Conglomerantes: Materiales que tienen la posibilidad de fraguar y endurecer en el aire y/o en el agua. Fraguar: Tiempo durante el cual se puede dar forma a un material (reacción química). El cemento fragua en el agua (hormigón), con lo que se resuelven las cimentaciones a nivel freático (ej: puentes). Yeso y cal fraguan en el aire. - Yeso: se emplea solo, mezclado con agua, para enlucido interior, falsos techos, etc. - Cal: se emplea mezclada con arena configurando los morteros. - Cemento: se emplea mezclado con arena (mortero) o con grava y arena (hormigón).
YESO Es un material tan abundante en la naturaleza y tan fácil de obtener que desde la Antigüedad se ha usado muchísimo, pero siempre como obra auxiliar, nunca para sostener peso (no tiene función estructural). Se usa para revestir elementos, unidades de división (placas Pladur) o falsos techos. Se parte de un material, la piedra de yeso (SO4 Ca2H2O, sulfato cálcico dihidrato). Las dos moléculas de agua tienen la siguiente propiedad: - 11/2 se va a 105º. - 1/2 se va a 400º - 500º.
PROCESO DE FABRICACIÓN Se saca la piedra de la cantera, se mete en un horno y se obtiene SO4 Ca1/2H2O (hemihidrato), que es el yeso que se vende. En las obras se añade agua y se vuelve a obtener SO4 Ca2H2O, de esta forma se le puede dar la forma deseada, si no habría que aplicar el yeso a pedazos. - Materia prima Æ Piedra de yeso Æ Piedra sedimentaria que se forma fundamentalmente en épocas de sequía (cuando se secan mares, lagos, etc.), en Andalucía es muy abundante. - Se presenta en forma - Sacaroidea: como granos de azúcar, se deshace con la mano. - Flechas: no es muy abundante. - Bolsadas - Se tritura y se muele - Horno rotatorio: Cilindro inclinado de 1 – 2m que gira, por una de sus bocas se introduce la piedra de yeso que al girar desciende por el horno hasta llegar a la zona donde se aplica la llama (105º - 110º) donde pierde la molécula y media de agua y termina saliendo por la otra boca. Si por alguna circunstancia inusual se despide demasiada temperatura (400º - 500º) el SO4 Ca1/2H2O pierde la media molécula de agua, se anhidrata, pasando a ser SO4 Ca, que ya no fragua para nada (es como usar tierra).
ESQUEMA DE ACTUACIÓN COMO CONGLOMERANTE Piedra de yeso Æ SO4 Ca2H2O Tipos de yeso - Dihidratos SO4 Ca2H2O
+400ºC
Hemihidrato Æ SO4 Ca1/2H2O · Estructura física
Hidratación SO4 Ca2H2O - Fibrosa - Espejuelo - Flecha - Sacaroideo · Estructura molecular y cristalina - Hemihidrato SO4 Ca1/2H2O - Anhidrita soluble SO4 Ca - Anhidrita insoluble SO4 Ca
PROPIEDADES Fraguado Se añade agua, obteniendo una pasta (contiene 2H2 O) que se puede aplicar y dar forma.
El agua desaparece en la reacción química y al darle forma al yeso. Proporción 100gr de yeso Æ 14% de agua (mínimo) Sin embargo, se suele añadir más agua (como en el caso del cemento), que desaparece al evaporarse (no forma parte de la molécula), dejando poros, por lo que el material pierde resistencia. Esto se hace para manejar y extender con mayor facilidad el yeso. Si se añade más del 40% la mezcla pasa a llamarse yeso muerto, de muy baja calidad (ejemplo: al taladrar la pared se hace un gran agujero), por lo que se prefiere un término medio de cantidad de agua. - Contenido de agua de amasado - Proceso SO4 Ca1/2H2O Æ 82% Yeso Æ 18% Agua (si hay un exceso disminuye la resistencia y tarda más en fraguar) - Tiempo de fraguado: Es el material que fragua más rápido (en minutos), más rápido cuanto menos agua (de 5 a 20 – 30 min.). Se puede retrasar el fraguado, para lo que se emplean aditivos. · Al principio se transporta y se le da forma · Se forman cristales, no se puede mover la masa porque se altera su estructura - Aceleradores y retardadores (los retardadores son los que se suelen emplear)
Finura Se refiere al tamaño del grano. Si el grano es muy grande al añadir el agua solo reaccionarán los de la capa exterior, luego tendrá menor resistencia. Los conglomerantes en general, cuanto más fino estén molidos mayor calidad dan (resistencia, maleabilidad). En el caso del yeso se necesita la finura para dar un acabado perfecto (enlucido). En esta propiedad aparece la escayola, yeso muy fino. Tamaño del grano. - Relación finura = fraguado y endurecimiento - Determinación Dureza - Rayado: baja resistencia (el mínimo en la escala de Mohs). - Penetración: resistencia que opone un material a ser penetrado por otro. Se usa la dureza Shore (mínimo 40 para yeso malo y máximo 100-120 para los de buena calidad). Térmicas - Transmisión: bajísima. Ejemplo: chimeneas (el calor se mantiene en el interior recubriendo la chimenea con una placa de yeso de 7-8cm) o pilares revestidos de yeso (1-2cm) para que sigan sirviendo después de un incendio. - Dilatación: dilata con el calor, por eso se dejan juntas en techos de escayola contra la pared (la unión no es firme) Resistencias mecánicas - Tipos: siempre en construcción auxiliar en el interior. Flexotracción 20-35kg/cm2 (cemento 7080 kg/cm2). - Influencia del agua: más agua de amasado Æ más agua absorberá (debido a los poros).
INCOMPATIBILIDADES EN LA UTILIZACIÓN DEL YESO - Nunca en exteriores - Nunca en contacto con el acero en zonas húmedas porque lo corroe (cuarto de baño, cocina) - Nunca en contacto con hormigón/mortero de cemento (derivados del cemento) cuando sea en presencia de humedad.
