MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: HORMIGÓN

CONCEPTOS BÁSICOS

Hormigón: mezcla de cemento con áridos (arena y grava) y agua, pudiendo llevar incorporados aditivos y/o adiciones.

Su resistencia a compresión es notable, alcanzándose progresivamente a lo largo de los años. La resistencia a flexotracción es bastante menor, por lo que se le incorpora acero que absorba las fuerzas de tracción.

PROPIEDADES DEL HORMIGÓN.

Las propiedades más características del hormigón son:

Monolitismo: propiedad de formar todo el conjunto de la estructura un solo cuerpo, toda la estructura es una sola pieza, con gran estabilidad a todo tipo de solicitaciones.

Facilidad de construcción: dada su facilidad de elaboración y puesta en obras, además de poder adoptar cualquier forma.

Conservación: el hormigón se conserva solo, resiste bien el ataque de los agentes externos. o.

Aspecto: el hormigón tiene la posibilidad de adaptarse a cualquier forma debido a su plasticidad.

Dilatación: tanto el acero como el hormigón, a temperaturas entre 0 y 100°C tienen casi igual coeficiente de dilatación y evita las tensiones y con ello las fisuras.

Seguridad contra incendios: Es incombustible, y un mal conductor del calor, por lo que protege de la acción del fuego a las armaduras que se encuentran en su interior.

Impermeabilidad: No es impermeable, pudiendo reducir su permeabilidad aumentando el espesor de los elementos confeccionados con él. La impermeabilidad aumenta con un gran espesor y una buena compactación. Esta cualidad, unida a su basicidad, evita la corrosión de las armaduras.

Durabilidad: el hormigón se comporta como una piedra natural por su carácter pétreo, lo que le confiere durabilidad. Además el cemento adquiere paulatinamente resistencias a lo largo del tiempo por lo que el hormigón es cada vez más resistente.

Inconvenientes de las estructuras de hormigón respecto a las estructuras de acero.

Empleo de gran cantidad de mano de obra, dado que el hormigón requiere, para su puesta en obra, confeccionar encofrados (encofradores), elaborar y colocar armaduras metálicas (ferrallistas), verter y compactar el hormigón, etc.

Grandes secciones de elementos estructurales: Los pilares y las vigas de una misma estructura tendrán mayor sección si se ejecutan de hormigón que si se hace con perfiles de acero.

Mayor lentitud en la puesta en servicio de la estructura: ya que precisa de un tiempo para fraguar, endurecer y adquirir resistencias.

Precauciones en cierto tipo de climas o ambientes, dado que al estar formado por cemento, este puede ser, atacado en ambientes agresivos, sobre todo en las primeras edades. También influye la temperatura de ambiente, pues a bajas temperaturas se puede congelar el agua de amasado paralizando el fraguado y con temperaturas altas puede existir una excesiva evaporación del agua de amasado impidiendo un correcto fraguado del hormigón. Para evitar esta evaporación de deberá realizar un adecuado curado.

Retracciones producidas en la fase de fraguado: el hormigón experimenta cambios de volumen tanto en el periodo de fraguado como de endurecimiento alas primeras edades pudiendo aparecer retracciones y con ello fisuras.

CLASIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES.

Por su Densidad: Los hormigones estructurales pueden clasificarse por su densidad en (según EHE. Art. 1 comentarios):

Ligeros .................................................de 1.200 a 2.000 kg/m3.

Normales ............................................. de 2.000 a 2.800 kg/m3

Pesados.................................................más de 2.800 kg/m3.

Por su composición:

Hormigón ordinario: Confeccionado con áridos pétreos (naturales y de machaqueo) con una curva granulométrica continua, teniendo áridos gruesos y finos, en proporciones adecuadas

Hormigón sin finos: Son hormigones en los que no existe el árido fino o las fracciones más finas de este. Son porosos y filtran el agua.

Hormigón Ciclópeo: Es hormigón ordinario al que se le añaden, durante su puesta en obra, áridos de un tamaño mayor de 50cm de diámetro. Vertido en proporciones que no se pierda la compacidad aceptada. Se utiliza en cimentaciones, cuando estas son excesivamente profundas.

Hormigón Unimodular: Es un hormigón donde el árido es de un único tamaño, dando hormigones muy porosos.

Hormigón ligero: Hormigón donde el árido grueso es de baja densidad (pumita, escorias granuladas, arcillas expandidas, etc.).

Hormigón pesado: compuesto de conglomerante y árido de alta densidad. Se usa para estructuras o muros para impedir radiaciones.

Hormigón Refractario: Hormigón que resiste altas temperaturas, así como la abrasión en caliente. Se fabrica con cemento de aluminato de calcio y áridos refractarios.

En función de su armado:

Hormigón en masa: Es un sistema constructivo, estructural o no, que emplea hormigón sin armadura o con esta en cantidad y disposición muy pequeña. Es apto para resistir compresiones.

