Financiera y Minera Italcementi Group HORMIGÓN Carlos Oyarzabal Schroeder Departamento Técnico-Comercial Cementos Rezola Indice • Componentes del hormigón: – – – – • • • • El cemento El agua Los áridos Los aditivos Fabricación y transporte del hormigón Puesta en obra Ensayos sobre hormigón Métodos de dosificación Financiera y Minera Italcementi Group página 2 Indice • Nomenclatura del hormigón • Tipos de hormigón • H. convencional vs. h. de alta resistencia Financiera y Minera Italcementi Group página 3 Componentes del hormigón. El agua • Servir de fluido para colocar el hormigón e hidratar los componentes/constituyentes hidraúlicos del cemento • Puede ser vehículo de sustancias nocivas para el hormigón • Control de calidad – – – – – Sustancias solubles totales Sustancias solubles en eter Cloruros Sulfatos pH • Ensayos de hormigón variando únicamente el agua de amasado. R28= 80% agua destilada Financiera y Minera Italcementi Group página 4 Componentes del hormigón. El agua • • • • • • pH > 5 Sustancias disueltas <15 g/l Sulfatos, SO4 ,< 1 g/l Cloruros, Cl- , <6 g /l Azucares, 0 g/l Sustancias orgánicas solubles en eter < 15 g/l Financiera y Minera Italcementi Group página 5 Componentes del hormigón. Los áridos • Son materiales inertes, arenas o gravas, que forman parte de la composición del hormigón • Depende de la roca o producto constituyente de los granos: basalto, porfirios, cuarcitas, silex, caliza, margas, gres, baritina, magnetita, pirita, escoria expandida o no, arcillas o esquistos expandidos, piedra pómez, etc.. Financiera y Minera Italcementi Group página 6 Componentes del hormigón. Los áridos ligeros • • • • • • • • Arcillas expandidas Esquistos expandidos Escorias expandidas Piedra pómez Puzolana Vermiculita Perlita ... Financiera y Minera Italcementi Group página 7 Componentes del hormigón. Los áridos pesados • • • • • • • • Calizas duras Dolomías Basalto Cuarcitas Areniscas Granitos Escorias ... Financiera y Minera Italcementi Group página 8 Componentes del hormigón. Los áridos ultrapesados • • • • • Baritina Magnetita Virutas de fundición Chatarras o deshechos de ferralla ... Financiera y Minera Italcementi Group página 9 Componentes del hormigón. Los áridos Financiera y Minera Italcementi Group página 10 Componentes del hormigón. Los áridos. Granulometría y husos g. Financiera y Minera Italcementi Group página 11 Componentes del hormigón. Los áridos • Parámetros físico-químicos • Parámetros físico-mecánicos • Granulometría y coeficiente de forma Financiera y Minera Italcementi Group página 12 Componentes del hormigón. Los áridos: parámetros físico-químicos • • • • • Terrones de arcilla Partículas blandas Partículas ligeras Compuestos de azufre Equivalente de arena – Azul de metileno. Punto azul • Reactividad potencial frente a álcalis Financiera y Minera Italcementi Group página 13 Componentes del hormigón. Los áridos: parámetros físico-mecánicos • • • • • • Friabilidad de arenas. Micro-Deval Desgaste de Los Ángeles de gravas Absorción de agua Estabilidad frente a SO 4Na2 y SO 4Mg Absorción de agua Granulometría y coeficiente de forma Financiera y Minera Italcementi Group página 14 Componentes del hormigón. Los áridos: husos granulométricos • Están descritos en la norma UNE 80101 • No son muy respetados Financiera y Minera Italcementi Group página 15 Componentes del hormigón. Los aditivos • • • • • • • • • Reductores de agua/fluidificantes Reductores de agua de alto rango Aceleradores de fraguado y/o endurecimiento Retardadores de fraguado Inhibidores de fraguado Modificadores del contenido de aire Hidrófugos Colorantes Generadores de expansión Financiera y Minera Italcementi Group página 16 Componentes del hormigón. Los aditivos • Inhibidores de corrosión • Inhibidores de la hidratación del cemento • Biocidas Financiera y Minera Italcementi Group página 17 Componentes del hormigón. Los aditivos • No deben considerarse como productos milagrosos que corrijan defectos de composición o puesta en obra • Siempre deben de ensayarse los aditivos en el laboratorio, a dosis diferentes, antes de proceder a su utilización en obra. Financiera y Minera Italcementi Group página 18 Componentes