HORMIGONES PESADOS

INDICE

INDICE.....................................................................................................................

1.- INTRODUCCIÓN..............................................................................................

2.- PROPIEDADES DEL HORMIGÓN PESADO..............................................

3.- EFECTO DE PROTECCIÓN..........................................................................

4.- MATERIALES...................................................................................................

4.1 ARIDOS:................................................................................................

a) BARITA.......................................................................................

b) MAGNETITA............................................................................

c) LIMONITA ................................................................................

LA ILMENITA.........................................................................

FERROFOSFORO...................................................................

4.2 CEMENTO.............................................................................................

4.3 AGUA......................................................................................................

5.- FABRICACIÓN ................................................................................................

6.- PUESTA EN OBRA...........................................................................................

7.- CUIDADOS.........................................................................................................

8.- BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................

HORMIGONES PESADOS

1.- INTRODUCCIÓN

El hormigón pesado no es un material nuevo, se ha empleado durante muchos años como contrapeso en puentes levadizos. Hoy se utiliza como pro­tección biológica de personas y material frente a los rayos X y rayos gamma en radiografía industrial y en instalaciones de terapia médica, así como en aceleradores dé partículas y reactores nucleares.

El hormigón, tanto tradicional como pesado, es un material muy adecuado para las instalaciones de protección debido a sus buenas propiedades de absorción , frenado de neutrones rápidos, carácter formáceo y relativo bajo costo en comparación con otros materiales de protección.

2.- PROPIEDADES DEL HORMIGÓN PESADO.

Los hormigones pesados no difieren de los tradicionales tan solo en la densidad de hasta aproximadamente 6400 kg/m3 , la cual depende de los áridos empleados .

Las propiedades del concreto de gran peso, sea este en estado fresco o endurecido, se pueden adecuar para satisfacer las condiciones de la obra y los requisitos de blindaje por medio de una selección apropiada de los materiales y de las propor­ciones de la mezcla.

A excepción de la densidad, las propiedades físicas del concreto de gran peso son similares a las del concreto normal. La resistencia es función de la relación agua/cemento; por lo tanto, para cualquier conjunto de materiales en particular, se pueden lograr resistencias comparables a las de los concretos de peso normal. Como cada blindaje contra radiación presenta requisitos especiales, se deberán llevar acabo mezclas de prueba con los materiales y bajo las condiciones dc obra a fin dc determinar las proporciones adecuadas para la mezcla.

3.- EFECTO DE PROTECCIÓN

Una protección biológica nuclear puede estar sometida a dos tipos de acciones: radiación gamma y neutrones rápidos.

La radiación gamma, al igual que ocurre con los rayos X, se puede atenuar mediante un espesor determinado de un material con un alto coeficiente de absorción., de tal forma que si Io es la intensidad de la radiación ini­cial e I la intensidad que pasa por una protección x, formada por un material de coeficiente de absorción u, tiene:

Dado que el coeficiente u en materiales de peso atómico hasta 100 es pro­porcional a la densidad interesa emplear en las protecciones elementos de número atómico grande en las que entren materiales de gran densidad como puede ser acero, plomo, o incluso de densidad superior a 2,4 Kg. /dm3, es decir, hormigones pesados.

Para la protección contra neutrones interesan materiales de elevada sección de captura que, en general, son cuerpos que poseen elementos de número atómico pequeño, siendo muy eficaces los cuerpos hidrogenados, agua, polietileno, hidruros, madera comprimida, etc.

Dado que en la captura de neutrones se suele producir radiación gamma, es preciso que a los materiales ligeros empleados contra los neutro­nes se unan materiales pesados para absorber estas radiaciones.

El hormigón es un buen material de protección debido a que posee los elementos precisos para capturar los neutrones y para atenuar la radiación gamma. Posee hidrógeno, agua en el gel de cemento hidratado, agua libre entre sus poros y agua de cristalización en algunos áridos, especialmente si éstos son pesados seleccionados con este fin, puesto que al mismo tiempo que actúan frenando los neutrones, al poseer calcio, silicio e hierro, pueden absor­ber también las radiaciones gamma.

A veces se producen capturas de neutrones térmicos cerca de las caras externas de las protecciones, por lo que para absorber la radiación gamma que se produce y evitar su salida al exterior habrá que emplear protecciones sobre­dimensionadas con los inconvenientes de peso y costo; desde este punto de vista interesa disponer de una gran cantidad de hidrógeno para captar neu­trones y de elementos de considerable sección eficaz capaces de absorber neu­trones térmicos sin producir radiación gamma. Estos elementos suelen ser boro y litio o derivados de los mismos fundamentalmente los derivados del primero, carburo de boro y pirex, que tienen la ventaja de no ser solubles en el hormigón. También pueden emplearse turmalina y colemanita.

4.- MATERIALES :

4.1.- ARIDOS PESADOS

Para hormigones de gran peso se debe utilizar áridos que tienen alta densidad, de los casi sesenta y cinco minerales que tienen densidades superiores a 3500 (Kg/m) en el campo de la construcción solo algunos es utilizado como árido para el hormigón, la razón por la cual no son utilizados todos los minerales es por cuestiones económicas.