Hormigón armado: Es un sistema constructivo generalmente estructural, donde el hormigón lleva incorporado armaduras metálicas a base de redondos de acero (liso o corrugado), con la misión de resistir los esfuerzos de tracción y flexión.

Hormigón pretensado: Es un hormigón armado con acero de alta resistencia y esta tensado antes de hormigonar, destensándose cuando el hormigón a endurecido, denominándose armadura activa.

Normativa.

La normativa actual de aplicación a los hormigones es la Instrucción de Hormigón Estructural EHE, la cual, como es lógico, hace referencia a todas las normas UNE relacionadas con el hormigón y sus componentes ya la Instrucción para la recepción de Cementos RC-97.

Expresamente se excluyen del campo de aplicación de la instrucción EHE (según EHE. Art.1):

.-Las estructuras realizadas con hormigones especiales, tales como los ligeros, los pesados, los refractarios y los compuestos con amianto, serrines u otras sustancias análogas.

.-Las estructuras que hayan de estar expuestas normalmente a temperaturas superiores a 70°C.

.-Los elementos estructurales mixtos de hormigón y acero estructural y, en general, las estructuras mixtas de hormigón y otro material de distinta naturaleza, con función resistente.

.-Las presas.

Los forjados de hormigón armado o pretensado se regirán por lo establecido en la vigente Instrucción para el Proyecto y la Ejecución de Forjados Unidireccionales de Hormigón Armado o Pretensado EF-96 , en aquello que les sea específico, debiendo cumplir, por lo demás, los preceptos de la Instrucción EHE.

Tipo de ambiente. (Según EHE art. 8.2)

Antes de comenzar el proyecto, se deberá identificar el tipo de ambiente que defina la agresividad a la que va a estar sometido cada elemento estructural y la vida del edificio.

Esta agresividad origina una pérdida de durabilidad del elemento estructural y, consecuentemente, una degradación del hormigón. Para conseguir una durabilidad adecuada, se deberá establecer en el proyecto, y en función del tipo de ambiente, una estrategia determinada.

El tipo de ambiente al que está sometido un elemento estructural viene definido por el conjunto de acciones físicas y químicas a las que está expuesto, y que puede llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes de las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.

El tipo de ambiente viene definido por la combinación de:

Una de las clases generales de exposición frente a la corrosión de las armaduras (tabla 1 ).

Las clases específicas de exposición relativas a los otros procesos de degradación que procedan para cada caso (tabla 2 y tabla 3).

En el caso de que un elemento estructural esté sometido a alguna clase específica de exposición, en la definición del tipo de ambiente se deberán reflejar todas las clases, unidas mediante el signo de adición “+”

Cuando una estructura contenga elementos con diferentes tipos de ambiente, el proyectista deberá definir algunos grupos con los elementos estructurales que presenten características similares de exposición ambiental. Para ello, siempre que sea posible, se agruparán elementos del mismo tipo (por ejemplo: pilares, vigas de cubierta, cimentación, etc.), cuidando además que los criterios seguidos sean congruentes con los aspectos propios de la fase de ejecución.

Para cada grupo, se identificará la clase o, en su caso, la combinación de clases, que definen la agresividad del ambiente al que se encuentran sometidos sus elementos.

Todo elemento estructural está sometido a una única clase o subclase general de exposición. Los elementos estructurales de hormigón en masa tienen siempre una clase general de exposición I (no agresiva), dado que la inexistencia de armaduras impide cualquier posibilidad de corrosión, pudiendo estar además, según el caso, sometidas a las clases específicas que figuran en la tabla 2.

La clase general normal, designada como II, corresponde básicamente a los problemas de corrosión que se pueden producir en las armaduras como consecuencia de la carbonatación del hormigón, si bien incluye además el caso de cimentaciones enterradas. Por ello, se ha optado por indicar el tipo de proceso como corrosión de origen diferente de los cloruros.

Además de las clases generales de exposición ambiental, se establece otra serie de clases específicas de exposición que están relacionadas con otros procesos de deterioro del hormigón distintos de la corrosión de las armaduras.

Un elemento puede estar sometido a ninguna, a una o a varias clases específicas de exposición relativas a otros procesos de degradación del hormigón.

Por el contrario, un elemento no podrá estar sometido simultáneamente a más de una de las subclases definidas para cada clase específica de exposición.

De acuerdo con lo anterior, un elemento estructural estará sometido aun ambiente definido por la combinación de una serie de clases de exposición, una de ellas general y el resto específicas.

Clases generales de exposición relativas a la corrosión de armaduras

Clases específicas de exposición relativas a otros procesos de deterioro distintos de la corrosión

Sirvan de ejemplo los siguientes casos:

-Pilares vistos formando soportales en un edificio en primera línea de playa.

• Clase general de exposición: IIIa (marina aérea)

• Clase específica de exposición: no hay

• Tipo de ambiente: IIIa

-Cimentación de edificio en terreno yesífero.

