Hormigones Especiales: Ligeros, Pesados y Reforzados con Fibras

Hormigones Ligeros

Los hormigones ligeros tienen una densidad igual o inferior a 2,0 kg/m³. Esta ligereza se consigue sustituyendo parte de la materia por aire. Hay tres formas de hacerlo:

• Empleando áridos de baja densidad (hormigón de áridos ligeros)
• Eliminando los elementos finos y la arena de un hormigón (hormigón sin finos)
• Mediante la incorporación de burbujas de gas en la masa (hormigón celular)

Áridos Ligeros

Los áridos ligeros tienen una densidad menor a 2,0 kg/m³ y una granulometría muy continua. Pueden ser:

• Naturales: Piedra pómez (resistencia entre 5 y 10 MPa)
• Artificiales: Obtenidos introduciendo aire a minerales o rocas (resistencia entre 20 y 80 MPa)

Los áridos ligeros deben tener:

• Granos con formas redondeadas y superficies cerradas
• Ausencia de elementos nocivos para el cemento o el armado
• Resistencia al clima y a las heladas
• Baja densidad
• Rigidez
• Altas resistencias

Se clasifican en:

• Inorgánicos: Piedra pómez, arcillas y pizarras expandidas, cenizas volantes sinterizadas
• Orgánicos: Derivados de la madera, poliestireno expandido

Hormigones Celulares

Son morteros celulares compuestos por cemento, arena fina y un producto que crea un volumen de burbujas de gas dentro de la masa del mortero. Hay dos tipos:

• Hormigones gaseados: Se incorporan productos químicos que al reaccionar con el cemento desprenden gas, que queda en la masa. Se obtienen en procesos industriales controlados y tienen alta calidad.
• Hormigones espumados: Los huecos se producen introduciendo una sustancia espumosa que produce burbujas de aire en el mortero. Se pueden construir en obra y se bombean e inyectan más fácilmente.

Hormigones Pesados

Son similares a los hormigones tradicionales, pero con densidades más altas debido a los áridos empleados. Su resistencia depende de la relación a/c. La densidad depende de los áridos empleados, que serán más pesados y proceden de materiales de alta densidad. Estos áridos no deben afectar a las propiedades mecánicas y tienen que ser inactivos ante el cemento. Los más empleados son:

• Magnetita
• Limonita
• Barita
• Ferrofosforo
• Ilmenita

Se emplean como contrapeso en puentes levadizos, como protección frente a rayos X y gamma y en aceleradores de partículas y reactores nucleares.

Hormigones Reforzados con Fibras

Cuando se incorporan fibras al hormigón, se distribuye uniformemente y se mejora la resistencia a tracción, a fatiga y a impacto. El hormigón mantiene el material unido, dándole resistencia a compresión y rigidez, y protegiendo las fibras, mientras que las fibras soportan esfuerzos de tracción, controlan y reducen la fisuración y mejoran la tenacidad.

Las fibras cortas reducen la posibilidad de fractura y las largas aumentan la resistencia a tracción del hormigón.

Tipos de Fibras

• Estructurales: Proporcionan mayor energía de rotura al hormigón en masa.
• No estructurales: Mejoran el control de la fisuración por retracción, aumentan la resistencia frente al fuego, la abrasión o el impacto.

Según su naturaleza:

• Orgánicas: Polipropileno, polietileno, poliacrilonitrilo
• Inorgánicas: Vidrio, carbono, acero

Según su proceso de fabricación:

• Sintéticas: Fabricadas a partir de polímeros o metales
• Naturales: Obtenidas de plantas o animales

Fibras Poliméricas

Compuestas por material polimérico cortado y extrusionado. Pueden ser:

• Monofilamentos extruidos (tipo 1)
• Láminas fibradas (tipo 2)

Según su tamaño:

• Microfibras
• Macrofibras

El material más empleado es el polipropileno por su elasticidad, que aumenta la resistencia a impacto. No son atacadas por álcalis y no se corroen.

Fibras de Vidrio

Fabricadas por extrusión del vidrio fundido en horno. Añaden propiedades al hormigón según su composición química. Presentan alta resistencia a tracción y módulo de elasticidad aceptable, pero pueden ser atacadas por los álcalis de los cementos portland.

Fibras de Carbono

Fibra sintética fabricada a partir del poliacrinonitrilo. Propiedades similares al acero y ligera. Presenta:

• Mayor resistencia frente a impacto que el acero
• Elevada resistencia mecánica
• Módulo de elasticidad alto
• Baja densidad
• Elevado precio de producción
• Resistencia a agentes externos
• Aislamiento térmico
• Resistencia a variaciones de temperatura

Fibras Metálicas

Las más empleadas en hormigones son las de acero, ya que tienen alto módulo de elasticidad y son económicas. Presentan buena adherencia y son fáciles de mezclar.

Efectos que producen:

• Aumento de la resistencia a flexo-tracción
• Aumento de la tenacidad
• Aumento de la resistencia a fatiga
• Aumento de la resistencia a tracción
• Aumento de la resistencia frente a impacto

Aplicaciones de Hormigones con Fibras

• Elementos para cubiertas
• Vías urbanas
• Prefabricados
• Estabilización de taludes
• Hormigones gunitados
• Pavimento y revestimiento de túneles
• Decoración de interiores

Inconvenientes de los Hormigones con Fibras

• Las fibras reducen la docilidad de la mezcla por su forma y rigidez.
• Costo muy elevado.
• Ausencia de deformación plástica.
• Reacción de las fibras de vidrio con los álcalis.
• Estos hormigones son difíciles de trabajar con dosificaciones altas.
• Módulo de elasticidad bajo, excepto las de carbono.
• Alta resistencia axial frente a la resistencia cortante.