UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Santa Fe Cátedra: Tecnología del Hormigón - Ingeniería Civil Profesor: Ing. Ma. Fernanda Carrasco

Unidad 11 - HORMIGONES ESPECIALES

CONSIDERACIONES GENERALES

El hormigón convencional elaborado con cemento portland y agregados tradicionales presenta diversas deficiencias. Algunos intentos por solucionar estas deficiencias han provocado el desarrollo de hormigones especiales, que representan avances importantes en la tecnología del hormigón y que son el objeto de estudio en el presente apunte.

Si se lo compara con el acero, la baja relación resistencia-peso representa para el hormigón un inconveniente económico en la construcción de edificios de gran altura, puentes de grandes luces y estructuras flotantes. Para mejorar la relación resistencia-peso se han propuesto dos soluciones: o se reduce la densidad del material o se incrementa su resistencia.

La primera alternativa se puso en práctica durante los últimos 70 años. Los agregados livianos se utilizan en todo el mundo para producir hormigones livianos estructurales con un peso unitario aproximado de 1600 kg/m³ y una resistencia a compresión de 25 a 40 MPa.

En concordancia con la segunda propuesta, durante los años 70, se produjeron industrialmente hormigones de densidad normal (2400 kg/m³) de alta resistencia (60 a 80 MPa) a compresión mediante el uso de aditivos superfluidificantes y de adiciones puzolánicas.

Sin embargo, parece que los límites aún no han sido alcanzados. Se están llevando a cabo desarrollos para producir agregados livianos de mayor resistencia de modo que una baja densidad y una elevada resistencia puedan ser alcanzadas en forma simultánea.

Por otra parte, la aplicación de aditivos superfluidificantes no está limitada a la producción de hormigones de alta resistencia. A medida que las estructuras se vuelven más amplias y complejas, se requieren elementos estructurales más densamente armados. A modo de respuesta, los hormigones autocompactantes permiten obtener una gran trabajabilidad y fluidez, sin los inconvenientes de elevadas relaciones agua/cemento y de la segregación. Estos hormigones de gran trabajabilidad, no requieren una compactación mecánica y por lo tanto han extendido las fronteras de aplicación del hormigón.

La contracción por secado del hormigón frecuentemente produce la fisuración de las estructuras. Esto es reconocido tanto en lo que respecta al diseño como a la construcción, especialmente para estructuras como los pavimentos, pisos y elementos estructurales delgados. Para contrarrestar este problema, durante los últimos 20 años se han empleado exitosamente los hormigones de contracción compensada, elaborados con cementos o aditivos químicos expansivos.

Nuevamente, si comparamos al hormigón con otros materiales de construcción, su tenacidad es reducida y por lo tanto, su resistencia a los impactos resulta pobre. Esta

característica ha sido mejorada de manera notoria mediante el uso de hormigones reforzados con fibras, conteniendo fibras de acero, vidrio o polipropileno.

La impermeabilidad de los materiales es importante en relación a su durabilidad en presencia de humedad o de soluciones químicas agresivas y para ello se han desarrollado hormigones conteniendo polímeros de muy baja permeabilidad y excelente resistencia química. Las capas delgadas de hormigones con polímeros resultan muy adecuadas para la protección de las estructuras en ambientes industriales o en puentes, así como para la rehabilitación de pavimentos deteriorados.

Los hormigones de elevada densidad, que presentan un peso unitario que supera al hormigón convencional en aproximadamente un 50 %, se utilizan para la construcción de escudos de radiación.

Los hormigones masivos, utilizados en la construcción de presas y otras estructuras de grandes dimensiones se han utilizado ampliamente y las tecnologías aplicadas han sido influenciadas principalmente por los métodos seleccionados para controlar la elevación de temperatura. El enfriamiento previo de los materiales componentes a eliminado la necesidad de realizar costosas operaciones de enfriamiento posterior y ha acelerado los procesos de ejecución. Por otra parte, las presas de menos de 100 m de altura pueden construirse con hormigones compactados a rodillo, utilizando equipos convencionales de movimiento de suelos con resultados económicos y tecnológicos inimaginables hace 10 años atrás.

A continuación se estudian los aspectos principales de algunos de estos materiales. HORMIGONES LIVIANOS

La denominación de “HORMIGONES LIVIANOS” cubre toda una gama de materiales de construcción de muy variadas características, cuya principal propiedad es su reducido peso específico, y que sólo tienen en común, en lo que atañe a su composición, el empleo de cemento portland en su elaboración.

Desde el punto de vista de sus elementos componentes algunos de estos materiales no son, en realidad, hormigones, si se reserva esta denominación a los productos constituidos por cemento, agregados gruesos y agregados finos de origen mineral.

En términos generales los hormigones livianos pueden ser considerados como el resultado de la tendencia generalizada de obtener un material de construcción que, con las características de los hormigones tradicionales, reúna en grado apreciable cualidades de liviandad, capacidad aislante y economía.

Los hormigones convencionales, ejecutados con agregados de alto peso específico y elaborados de manera de obtener con el cemento y el agua una masa tan compacta como sea posible, se caracterizan por su elevado peso específico, su gran resistencia mecánica y por ser prácticamente impermeables al agua y al aire y relativamente buenos conductores de los ruidos y del calor. En términos generales, estas propiedades son tanto más acentuadas cuanto más denso y compacto es el hormigón. Por el contrario, los hormigones livianos presentan como principal característica su reducido peso específico y su elevada capacidad de aislamiento térmica. Esta última aumenta a medida que disminuye el peso específico y la resistencia mecánica.

Teniendo en cuenta que en la elaboración de hormigones livianos, siguiendo los distintos procesos que más adelante se describen, es posible hacer variar el peso específico entre límites muy amplios, es fácil comprender la gran diversidad de productos que pueden obtenerse.

Es conveniente adaptar el peso específico y la resistencia del producto a elaborar a la función que han de desempeñar dentro de la construcción los elementos a ejecutarse y, algunas veces, supeditar aquellas características a las condiciones de transporte y de manipuleo entre otras, que pueden exigir una determinada resistencia al hormigón. También pueden intervenir otros factores, por ejemplo la importancia de la contracción (a veces considerable para ciertos hormigones livianos), el comportamiento a la intemperie, a la penetración de la lluvia, a la ascensión capilar de la humedad, etc.

Clasificación de los hormigones livianos La multiplicidad de tipos existente dificulta la clasificación de los hormigones livianos en

categorías y divisiones netamente diferenciadas en base a los distintos métodos de elaboración, ya que existen superposiciones. La clasificación general consignada en el Cuadro 1 constituye, no obstante, una base aceptable. Esencialmente esta clasificación se basa en los tres procedimientos que, en forma individual o simultánea, conducen a la elaboración de los distintos tipos de hormigones livianos:

• Formación de numerosas pequeñas celdas por incorporación de aire o gas en el seno de la masa de hormigón fresco y su mantenimiento hasta que aquél se endurezca (Hormigones Celulares).

• Utilización de agregados livianos (Hormigones de agregados livianos).

• Realización de grandes huecos por la supresión de los elementos finos del agregado, el cual tendrá una granulometría uniforme (Hormigones cavernosos o “sin finos”).

A continuación se presentará las características principales de cada uno de los tipos de hormigones livianos descriptos.

Cuadro 1. Clasificación de los hormigones livianos

(Ácido clorhídrico y bicarbonato de sodio) (1)Dos productos químicos (Cloruro de cal y agua oxigenada) que reaccionan entre sí (Carburo de calcio y agua) (2)Un producto químico que (Polvos metálicos (aluminio, zinc reacciona c/ el cemento (magnesio, calcio, bario, litio) (Sales (carbonatos, bicarbonatos)) (3)Un producto que sufre (Levaduras orgánicas) proceso de fermentación (Fermentaciones lácticas) (a) Rocas sedimentarias (a1)Tierras diatomáceas (a2)Conchillas calcáreas Naturales (b Rocas ígneas (b1) Piedra pómez (b2) Escorias volcánicas (Puzolanas) (b3) Tobas (caliza porosa) (a) Elaboradas (a1) Arcillas y pizarras expandidas (a2) Silicatos expandidos (Perlita) extra livianos (Vermiculita) Artificiales (b1) Escorias (b2) Escorias granuladas de altos hornos (b) Subproductos (b3) Escorias expandidas (b4) Cascotes de ladrillos Cenizas de combustibles sólidos (a) Aserrín (1) Madera (b) Virutas (c) Fibras (2) Otros agregados: Paja; desechos de cáñamo lino, etc.: cáscara de arroz; cáscara de papas; vainas de porotos; corcho granula- do, etc.

B) Hormigones de agregados

livianos orgánicos

A) Hormigones de agregados

livianos inorgánicos

A) Hormigón gaseoso

B) Hormigón de espuma I) H

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MIG

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II)

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III) HORMIGONES CAVERNOSOS O “SIN FINOS”

HORMIGONES CELULARES

Resultan del fraguado y endurecimiento de una mezcla formada por cemento portland y agua, con o sin agregados finos, que ha sido sometida a un tratamiento mecánico, físico o químico previo, destinado a crear una gran cantidad de pequeñas cavidades esféricas regularmente repartidas en el seno de la mezcla y todas de dimensiones aproximadamente iguales. Los alvéolos, una vez formados, deben permanecer indeformables y sin experimentar desplazamientos en el curso de todas las operaciones que sufre la mezcla durante su elaboración y posteriormente a la misma.

De las consideraciones precedentes se desprende que los llamados hormigones celulares no son hormigones sino que constituyen, cuando intervienen agregados finos en su elaboración, morteros finos recubriendo los alvéolos. Sin embargo, la denominación anterior queda justificada en estos casos por extensión considerando que cada alvéolo reemplaza un grano de agregado grueso, de tal manera que pueden ser considerados como hormigones compuestos de una lechada de cemento, agregados finos y agregados gruesos constituidos por las células generadas.

Según cuál sea el procedimiento utilizado para su elaboración – en lo concerniente la forma en que se originan las células en la mezcla – los hormigones celulares pueden clasificarse en dos grupos:

- Hormigón gaseoso o “gasbeton” - Hormigón de espuma

Hormigón gaseoso o “gasbeton”

Las células o burbujas se obtienen por desprendimiento de gases en el seno de la mezcla como consecuencia de reacciones químicas producidas en la misma.

El proceso debe efectuarse bajo una presión de los gases tal que las burbujas se distribuyan uniformemente dentro de la mezcla, pero suficientemente moderada para que permanezcan en su interior. La presión debe mantenerse durante el tiempo necesario para que el material adquiera resistencia de manera de evitar la ruptura de las burbujas o su deformación.

Las experiencias demuestran que los procesos de producción de gas y de fraguado deben ser simultáneos, ya que si el fraguado termina y continúa el desprendimiento de gas, hay peligro de destrucción total o parcial del material o bien debilitamiento del mismo. En cambio, si la producción de gas es muy rápida, y termina mucho antes que el fraguado, las pequeñas burbujas se reunirán en otras de mayor tamaño, mal distribuidas, existiendo el peligro de su destrucción; y si esto no llega a suceder, el material obtenido contendrá pocos alvéolos y será mal aislante y de reducida resistencia.

Existen, dentro de este grupo, dos procedimientos especiales: 1) Incorporación a la mezcla de dos productos químicos susceptibles de reaccionar

mutuamente y provocar un desprendimiento de gas en presencia del agua de mezclado.

Por ejemplo: a) ácido clorhídrico y bicarbonato de sodio, con desprendimiento de gas carbónico

HCl + NaHCO3 = NaCl + H2O + CO2

b) cloruro de cal y agua oxigenada, con desprendimiento de oxígeno CaOCl2 + H2O2 = CaCl2 + H2O + O2

c) carburo de calcio y agua, con desprendimiento de acetileno

C2Ca + 2H2O = C2H2 + Ca (OH)2

2) Incorporación a la mezcla de un solo producto químico susceptible de reaccionar con el

cemento en presencia del agua y provocar un desprendimiento de gas. Por ejemplo: a) polvos metálicos (aluminio, zinc, magnesio, calcio, bario, litio, etc. y aleaciones) b) sales (carbonatos, bicarbonatos).

Los diversos procedimientos de fabricación difieren esencialmente según las condiciones

en las que se incorporan los agentes reactivos a la mezcla y según el momento en que la reacción comienza a producirse. En otras palabras, los reactivos pueden ser incorporados antes del mezclado o una vez que éste haya concluido. Consecuentemente, el desprendimiento gaseoso se realizará en la mezcladora o bien en los moldes una vez colocada la mezcla.

Generalmente se hace necesario agregar agentes estabilizadores destinados a regular el desprendimiento gaseoso y aumentar la resistencia de las burbujas formadas en el seno de la mezcla. Las distintas variantes indicadas dan lugar a las diferentes patentes comerciales que se conocen.

Cuando se utiliza polvo de aluminio como agente generador de gas, su grado de fineza influye preponderantemente sobre la velocidad con que se produce la reacción química, sobre el tamaño y número de los alvéolos y, consecuentemente, sobre la magnitud del coeficiente de conductibilidad térmica del material que se elabora.

La cantidad de polvo de aluminio necesaria para elaborar un hormigón gaseoso de peso específico determinado depende, a igualdad de los demás factores, del tamaño de sus granos. En general, dicha cantidad oscila entre 0,25 y 0,50% del peso de cemento. las experiencias de laboratorio realizadas con este tipo de hormigones revelan un mejor comportamiento cuando se utiliza reducida cantidad de polvo fino (que pasa por tamiz de 6400 mallas) o regular cantidad de polvo mediano (residuo sobre tamiz de 6400 mallas).

La reacción química básica que tiene lugar como resultado de la incorporación del polvo de aluminio a la mezcla es la siguiente:

2Al + 3Ca (OH)2 = 3CaO.Al2O3 + 3H2

El polvo de aluminio forma aluminatos con los compuestos alcalinos del cemento,

liberando hidrógeno. El volumen de gas realmente aprovechable alcanza al 40 a 50% del volumen

teóricamente desarrollable. Sin embargo, no todo el gas producido queda retenido en la masa en forma de poros: una parte escapa a través de la pasta y otra reacciona una vez comenzado el endurecimiento del cemento, por lo cual escapa a través de las paredes.

Por otra parte, el grado de fineza del polvo de aluminio que se utiliza influye manifiestamente en la velocidad con que se producirá la reacción química correspondiente. En efecto, utilizando polvo de aluminio de grano grueso la gasificación dura entre 20 y 30 minutos; con polvo de grano mediano, de 1 a 2 horas, y con polvo de grano fino, 2 a 2 ½ horas.

Las experiencias realizadas demuestran que las cantidades porcentuales necesarias de polvo de aluminio con relación al peso del cemento pueden reducirse considerablemente regulando el pH del medio. Se ha podido constatar que, aumentando la concentración iónica se consigue un mayor aumento de volumen, pareciendo ser que el valor óptimo del pH oscila alrededor de 13. La incorporación a la mezcla de soluciones de NaOH al 10%, al aumentar la concentración iónica, permite reducir considerablemente las cantidades de polvo de aluminio necesarias para obtener un hormigón gaseoso de determinadas características. Hormigón de espuma

La formación de los alvéolos resulta de incorporar a la mezcla un producto que, por agitación, es susceptible de generar una espuma abundante de burbujas de aire de la dimensión deseada. Se puede, asimismo, preparar la espuma con anterioridad e incorporarla como agregado ordinario a la mezcla.

Todos los productos espumígenos conocidos pueden ser utilizados con este fin pero, como la presencia del agua de mezclado hace decrecer la tensión superficial, es necesario agregar a dicho producto un agente estabilizador destinado a asegurar la tenacidad de las burbujas hasta que se produzca el correspondiente endurecimiento de la mezcla.

Como agentes espumígenos suelen utilizarse: detergentes; jabones resinosos y colas animales o vegetales; saponina; sulfo-ácidos de la naftalina; resinas vinílicas; proteínas hidrolizadas; etc.

