.

&in embargo" el md!lo de elasticidad ms red!cido de los hormigones de agregadoslivianos" la mayor compresibilidad de alg!nos agregados livianos" la relacin entre laresistencia a la traccin y la resistencia a la compresin" bastante ms elevada #!e la de loshormigones ordinarios" permiten a los hormigones de agregados livianos s!frir sin fis!racindeformaciones de contraccin ms importantes.

Por consec!encia" es necesario efect!ar !na c!idadosa seleccin de los agregados y de lacomposicin del hormign y" adems" tomar las preca!ciones necesarias para red!cir lacontraccin" especialmente para impedir #!e el comien,o del end!recimiento se prod!,ca m!yrpidamente" para lo c!al deber mantenerse h(medo el hormign d!rante !n tiempo s!ficiente.

Absorcin de agua

El peso espec$fico de los hormigones de agregados livianos var$a entre l$mites tanamplios #!e es necesario" para poder comparar capacidades de absorcin" epresar ;stas enporcenta%es de ag!a con relacin al vol!men aparente del hormign y no con respecto al pesodel mismo. ichos valores oscilan entre 8 y J* y" ecepcionalmente" 5*. En loshormigones ordinarios var$an entre )"4 y 3J.


20/54

Deniendo en c!enta #!e la presencia de ag!a dentro de la estr!ct!ra porosa est$ntimamente vinc!lada con el deterioro de los hormigones sometidos a congelacin" se ded!ce#!e eiste !na relacin directa entre la absorcin de ag!a y la d!rabilidad. C!anto mayor es el

porcenta%e de cemento mayor es la resistencia del hormign a ciclos de congelacin y deshielo.

Resistencia al fuego

e !na manera general p!ede decirse #!e todos los hormigones de agregados livianosofrecen !na b!ena resistencia al f!ego" m!y s!perior a la de los hormigones ordinarios deagregados sil$ceos. entro de ellos se destaca especialmente el hormign de vermic!lita #!econstit!ye !no de los me%ores materiales de proteccin contra la propagacin del f!ego.

Aislacin acstica

'a eistencia de cmaras de aire en la tet!ra de los hormigones de agregadoslivianos hace #!e estos ofre,can resistencia al paso del sonido.

En el valor de la cond!ctibilidad ac(stica infl!ye el peso espec$fico del hormign" lanat!rale,a del agregado y el proceso de fabricacin" siendo posible encontrar G a ig!al pesoespec$fico aparente seco G valores m!y diferentes.

Posibilidad de ser clavados y aserrados

'a posibilidad de ser clavados es f!ncin" por !na parte" de la d!re,a propia de losagregadosH de la presencia o no de arena nat!ral en la composicin del hormign y del tenorde cemento. 'os hormigones de cascotes de ladrillos" de escorias gran!ladas pesadas" dearcillas y pi,arras epandidas no son fciles de clavar c!ando el tenor de cemento es elevado.Por el contrario" los hormigones de piedra pme," de escorias epandidas" de escoriasgran!ladas livianas" de perlita" de vermic!lita" de escorias" se clavan fcilmente.

'a mayor o menor facilidad con #!e los hormigones de agregados livianos p!eden seraserrados con la sierra com(n depende de los mismos factores #!e la posibilidad y facilidadde ser clavados" pero es mayor la infl!encia del grado de d!re,a de los agregados. s$" sonfcilmente aserrables los hormigones etra G livianos de perlita y vermic!lita" de piedra pme,y de escorias epandidas 6con ecepcin de dosificaciones con alto contenido de cemento7.Por el contrario no presentan tal propiedad los hormigones de arcillas y pi,arras epandidas"de escorias" escorias gran!ladas y cascotes de ladrillos. 'a presencia de arena nat!ral enc!al#!ier tipo de hormign de agregados livianos lo hace dif$cil de aserrar.

!nercia "umica

'a estabilidad de los hormigones de agregados livianos p!ede verse afectada en loscasos en #!e los agregados !tili,ados contengan imp!re,as s!sceptibles de provocar

reacciones !lteriores a s! colocacin en obra. Dal sit!acin podr$a prod!cirse" por e%emplo"con las escorias de hierro o los resid!os de pi,arras #!e p!eden contener prod!ctos nocivoso materias comb!stibles sin #!emar. Este riesgo p!ede dismin!irse considerablemente sidichas materias son sometidas a !n tratamiento previo de coccin destinado a prod!cir s!epansin. 'a transformacin a elevada temperat!ra as$ reali,ada contrib!ye a la destr!ccinde !na proporcin importante de elementos nocivos.


21/54

HOR$IGONES CAVERNOSOS O 9SIN FINOS:

'os hormigones cavernosos G tambi;n llamados


22/54

El tiempo de me,clado ser de 3 a J min!tos" o el #!e sea necesario para obtener !name,cla de color !niforme" con los granos bien rec!biertos de lechada de cemento.

El hormign se colar dentro de los 3* min!tos de s! elaboracin. 'a compactacin sehar por apisonado s!ave" evitando el vibrado #!e p!ede provocar la disgregacin delmaterial. &e hormigonar por capas s!cesivas" colndose cada !na antes #!e comience elend!recimiento de la anterior.

