INFORME EL HORMIGÓN
Nombre: Diego Vera V. Curso: Bachillerato en ingeniería. Profesor: Pedro Chávez Chávez B. Asignatura: Materiales. Fecha de entrega: 26/06/2017.
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Contenido 1.
Introducción: Introducci ón: ................................................ ..................................................................................................... ................................................................. ............ 4
2.
El hormigón: .................................................. ....................................................................................................... ................................................................. ............ 5 2.2 Hormigón: armado la época de las patentes. ...................................................... 7
2.3
Tipos de hormigones: ................................................. ................................................................................................ ............................................... 8
a) Clínkeres portland: ...................................................... .................................................................................................... .............................................. 8 Figura N°3: Clínkeres portland ..................................................................................... 8 b) Clínkeres aluminosos: ................................................. ................................................................................................ ............................................... 8 c) Escorias siderúrgicas(S): siderúrgi cas(S): ...................................................... ............................................................................................ ...................................... 8 d) Puzolana natural: ........................................................ ...................................................................................................... .............................................. 8 e) Reguladores desfraguados: .............................................. .................................................................................... ...................................... 8 f)
Aditivos de los cementos: .................................................. ........................................................................................ ...................................... 8
PRESCRIPCIONES QUÍMICAS DE LOS CEMENTOS CEME NTOS COMUNES COMU NES.......................................... 9 3.
PRESCRIPCIONES PRESCRIPCION ES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS CEMENTOS ............................... 10 a) Fraguado: .................................................. ....................................................................................................... ............................................................... .......... 10 b) Expansión: ................................................. ...................................................................................................... ............................................................... .......... 10 c) Finura de molido: ........................................................ .................................................................................................... ............................................ 10 d) Resistencias Resistenci as mecánicas: .................................................... ........................................................................................ .................................... 10
3.1 proceso de fraguado y endurecimiento: ................................................................ 11 4.
Cementos portland: ....................................................... ................................................................................................... ............................................ 11 4.1 COMPOSICIÓN COM POSICIÓN QUÍMICA Q UÍMICA .................................................... ........................................................................................ .................................... 12 a) Óxido cálcico libre, CaO: .................................................. ...................................................................................... .................................... 12 b) Óxido magnésico, MgO:................................. MgO:........................................................................................ ....................................................... 12 c) Trióxido de azufre, SO3: ...................................................... .......................................................................................... .................................... 12 d) Pérdida al fuego: ........................................................ .................................................................................................... ............................................ 12 e) Residuo insoluble: insolubl e: ........................................................ .................................................................................................... ............................................ 12 f)
Álcalis: ............................................... ..................................................................................................... ........................................................................ .................. 12
4.2 COMPOSICIÓN POTENCIAL: ....................................................................................... 13 5. Áridos, agua, aditivos y retardantes: .......................................................................... 13 5.1 Áridos: ........................................................................................................................ 13 5.2 Agua: ......................................................................................................................... 14 5.3 Aditivos ............................................... ..................................................................................................... ........................................................................ .................. 15 .......................................................................................................................................... 15
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Bachillerato en ingeniería Universidad Austral de Chile Aditivos más conocidos ................................................................................................ 15 5.4 ACELERADORES ........................................................................................................ 16 5.5 Retardadores ............................................................................................................ 16 6.
Propiedades del hormigón:....................................................................................... 16 6.1 Propiedades del hormigón fresco: ........................................................................ 16 CONSISTENCIA ............................................................................................................. 16 DOCILIDAD .................................................................................................................. 17 HOMOGENEIDAD ........................................................................................................ 17 MASA ESPECÍFICA ....................................................................................................... 17 6.2 Propiedades del hormigón endurecido ............................................................... 17 DENSIDAD ..................................................................................................................... 17 COMPACIDAD ............................................................................................................ 18 PERMEABILIDAD ........................................................................................................... 18 Resistencia al desgaste: ............................................................................................. 18
7.
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN ..................................................... 18
8.
RESISTENCIA DEL HORMIGON A TRACCION ............................................................ 19
9.
Proceso de fabricación del cemento: .................................................................... 19 9.1 Obtención y preparación de materias primas: ................................................... 19 9.2 Molienda y cocción de materias primas: ............................................................. 19 9.3 Molienda de cemento ............................................................................................ 20
10.
Fabricación del hormigón: .................................................................................... 20
11.
