1 Sumario
Hoy en día la tecnología del hormigón ha dejado de ser una ciencia joven, la gran cantidad de trabajos de investigación durante este periodo respalda esta afirmación, actualmente los hormigones no son fabricados solo con áridos finos, áridos grueso, agua y cemento, existen adiciones minerales y aditivos químicos, que ya han pasado a formar parte de una mezcla de hormigón convencional. Los hormigones de alto desempeño, hormigones translucidos son quizás la mejor representación de la evolución de la tecnología del hormigón, sus características optimizadas simplemente hacen de estos hormigones los más adecuados para la gran cantidad de aplicaciones. En el medio en que trabajamos, en latino America y en el mundo existe la falsa afirmación que un hormigón de alto desempeño es solo aquel que posee las características de alta resistencia y mejorada durabilidad, sin embargo la definición de hormigón de alto desempeño es mucho más amplia y alcanza a una gran variedad de hormigones, pudiendo ser un hormigón de alto desempeño aquel hormigón optimizado en su costo y trabajabilidad, que cumple los requerimientos de resistencia y durabilidad; en el presente trabajo se realiza el estudio de los denominados hormigones de alto desempeño. Durante la pasada década a decir de destacados investigadores, la tecnología del hormigón alcanzo su punto más alto de desarrollo, esto debido principalmente a dos puntos principales: El desarrollo de tecnologías especiales, las cuales no hubieran sido posibles de lograr sin el desarrollo alcanzado por la industria química de aditivos. El desarrollo de modelos con aproximaciones coherentes, racionales y científicamente fundadas para caracterizar las propiedades del hormigón. Esto conjuntamente con el desarrollo de programas que permiten implementar estos modelos y hacer su uso muy sencillo. Esperamos que el siguiente trabajo fortalezca e enriquezca el poco o escaso conocimiento que tiene el hombre y la humanidad sobre el hormigón translucido. Que cambie nuestra forma de ver como al hormigón tradicional gris, opaco a uno translucido.
2 En el mundo cambiante en que vivimos, en donde no hay barreras, en donde el hombre hace realidad sus anhelos y los concreta. Mejorando el medio, un país y el mundo en donde vivimos, haciendo edificios ecológicos o los llamados edificios verdes También que amplié, que abra los conocimientos sobre los diversos tipos de materiales utilizado en la industria de la construcción Así mismo que nos oriente sobre los adecuados usos y aplicaciones que se deben de dar, para tener no solo comodidad sino también seguridad. A continuación analizaremos, describiremos y conoceremos diferentes técnicas nuevas, modernas de elaboración del hormigón translúcido.
3 I. Introducción A continuación en la presente investigación se presentara un novedoso e innovador material de construcción como es el hormigón translúcido que presenta entre algunas de sus características, su resistencia y que tiene un costo muy similar al de un hormigón tradicional y también entre las mas relevantes esta que adquiere el 90% de su resistencia final en un periodo menor a los 7 días. Estas características le permitirán a la sociedad en que vivimos un ahorro significativo en costos de construcción, sobre todo administrativos y financieros, pues el tiempo de construcción disminuiría casi un 60 %. Además en esta investigación se tratara de inculcar que el hormigón translúcido cuenta con propiedades mecánicas incluso superiores a las del hormigón tradicional, haciendo posible la construcción de edificios con muros trasparentes que sustituyan al vidrio, pisos translúcidos de menor peso y densidad, pero de igual o incluso mayor resistencia, haciendo que todas estas propiedades sean una alternativa real y valida para tener en cuenta en la industria de la construcción tanto en nuestro país como en todo el mundo. También se pueden realizar estructuras poli-cromáticas que resistan las condiciones climáticas, sísmicas y físicas más exigentes, y el aprovechamiento en transmisión de electricidad y datos a través del hormigón, al igual que ahorros en la iluminación y en la calefacción de las construcciones. El costo del producto, comparado con el hormigón tradicional no es demasiado alto, haciendo muy atractivo el producto y para su fabricación no se requieren cambios en las fábricas de cemento actuales. Adicionalmente, se ha incorporado al desarrollo la transmisión de electricidad que permitirá expandir las opciones de materiales en la industria de la construcción. Este desarrollo es una tecnología que mejorará sustancialmente el concepto de hormigón que se tiene actualmente, ya que por el momento no existen formulaciones ni métodos para obtener hormigones translucidos así como conductores de electricidad. .
4 II. Objetivos de la investigación 2.1 Objetivo general de la investigación. El objetivo general de esta investigación es dar a conocer y proponer un nuevo material de construcción, de acuerdo a las necesidades que se vive hoy en día en nuestro país y en el mundo como es el ahorro de energía y tener construcciones e edificios arquitectónicamente mas estéticos y también todo esto debido a la necesidad de ir cambiando e innovando de acuerdo a los nuevos tiempos que se están viviendo. Considerando que el 41% de la industria de construcción de muros a nivel nacional usa hormigón convencional, el 30% usa ladrillo, mientras que el 27% utiliza maderas, metal y papel preformado y solo un 2% bloques de cementos y combinaciones . (1. Publicado el 03 Agosto 2010 por el Ingeniero Constructor de la U. Andrés Bello Eduardo Bravo en Twitter).