En la elaboración de los hormigones celulares en general el mezclado tiene una importancia fundamental sobre la calidad del producto. La duración del mezclado influye directamente sobre la resistencia y la densidad del hormigón: cuanto mayor es el tiempo de mezclado menor es la densidad en ambos tipos de hormigón celular. Asimismo, las características de las mezcladoras, en cuanto a su velocidad de rotación y la forma de sus paletas, influye sobre las propiedades del hormigón que se elabora en razón de la calidad de la mezcla que permite obtener.

En cuanto a la composición de la mezcla deben hacerse algunas consideraciones generales sobre las características de las materias primas utilizadas.

En lo referente al cemento portland, la finura de molido, las proporciones relativas de los distintos elementos químicos que intervienen en su composición y, consecuentemente, el calor de hidratación, juegan un papel preponderante en los distintos procesos de elaboración de hormigones celulares.

En lo que se refiere a los agregados, las propiedades de los hormigones celulares variarán fundamentalmente con el tamaño de sus granos.

En general, la elaboración de mezclas para hormigones celulares requiere una elevada relación agua – cemento medida en peso. Su valor oscila generalmente entre 0,7 y 2. La razón más evidente de esta necesidad reside en la fineza de las materias primas utilizadas. Lamentablemente, esta circunstancia trae aparejado un serio inconveniente en los productos elaborados: una considerable contracción de los mismos en el caso de hormigones curados al aire.

Los agentes expansivos intervienen en los distintos procesos de elaboración siguiendo las modalidades indicadas más arriba, pero la incorporación de ciertos elementos en las mezclas puede hacer variar la marcha del fenómeno de expansión, estabilizando las burbujas o regularizando sus dimensiones y su proceso de formación.

Existen dos procesos de elaboración: 1) La espuma se genera dentro de la mezcla. El agente espumígeno debe ser incorporado a la mezcla con posterioridad a todos los demás componentes. La velocidad aconsejada para la mezcladora es de 80 a 90 revoluciones por minuto. Concluido el período de mezclado, la consistencia de la mezcla debe ser cremosa. Mezclas más viscosas pueden dar lugar a la formación de grandes burbujas de aire, con la correspondiente disminución de las propiedades características del material que se elabora. En términos generales, la cantidad de agente espumígeno (variando entre el 2 y el 7% de cemento en peso) requerido para obtener un peso específico aparente determinado dependerá de los siguientes factores:

a) Tipo de mezcladora utilizada. b) Cantidad de materiales componentes mezclados. c) Consistencia de la mezcla. d) Proporciones de la mezcla. e) Duración del período de mezclado. f) Tipo y calidad del agente espumígeno utilizado. g) Velocidad de mezclado.

2) La espuma se genera en aparatos especiales. Posteriormente se incorpora a la

mezcla como un agregado más, continuando el mezclado hasta obtener una mezcla tan homogénea como sea posible. El material así elaborado se colocará en moldes cuidando de que no sufra vibraciones ni golpes para evitar que se produzcan pérdidas considerables de espuma.

El peso específico de la espuma variará entre 30 y 80 kg / m3 y será preparada en soluciones de agentes espumígenos al 2 a 4%.

Curado de los hormigones celulares El método de curado tiene una gran influencia sobre la resistencia y la contracción de los hormigones celulares, dando lugar a productos de diferente calidad. Los métodos de fabricación de hormigones celulares, que requieren una gran cantidad de agua de mezclado, traen como consecuencia que dichos productos sufran una considerable contracción, que puede sobrepasar los 5 mm/m, si son tratados en las condiciones normales de endurecimiento al aire. Además, las experiencias demuestran que la hidratación total del cemento en hormigones celulares endurecidos al aire se produce al cabo de períodos muy prolongados. Esta circunstancia crea la necesidad de instalar grandes áreas de curado con adecuada protección del sol y de las corrientes de aire y de disponer stocks de gran magnitud, con los inconvenientes que ello trae aparejado. El tratamiento bajo presiones de vapor de 6 a 10 atmósferas a temperaturas comprendidas entre 150 y 2000C durante un período que varía entre 8 a 24 horas, curado en

autoclave, permite eliminar los inconvenientes mencionados. La duración de este tipo de curado y la presión del vapor dependen del peso específico y del hormigón y de las dimensiones de los elementos. El curado en autoclave permite obtener una resistencia muy superior (próxima a la resistencia definitiva) en un lapso mucho menor.

Propiedades de los hormigones celulares

Peso específico aparente

Como ya se ha indicado se podrán elaborar hormigones celulares de pesos específicos aparentes en estado seco comprendidos entre 300 y 1400 kg/m3, según el procedimiento de fabricación que utilice y la dosificación adoptada.

En la figura 1 se representa la relación entre el peso específico aparente seco de los hormigones celulares y el contenido de cemento para distintas relaciones cemento –arena.

Resistencia

Depende de los siguientes factores: 1) Homogeneidad del hormigón 2) Dosificación (cemento, agregados y agua) 3) Peso específico 4) Procedimiento de curado (al aire o en autoclave)

Figura 1. Variación del peso específico de los hormigones celulares en función del contenido de

cemento

El procedimiento de elaboración tiene gran influencia sobre las propiedades de los hormigones celulares en general y sobre su resistencia en particular, existiendo la tendencia a presentar una mayor densidad en la parte inferior de las piezas moldeadas, y consecuentemente, distintas resistencias de una zona a la otra del mismo producto. Para obtener productos de resistencia uniforme deberá controlarse cuidadosamente el proceso de elaboración a efecto de asegurar la obtención de hormigones celulares homogéneos.

Las resistencias varían con la dosificación del cemento así como con su grado de fineza y su origen. Asimismo tienen gran influencia las características del agregado, la relación cemento-agregado y la relación agua-cemento.

En términos generales la resistencia crece con el peso específico, pero cada tipo de hormigón celular tiene su propia ley de variación que no es aplicable a los productos elaborados mediante procesos diferentes (Figura 2).

En general, puede admitirse que los hormigones celulares curados en autoclave presentan resistencias a la compresión del orden del doble de los que corresponden a materiales semejantes curado al aire. Por otra parte el curado en autoclave permite obtener una resistencia muy superior (próxima a la resistencia definitiva) en un lapso mucho menor.

Un aspecto importante lo constituye la posibilidad de adherencia entre las armaduras y el hormigón celular. Los hormigones curados al aire presentan resistencias muy reducidas y no pueden ser armados. En cambio en diversos hormigones curados en autoclave se obtienen tensiones de adherencia del orden de 10 a 20 kg/cm², lo que permite la fabricación de elementos armados.

Aislación térmica

Se verifica con los hormigones celulares que existe una proporcionalidad directa entre la conductibilidad térmica y el peso específico aparente seco. La figura 3 representa dicha ley de variación para el caso del hormigón celular gaseoso y de espuma.

Figura 2. Variación de la resistencia de los hormigones celulares en función de la densidad

aparente: a) hormigón gaseoso b) hormigón de espuma

Figura 3. Variación de la conductividad térmica de los hormigones celulares en función de la

densidad aparente: a) hormigón gaseoso b) hormigón de espuma Es sabido que aire alcanza su máximo poder aislante cuanto más pequeñas son las

capas del mismo y menor es su movimiento. Estas dos condiciones se cumplen simultáneamente en los hormigones celulares los que, por este motivo, presentan excelentes cualidades como aislantes térmicos. Teniendo en cuenta que las células tienen generalmente de 0,1 a 1 mm de diámetro y, además, son rigurosamente independientes, se comprende que los hormigones celulares tengan coeficientes de conductibilidad térmica muy reducidos.

Contracción

Constituye el mayor inconveniente de los hormigones celulares, debido a la magnitud y en razón de los efectos destructivos que pueden producirse a causa de las tensiones internas que se genera.

La contracción decrece a medida que aumenta el peso específico, y es prácticamente nula para hormigones celulares curados en autoclave. Estos últimos, sin embargo, sometidos a humedecimientos y secados sucesivos, sufren contracciones comparables a las de los hormigones celulares curados al aire. Es común constatar, en hormigones celulares de pesos específicos del orden de 600 a 800 kg/m³, contracciones de 5 mm/m al cabo de 300 días. Para pesos específicos de 1300 kg/m³ la contracción puede alcanzar valores del orden de 2 mm/m.

La contracción de los hormigones celulares curados al aire puede reducirse con las siguientes precauciones:

• Asegurando una homogeneización perfecta de la mezcla fresca, especialmente mediante el batido de la lechada de cemento previo a la introducción de los agentes productores de gas o de espuma y, eventualmente, de los agregados inertes.

• Llevando el hormigón endurecido a su contracción de equilibrio mediante un secado al aire, lento y progresivo, con el objeto de evitar tensiones internas demasiado elevadas en el momento de su empleo en la construcción.

• Incorporando agregados livianos o cascotes triturados de productos celulares de modo de formar un verdadero hormigón de mortero celular.

Cualquiera que sea el procedimiento de curado es necesario, para evitar el peligro de fisuración, que los productos elaborados sean tales que no sufran más que variaciones de dimensiones tan reducidas como sea posible bajo la acción de humedecimientos y secados sucesivos a los que pueden estar sometidos en el almacenaje y durante o después de la ejecución de la obra.

Absorción de agua

En virtud de su estructura característica, los hormigones celulares son capaces de absorber cantidades de agua muy reducidas. En efecto, los poros encierran aire o gas a una presión que difiere poco de la atmósfera. Cuando se sumerge y mantiene el hormigón en el agua, ésta penetra por las paredes entre células hasta que se produce la igualación de presiones del agua y del aire o gas encerrado. Teniendo en cuenta el elevado porcentaje de vacíos con relación a los llenos, se deduce que dicha penetración será muy limitada.

La absorción de agua por capilaridad crece con la disminución de las dimensiones de las células, siendo de fundamental importancia que éstas presenten una contextura cerrada sin intercomunicaciones. Esta propiedad es muy importante tanto en lo que concierne al comportamiento del material frente a la humedad de las construcciones como a su resistencia a los ciclos de congelación y deshielo.

La higroscopicidad es mínima y limitada. Su aumento de peso es de 13% a los 60 días y 21% al cabo de 360 días.

Resistencia al fuego

Como consecuencia de su reducida conducción térmica y teniendo en cuenta que están constituidos por materiales inorgánicos e inertes, se deduce que los hormigones celulares presentan un buen comportamiento al fuego.

Aislación acústica

La intensidad de las ondas sonoras es amortiguada por el paso sucesivo a través de las paredes de las células y de las capas de aire o gas en reposo encerrado en aquellas. Por tal motivo, los hormigones celulares constituyen buenos aislantes del sonido, lo que ha sido comprobado por ensayos especiales de laboratorio que arrojan excelentes resultados en cuanto a la reflexión, transmisión y absorción del sonido.

Posibilidad de ser clavados y aserrados

Los hormigones celulares son clavables y aserrables, dependiendo esta propiedad de la densidad y de la proporción de agregados duros. Cuanto más pesado es el hormigón y mayor es la cantidad de agregados silíceos menor es la facilidad de ejecutar dichos trabajos. Desde este punto de vista, los elementos curados en autoclave – en que la sílice se transforma en silicato – son más fáciles de trabajar que ciertos hormigones fraguados al aire.

Fragilidad

El hormigón celular es un material bastante frágil, por lo que se hace necesario tomar precauciones durante su transporte y colocación en obra para evitar roturas. La fragilidad crece a medida que disminuye su peso específico.

Imputrescibilidad

Por estar constituidos por materiales inorgánicos e inertes, los hormigones celulares son completamente insensibles a la acción de las humedades y al consiguiente desarrollo de musgos y hongos. Es inatacable por los insectos, oxidaciones, etc.

HORMIGONES ELABORADOS CON AGREGADOS LIVIANOS

Resultan de la sustitución de los agregados minerales ordinarios (densos) que se utilizan en la elaboración de hormigones comunes, por agregados livianos inorgánicos u orgánicos.

La estructura que presentan estos hormigones es, aparentemente, semejante a la de los hormigones ordinarios, pero contiene en su interior una gran cantidad de alvéolos que ocupan un volumen considerable. Mientras en los hormigones celulares anteriormente descriptos los alvéolos están distribuidos uniformemente en su masa, los hormigones de agregados livianos presentan una distribución heterogénea de vacíos repartidos en los agregados.

Para que estos hormigones reúnan las características esenciales requeridas es indispensable que los agregados livianos estén repartidos de manera muy regular en la mezcla, que no estén colmatados por el mortero de cemento y que no presenten una gran absorción de agua.

Existe una gran diversidad de agregados livianos (ver cuadro 1) de distintas propiedades, características y origen, utilizados en la elaboración de hormigones livianos, pudiendo ser clasificados éstos teniendo en cuenta el agregado que ha intervenido en su composición.

Agregados naturales

a) Rocas de origen sedimentario:

a1) Tierras diatomáceas o diatomita o sílice fósil. Consiste esencialmente en residuos microscópicos del esqueleto silíceo de un organismo fósil. Presenta una contextura formada por innumerables poros y canales, con una densidad aparente muy reducida, lo que permite obtener un hormigón muy liviano y, por lo tanto, muy poco resistente. Como consecuencia, la capacidad de absorción de agua es considerable, debiendo tomarse precauciones especiales para evitar contracciones importantes y fisuraciones durante el período de fraguado y endurecimiento.

a2) Conchillas calcáreas. Material frágil, de estructura laminar. Se lo utiliza previa

trituración o al estado natural. b) Rocas ígneas b1) Piedra pómez. Material de origen volcánico, de estructura celular esponjosa obtenida naturalmente por distensión de la materia bajo la acción de una fuerte presión de gas en su interior y un enfriamiento rápido. Al estado natural se la encuentra en bancos de un metro o más de espesor, mezclada con cenizas volcánicas, detritos y esquistos, que deben ser eliminados por lavado y flotación, con lo que se reduce su peso específico aparente que, en estado seco, varía entre 500 y 700 kg/m3. La piedra pómez mezclada con arena silícea o arena de pómez y cemento portland origina hormigones livianos de excelente calidad, de peso específico aparente – para material suelto y seco – comprendido entre 650 y 1600 kg / m3.

b2) Escorias volcánicas. Material de origen volcánico de células más grandes, menos numerosas y más irregulares que la piedra pómez. Su peso específico aparente para material suelto y seco varía entre 700 y 1500 kg / m3. Ejemplo: puzolanas.

b3) Tobas. Cenizas volcánicas más o menos consolidadas en una roca porosa.