%ro)iedade( de lo( *ormigone( ca!erno(o( o (in +ino(


&eg(n el peso espec$fico aparente seco" p!eden ser agr!pados en dos categor$as:

7 =ormigones cavernosos de agregados ordinarios" c!yo peso espec$ficoaparente seco es inferior al de los hormigones com!nes debido a #!e

contienen !na proporcin relativamente importante de h!ecos" p!diendo variarentre /** y ** 0g 1 mJ.37 =ormigones cavernosos de agregados livianos" c!yo peso espec$fico aparente

seco oscila entre )** y *** 0g 1 mJ.

Resistencia

Para contenidos de cemento entre 4* y 34* 0g1mJla resistencia a la compresin a los38 d$as de los hormigones cavernosos var$a entre 3 y * 0g1cm 3. ig!aldad de tenor decemento" la resistencia es" en general ms red!cida con escorias y piedra pme, y mselevada con cascotes de ladrillos" piedras trit!radas y grava.

Para la mayor parte de las aplicaciones corrientes" slo se re#!iere !na resistencia de

3* a 34 0g1cm3

.'a resistencia a la traccin por flein es del orden de R de la resistencia a lacompresin.

Aislacin trmica

epende de los sig!ientes factores: s! estr!ct!ra porosaH la tet!ra de s!s agregadosy la proporcin de pasta de cemento en la me,cla.

El coeficiente de cond!ctibilidad t;rmica ;ad#!iere los sig!ientes valores 6epresados

en 0cal 1 m.h. *C7:*"5 a *"3* para hormigones de piedra pme,

*"3* a *"J* para hormigones de escorias*"J4 para hormigones de cascotes

*"4* a *"44 para hormigones de piedra

Contraccin

Como consec!encia de la red!cida cantidad de ag!a #!e se re#!iere para s!elaboracin los hormigones cavernosos s!fren contracciones red!cidas" del orden del 4* delos #!e corresponden a hormigones ordinarios elaborados con el mismo agregado.


23/54

ig!al gran!lometr$a y tenor de cemento los valores obtenidos a los * d$as f!eron:

=ormigones cavernosos de escorias o piedra pme,: *"5 a *"4 mm 1 m

=ormigones cavernosos de agregados pesados 6piedra7: *"34 a *"J mm 1 m.na partic!laridad destacable es #!e dichas contracciones tienen l!gar rpidamente

6J* a 4* a los primeros * d$as7.

Absorcin de agua

ebido a las dimensiones relativamente importantes de s!s vac$os" gran parte delag!a absorbida por inmersin escapa posteriormente a s! emersin. Por este motivo" elporcenta%e de ag!a absorbido y retenido es m!y inferior para los hormigones cavernosos #!epara los ordinarios.

'a capacidad de absorcin de ag!a por capilaridad es del orden del 4* a )4 de la#!e corresponde a los hormigones densos.

simismo" resisten bien los ensayos de congelacin.

A)licacione( de lo( *ormigone( li!iano(

Dal como se ha manifestado reiteradamente" las principales caracter$sticas de loshormigones livianos son s! red!cido peso espec$fico aparente y s! ecelente comportamientocomo aislante t;rmico.

Con s! !tili,acin es posible aseg!rar !n ecelente confort en las habitaciones mediante elempleo de materiales en cantidades sensiblemente menores #!e si se !saran los materialestradicionales. Como las c!alidades de resistencia de los hormigones livianos son satisfactorias

para la f!ncin #!e estn llamados a c!mplir" es posible e%ec!tar" gracias a ellos" constr!ccioneslivianas" con apreciables res!ltados en c!anto a s! econom$a y d!rabilidad.

En efecto" el red!cido peso espec$fico de los hormigones livianos es !n factor determinanteen la econom$a del proyecto" ya #!e permite obtener secciones resistentes m!cho menores.dems" la elevada capacidad aislante los convierte en el material por ecelencia" ya #!e !ne alas condiciones de higiene" d!rabilidad e inatacabilidad por agentes climticos 6con la (nicaecepcin de los hormigones a base de agregados orgnicos7" el inapreciable m;rito des!ministrar ambientes prcticamente insensibles a las variaciones eteriores de temperat!ra.

En el mbito de los hormigones" la red!ccin del peso espec$fico G b!scando obtener!n material #!e re!niera las venta%as ap!ntadas G se ha logrado sig!iendo diversos caminos#!e han cond!cido a la elaboracin de los distintos tipos de hormigones livianos ya

descriptos. el anlisis de todos ellos se desprende la eistencia de dos tendenciasperfectamente diferenciables:

7 'a dismin!cin del peso espec$fico se obtiene a trav;s del me%oramiento de last;cnicas aplicadas al material tradicional. Es el caso de los hormigones a base deagregados livianos G inorgnicos ! orgnicos G #!e no representan sino diversasetapas de la evol!cin por el camino ms directo.

37 'a dismin!cin del peso espec$fico se logra b!scando !n material absol!tamenten!evo c!ya elaboracin re#!iere la colaboracin de t;cnicas no tradicionales. Es el casode los hormigones cel!lares en los #!e se combinan adec!adamente la t;cnica !s!al del

hormign con procedimientos derivados de la ind!stria #!$mica.


24/54

En c!anto al tipo de hormign liviano a !tili,ar" la eleccin depende" evidentemente"del problema a resolver. ebe tenerse presente asimismo #!e no eiste" en materia deconstr!ccin" !na sol!cin (nica sino diversas alternativas c!ya adopcin estar s!peditada a

diversas circ!nstancias de orden t;cnico y econmico.9o obstante ello" y en virt!d de #!e las c!alidades de resistencia y aislacin t;rmica

var$an de !no a otro tipo de hormign liviano" p!eden hacerse alg!nas indicaciones #!eorienten hacia !na correcta eleccin del material.

