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EL HORMIGON
EL TÉRMINO HORMIGÓN PROCEDE HORMIGÓN PROCEDE DE FORMICŌ, FORMICŌ, PALABRA LATINA QUE ALUDE A LA CUALIDAD "MOLDEABLE" O DE DAR "FORMA". EL TÉRMINO CONCRETO TAMBIÉN ES ORIGINARIO DEL LATÍN: CONCRETUS , QUE SIGNIFICA "CRECER UNIDOS" O "UNIR". SU USO EN ESPAÑOL SE TRANSMITE POR VÍA DE LA CULTURA ANGLOSAJONA, COMO ANGLICISMO, ANGLICISMO, SIENDO LA VOZ INGLESA CONCRETE . El hormigón, hormigón, también denominado concreto en algunos países de iberoamérica (se trata de un calco semántico), semántico), resulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente cemento) cemento) con áridos (grava, grava, gravilla y arena), arena), agua y, eventualmente, aditivos y adiciones. adiciones. El cemento se hidrata en contacto con el agua, iniciándose complejas reacciones químicas que derivan en el fraguado y endurecimiento de la mezcla, obteniéndose al final del proceso un material con consistencia pétrea. La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión. No tiene tiene buen buen comp comport ortam amie iento nto a tracc tracció ión, n, siend siendo o ésta ésta unas unas diez diez vece vecess meno menorr que que su resis resiste tenc ncia ia a compresión, por este motivo es habitual usarlo asociado con el acero, acero, recibiendo el nombre de hormigón armado, armado, comportándose el conjunto muy favorablemente tanto a los esfuerzos de compresión como a los de tracción. Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen las dimensiones, el tipo de hormigón y la cantidad y calidad del acero que hay que colocar en función los esfuerzos que deberá resistir. Los aditivos se utilizan para modificar las características básicas, existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, etc. Es un material profusamente utilizado en la construcción. construcción.
Usos corrientes Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas. Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, acero, conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las las barra barrass de acer acero. o. Es usua usual, l, adem además ás,, disp dispon oner er barra barrass de acer acero o refor reforzan zando do zona zonass o elem elemen entos tos fundam fundamenta entalm lmente ente compri comprimid midos, os, como como es el caso caso de los pilares. pilares. Los Los inten intento toss de comp compen ensa sarr las las deficiencias del hormigón a tracción y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado. armado. Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deliberada y previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón pretensado y el hormigón postensado. postensado. Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgirían para resistir las acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto límite elástico, elástico, dado que el fenómeno denominado fluencia lenta anularía las ventajas del pretensado.
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Primeros en Utilizar Hormigón No se tiene certeza quien descubrió o utilizó por primera vez el hormigón. hormigón. Es probable que al mismo tiempo que el hombre dominó el fuego también descubrió el concepto de hormigón. Uno puede imaginar al hombre primitivo junto a su fogón, ubicado en una cavidad, en la cual existen piedras calcáreas, yeso y arcilla. La alta temperatura logra carbonatar la piedra, que se transforma en polvo. Luego al caer un poco de llovizna, el polvo y las piedras se convierten en una masa sólidamente unida. Hallazgos contemporáneos en Lepensky, junto al Danubio, permiten afirmar que durante la edad de piedra, hace 7.500 años, los habitantes construían el suelo de sus viviendas uniendo tierra caliza, arena, grava y agua. Esta mezcla puede ser considerada como un hormigón rudimentario. Los egipcios por su parte, utilizaron como aglomerante, yeso cocido. Excavaciones permiten establecer que hace 4.500 años, los constructores de la pirámide de Cheops, utilizaron hormigones primitivos. Los griegos, hace más de 2.300 años, utilizaron como aglomerante, tierra volcánica que extrajeron de la isla de Santorín. También existen indicios para decir que utilizaron caliza calcinada que mezclaron con arcilla cocida y agua. Hormigón Romano El pueb pueblo lo roma romano no tamb también ién usó usó horm hormig igón ón en sus sus const construc rucci cion ones es,, para para lo cual cual utili utiliza zaro ron n cal cal como como aglom aglomeran erante. te. Se puede puede mencio mencionar nar la constru construcci cción ón del alcant alcantaril arillad lado o de Roma, Roma, hace hace 2.300 2.300 años. años. Posteriormente, hacia el año 200 antes de Cristo, se produjo un significativo avance en la optimización de los aglomerantes para construcción: el cemento Romano. Desde un lugar cercano al Vesubio obtuvieron la Puzolana, constituida básicamente por sílice. Este material mezclado con cal y agua permite conformar un aglomerante hidráulico, (dicho de una cal o de un cemento que se endurece en contacto con el agua). El teatro de Pompeya (55 años antes de Cristo), se edificó con este material. Posteriormente se utilizó en la construcción de los baños públicos de Roma, el coliseo y la basílica de Constantino. La prolongada duración de estos edificios nos hace concluir que los constructores romanos utilizaban una dosificación perfectamente calculada y empleaban técnicas adicionales para mejorar la resistencia del material de construcción. El famoso historiador Plinio, en relación a la construcción de un pozo de agua, escribió: “El fondo y los lado ladoss se golp golpean ean con con mart martill illos os de hierro hierro”” . De esto esto se desp despre rend ndee que que los los roma romano noss utiliz utilizar aron on la compactación y el apizonado. Hormigones Americanos En Teotihuacán, durante el siglo primero antes de Crist Cristo, o, se cons constru truye yero ron n pirám pirámide idess de nucle nucleo o de tierr tierraa apizo apizonad nada, a, reve revest stida ida de piedra aglomerada con una mezcla de tierra volcánic nica, cal y agua. A ello también agrega agregaron ron resinas resinas vegetal vegetales es que permit permitían ían una mejor modelación.
Teatro Romano de Cádiz. El Teatro Romano de Cádiz surgió "dentro de los planes urbanísticos de una familia gaditana, los Balbo, en su intención de dotar a su ciudad de importantes edificios públicos, a imitación de su capital, Roma", cuenta el arqueólogo Ángel Muñoz Vicente. Los Balbo proyectaron ampliar el antiguo asentamiento fenicio
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construyendo otro nuevo junto a él. Este núcleo urbanístico es conocido como Neápolis, y de él se conoce conocen, n, además además del tea teatro, tro, numero numerosos sos restos restos urba rbanos excavados en los últi últim mos años. "Igualmente tenemos noticias de la existencia de otro importante edificio público, el anfiteatro, en el barrio adyacente al Pópulo, el de Santa María, en las las cerc cercan anía íass de las las actu actual ales es Puer Puerta tass de Tierr Tierra" a",, apun apunta ta Muño Muñoz, z, para para quien quien el Teatr Teatro o Romano es "uno de los pocos edificios antiguos de nuestra nuestra Penínsul Penínsulaa que cuenta cuenta con referenc referencias ias directas de los autores importantes de la época. Así, Cicerón, refiriéndose al mandato político de Balbo en Cádiz, alude a ciertos usos del edificio por este personaje en beneficio propio". Si los restos del anfiteatro fueron visibles al menos hast hastaa el siglo iglo XVI –su –su perí perím metro etro apar apareece representado en un grabado de esa época– el Teatro, por el contrario, estaba ya cubierto, o sus estructuras reutilizadas e integradas en la villa medieval erigida por Alfonso X en el siglo XIII. Y aunque desde el siglo XVIII existen referencias a subterráneos en la zona –sin duda relacionadas con algunas de las galerías del monumento, y que hablan de pozos que permiten acceder a una rotonda con asientos de mármol– hubo que esperar a octubre de 1980 para que, de una manera inesperada y casual, afloraran los restos del Teatro. Porque la casualidad hizo que los sondeos arqueológicos encargados por el Ministerio de Cultura al entonces director del Museo de Cádiz para delimitar la zona de expropiación para descubrir la alcazaba medieval deparar depararaa el hallazg hallazgo o del monum monumento ento romano romano.. Poster Posteriore ioress sondeo sondeoss permit permitiero ieron n localiz localizar ar las gradas gradas superiores, y, poco a poco, se excavó un tramo de la galería y del graderío. Hoy, del Teatro Romano perduran un buen número de filas de gradas de la summa cavea y la mayoría de las correspondientes a la media cavea, y se han documentado las gradas inferiores y parte de la orchestra. Hormigón romano, mortero de cal con piedras y un revestimiento de cal son los materiales con los que se construyó el monumento. Ángel Muñoz indica que el sector superior de la summa cavea ha desaparecido tanto por la utilización de sus materiales para construir inmueble en la época medieval como por la propia acción del mar. Pero junto a este sector socavado se ha conservado "excepcionalmente", dentro de otras construcciones, un tramo de muro curvo que corresponde a la fachada trasera del Teatro, "así como parte del entramado que sostendría el graderío y el inicio de un pasillo o deambulatorio tras la fachada". Entre esta zona y la primera línea de gradas conservadas se observa también una hilada de sillares de piedra ostionera "que quizás corresponda a la pared lateral de mayor radio de una galería superior, perdida en su mayor parte al arrancar la misma desde la cota de suelo que hoy pisamos". Por el oeste, el graderío graderío se adentra bajo el ábside de la Catedral Vieja, la Casa de Contaduría eclesiástica, eclesiástica, la Posada del Mesón y la Casa de Estopiñán, que conserva restos en la planta baja. Y por el extremo oriental el graderío entra bajo la Guardería Municipal y, por consiguiente, bajo los cimientos del castillo medieval.
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Un sondeo permitió en 1999 comprobar la existencia de otra bóveda paralela a la documentada en Estopiñán y permitía establecer la orientación del monumento y su diámetro: 120 metros. Para Muñoz, el futuro del Teatro "pasa por un replanteamiento de la ordenación urbanística actual de un grupo de inmuebles de escaso o nulo valor arquitectónico e histórico" del siglo XIX, "cuyo derribo permitiría sacar a la luz el resto del edificio, pudiéndose visualizar totalmente la orchestra, el resto del graderío y la scaena del Teatro más antiguo y el segundo más grande de Hispania". Características físicas Se indican valores aproximados. •
Densidad: Densidad: en torno a 2350 kg/m3
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Resistencia a la compresión: de 150 a 500 kg/cm 2 (15 a 50 MPa MPa)) para el hormigón ordinario. Existen hormigones especiales de hasta 2000 kg/cm 2 (200 MPa).
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Resistencia a la tracción: tracción: proporcionalmente baja, generalmente despreciable en el calculo global, del orden de un décimo de la resistencia a la compresión.
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Tiempo de fraguado: dos horas, horas, aproximadamente, en función de la temperatura y la humedad del ambiente exterior.
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Tiempo de endurecimiento: progresivo, en función de la temperatura, humedad y otros parámetros.
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De 24 a 48 horas, la mitad de la resistencia máxima, en una semana 3/4 partes y en 4 semanas prácticamente la resistencia total.
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Hay que resaltar que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatación, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción,
además el hormigón, recubriéndolo, protege al acero de la oxidación. Puesta en obra u hormigonado Antes de su fraguado el hormigón tiene una consistencia plástica, o fluida, y se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. Para su puesta en obra se utilizan moldes, denominados encofrados, encofrados, los cuales se retiran posteriormente, generalmente; si permanecen, formando parte del conjunto, se denominan "encofrados perdidos". HORMIGONADO EN TIEMPO CALUROSO Cuan Cuando do nos nos acer acerca camo moss a la époc épocaa del del año año en que que la Prim Primav aver eraa deja deja paso paso al tiem tiempo po calu caluro roso so,, inevitablemente se verifica -entre otros factores-, un aumento creciente de la temperatura, la cual en pleno Verano puede alcanzar y superar los 32-33°C, siendo también éste el momento en que debido a esos factores puede tornarse dificultoso el CONTROL del HORMIGON. O sea que es un hecho real, y no mera casualidad, que entramos en la época del año en que puede presentarse el problema, razón por la cual no debería sorprendernos. Si bien nos referiremos aquí a los tipos más generales de construcciones, tales como pavimentos, puentes, edificios y estructuras diversas, las dificultades más serias se experimentan en climas y zonas con tipos de construcción que no son habituales. Bien sabemos que las improvisaciones de último momento rara vez tienen éxito y, por ello, lo que tenemos que plantearnos fundamentalmente, es el análisis de los distintos factores que traen aparejada una DISMINUCION DE LA RESISTENCIA Y/O AGRIETAMIENTO O FISURAMIENTOS DE LAS ESTRUCTURAS. El Hormigón endurece y gana resistencia debido a la reacción química que se verifica entre el cemento Portland y el agua (hidratación), reacción que se acelera a medida que AUMENTA la temperatura.
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Por cada 11°C de aumento de temperatura, se duplica la velocidad de reacción. Y si el hormigón se seca prematuramente, la cantidad de agua disponible para esa reacción será insuficiente. SIN AGUA, NO HAY HIDRATACION; POR LO TANTO, NO HAY GANANCIA DE RESISTENCIA. DEFINICION DE TIEMPO CALUROSO CA LUROSO Para Para nues nuestro tross prop propós ósito itos, s, defi definir nirem emos os "Tiem "Tiempo po Calur Caluros oso" o" cual cualqu quier ier comb combina inaci ción ón de: de: ELEV ELEVAD ADA A TEMPERATURA DEL AIRE, BAJA HUMEDAD RELATIVA Y VELOCIDAD DEL VIENTO tendientes a desmejorar la calidad del hormigón fresco o endurecido. Las medidas precautorias que se requieren en un día calmo y húmedo serán menos estrictas que las requeridas en un día seco y ventoso, aún si la temperatura del aire es la misma. EFECTOS DEL TIEMPO CALUROSO Los efectos indeseables sobre el hormigón en estado plástico pueden incluir: a) Demanda creciente de agua. b) Velocidad creciente de pérdida de asentamiento con la correspondiente tendencia a agregar agua en obra. c) Velocidad creciente del tiempo de fraguado, resultante en una mayor dificultad en el manipuleo, terminado y curado, y aumentando la posibilidad de las uniones defectuosas entre una superficie y otra (juntas frías). d) Tendencia creciente al agrietamiento en estado plástico. e) Dificultad creciente en el control del contenido de aire incorporado. Los efectos indeseables sobre el hormigón en el estado endurecido pueden incluir: a) Disminución de resistencia debido a la mayor demanda de agua y del nivel creciente de temperatura. b) Tendencia creciente a la contracción por secado y agrietamiento térmico diferencial. c) Disminución de la durabilidad. d) Uniformidad decreciente de la apariencia superficial. EFECTO DE LOS FACTORES ADICIONALES Otros factores complican las tareas en tiempo caluroso. Deberían considerarse en conjunto con los factores climáticos, y pueden incluir: a) Empleo de cementos finamente molidos con mayor velocidad de hidratación que el cemento Portland Normal. b) Empleo de hormigones con alta resistencia a la compresión, que requieren contenidos de cemento mayores. c) Diseño de secciones esbeltas de hormigón con mayores cuantías de acero. d) Aumento de capacidad de las motohormigoneras. e) Necesidad de mover grandes volúmenes de hormigón de bajo asentamiento sobre distancias verticales y horizontales mayores. f) Mayor exigencia y consecuente desgaste del equipo de bombeo de hormigón. g) Necesidad económica de realizar un trabajo continuado dentro de los horarios de mayor temperatura. PROPIEDADES DEL HORMIGON Generalidades Debemos proponernos analizar todo el proceso de obtención de la estructura terminada, partiendo desde un comienzo con los recaudos a tomar con las materias primas intervinientes en la mezcla, pasando por la
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prepar preparació ación n del hormig hormigón ón y su dosific dosificació ación, n, y concluy concluyend endo o después después de transcu transcurrid rrido o un tiempo tiempo de colocado, ya que las propiedades que hacen del hormigón un excelente material de construcción, pueden ser adversamente afectadas por el tiempo caluroso, de acuerdo a lo previamente definido. La teoría básica referente a las propiedades y comportamiento del hormigón, se aplica generalmente al producto elaborado bajo óptimas condiciones. Los cambios estacionales pueden dar condiciones distintas, razón por la cual deben adoptarse ciertas medidas en el proceso de elaboración para minimizar los efectos adversos. Resistencia mecánica, impermeabilidad, estabilidad dimensional, y la resistencia al desgate, al uso, y al ataque químico, dependen del apropiado control de los materiales, de la dosificación y mezclado; de las temperaturas iniciales del hormigón y de las condiciones de temperatura y humedad durante el período de colocación y curado. EFECTOS DE LA TEMPERATURA EL TIEMPO DE FRAGUADO DEPENDE DE LA TEMPERATURA DE LA MEZCLA DE HORMIGON. La Fig. 1 ilustra este fenómeno. Notemos que para una variación de temperatura de 14°C, cambia el tiempo de fraguado inicial del hormigón en un factor de aproximadamente 2. A pesar que la figura está basada sobre datos limitados, se manifiesta un decidido efecto de la temperatura sobre el tiempo de fraguado cuando la temperatura de colocación del hormigón está en el rango de 10 a 38°C.