del hormigón. Aditivos: Reductores de agua o fluidificantes • Aumentan la trabajabilidad para un mismo contenido de agua de amasado sin producir segregación cuando se utilizan como fluidificantes • Disminuyen la cantidad de agua de amasado para una trabajabilidad dada, cuando se utilizan como reductores de agua • Forman parte de estos productos: glucosa, lignosulfonatos, TEA, cloruro cálcico, etc.. Financiera y Minera Italcementi Group página 19 Comp. del hormigón. Aditivos: Reductores de agua de alto rango o superfluidicantes • Aumentan muy significativamente la trabajabilidad para una relación a/c dada, manteniendo constante la cantidad de agua, cuando se utilizan como superfluidificantes • Disminuyen considerablemente la cantidad de agua de amasado para una trabajabilidad dada, cuando se utilizan como reductores de agua de alto rango • También existen los reductores de agua de alto rango y retardadores que se emplean en climas cálidos • Ejemplos: Melamina-sulfonados y naftaleno-sulfonados, éteres poli(carboxílicos) Financiera y Minera Italcementi Group página 20 Comp. del hormigón. Aditivos: R. de agua de alto rango o superfluidicantes a/c Porosidad (%vol), 28d Patrón 0.5 7.5 LS 0.46 6.5 NFS 0.41 5.6 PA 0.33 3.5 Pérdida de cono: • Adición en obra previo a su puesta (adición retardada) • Adiciones sucesivas de pequeñas dosis (ciclos de adición) • Sobredosificación (riesgo segregación y bajada resistencias mecánicas • Combinación con retardadores Financiera y Minera Italcementi Group página 21 Comp. del hormigón. Aditivos: Aceleradores fraguado y/o endurecimiento • Reducen el tiempo de fraguado del cemento • Aumentan o aceleran el desarrollo de resistencias mecánicas iniciales • Ejemplos: cloruro cálcico (¡!), carbonato sódico, formiato sódico, bromuro cálcico, etc. Financiera y Minera Italcementi Group página 22 Componentes del hormigón. Aditivos: Retardadores de fraguado Retrasan o aumentan el tiempo de fraguado del cemento • Ejemplos: sales de lignosulfonatos, sales de ácidos carboxilicos hidroxilados, polímeros de glucosa • Financiera y Minera Italcementi Group página 23 Componentes del hormigón. Aditivos: Inhibidores del fraguado • Impiden el fraguado del cemento • Por ejemplo, el azúcar en dosis superiores al 1% del peso del cemento. Financiera y Minera Italcementi Group página 24 Comp. del hormigón. Aditivos: Modif. del contenido de aire y otros gases • Inclusores de aire: ocluyen microburbujas de aire en la masa del hormigón, separadas y repartidas uniformente • Generadores de gas: producen un gas que queda en mayor o menor medida incluido en la masa del hormigón • Generadores de espuma: producen, por medios mecánicos una espuma estable formada por burbujas de tamaño variable que confieren a la masa una estructura alveolar • Antiespumantes: eliminan el exceso de aire introducido en la masa Financiera y Minera Italcementi Group página 25 Componentes del hormigón. Aditivos: hidrófugos • Hidrófugos no impermeabilizantes • Son sales orgánicas de ácidos grasos de 16-18 átomos de carbono que reducen la hidrofilia de la masa de hormigón en la que se introducen • No obstante, la fabricación de un hormigón compacto con una relación a/c baja es la mejor manera de obtener un hormigón poco o nada permeable al agua Financiera y Minera Italcementi Group página 26 Componentes del hormigón. Colorantes • Normalmente se utilizan sobre hormigones blancos, se trata de colorantes inorgánicos, óxidos metálicos que dosificados en proporciones de ?5% producen los efectos deseados. • Se trata de los óxidos de hierro (rojo), óxido de hierro (negro), oxido de cromo (verde), etc.. Financiera y Minera Italcementi Group página 27 Componentes del hormigón. Aditivos: generadores de expansión • Son sales que producen expansión ya sea: – Controlada: compensando la retracción del cemento – Incontrolada: haciendo expansivo al hormigón o al cemento (Cementos rompedores) Financiera y Minera Italcementi Group página 28 Componentes del hormigón. Aditivos: inhibidores de corrosión • Son sales inorgánicas que contribuyen a la pasivación de las armaduras. Modifican el tiempo de fraguado del hormigón • Ejemplo: nitrito