PLIEGO GENERAL DE CONDICIONES PARA LA RECEPCIÓN DE YESOS Y ESCAYOLAS EN LAS OBRAS DE CONSTRUCCIÓN Æ RY-85
TIPOS YG – Yeso grueso
YF – Yeso fino YP – Yeso para prefabricados E-35 – Escayola con valor mínimo (ej: 35) a flexotracción YG/L – Yeso grueso (ejemplo) de fraguado lento)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS - Grado de pureza Æ cantidad de SO4 Ca2H2O (porcentaje) - Finura molido - Resistencia mínima a flexotracción (20-35) - Tiempo de fraguado · Principio 8min · Final 10 min Cuando es lento (20 y 30) NTE Æ Para detalles constructivos
APLICACIONES - Guarnecido / revoco / tendido de yeso: para revestir un cerramiento de fábrica de ladrillo, pero antes deben estar terminados la cubierta, cerramientos exteriores, particiones interiores, falsos techos y los marcos de las puertas y ventanas (se exceptúan la solería y el rodapié). Formas de colocación: · A buena vista: no se recomienda en zonas públicas y pasillos. · Maestreado: nunca superior a 2cm, (15mm máximo), si fuese más se dan dos capas. En techos, por la irregularidad del forjado se usan techos falsos. El guardavivo es una lengüeta de acero o plástico endurecido que evita la rotura de esquinas (puntos débiles). - Prefabricados: Hay de dos tipos: · Placas: machihembradas de 6cm grueso. · Paneles: machihembrados de 7-9cm de grueso, hasta 360cm de largo y 60-70cm de ancho. Se recomienda dejar 3-4cm de separación con el forjado para evitar que las deformaciones afecten al tabique. El espacio de separación se rellena de yeso muerto que hace de colchón. Lo mismo ocurre con el encuentro con los demás encuentros con paramentos verticales, en los que se abre un hueco en el muro para conseguir monolitismo y se une la pieza al muro con yeso muerto. En cuanto a los huecos (puertas y ventanas), si hay una separación entre éstos y el forjado menor a 1 m será necesario colocar un dintel. - Tabiques de cartón yeso: Los que mejor calidad dan son los de Pladur y Knauj. El espesor varía entre 6-8 cm, el ancho entre 80- 120cm y el largo suele ser de 3m. Están formadas por dos placas de yeso de 10-15 mm revestidas de 0’5mm de cartón y en el interior se introduce un aislamiento por el que pueden pasar instalaciones (nunca de agua). Para colocarlos se coloca arriba y debajo un carril metálico atornillado. - Falsos techos / techos continuos: Son placas de 20mm de espesor. La mejor solución para colgarlos es la de cañas y estropajos vegetales con escayola (los cables terminan aflojándose o rompiéndose).
CAL Hasta la aparición del cemento a finales del siglo XIX fue el único conglomerante que se usaba para unir fábricas. El problema que plantea es su escasa resistencia y el tiempo de fraguado, por esto las construcciones tardaban mucho en terminarse. Estructuralmente no se usa, aunque sí se usó en tapiales en las murallas mezclada con tierra. Se mezcla con arena para formar el mortero de cal o con cemento para formar el mortero compuesto o bastardo. Ahora se usa en restauración de monumentos y en estucos. La cal estabiliza los morteros frente a las dilataciones, puesto que no se dilata (por eso se suele usar en cubiertas). La materia prima es una caliza CO3Ca que, sometida a una temperatura de 800ºC, da como resultado CO2+CaO (de 100g se aprovechan 56). Esa cal se denomina cal viva que, al mezclarla con el agua, se obtiene Ca(OH)2 que es la cal apagada, es una reacción exotérmica que aumenta de volumen a corto plazo, por eso en las obras solo se usa la cal apagada, para que los paramentos en los que se aplica no se rompan. - En la obra, la cal apagada aplicada reacciona con el aire (CO2) y se obtiene Co3Ca + H20. No se debe utilizar el mortero de cal en capas gruesas (siempre 1cm), porque solo endurecería la superficie por el contacto con el aire, el resto tardaría muchísimo en endurecer. - Del saco directamente a la hormigonera, porque sino reaccionaría con el aire y ya no serviría. Tipos de cales · Aérea - Caliza Å La más usual - Dolomia · Hidraúlicas Por esto se llama cal aérea, porque endurece siempre en el aire, no en presencia del agua. La cal se tritura y se muele, se cuece en un horno (vertical u horizontal rotatorio), se apaga y se vende. Las cales más usuales son CL 70, CL 80 y CL 90. La cifra indica la riqueza que tiene en cal apagada. Las cales que se usan en Andalucía (de Estepa) tienen más del 90%.
PROPIEDADES - Requisitos químicos: siempre cal apagada - Físicas y mecánicas · Densidad: densidad aparente baja 1’2-1’3g/cm3 · Finura: tamaño del grano muy fino y pequeño para que la reacción con el aire sea rápida · Fraguado: función de la reacción con el aire (capa fina Æ + rápido) · Cambio de volumen: apenas se dilata con la variación de la temperatura · Plasticidad: hace la masa muy plástica y trabajable · Agua libre: cuando se mezcla con cemento viene bien el agua que libera la cal al fraguar · Térmicas: es un buen aislante térmico · Resistencias mecánicas: a compresión muy pequeñas (10-20kg/cm2) - Acción de la cal · Mejora la trabajabilidad · Aumenta la plasticidad · Aumenta la inercia térmica (no se dilata, por eso se usa en cubiertas, cocinas y cuartos de baño) · Mejora la hidratación de los cementos - Aplicaciones · Morteros · Estucos · Morteros de reparación de monumentos Morteros de cal Æ cal apagada + arena Proporción más utilizada Æ 1 : 2 Para enfoscados y terminaciones Æ 1 : 1 Morteros mixtos/bastardos cemento : cal : arena 1 : 2 : 8 (la más recomendada, de gran calidad) Ventaja: resistencia del cemento, inercia térmica, trabajabilidad de la cal y agua para el cemento 1 : 1 : 10 (- resistencia)
Estucos: mortero de cal 1 : 1 con la diferencia de que la arena no es de río sino marmolina (mármol triturado) a la que se le puede añadir los pigmentos deseados (piedras trituradas) que viene de fábrica bien mezclados. Terminación - basta: en fachada, barata e impermeable - planchado: mediante varias capas bien extendidas y acabado con resina (para ser liso), incluso se puede grafiar porque la capa de 1cm tiene toda el mismo color Mortero de reparación de monumentos: En el caso de piedras que suelen estar erosionadas unidas con cal, no se reponen las piezas enteras, sino que se hacen tratamientos: - Una no muy buena: se quita la parte alterada, se añade una placa (2-3cm) que se ancla al resto de la piedra y se rellena de mortero de cal. - Otra, más aconsejable: se rellena de mortero de cal y para que no se desprenda por la profundidad se hace lo siguiente: 1º Se limpia la piedra erosionada 2º Se colocan pernos de fibra de vidrio unidos con resina sin legar a la superficie (dejando 1cm de separación con ésta) 3º Se aplican varias capas hasta cubrir los pernos 4º En las últimas capas de cal se sustituye la arena por los restos de piedra obtenidos del limpiado En el caso de molduras (se necesitan capas pequeñas) hay que tener en cuenta la adherencia a la piedra porque sino termina cayéndose, por eso se añade un polímero a base de látex, se mezcla con el agua y de esta manera se queda pegado (látex según adherencia deseada).