5 2.2 Objetivos específicos de la investigación. 1 Objetivo: Conocer que es el hormigón translucido, cuales son sus componentes, su proceso de elaboración, sus propiedades y como se pude insertar en la industria de la construcción. 2. Objetivo: Analizar que es el hormigón translucido, cuales son sus componentes, su proceso de elaboración, sus propiedades y como se pude insertar en la industria de la construcción. 3. Objetivo: Describir que es el hormigón translucido, cuales son sus componentes, su proceso de elaboración, sus propiedades y como se pude insertar en la industria de la construcción. 4. Objetivo: Conocer y analizar su proceso de instalación, las ventajas y desventajas que presenta esta nuevo tipo de material de construcción. 5. Objetivo: Proponer y dar a conocer un nuevo e innovador material de construcción
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III. Desarrollo del tema
7 3.1 Historia del Hormigón Translucido La historia del Hormigón Translúcido comienza en el año 1999, cuando el arquitecto estadounidense Bill Price, desarrollo la primera muestra de este material. Bill Price comenzó a preguntarse sobre la translucidez relacionada con el hormigón, analizando la posibilidad de fabricar un hormigón que permitiera el paso de la luz. La primera muestra realizada por Price fue el resultado de un estudio que trató de encontrar cuáles de los principales componentes del hormigón era posible sustituir para alcanzar la translucidez y, aún así, mantener su composición básica. De esta manera, el primer Hormigón Translúcido fue realizado a base de pedazos de vidrio y plástico translúcido. Sin embargo las fantásticas visiones de Bill Price lo llevaron a fabricar diferentes tipos de muestras de Hormigón Translúcido y aún hoy, durante estos días, Price sigue perfeccionando su invento a fin de adaptarlo a cualquier condición de uso. Muchos han tratado, y algunos lo han logrado, de alcanzar y concretar un hormigón con estas características, sin embargo, la real invención del Hormigón Translúcido se le atribuye a un joven arquitecto de 28 años de origen húngaro llamado Áron Losonczi. Aron Losonczi en el año 2001, tuvo la idea de combinar un material constructivo tan conocido como es el hormigón con un material que permita traspasar la luz. Durante sus estudios de postgrado en Estocolmo. Aron tuvo la posibilidad de desarrollar su idea, analizando y estudiando la manera más eficaz de combinar estos dos materiales, con el fin de crear un Hormigón Translucido. Posteriormente en México en el año 2005 surge una nueva línea de investigación de unos ingenieros civiles, de la UAM (universidad autónoma metropolitana de México) Joel Sosa Gutierrez y Sergio Omar Galvan, que pretenden contribuir sustancialmente al diseño estructural y arquitectónico de la infraestructura de la industria de la construcción mediante la introducción de su producto reinventando el hormigón translúcido con nuevas tecnologías y aditivos especiales en este mercado.
8 En la actualidad el hormigón tradicional es usado en la industria de la construcción, está integrado de manera general, por cemento, agua y áridos (finos y gruesos). Como es el conocido por todos, el hormigón tradicional, es de color gris, cuya gran densidad impide que la luz pase a través de él, razón por la cual, tampoco es posible distinguir cuerpos, colores y formas a través de él. Como es de imaginarse, un hormigón con las características de ser translucido permitirá una mejor interacción entre la construcción y de su entorno, creando así ambientes mejor iluminados de manera natural, al tiempo de reducir significativamente los gastos de colocación y mantenimiento del hormigón. Con la finalidad de suprimir, de eliminar éstos y otros inconvenientes, pensaron en el desarrollo de un hormigón translúcido, pero también al permitir el paso de la luz a través de él, trabaja mecánicamente de manera más eficientemente que un hormigón tradicional.
9 3.2 Descripción de la invención del hormigón translucido La invención que da objeto del siguiente trabajo que describiremos a continuación, se refiere a la formulación de un novedoso tipo de hormigón translúcido, que al tiempo de permitir el paso de la luz a través de él, mecánicamente trabaja de manera más eficiente que los hormigones tradicionales. Los detalles característicos de este nuevo y novedoso hormigón se muestran claramente en la siguiente y breve descripción. La matriz utilizada en la formulación de este hormigón fue del tipo aglutinante, para darle la rigidez necesaria y también puede ser cualquier matriz o aglutinante polimérico, preferentemente dos matrices pueden ser utilizadas; una epóxica y la otra poli carbonatada, acompañadas cada una de sus respectivos catalizadores, para que al reaccionar químicamente, se forme el hormigón (al endurecerse). En la formulación también se utiliza cemento tipo Portland, preferentemente blanco, para la formulación de este nuevo tipo de hormigón. Los agregados utilizados en la fabricación y formulación fueron fibras de vidrio, fibras de polipropileno, sílice, sílice sol coloidal y fibras ópticas. Opcionalmente pueden utilizarse elementos pétreos como agregados, por ejemplo gravas, arenas, etc. La matriz o aglutinante epoxídico utilizado para la formulación de este hormigón, es el éter diglicidílico del bisfenol A (DGEBA), que es deshidratado a vacío a 80° C durante 8 horas antes de su empleo. El equivalente epoxídico de la resina fue determinado por método potenciométrico. El endurecedor utilizado es la dietilentriamina (DETA), que debe ser deshidratada sobre tamices moleculares antes de su empleo. Se escogió un policarbonato totalmente distinto del policarbonato de bisfenol A, que se logra producir a partir de un monómero que gracias a que tiene dos gruposarílicos en los extremos y que éstos a su vez contienen enlaces dobles carbono - carbono pueden polimerizar por una polimerización vinílica por radicales libres. De esta forma, todas las cadenas se unirán unas con otras para formar un material entrecruzado.
