Propiedades Fundamentales del Hormigón Fresco

Homogeneidad y Uniformidad según la Instrucción EHE

La Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) establece criterios rigurosos para asegurar la calidad del material. Dos propiedades clave son:

• Homogeneidad: Se produce cuando los componentes del hormigón se encuentran en la misma proporción en cualquier punto de la amasada y en su conjunto. Esto implica el mantenimiento de características similares dentro de una misma amasada.
• Uniformidad: Se refiere al mantenimiento de las características similares entre distintas amasadas. Si el hormigón no presenta uniformidad, significa que las características, la manera de comportarse y de ser varían en su extensión total.

Compacidad e Influencia de los Áridos

La compacidad de una mezcla de arenas y gravas es la relación entre el volumen total de los granos y el volumen del conjunto formado por ellos. La compacidad indica la cantidad existente de huecos entre los granos.

• Relación clave: Máxima compacidad implica máxima resistencia. De ahí la importancia de la composición granulométrica para conseguir el menor número de huecos posibles.
• Ventaja de la mezcla de áridos: Obtener una mayor compacidad al utilizar 3 a 2 tipos de áridos (o fracciones granulométricas), ya que los espacios de los áridos más gruesos serán rellenados con los áridos más finos. Mayor compacidad conlleva mayor resistencia.

Efecto del Polvo en el Hormigón

El polvo es perjudicial en el hormigón por dos razones principales:

1. Resta cohesión al hormigón.
2. Reduce la adherencia, debido a que las partículas de tamaño muy fino (ej. 0.0063 mm) ocupan el lugar del cemento, impidiendo que este realice su función de unión, lo que puede derivar en problemas de corrosión.

Fenómenos Físicos y Patologías del Hormigón

Entumecimiento

Definición de entumecimiento: Aumento transitorio del volumen de un material para un determinado contenido de agua, que desaparece conforme este se satura.

Exudación

La exudación es la acumulación progresiva de agua en la superficie del hormigón. Es la incapacidad de detención de agua por parte de los componentes del hormigón. Esto provoca la formación de una red capilar que reduce la impermeabilidad y crea una capa superficial delgada, débil y porosa, sin resistencia ni durabilidad.

Factores que influyen en la Exudación:

• La finura de molido del cemento.
• La cantidad de pasta.
• Relación agua/cemento (a/c).
• Cantidad y granulometría de los finos del árido.
• Cantidad de aire ocluido.
• Presencia de adiciones.

Efecto Positivo Único de la Exudación:

El único efecto positivo es que cura el hormigón y evita posibles retracciones iniciales, ya que el agua crea una película sobre su capa exterior al salir.

Retracción

La retracción ocurre cuando el hormigón se contrae debido a pérdidas de agua durante el proceso de fraguado y endurecimiento al aire.

Factores que influyen en la Retracción:

• La humedad en el ambiente.
• El tipo de cemento.
• La cantidad de cemento.
• Contenido de finos.
• Espesor del elemento.
• Presencia de armaduras.

Si un hormigón no se cura correctamente, aparecen grietas que afectarán negativamente su resistencia, durabilidad y aspecto.

Heladicidad de Morteros Tradicionales

La heladicidad se refiere al comportamiento del mortero ante bajas temperaturas:

• Si un mortero fresco se somete a temperaturas comprendidas entre 5 °C y 10 °C, las reacciones de hidratación del cemento son tan lentas que el mortero no fragua, impidiendo la realización de trabajos.
• Si se encuentra a menos de 0 °C, el agua de los poros se congelaría, aumentando su volumen y ejerciendo presión sobre los canales del conglomerante, lo que puede llegar a disgregarlo.

Composición y Aditivos del Cemento y Hormigón

Calor de Hidratación

El elemento dentro de la composición del cemento que genera un mayor calor de hidratación es el clínker. Está constituido por al menos dos tercios (2/3) de su masa de silicatos de calcio, que son los principales responsables de la hidratación del cemento hidráulico, aunque también pueden participar otros componentes como las aluminatas.