CEMENTOS Soporta fundamentalmente esfuerzos a compresión, pero añadiendo barras de acero se consigue que soporte cualquier esfuerzo utilizándolo en estructuras de todo tipo. Supone el abandono de los grandes muros de carga, consiguiendo grandes luces mediante cables o elementos prefabricados. La competencia la tiene en los aceros en estructura. Hormigón Acero 250kg/cm2 La carga plena se obtiene a los 28 días Para la misma resistencia se necesitan pilares muy grusesos + barato
5000kg/cm2 Se carga inmediatamente Secciones muy reducidas por su resistencia
+ conveniente cuando son lugares difícilmente accesibles para camiones de cemento Cemento significa etimológicamente pegamento. Los áridos tienen 800kg/cm2, pero no tienen cohesión, por eso se añade cemento. El cemento es un conglomerante que se obtiene por la molienda de Klinker, un regulador de fraguado y en algunos casos adiciones. Endurece tanto en el aire como en el seno del agua.
KLINKER Material que se obtiene por la calcinación de una mezcla de caliza y arcilla a unos 1400ºC en una proporción de caliza 80% - arcilla 20% (o usando la marga, que ya es la mezcla). El Klinker está compuesto por: AC3
Velocidad de hidratación Resistencias mecánicas Calor de hidratación 28 días Durabilidad
FAC4
SC2
SC3
Aluminato tricálcico
Ferrito aluminato tetracálcico
Silicato bicálcio
Silicato tricálcico
Intensa
Muy lenta
Media
Alta
Primeras horas
A largo plazo
7-28 días
De 1 a 7 días
Muy alto
Bajo
Medio
Alto
Baja
Media
Media
Baja
Velocidad de hidratación: velocidad de reacción con el agua Resistencias mecánicas: a compresión Calor de hidratación: puede llegar a producir fisuras Según las necesidades así serán los componentes. Aluminato tricálcico Se le añade un regulador de fraguado en una proporción del 5% (si es más puede destruir el hormigón), la piedra de yeso para alargar el tiempo de fraguado, porque sino reaccionaría instantáneamente con el agua y no daría tiempo a amasarla. Se produce una reacción muy expansiva (molécula grande), por lo que no es muy durable en ambientes con presencia de yeso o sulfato porque se produce esa reacción que expansiona, rompe y destruye el hormigón. Silicato tricálcico / bicálcico Reacciona con el agua. Es el 80% del Klinker y es el que une verdaderamente las partículas. El producto es la cal apagada (100kg dan 20kg de cal). Si no se tiene en cuenta aparecen las manchas blancas. El pH sube hasta el 13-14 (básico), se dice entonces que la armadura se ha pasivado, pues se protege de la corrosión. Sin embargo la durabilidad de estos componentes depende de si es tricálcico o bicálcico, debido a la cantidad de cal que producen, la que protege la armadura. El ambiente ácido desprotege la armadura porque la cal reacciona formando sal, bajando el pH. Por esto se riega el cemento y el hormigón, si no se paralizan las reacciones y pierden sus propiedades, sobre todo en ambientes secos y calurosos (ver gráfico de evolución en el fraguado del hormigón).
Ferrito aluminato tetracálcico No tiene mucha importancia. El hormigón, después de los 28 días puede aumentar su resistencia un 20%, pero un derivado del cemento se para a los 28 días. Hay que suministrarle agua durante esos 28 días. Cemento = Klinker + 5% yeso
ADICIONES Activos - Puzolanas Æácidos - Cenizas volantes Æ ácidos - Escorias siderúrgicas o de alto horno Æ sustituye Klinker - Sílice activo, humo de sílice y otros Æ ácidos Inactivos - Filler calizo - Rocas silicatadas Con la crisis del petróleo era muy costoso producir Klinker debido a la temperatura que necesitaba (1400ºC), por eso se le añadieron adiciones para reducir su coste energético. Las adiciones pueden ser activas, que reaccionan con el Klinker sin variar mucho la resistencia, o inactivas, que solo reducen costes sin aportar resistencia. Puzolana P Roca volcánica perteneciente al grupo de los efusivos (los romanos lo mezclaban con los morteros). Las rocas magmáticas son sílices ácidas, por su elevada temperatura. Esta componente reacciona con la cal que libera el cemento produciendo silicato cálcico que aporta algo de resistencia. Cenizas volantes V Son las que se producen al quemar carbón en las centrales térmicas. El carbón está compuesto por volátiles, carbono fijo y cenizas. Se produce una sílice ácida semejante a las puzolanas. Sílice activa / Humo de sílice D Son también subproductos de la industria del hierro. Son muy activas Escorias siderúrgicas S Se produce en la obtención del hierro. Sustituye al Klinker porque contiene silicato cálcico, sin necesidad de reacción como los anteriores. Para obtener el cemento de 0’08mm se muele en los molinos de cemento, tres cilindros en cuyo interior hay bolas de acero que al chocar entre ellas por el giro de los cilindros trituran las piedras de cemento.
TIPOS DE CEMENTO RC –97 Æ Norma para la Recepción del Cemento PPTP Æ Para definir el cemento, sino el contratista escoge cualquiera CEMI – Puro (Portland) CEMII - Adiciones CEMIII – Escoria de alto horno en grandes proporciones CEMIV – Cemento puzolánico CEMV – Cemento compuesto A Æ mayor proporción de cemento B Æmenosr proporción de cemento y mayor de adiciones Los más usuales en el mercado son CEMI; CEMII P, V, L (puzolana, cenizas volantes y calizas, respectivamente); y CEMIV.