sódico Financiera y Minera Italcementi Group página 29 Componentes del hormigón.Aditivo: inhibidores de la hidratación del cemento • Congelan temporalmente (hasta la adición de un activador) la hidratación del cemento hasta 72 horas, aumentando las prestaciones mecánicas del hormigón tratado. • Ideales para el tratamiento de las remesas de hormigón devueltas y para evitar pegaduras de hormigón en las hormigoneras. Financiera y Minera Italcementi Group página 30 Componentes del hormigón. Aditivos: biocidas • Impiden la descomposición de las materias primas orgánicas de los aditivos impidiendo en su interior el crecimiento de microorganismos Financiera y Minera Italcementi Group página 31 Fabricación y transporte del hormigón • • • • • • Almacenamiento de los materiales Mezclado Problemas en el amasado Transporte Bombeo Hormigón preparado Financiera y Minera Italcementi Group página 32 Fabricación y transporte del hormigón Almacenamiento de los materiales • Áridos – Al aire libre • humedad. De la arena sobre todo – Silos/tolvas • Cemento – Sacos – Silos Financiera y Minera Italcementi Group página 33 Fabricación y transporte del hormigón. Mezclado • Mezcladora – Eje vertical • Hormigonera – Eje horizontal o inclinado Financiera y Minera Italcementi Group página 34 Fabricación y transporte del hormigón. Mezclado • Grava, cemento, arena y por último el agua, o bien: • Grava y parte del agua seguido de cemento, arena y el resto del agua con el aditivo si lo llevase. • Para incrementar la resistencia a tracción: – Mezclado previo de la grava con parte del cemento y el agua, añadiendo después la arena con el resto del cemento y el agua con el aditivo si lo llevase. • Para incrementar la eficacia del aditivo: – Adición retardada del mismo a la mezcla pasta de cemento/agua (sólo para LS, MS y NS) Financiera y Minera Italcementi Group página 35 Fabricación y transporte del hormigón Problemas en el amasado • Falso fraguado – Se producen entre los 0 y 15 minutos – Provienen de la formación de yeso hemihidrato bien en el molino o en el silo de fábrica durante almacenamiento a temperaturas superiores a 120ºC. – Tambien puede producirse con los cementos que tiene carbonatos alcalinos solubles en agua. El remedio es el mismo al anterior. – No se produce aumento de temperatura. Recomendación – Reamasado prolongado y/o utilización de aditivos superfluidificantes sin adición de agua. Financiera y Minera Italcementi Group página 36 Fabricación y transporte del hormigón Problemas en el amasado • Fraguado rápido – – – – Se produce aumento de temperatura El reamasado y los aditivos superfluidificantes no solucionan nada Es necesario vaciar rápidamente la hormigonera. Las causas son: • Contenido de yeso bajo • Contenido de yeso adecuado pero con una baja solubilidad en agua. Recomendación • Vigilancia del contenido de yeso de los cementos y su solubilidad. Financiera y Minera Italcementi Group página 37 Fabricación y transporte del hormigón Transporte • • • • • • Carretillas Bandas transportadoras Volquetes Canaletas Vagonetas Hormigoneras Financiera y Minera Italcementi Group página 38 Fabricación y transporte del hormigón Transporte • Bomba – Curva granulométrica continua – Buena cohesión, debil exudación – Asiento cono Abrams > 10 cm. • Blondin Financiera y Minera Italcementi Group página 39 Puesta en obra • • • • • • • • • Vibración Segregación Centrifugado Juntas de hormigonado Paramentos Curado del hormigón Unión del hormigón Hormigonado en tiempo frío Hormigonado en tiempo caluroso Financiera y Minera Italcementi Group página 40 Puesta en obra • Hormigonado bajo el agua • Hormigonado en el mar Financiera y Minera Italcementi Group página 41 Puesta en obra: vibración • Vibración del encofrado • Vibración en el interior del encofrado – Agujas vibrantes • Vibración superficial – Llanas, reglas vibrantes Nota: No abusar de la vibración en particular cuando se trata de hormigones blandos Financiera y Minera Italcementi Group página 42 Puesta en obra: segregación • Es un fenómeno unido a la heterogeneidad del hormigón cuando se encuentra sometido a diferentes manipulaciones: – Mezclado – Transporte – Caída en los