Usos y aplicaciones del hormigón: ....................................................................... 21
Entre sus usos más habituales se encuentran: ............................................................... 21
Cimientos y pilotes ...................................................................................................... 21
Muros de contención y de cimentación ................................................................ 21
Losas y forjados de soporte de carga ..................................................................... 21
Armazones y vigas estructurales............................................................................... 21
Carreteras, caminos y aceras ................................................................................... 21
12.
Ventajas del hormigón: .......................................................................................... 21
13.
Desventajas del hormigón: .................................................................................... 21
14.
Propiedades mecánicas:....................................................................................... 22
14.1 Tensión de fluencia: ............................................................................................... 22 14.2 Rotura: ................................................................................................................... 22
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Bachillerato en ingeniería Universidad Austral de Chile 14.3 Ductilidad: ............................................................................................................ 22 15.
Hormigón frente a conductividad térmica: .................................................... 23
16.
Propiedad eléctrica del hormigón: .................................................................. 23
Bibliografía .......................................................................................................................... 24
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1. Introducción: El hormigón es el material de construcción por excelencia de nuestros tiempos. En efecto, hoy en día resulta casi imposible encontrar una construcción en la que no esté presente en alguna parte de la misma, desde tuberías de ferrocarril y pavimentos de carreteras, hasta las grandes obras de ingeniería civil como los puentes, túneles y presas, el hormigón forma parte de nuestra vida. Es aquí donde el diseño de mezclas juega un papel primordial. Efectivamente la dosificación tiene una gran importancia en el resultado final del hormigón y por lo tanto de la estructura de manera que consideremos más que justificada la realización de un estudio que proporcione algunas pautas básicas para el correcto diseño delos hormigones. Con todo, parece lógico que un material formado por agua, cemento y árido, aun correctamente dosificado pueda presentar limitaciones en determinadas situaciones, que se acentúan a una exigencia cada vez mayor del uso del hormigón en nuevos retos tecnológicos. Esto implica que debieran introducirse ciertas modificaciones en su constitución o tecnología, básicamente a través de la incorporación de otros materiales que permitan mejorar las propiedades del hormigón en la dirección deseada,
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2. El hormigón: Es un material polifásico elaborado mediante una mezcla dosificada de cemento, agua, áridos y aditivos. Con ayuda de un sistema moldeante, el encofrado, la pasta fresca adquiere la forma definitiva hasta su endurecimiento.
2.1 Historia del cemento: El empleo del cemento se remonta en el tiempo a las pastas y morteros en época prerromana a obras de mampostería. La palabra cemento tuvo origen en la denominación latina opus caementicium para el material que se empleó durante la república y el imperio romano. Los ingenieros de la época lo fabricaban mezclando y calentando puzolanas machacadas, limos, y en ocasiones cenizas volcánicas. El producto resultante endurecía al añadirle agua, por lo que era un primitivo conglomerante hidráulico (este fue utilizado en grandes obras urbanas entre ellas, el panteón de agripa y las termas del emperador caracalla, construidas entre los años 212 y 216 d.C).
Figura N°1: del panteón de agripa Hasta que en 1759 el ingeniero John Smeaton (1724-1792),que estaba a cargo de la reconstrucción del faro de Eddystone en Plymouth (Inglaterra),se enfrentó con el problema de mejorar la velocidad del fraguado del cemento que empleaba, construidos a base de limos. La clave de la solución fue el descubrimiento de que la velocidad de la reacción de hidratación de la pasta de cemento era directamente proporcional a la cantidad de arcilla contenida en el limo original (el cual no continuo sus investigaciones al termino del faro).
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La arcilla fue un componente clave en las patentes de cemento posteriores. En 1796 el británico James Parker patento el cemento romano, obtenido de la mezcla de minerales de arcilla y carbonato de cálcico. En 1817. El francés Louis Vicat (1786-1861) graduado de la escuela de ingenieros de puentes y camino de parís en1806, desarrollo con un cemento a base de arcilla que empleo durante años 1812 a 1824 en la construcción del puente de Souillac, de 180 m de largo. El uso de ese cemento se hizo muy popular durante algún tiempo y su hijo, Joseph Vicat, fundo la empresa de cementos Vicat.
Figura N°2: Puente souillac
En 1822 otro británico, James Frost, presento una mejora en el cemento romano, a la que patento como cemento británico. Sin embargo, la llegada del cemento portland en 1824, supuso una autentica revolución. Fue patentado por Joseph Aspdin (1778-1855) quien lo bautizo así por la similtud del color del cemento producido con las rocas características de la isla portland. Este cemento, con las lógicas mejoras introducidas a lo largo de los años, es el más utilizado actualmente a nivel mundial.