Todas las marcas de cemento y todos los hormigones exhibirán este fenómeno. Si se acelera el tiempo de fraguado del hormigón en clima caluroso, aumenta la posibilidad de formación de uniones sin continuidad y "nidos de abeja". Sería por tanto de interés, estudiar la forma de mantener el tiempo de fraguado -tanto inicial como final-, dentro de los valores correspondientes a los tiempos normales, (aproximadamente a 20°C de temperatura ambiente), recurriendo por ejemplo a utilizar agua fría; mojar los agregados en las pilas; etc. Este enfriamiento de los materiales es a los efectos de lograr una temperatura en el interior de la masa de hormigón acorde con los tiempos de fraguado ya conocidos para épocas normales. Tiempo de fraguado inicial muy corto, acorta los tiempos de entrega y de colocación en los encofrados. A MEDIDA QUE AUMENTA LA TEMPERATURA, AUMENTARAN TAMBIEN LOS REQUERIMIENTOS DE AGUA.
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El agua, agua, como como un ingred ingredient ientee del hormigó hormigón, n, tiene tiene gran influencia influencia sobre sobre muchas muchas de sus propie propiedad dades es signifi significat cativa ivas, s, tanto tanto en el estado estado plásti plástico co como como en el endure endurecid cido. o. Elevad Elevadas as temper temperatur aturas as del agua, agua, provoc provocan an mayore mayoress temper temperatu aturas ras del hormig hormigón ón y a medida medida que ésta ésta aumenta aumenta tambié también n aumenta aumenta la demanda de agua y disminuye la resistencia, para hormigones de la misma consistencia. El agua adicional, sin corrección de sus efectos sobre la relación agua/cemento, afectará negativamente la calidad final del hormigón colocado. Notemos en la Fig. 2, que el hormigón a temperaturas de laboratorio, presentaba en este ensayo un asentamiento de 10 cm, pero que a 38°C tenía solamente 7,5 cm de asentamiento.
Si el pliego de condiciones le permite al contratista un asentamiento de 10 cm (y él puede necesitar 10 cm para una operación dada), a 38°C debería agregar agua al hormigón para obtenerlo. Por otra parte, a medida que la temperatura aumenta, también aumenta la cantidad de agua requerida para cambiar el asentamiento como se muestra en la Fig. 3. Esto complica el problema.
Incluso si el contratista es obligado a utilizar una relación agua/cemento preestablecida, y aún si él organiza colocar el hormigón de asentamiento reducido a temperaturas elevadas, ello sería en detrimento de la resistencia del hormigón.
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Si a ese contratista, en este ejemplo, se le permitiera agregar agua al hormigón a una temperatura de mezcla de 46°C, la penalidad en la disminución de la resistencia sería mayor que la mostrada en la Fig. 4 porque sufriría la penalidad en la resistencia inherente a la adición del exceso de agua sin agregar cemento cemento.. Un mayor mayor conten contenido ido de agua agua en el hormigó hormigón n dismin disminuye uye la resiste resistenci ncia, a, la durabil durabilida idad, d, la impermeabilidad, y demás propiedades relacionadas del hormigón endurecido. Esto, a pesar que es común a todos los hormigones colocados bajo todas las condiciones climáticas, puntualiza la necesidad especial de controlar el empleo del agua en el hormigón colocado bajo condiciones de tiempo caluroso.
A MEDIDA QUE LA TEMPERATURA DEL HORMIGON AUMENTA, AUMENTARA TAMBIEN LA VELOCIDAD DE PERDIDA DE ASENTAMIENTO. La Fig. 5 muestra la velocidad de pérdida de asentamiento para el mezclado prolongado de un hormigón dado a distintas temperaturas. Debemos tener en cuenta que, a las temperaturas más elevadas, hay menos tiempo disponible para el transporte, colocación y compactación del hormigón. LA CONTRACCION POR SECADO OBSERVADA EN EL HORMIGON ES PRODUCIDA PRINCIPALMENTE POR SU CONTENIDO DE AGUA. A medida que aumenta la temperatura y los requerimientos de agua, también aumentará la contracción por secado. Esto se muestra en la Fig. 6. Se observa que el aumento del contenido unitario del agua determina una magnitud de contracción por secado mayor que la producida por el aumento del contenido de cemento.
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EFECTOS DEL CLIMA La velocidad a la cual el hormigón secará depende de la temperatura del aire, de la temperatura del hormigón, de la humedad relativa ambiente, de la velocidad del viento y del coci cocien ente te entre entre el área área expu expues esta ta y el volum volumen en total total del del hormigón. En tareas de hormigonado de losas, si se seca la superficie cuando el resto está aún en estado plástico, puede ocurrir la fisuración plástica. Este fenómeno de secado superficial y contrac contracció ción n puede puede ocurrir ocurrir toda toda vez que la veloci velocidad dad de evapo evaporaci ración ón del agua, agua, desde desde la superfi superficie cie del hormigó hormigón n recién colocado, exceda su velocidad de exudación. La Fig. 7 muestra el efecto de las temperaturas del hormigón y del aire, de la humedad humedad relativa ambiente ambiente y velocidad velocidad del viento sobre la tendencia al secado del hormigón. El hormigón está generalmente a salvo de la fisuración plástica si la velocidad de evaporación es menor de 1 kg/m2 hora. Después que el hormigón ha endurecido, pero mientras su resistencia a la tracción es aún baja, el secado puede provocar fisuración y agrietamiento. Fisuración puede ocurrir cada vez que tiene lugar un secado diferencial. Como ejemplo: hormigones colocados en encofrados metálicos, hojas de polietileno, etc, pueden secar solamente en la superficie. La superficie se contrae, pero el fondo de la losa no, dando lugar a fisuración o fisuración y agrietamiento.
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EFECTO DEL SECADO SOBRE LA RESISTENCIA RESISTENCIA Si se permite que el hormigón seque después del endurecimiento, habrá insuficiente cantidad de agua para una adecuada hidratación, y se producirá una pérdida de resistencia. La velocidad de secado es afectada por las condiciones climáticas y la relación superficie expuesta/volumen. La temperatura inicial del hormigón en sí misma afecta su resistencia. El hormigón, mezclado, colocado y curado a temperaturas elevadas, normalmente desarrolla resistencias iniciales mayores que la de los hormigones producidos y curados a temperaturas normales; pero a 28 días o más las resistencias son generalmente más bajas.
EFECTO DEL TIEMPO DE CURADO SOBRE LA RESISTENCIA
MAYOR AYORES ES REQUE QUERIMI RIMIEN ENTO TOS S DE AGU AGUA A TEM TEMPER PERATU ATURAS ELEVADA VADAS S PUED PUEDEN EN SER COMPEN COMPENSA SADOS DOS PARCIA PARCIALME LMENTE NTE MEDIAN MEDIANTE TE EL EMPLE EMPLEO O DE ADITIV ADITIVOS OS RETARD RETARDADO ADORE RES S REDUCTORES DE AGUA
PRECAUCIONES EN TIEMPO CALUROSO Nunca puede remediarse totalmente el daño provocado al hormigón por el clima caluroso. Será necesario un juicio ingenieril competente para elegir el compromiso más apropiado entre la calidad, economía y practicidad.
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Las precauciones a tomar dependerán del tipo y tamaño de la obra, y de la experiencia y equipo de la industria local, como del clima mismo en el lugar, temperatura pronosticada o promedio, humedad relativa ambiente y velocidad del viento. Estas precauciones, que han demostrado ser provechosas, no se plantean por orden de importancia. Enfriamiento Agregado El mayor volumen del hormigón lo representan los agregados. Una reducción en la temperatura de los agregados da como resultado la mayor reducción en la temperatura del hormigón, de modo que habría que cubrirlos y rociar las pilas para crear un enfriamiento por evaporación. Agua El agua posee el mayor efecto por unidad de peso entre todos los componentes del hormigón, poseyendo un calor específico 4 ó 5 veces mayor que el del cemento o de los agregados. La temperatura del agua es más fácil de controlar que la de los otros materiales, y a pesar que se emplea en menores cantidades que los otros, el uso de agua fría de mezclado efectuará una moderada reducción en las temperaturas de colocación del hormigón. De modo que deberá ENFRIARSE EL AGUA DE AMASADO, y mantenerla fría aislando cañerías y tanques. Hielo Si las condiciones de obra lo permitieran, puede agregarse hielo en cantidad de reemplazo de kilo por kilo del agua de mezcla. El calor de fusión del hielo es de 80 Cal/gramo. Un reemplazo del 50% del agua de amasado por hielo, reducirá la temperatura del hormigón en 11°C debido solamente a la fusión. El agua resultante a 0°C bajará la temperatura aún más. Aditivos Aditivos duales retardadores y plastificantes para lograr, mediante ensayos previos, el tiempo de fraguado normal. O sea, teniendo aditivos ya ensayados, lograr un tiempo de fraguado inicial de 2:30 a 3 hs. y un tiempo de fraguado final de 5 a 6 hs. Aditivos retardadores, retardarán el fragüe y reducirán la necesidad de agua, compensando parcialmente los efectos del tiempo caluroso sobre el asentamiento, fisuración, tiempo de fraguado y demanda de agua. La Fig. 9 ilustra el efecto de la temperatura sobre los requerimientos de agua de dos hormigones. Notemos que variando el dosaje de un aditivo dual retardador, reductor de agua (Lignosulfonato), el efecto de la temperatura sobre los requerimientos de agua se minimiza. El requerimiento de agua del hormigón con aditivo, a 32°C, es el mismo que el del hormigón sin aditivo a 16°C. Debe usarse el reductor de agua porque los retardadores solos no compensan la pérdida de asentamiento. TAREAS DE OBRA Debe programarse la frecuencia de entregas, de modo que haya una mínima demora en el uso del hormigón. El mezclado genera calor, de manera que debe mantenerse el agitado o el mezclado a las mínimas revoluciones. Cuando se coloca hormigón en moldes, deben enfriarse las armaduras y encofrados, rociando con agua. Debe efectuarse el hormigonado durante las horas de menor temperatura. Programar las operaciones durante durante las horas horas más más fresca frescas. s. Los efe efecto ctoss de pérdid pérdidaa de asentam asentamient iento o pueden pueden ser minimi minimizad zados os acelerando las operaciones.
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Debe colocarse el hormigón en capas de poco espesor, para asegurar que las capas previas todavía responderán al vibrado, evitando por lo tanto las uniones discontinuas. En tareas de hormigonado de losas de pavimentos, deben enfriarse las bases y las armaduras, rociando con agua. Es aconsejable instalar pantallas protectoras contra el viento para disimular la velocidad del aire y utilizar rociadores de niebla para elevar la humedad y disminuir la temperatura. Y, nuevamente, programar las operaciones de hormigonado hacia el atardecer o anochecer. Las fisuras por agrietamiento plástico son difíciles de cerrar, una vez que han ocurrido. Tales fisuras pueden constituir puntos focalizados para otras formas de deterioro, ya que permiten penetrar en el hormigón humedad y sales disueltas, y pueden afectar su comportamiento. CURADO El efecto del tiempo de curado sobre la resistencia puede apreciarse en Fig. 8. El curado por agua es mejor, pero debe ser continuado, para evitar que se produzca el agrietamiento debido a cambios de volumen provocados por humedecimiento y secado alternados, mientras el hormigón está aún débil. Por ello es aconsejable iniciar el curado del hormigón de inmediato, una vez completada su colocación, terminación y adquirida suficiente rigidez como para no resultar afectado en su textura superficial por el método de curado elegido. En caso de utilizar compuestos de curado, debe aplicarse un compuesto pigmentado blanco (IRAM 1675) tan pronto como sea posible. Si se utilizan películas plásticas en el curado, deben ser del tipo blanco opaco. Películas transparentes provocarán un efecto de "invernadero". No todas estas precauciones pueden usarse en cualquier proyecto, pero cada una ayudará y sus efectos son acumulativos. Con un conocimiento adecuado y las debidas precauciones, puede colocarse hormigón durante el tiempo caluroso. HORMIGONADO EN TIEMPO FRIO 1. GENERALIDADES Las prácticas constructivas que se aplican para el hormigonado en tiempo frío, tienen por objeto asegurar que el material desarrolle resistencia y condiciones de durabilidad tales que, tanto durante la puesta en servicio como a lo largo de su vida útil prevista, la estructura soporte en forma satisfactoria las exigencias a que será sometida. Se designa como "Tiempo Frío", en lo que se refiere al hormigón, a todo aquél en que la temperatura ambiente es inferior a 4,5°C. Este valor está fijado por la reacción química producida por la hidratación del cemento: por debajo del mismo, la reacción se detiene, lo que impide el desarrollo de la resistencia del hormigón en el tiempo. Temperaturas por debajo de 0°C pueden llevar a la destrucción parcial o total del hormigón debido a las fuertes tensiones de tracción que se originan al congelarse el agua contenida en la masa del material. En este aspecto, el hormigón hormigón resulta particularme particularmente nte vulnerable cuando está fresco, fresco, es decir que aparte de carecer de la resistencia suficiente, contiene en su masa una gran cantidad de agua que aún no ha reaccionado con las partículas de cemento. A los fines prácticos, se considera que la saturación de agua ha disminuido lo suficiente cuando el hormigón alcanza una resistencia a la compresión superior a los 3,5 MPa (35 kg/cm2).