encofrados Financiera y Minera Italcementi Group página 43 Puesta en obra: exudación/segregación Definiciones • Exudación – Forma particular de segregación, agua tiende a migrar a la superficie – Capa delgada, débil y porosa sin resistencias y deficiente durabilidad – Si Vevap>Vmig se generarán fisuras de retracción plástica por afogarado – Efecto positivo(<a/c) induciendo efecto negativo (menor durabilidad) Financiera y Minera Italcementi Group página 44 Puesta en obra: exudación/segregación Definiciones • Segregación – “Separación/decantación de los constituyentes del hormigón en función de su tamaño y densidad” – Genera coqueras y exceso de mortero. Superficies mal acabadas. Repercusiones en la durabilidad y en resistencias mecánicas – Propensión en mezclas poco dóciles o ásperas, muy fluídas o secas, o con gran cantidad de arena Financiera y Minera Italcementi Group página 45 Puesta en obra: exudación/segregación • Segregación (solución) – Granulometría bien estudiada (para largas distancias o grandes alturas) – Incorporación de aditivo aireante – Empleo de cenizas volantes – Evitar vibrado muy prolongados (retracción plástica) – Empleo de áridos gruesos y finos de distinta densidad. (Segregación negativa Financiera y Minera Italcementi Group página 46 Puesta en obra: exudación/segregación • Exudación (solución) – Disminuye con mayor finura del cemento – Empleo de cementos ricos en aluminato tricálcico – Empleo de cenizas volantes – Dosificación de cemento – Empleo de aditivos aireantes Financiera y Minera Italcementi Group página 47 Puesta en obra: centrifugado • Es una técnica muy empleada en la construcción de tubos y otras piezas prefabricadas de revolución como postes • Proporciona un hormigón muy compacto • Produce hormigones heterogéneos debido a la clasificación de tamaños de partículas por densidad que produce el proceso Financiera y Minera Italcementi Group página 48 Puesta en obra: Juntas de hormigonado • Se producen cuando una pieza no puede ser hormigonada de una sola vez. – Deben de ser superficies rugosas – Antes del hormigonado debe de procederse a humedecer el hormigón y después proceder al soplado con aire comprimido. – En las primeras amasadas de estas juntas pueden tener un mayor contenido de arena, sobre todo si el hormigón tiene una proporción piedra/arena > 2. Financiera y Minera Italcementi Group página 49 Puesta en obra: paramentos • Si se trata de un hormigón visto el aspecto del paramento permanecerá expuesto durante años. • Las posibilidades en materia de paramentos son infinitas Financiera y Minera Italcementi Group página 50 Puesta en obra: paramentos • Factores diversos – Calidad, color y dosificación, utilización de pigmentos o colorantes – Naturaleza, tamaño y color de los áridos – Procedimiento de puesta en obra: hormigonado en el sitio, placa prefabricadas, tratamiento de superficie – Diversidad de consistencias del hormigón, sobre todo con la utilización de cemento blanco Financiera y Minera Italcementi Group página 51 Puesta en obra: aspectos de los paramentos Existen múltiples posibilidades • • • • Hormigón visto Hormigón lavado Hormigón tratado con chorro de arena Hormigón abujardado Es importante que: – La estanqueidad del encofrado sea buena – Granulometría, consistencia y plasticidad constantes y adecuadas Financiera y Minera Italcementi Group página 52 Puesta en obra: curado del hormigón Desde el inicio de fraguado o después del desencofrado el hormigón debe ser protegido de la desecación. Puede hacerse por: – Arena húmeda – Riego de agua • No debe realizarse en época de heladas – Productos de curado. Agentes filmógenos base disolvente o agua Financiera y Minera Italcementi Group página 53 Puesta en obra: unión del hormigón • Unión entre dos partes de hormigón endurecido • Unión entre hormigón endurecido y hormigón fresco Para ambos casos se utilizan: – – – – Resinas epoxi Poliésteres Silicatos Lechadas de cemento con emulsiones poliméricas Financiera y Minera Italcementi Group página 54 Puesta en obra: hormigonado en tiempo frío Temperatura ambiente 5 ºC ¡PELIGRO! Financiera y Minera Italcementi Group página 55 Puesta en obra: hormigonado en tiempo