Tecnolog

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Tecnología del Hormigón

• Profesor Gastón Soto Becar.

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Tecnología del hormigón

• Definición
• El hormigón es un material cuya composición
  básica es generalmente una mezcla de agregados
  pétreos (finos y gruesos) y un aglomerante, que
  es la pasta de cemento, formada por cemento, agua
  y/o aditivos, que entre sí dan estructura al
  material.

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Clasificación de los hormigones

• Según su resistencia a compresión
• La Norma chilena Nch170of.85 establece una
  clasificación del hormigón en grado según sea la
  resistencia especificada a la ruptura por
  compresión a los 28 días, medida en probetas
  cúbicas de 20 cm de arista.

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Tabla Nº 1 Compresión
Grado de Hormigón Resistencia MPa Especificada Fc kg/cm2
H5 5 50
H10 10 100
H15 15 150
H20 20 200
H25 25 250
H30 30 300
H35 35 350
H40 40 400
H45 45 450
H50 50 500
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Clasificación de los hormigones

• b. Según resistencia a flexotracción
• La Norma chilena Nch 170 Of.85 también
  establece una clasificación del hormigón en
  grados según su resistencia especificada a la
  flexotracción a 28 días y medida en probetas
  prismáticas de 15x15 cm. de sección y 50 a 60 cm.
  de longitud.

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Tabla Nº 2 Flexotracción
Grado del hormigón Resistencia Ft Mpa Especificada kg/cm2
HF3 3 30
HF3,5 3,5 35
HF4 4 40
HF4,5 4.5 45
HF5 5 50
HF5,5 5,5 55
HF6 6 60
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Clasificación de los hormigones

• c. Según presencia de armaduras de Refuerzo
• Hormigón simple Sin armaduras.
• Hormigón armado Con armaduras.
• Hormigón Precomprimido Armadura principal
  (tensada) y armadura secundaria.

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Clasificación de los hormigones

• d. Según su densidad aparente
• Hormigón liviano o ligero densidad aparente
  entre 300 y 1800 kg/m3.
• Hormigón corriente densidad aparente entre 2000
  y 2800 kg/m3.
• Hormigón Pesado densidad aparente entre 3000 y
  4500 kg/m3.

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Requisitos que debe cumplir el Hormigón

• a.Docilidad Llamada también trabajabilidad
  consiste en la aptitud que posee para ser
  transportado y colocado sin que se agregue, y de
  ser compactado adecuadamente.
• b. Resistencia Al endurecer debe cumplir los
  requisitos de resistencia exigidos para soportar
  la acción de las cargas.

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Requisitos que debe cumplir el Hormigón

• c. Durabilidad Debe permanecer inalterable en el
  tiempo, soportar la abrasión, la humedad,
  ambientes químicamente agresivos, heladas, etc.
• d. Economía Es necesario que el costo del
  hormigón diseñado para cumplir con los requisitos
  anteriores sea de un costo razonable.

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Limitaciones del Hormigón

• El hormigón tiene
• Baja resistencia a la tracción.
• Sufre cambios por efectos térmicos y de humedad.
• Impermeabilidad, importante en el hormigón
  armado.

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Funciones de los materiales componentes

• Pasta de cemento
• Es el componente activo del hormigón y tiene dos
  funciones principales
• Llenar los huecos entre partículas del árido,
  aglomerándolas.
• En estado fresco la pasta hace las veces de
  lubricante, desminuyendo el roce entre partículas
  y brinda cohesión a la mezcla.

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Funciones de los materiales componentes

• Áridos
• Los áridos son el componente inerte del hormigón
  y tienen dos funciones principales
• Proveer una masa de partículas apta para resistir
  la acción de cargas aplicadas, la abrasión, el
  paso de la humedad y la acción climática.
• Reducir los cambios de volumen resultantes de los
  procesos de fraguado y endurecimiento y de los
  cambios de humedad de la pasta de cemento.

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Características del Hormigón fresco

• Docilidad Aptitud que presenta un hormigón para
  ser transportado, colocado y compactado
  adecuadamente, sin que pierda homogeneidad. ( Nch
  171 of75)
• Segregación Es la separación de los componentes
  del hormigón ya amasado.