Agregados artificiales a) Especialmente fabricados a1) Arcillas y pizarras expandidas. Tienen la propiedad - cuando son calentadas rápidamente y a una temperatura adecuada – de dilatarse o hincharse, dando lugar a un producto poroso de estructura celular. La materia prima proveniente de la cantera – previa trituración, molido y conveniente mezclado – es introducida en hornos especiales cuya temperatura alcanza los 1100 a 14000C en la zona más caliente. En ella el material arcilloso, en principio de fusión, se vuelve plástico, formándose una superficie de protección sobre las partículas. Mientras tanto, en el interior de la mezcla se produce un desprendimiento de gases proveniente del agua de combinación y principalmente de las materias combustibles y de los carbonatos que contienen las materias primas, o que pueden serle especialmente añadidas a tal efecto. Este desprendimiento gaseoso da lugar a la formación de pequeñas celdas que le proporcionan al material su configuración alveolar característica. Asimismo, se produce una notable expansión de las partículas arcillosas que origina una marcada rugosidad superficial. Al ser descargado del horno el material se presenta bajo la forma de nódulos clinkerizados. Se procede entonces a un enfriamiento lento y a un posterior molido y tamizado. Los alvéolos de las arcillas y pizarras expandidas tienen, en general, mayor dimensión que los de la piedra pómez, aumentando con el grosor de los granos, y pudiéndose graduar a voluntad regulando el tiempo de enfriamiento posterior al desprendimiento gaseoso. Según el tamaño de los granos, el peso específico aparente del material suelto y seco varía entre 350 kg / m3 para granos gruesos (9,5 a 19 mm) y 1200 kg / m3 para granos finos (0 a 4,75 mm). Las arcillas y pizarras expandidas son conocidas en la práctica bajo muy diversas denominaciones comerciales, a saber: Haydite, Gravelite, Lytag, Porag, Rocklite, Nodulite, etc., y también se las designa clinker de arcilla, marga expansiva, etc. Particularmente, en el campo de la construcción ha sido adoptado el nombre de Haydite, denominación que proviene de su inventor Stephen Hyde quien, por primera vez, obtuvo un producto de las características mencionadas en el año 1913 en EE.UU. En la elaboración de hormigones livianos a base de arcillas y pizarras expandidas la dosificación correspondiente dependerá del peso específico que se desee obtener. a2) Silicatos expandidos extra – livianos α) Perlita. Roca volcánica vítrea compuesta de feldespato y silicato de alúmina, que contiene de 2 a 5% de agua combinada, la cual no se elimina por simple secado sino solamente a la temperatura de fusión, provocando una expansión notable. El material así obtenido presenta una contextura de partículas o nódulos de forma perlada; de allí su nombre. Entre las denominaciones comerciales de este producto se encuentran: Permalite, Superlite, Perales, Ryolex, Agite, etc. El peso específico aparente del material suelto y seco varía, según el tamaño de los granos, entre 150 y 250 kg / m3. Los hormigones livianos elaborados a base de perlita tienen pesos específicos aparentes que varían entre 450 y 950 kg / m3.

ß) Vermiculita. Mineral de aspecto micáceo que, desde el punto de vista de su composición química, es un aluminio-silicato de hierro y de magnesio. Por calentamiento a una temperatura que varía entre 700 y 13000C puede sufrir una expansión de 30 a 35 veces su volumen inicial. Dicha expansión es debida a la liberación de vapor de agua por efecto del calor y varía según el origen y la constitución de la vermiculita. Este proceso se denomina exfoliación. La vermiculita exfoliada se presenta, en general, bajo la forma de granos de diferentes tamaños, desde polvo fino hasta granos de 30 mm. El peso específico aparente del material suelto y seco es de 100 a 200 kg / m3. EL material triturado a la dimensión conveniente deberá sufrir un calentamiento brusco, y simultáneamente, un batido activo a efecto de regularizar la acción calorífica en toda la masa. Los hormigones livianos a base de vermiculita pueden alcanzar pesos específicos aparentes variables entre 350 y 1200 kg / m3. b) Subproductos b1) Escorias. Residuos de la combustión del carbón en hornos industriales. Son materiales de estructura celular que en ciertas partes han sufrido un proceso de vitrificación; otras están constituidas por cenizas y el resto es carbón o coke sin consumir. Son materiales de naturaleza sílico-aluminosa con presencia de diversos áridos (calcio, magnesio, hierro, etc.) y ciertos compuestos de azufre. Para su empleo como agregados en la elaboración de hormigones livianos es necesario tomar una serie de precauciones para asegurar un buen comportamiento. Se utilizan esencialmente las escorias duras calcinadas que presenten rastros de fusión superficial, molidas y clasificadas según las granulometrías deseadas. La presencia de granos de carbón sin quemar puede conducir a una inestabilidad del hormigón elaborado con estos agregados, debido a que, en presencia de la cal del aglomerante y de la humedad, da lugar a la formación rápida de eflorescencias. El tenor máximo de materias combustibles aconsejado oscila entre 10 y 35%. Asimismo, el porcentaje de sulfatos no debe pasar de 1% para evitar eflorescencias y la destrucción del producto por expansión. Deberán realizarse ensayos de estabilidad para verificar el cumplimiento de las especificaciones precedentes. b2)Escorias granuladas de altos hornos. Producto obtenido por enfriamiento brusco de las escorias en fusión provenientes de altos hornos de la industria siderúrgica. El enfriamiento se produce por presencia de gran cantidad de agua que se agrega a tal efecto. Mediante el mencionado proceso se obtiene un material amorfo, de contextura vidriosa. El tamaño de los granos oscila entre 0 y 5 mm. El peso específico aparente del material suelto y seco (que varía entre 900 y 2000 kg / m3) y la resistencia propia de este tipo de agregado varían con su composición química (en general, es tanto más liviano y menos resistente cuanto mayor es el tenor de óxido de calcio y menor el de hierro y manganeso), con su temperatura y con la velocidad de su enfriamiento a la salida del alto horno. b3) Escorias expandidas. Producto obtenido directamente a partir de escorias en fusión provenientes de altos hornos de la industria siderúrgica, de los que salen a una temperatura de 1400C0. Sometido el material a chorros de agua a presión en cantidad limitada y controlada que

producen una gran evaporación y una agitación posterior, el vapor de agua se reparte en forma de burbujas en la masa de las escorias. Al cabo del enfriamiento y solidificación se obtiene un material de gran estabilidad, lleno de poros regulares y bien formados. Después del molido y cribado correspondientes se obtienen las escorias expandidas bajo la forma de agregado liviano. Los tamaños de granos utilizados preferentemente van de 0 a 0,15 mm, recibiendo el nombre de arena de escorias los agregados de este tipo cuyos granos oscilan entre 0 y 3 mm. b4) Cascotes de ladrillos. Material proveniente de los hornos de ladrillos o de la recuperación de escombros. Constituye un agregado liviano de mayor peso específico aparente que los descriptos anteriormente (pe aparente del material suelto y seco: 900 a 1200 kg / m3). Su porosidad depende de la naturaleza de las tierras utilizadas y del proceso de elaboración. Si proviene de escombros, éstos serán triturados, cribados y clasificados en dos o tres grupos de acuerdo al tamaño de los granos. Se eliminarán los granos cuya dimensión sea inferior a 3 mm pues son los que contienen mayor cantidad de impurezas perjudiciales, en particular polvo de yeso, con lo que se logrará, además, una mejor adherencia con el cemento. Si se desea obtener granos finos se procederá a la retrituración de los elementos de tamaño superior.

En la elaboración de hormigones livianos se han empleado en distintas oportunidades, con resultados contradictorios, materiales de origen orgánico de los tipos y características más diversas. En razón de su naturaleza todas estas substancias, utilizadas como agregados, dan origen a la obtención de hormigones extremadamente livianos y de excelentes cualidades aislantes pero de muy reducida resistencia a las acciones físicas y químicas. En general, estos agregados presentan las siguientes características perjudiciales para la mezcla, que deben ser contrarrestadas:

1) Importantes cambios de volumen al variar el contenido de humedad. 2) Acción retardadora del proceso de fraguado y endurecimiento del cemento. Debe tenerse en cuenta que las variaciones de volumen del agregado fibroso, una vez

incorporado a la mezcla, serán menores cuanto mayor sea el contenido de cemento. Sin embargo, como este último incremento trae aparejado un aumento de peso específico y de conductibilidad térmica, deberá estudiarse en cada caso la dosificación más conveniente. Asimismo, para lograr un buen comportamiento de los productos elaborados con este tipo de hormigón, deberán ser sometidos a un adecuado estacionamiento previo a su utilización para lograr su conveniente desecación.

Por otra parte, ciertas substancias que entran en la composición química de los agregados fibrosos (tanino, carbohidratos solubles, aceites aromáticos, etc.), cuando su contenido es apreciable, afectan desfavorablemente el proceso de fraguado del cemento.

Los inconvenientes precedentemente expuestos tienden a resolverse mediante distintos procesos de pretratamiento de los agregados fibrosos, que reciben el nombre de mineralización por impregnación de aquellos.

En efecto, los métodos que a continuación se describen aseguran la conservación del agregado fibroso dentro de la mezcla y neutralizan la acción de las substancias nocivas sobre el cemento. Además cumplen una función anticombustible; aumentan en cierta medida la dureza del agregado fibroso y disminuyen su capacidad de absorción y su higroscopicidad.

Existen dos procedimientos clásicos de mineralización: 1) Impregnar el agregado fibroso con soluciones salinas o básicas: cloruros, sulfatos,

silicato de socio, etc. 2) Empapar el agregado fibroso con una lechada de cal y posteriormente – una vez

secado y endurecido – sumergirlo en una solución de silicato de socio (1:7 en peso) Es habitual complementar el tratamiento utilizado con la incorporación de cloruro de calcio al agua de mezclado (5% del peso del cemento) como acelerador de fragüe. Esta adición logra que el proceso de fragüe comience antes que las substancias perjudiciales del agregado orgánico puedan afectar el cemento. La cantidad de cloruro de calcio que se incorpora es mayor que la habitualmente utilizada como acelerador de fragüe en hormigones comunes ya que la naturaleza absorbente del agregado impide el acceso de todo el cloruro al cemento de la mezcla. Otro método de pretratamiento, utilizado por el Institut National du Bois, reemplaza el silicato de sodio del procedimiento 1) por una emulsión bituminosa. Los hormigones de agregados livianos orgánicos pueden ser clasificados en dos grupos:

1) Hormigones a base de aserrín, virutas y fibras de madera. 2) Hormigones a base de otros agregados orgánicos.

Hormigones a base de aserrín, virutas y fibras de madera Tienen la particularidad de ofrecer características muy variables para las diversas

especies vegetales. Muchas de ellas contienen tanino en cantidades apreciables, substancia que tiene la propiedad de reaccionar sobre el hormigón. Es, por lo tanto, preferible – con miras a evitar todo inconveniente ulterior – descartar todos los materiales ricos en tanino (roble, sauce, alerce, olmo, castaño, etc.), aconsejándose la utilización de maderas blandas: pino, abeto, alerce, álamo, etc.

La descomposición de la madera por efecto de la humedad produce el ácido húmico, cuya acción sobre los hormigones es particularmente nociva. En virtud de que la madera es susceptible de absorber importantes cantidades de agua, dando lugar a los efectos físicos consecuentes, es indispensable someterla previamente a uno de los tratamientos ya mencionados. Hormigones a base de otros agregados de origen orgánico

Han sido ensayados con buenos resultados hormigones livianos a base de otros agregados de origen orgánico, a saber: paja, cáscara de arroz; cáscara de papas, vainas de porotos; desechos de cáñamo, lino, etc., etc. Todos ellos poseen las características generales anteriormente señaladas, siendo indispensable someterlos a un tratamiento de mineralización previo a la elaboración de la mezcla.

Propiedades de los hormigones elaborados con agregados livianos

Peso específico aparente

Con los diversos tipos de agregados livianos enumerados se puede elaborar un gran número de hormigones con distintos pesos específicos que dependerán de la naturaleza y composición de los agregados, la adición y la proporción de arena, el tenor de cemento, los procedimientos de compactación, la cantidad de agua, etc. Las características de los hormigones de agregados livianos variarán consecuentemente (Figura 4).

Figura 4. Densidad correspondiente a diferentes hormigones livianos

Resistencia

La resistencia de los hormigones de agregados livianos varía entre límites muy amplios con los mismos componentes y, además, varía con la resistencia propia del agregado. Por lo tanto, es posible considerar el problema desde dos puntos de vista diferentes según se busque obtener hormigones resistentes y, en consecuencia, de peso específico medio, o que se desee hormigones de reducido peso específico pero de menor resistencia.

Cuando se trata de ejecutar elementos de construcción armados (columnas, losas, vigas, etc.) la condición fundamental a cumplir es la resistencia del material. Existe el problema de la protección y adherencia de la armadura, lo que podrá exigir un aumento del tener de cemento y de compacidad. En esta categoría se encuentran los hormigones que incluyen agregados livianos y ordinarios en proporciones adecuadas.

A igualdad de tenor de cemento, los hormigones más resistentes serán los más compactos o, por lo menos, los de textura menos abierta. Es así que los hormigones de agregados con granulometría variada sin discriminación tienen, en general, una resistencia menor que aquellos que resultan de una proporción racional de elementos gruesos y finos en el agregado.

Por el contrario, cuando se desea un hormigón de muy bajo peso específico, siendo suficiente una reducida resistencia, deberán utilizarse los menos compactos, que se lograrán mediante una compactación incompleta, con incorporación de aire o recurriendo a los agregados extra-livianos (vermiculita, perlita).

Esta situación se presenta cuando se trata de resolver problemas de aislación o de relleno.

Aislación térmica

El coeficiente de conductibilidad térmica de los hormigones de agregados livianos varía en relación directa con su peso específico. Es, en general, muy reducido, pudiendo descender – para los hormigones de vermiculita – a la décima parte del valor correspondiente a los hormigones ordinarios. El término medio oscila alrededor de 0,2 kcal/m.°C.h para un peso específico aparente seco del orden de los 1200 kg/m³, es decir ¼ a 1/5 del que corresponde a los hormigones ordinarios, pero puede ser menor aún si se disminuye el peso específico.

Asimismo dicho coeficiente puede llegar a 0,5 o más para hormigones ricos en cemento, más compactos o elaborados con agregados menos porosos.

Contracción

En términos generales puede decirse que la contracción de los hormigones de agregados livianos es dos veces superior a la de los hormigones ordinarios. Se atribuye el hecho a la mayor cantidad de agua de mezclado, a la mayor porosidad de estos hormigones y, en parte, a la mayor deformabilidad de los agregados bajo el efecto de las tensiones internas debidas a la contracción de la lechada de cemento. Se ha constatado que ciertos agregados dan lugar a contracciones más elevadas que otros, a igualdad de las demás condiciones.

Después de una conservación durante 90 días al aire, con una humedad aproximada del 50%, la contracción puede alcanzar valores comprendidos entre 0,5 y 1 mm por metro pudiendo llegar hasta 1,5 a 1,7 mm por metro o más, según la granulometría y deformabilidad de los agregados, el tenor de cemento, la cantidad de agua de mezclado y el grado de compactación del hormigón.

Los hormigones de vermiculita y de perlita – de gran absorción – han sufrido contracciones superiores a los 2 mm por metro.

Sin embargo, el módulo de elasticidad más reducido de los hormigones de agregados livianos, la mayor compresibilidad de algunos agregados livianos, la relación entre la resistencia a la tracción y la resistencia a la compresión, bastante más elevada que la de los hormigones ordinarios, permiten a los hormigones de agregados livianos sufrir sin fisuración deformaciones de contracción más importantes.

Por consecuencia, es necesario efectuar una cuidadosa selección de los agregados y de la composición del hormigón y, además, tomar las precauciones necesarias para reducir la contracción, especialmente para impedir que el comienzo del endurecimiento se produzca muy rápidamente, para lo cual deberá mantenerse húmedo el hormigón durante un tiempo suficiente.

Absorción de agua

El peso específico de los hormigones de agregados livianos varía entre límites tan amplios que es necesario, para poder comparar capacidades de absorción, expresar éstas en porcentajes de agua con relación al volumen aparente del hormigón y no con respecto al peso del mismo. Dichos valores oscilan entre 18 y 30% y, excepcionalmente, 40%. En los hormigones ordinarios varían entre 7,5 y 23%.

Teniendo en cuenta que la presencia de agua dentro de la estructura porosa está íntimamente vinculada con el deterioro de los hormigones sometidos a congelación, se deduce que existe una relación directa entre la absorción de agua y la durabilidad. Cuanto mayor es el porcentaje de cemento mayor es la resistencia del hormigón a ciclos de congelación y deshielo.

Resistencia al fuego

De una manera general puede decirse que todos los hormigones de agregados livianos ofrecen una buena resistencia al fuego, muy superior a la de los hormigones ordinarios de agregados silíceos. Dentro de ellos se destaca especialmente el hormigón de vermiculita que constituye uno de los mejores materiales de protección contra la propagación del fuego.