• Clase general de exposición: IIa (normal humedad alta)

• Clase específica de exposición: Qb (química agresiva media)

• Tipo de ambiente: IIa + Qb

-Bloques de hormigón en masa para rompeolas de puerto marítimo.

• Clase general de exposición: I (hormigón en masa, no agresiva)

• Clases específicas de exposición: Qb (química agresiva media) + E (erosión)

• Tipo de ambiente: I + Qb + E

EL CEMENTO

Cementos utilizables. (Según EHE Art. 26.1)

Los cementos que se pueden utilizar para la confección de hormigones son aquellos que cumplan la Instrucción para la Recepción de Cementos RC-97 que correspondan a la clase resistente 3215 o superiores y que cumplan las limitaciones siguientes:

tabla 4

En la tabla 4, la utilización permitida a los cementos comunes, para cada tipo de hormigón, se debe considerar extendida a los cementos blancos y los cementos con características adicionales (de resistencia a sulfatos y/o al agua de mar y de bajo calor de hidratación) correspondientes al mismo tipo y clase resistente que aquellos.

La Instrucción EHE considera cementos de endurecimiento lento los de clase resistente 32'5, de endurecimiento normal los de clase 32'5R y 42'5 y de endurecimiento rápido los de clase 42'5R, 52'5 y 52'5R.

El empleo del cemento de aluminato de calcio deberá ser objeto, en cada caso, de estudio especial, exponiendo las razones que aconsejan su uso y observándose las especificaciones propias de este tipo de cemento que figuran en el Anejo 4 de la Instrucción EHE.

Las condiciones físicas, mecánicas y químicas que deben cumplir estos cementos vienen especificadas en la Instrucción RC-97 (ver apuntes de cementos).

Con respecto al contenido de ión cloruro, se tendrá en cuenta (según EHE Art. 30.1) que el total de ión cloruro aportado por los componentes (cemento, agua, áridos, aditivos y adiciones) no excederá de los siguientes límites:

-Obras de hormigón pretensado 0'2% del peso del cemento.

-Obras de hormigón armado u obras de hormigón en masa que contengan armaduras para reducir la fisuración 0'4% del peso del cemento.

En lo relativo a suministro y almacenamiento regirán las normas establecidas en la Instrucción RC-97 (ver apuntes de cementos).

Control de calidad. (Según EHE Art. 81.1)

La recepción del cemento se realizará de acuerdo con lo establecido en la Instrucción RC-97, entendiéndose que los beneficios que en ella se otorgan a los Sellos o Marcas de Calidad oficialmente reconocidos se refieren exclusivamente a los distintivos reconocidos y al Certificado CC-EHE

En cualquier caso el responsable de la recepción del cemento en la central de hormigonado u obra, deberá conservar durante un mínimo de 100 días una muestra de cemento de cada lote suministrado.

Ensayos.

La toma de muestras y los diferentes ensayos se realizarán de acuerdo con la Instrucción RC-97 (ver apuntes de cementos).

Los ensayos, si hay que hacerlos, se realizarán:

• Antes de comenzar el hormigonado, o si varían las condiciones de suministro, y cuando lo indique la Dirección de Obra. Se realizarán los ensayos físicos, mecánicos y químicos previstos por la Instrucción RC-97, además de los previstos, en su caso, en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares de la Obra (PPTP), más los correspondientes a la determinación de ión cloruro.

• Al menos una vez cada tres meses de obra, y cuando lo indique la Dirección de Obra, se comprobarán: componentes del cemento, principio y fin de fraguado, resistencia a compresión y estabilidad de volumen, según las normas de ensayo establecidas en la Instrucción RC-97.

Cuando al cemento pueda eximírsele de los ensayos de recepción, porque cuente con un Sello o Marca de Calidad oficialmente reconocido, la Dirección de Obra podrá, asimismo eximirle, mediante comunicación escrita, de las exigencias de los dos apartados anteriores, siendo sustituidas por la documentación de identificación del cemento y los resultados del autocontrol que se posean.

En cualquier caso deberán conservarse muestras preventivas durante 100 días.

Criterios de aceptación o rechazo.

El incumplimiento de alguna de las especificaciones, salvo demostración de que no supone riesgo apreciable tanto desde el punto de vista de las resistencias mecánicas como del de la durabilidad, será condición suficiente para el rechazo de la partida de cemento.

Cantidad de cemento. (Según EHE Art. 68)

Se dosificará el hormigón con arreglo a los métodos que se consideren oportunos respetando siempre las limitaciones siguientes:

a) La cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón será de 400 kg. En casos excepcionales, previa justificación experimental y autorización expresa de la Dirección de Obra, se podrá superar dicho límite.

b) La cantidad mínima de cemento por metro cúbico de hormigón y la relación agua/cemento (w/c) máxima que se puede utilizar serán las que se establecen en la tabla 5.