10 Se utilizaron fibras de vidrio sin ningún tipo de ensimaje, Mat. de hilos cortados, fibras molidas desprovistas de ensimaje de longitudes mayores a los 0.02 mm., con la función de mejorar las resistencias a la compresión, flexión, tensión y torsión del hormigón. Las fibras ópticas utilizadas en la formulación de este hormigón, básicamente son un fino hilo de vidrio ó plástico que guía la luz. El sistema de comunicación nace de la unión entre una fuente de luz lo suficientemente pura para no alterarse. Los tipos de fibras utilizadas son fibras monomodo y vírgenes, es decir, en su estado puro y sin recubrimientos cuya finalidad es la de hacer que transcurra más fácilmente la luz a través del hormigón y a su vez utilizados como conductores eléctricos. Como aditivos se usan pigmentos; agentes antiestáticos para eliminar la electricidad estática; agentes de puente para favorecer la unión a la matriz, dar resistencia y protección contra el envejecimiento; agentes lubricantes para dar protección superficial y agentes fumógenos colantes para dar integridad, rigidez, protección e impregnación, sales metálicas, agentes tixotrópicos (hojuelas de materiales inorgánicos, microesferas de vidrio, carbonates de calcio, dióxido de silicio, etc.), agentes retardadores de llama (elementos que contienen cloro, bromo, fosforo, etc. ), y agentes de protección UV (estabilizadores) . Sílica sol, también conocido como hidrosol de sílice, es una solución coloidal de alta hidratación molecular de partículas de sílice dispersas en agua. Es inodoro, insípido y no tóxico. Su fórmula química molecular es mSiO2 nH2 O. Su función es servir como desecante, agente de vínculo, adhesivo y dispersante. La sílice entre un 0.5 y un 10 % del peso de la resina, deberá de utilizarse para que una vez fraguado, la sílice utilizada proporcione una mayor resistencia y dureza al hormigón. El procesado será bajo flujo en una sola dirección, esto, para hacer que las esferas se transformen en bastones, para que así trabajen como fibras en un material compuesto reforzado, haciéndolo así más fuerte en la dirección de los bastones. Las características mecánicas como la resistencia a la compresión de un hormigón translúcido con matriz epoxi (bisfenol - A) es de hasta 220 MPa. Además de que deja pasar la luz sin distorsión alguna.
11 Las características mecánicas como la resistencia a la compresión de un hormigón translúcido con matriz poli carbonatada es de hasta 202 MPa, además de que deja pasar la luz sin distorsión alguna. Es de apreciarse la buena dispersión de los agregados, aditivos y sobre todo, de la matriz. La dirección de las capas es paralela a la dirección del vaciado. Tiene un secado laminar en el mismo sentido en que es colado. Presenta una buena cristalización en las partes más altas, y decrece un poco al acercarse al extremo inferior.
12 3.3 ¿Que es el Hormigón Translucido? El hormigón translucido es la combinación de materiales convencionales, donde se emplean los siguientes componentes: cemento blanco, áridos finos, áridos gruesos, fibras de vidrio, de polipropileno, agua y un aditivo especial llamado “ILUM”, que es un compuesto de características mas complejas y todo esto fue creado con el propósito de brindar mejor apariencia frente a la luz, pero esto sin descuidar propiedades fundamentales como son la resistencia a la compresión de los hormigones.
3.4 ¿Que es Translucidez?
13 Es un material, un cuerpo que presenta transparencia y que sin ser transparente deja pasar la luz
(2. diccionario la lengua castellana por el profesor emerito de filologia Española de la Universidad de Chile, miembro
correspondiente de la real academia Española).
La transparencia es una propiedad óptica de la materia. Se
dice, en cambio, que un material es traslúcido cuando deja pasar la luz de manera que las formas se hacen irreconocibles, y que es opaco cuando no deja pasar apreciablemente la luz. Generalmente, se dice que un material es transparente cuando es transparente a la luz visible. Para aplicaciones técnicas, se estudia la transparencia u opacidad a la radiación infrarroja, a la luz ultravioleta, a los rayos X, a los rayos gamma u otros tipos de radiación. Según la mecánica cuántica, un material será transparente a cierta de longitud de onda cuando en su esquema de niveles de energía no haya ninguna diferencia de energía que corresponda con esa longitud de onda. Así, el aire y el vidrio son transparentes, porque en sus esquemas de niveles de energía (o bandas de energía, respectivamente) no cabe ninguna diferencia de energía del orden de la luz visible. Sin embargo, sí que pueden absorber, por ejemplo, parte de la radiación infrarroja (las moléculas de agua y de dióxido de carbono absorben en el infrarrojo) o del ultravioleta (el vidrio bloquea parte del espectro ultravioleta).
3.5 Tipos de hormigón translúcido
14 3.5.1 Hormigón translúcido manual Este revolucionario e innovador hormigón tiene la capacidad de ser colado bajo el agua y ser 30 por ciento más liviano que el hormigón tradicional hasta ahora conocido. Este tipo de hormigón es más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de terminación, como yeso, pintura y posee la misma utilidad. Además, en este nuevo hormigón pueden introducirse objetos, luminarias e imágenes, ya que tiene la virtud de ser translúcido hasta los dos metros de grosor, sin distorsión evidente. Este producto representa un avance en la construcción de plataformas marinas, presas, desembarcaderos y taludes en zonas costeras, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua. Sus descubridores e inventores de este tipo de hormigón los estudiantes de ingeniería civil Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván Cáceres, de procedencia mexicana, crearon en el 2005 el hormigón translúcido manual, que se puede fabricar de igual forma que el hormigón tradicional conocido por todos. Para ello se emplea cemento blanco, agregados finos, agregados gruesos, fibras de vidrio, fibras de polipropileno, agua, el aditivo ilum y algunos aditivos extras. Cabe destacar que este tipo de hormigón translucido manual se puede fabricar como hormigón premezclado y se puede colocar en moldajes tanto para muro como para lozas.