&i la resistencia es el elemento esencial re#!erido y la aislacin t;rmica slo !naconsec!encia favorable" se ve #!e los hormigones de agregados livianos inorgnicospermiten traba%ar sobre !na gama ms etensa #!e los hace preferibles sobre los hormigonescel!lares y cavernosos. &er necesario reali,ar severos controles y aseg!rar !na c!idadosaelaboracin #!e permiten obtener las ms altas resistencias posibles.

simismo" debe tenerse presente #!e ciertos elementos de hormign cel!lar c!radosen a!toclave p!eden ser armados" logrndose as$ prod!ctos de elevada resistencia.

P!ede decirse ig!almente #!e" si se b!sca sim!ltneamente resistencia y liviandad" !nhormign cel!lar c!rado en a!toclave ser" sin d!da" preferible a !n hormign de agregadoslivianos o a !n hormign cavernoso.

&i" por el contrario" el factor predominante es la aislacin t;rmica" debe tenerse presente#!e" a ig!aldad de peso espec$fico aparente" ciertos hormigones de agregados livianos p!edenre!nir me%ores condiciones #!e los hormigones cel!lares. &in embargo" ;stos (ltimos tienen laventa%a de poder alcan,ar pesos espec$ficos aparentes inferiores a los de a#!ellos.

&i la resistencia no tiene absol!tamente ning!na importancia y slo interesa lacapacidad aislante" podr escogerse entre los hormigones a base de fibras de madera" loshormigones de vermic!lita o anlogos y los hormigones cel!lares m!y livianos.

&e indican a contin!acin los respectivos campos de !tili,acin de los distintos tiposde hormigones livianos" en!merndose s!s aplicaciones ms importantes.

HOR$IGONES DE ALTA %ERFOR$ANCE

'os niveles de resistencia de los hormigones empleados en la constr!ccin deestr!ct!ras han s!frido !na evol!cin a lo largo del tiempo" #!e se acent! en los (ltimos 3*a+os. 'a Figura


25/54

Figura


26/54

O&tencin de lo( HA%

'os parmetros #!e determinan el dise+o de los =P difieren del hormignconvencional en alg!nos aspectos #!e res!lta importante destacar.

En !n hormign convencional la relacin entre contenido de ag!a y cemento 6a1c7#!eda definida bsicamente por la resistencia re#!erida y1o las condiciones de eposicin dela estr!ct!ra 6d!rabilidad7. 'a traba%abilidad es adoptada conforme al tipo de estr!ct!ra"e#!ipos de compactacin" etc. el mismo modo" el tama+o mimo del agregado depende delas dimensiones de las pie,as.

En =P la eleccin de alg!nas variables es m!cho ms limitada. Por e%emplo" eltama+o mimo del agregado est comprendido entre 3 y 34 mm" generalmente mm. 'arelacin a1c oscila entre *.34 y *.5* de ac!erdo al nivel de resistencia b!scado. El contenidodel ligante" del c!al dependern varias propiedades" ser el m$nimo posible lo mismo #!e elcontenido de ag!a. Por otro lado las me,clas tienen !n re#!erimiento m$nimo de finos paralograr las condiciones de fl!ide, necesarias.

'a traba%abilidad #!eda condicionada al logro de !na ecelente compacidad: es m!yconveniente #!e los =P" partic!larmente si son empleados in sit!" posean !na fl!ide,elevada. e esta manera" se aseg!ran adems !na me%or dispersin del ligante como as$tambi;n !na me%or adherencia entre la matri, 6mortero7 y el agregado gr!eso.

Por lo ep!esto en los prrafos anteriores no res!lta etra+o #!e el desarrollo de los =Pse haya prod!cido en forma paralela con el s!rgimiento de los aditivos s!perfl!idificantes.ct!almente todos los =P #!e se elaboran emplean aditivos de estas caracter$sticas.

?es!lta obvio #!e para la elaboracin de =P ser beneficioso el cemento de mayorresistencia. &in embargo no es imprescindible #!e tal resistencia se alcance a corta edad. 6'amayor parte de los re#!erimientos de resistencia de las estr!ct!ras de =P son posteriores a

los 38 d$as7. adas las caracter$sticas de resistencia b!scada las me,clas poseen contenidoscemento relativamente altos.

Conviene indicar #!e el desarrollo de los =P tambi;n se reali, con%!ntamente con laaplicacin de adiciones minerales activas. Es m!y dif$cil obtener los mayores nivelesresistentes 6s!perar los ** MPa7 empleando (nicamente cemento como ligante. Por otraparte" la incorporacin de adiciones presenta venta%as debido a #!e controla el desarrollo decalor" provoca !na dismin!cin de la porosidad 6en partic!lar !n refinamiento de poros7 yred!ce" al reaccionar con el hidrido de calcio" los prod!ctos de hidratacin menossignificativos para la resistencia.

En =P el tipo de agregado p!ede ser determinante y constit!ir !n l$mite en el nivel deresistencia a compresin a alcan,ar debido a #!e comien,an a tener gran importancia laresistencia propia de la roca y la adherencia #!e p!edan desarrollar los agregados. Con

respecto al agregado fino no se deben emplear arenas con grandes contenidos de mica"ciertos minerales arcillosos ! otros materiales delet;reos. ?especto a s! gran!lometr$a noeisten mayores re#!erimientos #!e para !n hormign convencional. 9o obstante" serecomiendan arenas con md!los de fin!ra comprendidos entre 3.) y J.3. En el caso delagregado gr!eso es posible estimar #!e el tama+o ptimo estar comprendido entre * y 34mm. Con tama+os mayores los problemas de adherencia se incrementarn en forma notoria. s! ve, es importante garanti,ar !na tet!ra s!perficial #!e favore,ca la adherencia.