Aislación acústica

La existencia de cámaras de aire en la textura de los hormigones de agregados livianos hace que estos ofrezcan resistencia al paso del sonido.

En el valor de la conductibilidad acústica influye el peso específico del hormigón, la naturaleza del agregado y el proceso de fabricación, siendo posible encontrar – a igual peso específico aparente seco – valores muy diferentes.

Posibilidad de ser clavados y aserrados

La posibilidad de ser clavados es función, por una parte, de la dureza propia de los agregados; de la presencia o no de arena natural en la composición del hormigón y del tenor de cemento. Los hormigones de cascotes de ladrillos, de escorias granuladas pesadas, de arcillas y pizarras expandidas no son fáciles de clavar cuando el tenor de cemento es elevado. Por el contrario, los hormigones de piedra pómez, de escorias expandidas, de escorias granuladas livianas, de perlita, de vermiculita, de escorias, se clavan fácilmente.

La mayor o menor facilidad con que los hormigones de agregados livianos pueden ser aserrados con la sierra común depende de los mismos factores que la posibilidad y facilidad de ser clavados, pero es mayor la influencia del grado de dureza de los agregados. Así, son fácilmente aserrables los hormigones extra – livianos de perlita y vermiculita, de piedra pómez y de escorias expandidas (con excepción de dosificaciones con alto contenido de cemento). Por el contrario no presentan tal propiedad los hormigones de arcillas y pizarras expandidas, de escorias, escorias granuladas y cascotes de ladrillos. La presencia de arena natural en cualquier tipo de hormigón de agregados livianos lo hace difícil de aserrar.

Inercia química

La estabilidad de los hormigones de agregados livianos puede verse afectada en los casos en que los agregados utilizados contengan impurezas susceptibles de provocar reacciones ulteriores a su colocación en obra. Tal situación podría producirse, por ejemplo, con las escorias de hierro o los residuos de pizarras que pueden contener productos nocivos o materias combustibles sin quemar. Este riesgo puede disminuirse considerablemente si dichas materias son sometidas a un tratamiento previo de cocción destinado a producir su expansión. La transformación a elevada temperatura así realizada contribuye a la destrucción de una proporción importante de elementos nocivos.

HORMIGONES CAVERNOSOS O “SIN FINOS”

Los hormigones cavernosos – también llamados “sin finos o de textura abierta – son mezclas constituidas por agregados gruesos o medianos (con exclusión de finos) y cemento portland destinado a aglomerarlos.

Estos hormigones se diferencian esencialmente de los ordinarios en la granulometría de los agregados utilizados, obteniéndose la disminución de peso específico por la formación de grandes huecos en su masa como consecuencia de la supresión del agregado fino y por la reducción del porcentaje de cemento. Esto es posible por el hecho de que el aglomerante tiene como única función envolver los granos de agregado grueso y vincularlos entre sí, porque el lugar ocupado en el hormigón ordinario por el agregado fino es reemplazado, en los hormigones cavernosos, por huecos colmados de aire.

El agregado a utilizar será duro, bien lavado, perfectamente redondeado o de forma cúbica, no debiendo contener arcillas, arenas ni carbonillas.

Mientras se cumplan las especificaciones precedentes podrán utilizarse tanto agregados ordinarios (pesados) como agregados livianos lográndose, lógicamente, con estos últimos, una mayor disminución del peso específico del hormigón que se elabora.

Las dimensiones límites del agregado son 5 y 30 mm, aunque se aconseja mantenerse en lo posible dentro de los 15 a 20 mm. De cualquier manera, lo que interesa es reducir al mínimo la diferencia entre las dimensiones de los granos extremos.

En cuanto a la cantidad de cemento queda dicho que será la indispensable para recubrir y adherir las diversas partículas. La proporción habitual es de 1 parte de cemento por 8 a 9 partes de agregados, medidas en volúmenes sueltos.

La posibilidad de reducir la cantidad de cemento se explica fácilmente teniendo en cuenta que la superficie desarrollada total de los agregados contenidos en un volumen dado de hormigón cavernoso es muy inferior a la de un hormigón que contenga, además, agregados finos. Por lo tanto, la considerable cantidad de cemento necesaria para recubrir estos últimos, se elimina.

Todo exceso de cemento no hará más que reducir el volumen de los huecos formados en el seno del hormigón cavernoso.

En cuanto al agua de mezclado, la cantidad a utilizar será la mínima necesaria para recubrir cada elemento de agregado con una fina película de lechada de cemento. el excedente de agua producirá el lavado de los agregados y colmatará los huecos. El hormigón se hará entonces más heterogéneo, con una mala distribución del cemento, un deficiente recubrimiento de los granos y, consecuentemente, una apreciable disminución de la adherencia.

La relación agua-cemento en peso aconsejada oscila entre 0,25 y 0,50. De lo que antecede se deduce la importancia de determinar la cantidad óptima de agua,

siendo necesario para tal fin la ejecución de ensayos previos en cada caso. En general, la relación agua-cemento en peso será de 0,4 a 0,5, dependiendo de la

naturaleza y tenor de humedad de los agregados. La elaboración de estos hormigones puede realizarse en hormigoneras comunes. Debe

mezclarse primeramente el agregado con una parte de agua si no es poroso; si fuera poroso y absorbente se lo humedecerá antes cuidadosamente. Luego se agrega el cemento mezclando simultáneamente y, finalmente, el resto del agua.

El tiempo de mezclado será de 2 a 3 minutos, o el que sea necesario para obtener una mezcla de color uniforme, con los granos bien recubiertos de lechada de cemento.

El hormigón se colará dentro de los 20 minutos de su elaboración. La compactación se hará por apisonado suave, evitando el vibrado que puede provocar la disgregación del material. Se hormigonará por capas sucesivas, colándose cada una antes que comience el endurecimiento de la anterior.

Propiedades de los hormigones cavernosos o sin finos

Peso específico aparente

Según el peso específico aparente seco, pueden ser agrupados en dos categorías:

1) Hormigones cavernosos de agregados ordinarios, cuyo peso específico aparente seco es inferior al de los hormigones comunes debido a que contienen una proporción relativamente importante de huecos, pudiendo variar entre 1600 y 1900 kg / m3.

2) Hormigones cavernosos de agregados livianos, cuyo peso específico aparente seco oscila entre 700 y 1000 kg / m3.

Resistencia

Para contenidos de cemento entre 150 y 250 kg/m3 la resistencia a la compresión a los 28 días de los hormigones cavernosos varía entre 12 y 90 kg/cm2. A igualdad de tenor de cemento, la resistencia es, en general más reducida con escorias y piedra pómez y más elevada con cascotes de ladrillos, piedras trituradas y grava.

Para la mayor parte de las aplicaciones corrientes, sólo se requiere una resistencia de 20 a 25 kg/cm2.

La resistencia a la tracción por flexión es del orden de ¼ de la resistencia a la compresión.

Aislación térmica

Depende de los siguientes factores: su estructura porosa; la textura de sus agregados y la proporción de pasta de cemento en la mezcla.

El coeficiente de conductibilidad térmica λ adquiere los siguientes valores (expresados en kcal / m.h. 0C):

0,14 a 0,20 para hormigones de piedra pómez 0,20 a 0,30 para hormigones de escorias 0,35 para hormigones de cascotes 0,50 a 0,55 para hormigones de piedra

Contracción

Como consecuencia de la reducida cantidad de agua que se requiere para su elaboración los hormigones cavernosos sufren contracciones reducidas, del orden del 50% de los que corresponden a hormigones ordinarios elaborados con el mismo agregado.

A igual granulometría y tenor de cemento los valores obtenidos a los 90 días fueron:

• Hormigones cavernosos de escorias o piedra pómez: 0,4 a 0,5 mm / m

• Hormigones cavernosos de agregados pesados (piedra): 0,25 a 0,3 mm / m. Una particularidad destacable es que dichas contracciones tienen lugar rápidamente (30

a 50% a los primeros 10 días).

Absorción de agua

Debido a las dimensiones relativamente importantes de sus vacíos, gran parte del agua absorbida por inmersión escapa posteriormente a su emersión. Por este motivo, el porcentaje de agua absorbido y retenido es muy inferior para los hormigones cavernosos que para los ordinarios.

La capacidad de absorción de agua por capilaridad es del orden del 50 a 75% de la que corresponde a los hormigones densos.

Asimismo, resisten bien los ensayos de congelación. Aplicaciones de los hormigones livianos

Tal como se ha manifestado reiteradamente, las principales características de los hormigones livianos son su reducido peso específico aparente y su excelente comportamiento como aislante térmico.

Con su utilización es posible asegurar un excelente confort en las habitaciones mediante el empleo de materiales en cantidades sensiblemente menores que si se usaran los materiales tradicionales. Como las cualidades de resistencia de los hormigones livianos son satisfactorias para la función que están llamados a cumplir, es posible ejecutar, gracias a ellos, construcciones livianas, con apreciables resultados en cuanto a su economía y durabilidad.

En efecto, el reducido peso específico de los hormigones livianos es un factor determinante en la economía del proyecto, ya que permite obtener secciones resistentes mucho menores. Además, la elevada capacidad aislante los convierte en el material por excelencia, ya que une a las condiciones de higiene, durabilidad e inatacabilidad por agentes climáticos (con la única excepción de los hormigones a base de agregados orgánicos), el inapreciable mérito de suministrar ambientes prácticamente insensibles a las variaciones exteriores de temperatura.

En el ámbito de los hormigones, la reducción del peso específico – buscando obtener un material que reuniera las ventajas apuntadas – se ha logrado siguiendo diversos caminos que han conducido a la elaboración de los distintos tipos de hormigones livianos ya descriptos. Del análisis de todos ellos se desprende la existencia de dos tendencias perfectamente diferenciables:

1) La disminución del peso específico se obtiene a través del mejoramiento de las técnicas aplicadas al material tradicional. Es el caso de los hormigones a base de agregados livianos – inorgánicos u orgánicos – que no representan sino diversas etapas de la evolución por el camino más directo. 2) La disminución del peso específico se logra buscando un material absolutamente nuevo cuya elaboración requiere la colaboración de técnicas no tradicionales. Es el caso de los hormigones celulares en los que se combinan adecuadamente la técnica usual del hormigón con procedimientos derivados de la industria química.

En cuanto al tipo de hormigón liviano a utilizar, la elección depende, evidentemente, del problema a resolver. Debe tenerse presente asimismo que no existe, en materia de construcción, una solución única sino diversas alternativas cuya adopción estará supeditada a diversas circunstancias de orden técnico y económico.

No obstante ello, y en virtud de que las cualidades de resistencia y aislación térmica varían de uno a otro tipo de hormigón liviano, pueden hacerse algunas indicaciones que orienten hacia una correcta elección del material.

Si la resistencia es el elemento esencial requerido y la aislación térmica sólo una consecuencia favorable, se ve que los hormigones de agregados livianos inorgánicos permiten trabajar sobre una gama más extensa que los hace preferibles sobre los hormigones celulares y cavernosos. Será necesario realizar severos controles y asegurar una cuidadosa elaboración que permiten obtener las más altas resistencias posibles.

Asimismo, debe tenerse presente que ciertos elementos de hormigón celular curados en autoclave pueden ser armados, lográndose así productos de elevada resistencia.

Puede decirse igualmente que, si se busca simultáneamente resistencia y liviandad, un hormigón celular curado en autoclave será, sin duda, preferible a un hormigón de agregados livianos o a un hormigón cavernoso.

Si, por el contrario, el factor predominante es la aislación térmica, debe tenerse presente que, a igualdad de peso específico aparente, ciertos hormigones de agregados livianos pueden reunir mejores condiciones que los hormigones celulares. Sin embargo, éstos últimos tienen la ventaja de poder alcanzar pesos específicos aparentes inferiores a los de aquellos.

Si la resistencia no tiene absolutamente ninguna importancia y sólo interesa la capacidad aislante, podrá escogerse entre los hormigones a base de fibras de madera, los hormigones de vermiculita o análogos y los hormigones celulares muy livianos.

Se indican a continuación los respectivos campos de utilización de los distintos tipos de hormigones livianos, enumerándose sus aplicaciones más importantes.

HORMIGONES DE ALTA PERFORMANCE

Los niveles de resistencia de los hormigones empleados en la construcción de estructuras han sufrido una evolución a lo largo del tiempo, que se acentuó en los últimos 20 años. La Figura 5 muestra dicha evolución desde los años ’60 hasta la actualidad, indicando las máximas resistencias empleadas en la construcción de distintas obras de hormigón. En el inicio de la década del ’70 la aparición de los reductores de agua de alto efecto resultó fundamental y las resistencias crecieron hasta los 80 MPa. En la década del ’80 el mayor aporte fue la incorporación de adiciones minerales activas como las cenizas volantes y, en especial, la microsílice. En este período aparecen ejemplos de resistencias de 110 MPa.

Figura 5. Evolución histórica de la resistencia del hormigón A los efectos de compatibilizar una definición en 1982, el comité 363 del ACI, estableció en 42 MPa el límite inferior de los Hormigones de Alta Performance (HAP). Por su parte el CEB-FIP, en su Código modelo 1990, ha fijado ese límite en 50 MPa. Esta definición aparentemente arbitraria no resulta así. La valoración y predicción de los parámetros de diseño empleados para el dimensionamiento de estructuras (resistencia ante distintas solicitaciones, contracción, extensibilidad, creep, módulo de elasticidad, etc.), se basa en la experiencia acumulada sobre hormigones de hasta 40 MPa. Una extrapolación para niveles de resistencias mayores podría no resultar válida y en el peor de los casos significar una disminución en el grado de seguridad estructural de los elementos dimensionados. Las tendencias actuales no se agotan en la obtención de un hormigón con alta resistencia; ellas incluyen tecnologías que utilizan mezclas con bajas relaciones agua / ligante, presencia de adiciones minerales, elevada fluidez y cohesión, posibilidad de transporte a distancia en motorhormigoneras y facilidad de bombeo y compactación. Todo esto da como resultado estructuras más esbeltas y audaces, de mayor calidad y velocidad constructiva, más durables, de menor mantenimiento, y de menor costo global de los proyectos. Al material de estas características cabe la denominación de hormigón de alta performance (HAP). A continuación, se analizan la forma de obtención y las propiedades en estado fresco y endurecido de los Hormigones de Alta Performance.

Obtención de los HAP Los parámetros que determinan el diseño de los HAP difieren del hormigón convencional en algunos aspectos que resulta importante destacar. En un hormigón convencional la relación entre contenido de agua y cemento (a/c) queda definida básicamente por la resistencia requerida y/o las condiciones de exposición de la estructura (durabilidad). La trabajabilidad es adoptada conforme al tipo de estructura, equipos de compactación, etc. Del mismo modo, el tamaño máximo del agregado depende de las dimensiones de las piezas. En HAP la elección de algunas variables es mucho más limitada. Por ejemplo, el tamaño máximo del agregado está comprendido entre 12 y 25 mm, generalmente 19 mm. La relación a/c oscila entre 0.25 y 0.40 de acuerdo al nivel de resistencia buscado. El contenido del ligante, del cual dependerán varias propiedades, será el mínimo posible lo mismo que el contenido de agua. Por otro lado las mezclas tienen un requerimiento mínimo de finos para lograr las condiciones de fluidez necesarias. La trabajabilidad queda condicionada al logro de una excelente compacidad: es muy conveniente que los HAP, particularmente si son empleados in situ, posean una fluidez elevada. De esta manera, se aseguran además una mejor dispersión del ligante como así también una mejor adherencia entre la matriz (mortero) y el agregado grueso. Por lo expuesto en los párrafos anteriores no resulta extraño que el desarrollo de los HAP se haya producido en forma paralela con el surgimiento de los aditivos superfluidificantes. Actualmente todos los HAP que se elaboran emplean aditivos de estas características.