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2.2 Hormigón: armado la época de las patentes. La mezcla de cemento, agua, arena y fragmentos de roca machacados podía se moldeada mientras estaba fresca hasta que la reacción de la hidratación conseguía el endurecimiento de la pasta, dotándola de resistencia a la compresión. Este producto era el hormigón bautizado en Francia como beton y como concrete en gran Bretaña. Quería verse en él una especie de piedra sintética “artificial Stone” del título de la patente de Aspdin. El principal problema era su deficiente a la tracción, inferior a la de la piedra natural. En plena revolución industrial, era solo cuestión de tiempo dar con una solución, obtenida apenas un cuarto de siglo después de la patente del cemento portland. La primera aplicación de un hormigón reforzado con acero fue la idea del francés François coignet (1814-1888) quien llevo a cabo en 1853 la construcción de un inmueble de cuatro plantas en el número 72 de la rue Charles Michels de Paris. El edificio fue concebido con fines propagandístico para demostrar la aptitud del hormigón como material de construcción y el 100% de la estructura y sus ornamentos fueron fabricados con hormigón encofrados en moldes. Su invención fue presentada en la Exposición Universal de parís de 1855 y un año más tarde se consiguió la patente de un sistema de construcción de hormigón reforzado con barras metálicas. En 1.854 el británico William Boutland Wilkinson (1.819-1.902) ya había patentado un sistema de forjados reticulares construidos con encofrados perdidos de yeso. La propaganda que hizo de su patente demuestra además que Wilkinson ya se había dado cuenta de algunas de las ventajas que tiene el hormigón como material para construcción de edificios: su resistencia al fuego y su capacidad de “proteger” al acero. Otro nombre imprescindible en la historia del hormigón y la “guerra” de las
patentes es el de François Hennebique (1.843-1.921), que comenzó su carrera como albañil. En 1.879 patentó un sistema de construcción que empleaba el hormigón como elemento de revestimiento de perfiles metálicos contra el fuego. Hennebique adquirió numerosas patentes y diseñó una estrategia comercial tan eficaz que la empresa que fundó estuvo muy cerca de lograr un monopolio mundial. los forjados de hormigón sin vigas, construidos por primera vez en 1.906 en los Estados Unidos por Claude A. P. Turner (1.869-1.955). La patente, obtenida en 1.908,los validaba mediante pruebas de carga en las que se sometían al doble de la de servicio. Paralelamente y, al parecer, de forma independiente, el francés Robert Maillard (1.872-1.940) proyectó y realizó un sistema de forjado de hormigón armado sin vigas en 1.908. La principal diferencia entre ambos sistemas era la disposición de las armaduras: Turner las colocaba según las direcciones de los momentos principales (según las “diagonales”).
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2.3
Tipos de hormigones:
a) Clínkeres portland: Son los productos que se obtienen al calcinar hasta fusión parcial mezclas muy íntimas preparadas artificialmente, de calizas y arcillas, hasta conseguir la combinación prácticamente total de sus componentes.
Figura N°3: Clínkeres portland b) Clínkeres aluminosos: Son productos que se obtienen por fusión de una mezcla de calizas y bauxitas de composición y granulometría adecuadas para conseguir un contenido mínimo de alúmina del 36 por 100. c) Escorias siderúrgicas(S): Son granulados de horno alto, que se obtienen por templado o enfriado brusco, con agua o con aire, de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Deben poseer carácter básico e hidraulicidad latente o potencial, así como un contenido mínimo de fase vítrea. d) Puzolana natural: Son principalmente rocas tobáceas, volcánicas vítreas, de naturaleza traquítica alcalina o pumítica. Finamente divididas no poseen ninguna propiedad hidráulica, pero contienen constituyentes (sílice y alúmina) capaces de fijar cal a la temperatura ambiente en presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas. e) Reguladores desfraguados: Son materiales naturales o productos artificiales que añadidos a los clínkeres portland y a otros constituyentes del cemento, en pequeñas proporciones, y molidos conjuntamente, proporcionan cementos con un fraguado adecuado. El regulador de fraguado más usual es el sulfato cálcico en alguna de sus variedades, o en mezcla de ellas. f) Aditivos de los cementos: Son productos que pueden emplearse en la fabricación del cemento, para facilitar el proceso de molienda o bien para aportar al cemento o a sus derivados algún comportamiento específico (inclusores de aire).
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PRESCRIPCIONES QUÍMICAS DE LOS CEMENTOS COMUNES En la tabla 1.1 se incluyen las especificaciones que deben cumplir los cementos comunes, relativos a las características químicas, según la Instrucción RC-97. Los ensayos correspondientes deben efectuarse de acuerdo con la Norma EN 1962:1996.