'a eleccin del aditivo p!ede ser m!y importante. En este sentido conviene citar losprincipales problemas #!e p!ede traer el mal !so de s!perfl!idificantes: la incorporacinecesiva de aire y el sobredosa%e.


27/54

%ro)orcione(

Como ya f!era dicho" para dosificar !n =P se debe tener en c!enta #!e el !so des!perfl!idificante no constit!ye !na opcin sino #!e se debe considerar como !no ms de losmateriales constit!yentes. dems por encima de niveles de resistencia media del orden de* MPa se hace necesario el empleo de adiciones minerales activas.

'a incorporacin de estos materiales limita las posibilidades de aplicacin de losm;todos racionales de dosificacin de me,clas tradicionalmente !sados para niveles deresistencia menores.

En los =P" el n(mero de variables a a%!star es mayor y se interrelacionan entre s$.Ello plantea la necesidad de !n a%!ste progresivo de dichas variables" anali,adas porseparado. En cada caso debern aplicarse los conocimientos cient$fico G tecnolgicosdisponibles y verificar eperimentalmente la incidencia de dichos factores. >tra posibilidad esel planteo del est!dio con m;todos estad$sticos de dise+o de eperimentos. En este caso sep!ede calibrar !n modelo matemtico aplicable a los materiales !tili,ados. Esta t;cnica ya hasido empleada en el mbito internacional y est mencionada en la bibliograf$a.

Aale indicar #!e las principales consideraciones de tipo general a tener en c!enta en ladosificacin de hormigones de alta resistencia son:

&eg(n el nivel resistente la ra,n a 1 c var$a entre *.34 y *.5* dependiendo el valoradoptado del tipo de cemento y de la eficiencia de la adicin mineral c!ando se optapor s! empleo. na red!ccin de *.5* a *.J* p!ede cond!cir a !n incremento de J*MPa en la resistencia. ?elaciones a1c menores de *.J* no siempre cond!cen ame%oras significativas de la resistencia.

'os contenidos de cemento son altos con valores comprendidos entre J8* y 4**

0g1mJ

. Contenidos mayores p!eden provocar efectos negativos. Como regla general elcontenido de ag!a 6y en consec!encia el de cemento para mantener la relacin a 1 cadoptada7 deber ser el ms ba%o compatible con las caracter$sticas en estado fresco.Para minimi,ar el contenido de ag!a tambi;n se recomienda red!cir en c!anto seaposible el contenido de arena.

El e(tado +re(co

El =P" por s! elevado contenido de finos" es !n material altamente cohesivo" sininconvenientes de segregacin y e!dacin" #!e bien empleado no presenta problemas decompactacin ni de terminacin. P!ede obtenerse con !na importante gama de fl!ide," #!eincl!ye la necesaria para bombearlo y1o hacerlo a!tonivelante. Eisten e%emplos de bombeo

de hormigones de alta resistencia en condiciones s!mamente eigentes.&in per%!icio de lo anterior cabe se+alar" como aspectos negativos a tener enconsideracin" la f!erte tiotrop$a de las me,clas y la p;rdida de fl!ide, con el tiempo. 'aprimera re#!iere la disponibilidad de energ$a adicional para el transporte y1o compactacin. 'aseg!nda debe ser contemplada al optimi,ar el dise+o de las me,clas y las condiciones deelaboracin y transporteH no obstante" este problema se p!ede red!cir mediante el empleo dealg!nos aditivos de (ltima generacin.


28/54

$icroe(tructura 6 caracter(tica( de la matri,

Como ya f!era ep!esto en el cap$t!lo I" las propiedades del hormign estn definidaspor las de s!s fases componentes 6mortero y agregados7 y por la interaccin entre ambas enlas interfaces matri, G agregado.

Para cond!cir a !na me%or comprensin de las propiedades en estado end!recido delos =P es importante p!nt!ali,ar las principales caracter$sticas de la microestr!ct!ra de s!fase contin!a 6mortero7.

En la Figura >se representa la evol!cin en el tiempo del grado de hidratacin y laporosidad de morteros de relaciones a1c *.J*" *.5* y *./4. 'as matrices de menor resistenciapresentan mayor grado de desarrollo en los prod!ctos de hidratacin. 'as diferencias seacent(an con la edad dado #!e el menor espacio disponible en las matrices de menor a1cimprime !na velocidad diferencial en la formacin de n!evos prod!ctos de hidratacin.

dems" y como consec!encia de la menor porosidad" se red!ce la disponibilidad de

ag!a libre para la hidratacin. &e genera as$ !n mecanismo #!e tiende a blo#!ear lasposibilidades de avance de la hidratacin. modo de e%emplo" a la edad de 38 d$as !nmortero de relacin a 1c K *./4 alcan,a !n grado de hidratacin del orden del *" mientras#!e los de mayor resistencia 6a 1 c K *.J*7 solamente alcan,an !n grado de hidratacin delorden del /4. e lo ep!esto s!rge #!e las matrices de =P presentan elevadosporcenta%es remanentes de cemento anhidro.