Resulta obvio que para la elaboración de HAP será beneficioso el cemento de mayor resistencia. Sin embargo no es imprescindible que tal resistencia se alcance a corta edad. (La mayor parte de los requerimientos de resistencia de las estructuras de HAP son posteriores a los 28 días). Dadas las características de resistencia buscada las mezclas poseen contenidos cemento relativamente altos. Conviene indicar que el desarrollo de los HAP también se realizó conjuntamente con la aplicación de adiciones minerales activas. Es muy difícil obtener los mayores niveles resistentes (superar los 100 MPa) empleando únicamente cemento como ligante. Por otra parte, la incorporación de adiciones presenta ventajas debido a que controla el desarrollo de calor, provoca una disminución de la porosidad (en particular un refinamiento de poros) y reduce, al reaccionar con el hidróxido de calcio, los productos de hidratación menos significativos para la resistencia.

En HAP el tipo de agregado puede ser determinante y constituir un límite en el nivel de resistencia a compresión a alcanzar debido a que comienzan a tener gran importancia la resistencia propia de la roca y la adherencia que puedan desarrollar los agregados. Con respecto al agregado fino no se deben emplear arenas con grandes contenidos de mica, ciertos minerales arcillosos u otros materiales deletéreos. Respecto a su granulometría no existen mayores requerimientos que para un hormigón convencional. No obstante, se recomiendan arenas con módulos de finura comprendidos entre 2.7 y 3.2. En el caso del agregado grueso es posible estimar que el tamaño óptimo estará comprendido entre 10 y 25 mm. Con tamaños mayores los problemas de adherencia se incrementarán en forma notoria. A su vez es importante garantizar una textura superficial que favorezca la adherencia. La elección del aditivo puede ser muy importante. En este sentido conviene citar los principales problemas que puede traer el mal uso de superfluidificantes: la incorporación excesiva de aire y el sobredosaje.

Proporciones

Como ya fuera dicho, para dosificar un HAP se debe tener en cuenta que el uso de superfluidificante no constituye una opción sino que se debe considerar como uno más de los materiales constituyentes. Además por encima de niveles de resistencia media del orden de 90 MPa se hace necesario el empleo de adiciones minerales activas. La incorporación de estos materiales limita las posibilidades de aplicación de los métodos racionales de dosificación de mezclas tradicionalmente usados para niveles de resistencia menores. En los HAP, el número de variables a ajustar es mayor y se interrelacionan entre sí. Ello plantea la necesidad de un ajuste progresivo de dichas variables, analizadas por separado. En cada caso deberán aplicarse los conocimientos científico – tecnológicos disponibles y verificar experimentalmente la incidencia de dichos factores. Otra posibilidad es el planteo del estudio con métodos estadísticos de diseño de experimentos. En este caso se puede calibrar un modelo matemático aplicable a los materiales utilizados. Esta técnica ya ha sido empleada en el ámbito internacional y está mencionada en la bibliografía. Vale indicar que las principales consideraciones de tipo general a tener en cuenta en la dosificación de hormigones de alta resistencia son:

• Según el nivel resistente la razón a / c varía entre 0.25 y 0.40 dependiendo el valor adoptado del tipo de cemento y de la eficiencia de la adición mineral cuando se opta por su empleo. Una reducción de 0.40 a 0.30 puede conducir a un incremento de 30 MPa en la resistencia. Relaciones a/c menores de 0.30 no siempre conducen a mejoras significativas de la resistencia.

• Los contenidos de cemento son altos con valores comprendidos entre 380 y 500 kg/m3. Contenidos mayores pueden provocar efectos negativos. Como regla general el contenido de agua (y en consecuencia el de cemento para mantener la relación a / c adoptada) deberá ser el más bajo compatible con las características en estado fresco. Para minimizar el contenido de agua también se recomienda reducir en cuanto sea posible el contenido de arena.

El estado fresco El HAP, por su elevado contenido de finos, es un material altamente cohesivo, sin inconvenientes de segregación y exudación, que bien empleado no presenta problemas de compactación ni de terminación. Puede obtenerse con una importante gama de fluidez, que incluye la necesaria para bombearlo y/o hacerlo autonivelante. Existen ejemplos de bombeo de hormigones de alta resistencia en condiciones sumamente exigentes. Sin perjuicio de lo anterior cabe señalar, como aspectos negativos a tener en consideración, la fuerte tixotropía de las mezclas y la pérdida de fluidez con el tiempo. La primera requiere la disponibilidad de energía adicional para el transporte y/o compactación. La segunda debe ser contemplada al optimizar el diseño de las mezclas y las condiciones de elaboración y transporte; no obstante, este problema se puede reducir mediante el empleo de algunos aditivos de última generación.

Microestructura y características de la matriz Como ya fuera expuesto en el capítulo I, las propiedades del hormigón están definidas por las de sus fases componentes (mortero y agregados) y por la interacción entre ambas en las interfaces matriz – agregado. Para conducir a una mejor comprensión de las propiedades en estado endurecido de los HAP es importante puntualizar las principales características de la microestructura de su fase continua (mortero). En la Figura 6 se representa la evolución en el tiempo del grado de hidratación y la porosidad de morteros de relaciones a/c 0.30, 0.40 y 0.65. Las matrices de menor resistencia presentan mayor grado de desarrollo en los productos de hidratación. Las diferencias se acentúan con la edad dado que el menor espacio disponible en las matrices de menor a/c imprime una velocidad diferencial en la formación de nuevos productos de hidratación. Además, y como consecuencia de la menor porosidad, se reduce la disponibilidad de agua libre para la hidratación. Se genera así un mecanismo que tiende a bloquear las posibilidades de avance de la hidratación. A modo de ejemplo, a la edad de 28 días un mortero de relación a /c = 0.65 alcanza un grado de hidratación del orden del 90%, mientras que los de mayor resistencia (a / c = 0.30) solamente alcanzan un grado de hidratación del orden del 65%. De lo expuesto surge que las matrices de HAP presentan elevados porcentajes remanentes de cemento anhidro. La Figura 7 representa la variación de la porosidad en función del grado de hidratación. En todos los casos la porosidad disminuye con el desarrollo de la hidratación. Para un mismo porcentaje de hidratación las matrices de menor relación agua / cemento presentan menor porosidad. La Figura 8 muestra que la resistencia a compresión del mortero crece en forma directa a medida que avanza el proceso de hidratación. Para una evolución determinada en los productos de hidratación, el incremento en resistencia es mayor en los HAP.

Figura 6. Evolución del grado de hidratación y la porosidad de los morteros

Figura 7. Variación de la porosidad con el grado de hidratación medidos

a distintas edades sobre morteros de relación a / c 0.30, 0.40 y 0.65

Figura 8. Variación de la resistencia con el grado de hidratación medidos

a distintas edades sobre morteros de relación a / c 0.30, 0.40 y 0.65

La adherencia matriz – agregado adquiere gran importancia en el nivel de HAP y principalmente bajo solicitaciones de flexión. Debido a las características de los HAP, en los que se aseguran condiciones adecuadas de elaboración y elevada fluidez, se obtiene una buena adherencia. Al analizar resultados de resistencia se observarán casos de optimización de las interfaces donde la resistencia del material compuesto (Hormigón) alcanza el 95% de la resistencia de la fase continua (Mortero). Asimismo, cabe indicar que la adherencia también se verá beneficiada en las mezclas en que se incorporen adiciones minerales activas. Finalmente, el HAP no sólo posee una porosidad mucho menor que el hormigón convencional, sino que la cantidad de microfisuras observadas en HAP bajo carga también es menor. Esto se debe fundamentalmente a la mayor adherencia de interfaces, la mayor resistencia del mortero y al uso de agregados de menor tamaño. La existencia de una matriz más compacta, en la que el tamaño de los poros y capilares, las microfisuras y los defectos en general resultan significativamente menores que en el

hormigón convencional hace que el material mejore su comportamiento frente a los distintos medios o substancias agresivas que atenten contra su durabilidad. Este es quizás uno de los hechos que han contribuido en mayor medida a su identificación como hormigones de alta performance (HAP). Comportamiento mecánico de los HAP

La resistencia a compresión se ha empleado como parámetro fundamental para la definición de HAP. En estos hormigones la contribución de cada fase componente es fundamental. Mientras en el hormigón convencional las características mecánicas del agregado rara vez inciden sobre los niveles de resistencia en HAP pueden ser altamente significativas. En este sentido la elección del tipo de agregado es determinante. La Figura 9 presenta el comportamiento tensión – deformación del hormigón bajo cargas de compresión. En ella se observan curvas volumétricas semejantes a las encontradas en el hormigón convencional para esos tamaños de agregados. Sin embargo las tensiones críticas para las cuales se desarrolla la fisuración inestable son porcentualmente mayores en HAP. Los valores del módulo de Poisson medidos en HAP son del mismo orden que los medidos en el hormigón convencional. En la Figura 10 se muestra su variación respecto de los valores iniciales para los mismos hormigones de la figura anterior. Se observa que el incremento en los valores iniciales se produce para tensiones similares (tensión de iniciación semejante) y que en las mezclas con el agregado C, al superar 40 MPa, se incrementan en forma notoria, lo que implica un nivel de fisuración más extendido. Respecto a la rigidez (módulo de elasticidad) de HAP experiencias con distintos agregados han verificado que la misma se incrementa con el nivel de resistencia. Su crecimiento es menor que el de la resistencia a compresión. Los valores del módulo de elasticidad para niveles de muy alta resistencia merecen ser verificados experimentalmente dado que estas mezclas pueden tener contenidos de pasta bastante elevados o aparecer nuevos factores como microfisuración a nivel de agregados que modifiquen la relación módulo de elasticidad – resistencia a compresión. No obstante ello, una revisión de la información disponible sobre la deformabilidad en el nivel de alta resistencia permite afirmar que si bien nos encontramos frente a un tema relativamente nuevo existen experiencias que confirman la validez de las estimaciones propuestas (dentro de un margen razonable de error), que son aplicables hasta niveles de resistencia del orden de 100 a 110 MPa. En relación a las deformaciones de tracción, se ha verificado que la extensibilidad crece con el nivel de resistencia. Esto se ve favorecido por los tamaños de agregado reducidos que hacen que los valores de deformabilidad tiendan a los del mortero. Por esta causa mientras en hormigones convencionales el orden de extensibilidad bajo cargas rápidas, oscila entre 80 y 120 μm / m, en HAP se midieron valores del orden de 200 μm / m. Con respecto al efecto de las cargas de larga duración el hecho de que los HAP posean altos volúmenes de pasta podría llevar a la conclusión de que tendrán mayores deformaciones en el tiempo bajo carga (creep). Por otra parte la ausencia de defectos y el menor espacio disponible (matrices cerradas) llevaría a la conclusión opuesta. En oposición a lo observado con el creep específico se observa que para mezclas con contenidos de agregados semejantes la contracción por secado se modifica muy levemente con la variación del nivel de resistencia. La Figura 11 muestra valores medidos correspondientes a las mezclas de la figura anterior.

Figura 9. Curvas tensión relativa – deformación volumétrica de morteros

y hormigones elaborados con distintos agregados gruesos.

Figura 10. Variación del incremento del coeficiente de Poisson en función de la tensión aplicada en

morteros y hormigones elaborados con distinto tipo de agregados gruesos.

Figura 11. Variación de la contracción por secado con la resistencia

Condiciones de aplicación y comportamiento de los HAP

Los HAP, además del alto nivel de resistencia, también resultan de elevada durabilidad, con mayor resistencia a la congelación y deshielo y ataque químico y mejor protección de las armaduras. Por otra parte, en la actualidad es habitual obtener todas las propiedades anteriores con mezclas que, en estado fresco, poseen fluidez elevada sin riesgo de segregación y prácticamente sin exudación, aptas para ser bombeadas y colocadas con un esfuerzo mínimo de compactación. La suma de las propiedades descriptas ha conducido a que hoy se identifiquen a los HAP como hormigones de alta performance (HAP). Ello ha abierto el campo de aplicaciones y en un número importante de casos la adopción de este tipo de mezclas ha sido motivada, alternativamente, por su durabilidad, su gran trabajabilidad o su elevada resistencia a corta edad. En el ámbito internacional, los HAR-HAP han sido utilizados principalmente para bases y columnas de edificios, puentes de grandes luces, construcciones off-shore, elementos premoldeados, etc. Uno de los principales aspectos que motiva su uso e interés, en especial en el medio europeo, es el de garantizar una excelente durabilidad a las estructuras. En este sentido el desarrollo de HAP ha incrementado los períodos de vida útil requeridos o proyectados para las construcciones actuales. En edificios de gran altura, los HAP permiten reducir considerablemente la sección de las columnas de los pisos inferiores. Esto conduce a un mayor aprovechamiento de los espacios disponibles y a una notable reducción del peso propio. La mayor rigidez sumada al menor creep específico es también un hecho importante a los efectos de minimizar los acortamientos diferenciales entre columnas bajo carga expuestas a diferentes condiciones. En el caso de estructuras mixtas esta circunstancia permite una mejor compatibilidad que cuando se emplean hormigones de resistencias convencionales. En los puentes de grandes luces donde las cargas por peso propio resultan las de mayor importancia el empleo de HAP permite una reducción importante de las mismas. Además se obtiene un mejor control de las deformaciones bajo carga. El empleo de HAP en elementos premoldeados permite el desarrollo de altas resistencias a temprana edad, lo que favorece la reposición de moldes, mejorando notablemente la producción diaria. En estructuras pretensadas la reducción del creep específico permite disminuir las pérdidas de tesado lo cual se traduce en economía del esfuerzo aplicado o mayor nivel de tesado final. Los HAP pueden ser empleados tanto para hormigón premoldeado como para hormigonado in-situ. Existen según la aplicación, variantes en las propiedades requeridas en estado fresco. Estas surgen conforme a los procesos constructivos y de elaboración empleados en cada caso. La utilización de miembros estructurales premoldeados – pretensados elaborados con HAP sujetos a cargas axiles o a esfuerzos de flexión ha ido en aumento. El uso de HAP permite secciones de mayor esbeltez, mayor capacidad portante y mayor economía. En muchos casos el uso de HAP no constituye una opción, sino que resulta una necesidad ante requerimientos estructurales específicos como es el caso de elementos de grandes luces o de alta capacidad portante. Mientras en hormigón moldeado in-situ los requerimientos de resistencia se deben cumplir a edades que van de los 28 a los 90 días, en el hormigón para pretensado y premoldeado las edades especificadas son substancialmente menores. Requerimientos de resistencias mayores de 30 MPa a 18 o 24 horas pueden ser comunes.

HORMIGONES AUTOCOMPACTABLES

El Hormigón Autocompactable (HAC) puede definirse como aquel que es capaz de fluir en el interior de los encofrados, pasar a través de las armaduras de refuerzo, llenar completamente el molde, logrando la compactación solamente por la acción de su propio peso (Okamura, 1997). Este hormigón debe llenar los encofrados y lograr una buena consolidación sin vibración, sin presentar disgregación ni exudación. Además debe presentar una gran estabilidad, sin riesgo de producir obstrucción. Surge así un nuevo concepto de hormigón, que ofrece una muy buena colocación de la mezcla suprimiendo la obligatoria fase de vibrado. Las ventajas más consideradas son: facilidad de operación, acceso a zonas densamente armadas, mejor terminación de las superficies, mayor velocidad de llenado, menor contaminación acústica, ahorro en personal y equipos, óptima calidad de los elementos hormigonados. El Hormigón Autocompactable fue desarrollado en Japón (Okamura, 1986) y en 1988 se completó un prototipo utilizando materiales existentes en el mercado. Las principales motivaciones fueron la realización de estructuras más durables, la posibilidad de hormigonar zonas densamente armadas y / o formas complejas.