Tabla N°1: características Perdida calcinación
Tipo de cemento CEM I por CEM III
Todas
Porcentaje masa <=5,00
CEM I CEM III
Todas
<=5,00
Residuo insoluble Contenidos de sulfatos CEMI (expresados en CEM II S03) CEM IV CEM V
Clase resistente
32,5 32,5 R 42,5 42,5 R 52,5 52,5 R Todas
en
<= 3,50
<=4,00
CEM III Contenidos de cloruros Todos puzolanicidad CEM
Todas
<=0,10
Todas
Satisfacer ensayo
el
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3. PRESCRIPCIONES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS CEMENTOS Las características físicas y mecánicas más importantes son: fraguado, expansión, finura de molido y resistencia a compresión. a) Fraguado: La velocidad de fraguado de un cemento viene limitada por las normas estableciendo un período de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual deben producirse el principio y el fin de fraguado. Ambos conceptos se definen de un modo convencional, mediante la aguja de Vicat, ya que el fraguado es un proceso continuo que se inicia al amasar el cemento y se prolonga por el endurecimiento sin solución de continuidad. b) Expansión: Los ensayos de estabilidad de volumen tienen por objeto manifestar, a corto plazo, el riesgo de expansión tardía que puede tener un cemento fraguado debida a la hidratación del óxido de calcio y/o del óxido magnésico libres (El método de ensayo que se utiliza, tanto en España como en el resto de Europa, es el de las agujas de Le Chatelier (Norma europea EN 196-3)). c) Finura de molido: Es una característica íntimamente ligada al valor hidráulico del cemento, ya que influye decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar durante su fraguado y primer endurecimiento. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan sólo en una profundidad de 0,01 mm, por lo que, si dichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte. d) Resistencias mecánicas: Como resistencia de un cemento se entiende la de un mortero normalizado, amasado con arena de características y granulometría determinadas, con relación agua/cemento igual a 0,5, en las condiciones que especifica la Norma UNE 80-101, que es análoga a la Norma europea EN 196-1. La resistencia mecánica de un hormigón será tanto mayor cuanto mayor sea la del Empleado. Pero esta característica no es la única que debe buscarse, ya que por sí sola no garantiza otras igualmente necesarias, o incluso más, como por ejemplo la durabilidad.
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3.1 proceso de fraguado y endurecimiento: El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones químicas de hidratación entre los componentes del cemento. La fase inicial de hidratación se llama fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado sólido. Esto se observa de forma sencilla por simple presión con un dedo sobre la superficie del hormigón. Posteriormente continúan las reacciones de hidratación alcanzando a todos los constituyentes del cemento que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo desarrollo de resistencias mecánicas.
Figura N°4: diagrama de la resistencia del hormigón en (%).
4. Cementos portland: Los cementos portland se obtienen por molturación conjunta de Clinker portland, una cantidad adecuada de regulador de fraguado y, eventualmente, hasta un cinco por ciento de adiciones. Estas adiciones pueden ser una sola o varias entre escoria siderúrgica, puzolana natural, cenizas volantes, filler calizo y humo de sílice.
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4.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA Las características y propiedades del cemento portland están íntimamente ligadas a su composición química y a su constitución potencial.
Figura N°5: composición química a) Óxido cálcico libre, CaO: coexisten normalmente en el cemento anhidro Una parte de la primera se hidrata y pasa a la segunda durante el amasado, por otra parte capaz de hidratarse en el transcurso del endurecimiento, es decir, a edades medias o largas, lo que puede producir fenómenos expansivos. b) Óxido magnésico, MgO: puede presentarse en el Clinker en estado vítreo (por enfriado enérgico) o en estado cristalizado (periclasa), siendo es última forma realmente peligrosa, debido a su lenta hidratación para pasar a hidróxido magnésico en un proceso expansivo. c) Trióxido de azufre, SO3: El azufre proviene de la adición de piedra de yeso que se hace al Clinker durante la molienda para regular su fraguado, pudiendo también provenir del combustible empleado en el horno. d) Pérdida al fuego: la pérdida al fuego proviene de la presencia de adiciones de naturaleza caliza o similar, lo cual no suele ser conveniente. Si el cemento ha experimentado un prolongado almacenamiento, la pérdida al fuego puede provenir del vapor de agua o del C02 presentes en el conglomerante e) Residuo insoluble: Proviene de la presencia de adiciones de naturaleza silícea. f) Álcalis: Provienen en general de las materias primas y se volatilizan en buena parte, encontrándose luego en el polvo de los humos de las fábricas de cemento.
