Desde su invención en el siglo XIX se ha convertido en el material estructural más utilizado. Su evolución desde las primeras construcciones empíricas con grandes errores de diseño hasta las actuales tipos especializados para cada aplicación ha transcurrido un siglo largo que lo ha consolidado como un material de altas prestaciones. Esta evolución es el resultado de las investigaciones llevadas a cabo en los planos químicos, físicos, mecánicos y estéticos. Su comportamiento al fuego los convierte en el material estructural más seguro antes ese tipo de siniestro. El conocimiento de sus debilidades permite elaborar estructuras seguras y duraderas. Piénsese que la estructuras de hormigón construidas en los años cincuenta están en pleno uso sin señales de deterioro. Por lo que cabe pensar que los nuevos conocimientos en materia de durabilidad permitirán construir estructuras de hormigón relativamente baratas con una vida útil superior a los 150 años.
Una duración que supera la que el dinamismo de las ciudades actuales necesita, dado los rápidos cambios de necesidades por el desarrollo poblacional.
<1.1 Propiedades generales
El hormigón presenta dos estados fundamentales desde el puntos de vista práctico. El estado fresco o plástico en el que admite ser manipulado para su adaptación a los encofrados previstos y el estado endurecido en el que ha adquirido una rigidez tal que impide su manipulación sin producir fracturas visibles o no irreversibles. Estos estados son sinónimos de las fase de colocación en obra y de uso.
1.1.1 Propiedades del hormigón fresco
El hormigón fresco es el producto inmediato del amasado de sus componentes. Desde el primer momento se están produciendo en su masa reacciones químicas que condicionan sus características finales como material endurecido. Reacciones que se prolongan sustancialmente hasta un años después de su amasado. El hormigón fresco es un masa heterogénea de fases sólidas, líquidas y gaseosas que se distribuyen en igual proporción si está bien amasado.
Las propiedades fundamentales de este estado del hormigón son las siguientes:
Consistencia
Docilidad
Homogeneidad
Masa específica
Consistencia: Es la capacidad del hormigón fresco de deformarse. Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams.
Docilidad: Es sinónimo de trabajabilidad del hormigón fresco. Es su capacidad de ser puesto en su lugar de destino con los medios de compactación de que se dispone. Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams.
Homogeneidad: Es la cualidad de distribución por toda la masa de todos los componentes del hormigón en las mismas proporciones. A la cualidad de homogeneidad se opone el defecto de la segregación o decantación. Se mide por la masa específica de porciones de hormigón fresco separadas entre sí.
Masa específica: Es la relación entre la masa del hormigón fresco y el volumen ocupado.
Puede medirse con el hormigón compactado o sin compactar. La densidad del hormigón fresco compactado es una medida del grado de eficacia del método de compactación empleado. Se mide en kg/m3
Tiempo abierto: Es el período de tiempo que transcurre entre el amasado del hormigón y el principio del fraguado. Es una propiedad muy importante pues es en el que se puede manipular el hormigón sin merma de sus características.
1.1.2 Propiedades del hormigón endurecido
El carácter de hormigón endurecido lo adquiere el hormigón a partir del final de fraguado.
El hormigón endurecido se compone del árido, la pasta de cemento endurecido (que incluye el agua que ha reaccionado con los compuestos del cemento) y las red de poros abiertos o cerrados resultado de la evaporación del agua sobrante, el aire ocluido (natural o provocado por un aditivo). Las propiedades del hormigón endurecido son:
La densidad: Es la relación de la masa del hormigón y el volumen ocupado. Para un hormigón bien compactado de áridos normales oscila entre 2300- 2500 kg/m3. En caso de utilizarse áridos ligeros la densidad oscila entre 1000-1300 kg/m3. Y en caso de utilizarse áridos pesado la densidad oscila entre 3000-3500 kg/m3.
Compacidad: Es la cualidad de tener la máxima densidad que los materiales empleados permiten. Un hormigón de alta compacidad es la mejor protección contra el acceso de sustancias perjudiciales.
Permeabilidad: Es el grado en que un hormigón es accesible a los líquidos o a los gases.
El factor que más influye en esta propiedad es la relación entre la cantidad de agua añadida y de cemento en el hormigón (a/c). Cuanto mayor es esta relación mayor es la permeabilidad y por tanto más expuesto el hormigón a potenciales agresiones.
Resistencia: El hormigón endurecido presenta resistencia a las acciones de compresión, tracción y desgaste. La principal es la resistencia a compresión que lo convierte en el importante material que es. Se mide en Mpa (Megapascales) y llegan hasta 50 Mpa en hormigones normales y 100 Mpa. en hormigones de alta resistencia. La resistencia a tracción es mucho más pequeña pero tiene gran importancia en determinadas aplicaciones. La resistencia a desgaste, de gran interés en los pavimentos se consigue utilizando áridos muy resistentes y relaciones agua cemento muy bajas.