El interés por el hormigón autocompactable aumentó rápidamente a escala mundial luego de este trabajo pionero realizado en Japón. Propiedades del hormigón fresco La obtención de un “hormigón autocompactable” implica la necesidad de realizar nuevas valoraciones del hormigón fresco de modo de garantizar las propiedades deseadas. De este modo existe consenso acerca de requerir a un HAC tres propiedades particulares:

- Capacidad de llenado: esto es ser capaz de asegurar el llenado completo de los encofrados y el encapsulado de las armaduras con un hormigón homogéneo.

- Resistencia a la segregación: alcanzar la cohesión necesaria para permitir al hormigón fresco (partículas en suspensión) mantener su homogeneidad durante el mezclado, transporte y proceso de colocación.

- Capacidad de pasaje: dotar al hormigón de la habilidad para atravesar obstáculos y secciones densamente armadas. La necesidad de verificar estas propiedades ha dado lugar a la aparición de diversos

métodos de ensayo del hormigón fresco específicos, que serán presentados más adelante. Sin embargo, previo a ello, para una mejor comprensión de su comportamiento, resulta conveniente describir en forma sintética las características reológicas en estado fresco de los hormigones autocompactables. Comportamiento reológico La deformabilidad del hormigón fresco depende esencialmente de dos parámetros: una mínima tensión de corte (shear stress) necesaria para fluir que es caracterizada por τ0 o umbral de cizallamiento (yield stress) y la viscosidad plástica (μ). Estos parámetros son necesarios para describir el comportamiento reológico del hormigón fresco dentro del modelo de Bingham (Tattersall y Banfill, 1983). La Figura 12 representa el comportamiento típico de un hormigón convencional donde “τ” es el esfuerzo de corte (shear stress) y “γ” es la velocidad de deformación (shear rate).

Figura 12. Comportamiento reológico de un hormigón convencional

Figura 13. Comportamiento reológico de distintos hormigones

Varios trabajos experimentales de HAC muestran que los parámetros reológicos difieren de aquellos del hormigón normal: la tensión del corte inicial es muy pequeña y la viscosidad plástica es más grande. En la Figura 13 se compara en forma esquemática el comportamiento reológico de un hormigón convencional (HC), un hormigón de alta performance (HAP) y de un hormigón autocompactable (HAC). Es muy interesante observar cómo se modifica la tensión umbral y la viscosidad plástica en cada caso. Ensayos sobre el Hormigón Fresco

Los ensayos que permiten determinar la requerida “trabajabilidad” de las mezclas autocompactables han variado conforme la cantidad de experimentación que se ha destinado para tal efecto. Para evaluar la trabajabilidad de hormigones convencionales es habitual, tanto en terreno como en laboratorio, el uso del cono de Abrams, sin embargo para asentamientos superiores a los 18 cm dicho equipo deja de ser aplicable. En hormigones fluidos es tradicional el uso de la mesa de flow, aunque ésta puede valorar de algún modo la tendencia a la segregación no considera en absoluto la capacidad de pasaje a través de zonas armadas y además entrega energía a través de los golpes en caída libre.

Es evidente que los requisitos establecidos implican la necesidad de realizar evaluaciones diferentes a las tradicionalmente aplicadas al hormigón fresco, incluso a los hormigones fluidos desarrollados desde hace muchos años atrás con la aparición de los primeros superfluidificantes. Por estas razones se han propuesto diversos equipos alternativos tales como la prueba de extendido, la Caja L, el embudo V, el ensayo de capacidad de llenado, la caja U y el J-Ring. Cabe indicar que éste es un tema abierto sobre el que, en la actualidad, trabajan laboratorios de todo el mundo.

La Tabla 1 sintetiza las diversas opciones para la valoración de las propiedades del HAC en estado fresco. Se indican las propiedades evaluadas por cada método, junto con las unidades de medida y los rangos recomendados. No obstante la diversidad de métodos propuestos es evidente que mucho queda por hacer en la materia.

Medidas: T50 : tiempo que tarda en alcanzar un diámetro de 50 cm Dmáx: diámetro final del extendido Límites: 4 < T50 < 10 segundos 65 < Dmáx < 75 cm

Figura 14. Ensayo de extendido

Medidas: H1 : altura en la parte posterior H2 : altura en la parte anterior ΔH : H2 / H1 relación de bloqueo T20 y T40 : tiempos en alcanzar 20 y 40 cm de la compuerta Límites: T20 de 1 ± 0,5 segundos T40 de 2 ± 0,5 segundos ΔH : H2 / H1 > 0.80

Figura 15. Ensayo L Box

Medidas: h1: altura en la parte de llenado h2: altura en la parte opuesta F (%) = (h1 + h2) / 2h1 * 100 (factor de llenado) Límites: 90 < F (%) < 100

Figura 16. Filling vessel test

Medidas: H1: altura en “A” H2: altura en “B” Límites: 0 < H2 – H1 < 3 cm

Figura 17. U- Box

Medidas: Ha: altura en la parte central Hb: altura después de las barras Df: diámetro final

Figura 18. J-Ring

Tabla 1. Evaluación del HAC

Propiedades Método Unidades Rango Mínimo Rango Máximo Slump flow * mm 650 750 T50 slump flow s 4 10

Capacidad de

llenado V-funnel s 6 12 L-box * (h2/h1) 0,8 - U-box (h2/h1) mm 0 30

Capacidad de

pasaje Filling capacity * % 90 100 * y resistencia a la segregación Diseño de mezclas La aparición de nuevas generaciones de aditivos denominados hiperfluidificantes o reductores de agua de alto rango ha hecho posible la elaboración de hormigones autocompactables. Estos aditivos cuya base química es un éter policarboxílico actúan sobre la pasta de cemento mediante dos mecanismos: repulsión eletrostática y repulsión estérica. Los mismos constan de una molécula larga y flexible, que contiene grupos carboxílicos cargados negativamente que provocan la repulsión electrostática entre las partículas de cemento; asociadas a la cadena principal, las moléculas del aditivo presentan largas cadenas laterales que dan lugar a una “repulsión estérica”. Esta repulsión estérica produce un efecto físico de separación entre las partículas de cemento debido al tamaño de la molécula generando una distribución espacial que evita la floculación del cemento incluso cuando la reacción de hidratación ya ha comenzado. Este aditivo entra a formar parte del diseño del HAC, permitiendo reducciones de agua de hasta el 40%, con dosificaciones de 0,8 al 2% respecto de la masa del cemento, manteniendo una excelente trabajabilidad. Respecto a los otros materiales componentes los HAC incrementan la cantidad de finos cuando se trabaja en niveles de resistencia convencional. Para ello suele apelarse al uso de filler calcáreo o de adiciones minerales; al mismo tiempo existen referencias al uso de aditivos mejoradores de la viscosidad. Muchas veces es posible prescindir de este aditivo cuando se elaboran hormigones de alta resistencia, dado que éstos de por sí incluyen altos contenidos de finos que además incrementan la viscosidad de la matriz. Algunas dosificaciones utilizadas en nuestro país se muestran a continuación en la Tabla 2.

Tabla 2. Dosificaciones empleadas para la obtención de hormigones autocompactables

Autores Mezclas (Kg/m3) ICPA (2001) LEMIT (2002)

Cemento Filler calcáreo

351-319 287-261

410 158

Arenas 908-863 1100 Agregados 10 mm 12 mm 14 mm 16 mm 20 mm

-

744-705 - - -

- -

715 - -

Aditivos Plastificante Inc.de aire

si-si si-si

si -

Agua total 182-152 156 agua/ cemento agua/ finos

0.52-0.47 0.29-0.26

0.39 0.27

Propiedades en estado endurecido y aplicaciones Resistencia

Como consecuencia de la baja relación agua / ligante de este tipo de hormigones, se favorecen las propiedades del hormigón endurecido como por ejemplo la resistencia mecánica que se incrementa tanto a corto como a largo plazo si se lo compara con el hormigón convencional. La baja razón agua / ligante reduce la porosidad del hormigón lo cual implica una mayor impermeabilidad, aumentando en consecuencia la durabilidad. Desde el punto de vista estético el hormigón autocompactable presenta un excelente acabado debido principalmente al elevado contenido de finos y la excelente compactibilidad. Costo

Pese al mayor costo directo del material, el uso del Hormigón Autocompactable permite notables ahorros en la obra, producto de la facilidad del hormigonado, de la menor necesidad de personal, de la calidad de la terminación y del menor desgaste de equipos y encofrados. Por otro lado, abre notables perspectivas para el diseño de formas más complejas que hasta ahora hacían difícil su materialización. Considerando únicamente el costo de materiales (y aditivos) la bibliografía indica un incremento de costo entre el 10 y el 15%, en este momento en nuestro país, dicho incremento resulta del orden del 20 al 25%. En términos generales los principales factores de reducción de costos derivados del uso de HAC son los siguientes:

- Alta velocidad de colocación del hormigón lo que se traduce en notable reducción de los plazos de construcción.

- Ahorro en mano de obra. - Ahorro en equipos y maquinaria. - Alta calidad y durabilidad. - Superficies sin defectos. - Mayor flexibilidad en el diseño (elementos esbeltos). - Reducción de ruido (trabajo continuo).

Aplicaciones

Entre las principales aplicaciones del HAC se destacan puentes (anclajes, torres), columnas de edificios, túneles y productos prefabricados (bloques, tabiques, tanques, vigas, alcantarillas). Se describen a continuación algunas aplicaciones particulares: - Hormigonado bajo agua: el hormigón autocompactable fue utilizado en construcciones

bajo el agua, una técnica muy cara cuando se utiliza el hormigón convencional. Existe un mercado sumamente especializado y pequeño para esta aplicación, exclusivo de este tipo de hormigón.

- Áreas con acceso restringido o limitado: debido a su fluidez, alta estabilidad y bajo riesgo de obturación, el hormigón autocompactable es más fácil de colocar. Es una solución cuando es necesario hacer reparaciones de elementos estructurales en áreas restringidas o cuando el número de operarios y los medios de acceso se encuentran limitados.

- Colocación en obra: El hormigón autocompactable permite una colocación en obra más industrializada, el trabajo de compactación manual es eliminado y al mismo tiempo se puede alcanzar una mejor calidad. Se ha estimado que aproximadamente el 50% de los costos

totales de la construcción se encuentran relacionados con la mano de obra y los encofrados, permitiendo importantes reducciones en estos puntos.

- Premoldeados: En este campo los productos de hormigón tienden a ser más grandes y más complicados, necesitando mayor técnica para la compactación del hormigón. El hormigón autocompactable ofrece la posibilidad de reducir los costos de transporte y colocación. Se puede ahorrar en mantenimiento, mano de obra y eliminar el ruido de la vibración.

HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS DE ACERO Al analizar las características, estructura y propiedades del hormigón como material compuesto, teniendo en cuenta la influencia de las distintas fases y de las interfaces y estudiando el mecanismo de fisuración y rotura del hormigón, se observa que a diferencia de un frágil ideal en el cual la propagación de una única fisura define la rotura del material, en el hormigón se produce un cuadro múltiple de fisuración. La idea de utilizar acero en materiales cementíceos para sobrellevar los esfuerzos de tracción no es por cierto novedosa, el hormigón armado o el pretensado son los ejemplos más sencillos a los que pueden sumarse otro tipo de estructuras compuestas. El empleo de fibras de distinto tipo para controlar la propagación de fisuras en materiales frágiles tampoco es tan original. Ya en épocas remotas se emplearon fibras vegetales para reforzar la arcilla cocida o se introdujeron cabellos de animales en morteros de albañilería. Igual concepto se aplica a elementos simples como el adobe o un nido de hornero. Un ejemplo más elaborado es el asbesto – cemento que data de comienzos de este siglo. Sin embargo en las últimas décadas se desarrollaron diversos materiales compuestos reforzados con fibras de distintos tipos combinadas con diferentes matrices como plásticos, productos epoxílicos, etc. a los que la industria de la construcción tampoco ha permanecido ajena. Ya en 1920 existían fibras de vidrio pero recién en la década del ’60 aparecieron fibras compatibles con el medio alcalino de las bases cementíceas. Del mismo modo si bien las patentes sobre el uso de pequeñas piezas de acero dentro del hormigón datan de 1913, recién en la década del ’70 se produce el desarrollo de morteros y Hormigones Reforzados con Fibras (HRF) extendiendo en forma notoria su campo de aplicación. Fibras de carbón, polipropileno, poliéster, polietileno, acrílicas, naturales, etc. se suman a los tipos de fibras entonces disponibles. Se estudiará el empleo de fibras de acero en hormigón ya que éstas son las de mayor efectividad y con las que se han realizado obras en mayor número e importancia. No obstante los conceptos básicos generales son aplicables a los distintos tipos de materiales cementíceos reforzados con fibras. Interacción matriz – fibra La presencia del refuerzo modifica las propiedades de la matriz original mediante dos efectos importantes: por un lado mejora la resistencia del material bajo todo tipo de solicitaciones que induzcan tensiones de tracción y, más importante aún para nuestro caso, mejora la capacidad de deformación y controla el proceso de fisuración de una matriz frágil. Esto último es de gran interés al evaluar el comportamiento frente a acciones dinámicas.

Las fibras controlan el proceso de fisuración no tanto en su inicio como en su desarrollo posterior. Ejercen una acción de costura o puente a través de las fisuras que permite alguna transmisión de esfuerzos que confiere a material una resistencia adicional. Este último efecto depende notablemente del tipo de solicitación aplicada. La respuesta frente a solicitaciones de tracción directa es el ejemplo más sencillo para analizar el comportamiento de las matrices reforzadas (Fig. 19). Conforme el tipo y concentración de fibras se observaran diferentes curvas carga – deformación luego de alcanzada la fisuración inicial. A medida que se producen microfisuras la carga se transfiere progresivamente a las fibras mediante esfuerzos tangenciales en la interface fibra-matriz. Si las fibras son cortas (A) y en una cantidad insuficiente para transmitir tal carga se romperán o lo más frecuente, fallarán por adherencia (pull – out) observando un decrecimiento progresivo en la capacidad portante del material bajo condiciones de deformación creciente. Por otro lado si el tipo y concentración de fibras es suficiente para sobrellevar la carga de rotura de la matriz sin reforzar se incrementará la capacidad resistente con un comportamiento tensión – deformación diferente según el tipo de refuerzo (B, C, D). Respecto a las propiedades requeridas para las fibras en sí mismas, es posible distinguir entre las propias de cada tipo de material y las relativas a su geometría. Tanto la resistencia a tracción como la deformabilidad de las fibras deben ser muy superiores a las de la matriz, esto no constituye un problema para la mayor parte de las fibras dada las características frágiles de las bases cementíceas. Cuanto mayor es el módulo de elasticidad de las fibras mayor es la carga transmitida para una dada deformación pero menor la capacidad de deformación de la composición posterior a la fisuración, estos hechos alcanzan importancia al comparar las bondades de distintas fibras. Si el módulo de Poisson de la fibra es mayor que el de la matriz se reduce la adhesión a nivel de interfaces bajo solicitaciones de tracción. Finalmente si las fibras no son perfectamente elásticas pueden sufrir una relajación de tensiones bajo carga por lo que el grado de refuerzo impartido decrecerá. Para un dado tipo de fibras la efectividad se modifica en gran medida conforme la geometría adoptada. La transmisión de esfuerzos fibras – matriz cementícea se produce por adherencia superponiendo acciones que involucran fenómenos de adhesión, fricción y entrecruzamiento mecánico. La mayor o menor efectividad para cada tipo de fibra es evaluable mediante un parámetro numérico que gobierna su comportamiento: la relación dimensional longitud / diámetro (l / d) llamada comúnmente “aspecto” o “aspecto geométrico” de la fibra. Las fibras poseen usualmente aspectos comprendidos entre 30 y 150.