3.5.2 Hormigón translúcido litracon
15 Este tipo de hormigón translúcido LiTraCon, es un hormigón tradicional con un arreglo tridimensional de fibras ópticas y/o fibras de vidrio, para formarlo se utilizan miles de fibras ópticas con diámetros que van de dos micrones a dos milímetros, las cuales se ordenan en capas o celdas; en cambio el hormigón translúcido desarrollado por los ingenieros mexicanos es, desde su origen, una pasta translúcida Además el hormigón translúcido LiTraCon tiene una desventaja, la pieza más grande lograda mide 120 cm x 60 centímetros, mientras el hormigón translúcido desarrollado por lo ingenieros mexicanos Joel Sosa y Sergio Galván puede aplicarse en grandes volúmenes. Este tipo de hormigón fue desarrollado por el arquitecto de origen Húngaro Aron Losonczi. Cabe destacar que a este tipo de hormigón se le puede insertar bellos juegos de luces y formas. En su proceso de fabricación Litracon es una combinación de fibras ópticas que puede ser producido en bloques y paneles prefabricados. La mezcla de fibras crea una especie de cristal fino dentro de los bloques que permite transferir la luz a través del muro, creando los efectos muy interesantes con la luz. Además el LiTraCon tiene una desventaja, la pieza más grande lograda mide 120 cm x 60 centímetros. Una pared realizada con LitraCon tiene la solidez y resistencia del hormigón tradicional y además, gracias a las fibras de cristal que se le han incorporado, tiene la posibilidad de permitir visualizar las siluetas del espacio exterior. Miles de fibras ópticas forman una matriz, y corren entre si en forma paralela, entre las dos superficies principales de cada bloque. Las fibras se integran en el hormigón como añadido y la superficie obtenida sigue recordando al hormigón homogéneo. El material es translúcido porque las fibras de vidrio llevan la luz en forma de pequeños puntos a partir de una cara iluminado a la cara del bloque opuesto. Debido a los millares de fibras ópticas paralelas, la imagen del lado más claro de la pared aparece en el lado más oscuro sin ningún cambio. En teoría, una pared construida con esta nueva tecnología podría tener hasta 20 metros de espesor sin reducir la capacidad característica de las fibras ópticas de trasmitir la luz.
3.6 Diferencia del hormigón translúcido manual con el hormigón translúcido litracon
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El hormigón translúcido LiTraCon es la mezcla de los componentes de un hormigón tradicional con fibras ópticas, en cambio el hormigón translúcido manual es, desde su origen, una pasta translúcida. Por otro lado las dimensiones que pueden alcanzar los bloques de LiTraCon son de menor tamaño, mientras que el hormigón translúcido puede aplicarse en grandes volúmenes. Una pared realizada con LiTraCon, tiene la solidez y resistencia del hormigón tradicional y además, gracias a las fibras ópticas que se le han incorporado, tiene la posibilidad de permitir visualizar las siluetas del espacio exterior. El material es translúcido porque las fibras de vidrio llevan la luz en forma de pequeños puntos a partir de una cara iluminado a la cara del bloque opuesto. Mientras tanto, el uso del hormigón translucido permite además de lo estético, el paso de un 70% de la luz natural. También los costos de mantenimiento se verían minimizados ya que tiene una vida útil de 50 años aproximadamente, en condiciones normales. Los hormigones tradicionales tienen una resistencia que va de los 250 a los 900 Kg./cm2; en cambio el hormigón translucido, puede alcanzar una resistencia de hasta 4500 Kg./cm2. El peso de ambos tipos de hormigones va entre los 2.100 y 2.400 Kg./m3, cifras menores a los 2.500 Kg./m3, que es el peso de los hormigones tradicionales. Además el hormigón translucido adquiere el 90% por ciento de su resistencia final en menos de 7 días, lo cual permitiría un ahorro significativo en la construcción, ya que el tiempo en una obra disminuiría casi 60%. También este tipo de hormigón es capaz de conducir la energía eléctrica sin necesidad de cableado interno. Con esto se podrán construir estructuras que generen diferentes efectos visuales, resistan a condiciones climáticas y físicas extremas, además de producir ahorros en la iluminación y en la calefacción de las construcciones.
17 3.7 Diferencias más relevantes del hormigón translúcido manual con el hormigón translúcido litracon
hormigón translúcido litracon Su creador es el arquitecto Húngaro
hormigón translúcido manual Sus creadores son los Mexicanos Joel
Aron Losonczi Es un hormigón tradicional con
Sosa y Sergio Galvan Su elaboración es de cemento blanco,
agregado adicional de fibras ópticas La pieza mas grande lograda es de 120 cm. Por 60 cm.
áridos finos, áridos gruesos, fibras, agua y un aditivo Ilum Desde su creación es una pasta translucida y puede aplicarse en
Su resistencia es de 250 Kg./ cm 2
grandes volúmenes Puede alcanzar una resistencia de 2500
Su peso volumétrico es de 2100 Kg.
Kg./ cm.2. Su peso volumétrico es de 1900 Kg.
