El Agua y los Áridos en la Elaboración del Hormigón

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El Agua en la Elaboración del Hormigón

Importancia del Agua en el Hormigón

El agua juega un papel fundamental en la elaboración del hormigón, ya que es esencial para:

  • Hidratar los componentes activos del cemento: El agua reacciona químicamente con los componentes del cemento, como el silicato tricálcico (C3S) y el silicato dicálcico (C2S), para formar los productos de hidratación que dan al hormigón su resistencia y durabilidad.
  • Lubricar la mezcla: El agua proporciona la lubricación necesaria para que la mezcla de hormigón fresco sea trabajable y pueda ser colocada y compactada adecuadamente.
  • Crear espacio en la pasta para los productos de hidratación: El agua crea el espacio necesario para que los productos de hidratación del cemento se desarrollen y la pasta de cemento se solidifique.

Calidad del Agua para el Amasado

Para que el agua sea apta para el amasado del hormigón, debe cumplir ciertas condiciones:

  • Limpia: El agua debe estar libre de impurezas que puedan afectar negativamente a la hidratación del cemento o a las propiedades del hormigón endurecido.
  • Libre de sustancias dañinas: El agua no debe contener sustancias como azúcar, sales alcalinas, aceites, tanino, gas carbónico, ácido húmico, materia orgánica, sulfatos o residuos industriales en cantidades que puedan ser perjudiciales para el hormigón.

Efectos de las Impurezas en el Agua

La presencia de impurezas en el agua puede producir:

  • Alteraciones en la hidratación del cemento.
  • Retrasos en el fraguado y endurecimiento del hormigón.
  • Reducciones en las resistencias mecánicas del hormigón.
  • Menor durabilidad del hormigón.

Cantidad Máxima de Sustancias Disueltas

La cantidad máxima de sustancias disueltas que se permiten en el agua de amasado de los hormigones es de 15 g/l de sustancias orgánicas solubles en éter.

pH del Agua

En los casos en que los cementos empleados tengan un alto contenido de puzolanas, se recomienda que el pH del agua, tanto para la confección como para el curado del hormigón, sea igual o inferior a 6,5. Esto es especialmente importante si el curado se realiza por inmersión y es prolongado.

Agua de Mar

El agua de mar está prohibida para el curado del hormigón armado o pretensado. En general, el agua de mar no es recomendable para la elaboración del hormigón debido a su alto contenido en sales, especialmente cloruros, que pueden causar problemas de corrosión en las armaduras y afectar a la durabilidad del hormigón.

Requisitos de la EHE para el Agua

La Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) establece límites para el contenido de sulfatos (SO4) y cloruros en el agua utilizada para la elaboración del hormigón:

  • Sulfatos:
    • ≤ 1 g/l para el SO4 (sulfatos).
    • ≤ 5 g/l para el cemento SR (resistente a los sulfatos).
  • Ion cloro:
    • ≤ 1 g/l para el hormigón pretensado.
    • ≤ 3 g/l para el hormigón armado o en masa con armaduras.
  • Hidratos de carbono: 0%
  • pH: ≥ 5
  • Sustancias disueltas: ≤ 15 g/l
  • Sustancias orgánicas disueltas en éter: ≤ 15 g/l

Los Áridos en la Elaboración del Hormigón

Importancia de los Áridos en el Hormigón

Los áridos son agregados minerales que constituyen la mayor parte del volumen del hormigón (aproximadamente el 70-80%). Los áridos influyen en las siguientes propiedades del hormigón:

  • Resistencia mecánica
  • Durabilidad
  • Trabajabilidad
  • Densidad
  • Estabilidad dimensional
  • Costo

Tipos de Áridos

Los áridos se clasifican en dos categorías principales:

  • Áridos gruesos: Generalmente grava o piedra triturada, con tamaños que varían desde 5 mm hasta 150 mm.
  • Áridos finos: Generalmente arena, con tamaños que varían desde 0,063 mm hasta 5 mm.