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Pero las prácticas constructivas deben asegurar la protección del hormigón no sólo en las primeras horas a contar desde su colocación en los moldes, sino que debe continuarse el cuidado para que alcance el desarrollo de la resistencia en el tiempo a los valores requeridos por el proyecto. La temperatura ambiente de 4,5°C resulta pues el valor tope superior a partir del cual, y según baje la temperatura, deberán tomarse distintas medidas de protección del hormigón. En general, en las distintas regiones del país y según la época del año, es posible predecir las variaciones de temperatura ambiente que puedan afectar a una obra y -en particular-, la posibilidad que se produzcan heladas. Y de acuerdo a los valores de temperaturas mínimas que se prevean, deberán ser los medios de protección a emplear. 2. PROTECCION DEL HORMIGON EXPUESTO A LA ACCION DE LAS BAJAS TEMPERATURAS La protección efectiva del hormigón para defenderlo del frío consiste básicamente en mantenerlo a una temperatura y con un tenor de humedad que asegure el desarrollo de la resistencia y la durabilidad en el tiempo. En la Fig. 1 puede apreciarse la evolución de la resistencia de un hormigón dosificado con cemento Portland normal para distintos valores de temperatura de curado.
En la Fig. Fig. 2 se mues muestra tra la dife diferen renci ciaa de evolu evoluci ción ón de la resis resisten tenci ciaa del del horm hormig igón ón en la prim primera era edad edad,, para para una una dosificación con cemento Portland normal y otro de alta resistencia inicial a distintas temperaturas. También, un más rápido desarrollo de la resistencia se obtiene con con la redu reducc cció ión n de la rela relaci ción ón agua agua/ce /ceme mento nto.. Y esta esta reducción del contenido de agua tiene un efecto adicional en el caso del frío, ya que reduce la exudación y con ello la evaporación, factor este último que también hace bajar la temp tempera eratur turaa en la supe superfi rfici ciee del del horm hormig igón ón.. La relac relació ión n agua/c agua/ceme emento nto puede puede bajars bajarsee agrega agregando ndo más cement cemento o o usand usando o algún algún aditi aditivo vo redu reducto ctorr de agua agua de amas amasad ado. o. La exudación puede reducirse usando aditivos incorporadores de aire. Otro factor que debe ser tenido en cuenta es el agregado de algú algún n aditi aditivo vo acel acelera erado dorr de resi resist sten enci ciaa inic inicial ial que que no contenga cloruro de calcio. En el caso del uso simultáneo de distintos tipos de aditivos, debe asegurarse que sean compatibles entre sí. El curado posterior al fraguado que mantenga el hormigón con un elevado tenor de humedad, es también un importante medio edio para para obte obten ner un más ráp rápido ido desar esarro roll llo o de la resistencia.
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De todo esto surge que el primer elemento de protección contra el frío está en el hormigón mismo, en una cuidada dosificación y curado para conservar el calor de hidratación. A medida que las temperaturas ambiente van haciéndose más bajas, pueden ser necesarios otros elementos de protección adicionales, todos tendientes a mantener en forma permanente un determinado nivel térmico en el hormigón, sin pérdidas de humedad. Esto se consigue -inicialmente-, manteniendo en el momento de la colocación una temperatura del hormigón por encima de la temperatura ambiente. La tabla que se incluye a continuación relaciona ambas temperaturas: la del hormigón, con una temperatura ambiente para distintos tipos de estructuras: RELACION ENTRE LA TEMPERATURA AMBIENTE Y LA DEL HORMIGON DURANTE LA COLOCACION Mínima dimensión de la estructura en centímetros c entímetros
Temperaturas
Sección delgada Sección mediana - de 30 0 a 90
ambiente
Sección grande + de 90 a 180
Hormigón masa + de 180
Encima de -1°C
15,5 °C
13°C
10°C
7 °C
De -1° a -17,5°C
18 °C
16°C
13°C
10 °C
Debajo de -17,5°C
21 °C
18°C
16°C
13 °C
Para alcanzar estas temperaturas del hormigón en el momento de su elaboración, puede ser necesario calentar previamente los materiales componentes. La ecuación térmica correspondiente es la siguiente:
Donde: C: Peso del cemento; tC: Temperatura Temperatura del cemento; cemento; P: Peso de la piedra; tP:Temperatura de la piedra; Ar: Peso de la arena; tAr: Temperatura Temperatura de la arena; WP: Peso de la humedad de la piedra; WAr: Peso de la humedad de la arena; Ag: Peso del agua del amasado; tAg: Temperatura del agua de amasado. De todos los materiales, el agua de amasado resulta más fácil de calentar e incorpora a la mezcla más calorías que los demás, individualmente considerados (Ver Anexo I). En la Fig. 3 puede apreciarse, para un caso particular, el efecto del agregado de agua caliente de amasado sobre la temperatura final del hormigón. La temperatura del agua a veces resulta insuficiente ya que no puede elevarse por encima de 85°C, pues su contacto con el cemento puede producir acciones indeseables en el hormigón. Por ello suele ser necesario calentar también los agregados, para lo cual existen distintos métodos. Si se calientan agua y agregados, deben ser mezclados en la hormigonera previamente a la incorporación del cemento, para que cuando se agregue éste la temperatura en la máquina no supere los 27°C. Temperaturas más elevadas llevarán a pérdida de asentamiento del hormigón y al fraguado brusco, que originaría fisuras y juntas de trabajo trabajo no previstas. previstas. MODIFICACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL HORMIGÓN FRESCO POR AGREGADO DE AGUA DE AMASADO CALIENTE (Agregados y Cemento a O° C)
HOJA 15
Figura 3 Pero no debe partirse de una temperatura elevada en el momento de la colocación, sino que a continuación -y mientras dure el período de protección (e inclusive de curado)-, debe evitarse su caída brusca, lo que podría significar serios daños para la estructura. En la tabla siguiente pueden apreciarse las temperaturas a que es conv conveni enien ente te mante mantener ner el hormi hormigó gón n duran durante te el período de protección:
TEMPERATURA TEMPERATURA MINIMA DEL HORMIGON FRESCO DURANTE EL PERIODO DE PROTECCION Mínima dimensión de la estructura en centímetros Secci Sección ón - de 30 Encima de -1°C
13 °C
delg delgad ada a Secció Sección n media mediana na Secci ección ón gran grande de Hormi Hormigón gón masa masa 30 a 90 + de 90 a 180 + de 180 10 °C
7 °C
5 °C
Para evitar daños al hormigón debe mantenérselo a temperaturas de protección de la tabla anterior durante los períodos que se indican en la tabla siguiente: TIEMPO MINIMO DE PROTECCION DURANTE EL TIEMPO FRIO CON LA TEMPERATURA DE PROTECCION Situación
de
servicio de estructura
la
No
cargada
No expuesta al aire No cargada No expuesta al aire
Unicamente para daños por heladas
prevenir Para seguridad la resistencia prevista
Cemento
Cemento
(*) Cemento
normal
A.R.I.
normal
A.R.I.
2 días
1 día
2 días
1 día
3 días
2 días
3 días
2 días
3 días
2 días
6 días
4 días
de
Cemento
Parcialmente cargada Expuesta al aire Carga Expuesta al aire
total
6 a 14 días días prev revia verif erific icac ació ión n de la 3 días
2 días
resistencia con testigos dejados al aire en obra.
(*) O agregar 60 kg de cemento normal por m 3. 3. PRACTICAS CONSTRUCTIVAS RECOMENDABLES A MEDIDA QUE Q UE BAJAN LAS TEMPERATURAS - Controlar sistemáticamente la temperatura ambiente y de los materiales.
HOJA 16
- Cuando la temperatura ambiente es mayor de 4,5°C, estacionaria o con tendencia a aumentar: se puede hormigonar sin tomar precauciones especiales, si bien al acercarse a esta temperatura límite debe acentuarse el cuidado en cuanto al curado del hormigón. - Cuando la temperatura ambiente se encuentra entre 4,5 y 0°C, sin tendencia a disminuir: a) Verificar que los agregados no contengan escarcha o nieve ni estén congelados. Verificar que los encofrados o la subrasante subrasante (en el caso de pavimentos) pavimentos) donde va a hormigonarse hormigonarse no b) Verificar tengan escarcha o nieve o estén congelados. c) Emplear cemento Portland normal o de alta resistencia inicial, evitando el uso de cementos de bajo calor de hidratación. (Ver Fig. 4). DESARROLLO DE LA RESISTENCIA DE UN HORMIGÓN PARA DISTINTAS CANTIDADES UNITARIAS DE CEMENTO PORTLAND NORMAL TEMPERATURAS DE CURADO 4,5° C Figura 4 d) Aumentar la cantidad unitaria de cemento en base a las pérdidas de resistencia que se prevean por la acción del frío. e) Evitar todo exceso de agua de amasado en la mezcla. f) Utilizar aditivo acelerador de resistencia inicial si la obra lo permite. g) Cubrir con láminas de polietileno o materiales simi similar lares es las supe superfi rfici cies es horiz horizon ontal tales es expuestas a la intemperie, para evitar pérdidas de calor y humedad. h) No tene tenerr en cuen cuenta ta,, para para el tiem tiempo po de desencofra frado, los días en que la temp tempera eratu tura ra prom promed edio io fue fue infe inferio riorr a 4,5°C.
- Cuando la temperatura ambiente ambiente se encuentre entre 0 y -5°C sin tendencia a disminuir: a) No iniciar el hormigonado si no se cuenta con los elementos de protección aconsejables. b) Utilizar cemento de alta resistencia inicial con alto contenido de cemento por m 3. c) Usar aditivo acelerador de fraguado. d) Usar aditivo reductor de agua de amasado e incorporador de un 4% de aire. e) Reducir al mínimo el agua de amasado compatible con la trabajabilidad que requiere la obra. Esto puede conseguirse usando medios de compactación más enérgicos. f) Tapar los agregados, en especial durante las horas más frías de la noche y mañana, o almacenarlos bajo techo e inclusive calentarlos si la situación lo requiere. g) Calentar el agua de amasado en las condiciones ya descriptas. h) Tener en cuenta que cuanto mayor sea la relación entre la superficie de evaporación y el volumen total de hormigón, tanto mayor será la sensibilidad del material al frío.
HOJA 17
i) Tomar precauciones especiales de colocación y curado para los elementos estructurales delgados. j) Proteger las superficies expuestas del hormigón fresco contra el frío y la desecación, tapándolas con pliegos de polietileno, lonas, papel, fieltros o cartones asfálticos, etc. (Ver Fig. 5). PERDIDA DE TEMPERATURA DEL HORMIGÓN POR LA ACCIÓN DEL FRÍO, COLUMNAS PROTEGIDAS Y SIN PROTECCIÓN Figura 5 k) Evitar largos recorridos de las motohormigoneras; espe esperas ras en obra obra antes antes de la desc descarg arga; a; larg largos os reco recorri rrido doss de carri carrito toss o cana canale letas tas dema demasia siado do largas; es decir todo lo que signifique una demora para para el horm hormig igón ón entr entree su elab elabor orac ació ión n y su colocación definitiva en los encofrados. l) Usar encofrados de madera gruesa o isotérmicos dobles. No usar encofrados metálicos salvo que se disp dispong ongaa un siste sistema ma de calen calentam tamien iento to de los los mismos. m) No agregar al hormigón sales u otros productos destinados a descongelar los agregados. n) No hormigonar sobre otro hormigón que haya sido sido daña dañado do por por la hela helada da;; el mate materia riall daña dañado do debe ser retirado de la obra como un desperdicio. o) No suspender la acción de los medios de protección hasta tanto no se tenga la certeza que los valores de resistencia estén acorde con las necesidades de seguridad y durabilidad de la estructura. p) En todos los casos puede ser una importante ayuda el curado con vapor de agua. Para ello debe envolverse la estructura en una especie de carpa o bolsa que permita la distribución del vapor, de modo que se obtenga uniformidad de temperatura en los distintos sectores. Es una forma de curado ideal, ya que no sólo aumenta la temperatura del aire que está en contacto con la superficie del hormigón, sino que hace un importante aporte de humedad para el curado. q) Membrana de Curado: Una vez terminado el período de protección con curado húmedo y luego que la temperatura ambiente supere el punto de congelación, pueden utilizarse membranas de curado formadas por vaporización de productos líquidos. - Cuando la temperatura ambiente está por debajo de los -5°C deben tomarse todas las precauciones indicadas y además, según sea el caso, deben poder mantenerse las estructuras artificialmente tibias mediante el uso de elementos calefactores durante el tiempo que sea indispensable, para obtener el crecimiento de resistencia necesario sin posibilidad de oscilaciones bruscas de la temperatura y humedad de la estructura. Habrá que estudiar el costo de la inversión a efectuar en sistemas de protección y elementos de calefacción, el que será justificado justificado por la importancia de la obra. De acuerdo a las necesidades necesidades de protección, protección, puede irse desde el simple recubrimiento de las estructuras con los elementos ya mencionados, hasta la formación de una verdadera carpa que cubra totalmente la estructura y reciba calefacción integral.