'a Figura ? representa la variacin de la porosidad en f!ncin del grado dehidratacin. En todos los casos la porosidad dismin!ye con el desarrollo de la hidratacin.Para !n mismo porcenta%e de hidratacin las matrices de menor relacin ag!a 1 cementopresentan menor porosidad.

'a Figura @m!estra #!e la resistencia a compresin del mortero crece en formadirecta a medida #!e avan,a el proceso de hidratacin. Para !na evol!cin determinada enlos prod!ctos de hidratacin" el incremento en resistencia es mayor en los =P.

Figura >- E!olucin del grado de *idratacin 6 la )oro(idad de lo( mortero(


29/54

Figura ?- Variacin de la )oro(idad con el grado de *idratacin medido( a

di(tinta( edade( (o&re mortero( de relacin a c B-1B5 B-8B 6 B->0am!ra" 8/7 y en 88se complet !n prototipo !tili,ando materiales eistentes en el mercado. 'as principalesmotivaciones f!eron la reali,acin de estr!ct!ras ms d!rables" la posibilidad de hormigonar,onas densamente armadas y 1 o formas comple%as.

El inter;s por el hormign a!tocompactable a!ment rpidamente a escala m!ndiall!ego de este traba%o pionero reali,ado en Tapn.

%ro)iedade( del *ormign +re(co

'a obtencin de !n


34/54

Figura ".- Com)ortamiento reolgico de un

*ormign con!encional

Figura "1- Com)ortamiento reolgico de

di(tinto( *ormigone(

Aarios traba%os eperimentales de =C m!estran #!e los parmetros reolgicosdifieren de a#!ellos del hormign normal: la tensin del corte inicial es m!y pe#!e+a y laviscosidad plstica es ms grande.

En la Figura "1se compara en forma es#!emtica el comportamiento reolgico de !nhormign convencional 6=C7" !n hormign de alta performance 6=P7 y de !n hormigna!tocompactable 6=C7. Es m!y interesante observar cmo se modifica la tensin !mbral y laviscosidad plstica en cada caso.

En(a6o( (o&re el Hormign Fre(co

'os ensayos #!e permiten determinar la re#!erida


35/54

Medidas:D4*: tiempo #!e tarda en alcan,ar !n dimetro de 4* cmm: dimetro final del etendido

'$mites:5 V D4*V * seg!ndos/4 V mV )4 cm

Figura "8- En(a6o de etendidoMedidas:=: alt!ra en la parte posterior=3: alt!ra en la parte anterior

= : =31 =relacin de blo#!eoD3*y D5*: tiempos en alcan,ar 3* y 5* cm de lacomp!erta

'$mites:D3*de W *"4 seg!ndosD5*de 3 W *"4 seg!ndos

= : =31 =X *.8*

Figura "


36/54

Ta&la "- E!aluacin del HAC

%ro)iedade(

Capacidad de

llenado

Capacidad de

pasa%eY y resistencia a la segregacin

Di(eJo de me,cla(

'a aparicin de n!evas generaciones de aditivos denominados hiperfl!idificantes ored!ctores de ag!a de alto rango ha hecho posible la elaboracin de hormigonesa!tocompactables. Estos aditivos c!ya base #!$mica es !n ;ter policarbo$lico act(an sobrela pasta de cemento mediante dos mecanismos: rep!lsin eletrosttica y rep!lsin est;rica.'os mismos constan de !na mol;c!la larga y fleible" #!e contiene gr!pos carbo$licoscargados negativamente #!e provocan la rep!lsin electrosttica entre las part$c!las decementoH asociadas a la cadena principal" las mol;c!las del aditivo presentan largas cadenaslaterales #!e dan l!gar a !na


37/54

Inc.de aire

g!a total

ag!a1 cementoag!a1 finos

%ro)iedade( en e(tado endurecido 6 a)licacione(

Resistencia

Como consec!encia de la ba%a relacin ag!a 1 ligante de este tipo de hormigones" sefavorecen las propiedades del hormign end!recido como por e%emplo la resistencia mecnica#!e se incrementa tanto a corto como a largo pla,o si se lo compara con el hormignconvencional. 'a ba%a ra,n ag!a 1 ligante red!ce la porosidad del hormign lo c!al implica!na mayor impermeabilidad" a!mentando en consec!encia la d!rabilidad. esde el p!nto devista est;tico el hormign a!tocompactable presenta !n ecelente acabado debidoprincipalmente al elevado contenido de finos y la ecelente compactibilidad.

Costo

Pese al mayor costo directo del material" el !so del =ormign !tocompactable permitenotables ahorros en la obra" prod!cto de la facilidad del hormigonado" de la menor necesidad depersonal" de la calidad de la terminacin y del menor desgaste de e#!ipos y encofrados. Por otrolado" abre notables perspectivas para el dise+o de formas ms comple%as #!e hasta ahora hac$andif$cil s! materiali,acin. Considerando (nicamente el costo de materiales 6y aditivos7 labibliograf$a indica !n incremento de costo entre el * y el 4" en este momento en n!estro pa$s"dicho incremento res!lta del orden del 3* al 34. En t;rminos generales los principales factoresde red!ccin de costos derivados del !so de =C son los sig!ientes:

- lta velocidad de colocacin del hormign lo #!e se trad!ce en notable red!ccin delos pla,os de constr!ccin.

- horro en mano de obra.- horro en e#!ipos y ma#!inaria.

- lta calidad y d!rabilidad.

- &!perficies sin defectos.

- Mayor fleibilidad en el dise+o 6elementos esbeltos7.