Figura 19. Esquema de curvas tensión – deformación bajo solicitaciones

de tracción en materiales reforzados con fibras

Si la longitud es menor que un valor crítico (lc) la fibra fallará por adherencia (pull-out) mientras que si lo supera romperá por tracción. Aún cuando no se pueda alcanzar la máxima eficiencia de las fibras, las propiedades mecánicas de los materiales reforzados mejoran sensiblemente, para un dado volumen, con el aumento del aspecto geométrico de las fibras empleadas. Sin embargo en general no es posible mezclar o alcanzar buena trabajabilidad con volúmenes adecuados de fibras si éstas son tan esbeltas; por tal motivo las fibras más empleadas son conformadas (en sus extremos o a lo largo de toda la fibra) con el propósito de sumar a la adherencia puramente friccional de las fibras rectas un efecto de anclaje de tipo mecánico. La forma, textura superficial, recubrimientos, etc. inciden en la adherencia desarrollada y por lo tanto en la efectividad de cada tipo de fibra. Por ejemplo, en fibras de vidrio o polipropileno se verifican grandes diferencias entre monofilamentos o refuerzos multifibrados. Cabe enfatizar que los potenciales beneficios en las propiedades mecánicas diferirán según la matriz empleada. En pastas o morteros es posible incorporar por medios convencionales entre el 2 y el 10% de fibras mientras que en hormigones los volúmenes usuales oscilan entre el 0.5 y el 2%. Propiedades de los hormigones reforzados

Los materiales cementíceos del tipo del hormigón poseen características frágiles con una extensibilidad (capacidad de deformación previa a la fisuración) en tracción directa del orden de 100 a 500 μm / m conforme el nivel de resistencia y la cantidad de inclusiones presentes. Por ejemplo sobre una pasta de baja relación agua / cemento se pueden medir valores de extensibilidad del orden de 400 a 500 μm / m mientras que en un hormigón convencional con agregados de 20 mm de tamaño máximo se alcanzan valores de sólo 100 μm / m. Consideremos el sencillo caso de tracción directa; es de esperar que la tensión de fisuración del compuesto δC sea igual a la deformabilidad de la matriz por el módulo de elasticidad del material compuesto (EC = β Ef Vf + Em Vm); donde E y V representan los módulos de elasticidad y los volúmenes relativos de las fibras y la matriz y β un coeficiente que considera la orientación de las fibras (β = 1 para fibras continuas y alineadas). Sin embargo aún considerando el máximo valor para β, los valores de tensión de fisuración medidos superan ampliamente los predichos por la ecuación. Esto ha sido verificado para distintos tipos de fibras y significa que la presencia de las fibras conduce a un incremento en la extensibilidad del material compuesto. El control del proceso de fisuración es seguramente uno de los hechos más importantes derivados de la inclusión de refuerzos con fibras. Como consecuencia del mismo no sólo se producen incrementos de la tensión en la que aparecen fisuras en la matriz, sino que se limita su propagación posterior. No obstante el comportamiento post-fisuración es el más importante en los HRF y por el cual se justifican la mayor parte de sus aplicaciones. Aquí nos encontramos frente a dos hechos fundamentales: por un lado el incremento en la capacidad resistente, por el otro un aumento en la tenacidad del material.

Como contrapartida la introducción del refuerzo reduce la trabajabilidad del material en estado fresco. Este hecho es más negativo en el caso de HRF que para compuestos con fibras de vidrio o asbesto, a causa de la metodología de elaboración de estos últimos. Las dificultades en la elaboración se incrementan, como es previsible al aumentar el contenido de refuerzo. Uno

de los problemas característicos consiste en la segregación de las fibras mediante la formación de “pelotas” o “erizos” (Figura 20) La tendencia hacia la formación de erizos crece, para un dado tipo de fibra y tamaño máximo de agregados con el volumen incorporado y el aspecto geométrico de las fibras.

En el hormigón los aditivos químicos han contribuido en gran parte a solucionar este problema. En el hormigón fresco se suman además otros aspectos a los que debe brindarse especial atención como la alteración de las fibras durante el mezclado, la orientación final de las mismas, el logro de una adecuada compacidad, y el acabado de las superficies. El estado endurecido Como fuera anticipado los principales beneficios de la incorporación de fibras en el material endurecido se sintetizan en el control de la fisuración y en los incrementos en tenacidad y resistencia. La magnitud de los mismos dependerá del contenido y tipo de fibras empleadas. La Figura 21 muestra curvas carga – flecha características de HRF obtenidas en ensayos de flexión. Es posible observar que luego del comportamiento lineal propio del hormigón simple se alcanza un punto en el que el material modifica la rigidez apartándose de la linealidad (carga de fisuración). A partir de aquí comienza un proceso post-fisuración que es fundamental al momento de evaluar el comportamiento de los HRF. La carga de fisuración se define en general con bastante claridad y conforme los porcentajes y tipos de fibras presentes puede estar seguida por un incremento o por un decrecimiento en la capacidad resistente del material. Para porcentajes de fibras elevados puede dificultarse su definición. Es posible evaluar la tenacidad del HRF a partir de la curva carga – flecha cuantificando el área bajo la misma. Las matrices cementíceas son extremadamente frágiles y aún cuando la presencia de los agregados pueda modificar tal comportamiento lo hace en un nivel mínimo. La incorporación de fibras permite el desarrollo de una fisuración múltiple, mejor distribuida, confiriendo además al material fisurado una capacidad portante residual muy importante comparada con la matriz sin reforzar. El significado de este incremento en tenacidad depende por supuesto del tipo de aplicación del material. Para el caso de colapso total (por ejemplo un terremoto) el área completa bajo la curva será una medida de la capacidad del material. Para otras aplicaciones (por ejemplo un puente) pueden existir limitaciones de servicio en la deformabilidad y solo el área comprendida bajo una parte de la curva (hasta una dada deformación) será de interés.

Figura 20. Formación de “pelotas” o “erizos” causadas por

un dosaje excesivo de refuerzo de fibras

Figura 21. Curvas carga – flecha del HRF

Figura 22. Esquema del equipo empleados para ensayos de impacto

Sin embargo, la fisuración del hormigón también se puede generar en ausencia de cargas externas, por ejemplo por acción de la contracción por secado en condiciones restringidas. Varias experiencias han demostrado la capacidad de las fibras para mejorar el comportamiento del material en tales situaciones. Esta propiedad ha posibilitado por ejemplo incrementar el espaciamiento entre juntas en pavimentos de HRF. El empleo de HRF resulta especialmente indicado cuando nos enfrentamos a acciones dinámicas. No obstante no es sencilla la evaluación de tal comportamiento mediante ensayos. Se ha demostrado que la incorporación de fibras incrementa no sólo la carga de fisuración ante impactos sino que evita el crecimiento de fisuras y la disgregación de las piezas. También se han verificado las mejoras de comportamiento frente a acciones de fatiga cuando se incorporan fibras. De todos modos si bien tales beneficios concuerdan con lo esperado, las experiencias al respecto no son demasiado abundantes.

Aplicaciones de los hormigones reforzados con fibras

Las fibras de acero se emplean principalmente en hormigones más que en morteros o pastas de cemento. A diferencia de los otros tipos de refuerzos no se afectan negativamente con el sistema convencional de mezclado. Los contenidos de refuerzo utilizados oscilan entre 50 y 100 kg / m3; comparados con el hormigón convencional los HRF con fibras de acero no muestran grandes incrementos de resistencia a tracción directa pero sí bajo esfuerzos de flexión. Las primeras aplicaciones de hormigones con fibras de acero incluyeron la construcción de pavimentos, losas de aeropuertos, puentes y pisos industriales, reparaciones de diques sujetos a cavitación, estabilización de rocas y túneles (en estos últimos se suma el HRF proyectado como procedimiento más frecuente de elaboración), etc. Con posterioridad a 1980 la mayor parte de las aplicaciones consistieron en sobrecapas de pavimentos o uso de hormigón proyectado en túneles. También surgieron aplicaciones en elementos premoldeados y en menor medida refractarios. Los principales cuestionamientos en el uso de HRF para pavimentos se han centrado en la exposición de fibras en las superficies. En el caso de losas de aeropuertos se ha cuestionado la posibilidad de que se desprendan fibras y se introduzcan en las turbinas de las aeronaves. Por todo esto se ha intensificado el control en la forma de compactación y terminación del material. Las fibras de polipropileno se destacan por su excelente resistencia a la humedad, a los ácidos o álcalis a lo que se suma su bajo costo. Originalmente se utilizaron monofilamentos de sección uniforme pero luego, con el propósito de incrementar la adherencia fue desarrollado un proceso llamado fibrilación que consiste en la creación de una estructura ramificada. A esto se suma además el haber otorgado a los filamentos secciones irregulares. Una de sus limitaciones en la que se ha puesto atención es la necesidad de incrementar el módulo de elasticidad de las fibras. La mayor parte de las aplicaciones de este tipo de fibras se centra en la incorporación a pastas de cemento o morteros en busca de alternativas para los productos tradicionalmente elaborados con asbesto – cemento como placas delgadas, tanques, revestimientos, etc. En el hormigón, el uso de fibras de polipropileno discontinuas es muy limitado y se reduce a la incorporación de bajos porcentajes con el propósito de reducir o controlar la contracción plástica. Más recientemente se han comenzado a utilizar en hormigón proyectado para estabilización de rocas, canales, reparaciones de hormigón deteriorado, etc.

HORMIGON COMPACTADO A RODILLO (HCR) El hormigón compactado a rodillo es un material compuesto básicamente de cemento portland, agregados pétreos y agua. En estado fresco tiene consistencia seca (asentamiento nulo). Inmediatamente después de mezclado posee el aspecto de un material granular húmedo y debe ser transportado, colocado y compactado con los equipos propios de las obras de suelos y enrocados. En particular su compactación se realiza con rodillos vibratorios de gran energía. Luego de compactado y endurecido el HCR desarrolla propiedades semejantes a la del hormigón convencional.

Se utiliza en la construcción de diques y obras viales y la ventaja de su utilización se deriva de:

a) El uso de menor cantidad de agua de mezclado, que permite reducir los contenidos unitarios de ligante para igual resistencia final.

b) La mayor velocidad de ejecución que permite reducir los plazos de obra con los consiguientes ahorros en el costo financiero.

c) La reducción del costo global de la obra por los factores mencionados en a) y b), sumados a la menor utilización de mano de obra y de encofrados. El HCR constituye una nueva tecnología constructiva. Ello, a su vez, implica resolver

nuevos problemas. Los más importantes son la tendencia a la segregación, su permeabilidad, asegurar la adherencia entre las numerosas capas de hormigón y la anisotropía provocada por la compactación, que son consecuencia del sistema constructivo. La tendencia a la segregación surge como una resultante lógica de colocar mezclas secas con topadoras. Por otro lado para asegurar la correcta compactación de cada capa se trabaja con espesores comúnmente entre 30 y 100 cm. El problema de la correcta ejecución de las juntas horizontales, que deben asegurar una adecuada adherencia e impermeabilidad entre dos capas en contacto es de tal impacto técnico-económico, que su correcta resolución es crucial para el éxito o fracaso de toda la obra y es motivo del desarrollo de las diferentes variantes tecnologías del HCR.

Estos aspectos se deben evaluar desde la selección de los criterios de diseño y el proyecto de las estructuras, la elección de los materiales y la determinación de la dosificación de los hormigones, pasando luego por un adecuado programa de ensayos y finalmente por la correcta ejecución de las obras. Es suficientemente conocido que las reacciones químicas producidas durante la hidratación del cemento son de carácter exotérmico y que la cantidad de calor y la velocidad con que es liberado difieren para cada uno de sus componentes potenciales. A su vez, ese calor liberado va a originar una elevación de la temperatura del hormigón que, en condiciones adiabáticas será directamente proporcional al calor de hidratación del cemento y al contenido unitario con que ha sido utilizado. En las estructuras de hormigón la elevación de temperatura producida por la hidratación del cemento está condicionada por la capacidad de disipación de calor de la propia estructura. Entran a jugar aquí la difusividad térmica del hormigón (variable según las características de sus componentes), las dimensiones de la estructura y el gradiente térmico entre la temperatura del hormigón y la del medio que la rodea.

Las temperaturas que se desarrollarán en el interior de una estructura de hormigón masivo van a depender tanto de la propia generación de calor de hidratación como de las condiciones de borde y la omisión de una sola de éstas pueden conducirnos a conclusiones totalmente erróneas.

Las variaciones de temperatura del hormigón no tendrían mayor significación si la estructura estuviese completamente libre de dilatarse y contraerse. Esa situación no se da durante la construcción de una presa.

Las soluciones tecnológicas a la problemática planteada pasan a través de: - Utilización de hormigones con baja capacidad de generación de calor: para ello se

requiere fundamentalmente cementos de bajo calor de hidratación y mezclas con bajos contenido unitario de cemento. Esto último se consigue mediante el empleo de agregados con Tmáx de 150 o 74 mm.

- Reducción de la temperatura de colocación de hormigón mediante la utilización de escallas de hielo como agua de mezclado y preenfriado del agregado grueso.

- Eliminación con el auxilio de sistemas de refrigeración del calor generado en el interior del hormigón.

Las ideas sobre el H.C.R. fueron inicialmente planteadas por J. Patton (Glasgow, 1961) y J. Lowe III (Nebraska, 1962). No obstante, los primeros trabajos publicados se deben a J.M. Raphael (1970) que extrapoló las aplicaciones del suelo cemento a un conjunto granular natural para darle cohesión y así mejorar su resistencia al corte. En 1972, R.W. Cannon presentó resultados obtenidos con mezclas extrapoladas de las usadas en el interior de diques de gravedad, a las que compactó con rodillos. A comienzos de 1975, en el Dique de Tarbela (Pakistán), en sólo 44 días se colocaron 344.000 m3 de material granular cohesionado con cemento portland, utilizando la técnica preconizada por Raphael. Ello puede considerarse la primera aplicación industrial de H.C.R.

Inmediatamente después se produjo un rápido desarrollo del HCR y se multiplicaron los proyectos, en lo que constituye la mayor evolución que en las últimas décadas ha experimentado la ingeniería de presas de hormigón.

La Argentina también ha sido partícipe de esta evolución. Así lo atestiguan la presa de Urugua-í, el proyecto de Cuesta Blanca, sobre el Río San Antonio, Córdoba, y los estudios para el embalse del Río El Tala en Catamarca y al aprovechamiento El Chibuido sobre el río Neuquen. Materiales y métodos de dosificación En una primera aproximación las características requeridas a los materiales y los principios utilizados en el dosaje de las mezclas de HCR son similares a los correspondientes a los hormigones convencionales, con las singularidades propias del proceso constructivo. El material aglomerante por excelencia en los hormigones es el cemento portland. La necesidad de controlar la fisuración por retracción térmica lleva a la utilización de ligantes con moderado o bajo calor de hidratación. Los cementos pueden ser puros, del tipo normal, de moderado o bajo calor de hidratación; puzolánicos y de escoria de alto horno. Las adiciones activas, incorporadas al cemento durante su fabricación, o mezcladas directamente en obra, son las mismas que se utilizan para los hormigones convencionales. En la mayor parte de las aplicaciones se ha utilizado cenizas volantes, por su disponibilidad en los países en que se construyen las presas. También se han utilizado escorias de alto horno y puzolanas naturales. Finalmente, en la variante tecnológica de alto contenido de pasta se recurre al uso de cantidades elevadas de adiciones que pueden llegar a una relación adición / cemento= 2. Dependiendo de la magnitud del proyecto, de los niveles resistentes requeridos y de la necesidad de reducir la variación de calidad del HCR elaborado, se hace necesario procesar y separar distintas fracciones para luego recomponer la curva granulométrica deseada, en forma similar a como se procede para el hormigón masivo convencional. En este caso es recomendable separar al agregado fino en dos fracciones y al grueso en 2 o 3 fracciones. Las curvas granulométricas integradas utilizadas en HCR difieren ligeramente de las correspondientes al hormigón masivo convencional. Ello se debe a que:

a) El tamaño máximo no supera los 75 mm para reducir la segregación durante el movimiento de la mezcla.

b) Se eleva el contenido de arena a un valor del orden del 40%, también para reducir la segregación y facilitar la compactación.

c) Se aumenta el contenido de finos hasta un valor entre 4% y 10%, por lo expuesto en 4.1. Estos finos pueden ser inertes (limos no plásticos, polvo de molienda) o activos (cenizas volantes, escorias, puzolanas naturales y arcillas activadas). La figura 23 muestra las curvas límites recomendadas por el American Concrete Institute

207.5R-87 y la curva granulométrica empleada en ensayos para el estudio de factibilidad del aprovechamiento hidroeléctrico del Río Negro, Argentina. Dosificación de las mezclas Al dosificar las mezclas se debe tener en cuenta la influencia que se ejerce sobre la resistencia del HCR, especialmente en lo que concierne a los conceptos básicos siguientes:

a) Cantidad óptima de agua de mezclado. b) Contenido de material cementante y % de vacíos como parámetros de diseño. c) Energía de compactación como referente de los conceptos a) y b).