frío % resistencia 28 días 100 5ºC 60 20 ºC 20 7 28 Edad en días 90 Financiera y Minera Italcementi Group página 56 resistencia compresión MPa Puesta en obra: hormigonado en tiempo frío 21 20 ºC 14 0ºC 7 -5 ºC 3 7 Edad en días 28 Financiera y Minera Italcementi Group página 57 Puesta en obra: efectos del hormigonado en tiempo frío • Resistencias mecánicas iniciales más bajas • Si el hormigón se ha congelado antes de endurecer la durabilidad disminuye en la misma medida que su resistencia mecánica • La congelación de bordes y esquinas de hormigón que han endurecido pero que están saturadas de agua produce la ausencia de resistencia mecánica • Aparición de fisuras debido a cambios bruscos de temperatura por su acción sobre el hormigón antes de que éste tenga suficiente resistencia mecánica • Cuidado con la utilización de Cl2Ca Financiera y Minera Italcementi Group página 58 Puesta en obra: precauciones hormigonado en tiempo frío • Utilízación de calentadores y arpilleras y demás materiales protectores • Utilización de cementos Portland puros, CEM I 52,5 R • Mínimo retraso en el manejo del hormigón • Calentar el agua y los áridos • Utilícense cuidadosamente los aditivos para hormigón • Utilícense aditivos inclusores de aire • Apartar la nieve, el hielo y la escarcha de todas las superficies que vayan a estar en contacto con el hormigón Financiera y Minera Italcementi Group página 59 Puesta en obra: precauciones hormigonado en tiempo frío • Protéjase el hormigón de la desecación hasta que termine el curado • Calentar mejor con vapor y ventiladores que con estufas • Manténgase la temperatura del hormigón a 12, 10 y 5 ºC en las secciones delgadas, medias o grandes, durante 3 días. Si CEM I 52,5 R ó hay acelerantes durante 2 días • Manténgase la temperatura del hormigón a 5º C durante al menos 4 días más Financiera y Minera Italcementi Group página 60 Puesta en obra: hormigonado en tiempo caluroso Temperatura ambiente 30 ºC ¡PELIGRO! 25 ºC ¡CIUDADO! Humedad relativa 25 ¡PELIGRO! Financiera y Minera Italcementi Group página 61 Puesta en obra: efectos del hormigonado en tiempo caluroso • • • • • • • • • Aumento de la demanda de agua para una consistencia dada Dificultad de control del aire ocluido Rápida evaporación del agua de mezclado Pérdida rápida de asentamiento Aceleración del fraguado Dificultades de manejo acabado y curado Mayor variación dimensional del hormigón endurecido Aumento de la retracción plástica Aumento de la tendencia a fisurarse Financiera y Minera Italcementi Group página 62 Puesta en obra: efectos del hormigonado en tiempo caluroso • • • • • Reducción de la durabilidad Reducción de la resistencia Variaciones de la apariencia del hormigón Disminución de la unión armaduras-hormigón Aumento de la permeabilidad del hormigón. Aumento de corrosión • Posibles juntas frías Financiera y Minera Italcementi Group página 63 Puesta en obra: precauciones del horm. en tiempo caluroso • Humedecer los áridos gruesos en los acopios • Utilización de áridos refrigerados • Uso de hielo picado como agua de amasado hasta 50 % del mismo • Uso de aditivos fluidificantes retardadores • No utilizar aceleradores de fraguado • Píntar las cubas-hormigoneras de color claro o blanco • Evítese el mezclar en demasía en las esperas antes de la descarga Financiera y Minera Italcementi Group página 64 Puesta en obra: precauciones del hormig. en tiempo caluroso • Trabajar de noche • Cubrir y aislar las tuberías de conducción y los depósitos de agua • Investigar la posibilidad de falso fraguado en el cemento • Comenzar a curar tan pronto como sea posible • Proteger el hormigón de la luz solar y de la desecación. Financiera y Minera Italcementi Group página 65 Puesta en obra: hormigonado bajo el agua • • • • Tiene una compacidad acrecentada Hay que evitar el deslavado del hormigón Se hormigona de abajo a arriba rellenando el cajón O por inyección de un mortero sobre un lecho de árido grueso Financiera y Minera Italcementi Group página 66 Puesta en obra: hormigonado en el mar Hay que considerar dos aspectos: • La acción dinámica de la olas degenerando a veces en tempestad • La acción corrosiva de la salinidad de las aguas sobre las armaduras Financiera y Minera Italcementi Group página 67 Ensayos sobre el hormigón Los principales son: • Ensayos previos en laboratorio, en planta y ensayos de control. Determinación de resistencias mecánicas • Determinación de la consistencia • Ensayos de inspección – Testigos – Esclerómetro – Ultrasonidos Financiera y Minera Italcementi Group página 68 Ensayos sobre el hormigón: ensayos mecánicos Ensayo a compresión: • Moldes: Probeta de ?