- ?ed!ccin de r!ido 6traba%o contin!o7.

Aplicaciones

Entre las principales aplicaciones del =C se destacan p!entes 6ancla%es" torres7"col!mnas de edificios" t(neles y prod!ctos prefabricados 6blo#!es" tabi#!es" tan#!es" vigas"alcantarillas7. &e describen a contin!acin alg!nas aplicaciones partic!lares:

- =ormigonado ba%o ag!a: el hormign a!tocompactable f!e !tili,ado en constr!ccionesba%o el ag!a" !na t;cnica m!y cara c!ando se !tili,a el hormign convencional. Eiste !nmercado s!mamente especiali,ado y pe#!e+o para esta aplicacin" ecl!sivo de este tipode hormign.

- Zreas con acceso restringido o limitado: debido a s! fl!ide," alta estabilidad y ba%o riesgode obt!racin" el hormign a!tocompactable es ms fcil de colocar. Es !na sol!cinc!ando es necesario hacer reparaciones de elementos estr!ct!rales en reas restringidaso c!ando el n(mero de operarios y los medios de acceso se enc!entran limitados.


38/54

- Colocacin en obra: El hormign a!tocompactable permite !na colocacin en obra msind!striali,ada" el traba%o de compactacin man!al es eliminado y al mismo tiempo se p!edealcan,ar !na me%or calidad. &e ha estimado #!e aproimadamente el 4* de los costos


39/54

totales de la constr!ccin se enc!entran relacionados con la mano de obra y losencofrados" permitiendo importantes red!cciones en estos p!ntos.

- Premoldeados: En este campo los prod!ctos de hormign tienden a ser ms grandes y mscomplicados" necesitando mayor t;cnica para la compactacin del hormign. El hormigna!tocompactable ofrece la posibilidad de red!cir los costos de transporte y colocacin. &ep!ede ahorrar en mantenimiento" mano de obra y eliminar el r!ido de la vibracin.

HOR$IGONES REFORADOS CON FI3RAS DE ACERO

l anali,ar las caracter$sticas" estr!ct!ra y propiedades del hormign como materialcomp!esto" teniendo en c!enta la infl!encia de las distintas fases y de las interfaces y

est!diando el mecanismo de fis!racin y rot!ra del hormign" se observa #!e a diferencia de!n frgil ideal en el c!al la propagacin de !na (nica fis!ra define la rot!ra del material" en elhormign se prod!ce !n c!adro m(ltiple de fis!racin.

'a idea de !tili,ar acero en materiales cement$ceos para sobrellevar los esf!er,os detraccin no es por cierto novedosa" el hormign armado o el pretensado son los e%emplos mssencillos a los #!e p!eden s!marse otro tipo de estr!ct!ras comp!estas. El empleo de fibrasde distinto tipo para controlar la propagacin de fis!ras en materiales frgiles tampoco es tanoriginal. [a en ;pocas remotas se emplearon fibras vegetales para refor,ar la arcilla cocida ose introd!%eron cabellos de animales en morteros de alba+iler$a. Ig!al concepto se aplica aelementos simples como el adobe o !n nido de hornero. n e%emplo ms elaborado es elasbesto G cemento #!e data de comien,os de este siglo.

&in embargo en las (ltimas d;cadas se desarrollaron diversos materiales comp!estosrefor,ados con fibras de distintos tipos combinadas con diferentes matrices como plsticos"prod!ctos epo$licos" etc. a los #!e la ind!stria de la constr!ccin tampoco ha permanecidoa%ena. [a en 3* eist$an fibras de vidrio pero reci;n en la d;cada del S/* aparecieron fibrascompatibles con el medio alcalino de las bases cement$ceas. el mismo modo si bien laspatentes sobre el !so de pe#!e+as pie,as de acero dentro del hormign datan de J"reci;n en la d;cada del S)* se prod!ce el desarrollo de morteros y =ormigones ?efor,adoscon Fibras 6=?F7 etendiendo en forma notoria s! campo de aplicacin. Fibras de carbn"polipropileno" poli;ster" polietileno" acr$licas" nat!rales" etc. se s!man a los tipos de fibrasentonces disponibles.

&e est!diar el empleo de fibras de acero en hormign ya #!e ;stas son las de mayorefectividad y con las #!e se han reali,ado obras en mayor n(mero e importancia. 9o obstante

los conceptos bsicos generales son aplicables a los distintos tipos de materialescement$ceos refor,ados con fibras.

Interaccin matri, +i&ra

'a presencia del ref!er,o modifica las propiedades de la matri, original mediante dosefectos importantes: por !n lado me%ora la resistencia del material ba%o todo tipo desolicitaciones #!e ind!,can tensiones de traccin y" ms importante a(n para n!estro caso"me%ora la capacidad de deformacin y controla el proceso de fis!racin de !na matri, frgil.Esto (ltimo es de gran inter;s al eval!ar el comportamiento frente a acciones dinmicas.


40/54

'as fibras controlan el proceso de fis!racin no tanto en s! inicio como en s!desarrollo posterior. E%ercen !na accin de cost!ra o p!ente a trav;s de las fis!ras #!epermite alg!na transmisin de esf!er,os #!e confiere a material !na resistencia adicional.