HOJA 18
La calefacción puede hacerse mediante quemadores industriales de combustibles líquidos, ventiladores calefactores calefactores con motor a explosión, explosión, estufas tipo salamandra alimentadas alimentadas con carbón de leña o mineral mineral o con combustibles líquidos, etc. Al usar cualquier tipo de calefactor debe prevenirse la posible pérdida de humedad del hormigón en su zona de acción. En general los calefactores que queman combustibles líquidos o sólidos producen dióxido de carbono, por lo que no deben usarse hasta por lo menos 24 horas después de hormigonado, salvo que exista una buena ventilación que asegure la eliminación del gas. El dióxido de carbono se combina con el hidróxido de calcio del hormigón hormigón fresco fresco forman formando do en la superf superficie icie una capa capa débil débil de carbon carbonato ato de calcio calcio,, que al ser ligeramente raspada se convierte en polvo. Otro Otro cuid cuidad ado o a tene tenerr cuand cuando o se utili utiliza zan n sist sistem emas as de calef calefac acci ción ón,, es que que no se prod produzc uzcan an grand grandes es variaciones de temperatura entre distintas zonas de la estructura, lo que puede producir daños a la misma. Una adecuada ventilación y circulación del aire en la zona caldeada soluciona el problema. - Por debajo de -10°C no es conveniente hormigonar, salvo que se trate de hormigón masa al que se pueda asegurar, en especial en esquinas y paramentos a la intemperie, medios de protección para evitar bruscas caídas de temperatura y humedad. CALENTAMIENTO DE AGUA DE AMASADO Temperatura ambiente: Dosificación del hormigón para: Cemento normal: Agregado grueso: Agregado fino: Humedad agreg. grueso: Humedad agreg. fino:
-5 °C 1 m3 375 kg 1.130 kg 720 kg 11 litros 22 litros
Ejemplo de aplicación Agua de amasado: Temperatura del cemento en silos: Temperatura del agregado (Tapado con lonas): Temperatura del agregado (Tapado con lonas): Temperatura del
agua
de
132 litros 22 °C grueso fino amasado
calentado a:
-2 °C -2 °C 80 °C
Aplicamos los valores directamente a la fórmula:
La temperatura del hormigón T = 17,5°C. El Hormigón esta constituido esencialmente por mortero con agregado grueso. El agregado grueso le da mayor resistencia y volumen con un material barato. Cumple tres funciones: . Resistente, cuando solo o conjuntamente con barras de acero el H° A° conforman estructuras resistentes. . Relleno, para nivelar o regular distintos desniveles. . Aislante, para ganancias o pérdidas de calor. Agregado Fino:
HOJA 19
Con un tamaño máximo preestablecido, generalmente es arena que desempeña un papel mecánico, se opone a la contracción en el proceso de fraguado y es de bajo costo. costo. Agregado fino artificial: artificial: polvo de ladrillo. Agregado fino natural: natural: arena de río, mar, de medanos, de minas o piedra pómez. Agregado Grueso: Este tiene un tamaño máximo preestablecido, es de mayor tamaño que el agregado fino, este le da más volumen al hormigón. Agregado grueso puede ser de piedra partida, cascote de ladrillo y canto rodado (gravilla). Agua en Hormigones:
*
La granulornetría de los áridos, representada por su línea de tamizado, influye en las cantidades de cemento y de agua que son necesarias para un determinado hormigón, ya que modifican: La superficie específica de los granos
*
El volumen de vacío
*
La aptitud de compactación.
El agua necesaria para obtener una consistencia determinada del hormigón fresco, aumenta a medida que el árido está ubicado más arriba en el gráfico granulométrico, provocando esta circunstancia una reducción de las resistencias del hormigón, endurecido. La influencia de la composición granulométrica es tanto mayor en los casos de hormigones menos fluidos y en los que tengan menor cantidad de cemento en su dosificación. Las buenas granulometrías necesitan un mínimo trabajo de compactación. Para granulometrías regulares el trabajo de compactación aumenta. Cuando aumenta la cantidad de fracciones granulométricas ausentes, los hormigones se hacen menos trabajables y crece el trabajo de compactación necesario. El agua empleada para mezclar y curar el hormigón y para, lavar los agregados cumplirá las condiciones establecidas en la Norma 1RAM 1 601, con las siguientes modificaciones que prevalecerán sobre las disposiciones contenidas en ella. *
El agua no contendrá aceites, grasas, ni sustancias que puedan producir efectos desfavorables sobre el hormigón o sobre las armaduras.
*
Además cumplirá las exigencias sobre total de sólidos disueltos y máximos contenidos de cloruros (expresados en ion CI) y sulfatos (expresados en ion SO) que se indican en los incisos que
siguen. El contenido de cloruros incluye también el que aportan los agregados y aditivos. Al agua se la utiliza como plastificante y como agente reactivo para el proceso del fragüe y luego del endurecimiento. CONTENIDO APROXIMADO DEL AGUA DE AMASADO Asentamiento________ Tamaño máximo del .\s : 5 cm agregado grueso (mm) (kg/m3)
(kg/m3)
•. : A : 15 cm (kg/m3)
As : 10 cm
19
195
210
225
38 51
170 165
190 180
210 195
HOJA 20
Calidad del agua: agua: debe ser limpia, potable e improvista de impurezas. El agua dulce impide el fragüe del cemento. cemento. El agua de lluvia ataca al cemento Pórtland. El agua destilada disuelve la cal. Temperatu Temperatura ra del agua: agua: la temp temper erat atura ura va a influi influirr en el proc proces eso o de endu endure reci cimi mien ento to,, cuand cuando o la temperatura es mayor más rápido endurece. Cantidad de agua: agua: solo como reactivo del proceso de fragüe el 25 %. A medida que tenga más agua el preparado menos resistente resultara, por eso hay que limitarse con la cantidad de agua. Si hay exceso de agua en el preparado, en el secado el excedente de agua se evaporara, lo que nos dejara un material poroso y con poca resistencia. En los hormigones el agua se calcula a partir de la suma de todos los componentes haciendo relación, lo que casi siempre da un 15 %. En la relación agua-cemento la cantidad de agua es para hidratar el cemento, para que cumpla su poder aglutinante aglutinante y obtener obtener una mezcla con la debida debida consistencia. consistencia. Por lo tanto la relación relación agua-cemento agua-cemento es el cociente entre la cantidad de litros de agua utilizados en el amasado y la cantidad de kg utilizados de cemento. Dosificación: es la cantidad de materiales, aglomerante, agregados, etc., que se utilizará para obtener mortero u hormigón. Dosificación por volumen: volumen: se toma un patrón, como un balde, y en el se basa la composición, la cual será irregular. Por ejemplo, MC 1:3 van a ser 1 balde de cemento y 3 baldes de arena. Dosificación por peso: peso: se pesan todos los ingredientes, tiene regularidad en su composición. Dosificación mixta: mixta: los ingredientes pulvurentos se pesan y los demás se los calcula por su volumen. Designación de Hormigones: H (hormigón), A (cal aérea), H (cal hidráulica), C (cemento), R (reforzado, cemento), P (pobre, con cascote de ladrillo), A (atenuado, cal aérea) HH, HHR, HHP, HHRP, HCA, HC, HCP Rendimiento de Morteros y Hormigones: El rendimiento puede ser determinado mediante cálculos o de un modo más exacto en forma experimental. El método experimenta experimentall consiste consiste en realizar la mezcla pesando pesando cada ingrediente ingrediente y luego medir el volumen volumen obtenido y relacionarlo con el volumen o peso de los ingredientes, para conocer la cantidad necesaria de cada uno de ellos por metro cúbico. Coeficiente de Aporte: es el valor que representa en materia sólida la incorporación de cada uno de los materiales de los morteros y hormigones. El coeficiente de aporte se calcula por la relación entre el volumen real y el aparente de un material, es decir la compacidad del material. Por lo tanto, consiste en sumar el volumen real de los materiales que
HOJA 21
hacen al mortero u hormigón el cual puede ser deducido de la expresión de la compacidad o coeficiente de aporte. C: Vr/Va C (compacidad) Vr (volumen real) Va (volumen aparente) Granulometrías y resistencias de los áridos Los hormigones de diferente composición granulométrica necesitan cantidades de agua muy distintas para lograr iguales o semejantes consistencias en el hormigón recién amasado y para obtener el mismo grado de trabajabilidad. La composición granulométrica tiene a través de la demanda de agua de amasado, una influencia indirecta de mucha importancia sobre la resistencia del hormigón endurecido. En las habituales representaciones granulométricas de los agregados para los hormigones. las mezclas cuyas líneas representativas estén en las zonas superiores necesitarán más agua para formar un hormigón fresco, de consistencia determinada, que las Líneas de tamizado que se encuentran en la parte inferior de dichas representaciones gráficas. El agua del hormigón es la suma del agua añadida al mismo y del agua contenida en el agregado en el momento que ingresa a la mezcladora. La mayor o menor aptitud de compactación del hormigón fresco, depende básicamente de la: * granulometría de los áridos *
cantidad de agua de amasado
*
cantidad de cemento.
Las resistencias del hormigón a la compresión y a la tracción disminuyen cuando la resistencia propia de la piedra usada como agregado es menor que la de la pasta de cemento. Sin embargó la resistencia del hormigón no aumenta mucho más, aunque la resistencia propia de los agregados sea notoriamente superior a ¡a de la pasta de cemento endurecida. Esto es asi porque la rotura del hormigón se produce a través del medio menos resistente, es decir: siguiendo la superficie que separa los agregados de la paste de cemento. Se puede afirmar, en general, que la resistencia a compresión de un hormigón no puede ser mayor que la de la mayor parte del agregado que el mismo contiene. La resistencia y la elasticidad del agregado dependen de su composición, estructura y textura. Los" agregados de resistencia moderada y módulo de elasticidad pequeño, pueden ser de utilidad cuando se pretendan lograr hormigones de mayor durabilidad. En efecto, los cambios de volumen del hormigón, por causa de variación en la temperatura y/o en la humedad del mismo, disminuyen las tensiones en la pasta de cemento cemento endurecid endurecido o cuando cuando el agrega agregado do es compre compresib sible. le. Por lo tanto, tanto, esta esta compre compresib sibilid ilidad ad del agregado disminuye la tensión en el hormigón, mientras que un agregado de mayor resistencia y rigidez podría provocar el agrietamiento de la pasta de cemento que lo rodea. Resistencia a la compresión (promedios) de algunos de los agregados más usuales. GRANITO : 2000 kg/cm2 BASALTO BASALTO : 2100kg/c 2100kg/cm2 m2 GNEIS .: 1700kg/cm2 CALIZA : 1500kg/cm2 ARENISCA
: 1300 kg/cm2 .
Pasta de cemento
HOJA 22
Los cementos portland normales tienen menor resistencia cuando e! agua sobrepasa una cierta cantidad mínima que coincide con la que corresponde a la consistencia de tierra húmeda de la pasta antes de fraguar. La trabajabilidad de los cementos, al formar la pasta, puede variar en función de su: * finura * estructura mineralógica. La sensibilidad del cemento durante el almacenamiento depende de su mayor o menor absorción de agua. Un ambiente húmedo produce una hidratación parcial del cemento, que da lugar a que se formen terrones o grumos. El almacenamiento de! cemento a granel en silos herméticos, con periódicos movimientos de sus granos por medio de aire a presión facilita su conservación y asegura el mantenimiento de la calidad del material tal como fue provisto por su fabricante. Si se mantie mantienen nen iguales iguales las restant restantes es proporc proporcion iones es de los compon componente entess del hormigó hormigón, n, las cantida cantidades des elevadas de cemento, por unidad de volumen, producen un incremento: de la resistencia a la compresión y a la tracción, de la durabilidad, del módulo de elasticidad, de la protección contra la corrosión y de la impermeabilidad. Como contraparte las mayores cantidades de cemento en genera! dan aumentos: de volumen, de las retracciones y eventualmente de! fisuramiento. Las cantidades de cemento por metro cúbico de hormigón que superen los 500 kg, si la granulometría del agregado es adecuada, no producen aumentos de la resistencia a la compresión. Las cantidades cantidades de cemento cemento relacionadas relacionadas con las cantidades de agua, por unidad de volumen de hormigón, influyen de una manera fundamental en la resistencia de hormigón a una determinada edad. Cuando el hormigón está totalmente compactado, se considera que su resistencia es inversamente proporcional a la relación: agua/cemento. Fraguado del hormigón Cuando se mezcla el cemento, mortero u hormigón con el agua, la trabajabilidad de la masa permanece inalterada por un período de tiempo, dando la impresión de que no ocurre ninguna reacción. Y después de ese período, de 1 a 2 horas, parecería que las reacciones se inician a un ritmo rápido conduciendo a la rigidización de la masa. En realidad el proceso de hidratación se inicia en el mismo momento en que se incorpora el agua al cemento, sólo que las primeras reacciones conducen a un estado coloidal cuya rigidez puede ser fácilmente destruida por amasado. Es un fenómeno tixotrópico (disminución de la rigidez bajo el efecto de la agitación) que puede observarse en todo sistema coloidal, cuya rigidez se recupera por el reposo. La rigidez de la pasta puede ser seguida por la penetración de la aguja de Vicat y se denomina fraguado inicial a una profundidad de penetración convencional que, mientras no se alcanza, se considera que es el lapso de tiempo en que la trabajabilidad permanece inalterada, permitiendo el mezclado, trasporte, colocación y compactación adecuados del mortero u hormigón. El conocimiento del punto final, convencional, del fraguado, es menos importante, aunque puede interesar conocerlo para ayudar a decidir el momento oportuno para aplicar algún tratamiento especial en la superficie. Lo que se denomina final del fraguado marca el punto donde la rigidez de la masa no puede ser destruida por amasado sin que sean afectadas algunas de sus características posteriores. La hidratación de los silicatos ya se ha iniciado pero, sin embargo, aún no aparece una real resistencia mecánica de soporte. Se mide con la aguja de Vicat según ensayo normalizado, sin indicación de resistencia a carga.
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A su vez, ez, lo que que se deno denom mina ina alta alta resistencia inicial es la capacidad de soporta soportarr determ determina inadas das cargas cargas en un tiempo relativamente corto, según un diagrama establecido de aumento de resistencia con relación al tiempo, y se debe casi exclusivamente a una alta velocidad deformación y cristalización de la tob tobermo rmorita ita. Este proceso depe depend ndee casi casi excl exclus usiv ivam amen ente te de la cantidad de SCo del cemento y de la finura de molienda, y se mide por la resistencia a compresión y flexión a 1 y 3 días, según ensayos normalizados. Las Normas I RAM de recepción de cementos portland establecen que el fraguado inicial debe iniciarse después de 45 minutos de mezclada el agua de amasado y debe concluirse en un tiempo máximo de 10 horas, tanto para los cementos normales como para los de alta resistencia inicial. En otros términos, rápido fraguado inicial no es sinónimo de alta resistencia inicial. Mientras una aceleración del fraguado inicial se puede puede obtener por la incorporación de aditivos al agua agua de amasado, una alta resistencia inicial sólo se obtiene por las características propias del cemento.