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4.2 COMPOSICIÓN POTENCIAL: Los cuatro componentes principales anteriormente citados -cal, sílice, alúmina y hierro-no se encuentran libremente en el cemento, sino combinados formando silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que son los constituyentes hidráulicos del mismo o componentes potenciales. El silicato tricálcico es el compuesto activo por excelencia del cemento pues desarrolla una resistencia inicial elevada y un calor de hidratación también elevado. Fragua lentamente y tiene un endurecimiento bastante rápido. En los cemento de endurecimiento rápido y en los de alta resistencia aparece en una proporción superior a la habitual. El silicato bicálcico es el que desarrolla en el cemento la resistencia a largo plazo, es lento en su fraguado y en su endurecimiento. Su estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico, por ello los cementos resistentes a los sulfatos llevan un alto contenido de silicato bicálcico. El aluminato tricálcico es el compuesto que gobierna el fraguado y las resistencias a corto. Su estabilidad química es buena frente al agua de mar pero muy débil a los sulfatos. Al objeto de frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico con el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento se añade al clinker piedra de yeso. El aluminatoferrito tetracálcico no participa en la resistencia mecánica, su presencia es necesaria por el aporte de fundentes de hierro en la fabricación del clinker
5. Áridos, agua, aditivos y retardantes: 5.1 Áridos: Como áridos para la confección de hormigones pueden emplearse arenas y gravas naturales o procedentes de machaqueo, que reúnan en igual o superior grado las características de resistencia y durabilidad que se le exijan al hormigón. Las mejores arenas son las de ríos ya que salvo raras excepciones son cuarzo puro por lo que no hay que preocuparse acerca de su resistencia y durabilidad.
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Tabla N°2: Contenidos máximo de finos en el árido Tamaño árido
Porcentaje máximo que Tipo de árido y ambiente pasa por el tamiz 0,063mm Tipo 1 1% Áridos redondeados, Áridos de machaqueo no calizos
Árido grueso 2%
6% Árido fino 10%
15%
Tipo 2 Áridos machaqueo calizos Tipo 3 Áridos redondeados, áridos de machaqueo no calizos para estructura marina. Tipo4 Áridos de machaqueo calizos, áridos de machaqueo no calizos estructura en ambiente normal. Tipo 5 Árido de machaqueo calizo para estructura en ambiente normal.
5.2 Agua: El agua de amasado interviene en las reacciones de hidratación del cemento. La cantidad de la misma debe ser la estricta necesaria, pues la sobrante que no interviene en la hidratación del cemento se evaporará y creará huecos en el hormigón disminuyendo la resistencia del mismo. Dato importante: Puede estimarse que cada litro de agua de amasado de exceso supone anular dos kilos de cemento en la mezcla. Sin embargo una reducción excesiva de agua originaría una mezcla seca, poco manejable y muy difícil de colocar en obra.
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Bachillerato en ingeniería Universidad Austral de Chile Las características del agua para el hormigón deben ser evaluadas para que no produzca reacciones adversar en la mezcla, es por ello que se debe realizar análisis físico-químicos para garantizar su calidad. En la práctica un indicador simple es la potabilidad del agua, con ello podemos determinar si el agua es adecuada para su uso en la mezcla o no. Durante el fraguado y primer endurecimiento del hormigón se añade el agua de curado para evitar la desecación y mejorar la hidratación del cemento. El agua de curado es muy importante que sea apta pues puede afectar más negativamente a las reacciones químicas cuando se está endureciendo el hormigón. Normalmente el agua apta suele coincidir con la potable y están normalizados una serie de parámetros que debe cumplir. Así en la normativa está limitado el pH, el contenido en sulfatos, en ion cloro y los hidratos de carbono.
5.3 Aditivos Aditivos aquellos productos que se incorporan al hormigón fresco con objeto de mejorar alguna de sus características (facilitar su puesta en obra, regular su proceso de fraguado y endurecimiento, aumentar su durabilidad, etc.). Por su importancia creciente, han sido denominados el cuarto componente del hormigón. Existen en el comercio multitud de aditivos que, con el nombre de aceleradores, retardadores, plastificantes, aireantes, impermeabilizantes, etc., ponen a disposición del técnico un medio útil para la confección de hormigones de las más variadas características. Su dosificación, en general inferior a un 5 por 100 del peso del cemento, requiere un cuidado especial, ya que, de no ser la conveniente, puede influir en el hormigón de forma indeseable, a veces opuesta a la que se quería conseguir con el aditivo. Debe tenerse en cuenta que los aditivos mejoran ciertas propiedades de aquellos hormigones que de por si están bien dosificados y preparados.