Este (ltimo efecto depende notablemente del tipo de solicitacin aplicada.'a resp!esta frente a solicitaciones de traccin directa es el e%emplo ms sencillo para

anali,ar el comportamiento de las matrices refor,adas 6Fig- "7. Conforme el tipo yconcentracin de fibras se observaran diferentes c!rvas carga G deformacin l!ego dealcan,ada la fis!racin inicial. medida #!e se prod!cen microfis!ras la carga se transfiereprogresivamente a las fibras mediante esf!er,os tangenciales en la interface fibra-matri,. &ilas fibras son cortas 67 y en !na cantidad ins!ficiente para transmitir tal carga se rompern olo ms frec!ente" fallarn por adherencia 6p!ll G o!t7 observando !n decrecimiento progresivoen la capacidad portante del material ba%o condiciones de deformacin creciente. Por otro ladosi el tipo y concentracin de fibras es s!ficiente para sobrellevar la carga de rot!ra de la matri,sin refor,ar se incrementar la capacidad resistente con !n comportamiento tensin Gdeformacin diferente seg(n el tipo de ref!er,o 6" C" 7.

?especto a las propiedades re#!eridas para las fibras en s$ mismas" es posibledisting!ir entre las propias de cada tipo de material y las relativas a s! geometr$a.

Danto la resistencia a traccin como la deformabilidad de las fibras deben ser m!ys!periores a las de la matri," esto no constit!ye !n problema para la mayor parte de las fibrasdada las caracter$sticas frgiles de las bases cement$ceas.

C!anto mayor es el md!lo de elasticidad de las fibras mayor es la carga transmitidapara !na dada deformacin pero menor la capacidad de deformacin de la composicinposterior a la fis!racin" estos hechos alcan,an importancia al comparar las bondades dedistintas fibras. &i el md!lo de Poisson de la fibra es mayor #!e el de la matri, se red!ce laadhesin a nivel de interfaces ba%o solicitaciones de traccin.

Finalmente si las fibras no son perfectamente elsticas p!eden s!frir !na rela%acin detensiones ba%o carga por lo #!e el grado de ref!er,o impartido decrecer.

Para !n dado tipo de fibras la efectividad se modifica en gran medida conforme lageometr$a adoptada. 'a transmisin de esf!er,os fibras G matri, cement$cea se prod!ce poradherencia s!perponiendo acciones #!e invol!cran fenmenos de adhesin" friccin yentrecr!,amiento mecnico. 'a mayor o menor efectividad para cada tipo de fibra eseval!able mediante !n parmetro n!m;rico #!e gobierna s! comportamiento: la relacindimensional longit!d 1 dimetro 6l 1 d7 llamada com(nmente


41/54

&i la longit!d es menor #!e !n valor cr$tico 6lc7 la fibra fallar por adherencia 6p!ll-o!t7mientras #!e si lo s!pera romper por traccin. (n c!ando no se p!eda alcan,ar la mimaeficiencia de las fibras" las propiedades mecnicas de los materiales refor,ados me%oran

sensiblemente" para !n dado vol!men" con el a!mento del aspecto geom;trico de las fibrasempleadas.

&in embargo en general no es posible me,clar o alcan,ar b!ena traba%abilidad convol(menes adec!ados de fibras si ;stas son tan esbeltasH por tal motivo las fibras msempleadas son conformadas 6en s!s etremos o a lo largo de toda la fibra7 con el propsitode s!mar a la adherencia p!ramente friccional de las fibras rectas !n efecto de ancla%e de tipomecnico.

'a forma" tet!ra s!perficial" rec!brimientos" etc. inciden en la adherencia desarrolladay por lo tanto en la efectividad de cada tipo de fibra. Por e%emplo" en fibras de vidrio opolipropileno se verifican grandes diferencias entre monofilamentos o ref!er,os m!ltifibrados.

Cabe enfati,ar #!e los potenciales beneficios en las propiedades mecnicas diferirn

seg(n la matri, empleada. En pastas o morteros es posible incorporar por mediosconvencionales entre el 3 y el * de fibras mientras #!e en hormigones los vol(menes!s!ales oscilan entre el *.4 y el 3.

%ro)iedade( de lo( *ormigone( re+or,ado(

'os materiales cement$ceos del tipo del hormign poseen caracter$sticas frgiles con !naetensibilidad 6capacidad de deformacin previa a la fis!racin7 en traccin directa del orden de** a 4** m 1 m conforme el nivel de resistencia y la cantidad de incl!siones presentes. Pore%emplo sobre !na pasta de ba%a relacin ag!a 1 cemento se p!eden medir valores deetensibilidad del orden de 5** a 4** m 1 m mientras #!e en !n hormign convencional con

agregados de 3* mm de tama+o mimo se alcan,an valores de slo ** m 1 m.Consideremos el sencillo caso de traccin directaH es de esperar #!e la tensin defis!racin del comp!esto Csea ig!al a la deformabilidad de la matri, por el md!lo deelasticidad del material comp!esto 6EC K Ef Af Em Am7H donde E y A representan losmd!los de elasticidad y los vol(menes relativos de las fibras y la matri, y !n coeficiente#!e considera la orientacin de las fibras 6K para fibras contin!as y alineadas7. &inembargo a(n considerando el mimo valor para " los valores de tensin de fis!racinmedidos s!peran ampliamente los predichos por la ec!acin. Esto ha sido verificado paradistintos tipos de fibras y significa #!e la presencia de las fibras cond!ce a !n incremento enla etensibilidad del material comp!esto.

El control del proceso de fis!racin es seg!ramente !no de los hechos msimportantes derivados de la incl!sin de ref!er,os con fibras. Como consec!encia del mismo

no slo se prod!cen incrementos de la tensin en la #!e aparecen fis!ras en la matri," sino#!e se limita s! propagacin posterior.