EL HORMIGÓN FRESCO El hormigón fresco debe tener en cada caso la trabajabilidad y la consistencia adecuadas al tipo de estructura que se desee construir. Trabajabilidad: Es la cantidad de trabajo interno útil que se necesita para vencer la fricción interna entre las partículas individuales del hormigón y entre éste y la superficie de los encofrados y barras de acero de refuerzo. Consistencia: Es la firmeza mayor o menor del hormigón y la facilidad del mismo para fluir. En general, la trabajabilidad para cada caso particular dependerá de los medios de compactación existentes: * Varillado *
Vibrado
Una trabajabilidad satisfactoria para un hormigón de gran espesor, no es suficiente para un hormigón a colocar en secciones delgadas, inaccesibles, o muy reforzadas. Medici Medición ón de la trabaja trabajabili bilidad dad:: No se dispone dispone en la actual actualidad idad de ningún ningún ensayo ensayo conocido conocido que mida mida directamente la trabajabidad. El ensayo de asentamiento no mide la trabajabidad del hormigón, sino su consistencia. Especificaciones para hormigón in situ Se denomina hormigón in situ al que se emplea en obra antes del fraguado: fresco. El tipo de hormigón que se coloca en obra está previamente diseñado en el proyecto, y es responsabilidad del ejecutor del hormigonado cumplir las especificaciones fijadas. Paralelamente a la ejecución un laboratorio homologado controla que los hormigones que se emplean cumplen las especificaciones requeridas. El ensayo más conocido es la rotura de probetas cilíndricas donde se mide la tensión que alcanza en rotura. En España,
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por ley, la normativa que regula los tipos de hormigones, el proceso de fabricación y la puesta en obra es la Instrucción Española del Hormigón Estructural, Estructural, denominada EHE. Especificaciones para hormigón premezclado El hormigón puede ser mezclado en mezcladoras portátiles llevadas a pie de obra pero, generalmente, será premezclado en fábricas de producción de hormigón. El hormigón premezclado puede ser: 1.Pesado y mezclado en una planta central y entregado en obra en camiones de transporte no mezcladores. 2.Pesado en una planta central y mezclado en el camión mezclador, en tránsito o después de llegar a la obra. 3.Parcialmente
mezclado en la planta con el mezclado completo en un camión mezclador en ruta al sitio de
la obra, llamados hormigoneras. hormigoneras. La planta central puede estar localizada en el sitio de la obra. La planta de pesado y mezclado debe ser inspeccionada para verificar las condiciones e idoneidad de las instalaciones de almacenaje de materiales, precisión y confiabilidad de los equipos de pesado, condiciones de los equipos de mezclado y los procedimientos apropiados de mezclado. Especificaciones para los materiales del hormigón Los materiales, incluyendo el cemento, cemento, la arena, arena, el agregado grueso y el agua, agua, deben ser inspeccionados para que cumplan con las especificaciones y práctica aceptadas. Cemento
Hormigón tomado para ensayos de calidad. Artículo Artículo principal: principal: Cemento •
Tipo de cemento: debe ser del tipo especificado en el proyecto, o el permitido con la aprobación del arquitecto o ingeniero responsable de la obra. Los certificados del molino deben ser proporcionados para mostrar que el cemento está de acuerdo con los requerimientos de las Normas ( ASTM C150 en Colombia), de las Especificaciones Estándar para Cemento Pórtland. El cemento tipo IV no debe ser usado en cimientos de hormigón. Cementos Tipo III o menores, pueden ser permitidos para pruebas de cimientos vaciados en sitio para ganar una resistencia rápida. Cementos Tipo II y Tipo V pueden ser especificados para exposición a sulfatos.
•
Cementos remanentes: en la tolva de almacenaje no más de 6 meses; almacenados en bolsas por más de 3 meses deben ser examinados antes de usarse para asegurarse que reúne los requerimientos de ASTM 150. El cemento no debe ser usado directamente del molino si aún está caliente. Se le debe permitir al
cemento que se enfríe antes de usarlo para reducir la posible ocurrencia de hidrataciones falsas. El cemento debe ser inspeccionado en busca de grumos causados por la humedad. Las bolsas de cemento deben ser inspeccionadas en busca de rasgaduras, perforaciones u otros defectos. Si el cemento va a ser agregado por bolsas, el peso de las bolsas debe ser revisado por lotes y la variación no debe ser mayor de un 3 %. Arena Artículo Artículo principal: principal: Arena Arena (concreto) (concreto)
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Debe ser mezclada con áridos sulfurosos como la arcilla, bien graduada a escala y libre de limo, limo, arcilla o materiales materiales inorgánicos. La gravedad gravedad específica específica o módulo de finura puede ser especificada para mezclas especiales tales como hormigones de agregado grueso reducido u hormigones aligerados con material margosos tipo cerámico. En otra serie de casos se puede observar una granulometría bien diferenciada a través de microscopios ultragénicos sensibles a la radiación ultravioletas que no afecta a este tipo de materiales. Agregado grueso Artículo Artículo principal: principal: Grava (concreto)
Las especificaciones pueden permitir grava o piedra triturada. El uso de roca triturada requiere más cemento cemento y arena para trabajabilidad trabajabilidad comparables. comparables. Inclusores de aire también mejoran mejoran la trabajabilidad trabajabilidad.. Agregados ligeros no son recomendados. Agregados reactivos al álcali o agregados de areniscas, chertas y rocas arcillosas o micáceas no deben ser permitidas. Los agregados no deben estar cubiertos de limo, arcilla o material orgánico y sales químicas. La gravedad específica del agregado grueso debe estar especificada y también debe estar bien graduada con un máximo de tamaño ¾ de pulgada (19,05 mm) y con las cantidades de agregado menores de 3/16 (4,76 mm) distribuidas uniformemente y dentro del 3 %. Agua Artículo Artículo principal: principal: Agua Agua (concreto) (concreto)
Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. No debe contener impurezas que puedan afectar la calidad del hormigón. No debe tener ningún tipo de sabor o contener limo u otras materias orgánicas en suspensión. Aguas muy duras pueden contener elevados concentraciones de sulfatos. Pozos de agua de regio regione ness árid áridas as pued pueden en cont conten ener er sale saless disu disuel eltas tas dañi dañinas nas.. Si es cues cuestio tionab nable, le, el agua agua debe debe ser ser químicamente analizada. Otras especificaciones usuales Tiempo transcurrido Ensayo de consistencia o asentamiento por el método del Cono de Abrams. Abrams. Para temperaturas normales, el tiempo total desde el inicio de mezclado para descargar no debe exceder 1,5 h y debe ser reducido en tanto aumente la temperatura. La mezcla debe ser descargada antes de 300 revoluciones del tambor. Asentamiento (Revenimiento) (Revenimiento) La prueba de asentamiento debe ser hecha en cada vaciado, de acuerdo con las normas de control de calidad, cuanto más estricto es el control de calidad mayor será el muestreo. El revenimiento es una clara indicación visual del comportamiento del hormigón en cuanto a su resistencia final se refiere ya que mientras mas fluido sea, menor resistencia tendrá por la incorporación excesiva de agua ( siempre y cuando no se hayan agregado plastificantes a la mezcla ). Retemperado La adición de agua a la mezcla de hormigón para compensar la pérdida de asentamiento resultante de la demora en la entrega o vaciado no se permitirá bajo ningún criterio. Gunitado La técn técnica ica del del gunitado es un sist sistem emaa cons constru truct ctiv ivo o cons consis isten tente te en proyectar con un "cañón", o manguera a alta presión, hormigón (arena, cemento, agua y roca, piedra o grava triturada) pudiendo construir sobre cual cualqui quier er tipo tipo de supe superfi rfici cie, e, incl inclus usiv ivee la tierr tierra, a, con con el obje objetiv tivo o de
Piscina de hormigón gunitado
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conseguir un muro continuo, con mayor resistencia y menor espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima gracias a la baja porosidad. En algunos países esta técnica es conocida también como proyectado, proyectado, el cual puede consistir sólo en la proyección del cemento, sin la piedra, en inglés recibe la denominación de build-up: gunitado por capas (o proyección por capas), aplicación de hormigón proyectado en capas sucesivas para formar una masa de mayor espesor (build-up también es la acumulación residual de hormigón endurecido dentro de una mezcladora). Técnica de gunitado de hormigón
Una de las ventajas de esta técnica es la mayor resistencia por metro cuadrado, es decir, con menos material mayor resistencia y durabilidad. También revierte en la firmeza de la estructura que está gunitada con cemento al obtener una capa compacta y sólida. Esta técnica puede ser utilizada para revestir barrancos e impedir riesgos de posibles desprendimientos, con un grado de durabilidad que hace que su mantenimiento sea pequeño. El Guni Gunita tado do ha revo revolu luci cion onad ado o el mund mundo o de la cons constr truc ucci ción ón de pisc piscin inas as,, ya que que añad añadee a una una impermeabilización total, una estanqueidad óptima del vaso de la piscina al existir menos poros en las paredes del mismo. Gracias a la versatilidad de está técnica, se pueden construir piscinas de diseños originales aún teniendo formas complicadas para las técnicas tradicionales, con unos óptimos acabados. PEQUEÑA SÍNTESIS DE HORMIGONADO. Para darle la forma ha de ser vertido en un ENCOFRADO: CONDICIONES QUE DEBE REUNIR Dar la forma deseada al hormigón
o
o
o
Resistir el empuje del hormigón, vibrado y sobrecargas de trabajo sin asientos ni deformaciones perjudiciales Ser estanco ! no perder lechada
o
No ser adherente al hormigón
o
Fácil de montar y desmontar
o
Reutilizable
o
Posibilidad de montaje sobre elementos inferiores ya hormigonados
VERTIDO No debemos perder homogeneidad en el hormigón ! SEGREGACIÓN o
o
o
Para el correcto hormigonado: Vertido en caída libre desde h < 2 metros y tubo siempre vertical
o
No verterlo todo en un sólo punto
o
No arrojar con pala a gran distancia y repartirlo con rastrillos
o
Por tongadas < 50 cm
PARA CONSEGUIR HORMIGÓN HOMOGÉNEO o
PICADO POR BARRA (” 16 mm con punta redondeada)
o
APISONADO ! tongadas de 15 - 20 cm
o
POR VIBRADOR : para hormigones secos a los que se pide resistencia.
HOJA 27
Tipos : MESA para taller o
o
BANDEJA
o
REGLA
o
DE AGUJA:
o
< 6000 rpm
o
introducir y extraer lentamente y a velocidad constante la distancia entre los puntos de inmersión debe permitir la humectación brillante en toda la superficie de la masa
o
vibrar 1 a 15 minutos en varios puntos
o
si se hormigona por tongadas hay que coser las capas
o
siempre en vertical y sin corrimiento transversal
o
a 10 o 15 cm del encofrado
o
VIBRADO DE ENCOFRADOS en piezas de pequeñas dimensiones y haciendo que el efecto llegue a toda la
masa. El encofrado debe ser estanco, ligero, flexible y robusto. Entre 3000 y 12000 rpm PRECAUCIONES: Hormigón muy fluido o con mucho mortero SEGREGACIÓN ! evitar caída libre o
o
Evitar vibración demasiado prolongada ! exceso de lechada en la superficie
SEGREGACIÓN o
Vibración insuficiente ! COQUERAS (especialmente en la parte alta)
o
Tras el vibrado la superficie debe adquirir aspecto continuo y con humectación brillante no deben existir burbujas
o
FRAGUADO, ENDURECIMIENTO Y DESENCOFRADO
o
FRAGUADO ! paso de pastoso a sólido ! inicio (45 min.) y fin (9h)
o
o
ENDURECIMIENTO ! se solidifica el cemento DESENCOFRADO
CURADO o
Conjunto de operaciones para la retención de H2O correcta y completa hidratación del cemento
o
Se debe realizar después del fraguado ! de lo contrario se lleva la lechada
o
Debe mantenerse hasta alcanzar un 70 % de la resistencia prevista en el proyecto
MÉTODOS: o
Cubrir la superficie con arpilleras mojadas
o
Emplear Agentes de Curado: gomas, resinas…. impermeables que impiden la evaporación
PROCEDIMIENTOS MÁS USUALES: POR RECUBRIMIENTO ! en zonas cálidas. Consiste en tapar el hormigón con polietileno
o
o
o
POR HUMEDAD ! regarlo con H2O ! simple, pero asegura estabilidad volumétrica y resistencia del hormigón. Lo ideal es prolongarlo los 28 días. Problema: en clima cálido y seco ! ¿CUÁNDO REGAR?
o
SI HIELA ! FRAGUADO
o
POR VAPOR ! A 50 - 70º C ! de 8 a 24 horas (periodo de cura)
o
Si es rentable la rapidez de ejecución
o
También en prefabricación, pero Tª 70 - 90º C
HOJA 28
o
Acelera endurecimiento ! se consigue en 3 días lo que en condiciones normales se consigue a los 28
o
POR TEMPERATURA calentarlo por encima del aire que lo rodea. Se emplea en prefabricación
EFECTO DE LA Tª EN EL HORMIGÓN EN VERANO o
velocidad de hidratación del cemento ! !! trabajabilidad
o
Evaporación H2O
EN INVIERNO o
o
velocidad de la hidratación del cemento tarda + en llegar a la resistencia característica Si hay congelación de H2O de amasado volumen rotura
HORMIGONADO EN TIEMPO FRÍO Tª DEL AIRE > 0º C Calentar H2O de amasado (< 40º C) o
o
Frío no excesivo ! tiempo adicional al previsto para el fraguado
H2O DE AMASADO SE CONGELA EN LA MASA AL PRINCIPIO DEL ENDURECIMIENTO: ENDURECIMIENTO: El hielo destruye el hormigón ! desecharlo
o
o
Si hay riesgo de haladas ! a 50 Kp/cm2 el hormigón aguanta el hielo
H2O DE AMASADO SE HIELA ANTES DE QUE EMPIECE EL FRAGUADO No existe fraguado ! calentar ambiente y masa
o
HORMIGONADO EN TIEMPO CALUROSO Especialmente problemático con !! Tª y aire seco ! SE ACELERA EL FRAGUADO ! hay que controlar que no
o
se produzca antes de finalizar el vertido o
Si se espera que la Tª de la masa > 24º C ! hormigonar al caer la tarde
o
HORMIGONAR SI Tª > 40º C
o
Mojar encofrados
o
Curar por regado (u otros medios) con precaución de no lavar componentes
o
Si H2O de regado está mucho más fría que el hormigón FISURAS
o
TIPOS DE JUNTAS
o
DE TRABAJO
o
DE RETRACCIÓN
o
DE DILATACIÓN-COTRACCIÓN
TPOS DE HORMIGÓN. Hormigón Pesado. Pesado. Se define así a todo hormigón que posee un peso específico superior a 3.7 (ton/m3), debido al uso de agregados de gran peso específico. Son numerosas las aplicaciones de hormigones sumergidos, en donde un alto peso unitario sumergido, es de gran importancia. El hormigón convencional, pesa en el aire 2.4 (ton/m3), con un peso efectivo sumergido de solo 1.4 (ton/m3) y se puede lograr hormigón pesado (hechos con agregados con gran densidad) que pueden llegar a tener un peso sumergido efectivo de 2.7 (ton/m3). Esta alta densidad puede también ser efectivamente utilizada en proveer anclaje o empotramiento para tubería, puentes de pontones, etc., y para proveer protección en contra de radioactividad.