=150 y a=300 • Fabricación de probetas: UNE 83.300 y 83.301 Financiera y Minera Italcementi Group página 69 Ensayos sobre el hormigón: ensayos mecánicos • Refrentado – Refrentado convencional con azufre o mortero de azufre (se cuestiona su validez para HAR) Refrentado con azufre – Refrentado por rectificado con discos de corte de diamante. Grandes exigencias de paralelismo, perpendicularidad y planeidad Refrentado con disco de diamante (ASTM-D2938-79) • Cortadora petrográfica (imprecisiones por alabeo y ángulos de ataque) Podría complementarse con un sistema de pulido preciso – Para HAR: • Método de los discos de neopreno: laborioso, arriesgado y caro • Método de la caja de arena “sand-box” del LCPC: laborioso y caro • Enlucido convencional zunchado con anillos de acero (Univ. de Lakehead) Financiera y Minera Italcementi Group página 70 Ensayos sobre el hormigón: Refrentado con azufre Si la fusión se realiza a temperatura controlada es válido hasta 80 MPa Financiera y Minera Italcementi Group página 71 Ensayos sobre el hormigón: ensayos mecánicos • Refrentado – Refrentado convencional con azufre o mortero de azufre (se cuestiona su validez para HAR) Refrentado con azufre – Refrentado por rectificado con discos de corte de diamante. Grandes exigencias de paralelismo, perpendicularidad y planeidad Refrentado con disco de diamante (ASTM-D2938-79) • Cortadora petrográfica (imprecisiones por alabeo y ángulos de ataque) Podría complementarse con un sistema de pulido preciso – Para HAR: • Método de los discos de neopreno: laborioso, arriesgado y caro • Método de la caja de arena “sand-box” del LCPC: laborioso y caro • Enlucido convencional zunchado con anillos de acero (Univ. de Lakehead) Financiera y Minera Italcementi Group página 72 Ensayos sobre el hormigón: Refrentado con disco de diamante Financiera y Minera Italcementi Group página 73 Ensayos sobre el hormigón: ensayos mecánicos • Refrentado – Refrentado convencional con azufre o mortero de azufre (se cuestiona su validez para HAR) Refrentado con azufre – Refrentado por rectificado con discos de corte de diamante. Grandes exigencias de paralelismo, perpendicularidad y planeidad Refrentado con disco de diamante (ASTM-D2938-79) • Cortadora petrográfica (imprecisiones por alabeo y ángulos de ataque) Podría complementarse con un sistema de pulido preciso – Para HAR: • Método de los discos de neopreno: laborioso, arriesgado y caro • Método de la caja de arena “sand-box” del LCPC: laborioso y caro • Enlucido convencional zunchado con anillos de acero (Univ. de Lakehead) Financiera y Minera Italcementi Group página 74 Ensayos sobre el hormigón: sistema de curado Influencia del curado en la resistencia mecánica 550 Resistencia con tela 500 450 Resistencia con bolsa R28d (MPa) 400 350 15 per. media móvil (Resistencia con tela) 15 per. media móvil (Resistencia con bolsa) 300 250 200 150 0 200 400 600 800 nº de ensayo Financiera y Minera Italcementi Group página 75 Ensayos sobre el hormigón: cono de Abrams Financiera y Minera Italcementi Group página 76 Ensayos sobre el hormigón: ensayos mecánicos • Formas de rotura de las probetas: Financiera y Minera Italcementi Group página 77 Métodos de dosificación de hormigones Los más utilizados son: • • • • • • Método de Fuller Método de Bolomey Método de Faury Método de Dreux-Gorisse Método de La Peña (*) Método de ACI (*) (*) Métodos definidos por sus resistencias mecánicas NOTA: Una dosificación debe de modificarse cuando cambie en 0,2 el módulo de finura de algún árido Financiera y Minera Italcementi Group página 78 Nomenclatura del hormigón T - f’c / C / TM DC T : HM = H. masa HA = H. armado HP = H. pretensado / Tipo de ambiente Cl.gral exp.