Por metro cúbico a 2400 Kg. por metro cúbico Permite ver los reflejos de las siluetas
Por metro cúbico a 2100 Kg. por metro cúbico Permite el paso de la luz en un 70 %
del otro lado
3.8 Componentes de los hormigones translúcidos
18 Para la creación de estos tipos de hormigón fue necesario conocer los componentes y las propiedades del hormigón tradicional, para así tratar de redefinir su composición y de sustituir ciertos de estos factores, para lograr mantener las propiedades tradicionales, ya conocidas por un hormigón común y corriente y así como también, poder incorporar nuevas tecnologías o aditivos especiales. El Hormigón Translucido tiene diferentes variantes en su composición: Bill Price, en sus primeras muestras utilizó pedazos de vidrio y plástico translucido como conglomerante, sustituyendo la función del cemento. Sin embargo, esta formula no fue muy optima. Luego tuvo la idea, al igual que Aron Losonczi, de incorporar Fibra óptica (ordenada reticularmente) a la mezcla original del hormigón, con lo cual se lograba traspasar la luz de un lado a otro (LiTraCon). La fibra óptica consiste en filamentos delgados de vidrio (compuestos inorgánicos) o de plásticos (Compuestos orgánicos), de diferentes espesores. La luz pasa a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción. Cuando un haz de luz se propaga por un medio e ingresa a otro distinto (fibra óptica), una parte del haz se refleja mientras que la otra se refracta (cambio de dirección y velocidad). La luz introducida al interior de la fibra se mantiene y se propaga a través de ella, reflectándose (cambio de dirección del haz). Cada tipo de fibra óptica, ya sea de vidrio o de plástico, presenta diferentes características, las cuales se traducen en ventajas o desventajas, dependiendo de los usos que se le desee otorgar. Posteriormente los reinventores mexicanos Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván, desarrollaron este material con una composición similar a la del hormigón tradicional: empleando cemento blanco, áridos finos, áridos gruesos, fibras de polipropileno, agua y un aditivo especial llamado “ILUM”, que es un compuesto de características mas complejas, el cual tiene en absoluta reserva. También en este hormigo translucido pueden introducirse objetos, imágenes, etc. Ya que tiene la virtud de ser translucido hasta 2 m. de grosor. Este producto podría ser utilizado en la construcción de plataformas marinas, represas de agua, y todo tipo de estructuras en contacto con el agua, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua. El aditivo especial ILUM le concede al hormigón translúcido 15 veces más resistencia (4.500 Kg/cm2), y le otorga un peso de 30% más liviano que el hormigón tradicional y también le permite el paso de la luz en un 70%.
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3.9 Componentes Principales de los hormigones translucidos 3.9.1 Fibras de polipropileno
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El Polipropileno, es un polímero termoplástico, a temperatura ambiente es deformable, y se derrite cuando se calienta. Es transparente, tiene buena resistencia mecánica y no conduce la electricidad.
(3. Libro materiales de construcción autor jorge gómez Domínguez, Departamento de Ingeniería Civil Instituto
Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Monterrey)
Unido con el hormigón, le otorga a este las siguientes ventajas: Reducen el índice de fisuras provocadas por la retracción y asentamiento. Esto se debe a su capacidad de retención de agua en el interior de estos. Mejora el desempeño del hormigón endurecido, aumentando su resistencia en lo que se refiere al: 1. Desgaste: Ya que a través del control de la exudación, se evita el aumento de la relación agua/cemento responsable de la disminución de la resistencia del hormigón. 2. Impacto: Ya que, al controlar el índice y profundidad de las fisuras, ayuda a preservar la integración de la estructura. 3. Fuego: Ya que con la fundición de las fibras a altas temperaturas, son criados microcanales que alivian la presión generada por los vapores de agua, aumentando el tiempo de degradación de las estructuras en caso de incendios.
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3.9.2 Fibra Óptica de Vidrio Es un tubo (hueco o macizo), en el cual queda atrapada la luz, rebotando en la pared interior y de esta manera, logra conducir luz a gran distancia. Una característica importante del vidrio, es su notable resistencia a la radiación UV, a diferencia del plástico, el cual no posee características semejantes. Otro aspecto a destacar es su resistencia al calor y a las altas temperaturas, ya que el vidrio es un mal conductor de calor y la electricidad, y resulta práctico para el aislamiento térmico y eléctrico. Sin embargo el vidrio tiene muy baja resistencia frente a cambios bruscos de temperatura.
3.9.3 Fibra Óptica de Plástico Es compacta, sin espacio hueco en su interior y la conducción de la luz puede alcanzar los 40 mts. Existen diferentes diámetros de fibra, los cuales van de los 0.5 mm hasta los 3 mm. A diferencia con el vidrio, los plásticos tienden a degradarse con el sol (altas temperaturas) y por la radiación UV, agentes químicos y microorganismos. Esto puede ser regulado mediante el uso de aditivos antioxidantes y estabilizadores. Sin embargo el plástico no demuestra variaciones frente a cambios bruscos de temperatura.
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3.9.4 Árido grueso: La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del hormigón, por este motivo sus calidades sumamente importantes para garantizar buenos resultados en la preparación de construcciones de hormigón. El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4.8mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.
23 La forma de las partículas más pequeñas del agregado grueso de roca o grava triturada deberá ser generalmente cúbica y deberá estar razonablemente libre de partículas delgadas, planas o alargadas en todos los tamaños.
3.9.5 Árido fino: Se define como árido fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en el tamiz Nº 200. El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos: El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compactas y resistentes. El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, óxidos, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.