Los áridos tradicionales, aunque económicas tienen el inconveniente de obtener hormigones no mayor de 2400 (Kg/ m), además el inconveniente de que el contenido de H es bajo, aproximadamente un 0.85 por 100 en peso.

Algo importante que se debe tomar en cuenta en la utilización de los áridos pesados, que estos materiales deben ser inactivos frente al cemento y no perjudicar sus propiedades mecánicas.

Los áridos mas usados son los siguientes:

Los áridos más utilizados son los siguientes:

a) BARITA

-Barita, (BaSO4): Material opaco de estructura laminar.

- Color ámbar. Densidad 4,5.

- Dureza 3 a 3,5 .

- Se emplea en forma de polvo, arena y gravilla de hasta 30 mm de tamaño máximo.

- Presenta problemas de granulometría.

- Es el más común de los minerales de ba­rio.

- La Barita da hormigones de densidad comprendida entre 3,3 y 3,7 kg/dm3.

b) MAGNETITA (Fe3 04)

-Es uno de los áridos más empleados junto con la Barita.

-Tiene brillo metálico.

-El mineral viene mezclado con rocas ígneas y sedimentarias.

-Densidad 4,2 a 5,2.

-La magnetita da hormigones dé densidad comprendida entre 3,5 a 4,2 kg/dm3.

-La itabira es una variedad de magnetita que procede del Brasil.

c) LIMONITA (Fe, 03, 3 H20)

- Es un árido parecido a la magnetita.

- Densidad 2,7 a 3,8.

d) LA ILMENITA (FeTiO3)

Color negro metálico.

Densidad 4,72. Dureza 5 a 6.

e) FERROFOSFORO (Fe3 P, Fe2 P, FeP)

- Es un subproducto de la producción del fósforo.

- Densidad 5,72 a 6,3.

- Se ha empleado mucho como árido grueso y fino en protecciones dando hormigones de densidad de hasta 5,3 kg/dm3.

Cuadro 1

TIPO DE AGRAGADO	Agua Fija % en peso	Peso especifico del agregado	Densidad del concreto Kg/m3
LIMONITA	8 -9	3.4 - 4.0	2883 - 3364
BARITA	0	4.0 - 4.6	3364 - 3684
ILMENITA	0	4.3 - 4.8	3524 -3844
MAGNETITA	0	4.2 - 5.2	3364 - 4165
FERRROFOSFORO	0	5.8 - 6.8	4085 - 5286
PERDIGONES Y PEPITAS DE ACER0	0	6.2 - 7.2	4645 - 6087

4.2.- CEMENTO

Para este tipo de hormigones en general en la clasificación el contenido de cemento que se utilizan esta en el orden de 350 (Kg./ m3)

4.3.- AGUA

Los problemas frecuentes que se tienen con este tipo de hormigones es la segregación, por lo tanto para evitar la segregación se utilizan relaciones da agua cemento de 0.35 a 0.40, se pueden utilizan superfluidificantes para conseguir hormigones clásicos.

5.- FABRICACIÓN

Para el amasado de tipo de hormigón se debe utilizar mezcladoras de eje vertical, debido a la mejor eficacia del amasado de la pasta, sin embargo no es aconsejable utilizar mezcladoras vasculantes por que los esfuerzos sobre el eje son muy grandes.

El tiempo de amasado, del hormigón pesado es generalmente similar al tiempo de amasado de los hormigones tradicionales se debe descargar cuidadosamente la mezcla de la mezcladora para evitar la segregación.

6.- PUESTA EN OBRA

La puesta en obra de esta clase de hormigón se debe extremar vigilancia para evitar problemas de segregación y posibles descuidos de compactación, el espesor de las capas de vaciado no debe sobre pasar los 25 cm y además el vibrado debe ser enérgico y de corta duración con frecuencias próximas 20 ciclos / min.

Durante el hormigonado es conveniente controlar la homogeneidad del hormigón a fin de detectar posibles huecos

7.- CUIDADOS

Las resistencias mecánicas de estos hormigones no suelen ser preocupantes divido al fuerte espesor de paredes impuesto por razones de protección, sin embargo, un factor preocupante puede ser la figuración que debe evitarse incluso a temperaturas de 300 C, y normalmente muchas protecciones esta expuestas a altas temperaturas a este respecto hay que tener en cuenta que cuando un hormigón esta sometido a temperaturas de 300 a 400 C durante mucho tiempo experimenta una disminución en su resistencia a compresión del 20 al 50 por 100 y que, a 400 C el hormigón se deshidrata diminuyendo por tanto su poder de protección

8.- BIBLIOGRAFÍA

HORMIGÓN : JORGE CANEVAS

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO : INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO

MANUAL DEL HORMIGÓN : HUMEEN A.

PAGINAS CONSULTADAS EN INTERNET

C:\BBC Mundo\NOTICIAS\Aumentan seguridad en plantas nucleares.htm

C:\museo_mineral\ilmenita.htm

C:\MESCLADORAS.htm

C:\Radiaciones.htm

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HORMIGONERAS DE EJE VERTICAL