Adiciones Minerales

Efectos de las Cenizas Volantes en el Hormigón

Las cenizas volantes son adiciones orgánicas finamente divididas, residuos sólidos recogidos por precipitación electrostática o captación mecánica, que se adicionan durante el amasado para mejorar propiedades. Influyen en la composición general de los áridos.

Ventajas:

• Mejoran la trabajabilidad y el acabado.
• Aumentan la resistencia a sulfatos.
• Reducen la expansión.
• Generan menor calor de hidratación.
• Aportan mayor resistencia a largo plazo.
• Permiten obtener hormigones económicos.

En el hormigón fresco, el aumento del tiempo de fraguado permite un menor contenido de agua, reduce la exudación y compensa la falta de finos en los áridos.

Efecto del Humo de Sílice en el Hormigón

El humo de sílice es un subproducto de la reducción del cuarzo con carbón en hornos de arco eléctrico para producir silíceo. Se compone de partículas esféricas muy finas.

Formas de Suministro:

1. En polvo (desdensificado o sin desdensificar).
2. En suspensión.

Efectos y Requisitos:

• Ofrece mejores resultados que las cenizas volantes.
• Necesita más agua.
• Mejora la durabilidad.
• Permite obtener hormigones de mayor resistencia.
• Permite reducir la dosis de cemento.
• Requiere una preparación más cuidada.
• Necesidad de utilizar superplastificantes.

Recomendación: No usar proporciones mayores al 20% del peso del cemento.

Clasificación y Tipos de Áridos

Tipos de Áridos

Los áridos se clasifican según diversos criterios:

Por su Naturaleza:

• Naturales.
• Artificiales.

Por su Granulometría:

• Finos (filler).
• Arenas (< 4 mm).
• Gravas (> 4 mm).

Por Fracciones Granulométricas:

Se indica su tamaño máximo y su tamaño mínimo.

• Tamaño Máximo: Mínima abertura del tamiz por el que pase más del 90% en masa, cuando además pase el total por el tamiz de abertura doble.
• Tamaño Mínimo: Máxima abertura del tamiz por el que pase menos del 10% en masa.

Por su Forma:

• Rodados o Redondeados: (Típicos de ríos).
• Triturados, de Machaqueo o Angulares: (Menos trabajables que los rodados).
• Laminares: (Espesor pequeño).
• Aciculares: (Mayor longitud).

Por su Densidad:

• Ligeros: (Arlita, vermiculita).
• Normales: (Origen natural, densidad 2-3 kg/dm³).
• Pesados: (Baria, baritina, alta densidad).

Por su Procedencia:

• Mina: Ásperos, angulosos, con impurezas.
• Miga: Muy finos y contienen arcillas.
• Ríos: Redondeados y limpios.
• Playa: Redondeados, más finos, con impurezas salinas.

Especificaciones y Control de Calidad del Hormigón (EHE)

Recomendaciones EHE para la Durabilidad

Según la EHE, se deben evitar los siguientes problemas en el hormigón fresco:

• Pérdida por segregación.
• Pérdida de agua.
• Pérdida de lechada.

Para mejorar la durabilidad del hormigón, se recomienda:

• Usar suficiente cemento.
• Mantener una baja relación agua/cemento (a/c).
• Recurrir a superfluidificantes.
• Reducir la cantidad de agua.
• Emplear separadores.
• Compactar enérgicamente el hormigón para mejorar la compacidad.
• Curar adecuadamente.
• Realizar un estricto control.
• Evitar retracciones.

Desencofrado y Fraguado

Riesgo de desencofrar antes del fraguado: El fenómeno que se produce es la separación del hormigón de la armadura, despegándose esta. Se recomienda emplear desencofrantes adecuados y respetar los tiempos de fraguado.