9o obstante el comportamiento post-fis!racin es el ms importante en los =?F y porel c!al se %!stifican la mayor parte de s!s aplicaciones. #!$ nos encontramos frente a doshechos f!ndamentales: por !n lado el incremento en la capacidad resistente" por el otro !na!mento en la tenacidad del material.

Como contrapartida la introd!ccin del ref!er,o red!ce la traba%abilidad del material enestado fresco. Este hecho es ms negativo en el caso de =?F #!e para comp!estos con fibras devidrio o asbesto" a ca!sa de la metodolog$a de elaboracin de estos (ltimos. 'as dific!ltades en laelaboracin se incrementan" como es previsible al a!mentar el contenido de ref!er,o. no


42/54

de los problemas caracter$sticos consiste en la segregacin de las fibras mediante laformacin de


43/54

Figura ."- Cur!a( carga +lec*a del HRF

Figura ..- E(Muema del eMui)o em)leado( )ara en(a6o( de im)acto

&in embargo" la fis!racin del hormign tambi;n se p!ede generar en a!sencia decargas eternas" por e%emplo por accin de la contraccin por secado en condicionesrestringidas. Aarias eperiencias han demostrado la capacidad de las fibras para me%orar elcomportamiento del material en tales sit!aciones. Esta propiedad ha posibilitado por e%emploincrementar el espaciamiento entre %!ntas en pavimentos de =?F.

El empleo de =?F res!lta especialmente indicado c!ando nos enfrentamos a acciones

dinmicas. 9o obstante no es sencilla la eval!acin de tal comportamiento mediante ensayos.&e ha demostrado #!e la incorporacin de fibras incrementa no slo la carga de fis!racinante impactos sino #!e evita el crecimiento de fis!ras y la disgregacin de las pie,as.

Dambi;n se han verificado las me%oras de comportamiento frente a acciones de fatigac!ando se incorporan fibras. e todos modos si bien tales beneficios conc!erdan con loesperado" las eperiencias al respecto no son demasiado ab!ndantes.


44/54

A)licacione( de lo( *ormigone( re+or,ado( con +i&ra(

'as fibras de acero se emplean principalmente en hormigones ms #!e en morteros opastas de cemento. diferencia de los otros tipos de ref!er,os no se afectan negativamentecon el sistema convencional de me,clado. 'os contenidos de ref!er,o !tili,ados oscilan entre4* y ** 0g 1 mJH comparados con el hormign convencional los =?F con fibras de acero nom!estran grandes incrementos de resistencia a traccin directa pero s$ ba%o esf!er,os deflein.

'as primeras aplicaciones de hormigones con fibras de acero incl!yeron laconstr!ccin de pavimentos" losas de aerop!ertos" p!entes y pisos ind!striales" reparacionesde di#!es s!%etos a cavitacin" estabili,acin de rocas y t(neles 6en estos (ltimos se s!ma el=?F proyectado como procedimiento ms frec!ente de elaboracin7" etc. Con posterioridad a8* la mayor parte de las aplicaciones consistieron en sobrecapas de pavimentos o !so dehormign proyectado en t(neles. Dambi;n s!rgieron aplicaciones en elementos premoldeadosy en menor medida refractarios.

'os principales c!estionamientos en el !so de =?F para pavimentos se han centradoen la eposicin de fibras en las s!perficies. En el caso de losas de aerop!ertos se hac!estionado la posibilidad de #!e se desprendan fibras y se introd!,can en las t!rbinas de lasaeronaves. Por todo esto se ha intensificado el control en la forma de compactacin yterminacin del material.

'as fibras de polipropileno se destacan por s! ecelente resistencia a la h!medad" a loscidos o lcalis a lo #!e se s!ma s! ba%o costo. >riginalmente se !tili,aron monofilamentos deseccin !niforme pero l!ego" con el propsito de incrementar la adherencia f!e desarrollado !nproceso llamado fibrilacin #!e consiste en la creacin de !na estr!ct!ra ramificada. esto ses!ma adems el haber otorgado a los filamentos secciones irreg!lares.

na de s!s limitaciones en la #!e se ha p!esto atencin es la necesidad de

incrementar el md!lo de elasticidad de las fibras.'a mayor parte de las aplicaciones de este tipo de fibras se centra en la incorporacin

a pastas de cemento o morteros en b!sca de alternativas para los prod!ctos tradicionalmenteelaborados con asbesto G cemento como placas delgadas" tan#!es" revestimientos" etc. En elhormign" el !so de fibras de polipropileno discontin!as es m!y limitado y se red!ce a laincorporacin de ba%os porcenta%es con el propsito de red!cir o controlar la contraccinplstica. Ms recientemente se han comen,ado a !tili,ar en hormign proyectado paraestabili,acin de rocas" canales" reparaciones de hormign deteriorado" etc.

HOR$IGON CO$%ACTADO A RODILLO =HCR0

El hormign compactado a rodillo es !n material comp!esto bsicamente de cementoportland" agregados p;treos y ag!a.

En estado fresco tiene consistencia seca 6asentamiento n!lo7. Inmediatamentedesp!;s de me,clado posee el aspecto de !n material gran!lar h(medo y debe sertransportado" colocado y compactado con los e#!ipos propios de las obras de s!elos yenrocados. En partic!lar s!

unidad 11 - hormigones especiales (1)

Documents