3.9.6 Cemento blanco: El cemento blanco es una variedad de cemento que se fabrica a partir de materias primas cuidadosamente seleccionadas de modo que prácticamente no contengan hierro u otros materiales que le den color. Sus ingredientes básicos son la piedra caliza, base de todos los cementos, el caolín (una arcilla blanca que contiene mucha alúmina) y yeso. El cemento Portland blanco se usa en obras de arquitectura que requieren mucha brillantez, o para realizar acabados artísticos de gran lucimiento; también sirven para vaciar esculturas que requieren de una buena dosis de blancura.
24 Aunque algunos piensan que los cementos blancos son más frágiles que los grises, en realidad tienen las mismas capacidades mecánicas y una elevada resistencia a la compresión. El cemento utilizado en este proceso es el blanco que ofrece gran rendimiento en la producción de mosaicos, terrazas, balaustrados, lavaderos, tiroles, pegazulejos, y junteadores. En fachadas y recubrimiento de muros, ahorras gastos de repintado. Este producto puede pigmentarse con facilidad; para obtener el color deseado se puede mezclar con los materiales de construcción convencionales, siempre y cuando estén libres de impurezas.
3.9.7 Aditivo Ilum El aditivo "ILUM" es único en el mundo, ya que le confiere al hormigón 15 veces más resistencia 4,500 Kg./cm2 con nula absorción de agua, permite el paso de la luz es traslúcido, tiene un peso volumétrico 30 por ciento inferior al comercial y puede ser colado bajo el agua.
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3.10 Proceso de fabricación Su proceso de fabricación es igual a la del hormigón común. Para ello se emplea cemento, áridos finos, áridos gruesos, fibras de polipropileno, agua, y el aditivo especial llamado ILUM y en algunos casos aditivos extras. Se puede fabricar en bloques y paneles o muros prefabricados. Los bloques prefabricados tienen las siguientes medidas 120 x 60 x 2,5 cm, 60 x 60 x 2,5 cm, 50 x 50 x 2.5 cm, 30 x 30 x 2.5 cm y 30 x 60 x 5 cm. y en paneles o muros se pueden construir con hormigón premezclado con una longitud máxima recomendable de 4 metros de alto por 5 metros de largo.
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27 Bloques de hormigón translucido litracon
Paneles o muros de hormigón translucido
3.11 Proceso de mezclado Al igual que el mezclado de un hormigón tradicional, en el hormigón translucido se cumple el mismo procedimiento. Para preparar hormigón en poca cantidad, es mejor realizarlo de forma manual, es conveniente seguir el procedimiento que a continuación se explica: Seleccionar un lugar donde se pueda realizar la mezcla sin riesgos de que se contamine con otros materiales como polvo, tierra, humus, arcillas, tierra negra, etc. ya que esta define la resistencia del hormigón. Definir la cantidad de materiales a mezclar, no mezclar cantidades grandes, se debe seleccionar solo el material que se va a trabajar en 30 minutos, ya que en este tiempo la mezcla se mantendrá fresca. Mezclar los aditivos con el cemento. Añadir agua y mezclar hasta obtener un hormigón homogéneo.
28 Añadir las fibras de vidrio y mezclar hasta obtener una pasta homogénea. La proporción de hormigón y fibra es; 96% hormigón, 4% fibra óptica.
3.12 Propiedades del Hormigón Translucido 3.12. 1 Trabajabilidad Es la aptitud o la facilidad de instalar, consolidar, finalizar, de ser transportado o colocado sin que se segregue y ser compactado adecuadamente, (al hormigón recién mezclado se le denomina trabajabilidad). El hormigón debe ser trabajable pero no se debe segregar excesivamente. El sangrado es la migración del agua hacia la superficie superior del hormigón recién mezclado provocada por el asentamiento de los materiales como los áridos finos y grueso dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto combinado de la vibración y de la gravedad.
3.12.2 Resistencia
29 La resistencia que puede alcanzar este tipo de hormigón es de hasta 4500 kg/cm2. En comparación al hormigón de alta resistencia de uso generalizado, que tiene una resistencia a la compresión de entre 210 y 350 kg/cm2. A los 28 días en ensayo a la compresión. Además el hormigón translucido adquiere el 90% por ciento de su resistencia final en menos de 7 días, lo cual permitiría un ahorro significativo de tiempo en la construcción, ya que este disminuiría casi en un 60%. Y su peso que tiene este tipo de hormigón fluctúa entre los 2.100 y 2.400 kg/m3, cifras menores a los 2.500 kg/m3, que es el peso de los hormigones tradicionales.
Resistencia a la compresión: Se puede definir como la máxima resistencia medida de una muestra de hormigón o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 días se le designa con el símbolo f"c. La resistencia del hormigón a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de puente, de edificios y otras estructuras.
Resistencia a la flexión: Se utiliza generalmente al diseñar pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, es también llamada modulo de ruptura. El valor de la resistencia a la tensión del hormigón es aproximadamente de 8% a 12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. Resistencia a la torsión: Para el hormigón esta relacionada con el modulo de ruptura y con las dimensiones del elemento de hormigón.
30 La resistencia al cortante del hormigón puede variar desde el 35% al 80% de la resistencia a la compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y la resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del hormigón y al medio ambiente en que se encuentre. Modulo de elasticidad: Se denota por medio del símbolo E, se puede definir como la relación del esfuerzo normal la deformación correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por debajo del límite de proporcionalidad de un material. Hormigones de peso normal, la elasticidad fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm cuadrado. Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación Agua-Cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a la flexión y a la tensión, así como a la adherencia del hormigón con el acero.
3.12.3 Consistencia Está definida por el grado de humedecimiento de la mezcla, depende principalmente de la cantidad de agua usada.