Figura N°6: Aditivos más conocidos
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5.4 ACELERADORES Son productos que añadidos al hormigón adelantan el fraguado o el endurecimiento del mismo. Entre los aceleradores de fraguado clásicos está el carbonato de sódico, cuya dosificación óptima (que suele oscilar entre el 2 y el5 por 100 del peso del cemento) conviene determinar en cada caso, ya que en pequeñas proporciones actúa como retardador. Los cloruros (de calcio, de aluminio, de carbonato) son aceleradores de endurecimiento.
5.5 Retardadores Los productos de partida empleados para retardar el fraguado del hormigón suelen ser sustancias orgánicas principalmente lignosulfatos o hidratos de carbono. En general las resistencias a compresión muy tempranas (1 a 3 dias9suelen verse disminuidas. Los retardantes son utilizados en tiempos calurosos o cuando la distancia del trasporte der hormigón es larga. Suelen aumentar atracción del hormigón.
6. Propiedades del hormigón: 6.1 Propiedades del hormigón fresco: El hormigón fresco es un material esencialmente heterogéneo, puesto que en él coexisten tres fases: la sólida (áridos y cemento), la líquida (agua) y la gaseosa (aire ocluido). CONSISTENCIA Es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse. Varía con multitud de factores: cantidad de agua de amasado, tamaño máximo, granulometría y forma de los áridos, etc.; el que más influye es la cantidad de agua de amasado. Existen varios procedimientos para determinar la consistencia, siendo los más empleados el cono de Abrams, la mesa de sacudidas y el consistómetro Vebe. Los hormigones se clasifican por su consistencia en secos, plásticos, blandos, fluidos y líquidos.
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DOCILIDAD Se considera como la aptitud de un hormigón para ser puesto en obra con los medios de compactación de que se dispone. Esta trabajabilidad del hormigón está relacionada con su deformabilidad (consistencia), con su homogeneidad, con la trabazón de facilidad de que la masa presente para eliminar los huecos de la misma (aire incluido), alcanzando una capacidad máxima. La docilidad depende: - Cantidad de agua del amasado. - Granulometría de los áridos. (siendo los hormigones de mayor docilidad lo que contienen mayor cantidad de arena). - La dosibilidad es mayor con áridos redondeados que con áridos procedentes de machaqueo. - La dosibilidad aumenta con el contenido del cemento y la finura de este.
HOMOGENEIDAD Es la cualidad por la cual los diferentes componentes del hormigón aparecen regularmente distribuidos en toda la masa, La homogeneidad se consigue con un buen amasado y para mantenerse, requiere un transporte cuidadoso y una colocación adecuada. La homogeneidad puede perderse por segregación (separación de los gruesos por una parte y los finos por otra) o por decantación (los granos gruesos caen al fondo y el mortero queda en la superficie, cuando la mezcla es muy líquida). MASA ESPECÍFICA Masa específica (densidad) del hormigón fresco, sea sin compactar, sea compactado. La variación de cualquiera de ambos valores, que repercute en la consistencia, indica una alteración de la granulometría de los áridos, del contenido en cemento o del agua de amasado, por lo que debe dar origen a las correcciones oportunas. 6.2 Propiedades del hormigón endurecido DENSIDAD (Norma UNE 83.317) o (NCh 170 of16) La densidad o masa específica del hormigón endurecido depende de muchos factores, principalmente de la naturaleza de los áridos, de su granulometría y del método de compactación empleado. Será tanto mayor cuanto mayor sea la de los áridos utilizados y mayor cantidad de árido grueso contenga, bien clasificado; y tanto mayor cuanto mejor compactado esté.
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COMPACIDAD La compacidad, íntimamente ligada a la densidad, depende de los mismos factores que esta, sobre todo el método de consolidación empleado consiste en introducir en un volumen determinado, la mayor cantidad posible de áridos y a mismo tiempo que los huecos dejados por estos se rellenen con la pasta de cemento eliminado por completo las burbujas de aire. Una buena compacidad no solo proporciona una mayor resistencia mecánica (frente a esfuerzos, impactos, desgastes, vibraciones) sino mayor resistencia física (efecto de la helada) y química frente a las acciones agresivas.
PERMEABILIDAD Las dos formas en que él puede penetrar en el hormigón por presión y por capilaridad. Los factores que influyen en la permeabilidad son los mismos que hacen variar su red capilar. Medir la permeabilidades un hormigón es difícil pero existen algunos métodos como permeabilidad bajo presión (UNE 83.309:90) y la permeabilidad por succión (absorción).