Dureza: Es una propiedad superficial que en el hormigón se modifica con el paso del tiempo debido al fenómeno de carbonatación. Un método de medirla es con el índice de rebote que proporciona el esclerómetro Smichtd.
Retracción: Es el fenómeno de acortamiento del hormigón debido a la evaporación progresiva del agua absorbida que forma meniscos en la periferia de la pasta de cemento, y el agua capilar. Es el agua menos fijada en los procesos de hidratación. Además en el hormigón endurecido está presente el agua en distintos estados:
Agua combinada químicamente o de cristalización
Agua de gel
Agua zeolítica o intercristalina
2 Tipos de Hormigón
Hace unos años hablar de hormigón evocaba una instalación sencilla en una obra donde se fabricaba el material de acuerdo a las indicaciones de la dirección facultativa o siguiendo recetas simples tales como 1:2:3 (proporciones de cemento, arena y grava). Hoy en día cabe hacer varios grupos de tipologías de hormigón desde otros tantos puntos de vista:
2.1 Tipos por propiedades
2.1.1 Tipos generales
Básicamente hay dos tipos de hormigón: El hormigón en masa y el hormigón estructural. Éste último es resultado de la inclusión en su masa de barras o alambres de acero para compensar la baja resistencia del hormigón a tracción. Cuando el hormigón es reforzado por armaduras pasivas se llama hormigón armado y cuando es reforzado por armaduras activas se llama hormigón pretensado. Son armaduras pasivas las sufren tensiones cuando se carga el elemento de hormigón al que refuerzan. Y se llaman activas cuando sufren tensiones antes de que el elemento sea cargado.
Las armaduras activas pueden ponerse en tensión antes o después del vertido y endurecimiento del hormigón. Si lo son antes al hormigón resultante se le denomina hormigón pretensado con armaduras postesas. Sin lo son después se denomina hormigón pretensado con armaduras pretesas. Este último se denomina también hormigón pretensado de armaduras adherentes.
El término «tensión» significa esfuerzos unitarios, que pueden ser tanto de tracción como de compresión. Sin embargo, le término «teso» implica una tensión de tracción.
2.1.2 Tipos de hormigón por la resistencia
La EHE establece una serie de valores nominales para la resistencia del hormigón:
Tabla 1
CLASE DE RESISTENCIA N/mm2
20 - 25 - 30 - 35 - 40 - 45 - 50
El valor de 20 N/mm2 está reservado al hormigón en masa. No puede emplearse para otros hormigones Cuando la EHE habla de resistencia tipificada está refiriéndose a un valor característico, o sea, aquel que debe ser igualado o superado por el 95 % de los valores potenciales en la obra. Los comentarios de la Comisión Permanente al apartado 30.2 de la EHE, alude a los valores inferiores al valor característico especificado como «fracciones defectuosas». Esta calificación olvida, quizás que el valor característico es convencional y que se podría haber tomado con igual resultado un valor asociado al cuantil 10 ó 20 %. Los valores inferiores al valor característico no son defectuosos, sino propios de la amasada. Su «inexistencia» sería una contradicción tan grave que «habría que buscarlos», del mismo modo que habría que hacerlo cuando al quitar el último vagón de un convoy observáramos perplejo que «ya no había último vagón».
La EHE cuando habla de un valor concreto de resistencia está refiriéndose a los obtenidos como media de un mínimo de dos determinaciones experimentales con probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura elaboradas de acuerdo con UNE 83301:91 y ensayadas a compresión de acuerdo con UNE 83304:84.
2.1.3 Tipos de hormigón por el endurecimiento
La EHE clasifica a los hormigones por la rapidez relativa de su endurecimiento en función del tipo de hormigón utilizado para su elaboración y la relación agua/cemento.
NN...--- Hormigón de endurecimiento normal
RR...--- Hormigón de endurecimiento rápido
2.1.4 Tipos de hormigón por la docilidad
La EHE mantiene los dos modos de tipificar la docilidad, por consistencia y por asiento.
En esto no cambia respecto de la EHE-91. Tanto la consistencia como el asiento especificados se comprueban experimentalmente con el método del la norma UNE 83313:90. El asiento tiene un rango de 0-12 centímetros.
Tanto para la consistencia como para el asiento se proporcionan tolerancias que permiten tomar decisiones en el control.
Aun que el asiento se presente como un intervalo la expresión «entre» avisa de que el asiento se especifica con un solo valor en cm. Esta es la razón de que en la tabla 6.6.1.3.c el intervalo no se pueda definir y quede pendiente de conocer el valor de «A». La consistencia, por el contrario, se especifica como un intervalo y, al hacerlo como «blanda», por ejemplo, se está queriendo decir «entre 6 y 9 cm.
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