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Características del Hormigón fresco

• Exudación Consiste en que parte del agua del
  amasado tiende a subir hacia la superficie del
  hormigón ya colocado y compactado debido a la
  sedimentación de los sólidos por su mayor peso
  especifico.
• Retracción Plástica La evaporación del agua va
  produciendo un secado progresivo del hormigón
  desde su superficie hacia el interior, por lo que
  se produce que las capas superiores tienden a
  contraerse y las inferiores todavía saturadas de
  humedad se lo impiden.

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Características del Hormigón Endurecido

• Resistencia
• La resistencia del hormigón a compresión es el
  factor que se emplea frecuentemente para definir
  su calidad. También se puede medir a tracción,
  flexión y tracción indirecta.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Cemento
• La calidad del cemento mejora la resistencia del
  hormigón, un cemento grado alta resistencia
  produce a 28 días un aumento del 20 a 30 en el
  valor de la resistencia en relación al cemento de
  grado corriente.
• Agua
• La calidad del agua influye en la resistencia al
  perturbar el fraguado y endurecimiento.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Áridos
• Los áridos contaminados o con altos contenidos de
  cloruros y sulfatos disminuyen la resistencia del
  hormigón.
• Método de fabricación
• Un tiempo de amasado largo mejora la
  resistencia, aunque puede producir segregaciones
  y perdidas de asentamiento. El amasado
  insuficiente eventualmente produce hormigones no
  homogéneos con resultados deficientes.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Influencia de la razón Agua/cemento
• Razón
• Agua/Cemento Peso del agua libre
• Peso del cemento
• A medida que aumenta el agua libre la resistencia
  del hormigón decrece.
• Al disminuir el agua libre aumenta la
  resistencia, pero la mezcla se hace mas seca y
  difícil de compactar.
• ( GRAFICO)