Propiedades de los Áridos

Las propiedades de los áridos que son importantes para la elaboración del hormigón incluyen:

  • Granulometría: La distribución de los tamaños de las partículas de los áridos.
  • Forma: La forma de las partículas de los áridos (redondeada, angular, etc.).
  • Textura superficial: La textura de la superficie de las partículas de los áridos (lisa, rugosa, etc.).
  • Resistencia: La resistencia a la compresión, la abrasión y el impacto.
  • Durabilidad: La resistencia a la intemperie, los ciclos de hielo-deshielo y los ataques químicos.
  • Limpieza: La ausencia de impurezas como arcilla, limo, materia orgánica o sales.

Granulometría Óptima

La granulometría óptima de los áridos es aquella que, para una misma consistencia y relación agua/cemento, permite obtener un hormigón con:

  • Un consumo mínimo de cemento.
  • Una mínima segregación.
  • Una buena trabajabilidad.
  • Una buena resistencia mecánica.
  • Una buena durabilidad.

Áridos Silíceos de Machaqueo

Ventajas

  • Mayor resistencia a la flexotracción y la abrasión que los áridos rodados.
  • Hormigones más resistentes física y químicamente.
  • Mayor durabilidad frente a medios agresivos.
  • Mayor adherencia entre la pasta de cemento y los áridos.

Inconvenientes

  • Hormigones más agrios y menos trabajables.
  • Mayor consumo de cemento para obtener una misma resistencia.

Sulfatos Solubles en Ácido

El porcentaje máximo de sulfatos solubles en ácido que se admite, tanto para el árido grueso como para el fino, es del 1% en peso.

Reactividad de los Áridos Calizos

Si del estudio petrográfico de un árido calizo se deduce la posibilidad de que presente reactividad con los álcalis del cemento, se debe solicitar el ensayo de estabilidad en medio alcalino.

Resistencia a la Fragmentación de las Arenas

La resistencia a la fragmentación de las arenas se determina mediante el ensayo Microdeval. Este ensayo determina el coeficiente de friabilidad (fragilidad) de las arenas. Según la EHE, la friabilidad debe ser igual o inferior a 40.

Equivalente de Arena

El equivalente de arena (EA) es un ensayo que relaciona la arena con los finos. No se emplearán áridos finos cuyo EA sea inferior al 75% en un ambiente IIA o IIB según la EHE.

Tamaño Máximo del Árido

El tamaño máximo de un árido es la mínima abertura del tamiz por el que pasa más del 90% del peso del árido. El aumento del tamaño máximo del árido tiene los siguientes efectos sobre el hormigón fresco:

  • Disminuye el consumo de cemento.
  • Aumenta el peligro de segregación.
  • No influye significativamente en la trabajabilidad.

Módulo Granulométrico

El módulo granulométrico nos da una idea del tamaño medio del árido empleado en un hormigón. Cuantifica el área limitada por la curva granulométrica, el eje de ordenadas y la horizontal trazada por la altura del 100% al emplear la representación semilogarítmica.

Coeficiente de Forma de los Áridos

El coeficiente de forma de los áridos se define como la relación entre el volumen de la partícula y el volumen de la esfera circunscrita en ella. La EHE permite un coeficiente de forma del árido grueso igual o inferior a 1,5.

Tipos de Hormigón en Función de la Densidad de los Áridos

  • Hormigones ligeros: Densidad inferior a 2 kg/dm3.
  • Hormigones pesados: Densidad superior a 3 kg/dm3.
  • Hormigones convencionales u ordinarios: Densidad entre 2 y 3 kg/dm3.

Escorias Siderúrgicas como Áridos

Las escorias siderúrgicas que se emplean como áridos deben ser:

  • Estables.
  • Que no contengan silicatos inestables ni componentes ferrosos.

Piritas Oxidables en los Áridos

Los áridos pueden contener tres tipos de piritas oxidables: pirita amarilla, marcasita y pirrotita. No es conveniente usar la pirita amarilla, mientras que las otras dos están prohibidas.

Entumecimiento de las Arenas

El entumecimiento de las arenas es el incremento de volumen que experimentan cuando se humedecen. Las arenas de río sufren un menor incremento de volumen porque poseen menos poros.

Ensayos de Durabilidad de los Áridos

Además del ensayo de helacidad, para evaluar la durabilidad de los áridos sometidos a ciclos de hielo-deshielo se pueden realizar los siguientes ensayos:

  • Ensayo de estabilidad.
  • Ensayo de tratamiento con sulfato sódico o magnésico.

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