Resistencia al desgaste: Como sucede en los pavimentos y carreteras o interiores de construcciones industriales, interesa que el hormigón presente una gran resistencia al desgaste. Para conseguirlo se emplea hormigón seco. Pueden aplicarse también tratamientos superficiales endurecedores, como impregnación por fluosilicatos , silicatacion , ocratacion o carbonatación.
7. RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN La resistencia a compresión simple es la característica mecánica más importante de un hormigón. Su determinación se efectúa mediante ensayo de probetas. El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección.
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8. RESISTENCIA DEL HORMIGON A TRACCION La resistencia a tracción del hormigón a efectos resistentes, es necesario conocer a su valor por que juega un importante papel en ciertos fenómenos, tales como la fisuracion,el esfuerzo cortante, la adherencia de las armaduras. La resistencia a tracción es un valor tanto convencional que depende del tipo de ensayo. Existen tres formas de obtenerla resistencia a tracción por flexotraccion, por hendimiento y por ensayo directo de tracción axil.
9. Proceso de fabricación del cemento: La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas: - Obtención y preparación de materias primas - Molienda y cocción de materias primas - Molienda de cemento
9.1 Obtención y preparación de materias primas: El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la producción de Clinker. La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales de partida: - Caliza y marga para el aporte de CaO. - Arcilla y pizarras para el aporte del resto de óxidos
9.2 Molienda y cocción de materias primas: La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materia prima para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada. La molienda de materias primas (molienda de crudo) se realiza en equipos mecánicos rotatorios, en los que la mezcla dosificada de materias primas es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas. El material obtenido debe ser homogeneizado para garantizar la calidad del Clinker y la correcta operación del horno. Existen diferentes procesos de fabricación del Clinker: - Vía Seca - Vía húmeda - Vía semi-seca - Vía semi-húmeda
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9.3 Molienda de cemento El proceso de fabricación de cemento termina con la molienda conjunta de Clinker, yeso y otros materiales denominados "adiciones" con el fin de conferir al hormigón diferentes propiedades. Los materiales que están normalizados como adiciones, son entre otros: - Escorias de alto horno - Humo de sílice - Puzolanas naturales - Cenizas volantes - Caliza La composición final del cemento dependerá de la resistencia y características adicionales que se quieran conferir al hormigón. La molienda de cemento se realiza en equipos mecánicos en los que la mezcla de materiales es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas
10.
Fabricación del hormigón:
Es muy importante conseguir la mezcla óptima en las proporciones precisas de áridos de distintos tamaños, cemento y agua. Para establecer la dosificación adecuada en cada caso se debe tener en cuenta la resistencia mecánica, factores asociados a la fabricación y puesta en obra, así como el tipo de ambiente a que estará sometido. Hay muchos métodos para dosificar previamente el hormigón, pero son solo orientativos. Las proporciones definitivas de cada uno de los componentes se suelen establecer ensayos de laboratorio. Determinada la dosificación más adecuada, en la planta de hormigón hay que medir los componentes, el agua en volumen, mientras que el cemento y áridos se miden en peso Los materiales se amasan en hormigonera o amasadora para conseguir una mezcla homogénea de todos los componentes. El árido debe quedar bien envuelto por la pasta de cemento. Para conseguir esta homogeneidad, primero se vierte la mitad de agua, después el cemento y la arena simultáneamente, luego el árido grueso y por último el resto de agua
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11.
Usos y aplicaciones del hormigón:
Entre sus usos más habituales se encuentran:
Cimientos y pilotes Muros de contención y de cimentación Losas y forjados de soporte de carga Armazones y vigas estructurales Carreteras, caminos y aceras
La correcta elección del cemento para cada trabajo no sólo dependerá del uso que se le quiera dar y del rendimiento que se requiera del hormigón, sino también del tamaño del proyecto y de la calidad del acabado necesario.
12.
Ventajas del hormigón:
13.
Es un material con aceptación universal, por la disponibilidad de los materiales que lo componen. Tiene una adaptabilidad de conseguir diversas formas arquitectónicas. Tiene la característica de conseguir ductilidad. Posee alto grado de ductilidad. Posee alta resistencia al fuego (resistencia de 1 a 3 horas). Tiene la rapidez de lograr diafragma de rigidez horizontal (rigidez: capacidad que tiene una estructura para oponerse a la deformación de una fuerza o sistema de fuerza) Capacidad resistente a los esfuerzo de compresión, flexión, cote y tracción. La ventaja del hormigón que requiere muy poco mantenimiento.