Prescripciones mecánicas y físicas de los cementos comunes Compresión a los 28 días: (unidades N/mm2 = Mpa = 10Kg/cm2) 32’5, 42’5 y 52’5. La R significa alta resistencia inicial (a los dos días). En condiciones normales de obra: 32’5 Æ Hormigones de resistencia < 20-25n/mm2 42’5 Æ Hormigones de resistencia 25-35N/mm2 52’5 Æ Hormigones de resistencia > 35N/mm2 Se hace la clasificación con mortero 1 : 3 y a/c alrededor de 0’5 (no es que la resistencia del hormigón sea esa) Ejemplos: - Para 52’5 Æ CEMI – 52’5 – R (porque es el de mayor resistencia, R si es de alta resistencia inicial) - Para 42’5 Æ CEMII/A – P – 42’5 (también vale V) - Para 32’5 Æ CEMII/B – P – 32’5 o también CEMIV/A – 32’5 (estas clases de hormigones se usan para morteros, hormigones de limpieza de fábrica de ladrillo, etc.) Propiedades químicas Habrá que definir las características mecánicas, físicas y químicas del cemento elegido (en el pliego de condiciones). Las propiedades químicas darán la posibilidad a rechazar el cemento por: - Exceso de adición de calizas (5%) - Exceso de residuos insolubles (5%): se añaden para abaratar - Exceso de sulfatos (3’5-4%): yeso que regula el proceso de fraguado, el exceso provoca que el cemento/hormigón sea expansivo (romperá) - Exceso de cloruro (0.1%): da problemas de corrosión de la armadura - Puzolanicidad del CEM IV: para saber si es o no activa
1. Cemento blanco El color gris del cemento se lo da el hierro, para que sea blanco las materias primas deberán ser sin hierro. Se usa en paneles y sitios deseados. Es la base para añadir pigmentos y obtener morteros y hormigones de color. El hormigón blanco es mucho más caro que el normal, por eso no se suele usar en zonas de alto índice de contaminación o zonas de pintadas. El hormigón blanco va acompañado de una gran calidad de ejecución del proyecto. - En paredes lisas se usa encofrado de madera que le da textura. - En piedras prefabricadas (no son calizas) para hacer losas de aplacado. - En solería, para terrazos. - En hormigones armados, para dar una textura completamente blanca se usa arena/grava blanca. Se denominan: BLI – sin adiciones (algunas hasta 5%) BLII – (hasta 25%) BLV – para solería (hasta 60%) Las adiciones serán en cualquier caso calizas blancas. La expansión es la misma que los cementos normales. Resistencia a los 28 días BLV Æ 22’5 BLII Æ 42’5 BLV Æ 52’5 El índice de blancura determina la blancura de un cemento, hasta 75%, aunque en España son de gran calidad por eso se pueden pedir de mayor índice. A la obra pueden llegar de distinto índice, por eso se sube el índice hasta el 80% para que los que lleguen sean casi iguales.
2. Cementos para usos especiales Para hacer pavimentos, carreteras, pantanos, presas, etc.
ESPVI-1 ESPVI-2
Son cementos baratos con una gran cantidad de adiciones, pero siempre se usa para base de pavimentos. En las obras es aconsejable no tener varios tipos de cemento, solo uno de calidad, porque sino se puede usar por ejemplo un ESPVI para pilares (se coge el que se tenga a mano). Se le pedirá resistencia a los 90 días, aunque no será necesario para pavimentos. En características químicas se medirá el sulfato y el cloruro.
3. Cementos de aluminato de calcio No se usan porque las estructuras se rompen frágilmente, sin avisar (aluminosis). Se caracteriza por ser de los años 50, se usó en viguetas, por lo que los forjados caen enteros. A las 6 horas tiene 20 N/mm2 y a los 28 días tiene más de 60 N/mm2 (más de 52’5). Solo se usan en obras de emergencia, en pavimentos, salidas de agua, pero nunca en estructura.
4. Cementos resistentes a los sulfatos y al agua del mar El sulfato / agua de mar en contacto con el hormigón lo destruye. Hay que protegerlo de esos compuestos. Por esto hay que especificar claramente en el pliego del proyecto el tipo de cemento, resistentes a los sulfatos y al agua de mar o resistentes al agua del mar. En este tipo de cementos se limita la proporción de AC2, AC3 y FAC4. Ejemplo: CEMII-A/P-42’5-SR Æ Resistente a los sulfatos MR Æ Resistente al agua de mar En los proyectos se define el tipo de cemento: sus propiedades y condiciones de uso de la normativa.
HORMIGÓN Es un material que se obtiene mezclando cemento, agua, arena y grava, además pueden llevar aditivos o adiciones. En su historia, no tiene importancia hasta que se le añade la armadura. Es el idóneo para las estructuras porque son monolíticas, más que en las metálicas. Por tanto, su comportamiento isostático es mayor que el de otras estructuras, además es más barato. Las estructuras metálicas solo se usan por su rapidez. No es recomendable combinar los dos tipos de estructura porque las dilataciones diferentes provocan fisuras (en el caso de las estructuras en aire, no en cimentación). La estructura del hormigón se considerará así: De 2400 kg/m3 1900 kg son grava y arena Æ componente principal 350 kg cemento Resto agua Los áridos son los que tienen la resistencia. Los materiales deberán tener más de la resistencia deseada. La estructura de hormigón es compacta: los áridos se unen por el cemento. EHE – normativa del hormigón
TIPOS DE HORMIGÓN En masa Densidad 2 – 2’5. No lleva armadura de acero. Se usa en cimentación. Usos: Pozo de cimentación Æ Se rellena el pozo con hormigón en masa para situar encima los elementos de cimentación. Solar con sótano (losa armada) Æ Se usa hormigón de limpieza, hormigón en masa en una capa de grosor de 5-15cm para que no pase el agua a la losa armada. Solera Æ Capa de hormigón sobre el terreno antes de colocar cualquier elemento de pavimentación (capa > 15cm) Es recomendable incluir un mallazo de redondos de 4mm (armadura electrosoldada) y cuadrados de entre 15x15 y 30x30 para evitar las retracciones (provocan fisuras). Con ese diámetro de redondos no se incluye en el apartado de hormigón armado. Hormigón armado Lleva estructura de acero. Densidad 2’8-3. Hormigón ciclópeo Se añade, por capas, piedra en rama (restos de las canteras) para disminuir el volumen de hormigón, que deberá ser fluido para cubrir bien las piedras. No es recomendable. Ejemplo: en un pozo de cimentación de base 2x2 y profundidad 3m hacen falta 12m3 de hormigón, que a más de 12000 pts por m3 sale un total de más de 144000 pts por pozo. Hormigón ligero Densidad inferior a 1’8. La grava se sustituye por otro material más ligero (en Andalucía se suele usar arlita), así se disminuye el peso propio de la estructura, disminuyendo su sección. En cubiertas se usa porque aumenta el aislamiento térmico y acústico (densidad hasta 1’4). Hormigón pesado Densidad >3. Se usa en el caso de hospitales e industrias por la presencia de isótopos radiactivos. El haz de radicación es unidireccional y permanece tras la exposición, se acumula, por eso se usa sobre todo en pilares, que además se recubren con chapas de plomo. Hormigón de diferente granulometría La curva de áridos en el hormigón debe ser lo más parecido posible a la parábola de Fuller. Pero puede tener un tramo con una línea horizontal, debido a que le falta es tamaño, por eso se le llama de granulometría discontinua. Se usa en pistas deportivas exteriores, incluso en carreteras, para que escurra el agua y no se formen charcos. En el caso de que la curva sea muy plana se llama unimodular. Tiene muy pocos tamaños. No se usa para nada.