3.12.4 Segregación Es una propiedad del hormigón fresco, que implica la descomposición de este en sus partes constituyentes o lo que es lo mismo, la separación de los áridos gruesos del hormigón. Es un fenómeno perjudicial para el hormigón, produciendo en el elemento llenado, bolsones de piedra (huecos), capas arenosas, etc.
31 En el proceso de confección de las mezclas, es necesario tener siempre presente el riesgo de segregación, pudiéndose disminuir este, mediante el aumento de finos (cemento o Agregado fino) de la consistencia de la mezcla. Generalmente procesos inadecuados de manipulación y colocación son las causas del fenómeno de segregación en las mezclas. La segregación ocurre cuando parte del concreto se mueve más rápido que el hormigón adyacente, por ejemplo, el movimiento de las carretillas tiende a producir que el agregado grueso se precipite al fondo mientras que la lechada asciende a la superficie. Cuando se suelta el hormigón de alturas mayores de 1/2 metro el efecto es similar. El excesivo vibrado (meter y sacar de la sonda) de la mezcla produce segregación.
3.12.5 Exudación Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como consecuencia de la sedimentación de los sólidos. Este fenómeno se presenta momentos después de que el hormigón ha sido colocado en el encofrado. La exudación puede ser producto de una mala dosificación de la mezcla, de un exceso de agua en la misma, de la utilización de aditivos, y de la temperatura, en la medida en que a mayor temperatura mayor es la velocidad de exudación. La exudación es perjudicial para el hormigón, pues como consecuencia de este fenómeno la superficie de contacto durante la colocación de una capa sobre otra puede disminuir su resistencia debido al incremento de la relación agua cemento en esta zona.
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3.12.6 Durabilidad El hormigón debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. Gran parte de los daños por intemperie sufrido por el hormigón pueden atribuirse a los ciclos de congelación y descongelación.
3.13 Usos y aplicaciones Este tipo de hormigón gracias a sus propiedades físicas y químicas, encaja perfectamente en ambientes donde se requiere gran cantidad de luz. Al ser por el momento un hormigón no normado como hormigón estructural, pero pese a su alta resistencia a la compresión y otras propiedades físicas su uso es exclusivo como elemento arquitectónico, o como divisor de ambientes donde se requiera mayor cantidad de luz. Los bloques de hormigón traslúcidos litracon se pueden utilizar como “ladrillos” prefabricados o en forma de paneles, para construir paredes de soporte, proporcionando luz, decoración y aislamiento. Este material con sus características innovadoras y estéticas, sirve
33 además para crear nuevos espacios para la arquitectura del futuro, además puede ser utilizado en pavimentos iluminados, objetos decorativos o mobiliario urbano. Otra de las particularidades de los bloques de hormigón traslúcido litracon, explica es su impermeabilidad. Una característica de gran valor para el mercado, más considerando que el 41% de la industria de construcción de muros a nivel nacional usa hormigón convencional, el 30% usa ladrillo, mientras que el 27% utiliza maderas, metal y papel preformado y solo un 2% bloques de cementes y combinaciones. El hormigón translúcido manual se puede emplear en la construcción de muros, paneles, plataformas marinas, presas, y todo tipo de estructuras en contacto con el agua, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua, siendo esta una de sus grandes ventajas.
Ejemplo: De los bloques de hormigón traslúcidos litracon que se pueden utilizar como “ladrillos” prefabricados o en forma de paneles, para construir paredes de soporte, proporcionando luz, decoración y aislamiento
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Ejemplo: De el hormigón translúcido manual que se puede emplear en la construcción de muros
3.14 Sistema de instalación
35 Como ya es sabido el sistema de la elaboración del hormigón translúcido se realiza de manera industrial gracias a la empresa Litracon y/o de manera manual ya que sabemos que su proceso de elaboración es similar al del hormigón tradicional. Si se va a producir hormigón translúcido de manera manual, se debe realizar con encofrados según el diseño o forma que se le requiera dar a los muros. Para el caso del Litracon, sabemos que el hormigón translúcido que la empresa proporciona es a través de bloques. En este caso cabe resaltar el sistema de instalación de bloques de vidrio ya que son parecidos; es común ver divisiones de ambientes con bloques de vidrio, en los casos del hormigón translúcido manual se recomienda la altura de los paneles o muros de hasta 4 metros de altura y de longitud hasta 5 metros. Lograr una estructura así es gracias a las hileras de mortero armado, que son los que soportan los esfuerzos del viento que caen sobre el mismo. La unión de los paneles divisorios se efectúa mediante juntas verticales de dilatación. Cada panel actúa en forma independiente con respecto a los esfuerzos que se producen en cualquier otro elemento de la obra.
3.14.1 Juntas de dilatación
36 Debe colocarse en todas las juntas verticales de unión entre paneles, observando que la longitud en sentido horizontal no supere los 5,00 m para ningún panel.
3.14.2 Relleno elástico Fibra de vidrio asociada a asfaltos o breas de alto punto de fusión, de alta viscosidad a altas temperaturas, bajo coeficiente de dilatación, plasticidad a bajas temperaturas, propiedad de inalterable frente a agentes climáticos y buena adherencia al hormigón.