Desventajas del hormigón:
Las desventajas están asociadas al peso de los elementos que se requieren en las edificaciones por su gran altura. Por otro lado los elementos arquitectónicos que no tiene estructura ya sea tabiques o muebles pueden ser cargas gravitatorias ya que aumentarían la fuerza sísmica por su masa. La adaptabilidad al logro de diversas formas ha traído como consecuencia configuraciones arquitectónicas muy modernas e impactantes pero con deficiente comportamiento sísmico. Excesivo peso y volumen.
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14.
Propiedades mecánicas:
14.1 Tensión de fluencia: En el hormigón la relación entre esfuerzo y deformación es función del tiempo. Fluencia es el aumento de deformación bajo carga constante. Es importante su consideración en el análisis estructural porque las deformaciones diferidas pueden alcanzar valores varias veces mayores que aquellos correspondientes a la deformación instantánea originada por la aplicación de la carga. Si las restricciones son tales que el hormigón sometido a carga sufre deformaciones constantes, la fluencia se manifiesta como disminución progresiva del esfuerzo en el tiempo, fenómeno que se conoce como relajación. Cuando no hay intercambio de humedad con el medio ambiente se habla de fluencia básica.
14.2
Rotura:
Una característica de la rotura del hormigón que es también característica de los materiales cerámicos. Al llegar a una deformación del 2%o en compresión el hormigón o al 3,5%o en flexión el hormigón literalmente estalla de manera abrupta, sin grandes deformaciones. Este tipo de rotura típica del hormigón simple se la llama rotura frágil y es un hecho sumamente peligroso porque significa que las roturas en el hormigón “no avisan”. Es decir, cuando hablamos de rotura en el
hormigón, no hablamos de tensiones admisibles sino de deformaciones límites.
14.3
Ductilidad:
Todo elemento de hormigón armado, por ejemplo, una esta formado por dos materiales: hormigón y armaduras de acero. Si la viga la hacemos de hormigón y sin armaduras (sin barras), ponemos apoyos en los extremos y la parte central, y la cargamos sucesivamente mediante pesos en ambos lados, puede ocurrir que:
Al colocar el primer peso, la viga se deforme un poco. Al colocar el segundo peso, la viga se rompe súbitamente.
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Bachillerato en ingeniería Universidad Austral de Chile En cambio, si a la viga de hormigón le incorporamos barras de acero (hormigón + barras de acero), procedemos de la misma manera que en el caso anterior el resultado sería el siguiente:
Al colocar el primer peso, la viga se deforma un poco. Al colocar el segundo peso, la viga continúa deformándose. Al colocar el tercer peso, la viga se deforma un poco más y aparecen pequeñas grietas. Al colocar el cuarto peso, la viga se deforma más y surgen grietas mayores.
"En general, la viga será más dúctil cuando más ductilidad tenga el acero". Por tanto, el HORMIGÓN necesita la ayuda de las BARRAS DE ACERO para tener DUCTILIDAD.
15.
Hormigón frente a conductividad térmica:
El hormigón se comporta frente a las bajas temperaturas como si se tratase de una piedra natural, siendo su porosidad, así como su grado de saturación en agua, las características que determinan su comportamiento frente a una helada. En efecto, al congelarse el agua introducida en los capilares, aumenta de volumen y ejerce un efecto de cuña que fisura al hormigón. En cuanto a las altas temperaturas, el hormigón se comporta frente a ellas experimentando una serie de fenómenos físico-químicos. EL coeficiente de conductividad térmica del hormigón es mucho más bajo que el del acero siendo sus valores respectivos: 1,1 y 45 Kcal/m2 *h*°c por término medio.
16.
Propiedad eléctrica del hormigón:
Las propiedades eléctricas que lo caracterizan, específicamente lo relacionado a: la resistividad eléctrica. La resistividad eléctrica es una propiedad única para cada material y es el reciproco de su conductividad. Esta propiedad principalmente depende del grado de saturación de los poros del concreto, y dela hidratación de la pasta; y, se ve afectada por el tipo de cemento, la relación agua/cemento, la porosidad de la estructura, entre otros.
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Bibliografía
https://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armado http://www.halinco.de/html/proy-es/tec_const/Horm-Armado/Hn-Ao01.html
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www.ugr.es/~emontes/prensa/HormigonEstructural.pd
www.uhu.es/.../HORMIGON%20BLOQUE%20III%20CALCULO%20PARTE%20I.p
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