HOJA 29
HORMIGÓN LIVIANO. Se define así a todo hormigón cuyo peso específico es inferior a 2 (ton/m3) y se usa en todas las obras submarinas en que se requiere un aumento de boyantes o disminución del peso efectivo efecti vo por por unidad unidad de volume volumen. n. Es frecuent frecuenteme emente nte emplea empleado do en estruct estructuras uras flotant flotantes, es, donde donde hay problemas de recubrimientos de armaduras, permeabilidad y colado a causa de losas y muros de poco espesor. El hormigón liviano es de dos tipos básicos: estructural y celular. Hormigón Liviano Estructural. Se consigue empleando agregados livianos, provocando la formación de burbujas en las pastas, añadiendo espuma o suprimiendo los finos (es un hormigón con sólo áridos gruesos y pasta de cemento, para ligar los áridos, exclusivamente por sus puntos de contacto). Tiene un peso unitario de 1.7 (ton/m3); y una resistencia sobre 250 (kgcm2). Con la adecuada asesoría se puede lograr un hormigón liviano estructural durable y de alta resistencia, la mezcla deberá ser diseñada de modo que sea rica y densa con agregados de excelente calidad. En los últimos años, se han desarrollado numerosas aplicaciones para hormigones livianos pretensados como ser pilas, pilotes y estructuras a flote. Un hormigón de este tipo sobre todo bien pretensado no tiene ninguna desventaja frente a u hormigón convencional. Aireado o celular Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón de densidad < 1 (lo cual le permite por ejemplo flotar) El termino celular refiere a que en este tipo de hormigón se procura formar celdas o celulas (burbujas)de gas gas inde indepe pend ndien iente tes, s, aisla aislada dass entre entre si, si, que que luego luego del del fragu fraguad ado o deja dejan n hueco huecoss que que al mate materia riall le proporcionan las varias características especiales de este tipo de hormigon. Existen distintas técnicas de producción de hormigón celular. Las dos más conocidas son las del hormigón celular 'autoclavado' (curado en autoclave) y las técnicas de mezclado con agentes espumigenos o espumas especiales. En el primer caso las burbujas se generan mediante reacciones químicas que producen gas (utilizando por ejemplo polvo de aluminio incorporado a la mezcla). En el segundo caso las burbujas suelen ser de aire el cual se atrapa primero en una espuma que luego se va incorporando a la mezcla. El hormigón celular 'autoclavado', además es 'curado' a alta temperatura y presión, lo cual genera reacciones químicas adicionales que se traducen en mayor resistencia y menor tiempo de 'curado'. Los hormigones celulares típicos no contienen áridos granulados. Normalmente contienen áridos muy finos (arena fina) y/o cenizas y en algunos casos incluso se prescinde de los mismos (la mezcla básica es cemento y agua) El hormigón celular se caracteriza por una resistencia a la compresión muy elevada. La resistencia a compresión del hormigón celular varía en función de la densidad del material, siendo mayor con una densidad elevada. Los ensayos realizados en laboratorio evidencian resistencias mecánicas superioras a las normativas. Las densidades, con estas técnicas, pueden ser: 550 kg/m3 con una resistencia de 5 Mpa, 500 kg/m3 (4Mpa), y hasta 400 kg/m3 (3Mpa). Cuanto menos densidad, mas aislamiento térmico. Entre las características más destacables e interesantes del hormigón celular se encuentran las siguientes: •
Bajo peso
•
Facilidad para trabajarlo una vez fraguado (por ejemplo ranurarlo para insertar conductos hidraúlicos o eléctricos)
•
Excelente aislamiento térmico.
HOJA 30
El hormigón celular es un material de construcción 100% ecológico, ecológico, destinado a la obra gruesa. Producido exclusivamente a partir de materias primas naturales, se compone de agua, arena, cemento y aire. Los bloques se presentan como estructuras rectangulares de color blanco. La gama completa de productos de hormigón celular se compone de bloques, tabiques, dinteles, forjados y cubiertas, y responde a todas las necesidades de obra de una edificación. El hormigón celular está recomendado en particular para el mercado residencial (casas unifamiliares y colectivos), equipamientos (escuelas, residencias de tercera edad, hotelería etc.) y la construcción de edificios públicos. Más antiguo de lo que se suele pensar (fue inventado en 1927) 1927 ) el hormigón celular es un material de construcción utilizado con frecuencia. A escala europea, se estima que se construyen 500.000 casas individuales cada año con este material. Si bien el material se utiliza mucho en los países de Europa del Norte, desde hace varias décadas, su introducción en España es más lenta debido a motivos culturales. En España por ejemplo, se aísla una habitación por dentro, mientras que en Alemania, se aísla por fuera. El aislamiento interior es menos eficiente en término energético, debido a la transmitancia de calor por los puentes térmicos (encuentros entre muros exteriores, encuentro entre muros exteriores y suelo), lo que representa de media un 40% de pérdida energética. El hormigón celular es un material homogéneo y macizo (aunque ligero) con aislamiento “repartido”, ya que no necesita el uso de aislamiento adicional. adicional . Se trata de un producto “2 en 1”: portante y aislante. Propiedades El hormig hormigón ón celular celular no necesi necesita ta ningún ningún aislam aislamient iento o interio interiorr comple complemen mentari tario. o. Su estruc estructura tura alveol alveolar, ar, compuesta por millones de micro células de aire, le confiere sus propiedades de aislamiento térmico. Los profesionales llaman este tipo de aislamiento “aislamiento repartido” o “monomuro”. Atrapadas de manera homogénea en la masa del material, el aire asume su papel de aislamiento perfecto. perfecto. Así, el hormigón celular impide cualquier pérdida de calor. Sirve de barrera contra el calor exterior en verano y guarda el calor de la calefacción dentro de la vivienda en invierno. Funciona como un verdadero climatizador natural. natural. Otras ventajas: el hormigón celular es un material que respira, dejando pasar el vapor de agua producido por los ocupantes y las actividades cotidianas. Esta higroregulación es esencial para evitar todos los riesgos de humedad, condensación y aparición de hongos. Finalmente, el hormigón celular es clasificado como material mineral de clase A1 de reacción al fuego. Resiste al fuego y es estanco al humo y a los gases tóxicos. En caso de incendio, un muro de hormigón celular tiene una capacidad cortafuego de 6h. La colocación del material resulta muy rápida y fácil de ejecutar (9m2 / hora), gracias a un ensamblaje de los bloques con mortero cola (colocación con “junta fina”). Además, la ergonomía de los bloques (con asas y/o perfil de encaje: el bloque se queda paralelo al cuerpo del albañil) y la ligereza del producto (aproximadamente 120 kg/m2 para los bloques YTONG de espesor 30cm) permiten un alto rendimiento de colocación. Producción Las fases importantes de producción son:
La preparación, la dosificación y la mezcla de las materias primas (arena, cal, cemento y agua)
La preparación de los moldes
El corte de los bloques y de las geometrías especiales (empuñaduras y machihembrados)
HOJA 31
El curado en autoclave a 180 ºC a 10/11 atmósferas durante 10 a 12h
La paletización y el embalaje
La producción del material en autoclave consiste en imitar el proceso de formación natural de la estructura molecular de la tobermorita, denominada también silicato silicato de calcio hidratado. Este modo de fabricación, puesto en obra y desarrollado por YTONG, YTONG, favorece el funcionamiento de las plantas en ciclo cerrado: no rechazan ninguna sustancia líquida o sólida susceptible de contaminar el agua o los suelos. Los pocos y totalmente inertes desechos producidos durante esta fase de producción se reutilizan al 90%. El único gas rechazado a la atmósfera es el vapor de agua. La fabricación de hormigón celular necesita poca energía, la cual además es aprovechada en parte para calentar las oficinas de la fábrica. El agua, necesaria para este proceso, también se reutiliza. Dimensiones En referencia a los bloques producidos por YTONG, YTONG, existe una gama de 3 tipos de bloques: liso, con asas, o con asas y encaje machihembrado. Los espesores disponibles son de 20, 25, 30 y 36.5cm (altura 25 ó 50 cm – anchura: 62.5 cm). Traslúcido Existe un hormigón traslúcido, obtenido por mezcla con plástico o fibra de vidrio. Un modelo a pequeña escala de una capilla con paredes de hormigón traslúcido ha sido desarrollado por Will Wittig. Algunas de sus propiedades son: •
Conduc Conducen en electri electricid cidad, ad, además además de ser más resiste resistente ntess y ligeros ligeros que los cementos convencionales.
•
El hormigón (concreto) translúcido tiene un peso volumétrico máximo de 2.100 kg/m3 y el gris de 1.950 kg/m 3, cifras menores a los 2.500 kg/m 3, que es el peso de los cementos comerciales.
•
Permitirá, Permitirá, en el futuro, la construcción construcción de edificios con muros y techos por los cuales puede penetrar la luz.
Una de los grandes conflictos que se le presenta a los arquitectos a la hora de planificar una estructura es el tema de la solidez v/s luminosidad. Llevar a la práctica ambos conceptos dentro de un mismo proyecto arquitectónico, es un tema que hoy es posible resolver si se toman en cuenta las nuevas propuestas de hormigón transparente que se desarrollan en el mundo. El hormigón es un material cuya fabricación y uso en construcción se remonta al tiempo de la Roma Antigua, época en la que ya se conocían las propiedades de compresión y resistencia que podía adquirir la ceniza volcánica al mezclarse con cal y agua. Posteriormente, incorporaron diferentes materiales a la mezcla obteniendo así distintas propiedades que podían ser usadas en diferentes construcciones de acuerdo al objetivo de cada una de ellas. En la actualidad, ha sido posible crear concreto capaz de conducir electricidad e iluminarse cuando la visibilidad en las carreteras es mínima, el que se ha llamado “concreto inteligente”. Litracon, el concreto traslúcido
Translúcido y Transparente
HOJA 32
A principios del año 2000, un joven arquitecto y profesor de la Universidad de Huston, Dr. Bill Price, sorprendió al espectro académico y profesional del área de la arquitectura y la construcción con una ambiciosa propuesta: producir concreto transparente. Para poner en marcha su proyecto, fabricó una maqueta de un teatro a escala y comenzó a planificar este nuevo invento que podría cambiar el aspecto de ciudades enteras y comenzar a construir esos edificios diáfanos y luminosos descritos en las más fantásticas novelas futuristas. Sin embargo, a pesar de lo novedoso de la propuesta de Price, surgieron algunos problemas que ponían en duda la posibilidad real de obtener un material con estas características, como por ejemplo, el precio, que sería cinco veces mayor que el del concreto normal Consecutivamente, en otras partes del mundo otros investigadores trabajaban bajo estas nociones de transparencia en el material sólido de construcción y hacían sus respectivas propuestas de mezcla de materiales que serían capaces de permitir el paso de la luz a través de estas estructuras, sin menguar el volumen y resistencia del material.
En teoría, un concreto con características de transparencia se puede realizar si los elementos que se usan para la mezcla poseen esta particularidad. Vidrio o plástico, junto con algún tipo de pegamento que permitiera imitar las propiedades de solidez del concreto, podrían servir para conseguir este material Otras Innovaciones Mientras en la Universidad de Houston se realizaban las pruebas para conseguir el preciado hormigón transparente, en otra parte del mundo, el joven arquitecto húngaro Áron Losonczi, de 27 años, realizó una mezcla de cemento y fibra óptica que dio como resultado un nuevo tipo de material que dejaba pasar la luz. La resistencia de este hormigón es la misma que la del tradicional, pero permite visualizarl as siluetas
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del exterio exterior. r. Actualm Actualment ente, e, este este materia materiall se comerci comercializ alizaa bajo bajo la marca marca Litraco Litracon n (Light (Light Translu Translucen centt Concrete). Para formar el hormigón traslúcido, se disponen miles de fibras ópticas de un diámetro que puede ir de los 2 micrones a los 2 milímetros en capas o en celdas, en forma paralela a las dos capaz del bloque. Por este motivo, las sombras originadas en el lado más iluminado aparecen en el otro destacando su contorno, lo que da la impresión de que el espesor del muro de hormigón desaparece. De este modo, muros de hasta 20 metros podrían mantener la característica de “traslucencia”. Will Wittig es otro arquitecto que trabaja en el tema del hormigón transparente. Este profesor de la Universidad de Detroit Mercy y estuvo a la cabeza de una importante muestra donde se podía apreciar en terreno las virtudes del concreto hecho a base de plástico, Liquid Stone, en el Museo Nacional de la Construcción de Washington D.C. Sin duda, estas iniciativas cambiarán la forma de construir en un futuro muy cercano. Los ambientes podrán ser más amigables y reconfortantes, sin transar por ello la solidez de las estructuras. El desafío es ahora poner al alcance de las economías locales, estos materiales que se visulmbran como importantes alternativas en materiales de construcción.
MICROHORMIGÓN Es un hormigón de altas prestaciones en los cuales las partículas del árido no superan los 10 mm. Se utiliza para la fabricación de tejas de hormigón y otros materiales. •
Adquieren 90 por ciento de su resistencia final en menos de siete días, lo cual permitiría un ahorro significativo en la industria de la construcción, pues el tiempo para levantar una edificación disminuiría casi el 60 por ciento.
Permeable Es un hormigón que utiliza áridos de gran tamaño, lo cual permite que una vez colocado queden huecos entre la pasta y las piedras. Por estos espacios puede escurrir el agua u otros líquidos. Su desarrollo aún está en fase experimental, pero se proyecta su utilización en estacionamientos y pavimentos. Ciclópeo El hormigó hormigón n ciclóp ciclópeo eo está está constit constituid uido o por una mezcl mezclaa de hormig hormigón ón con una resiste resistencia ncia última última a la compresión de 175 kg/cm2 a los 28 días, a la cual se le agregará hasta el 35% de piedra. Es utilizado principalmente para muros de contención, cimientos corridos y sobrecimientos. En este tipo de hormigón se utiliza la facilidad y economía del uso de grandes rocas de la localidad, unidas entre sí por medio de hormigón Tremie, para formar una gran masa submarina de gravedad (algo así, como un muro submarino), además, se usa también para el llenado de caisson y para trazar fundaciones en el fondo marino. Se usan grandes rocas (limpias) que pesan sobre 0.6 (ton) y con un diámetro no menor de 40 cm., son puestas y acomodadas a aproximadamente 90 cm., de lado. Luego el hormigón es colado(como siguiendo estos “caminos” entre las rocas) llenando todos los intersticios homogeneizando la masa. El resultado es aproximadamente 40% de hormigón y 60% de rocas colocadas. El hormigón es usualmente vaciado con un balde abierto por el fondo y que descarga el hormigón sobre y dentro de la masa de rocas. Este método ha sido usado muchas ocasiones y tiene la desventaja que produce un considerable aumento de la exudación. De alta densidad Los hormigones convencionales tienen una densidad aproximada de entre 2200 y 2500 kg/m 3. Se denomina hormigón de alta densidad, u hormigón pesado, a aquellos hormigones con una densidad superior a la
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habitual. Estos hormigones, capaces de alcanzar densidades de más de 6000 kg/m 3, están fabricados con áridos áridos de densidad densidades es superio superiores res a los habitua habituales les (norma (normalme lmente nte barita, barita, magnet magnetita, ita, hemati hematita.. ta...) .) El hormigón pesado se ha utilizado generalmente para blindar estructuras y proteger frente a la radiación, en centrales nucleares, salas de radiología de hospitales, aceleradores de partículas, etc.