3.14.3 Sellado Debe ser imputrescible e impermeable. De naturaleza compatible con el vidrio y el relleno elástico.
3.15 Hormigón translucido v/s el hormigón tradicional
37 Si bien, la diferencia de precio entre el hormigón translúcido en comparación con el hormigón convencional, es contrastante, el primero tiene enormes ventajas como su alta resistencia y sus facultades estéticas. Estas virtudes han hecho que tenga gran aceptación tanto en arquitectura como en la industria de la construcción. Otra de las ventajas que ofrece el uso de este concreto, además de lo estético, es que permite un ahorro notable de luz eléctrica al facilitar el paso de 70% de la luz natural. El hormigón translúcido a pesar de su poca masificación se venderá en todo el mundo en los próximos años. También se puede señalar que minimiza los costos de mantenimiento ya que tiene una vida útil, en condiciones normales de 50 años aproximadamente. Una de las desventajas es que por su alto grado de transparencia, las estructuras internas de la construcción quedan a la vista, lo que al cabo de un tiempo podría resultar antiestético. Pero se busca la forma de que con un buen acabado, los aceros de los pilares y cadenas y otros materiales, puedan ser agradables para la vista y para la estética. Se han hecho varias pruebas y es posible; incluso se ve natural, muy orgánico. Desde el momento de su creación y comercialización, el hormigón translúcido ha estado en un constante proceso de mejoramiento tanto en su acabado, precio, estabilidad y translucidez. Los hormigones tradicionales tienen una resistencia que va de los 250 a los 900 kg/cm2; en cambio el hormigón translucido, por ejemplo, puede alcanzar una resistencia de hasta 4500 kg/cm2 y el gris de 2500 kg/cm2.
3.16. Ventajas y desventajas
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3.16.1 Ventajas El hormigón translúcido tiene muchas propiedades físicas y químicas ventajosas a comparación del hormigón tradicional, a continuación nombraremos algunas más relevantes: 10 veces más resistente 100% impermeable Se pueden comprar solo los agregados y así hacerlo en obra. Son más ligeros. Permite el paso de 70% de la luz. Ahorro de energía. Mayor confort Ahorra las terminaciones de acabado. Variedad de diseños arquitectónicos. Resiste el ataque de las sales. Soporta altas temperaturas. Gran cohesividad. Alta resistencia y durabilidad. Presenta un aspecto uniforme. Disminuye gastos en iluminación. Se maneja en distintos tipos de acabado. Apto tanto en interiores como en exteriores. Puede pigmentarse con una amplia gama de colores. La translucidez puede ser moderada desde el momento de la fabricación.
39 Las dimensiones pueden adaptarse a las necesidades del cliente o del proyecto. Menor fisuración y mejor comportamiento en comparación al concreto tradicional. Por sus altas propiedades mecánicas, permite diseñar elementos con menores espesores. Descimbrado a las 24 horas de colado con un 70% de su resistencia final.
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3.16.2 Desventajas Como todo elemento constructivo, cuenta con desventajas, esto no disminuye las características antes mencionadas, las desventajas son: 15% a 20 % más costoso Al ser un hormigón resistente su destrucción es muy difícil, esto aumenta los costos para su demolición. Aun no se encuentra normado como hormigón estructural, quiere decir que no puede recibir cargas su uso es exclusivo de manera arquitectónica, a pesar de sus ventajas físicas y químicas. Al ser un hormigón nuevo tiene poca difusión en cuanto a su preparación y colocación en obra, por tanto la mano de obra se hace más costosa. No tiene mano de obra interiorizada en el tema (mano de obra calificada)
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3.17 Certificaciones que validan el hormigón translucido 3.17.1 Certificaciones Mexicanas CENAM: Centro nacional de metrología (México) IIM: Instituto de investigaciones de materiales (México) ONNCE: Organismo nacional de normalización y certificación de la construcción y edificación. (México) ACI MEXICO: American concrete institute (México) 3.17.2 Certificaciones internacionales HARVARD: Universidad de Harvard Estados Unidos INN GERMANY: Instituto de normalización de Alemania NIMS JAPON: National institute for materials science (instituto nacional de la ciencia y los materiales Japón)
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IV. Conclusión En lo personal al termino de esta investigación creo que estos nuevos materiales están marcando una nueva visión en la industria de la construcción y en la forma de construir, otorgándole a está nuevas posibilidades reales y serias en la calidad de los espacios, pudiendo experimentar nuevas sensaciones, percepciones y expresiones estéticas en esta industria. Por otro lado, estas tecnologías podrían tener un buen futuro, complementándose con todo lo que es la arquitectura sustentable, ya que al permitir el traspaso de la luz exterior, se puede ahorrar en gran medida los gastos eléctricos de la construcción o edificio. También podríamos llegar a imaginar una ciudad nocturna diferente ya que si cada construcción refleja una luz interior, la percepción seria una ciudad con más vida. Ya que habría mucha mas interacción interior y exterior. Sin embargo aún falta mucho por explorar en este ámbito, ya que si bien este tipo de hormigón es un gran avance, este se trabaja como albañilería con bloques de hormigón translucido o como un muro, y aprovechando una de las características más importantes del hormigón tradicional, que es su maleabilidad y trabajabilidad. También al termino de esta investigación lo que se pretendió es que se cambie la percepción que se tiene del hormigón, para con esto ampliar nuestra mirado y lo que el ser humano es capaz de llegar a hacer.
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V. Referencias bibliograficas Articulo publicado el 03 Agosto 2010 por el Ingeniero Constructor de la U. Andrés Bello Eduardo Bravo en Twitter. Diccionario la lengua castellana por el profesor emerito de gramática Española de la Universidad de Chile, miembro correspondiente de la real academia Española. Libro materiales de construcción de Jorge Gómez Domínguez, del Departamento de Ingeniería Civil del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Monterrey Internet “Google”