+Cl. esp. exp. f’c : resistencia característica en MPa 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 DC : dosificación de cemento en Kg/M3 C : Consistencia TM : Tamaño máximo de árido, en mm Seca Plástica Cl. gral. exposición : I, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IIIc, IV Blanda Fluida Cl. esp. exposición : Qa+Qb+Qc+H+F+E EJEMPLO: HA - 30 / B / 20 / IIIa+Qb Financiera y Minera Italcementi Group HM - 250 / P / 25 / IIa Tipos de hormigón • Hormigones: – Convencionales en masa o armado (HM, HA) – Altas resistencias finales o iniciales (HAR, HARI) – De altas prestaciones (HAP) • HPAP (h. poroso de altas prestaciones) • HAC (h. autocompactable) – Otros y Especiales • Refractario, ligero... Financiera y Minera Italcementi Group página 80 Tipos de hormigón • Otros hormigones especiales – Contenidos altos de adición, de regulador de fraguado, de poros (celulares, espumados...) – Hormigones ligeros y pesados – Hormigones cavernosos – Con fibras – Refractarios, proyectados... – Con polímeros (PPCC, PIC o PC) – Pigmentados, con laterita, etc... Financiera y Minera Italcementi Group página 81 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia • Hormigones convencionales – Hormigones de Rc a 28 días de 25-35 Mpa, – No requieren un excesivo nivel tecnológico o de control – Actualmente con limitaciones en a/c y contenido en cemento para cumplir requisitos de durabilidad (EHE) Financiera y Minera Italcementi Group página 82 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia • Hormigones de altas resistencias – Hormigones de Rc a 28 días ? 50 Mpa (factor de referencia) – Hormigones de muy alta resistencia HMAR, fck> 70MPa (h. resistentes) – Superhormigones SPH, fck>100 Mpa (h. ultrarresistentes). Entre ellos: • Hormigón de polvo reactivo (Bouygues) • Hormigón especial industrial (Bureau Cadoret Consulting.) Financiera y Minera Italcementi Group página 83 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia • Hormigones de altas resistencias – Requieren determinado nivel tecnológico y un control de calidad elevado – Comportamiento mecánico diferente al de los convencionales – EHE. El anejo 11 recoge una serie de recomendaciones Torres Petronas - Kuala Lumpur (Malasia) Financiera y Minera Italcementi Group página 84 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia • Hormigón de altas prestaciones – “High performance Concrete (HPC) o “Beton hautes performances (BHP)” – Los HAP engloban, entre otros, a los HAR (para algunos autores ambos conceptos son equivalentes) e implican; • • • • • • Resistencias mecánicas : fck> 50 Mpa Factor de referencia: Resistencia a la tracción directa. Durabilidad Permeabilidad: Kp< 10-14 m/seg Estabilidad de volumen A/c < 0,45 Financiera y Minera Italcementi Group página 85 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia – Para otros; • Se producen HAP sin ser HAR – Hormigones con MS de Rc media con durabilidad mejorada – Rc de 25 a 30 MPa pero autocompactables Financiera y Minera Italcementi Group página 86 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia • Importancia de los componentes - Hormigón convencional • - Resistencia pasta de mortero menor que áridos sanos. Rotura por agotamiento de la capacidad de la pasta (propagación de superficies de rotura circunvalando al árido). Hormigón alta resistencia - Altas dosificaciones de cemento y baja relación a/c generan un fuerte incremento de capacidad resistente de la pasta de mortero. Rotura por agotamiento del árido (factor determinante en HAR). Mayor importancia en este aspecto en el árido grueso que el fino (Rc y Ec) Financiera y Minera Italcementi Group página 87 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia Efecto tamaño máximo del árido en Rc y Ec Relación entre tensiones Dmáx 10mm/D máx 20mm 1,2 Rc Ec 1,15 1,1 1,05 1 0,95 2 7 28 56 91 Edad (días) Referencia: Aitcin Financiera y Minera Italcementi Group página 88 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia Ambos tienen propiedades comunes con algunas salvedades: • Resistencias mecánicas – Diferente diagrama tensión-deformación (a compresión) • Evolución lineal hasta tensión máxima • Deformación para tensión