Hormigón coloreado Se le añaden pigmentos naturales, mejor que no sean colorantes porque el color varía. Varían los colores solo cuando llueve por absorber agua (lo recupera al secarse). Hormigón pretensado Se usa para hacer viguetas y vigas de forjado. Se caracteriza porque al desaparecer la tensión recupera su forma. Proceso de fabricación: se pretensan los alambres y se colocan en la zona de la viga donde ésta trabaja. Cuando el hormigón tiene resistencia se cortan los alambres, que no pueden volver a su posición original porque se lo impide el hormigón. Se permite una ligera contraflecha (debida a que el hormigón estaba un poco fresco). Hormigón postensado Se usa mucho en puentes, en vigas de 1-2m de canto y de 150-200m de luz. Tiene vainas, tubos de acero huecos, en los que se introduce cables trenzados (20000-30000 kg/cm2) una vez seco el hormigón. Se estiran los cables en la zona de trabajo y se inyecta lechada de cemento para rellenar la vaina. En los extremos se colocan cuatro cuñas que atrapan el cable, entonces se puede usar la viga. Hormigón inyectado Se inyecta en zonas de difícil acceso. Hormigón para piezas prefabricadas En edificios con elementos repetitivos se usan este tipo de piezas prefabricadas unidas al resto con masilla para aislamiento. Hormigón proyectado En piscinas, por ejemplo, una vez hecho el hueco, se colocan las armaduras y se proyecta hormigón a presión. Tiene un inconveniente, que se pierde un 30% por caída. Se usa sobre todo este sistema con el yeso. Hormigón de alta resistencia Resistencia superior a 50N/mm2 (o 500kg/cm2). Hormigón con fibras Son hormigones en masa en solera que para mejorar su resistencia se añaden fibras que pueden ser de plástico o metálicas (mejor de polipropileno). Se usa en porches y aparcamientos. Hormigones especiales
COMPONENTES DEL HORMIGÓN Cemento El empleo de un tipo de cemento o de otro es función de los siguientes parámetros: - Clases de exposición: ambiente - Circunstancias del hormigonado: temperatura (puede producir fisuras) - Tipo de elemento a ejecutar Tabla de la EHE: Tipo de hormigón Tipo de cemento Hormigón en masa Todos Hormigón armado Menos CEMV Hormigón pretensado Solo CEMI y CEMII/A-D CEMI – Mucho calor de hidratación. En ambientes calurosos puede producir fisuras, por la evaporación del agua. En estos casos es mejor usar CEMII. CEMI – 52’5 Æ H-55 CEMII – A-42’5 B-32’5 Æ H-25-30-40 CEMIII – 32’5 Æ H-25-30 CEMIV – 32’5 Æ H-25-30
Si el cemento se manipula manualmente se le exigirá una temperatura menor a 40º. Almacenamiento: 32’5 Æ 3 meses 42’5 Æ 1 mes Si el cemento pasa de estos tiempos habrá que desecharlos porque pierde sus características (se ve porque el saco está duro). El fraguado y endurecimiento del hormigón empieza a las 2 horas y termina a las 3 horas. Por esta razón se rechazan los camiones hormigoneras que tardan más de 2 horas en invierno y más de una hora en verano. Si se sobrepasa este tiempo el cemento no agarrará bien a la armadura. Agua - Agua de amasado: Se le añade al hormigón para garantizar que el cemento actúe y para dar movilidad a la masa. Un exceso de agua provoca que el hormigón sea muy poroso y poco resistente, vulnerable a agentes agresivos externos, esto provoca que el hormigón sea expansivo o que se corroan las armaduras, por eso el hormigón debe ser compacto respetando las proporciones que marca la norma en función del ambiente (baja para un ambiente agresivo). En el cuadro de proporciones del hormigón se deben incluir la relación agua/cemento: A/C = L/K = 0’45-0’60 Si el albañil añade más agua para poder manejarlo mejor, está bajando la resistencia del hormigón. En vez de agua se añaden aditivos en pequeñas proporciones. - Agua de curado: Se añade en la fase final de fraguado y endurecimiento para que el hormigón no se fisure. - Agua de contacto: Agua que estará en contacto con el hormigón. Por esto se analiza el agua del terreno, para ver si son aguas agresivas. Si las hay se usan otros tipo de cementos o se enfundan los pilares en poliéster. En ciertos ambientes agresivos habrá que consultar especialistas. Prescripciones para el agua: El agua de consumo humano se puede usar, pero nunca la de pozo o de mar. Se debe controlar el agua, según la norma: pH > 5 Æ Pierde resistencia Sulfatos – max 1gr/l Æ Provoca expansividad Cloruro – max 3gr/l Æ Produce corrosión de las armaduras y las eflorescencias (cristalización de sales en la superficie), distinto de las cales que aparecen en la superficie. Sustancias orgánicas – max 15gr/l Æ Ralentización y pasada de fraguado y como consecuencia la pérdida de resistencia Sust. disueltas (sales) – max 15gr/l Æ Eflorescencias, porosidad y falta de resistencia Hidratos de carbono – 0 Æ No fragua Áridos Es el 80% de la masa del hormigón, forman la verdadera estructura del hormigón. Son arena y grava. Gravas – >4mm Arenas – 0’63 – 4mm Limos – 0’002 - 0’63mm Finos Arcillas – <0’002mm Los áridos pueden ser naturales y artificiales: - Naturales · Rodados (en las zonas de río/mar) – Mejoran la trabajabilidad del hormigón. · Machaqueo – Se machacan piedras formando piedras puntiagudas que dificultan la trabajabilidad de la masa. - Artificiales · Esferas de arcilla expandida – Aligeran el hormigón y le dan resistencia mecánica, debido a los poros no comunicados provocados por productos. · Esferas de material plástico – Deben ser de elevada resistencia mecánica y ligeros. Es peligroso en los incendios porque hace que el hormigón pierda sus propiedades. La elección de los áridos será en función de: · Durabilidad del hormigón – áridos que no reaccionen con el cemento (se analizarán) · Dureza – Se desecharán áridos blandos (como los que contienen pizarra) · Trabajabilidad – Redondeados · Adherencia al cemento – Los finos se deben evitar (sustituye al cemento, sin tener adherencia) · Compacidad – La curva de tamaños debe ser parecida a la curva de Fuller (parábola), sino solo se usará para vías o pistas de deportes.