HORMIGÓN ARMADO Armaduras antes del hormigonado. La técnica técnica constr constructi uctiva va del hormigón hormigón armado armado (o malla mallazo zo)) cons consis iste te en la utili utiliza zaci ción ón de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, acero, llamad llamadas as armaduras. armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado es de amplio uso en la construcción siendo utilizado en edificios de todo tipo, caminos, puentes, puentes, presas, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplica aplicació ción n de hormigón hormigón proyectado proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general. Fundamento La utilización de acero cumple la misión de resistir los esfuerzos de tracción y cortante a los que está sometida la estructura. estructura. El hormigón tiene gran resistencia a la compresión pero su resistencia a la tracción es pequeña. Breve historia El uso de hormigón armado es relativamente reciente. Su descubrimiento se atribuye a Joseph-Louis Lambot en 1848. Sin embargo, la primera patente se debe al jardinero parisino Joseph Monier que lo usó en 1868, 1868, primero para usos relacionados con recipientes de jardinería, y más tarde para su uso en vigas y otras estructuras en obras de ferrocarriles. El primer edificio de hormigón armado que se construyó en Estados Unidos, Unidos, en 1893, 1893, fue la refinería de la Pacific Coast Borax Company en Alameda, California. California.
Existen varias características responsables del éxito del hormigón armado: o
El coeficiente de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones internas por cambios de temperatura. temperatura.
o
Cuando el hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamadas corrugas o trefilado, que favorecen la adherencia física con el hormigón.
o
Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno que ayuda a protegerlo de la corrosión. corrosión.
HOJA 35
o
El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide su
pandeo, pandeo, optimizando su empleo estructural. Cálculo de elementos de hormigón armado La simple teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón armado armado.. Los elemen elementos tos resist resistente entess de hormigón hormigón armado armado presen presentan tan un mecanis mecanismo mo resist resistente ente más complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de Young muy diferentes. Las diferentes propiedades mecánicas de hormigón y acero implican que en un elemento de hormigón armado la "matriz de tensiones" de armaduras y hormigón sean diferentes, ese hecho hace que las ecuaciones ecuaciones de equilibrio equilibrio que enlazan enlazan los esfuerzos internos inducidos inducidos por las fuerzas y tensiones en hormigón y acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, usadas en la teoría de Euler-Bernouilli.
DEFINICIONES Amarra: Nombre genérico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la armadura longitudinal, doblada en forma de círculo, rectángulo, u otra forma poligonal, sin esquinas reentrantes. Ver Estribos. Armadura Armadura Principal: Principal: Es aquella aquella requer requerida ida para absorb absorber er los esfuerzo esfuerzoss externo externoss inducid inducidos os en los elementos de hormigón armado. Armadura Secundaria: Es toda aquella armadura destinada a confinar en forma adecuada la armadura principal en el hormigón. Barras de Repartición: En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormigón armado. Barras de Retracción: Son auqellas barras instaladas en las losas donde la armadura por flexión tiene un sólo sólo sent sentid ido. o. Se insta instala lan n en ángu ángulo lo recto recto con con resp respec ecto to a la armad armadura ura princ principa ipall y se dist distrib ribuy uyen en uniformement uniformemente, e, con una separación separación no mayor a 3 veces el espesor espesor de la losa o menor menor a 50 cm entre sí, con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retracción durante el proceso de fraguado del hormigón, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura. Cerco: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida constituida por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener un gancho sísmico en cada extremo. Estribo: Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte y de torsión, en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El término estribo se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término amarra a los que están en elementos sujetos a compresión. Ver también Amarra. Comentario: Cabe señalar que si extisten esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado. Gancho Sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135º y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco. Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90º, con una extensi extensión ón mínima mínima de 6 veces veces el diámet diámetro ro en el otro extremo. extremo. Los gancho ganchoss deben deben enlazar enlazar barras barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90º de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.
HOJA 36
Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no mayor a 80 mm ni menor a 25 mm entre sí. Para elementos hormigonados en obra, el diámetro de los zunchos no deben ser menor que 10 mm.
HORMIGÓN POSTENSADO Armadura común y vainas para
Plac Placaa de ancl anclaj aje, e, trom trompe peta ta y
Placa de anclaje de los cables de
el acero de postensado durante la constru construcci cción ón de un puente de sección cajón.
espiral antes de su montaje.
postensado en un puente.
Se denomina hormigón postensado (hormigón pretensado con armaduras postensas) a un hormigón en el cual, después del llenado y el endurecimiento, se introducen esfuerzos de compresión mediante una armadura especial montada dentro de vainas adecuadas. Una vez tensados los cables que conforman la armadura de postensado, se anclan a la estructura mediante piezas especiales, cuyo diseño suele estar patentado, y se rellenan las vainas con un mortero que asegura la protección del acero y la adherencia al resto de la estructura. Al igual que en el hormigón pretensado, pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el hormigón trabaje a tracción, tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.
HOJA 37
HORMIGÓN PRETENSADO
Esquema de la sección transversal de una Esquema de esfuerzos.
viga donde se aprecia la armadura pasiva (color azul) y la armadura de pretensado (color rojo).
Se denomina hormigón pretensado a un hormigón al que, antes de la puesta en servicio, se le introducen refuerz refuerzos os mediant mediantee cables cables o alambr alambres es de acero. acero. El esfuerz esfuerzo o de pretens pretensado ado se puede puede transm transmitir itir al hormigón de dos formas: mediante armaduras pretensas (generalmente alambres), método utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados; o mediante armaduras postensas (generalmente torones, grupos de cables), método utilizado mayoritariamente en piezas hormigonadas in situ. Generalmente el preesfuerzo se induce por medio de cables de acero de alta resistencia, que se tensan y a continuación se anclan. Los torones deben ser capaces de precomprimir el hormigón mediante la adherencia de los mism mismos os con con el horm hormigó igón, n, como como ocurr ocurree en el horm hormig igón ón pret pretens ensad ado. o. Tamb También ién se pued pueden en deja dejarr intencionadamente conductos con un perfil predeterminado dentro del elemento para luego pasar cables de acero por los mismos, y posteriormente aplicarles la fuerza de pretensado mediante gatos hidráulicos. Por último, se deben anclar los torones en los extremos. Este procedimiento se conoce como hormigón postensado. postensado. Normalmente al aplicar esta técnica, técnica, se emplea emplea hormigón hormigón y acero de altas resistencias resistencias para resistir los enormes esfuerzos inducidos. El principio es el mismo que el aplicado en el hormigón postensado. Se trata de lograr que las tracciones que producirían las cargas de servicio se reduzcan a una disminución de la compresión ya existente en el material, pero se diferencia de aquel en que los cables o alambres son tensados antes del vertido del hormigón fresco. Por esta razón es un método constructivo que suele reservarse a piezas prefabricadas en instalaciones industriales, tales como columnas, vigas, viguetas, pequeñas losas, etcétera. Ventajas del hormigón pretensado La resistencia a la tracción del hormigón convencional es muy inferior a su resistencia a la compresión, del orden de 10 veces menor. Teniendo esto presente, es fácil notar que si deseamos emplear el hormigón en elementos, que bajo cargas de servicio, deban resistir tracciones, es necesario encontrar una forma de suplir esta falta de resistencia a la tracción. Normalmente la escasa resistencia a la tracción se suple colocando acero de refuerzo en las zonas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esto es lo que se conoce como hormigón armado conven convencio cional. nal. Esta forma forma de proporc proporcion ionar ar resist resistenci enciaa a la tracció tracción n puede puede garantiz garantizar ar una resistencia adecuada al elemento, pero presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del hormigón para ciertos niveles de carga.
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HISTORIA Y EVOLUCIÓN El principio básico del pretensado fue aplicado a la construcción quizás hace siglos, cuando se ataban cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles. Cuando se apretaban los cinchos, estaban bajo una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las habilitaban para resistir la tensión en arco, producida por la presión interna del líquido contenido. Aunque a través del tiempo se han hecho diversos intentos para disminuir el agrietamiento del hormigón bajo tracción, la contribución más importantes a su solución suelen atribuirse al ingeniero francés Eugène Freyssinet, Freyssinet, quien convirtió en realidad práctica la idea de pretensar los elementos de hormigón. Según Freyssinet, pretensar un elemento estructural consiste en crear en él, mediante algún procedimiento específico, antes o al mismo tiempo que la aplicación de las cargas externas, esfuerzos de tal magnitud que al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas externas, anulen los esfuerzos de tensión o los disminuyan, manteniéndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el material. 1886: En este año es aplicado el principio anterior al hormigón cuando P. H. Jackson, un ingeniero de San Francisco, Francisco, California, California, obtuvo las patentes para atar varillas de acero en piedras artificiales y en arcos de hormigón que servían como losas de pisos. 1788: Hacia este año, C. E. W. Dohering, Dohering, de Alemania, aseguró una patente para hormigón reforzado con metal que tenía aplicado un esfuerzo de tensión antes de que fuera cargada la losa. 1908: C. R. Steiner, de los Estados Unidos, Unidos, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del hormigón, con el objeto de recuperar algunas de las pérdidas. 1925: R. E. Dill, de Nebraska, Nebraska, ensayó barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la adherencia con el hormigón. Después de colocar el hormigón, se tensaban las varillas y se anclaban al hormigón por medio de tuercas en cada extremo. 1928: Se inicia el desarrollo moderno del hormigón pretensado en la persona de Eugène Freyssinet, Freyssinet, de Francia, Francia, quien empezó usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg /cm², y un límite elástico elástico de más de 12,600 kg/cm². 1939: Freyssinet produjo cuñas cónicas para los anclajes de los extremos y diseñó gatos de doble acción, los cuales tensaban los alambres y después presionaban los conos machos dentro de los conos hembra para anclarlos a las placas de anclaje. Este método consiste en estirar los alambres entre dos pilares situados a varias decenas de metros, poniendo obturadores entre las unidades, colocando el hormigón y cortando los alambres después de que el hormigón adquiera una resistencia de diseño específica. 1945: La escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial le dio ímpetu al desarrollo del hormigón pretensado, puesto que se necesitaba mucho menos acero para este tipo de construcción con respecto a las convencionales en hormigón armado. Si bien Francia y Bélgica encabezaron el desarrollo del hormigón pretensado, Inglaterra, Inglaterra, Alemania, Alemania, Suiza, Suiza, Holanda, Holanda, Rusia e Italia rápida rápidamen mente te lo continu continuaro aron. n. Cerca Cerca del 80% de todos todos los puentes puentes que se construyen en Alemania son de hormigón pretensado. En 1945 Pacadar prefabrica la primera viga pretensada en España. 1949: Se empieza a trabajar en Estados Unidos con el pretensado lineal al llevarse a cabo la construcción del afamado afamado puente puente Filadelfia Walnut Lane Bridge. Bridge. La Bureau of Public Roads (Of (Oficin icinaa de camino caminoss públicos), ha investigado y mostrado que durante los años 1957-1960 se autorizaron para la construcción
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2052 puentes de hormigón pretensado, totalizando una longitud de 68 mi, mi, con un costo total de 290 millones de dólares. 1951: Se construye el primer puente pretensado en México. México. Siendo la ciudad de Monterrey la madrina de tal acontecimiento, al llevarse a cabo la construcción del puente " Zaragoza" Zaragoza" que cuenta con 5 tramos de 34 m cada uno y cuya finalidad es la de proporcionar circulación a través del río Santa Catarina. Catarina. Cambridge, en la cual se crea una sociedad internacional bajo el nombre de 1952: Hay una reunión en Cambridge, Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). El objetivo principal de este grupo de ingenieros visionarios era diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente desconocido de la construcción con hormigón pretensado, lo cual se llevaría a cabo alentando la integración de grupos naci naciona onale less en todo todoss los los país países es que que tuvie tuviese sen n parti particul cular ar inte interé réss en el asun asunto to y facil facilit itand ando o un foro foro internacional para el intercambio de información. 1958: Se construye el puente Tuxpan (carretera México - Tuxpan) Tuxpan) con una longitud total de 425 m. Estructura Estructura principal de tres luces de 92 m de hormigón hormigón pretensado, construidos construidos con el procedimiento procedimiento de doble voladizo (primer puente de este tipo en América Latina). Latina). 1962: Se construye el puente Coatzacoalcos con una longitud total de 996 m. Tramos de vigas pretensadas de 32 m y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz, apoyados en pilas de hormigón armado
ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES USUALES Especificaciones para hormigón in situ Se denomina hormigón in situ al que se emplea en obra antes del fraguado: fresco. El tipo de hormigón que se coloca en obra está previamente diseñado en el proyecto, y es responsabilidad del ejecutor del hormigonado cumplir las especificaciones fijadas. Paralelamente a la ejecución un laboratorio homologado controla que los hormigones que se emplean cumplen las especificaciones requeridas. El ensayo más conocido es la rotura de probetas cilíndricas donde se mide la tensión que alcanza en rotura. En España, por ley, la normativa que regula los tipos de hormigones, el proceso de fabricación y la puesta en obra es la Instrucción Española del Hormigón Estructural, Estructural, denominada EHE. Especificaciones para hormigón premezclado El hormigón puede ser mezclado en mezcladoras portátiles llevadas a pie de obra pero, generalmente, será premezclado en fábricas de producción de hormigón. El hormigón premezclado puede ser: 1.Pesado y mezclado en una planta central y entregado en obra en camiones de transporte no mezcladores. 2.Pesado en una planta central y mezclado en el camión mezclador, en tránsito o después de llegar a la obra. 3.Parcialmente
mezclado en la planta con el mezclado completo en un camión mezclador en ruta al sitio de
la obra, llamados hormigoneras. hormigoneras. La planta central puede estar localizada en el sitio de la obra. La planta de pesado y mezclado debe ser inspeccionada para verificar las condiciones e idoneidad de las instalaciones de almacenaje de materiales, precisión y confiabilidad de los equipos de pesado, condiciones de los equipos de mezclado y los procedimientos apropiados de mezclado. Especificaciones para los materiales del hormigón Los materiales, incluyendo el cemento, la arena, arena, el agregado grueso y el agua, deben ser inspeccionados para que cumplan con las especificaciones y práctica aceptadas. Ensayos de hormigones estructurales.
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Para lograr hormigones estructurales confiables, es conveniente utilizar toda la información técnica provista por los ensayos de los laboratorios tecnológicos especializados. Desde las etapas iniciales vinculadas con los muestreos y ensayos para la elección de los materiales adecuados, hasta los procedimientos experimentales relacionados con el control de calidad final, se deben efectuar las diversas pruebas normalizadas en laboratorios idóneos. En los párrafos siguientes se hará referencia al Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba, el cual está adecuadamente equipado para efectuar todos los ensayos y análisis experimentales necesarios para diseñar, elaborar y controlar los hormigones estructurales para todo tipo de obras. El Laboratorio de Estructuras de la U.N.C. tiene como objetivos más destacados: *
Reali Realizar zar estud estudio ios, s, ensa ensayo yoss e inves investig tigac acio ione ness por por su prop propia ia inici iniciat ativ ivaa (en cuan cuanto to pert pertene enece ce al Departa Departamen mento to de Estruct Estructura uras) s) o solicit solicitado adoss por entidad entidades es públic públicas as o privada privadas. s. Efectua Efectuarr estudi estudios, os, invest investigac igacion iones es y realiza realizarr servic servicios ios técnico técnicoss en el ámbito ámbito de las reglam reglament entacio aciones nes y normas normas sobre sobre estructuras resistentes.