Grado Higrotérmico de la Estructura

Las partes de la estructura que van a modificar su grado higrotérmico en el tiempo útil de la estructura son aquellas que están en las zonas húmedas (ej. jácenas, vigas, viguetas).

Identificación y Clasificación del Hormigón

Anteriormente, la identificación se basaba en dosificación y resistencia. Actualmente, se identifica por dosificación y por propiedades.

Matrícula de Identificación del Hormigón (T/R/C/TM/A):

La matrícula permite identificar las características esenciales del hormigón:

1. T = Tipo de Hormigón:
   • HM = Hormigón en masa.
   • HA = Hormigón armado.
   • HP = Hormigón pretensado.
2. R = Resistencia Característica: (Ej. H-30).
3. C = Consistencia (Asiento del Cono de Abrams):
   • Seca: 0-2 cm.
   • Plástica: 3-5 cm.
   • Blanda: 6-9 cm.
   • Fluida: 10-15 cm.
   • Líquida: +16 cm.
4. TM = Tamaño Máximo del Árido en mm.
5. A = Ambiente (Clase de Exposición):
   • Normal: Humedad alta (2a); Humedad media (2b).
   • Marina: Aérea (3a, edificios próximos a la costa); Sumergida (3b).
   • Química Agresiva: Qb (elementos en contacto con agua de mar).
   • Con Heladas: H (ataque hielo-deshielo); F (con más de 5 nevadas anuales).

Clasificación del Cemento

El cemento se puede clasificar según múltiples criterios:

Por su Densidad:

• Ligero: Densidad < 2000 kg/m³.
• Normal: Entre 2000-2800 kg/m³.
• Pesado: > 2800 kg/m³.

Por su Composición:

Ordinario, ciclópeo, cascote, celular, blindado, mixto, etc.

Por su Consistencia (Cono de Abrams):

Seco, plástico, blando, fluido, líquido.

Por su Forma de Confección:

• Fabricado en central: Con control de calidad.
• No fabricado en central: Sin control de calidad.

Por su Lugar de Confección:

• Fabricado en obra.
• Preparado (en camión hormigonera).

Por su Sistema de Aplicación:

Vertido, bombeado, gunitado, inyectado.

Por su Sistema de Compactación:

Vibrado, apisonado, picado, centrifugado, al vacío.

Por su Estado de Endurecimiento:

Fresco, endurecido.

Por la Presencia de Armadura:

Masa, armado, pretensado.

Morteros y Ensayos de Resistencia

Morteros Tradicionales y Especiales

El mortero tradicional es una mezcla de uno o más conglomerantes (cemento y/o cal), arena, agua y, a veces, adiciones y aditivos, para uso en albañilería.

Morteros Bastardos:

Mortero tradicional que lleva cal + cemento + arena + agua. Posee alta trabajabilidad y se utiliza como mortero de agarre en fábrica de cara vista.

Tipos de Morteros Especiales:

• De cemento-cola.
• Hidrófugos.
• Coloreados.
• Expansivos o sin retracción.
• Ligeros.
• Sin finos.
• Con aireante.
• Ignífugos.
• Refractarios.
• Aislantes.

Ensayos de Resistencia

Refrentado de Probetas

El refrentado es un tratamiento que se aplica a las probetas (generalmente a base de azufre) para conseguir una superficie plana, esencial para un buen ensayo de compresión. La norma no obliga a refrentar las dos caras.

Resistencia a Flexión y a Compresión de Morteros

1) Resistencia a Flexión:

Se confeccionan tres probetas del mortero utilizado en la obra, se conservan en ambiente húmedo y se rompen a flexión a los 28 días. La resistencia a flexión será la media de los tres valores, expresándose en Kp/cm².

2) Resistencia a Compresión:

Se determina a los 28 días sobre probetas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm, confeccionadas y curadas. Las resistencias a compresión se expresan en N/mm² y se designan por la letra M.

Ejemplo: M10 = mortero de resistencia a compresión de 10 N/mm² a los 28 días.

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