· Tamaño máximo del árido:
- Normalmente en vigas/pilares 20mm - En zapata 40mm - Capa de compresión o losas 12-15mm Así se evita que los áridos no se queden entre el encofrado y la armadura (dejando agujeros o coqueras) y penetren en todo el hormigón. El tamaño máximo está definido en la norma por la siguiente regla: será el árido que por el menor tamiz pasa el 90% y por el tamiz doble pasa 100%. Ejemplo: Tamiz 40 20 10 5 % tasa 100 98 92 0 El árido de los tamices 5 y 10 no cumplen la norma, pero si los del 20 y 40. Prescripciones para los áridos: - Terrones de arcilla 1% en arena No tienen consistencia, son finos < 0’25 en gravas - Partículas blandas 0 en arenas Ejemplo: pizarras <5% en gravas - Material fino que flote en el líquido Po=2 <0’5% en arenas Son restos vegetales <1% en gravas No suele haber tantos - Azufre sulfatos <0’8% Provoca expansividad y eflorescencias - Cloruros <0’05% Provocan corrosión de las armaduras y eforescencias (agua de mar) Equivalente de arena: porcentaje de la arena que se comporta como árido. >75% en ambientes no agresivos >80% en ambientes muy agresivos Así se evitan los limos y arcillas (finos) y que se produzcan hormigones disgregados (se rompen con facilidad). Ensayos fisico – mecánicos: · Friabilidad de la arena Miden la pérdida de peso <40% · Desgaste de las gravas · Absorción – Poros accesibles <5%, los áridos traen agua en los poros, lo que eleva la proporción A/C · Heladicidad – Peso <18% en gravas Los hormigones deben ser compactos para que los <15% en arenas hielos/deshielos no afecten al hormigón · Granulometría – Coeficiente de forma Relación Várido/Vesfera (aproximación a la esfera) Ideal Cf=1, Norma Cf>0’20 · Humedad en los áridos Hace que el volumen aparente sea muy grande e incrementa la proporción A/C Aditivos En general mejoran las propiedades del hormigón o solo sirven para abaratar el producto. Pueden ser: - Aireantes, plastificantes, fluidificantes: Mejoran la trabajabilidad del hormigón (masa). Siempre serán <5% del peso del cemento. - Impermeables: Un poco peligrosos porque producen poros incomunicados que reducen la resistencia, es preferible proteger exteriormente con pintura de resina o enfundar con poliéster. - Colorantes: Pueden ser orgánicos o inorgánicos. Es recomendable analizarlos para ver como afectan a la durabilidad del hormigón. - De volumen constante, retracción controlada (evita las fisuras de la retracción) o de nivelación (para casos en que se necesite que no se varíen las medidas (en elementos constructivos). - De curado (<5%): Garantizan que el curado del hormigón se va a hacer de manera efectiva, impidiendo la pérdida de agua. Los elementos pequeños se pueden cubrir con plásticos. - Modificadores de fraguado (<5%): Para ralentizar o parar momentáneamente el proceso de fraguado, por ejemplo para el transporte de hormigón a grandes distancias. - Endurecedores de superficie: Para que no se produzcan desgastes de la superficie para el caso de construcciones que no aceptan el polvo de desgaste o cuando se quiera garantizar el estado inicial del hormigón (piezas prefabricadas). Adiciones Sirven para mejorar la resistencia del hormigón (o que se mantenga), reacciona con el Klinker. Solo cuando se usa CEMI, nunca en una hormigonera manual. - Cenizas volantes <35% del peso del cemento - Humo de sílice <10% del peso del cemento
Para ambos clases se exigirá que: · El hormigón sea de central. En obra, el amasado y la mezcla no son los adecuados. · Se utilice CEMIV · Exista certificado de ensayos previos o sello de calidad · No se altere la permeabilidad que produce problemas de carbonatación, disminución de pH y despasivado de armaduras
DESIGNACIÓN DE HORMIGONES T – R/C/TM/A T Æ Tipo, si es HM (en masas), HA (armado) o HP (pretensados) R Æ Resistencia característica (mínima) del hormigón a compresión (Fck): HM 20N/mm2 (200kg/cm2), HA 25N/mm2, 30-35-40-45, mas de 50 son especiales, que no están contemplados en la norma C Æ Consistencia TM Æ Tamaño máximo del árido (20 en pilares) A Æ Ambiente Nunca se designa la armadura Ejemplo: HA-25-B-20-IIIa+E Resistencia del hormigón - Resistencia característica o de proyecto Fck: Resistencia que tienen las probetas a los 28 días. Se analiza el hormigón de algunos camiones (hecho de una sola vez) tomando pruebas en probetas cilíndricas de 15cm de diámetro y 30cm de altura. La fuerza que rompe la probeta es la resistencia característica. Si la resistencia pedida a los 28 días no la ha dado la probeta o la obra avanzado deprisa se rompen 1 o 2 probetas a los 7 días, debiendo dar el 65%de la resistencia. También se puede esperar a los 90 días, cuando alcanza el 120% y así evitar que se derribe la obra. Días 3 7 28 90 360 Resistencia % 40 65 100 120 135 - Resistencia real Fcreal En el cálculo de estructuras se introduce un valor inferior a la resistencia característica (se multiplica por un coeficiente de seguridad). Fcd=Fck/γd, en el hormigón es 1’5. Además, se aumentan las cargas multiplicándolas por 1’3 (incluidas el viento y los movimientos sísmicos). Consistencia o docilidad Es la oposición que ofrece el hormigón a ser movido o trasladado, relacionado con la trabajabilidad. Asiento (cm) Tolerancia Consistencia 0-2 +0 Seca (S) 3-5 +1 Plástica (P) 6-9 +1 Blanda (B) 10-15 +2 Fluida (F) La fluidez se consigue añadiendo agua (da problemas), relacionada con el tamaño del árido y su parecido con la esfera. Se pide fluidez para elementos muy armados, de forma complicada o grandes dimensiones. Para vigas y pilares la consistencia deberá ser plástica o fluida. Recomendación en cuanto a la consistencia: vibrado Se vibra el hormigón para eliminar aire y para que llegue a todas partes. –fluido (seco) +vibrado Disgregación del hormigón: Se produce la decantación del hormigón (áridos gruesos pasan abajo), debido a un exceso de vibración. Consistencia seca: solo para elementos prefabricados muy cuidados Para medir la consistencia se usa el cono de Abrams. El hormigón que llega a la obra se vierte en probetas (para resistencia) y en una chapa de forma cónica troncada (para consistencia) de 30cm de altura abierta por bisagras. Cuando se abre la chapa, una vez enrasado el hormigón, se produce un asiento, mayor cuanto más fluido. Ese asiento (en cm) es al que se refiere la tolerancia. Se permiten conos de 1015cm cuando se han usado superfluidificantes, pero nunca agua. Tamaño máximo del árido