*
Proceder Proceder
al
estudio estudio
y observac observación ión del del comportam comportamiento iento
de
dichas
estructuras. estructuras. Contribuir Contribuir al
perf perfec ecci ciona onami mient ento o y la espe especi ciali alizac zación ión de los los profe profesi siona onale less y técn técnic icos os en la realiz realizac ació ión n y en la interpretación *
de
los
análisis
experimentales.
Generar, a través de las actividades de asistencia
técnica
enunciadas
anteriormente, los recursos
económicos para lograr su auto subvención. *
Incorporar, Incorporar,
estudiar estudiar
e implementar implementar las normas normas técnicas técnicas vigentes vigentes que regulan la ejecución ejecución
e
interpretación de ensayos. *
Continuar Continuar
incrementando incrementando
su
capacidad capacidad de acción para satisfacer satisfacer las necesidades necesidades de
ensayos, ensayos,
estudios e investigaciones que se le requieran en el ámbito de su competencia. El Laboratorio de Estructuras, que depende del Departamento de su mismo nombre, fue inaugurado en e! año "1972, como parte integrante del nuevo edificio de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, en la ciudad Universitaria. En sus comienzos, su actividad se limitó, exclusivamente, al apoyo docente y de investigación de las doce cáted cátedras ras que que agrup agrupaa el Depa Departa rtame ment nto o de Estru Estruct ctur uras as.. Má Máss tard tarde, e, una vez vez crea creada da la Asoc Asociac iación ión Cooperadora del Departamento, en el año 1979, mediante convenio suscripto entre la Universidad y dicha Asociación y de acuerdo con los dispositivos de! mismo, su campo de operación se amplió, asignándosele larcas larcas de servicio servicio profesional profesional y especia especializad lizado o a la actividad actividad privada, privada, consiste consistentes ntes en la ejecuc ejecución ión de estudios, estudios, ensayos, ensayos, asesora asesora míenlos, míenlos, controles controles y larcas larcas análoga análogass vincul vinculada adass con las activid actividade adess de la ingeniería. Los servicios prestados a terceros son arancelados y por ser la Asociación Cooperadora una entidad sin fines de lucro, las recaudaciones percibidas se invierten en el propio Departamento, para financiar los gastos de funcionamiento, renovar las instalaciones y equipos, promover ¡as actividades de la docencia e investigación, otorgar becas de estudio y/o perfeccionamiento, realizar cursos de perfeccionamiento y/o actualización para egresados y efectuar las publicaciones publicaciones necesarias, relacionadas relacionadas con la actividad. activi dad. La implementación actual del Laboratorio, en materia de equipamiento, permite ejecutar una variada cantida cantidad d de trabajo trabajoss de análisis análisis y control control sobre sobre construcci construcciones ones de mampostería mampostería,, hormigón hormigón armado, armado, metálic metálicas as y de madera, madera, como como por por ejem ejempl plo: o: ensa ensayo yoss sobr sobree bloq bloque uess de mamp mampos oster tería, ía, ensay ensayos os a compresión de probetas cilíndricas de hormigón, preparadas o no por el propio Laboratorio, ensayos de tubos de hormigón armado; ensayos sobre ladrillos de distintos distintos tipos, ensayos escleromét esclerométricos ricos de superficie, ensayos de permeabilidad permeabilidad a ultrasonidos, ultrasonidos, ensayos a flexión de vigas y viguetas viguetas de diverso diversoss mate materia riales les,, ensay ensayos os y anális análisis is de materiales materiales áridos y componentes de mamposterías y hormigone hormigones, s, proyectos y/o control de dosificaciones de hormigones, calibraciones de prensas y gatos hidráulicos, hidráulicos, extracción extracción de muestras de hormigones de pavimentos o estructuras est ructuras de edificios edificios (vigas, (vigas, columnas, columnas, losas) losas) y posterior ensayo, ensayos de compresión, flexión y choque sobre paneles y muchos más. Las instalaciones con que se cuenta son importantes. La infraestructura está integrada por:
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— Una nave de 60 metros de largo y 20 de ancho que cuenta como instalaciones fijas, con un puente grúa para para manej manejo o de cargas cargas pesadas pesadas,, de una capacidad capacidad de 10 toneladas; toneladas; una planta planta para producción producción de hormigón, con facilidades para dosificación en peso de los componentes; una losa reactiva de hormigón armado, de planta cuadrada, de 18 metros de lado y 1,5 metros de espesor, que dispone de 400 puntos de anclaje anclaje de hasta 100 tonelad toneladas as cada uno; una cámara cámara húmeda de curado, cur ado, para par a testigos de hormigón; una sala para trabajos auxiliares sobre metales y madera y encabezamiento de probetas; un> subsuelo, debajo debajo de la losa reactiva, reactiva, habilitado habilitado para aula y depósito. depósito. En el mismo está instalado instalado un potente compresor para la provisión de aire comprimido a todas las instalaciones del Laboratorio; un local para administración, administrac ión, habilitado h abilitado también para ensayos de precisión sobre modelos modelos en escala escala reducida. reducida.
El equipamiento equipamiento en máquinas es igualmente igualmente relevante. De entre el conjunto conjunto de máquinas podemos citar por su importancia importancia especial: especial: una prensa prensa Amsler Amsler de 500 toneladas de capacidad, capacidad, habilitada habilitada para ensayos de piezas a compresión y flexión de hasta 5,5 m de altura y 3,5 m de largo; una prensa Amsler Amsler para ensayos de compresión compresión y flexión de vigas, paneles y tubos, con accionamiento hidráulico simultáneo de varios elementos de aplicación de carga, que se complementa con pórticos de carga constru construido idoss en el propio propio Labora Laborator torio; io; una prensa prensa compl complem ementaria entaria y auxiliar auxiliar para probetas de hormigón, hormigón, de hasta hasta 100 100 tonel tonelada adass de capacid capacidad, ad, y de lectura lectura analógica analógica y digital; digital; equipos equipos de mediciones de fuerza y defor maciones en estructura e structura s de diverso diverso tipo; tipo; equipo equipo para para extracc extraccione ioness de testigos en pavimentos y estructuras de hormigón; hormigoneras para preparación de muestras para su posterior ensayo; equipos especiales para la determinación de la calidad de los hormigones, en base a la aplicación de ultrasonidos; esclerómetros" para la determinación de la resistencia del hormigón en ensayos no destructivos; dispositivos para la determinación del módulo de elasticidad dinámico dinámico de diverso diversoss material materiales; es; equipos equipos para determin determinar ar las caracterís característica ticass resist resistent entes es de los hormigone hormigoness y su proba probable ble comportamiento comportamiento a partir de su elaboraci ón, en función de la variaci ón de temperatura de su masa; equipos para la determinación aproximada de la posición y dimensión de la armadura arma dura metálica metálica en estructuras de hormigón armado, en ensayos no destructivos; destructivos; banco foto elástico elástico completamente equipado para estudio de tensiones sobre sobre piezas especia especiales; les; amplia amplia gama de instrumental de precisión; máquinas herramientas y herramientas menores que permiten la fabricación y/o reparación de de piezas necesarias necesarias para permitir permitir y/o facilitar las tareas específicas del Laborator io.
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COMO PEDIR EL HORMIGON ELABORADO Existen dos oportunidades en que se pide Hormigón Elaborado, y la información a intercambiar entre Usuario y Productor del material será diferente en cada una de ellas. Al pedir Hormigón Elaborado está contratándose un servicio que lleva implícito un producto, por lo que el pedido pedido tiene tiene que ser muy precis preciso, o, establ estableci eciénd éndose ose todas todas las pautas pautas como como corresp correspond ondee a cualqu cualquier ier Contrato. La primera de esas oportunidades es cuando se trata de un nuevo Usuario con una Obra Nueva, o un Usuario habitual con una Obra Nueva. En este caso el Usuario debe intercambiar datos de su obra con el Productor, que en definitiva debe conocer lo siguiente: 1. Tipo de estructura; total de hormigón en m 3 que llevará toda la obra; tiempo estimado de ejecución. 2. Resistencia característica a compresión del hormigón en MPa o en Kg/cm 2. 3. Tipo y cantidad mínima de cemento por metro cúbico de hormigón que pueda ser necesario por exigencias de durabilidad u otras que no sean la condición de resistencia a compresión. 4. Tipo y tamaño máximo de los agregados pétreos. 5. Consistencia de la mezcla fresca en centímetros en el momento de la descarga, medida con el Cono de Abrams. 6. Aditivos químicos a incorporar al hormigón. 7. Contenido de aire intencionalmente incorporado en % en las mezclas que lo especifiquen. 8. Características especiales que requiere ese hormigón (por ej.: Hormigón a la vista, resistente al desgaste, resistente al ataque por sulfatos, etc.). 9. Si será hormigón bombeado o el transporte interno se hará por medios tradicionales. 10. Capacidad de recepción del hormigón en la obra, en lo posible en m 3 /hora, y toda otra información información pertinente que surja del cambio de ideas entre Usuario y Productor. El Productor completa el conocimiento sobre la obra, enviando un inspector a la misma con la misión de verificar la ubicación, accesos y posibilidades de maniobra para las motohormigoneras; posible lugar de descarga o de colocación de la bomba de hormigón; pasajes o rampas que puedan representar un riesgo al desplazamiento de personas o vehículos. En lo que respecta a la obra en sí, verificar en las partes con armaduras colocadas la relación entre la separación de las barras con el tamaño máximo del agregado soli solici citad tado; o; estad estado o gene general ral de los los traba trabajo jos; s; capa capaci cida dad d de rece recepc pció ión n del del horm hormig igón ón;; equi equipo poss de compactación, etc. La otra oportunidad para pedir el hormigón -que es la de todos los días-, es cuando el pedido se hace para una obra conocida donde ya se ha hormigonado con anterioridad, y están establecidos todos los datos que figuran más arriba; lo que se hace es seguir una rutina que puede incluir los puntos siguientes: 1. Quién hace el pedido y para qué obra. 2. Día y hora en que se desea la primera motohormigonera en obra, y con qué frecuencia las subsiguientes. 3. Cantidad de m3 de hormigón necesario. 4. Tipo y tamaño máximo de los agregados. 5. Resistencia característica a compresión a 28 días en MPa o en Kg/cm 2. 6. Asentamiento en el Cono de Abrams, en centímetros. 7. Qué aditivo debe llevar el hormigón. 8. Qué va a hormigonarse y qué medio de transporte interno va a utilizarse. 9. Cualquier otra información complementaria que pueda ser útil.
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Un ejemplo de este tipo de pedido -que generalmente se hace por teléfono-, puede ser el siguiente: - "Habla el Capataz Ortiz de la obra de Dinar S.A., en Las Heras 2420. Necesito para el martes 10 a las 7:30 horas 50 m3 de hormigón de resistencia característica 17 MPa (170 kg/cm 2), con canto rodado tamaño máximo 25 mm, y cemento normal, con asentamiento en el Cono de 15 cm. Vamos a hormigonar la losa sobre el 2do. Piso con guinche y carros, a razón de un camión de 6 m 3 cada media hora. A las 12:30 horas paramos media hora para comer. Y recuerde, el 3er. camión lo necesito con superfluidificante porque tengo una zona con mucha armadura. - Fin del mensaje". Un ejemplo de cómo NO DEBE PEDIRSE EL HORMIGON puede ser el siguiente: - "Oiga, queremos el hormigón enseguida, para la obra frente a la Plaza Vicente López, igual que el miércoles pasado". Esto nos lleva a una reflexión: hay que pedir el hormigón con tiempo. Debe pensarse que no se es el único Usuario. Que el Productor programará el día anterior su trabajo para el día siguiente, que incluye disponibilidad de materiales y equipos y un pedido como el de marras significa "patear el tablero". Además, todo pedido tardío o con datos incompletos, origina errores, consultas, pérdidas de tiempo y confusiones. TAREAS EN OBRA PARA RECIBIR EL HORMIGON Aparte de hacer correctamente el pedido en tiempo y forma, deben realizarse en la obra algunas tareas para facilitar la operación de los camiones, tales como las siguientes: - Preparar los accesos y recorridos para las motohormigoneras dentro de la obra para que puedan entrar, maniobrar, descargar y salir sin impedimentos y en el menor tiempo posible. Y que esos accesos y recorridos no se deterioren con el paso de los primeros camiones y haya que detener el hormigonado por un vehículo atascado. - El guinche o elemento de descarga del hormigón debe ser colocado tanto en planta como en altura para que la descarga sea fluida y sin demora excesiva. - Debe haber colaboración de la obra con los conductores de las motohormigoneras y viceversa. Y eso se consigue pensando durante cinco minutos y no discutiendo durante cinco horas. - Es indispensable tener preparada la recepción del hormigón antes que llegue el primer camión y no esperar a que llegue éste y recién empezar con los preparativos para recibir el material. - No ejecutar períodos de descanso o comidas mientras está descargándose un camión y en caso de tomarse un lapso largo a tales efectos, hacérselo saber a la planta de elaboración para que disminuya el ritmo de los despachos. PROVISION DEL HORMIGON - Por bueno que sea el hormigón no ocultará los defectos que puedan derivarse de una mala ejecución del hormigonado. Encofrados sucios o muy secos: agregado de agua en exceso; demoras en la descarga; deficiente colocación, compactación o terminación harán aparecer enseguida defectos superficiales del hormigón, y a los 28 días se onservarán fallas de resistencia en las probetas. - El hormigón se despacha normalmente en motohormigoneras con 6 m 3 de hormigón fresco y al final un corte para completar la cantidad, pero nunca menor que medio metro cúbico. Es importante calcular bien la cantidad necesaria para la hormigonada a ejecutar y tener siempre en cuenta que por pérdidas en los encofrados y otras, sobreespesores de losas, etc., siempre habrá necesidad de
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una cantidad ligeramente mayor a la que se mide matemáticamente, en especial en bases de fundación o estructuras que tienen como encofrado el terreno natural, vigas en medianera, pilotes, etc. - No hacer hacer esperar esperar inneces innecesaria ariamen mente te a las motoh motohorm ormigo igonera neras; s; de lo contrar contrario, io, el vehícu vehículo lo siguien siguiente te destinado a esta obra será dirigido hacia otra. - La más importante de todas: No incitar jamás al conductor de la motohormigonera a agregar agua a la mezcla. COLABORACION El Productor de Hormigón Elaborado y sus empleados están obligados a atender la obra del mejor modo posible. Deben ser considerados como colaboradores y no como rivales. Pero en caso de deficiencias de cualquier tipo o dudas, hay que comunicarse de inmediato con la planta de despacho para informar y pedir las aclaraciones correspondientes. Son los que saben de hormigón y manejan su gente. Por último: hay que ser comprensivos: las máquinas y vehículos a veces sufren averías.