máxima algo superior • Mayor módulo de elasticidad (no como indica la EH-91) Financiera y Minera Italcementi Group página 89 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia – Mayor resistencia a la flexión que el hormigón convencional, pero superior a la prevista – Retracción similar hasta 75 Mpa de Rc. Mayores retracciones a mayores resistencias – 50-75% de coeficiente de fluencia del HAR en relación al convencional – Mayor exotermía en la hidratación • Durabilidad – Mayor compacidad conlleva mejor comportamiento en términos de: Financiera y Minera Italcementi Group página 90 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia – Menor permeabilidad del agua y de los cloruros que el hormigón convencional – Resistencia hielo-deshielo al menos equivalente. No está demostrada la necesidad de aireantes en los HAR. – La adición de MS entre el 10 y el 20% (w/wc) confiere igual o mayor resistencia química que hormigón convencional con cementos SR – La MS reduce el PH, pero no parece ser suficiente para afectar negativamente a la pasividad del acero. Mayor compacidad implica mayor protección. Financiera y Minera Italcementi Group página 91 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia – La MS reduce el riesgo de reacción árido-álcali en función de su proporción – La resistencia a la abrasión aumenta con la Rc. Función también del árido empleado. • Análisis estructural – Métodos de cálculo de elementos a flexión en hormigones convencionales son utilizables en HAR con matizaciones. – Ductilidad. Siendo el HAR más elástico y más frágil la ductilidad en las secciones es importante. Financiera y Minera Italcementi Group página 92 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia – En elementos a flexión, la ductilidad está claramente influenciada por la armadura existente. Deben emplearse armaduras de compresión y cercos suficientes cuando se requiera una ductilidad importante. Los HAR rompen con carácter explosivo. – Parece tener un peor comportamiento a la fatiga a compresión y mejor a tracción Financiera y Minera Italcementi Group página 93 Hormigones convencionales vs. hormigones de alta resistencia Ventajas del HAR – Sensible ahorro de material en columnas o soportes o mayor carga portante a igualdad de tamaño – En vigas permite elementos más esbeltos y de mayor longitud. Permite la reducción del peso propio – Menor creep (fluencia). Menores pérdidas de pretensado. – Mayor resistencia a acciones ambientales físicas y químicas – Mejores acabados Financiera y Minera Italcementi Group página 94 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia Ventajas del HAR (continuación) – Economía de volumen de hormigón, espacio construído, de transporte, reducción de elementos: • Reducción de sección en tableros y pilas (consiguiente disminución del peso propio) • Menores secciones y volúmenes en edificación (mayor superficie disponible, p.ej.; aparcamientos, o mayor número de plantas para la misma altura) • El proyectos con problemas de estabilidad o flechas • Mayor durabilidad en ambientes extremos (p.ej.;Noruega) Análisis de costes Financiera y Minera Italcementi Group página 95 Análisis de costes H-250 Con pantallas H-250 Sin pantallas H-600 con pantallas H-600 sin pantallas H-800 con pantallas H-800 sin pantalla s Volumen de hormigón considerado (m3 ) 20753 27485 8103 18320 6036 16016 Superficie en planta del total de pilares de la edificación 6485 8589 2532 5725 1886 5005 Coste total de los pilares de la estructura, MM de pts. 430 586 286 577 275 650 Incremento de superficie utilizable en la edificación estudiada, m2 - - 3953 2864 4599 3584 Financiera y Minera Italcementi Group página 96 Hormigón convencional vs. Hormigón de alta resistencia Inconvenientes – Riguroso control del material y su puesta en obra – Normativas actuales aún insuficientes. Las que hay están basadas en propuestas empíricas para resistencias mecánicas inferiores. – Precio sensiblemente superior (materiales, contenidos, control de calidad...) Financiera y Minera Italcementi Group página 97 El hormigón: un material con futuro Gracias por vuestra atención Financiera y Minera Italcementi Group página 98