Es conveniente el árido grueso, que tiene menos superficie que los áridos pequeños, pero puede hacer que el hormigón no llegue a todos los puntos, por eso se limita su tamaño máximo. Ambientes – Clases de exposición Las causas que producen la degradación del hormigón son: mecánicas, físicas y químicas. La norma se refiere sobre todo a las causas químicas, porque las demás se dan por supuestas. - Mecánicas: catástrofes naturales (viento y seismos que superan los límites normales), choques de coches contra pilares en los aparcamientos. - Físicas: Cambios rápidos de temperatura, heladicidad. - Químicas: EH98 Agresividades. Se definen en tablas que explican los ambientes. Resumidamente: Procesos de corrosión Procesos de deterioro distintos de (por cloruros) la corrosión No agresivo – I Química agresiva: Erosión – E Humedad alta – IIa Débil – Qa (abrasión – cavitación, debido a Humedad baja – IIb Media – Qb canalizaciones de alta presión y Marina aérea (5km costa) – IIIa Fuerte – Qc obras hidráulicas) Marina sumergida – IIIb Con heladas: Marina zona de mareas – IIIc Sin sales fundentes – H Cloruros de origen distintos del Con sales fundentes – F ambiente marino – IV En la designación del hormigón no se explica lo que es capaz de soportar, sino a lo que estará expuesto.
CARACTERÍSTICAS QUE GARANTIZAN LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN -
Máxima relación agua/cemento. Disminuye con la agresividad del ambiente. Varía según el tipo de hormigón y el ambiente (tablas). - Mínimo contenido de cemento (kg/m3). Aumenta con la agresividad del ambiente, porque el cemento es el pegamento. Varía según el tipo de hormigón y el ambiente (tablas). - Mínima resistencia (N/mm2) por cada tipo de hormigón, aumenta con la agresividad del ambiente. - Recubrimiento de las armaduras (superficie libre hasta armaduras) 25<Fck<40 Æ En general y para elementos prefabricados Fck>40 Según la clase de exposición. Las armaduras se separan del encofrado mediante plásticos, nunca con ladrillos porque por ellos penetra la humedad (alcanzando las armaduras). - Correcta puesta en obra, control de calidad y curado
CUALIDADES DEL HORMIGÓN ARMADO - Monolitismo: rigidez de las estructuras, con nudos rígidos e hiperestáticos. Es más rígida y monolítica que cualquier otra estructura. - Facilidad de construcción: cualquier diseño se puede ejecutar, siempre teniendo en cuenta sus características. - Características físicas: densidad, porosidad, permeabilidad, dureza, fragilidad - Características térmicas: transmisión de calor, dilatación, tensiones en elementos confinados - Características mecánicas: resistencia a compresión/flexión, y resistencia al desgaste
PROPIEDADES Peso específico / densidad · Características: la densidad caracteriza la calidad del hormigón. D = P/V Dap = P/V = P/(Vs+Vh) Vs - Volumen sólido Dreal = P/V = P/ Vs Vh - Volumen huecos (poros) Dap = Dreal Æ Perfiles metálicos Dap cemento = 1’02
Si se tiene en cuenta con los materiales: - Almacenaje (silos) Æ Dreal (normal) - Transporte (hormigoneras) Æ Dap (los poros están llenos de agua) Densidades normales: HM 2’2-2’5 HA 2’8 gr/cc Æ T/m3 · Factores que influyen - Granulometría: parecido con la parábola Æ + compacidad y densidad - Tipo de áridos: rodados mejor que de machaqueo (consiguen mejor empaquetamiento) A igualdad de tamaño de áridos mayor calidad a mayor densidad Æ resistencia - Contenido de cemento: +cemento Æ +densidad (siempre <400kg/cm3) - Puesta en obra y colocación - Aire ocluido: en los encofrados al verter el hormigón se vibra para que salga el aire (parece que hierve) y conseguir una densidad mayor del hormigón · Valores: Hormigones de obra Hormigones ligeros <1’8 Hormigones pesados >3
COMPACIDAD · Concepto: ausencia de poros o mínima cantidad de ellos posible C = 1 – P = 100 - %P Nunca se puede conseguir menos del 5%, lo normal son 8% · Factores que influyen: - Características del hormigón: lo dicho anteriormente para la porosidad - Puesta en obra: vibrado · Influencia (para mayor compacidad): - Densidad: Relación Æ Densidad↑ : Compacidad↑ : Porosidad↓ : Buena calidad - Resistencia mecánicas: Cuando se define hormigón compacto se dice que es resistente - Propiedades físicas: conductividad↑, permeabilidad↑, absorción↓, etc. - Propiedades químicas: agresividad↑ y durabilidad↑
RETRACCIÓN · Concepto: disminución de volumen después del fraguado, cuando se ponen en obra, por esto se calcula así: 1m3 (capacidad) Æ 1025 l (hormigón necesario) Hay que preverlo · Pérdida de agua: - Explicación del fenómeno: La retracción se traduce en esfuerzos de contracción a lo largo de una línea que, si el hormigón no tiene aún suficiente resistencia, se fisura, por lo que no sirve ni estéticamente ni estructuralmente porque se rompe la continuidad, perdiendo sus propiedades. - Causas: Es debido a que pierde la parte del agua para dar consistencia · Factores de influencia: - Cemento: · Tipo (-adiciones +retracción, +puro +retracción) y categoría (52’5Æ+retrac.) · Finura: +finura +retracción · Cantidad: +cemento +retracción - Áridos: · Granulometría: deficiente +retracción · Finos: +retracción · Cantidad: +árido -retracción - Agua: · Cantidad: -agua -retracción - Hormigón · Espesor: +espesor +retracción · Tipo de elemento: Los elementos superficiales (solera, forjados, pavimentos) tienen mayor probabilidad de retracción. +superficie que canto +retracción +volumen +retracción · Curado: Sobre todo con el aumento de temperatura y viento.