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Influencia de la edad en la resistencia del
  Hormigón
• A medida que transcurre el tiempo contado de su
  confección, el hormigón va adquiriendo mayor
  resistencia.
• Durabilidad
• La durabilidad es la cualidad que poseen los
  hormigones de soportar las condiciones para las
  cuales fueron diseñados, sin sufrir deterioros
  durante la vida util prevista.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Permeabilidad
• La permeabilidad del hormigón es uno de los
  principales factores que influyen en su
  durabilidad, ya que determina la posibilidad de
  acceso al interior de la masa de hormigón de
  agentes agresivos disueltos que pueden ocasionar
  daño tanto al hormigón como a las armaduras.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Corrosión de las armaduras
• La corrosión de las armaduras tiene un doble
  efecto contra la durabilidad del hormigón el
  primero es precisamente la corrosión de las
  armaduras, que pueden llegar a disminuir su
  diámetro, e incluso a hacerlas desaparecer el
  segundo efecto se produce debido a que el oxido
  que se forma genera un aumento de volumen del
  orden de 2,2 veces el volumen original, dando
  origen a grietas y rompiendo el recubrimiento del
  hormigón debido a la sobrepresión que produce.
• La corrosión se evita empleando áridos sanos
  exentos de cloruros y utilizando razones
  agua/cemento bajas. Además la compactación debe
  ser muy bien realizada y proveerse un buen
  recubrimiento de las armaduras.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Ciclos de congelación y deshielo
• Cuando el hormigón se encuentra a la temperatura
  de congelacion, el agua contenida en los poros
  capilares de la pasta y de los áridos se congela,
  aumentando su volumen en 9, produciendo una
  rotura inicialmente pequeña y superficial. Con
  los hielos-deshielos, estas fisuras se llenaran
  de agua que al congelarse ocupan un creciente
  mayor volumen, produciendo un efecto acumulativo
  que ira destruyendo cada vez más el hormigón.
• Este efecto se evita utilizando áridos poco
  absorbentes, empleando razones agua/cemento
  bajas, compactando muy bien el hormigón, y
  sobretodo aire al hormigón mediante aditivos. En
  este caso las burbujas que se forman bloquean los
  capilares y proporcionan espacios que alivian la
  expansión del hielo.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Erosión
• Las principales causas de la perdida de
  durabilidad por erosión son la abrasión e
  impactos del tránsito peatonal y vehicular, las
  corrientes de agua que arrasan materiales
  abrasivos, y la cavitacion. Para incrementar la
  resistencia a la erosión debe emplearse
  hormigones de alta resistencia, con baja razón
  agua/cemento, muy bien compactados y que
  contengan áridos duros y el mínimo posible de
  finos.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Ataques del fuego
• El hormigón es un material incombustible. El
  efecto del calor sobre la resistencia del
  hormigón es mínimo si la temperatura esta por
  debajo de 300ºC, pero sobre ese valor se verifica
  una perdida apreciable de resistencia, que puede
  llegar al 50 a los 500ºC.
• No obstante, en general el hormigón posee
  excelentes propiedades en cuanto a la resistencia
  al fuego, ya que resiste la penetración de las
  llamas y mantiene aisladas a las armaduras
  metálicas, dada su baja conductividad térmica.
• Debe darse importancia a la secuencia de
  hormigonado, tratando de no hormigonar áreas
  adyacentes al mismo tiempo, siguiendo un método
  de colocación de fajas alternas, de manera que
  áreas contiguas estén separadas por algunos días.
• En el hormigón armado estas deformaciones y las
  de origen térmico son absorbidas por las
  armaduras, y es la razón por la cual se exigen
  cuantías mínimas.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Expansión
• Los hinchamientos son debidos al ataque de
  sulfatos, reacción álcali-árido y ala congelacion
  del agua que ocupa los huecos entre los áridos y
  la pasta.
• La corrosión de las armaduras en el hormigón
  armado genera una expansión de estas.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Retracción Expansión Alternados
• Las variaciones térmicas y el contenido de
  humedad del hormigón producen dilaciones y
  contracciones.
• Al igual que todos los materiales, el hormigón se
  dilata o contrae según la variación de la
  temperatura a que esta sometido. El valor de su
  coeficiente de dilatación térmica esta
  comprendido entre 8x10 y 12x10.
• A su vez, las variaciones de humedad en el
  hormigón generan aumentos o disminuciones de
  volumen conforme se incremente o reduzca el
  contenido de humedad de la masa del hormigón.
  Obviamente este factor es de mayor relevancia
  cuando los hormigones son porosos y mala calidad,
  o bien, si está expuesto a fuertes variaciones de
  humedad.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Cambio de volumen
• Los cambios de que afectan al hormigón pueden
  tener diversos orígenes como sedimentación,
  retracción hidráulica, reacciones químicas
  expansivas, acción de cargas, variaciones de
  temperatura y variaciones de humedad.
• Retracción
• Las variaciones de volumen debidas a la
  hidratación del cemento y a las variaciones de
  humedad se conocen con el nombre de retracción,
  y pueden presentarse mientras el hormigón esta
  plástico, ya también cuando esta endurecido. En
  ambos casos se puede producir agrietamiento.

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Influencia de los materiales y del método de
fabricación

• Retracción del hormigón endurecido
• La retracción del hormigón después de fraguado es
  generalmente mucho mas importante que cuando esta
  plástico. Los movimientos del hormigón endurecido
  están restringidos por el suelo de fundación, por
  las armaduras de refuerzo y por el hormigón
  adyacente que ya no esta plástico, generándose
  esfuerzos de tracción que si el hormigón no puede
  soportar, se agrieta.
• Para controlar la retracción del hormigón
  endurecido, debe emplearse dosis de agua
  compatibles con la compactación y reducidas dosis
  de cementos compatibles con la resistencia
  exigida, evitar al máximo la exudación, e impedir
  el secado prematuro del hormigón, por medio de un
  curado eficiente. Por otra parte , debe darse
  gran atención a los procedimientos de amasado y
  de colocación en obras, evitando la vibración
  excesiva que podría originar segregación.
• También debe controlarse el tamaño de los tramos
  de hormigón, incluyendo juntas de contracción a
  distancias adecuadas.