Asimismo, la consistencia seca de las mezclas no permite usar los métodos clásicos para medir la trabajabilidad del hormigón, y esta queda definida en función de su aptitud para ser compactada mediante los equipos de obra hasta la densidad (% de vacíos) necesaria para asegurar la resistencia buscada. En ese sentido, un contenido de agua de mezclado insuficiente resta trabajabilidad a la mezcla e impide su compactación hasta el % de vacíos deseado, disminuyendo su resistencia (ver figura 24) Por otra parte, el exceso de agua produce el hundimiento del rodillo vibratorio, lo cual también impide la compactación proyectada. Al respecto, es habitual que cuando esto empieza a ocurrir se forma una onda de HCR delante del rodillo que avanza.

Al igual que en los hormigones convencionales, la dosificación de una mezcla de HCR es un proceso iterativo que incluye:

• Dosaje teórico preliminar

• Verificación experimental de las proporciones

• Nuevo ajuste del dosaje

• Comprobación de la resistencia

• Optimización técnico-económico de las condiciones de borde impuestas al diseño de la mezcla (contenido unitario de cemento y adiciones, % de vacíos, energía de compactación)

• Realización de mezclas con distintos contenidos unitarios de ligante para tener una curva que relacione resistencia – contenido de (cemento + adición).

Para la primera de las etapas mencionadas no existe una metodología de uso convencional, aunque se tiende a utilizar un único equipo de compactación para determinar la “trabajabilidad” y preparar las probetas para los ensayos de resistencia.

Los métodos más usados para determinar la densidad del HCR son los siguientes: 1) Proctor modificado según Norma ASTM C-1557

Utiliza 95 golpes con un peso de 4,5 kg y 450 mm de altura de caída.

Figura 23. Curvas límites recomendadas por ACI para HCR

Figura 24. Dispositivo para Método Ve-be modificado

2) Método Ve-be modificado

Se pueden utilizar dos recipientes. Las dimensiones indicadas entre parámetros corresponden al mayor de ellos. Este método da buenos resultados cuando la mezcla tiene un contenido de pasta mayor que el de vacíos. El recipiente se llena en tres capas. Cada una de ellas se vibra hasta que aparece pasta alrededor del disco apoyado sobre el hormigón. El tiempo en segundos necesario para ello es un índice de la trabajabilidad de la mezcla. La figura 24 muestra resultados de ensayos para determinar la calidad óptima de arena respecto del total de agregados en la mezcla de HCR.

Elemento Item Especificación

Mesa vibradora Amplitud

Frecuencia 1.0 mm

3000 rpm

Molde Altura interior

Diámetro interior 24 (48) cm 20 (40) cm

Sobrecarga Masa 20 kg

3) Martillo neumático Los más usuales tienen una frecuencia menor de 600 impactos / minutos y 15 cm de golpe (stroke). El recipiente también se llena en capas y cada una de ellas se compacta hasta que comienza a sacar los agregados de la masa ya compactada. El tiempo de compactación de una capa está en el rango de 10 a 20 seg.

Los mismos instrumentos se utilizan para compactar las probetas para ensayos de resistencia. Al igual que en el hormigón masivo convencional, las probetas son cilíndricas, de 15 cm de diámetro y moldeadas con la fracción menor de 38 mm. Para el hormigón integral se utilizan cilindros de 25 y 30 cm. de diámetro. Propiedades del HCR El moderno concepto de fiabilidad de una estructura incluye los tres aspectos siguientes:

- Seguridad estructural - Aptitud en servicio - Durabilidad

Estos mismos conceptos deben ser considerados y analizados para el HCR, teniendo en

cuenta en cada uno de ellos a los factores condicionantes y su vinculación con las características intrínsecas del material. En el Cuadro 2 se esquematizan los factores que entendemos son los más significativos. Sobre ellos se hacen consideraciones en este trabajo.

Cuadro 2. Conceptos inherentes a la fiabilidad de una presa de HCR

de la masa SEGURIDAD Resistencia de la junta

Permeabilidad Seguridad a la fisuración Erosión por escurrimiento superficial del agua

APTITUD EN SERVICIO

Aspectos estéticos Lixiviación por precolación de agua en las juntas Congelación y deshielo Ataques químicos

FIABILIDAD DE UNA

PRESA DE R.C.C.

DURABILIDAD

R.A.S.

Resistencia estructural Con respecto a la seguridad estructural, el factor fundamental y casi exclusivo a considerar es la resistencia mecánica. Resistencia a compresión En un dique de gravedad para cualquier estado de carga, es determinante la resistencia a compresión (f’c). A partir de curvas de correlación correspondientes a los hormigones de obra se ha obtenido la curva de la figura 25. Se aprecia una variación de la resistencia del orden del 7% cuando el porcentaje de vacíos se modifica en el 1%.

Se puede indicar, entonces, que en los hormigones secos (no plásticos), incluyendo el HCR, es de aplicación la ley que vincula resistencia-porosidad si existe continuidad en la matriz cementante; deja de tener validez si se produce una deficiencia en la cantidad de ligante y/o una compactación inadecuada que originen discontinuidades significativas. Por tal motivo, una vez fijado la energía disponible en los equipos de compactación, los niveles de f’c del HCR dependen fundamentalmente del contenido de ligante o material cementante, entendiendo como tal al cemento portland y las adiciones activas empleadas. Pierde validez como parámetro de diseño la razón agua / cemento. El agua de mezclado óptimo es aquella que origina la máxima densidad, para el conjunto de materiales y la energía de compactación utilizados. El contenido de material cementante, y el % de vacíos son por lo tanto, los parámetros de diseño de las mezclas. La figura 26 ilustra sobre los conceptos anteriores. Se aprecia como varía la densidad con el contenido de agua, que existe un óptimo al cual corresponde la máxima densidad y que esa humedad óptima disminuye con el aumento de la energía de compactación. Además, si la dosificación de la mezcla y la energía de compactación se mantienen constantes, la máxima densidad se corresponde con la mayor resistencia. Puede afirmarse que es posible lograr mezclas con resistencias dentro del rango de 10 a 65 MPa, dependiendo del contenido de cemento, la compacidad de la mezcla y la efectividad del curado. Como se planteó anteriormente, la relación existente entre la porosidad del material y su resistencia, indica que una reducción en los vacíos de la mezcla conduce a un incremento en la resistencia. Consecuentemente, en las mezclas con bajo contenido de cemento suele ser necesario incorporar finos no activos (material que pasa por el Tamiz Mo.200) a efectos de lograr un conjunto granulométrico cerrado, con un mínimo porcentaje de vacíos. Si esos finos además tienen acción puzolánica se logra un incremento adicional de resistencia, ya que los productos de hidratación reducen aún más los vacíos y actúan como material cementante.

Anisotropía del hormigón

El HCR es un material fuertemente anisotrópico. La colocación en capas de reducido espesor y su compactación mediante rodillos vibratorios produce una estratificación con comportamiento diferencial según sea la dirección de aplicación de las cargas en relación a los planos de compactación. En las presa de gravedad, las tensiones principales de compresión son verticales o subverticales, por lo que tienden a coincidir con la normal a los planos de compactación, que es la dirección de mayor resistencia a compresión.

Figura 25. Influencia del porcentaje de vacíos en la resistencia relativa del HCR

Figura 26. Influencia del contenido de humedad y la densidad sobre la resistencia del HCR

Juntas constructivas

Constituyen una particularidad de las masas de HCR derivada del propio proceso constructivo. Toda presa de hormigón tiene en las juntas un plano de debilidad, cuya magnitud depende del tratamiento que reciba. Las implicancias de este tema deben ser adecuadas en relación a su capacidad para:

a) resistir las tensiones de tracción perpendiculares a la junta, en la zona adyacente al parámetro de agua arriba, cuando existen solicitaciones sísmicas significativas.

b) resistir el deslizamiento en el plano de una junta debido a las componentes horizontales de las cargas.

c) impedir el escurrimiento del agua en su plano, con el consiguiente proceso de lixiviación y reducción de la capacidad resistente citada en a) y b). El comportamiento de las juntas está en relación a su tratamiento, incluyendo el estado

de la superficie, la “moldeabilidad” de la capa de asiento y del HCR y la energía de compactación aplicada, pudiéndose esperar valores de cohesión del siguiente orden:

0.05 f’c < C < 0.20 f’c Con respecto al coeficiente de fricción las variaciones son menores. En las juntas de

construcción endurecidas con contacto íntimo entre las dos superficies se tienen valores de Ø = 450. En superficies mal ejecutadas, sin mezcla de asiento Ø puede reducirse a valores del orden de 400.

Las consideraciones formuladas respecto de la cohesión son también aplicables a la resistencia a tracción normal a la junta de construcción, ya que ambas magnitudes son exteriorizaciones del mismo fenómeno de adherencia. Consecuentemente, cabe esperar un rango de valores entre resistencia nula y la fc de la masa. Aptitud en servicio

Los temas que cobran importancia en relación al concepto de aptitud en servicio de una presa de gravedad de HCR están vinculados, según se desprende del Cuadro 2, con la permeabilidad, seguridad a la fisuración, erosión por escurrimiento superficial de agua y también con el aspecto estético de la estructura. Permeabilidad

La permeabilidad de una presa de HCR, dejando de lado el escurrimiento de agua que puede producirse a través de vías preferenciales (fisuras y / o defectos macroscópicos), está gobernada, al igual que los problemas resistentes pro el comportamiento de la masa y de la junta. En la masa se pueden obtener coeficientes de permeabilidad que varían entre 10-7 y 10-10 cm / seg según el rango del contenido del material cementíceo. Sin embargo el comportamiento global de la presa respecto a esta característica está influenciado por las juntas y por el tratamiento realizado en las mismas. En presas donde el tratamiento de juntas ha sido deficiente o el HCR ha presentado segregación, el coeficiente de permeabilidad mencionados ha aumentado drásticamente a valores del orden de: K = 10-3 a 10-4 cm/seg

La evaluación del significado de los valores del coeficiente de permeabilidad deben realizarse teniendo en cuenta los siguientes puntos:

a) Aún en los casos de mayor permeabilidad no se afecta la capacidad de retención del embalse.

b) La precolación de agua a través de una presa, provoca un proceso de lixiviación del Ca(OH)2 con la consiguiente disminución o degradación del cemento hidratado y de su capacidad resistente. Este hecho es de importancia prioritaria en las juntas, que constituyen planos de debilidad de la estructura.

Seguridad a la fisuración

Las presas de HCR deben verificar la seguridad a la fisuración en forma análoga a una presa de hormigón convencional. Son de aplicación todos los métodos utilizados para este último tipo de presas, con la particularidad que debe tenerse en cuenta el menor espesor de las tongadas y la variación de la temperatura del medio ambiente a lo largo del día.Al igual que en toda presa de gravedad, en las de HCR deben ser consideradas dos situaciones:

1) La fisuración de la masa por enfriamiento lento, que puede provocar la aparición de fisuras transversales y / o paralelas al eje de la presa.

2) El enfriamiento rápido de los paramentos debido a la acción de la temperatura del aire, especialmente el de agua arriba, por su incidencia en la permeabilidad.

Comparativamente con las presas de hormigón convencional, las de HCR poseen la ventaja de utilizar mezclas con bajos contenidos de cemento. Estos contenidos pueden ser menores a 100 kg/m3 , pero las presas de HCR tienen el inconveniente de que es muy difícil controlar las temperaturas de colocación.

El preenfriamiento del HCR es prácticamente imposible. El enfriamiento del agua de mezclado mediante la incorporación de hielo debe descartarse por el poco volumen utilizado y el preenfriamiento de los agregados también debe descartarse en razón de su costo. Consecuentemente la temperatura de colocación del HCR es la que posee naturalmente en las condiciones reales de trabajo. Esto conduce a que en muchos casos se establezcan períodos de veda durante los meses más cálidos para evitar temperaturas máximas que luego producirán la fisuración de la masa. Erosión por Escurrimiento

La erosión del HCR por escurrimiento superficial de agua es todavía un aspecto abierto a la investigación, no existiendo un cúmulo importante de información. Sin embargo puede plantearse que los HCR de altos niveles de resistencia, con tamaños máximos de agregados pequeños y textura superficial lisa presentan una mejor resistencia a la erosión. Algunos estudios puntuales indican que hormigones con tamaños máximos de 38 mm tienen buen comportamiento hasta con velocidades de 20 m/seg. El HCR expuesto ha mostrado tener alta resistencia a la erosión por su elevado contenido de agregados. El grado de resistencia a la erosión es directamente proporcional a la resistencia a compresión, la cual, como ya sabemos, depende de la calidad de los agregados, las proporciones de la mezcla y la compactación. Aspecto estético

El aspecto estético de aquellos HCR vistos, no es del todo agradable, fundamentalmente por presentar una terminación pobre no asimilable a la de un hormigón convencional. Sin embargo este hecho puede ser técnicamente solucionado ubicando en la cara vista de la presa un revestimiento.

Durabilidad

Con relación a la congelación y deshielo el comportamiento de un HCR será similar al de un hormigón pobre sin aire incorporado. El bajo contenido de agua de mezclado hace imposible lograr una incorporación de aire adecuada. Ensayos rápidos de congelación y deshielo realizados, han indicado un comportamiento deficiente. Por tal motivo, para este tipo de exposición al medio, es aconsejable proveer al HCR de una protección exterior. Con respecto a la reacción álcalis-agregado (R.A.S.), el aporte de álcalis del cemento puede llegar a ser mínimo por los bajos contenidos unitarios de ligante. No obstante, los mismos agregados pueden aportar álcalis y además, las experiencias más recientes alertan sobre las nuevas especies minerales capaces de reaccionar en el tiempo con los álcalis del medio. Por todo ello, en hormigones destinados a presas deben tomarse precauciones especiales respecto a este fenómeno ya que al existir siempre humedad, se dan las condiciones para el desarrollo de la R.A.S. Nota: Para la preparación del presente apunte de cátedra se han tomado como base las siguientes publicaciones: “Curso de Tecnología del hormigón”, A. Castiarena, Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón, 1994. P.K. Metha, P.J.M. Monteiro, “Concrete structure, properties and materials”, Prentice Hall, Inc., E.E.U.U., 1993. S. Mindess, J.F. Young, “Concrete”, Prentice Hall, Inc., E.E.U.U., 1981. G. Giaccio, A. Martín, M. Soriano, R. Zerbino, “Hormigones autocompactables”, Revista Ciencia y Tecnología del Hormigón, Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación Tecnológica (LEMIT), 2002, N° 9, pp. 33-46. “Ciencia y Tecnología del Hormigón” Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación Tecnológica (LEMIT), Año 2 Nº 3. Apuntes de cátedra desarrollados por el Ing. Romeo Miretti, UTN Facultad Regional Santa Fe.

Santa Fe, marzo de 2006.