· En masa o armado: Mayor en HM, por eso en solares se suele colocar en su parte superior un mallazo de Ø6mm 15x15 (evita que se produzcan las fisuras) · Efectos - Acortamiento: tensiones de tracción - Fisuras · En HM. Casos: 0’35mm/m 10m Æ 3’5mm de fisuras (hay fórmulas) · En HA. Casos: 0’25mm/m · Cálculo y evolución con el tiempo: El fenómeno de la retracción puede aparecer pasado varios meses. · Precauciones: · Hormigón: perfectamente dosificado · Armadura: HA o mallazo superficial · Juntas: Muy importantes en la estructura. Pueden ser de dilatación o de retracción, provocan la rotura de las estructuras y el levantamiento de los pavimentos. Para dejar juntas se duplican los pilares y cimientos. Se sellan específicamente para permitir las dilataciones. En las normativas (del norte) recomienda juntas cada 16m, pero es mejor cada 6-8m, por las altas temperaturas. En el caso de las juntas de retracción se hacen cada 2m. Los elementos horizontales se cortan con una sierra de diamante hasta 2/3 del espesor, mientras está fraguando, para hacer que las fisuras vayan por ahí (se sellan con mástil). En soleras se rompe el mallazo, pero nunca la armadura de los elementos principales. En el caso de los pilares se contornea, para que la fisura tome esa forma. · Diseño: Elementos delgados · Curado
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN Resistencia - Resistencia característica de proyecto - Resistencia real fCReal: resistencia que realmente tiene ese hormigón, con un cuantil del 5%. - Resistencia estimada fCEst - Influencia tipos de probeta RCReal – Rotura de probetas cilíndricas 15x30 a los 28 días. Si se sale de esas medidas hay una tabla de conversiones (multiplicando por un factor) RCEst – Las probetas no se hacen de todos los elementos (ideal), sino una estimación estadística haciendo por ejemplo pruebas por cada camión. Por seguridad, las cargas se agrandan y la resistencia se multiplica por 1’5, factor o margen de seguridad. - Edad del hormigón: La resistencia característica se define a los 28 días. Como se suele hacer una planta por semana, se hacen pruebas a la edad de 3 o 7 días para tener una idea de cómo va a ir el hormigón. Ejemplo: Un hormigón de 350kg/cm2 debe dar a los 3 días 150kg/cm2 y a los 7 días 170 kg/cm2. Libro de órdenes: En él escriben el arquitecto y el aparejador. Se escriben las mínimas incidencias para evitar responsabilidades por ejemplo en caso de estructuras mal ejecutadas. En el caso de que el hormigón no dé los resultados obtenidos se puede esperar a los 90 días para cargar el edificio (da 20% más de resistencia) - Otras resistencias: · A tracción o flexotracción - Tipos: flexotracción, brasileño, axil - Cálculo: FCK = 0’45 3⎨(FCK)2. Con pavimentos / solería de hormigón trabajando a flexión 50kg/cm2 se le aplica un coeficiente de 5 (aproximación para ahorrar cálculos) y se obtiene la resistencia a compresión · Desgaste: El hormigón se desgasta, por lo que se le debe proteger. En las naves que no se puede producir polvo (farmacéutica, consumo humano, electrónica) se protege la
capa superficial (3-4cm) añadiendo colindón, sílice, cuarzo, granalla de acero inoxidable. Permeabilidad - Concepto: Paso del agua a través de un material, como consecuencia de la presencia de poros más o menos comunicados. - Factores que influyen (mejoran) · Característica del hormigón (densidad alta) · Puesta en obra (vibrado) · Contenido de agua (baja cantidad de agua de amasado) - Tipos ensayos · Estático: Sin agua a presión (hormigones normales permeables) · Dinámica: Hay que algunos cuidados - Mejora de la impermeabilidad · En el hormigón · Mediante recubrimiento En nivel freático (agua cota –5m) las pantallas deben llegar hasta las margas (arcillas impermeables, hasta 22m), sobre todo para hacer aparcamientos. La presión del agua aumenta con la profundidad. Las losas de hormigón se impermeabilizan con pintura de betún, ya que en el caso de agua de lluvia o rotura de tubería el agua tiene una ligera presión y puede penetrar por un hormigón normal. Comportamiento a la temperatura El hormigón tiene un coeficiente de dilatación similar al del acero, pero tiene una gran inercia térmica, es decir, tiene una baja transmisión de calor. El hormigón dilata muy lentamente, a diferencia de los metales, por eso se puede llegar a romper los pilares de hormigón. En zonas de grandes cambios de temperatura es mejor no combinar elementos de distinto material. Ejemplo: Problemas en el mercado de Triana por la combinación de hormigón y cerchas metálicas con metacrilato. Influye la transmisión de calor. Comportamiento al fuego El hormigón se comporta muy mal ante el fuego, por eso se recubren. A los 300-400º se debilitan las estructuras. Para el tema de los incendios es mejor consultar a expertos, por el tema del cañón o chimenea, el lugar donde se alcanzan mayores temperaturas.