Propiedades y Clasificación del Hormigón: Fresco y Endurecido

Definiciones Clave del Hormigón

Hormigón: Material compuesto de cemento, áridos gruesos y finos, agua, aditivos y adiciones.

Hormigón Fresco: Hormigón no fraguado, sin resistencia a esfuerzos mecánicos.

Hormigón Endurecido: Hormigón sólido con resistencia a esfuerzos mecánicos.

Cemento: Ligante hidráulico que, mezclado con agua, se endurece, proporcionando resistencia y estabilidad.

Pasta: Material formado por cemento y agua.

Mortero: Material compuesto por cemento, árido fino y agua.

Aditivos: Productos añadidos al hormigón en cantidades ≤ 5% del peso del cemento para mejorar propiedades.

Adiciones: Productos minerales finamente divididos que, añadidos en cantidades > 5% del peso del cemento, modifican sus propiedades.

Hormigón en Masa: Hormigón no armado.

Hormigón Armado: Hormigón con armaduras de acero para absorber tensiones de tracción.

Hormigón Precomprimido: Hormigón armado con armaduras activas tensadas para comprimir el hormigón y evitar fisuras.

Hormigón Especial: Hormigones con características específicas, como ligeros, pesados, de alta resistencia, con fibras o polímeros.

Bases del Cemento Portland

Portland: Silicatos y aluminatos con sulfato de calcio (yeso) como retardador de fraguado.

Materia Prima: Calizas, arcillas o esquistos.

Características del Portland

Tamaño y Finura: Mejora la reactividad. Tamaños superiores a 45 micras no hidratan completamente. Superficie específica de 3000 a 4000 cm²/g. A mayor finura, mayor resistencia (CEM I 52.5).

Componentes Anhidros:

• Silicato Tricálcico (Alita - C3S): Reacción rápida, resistencia a corto plazo.
• Aluminato Tricálcico (C3A): Actúa como catalizador. Junto a sulfatos, retarda la hidratación y puede formar etringita.
• Silicato Bicálcico (Belita - C2S): Reacción lenta, resistencia a largo plazo.
• Aluminato Ferrito Tetracálcico (Celita - C4AF): Reacción rápida, aporta coloración.

A mayor cantidad de CSH, mayor durabilidad (CEM IV). El cemento R tiene mayor calor de hidratación y riesgo de helada.

Velocidad de Fraguado

Depende de la composición anhidra, tamaño del grano, temperatura y humedad. Orden de velocidad (más rápido a más lento): C3A, C3S, C4AF, C2S. A mayor temperatura y finura, mayor velocidad.

Endurecimiento del Cemento

Formación de hidratos y llenado de poros. Red de cristales que aumenta la resistencia mecánica.

Durabilidad

Mantenimiento de propiedades. Componentes susceptibles a ataques: CH a ácidos, sulfatos, sales magnésicas; C3A y C4AF a sulfatos; CaO y MgO a hidratación retardada; Sodio y potasio a áridos reactivos.

Clasificación de Cementos

• Cemento Portland (CEM I)
• Cemento Portland con Adiciones (CEM II): Escoria (S), cenizas volantes (V, W), puzolanas (P, Q), filler calizo (L, LL), humo de sílice (D), esquistos calcinados (T).
• Cemento de Adiciones (CEM III, IV, V): Bajo porcentaje de clínker portland.
• Cemento de Aluminato Cálcico (CAC/R): Cemento aluminoso.
• Cementos con Características Especiales: SR (resistente a sulfatos), MR (resistente al agua de mar), BL (blancos), LH (bajo calor de hidratación), ESP-VI (usos especiales).

Finalidad de las Adiciones

Mejorar propiedades, ahorro energético, reciclaje de residuos y reducción del impacto ambiental.

Resistencia a Compresión de Morteros

Media de 3 probetas, rotura a 2, 7 y 28 días. Resultados en MPa. Cemento 32.5 a 7 y 28 días.

Prescripciones Técnicas (RC)

Contenido de sulfatos, cloruros, fraguado, estabilidad volumétrica, resistencia a compresión, pérdida por calcinación, residuo insoluble (CEM I y III), puzolanicidad (CEM IV), composición potencial CA y CAF del clínker (SR y MR), calor de hidratación (LH). Mínimo 200 kg/m³, máximo 400 kg/m³.

Aplicaciones de los Cementos

• CEM I: Hormigones de alta resistencia, obras públicas, pretensado, prefabricación.
• CEM II: Hormigones y morteros en general.
• CEM III: Ambientes agresivos por sulfatos y agua de mar.
• CEM IV: Ambientes ácidos moderados, obras hidráulicas.
• CEM V: Estabilización de suelos, bases de carreteras, grandes macizos.

Uso del Agua en el Hormigón (EHE)

Prohibido el uso de aguas marinas o salinas en hormigón armado o pretensado. Análisis según norma para precomprimido. Agua de curado de igual o mejor calidad que la de amasado.

Aditivos

Modifican el hormigón fresco o endurecido. Dependen de la naturaleza, finura y contenido del cemento, áridos, dosificación, y otros aditivos.

Tipos de Aditivos

Reductores de Agua (Plastificantes)

Disminuyen la cantidad de agua (5-10%), aumentando la resistencia. Polímeros orgánicos tensoactivos. Efectos: Retardo de fraguado, aumento de aire, segregación (si hay sobredosificación). En hormigón endurecido: aumento de resistencia y durabilidad, posible reducción de resistencia si hay exceso de aire.

Superplastificantes

Reducen el agua (12-30%). NSF, MSF, MLS y PC. Efectos: Retrasos de fraguado, inclusión de aire, segregaciones, pérdida de consistencia, retracción plástica. Aplicación en losas, elementos con alta densidad de armaduras, hormigones de alta resistencia.

Aceleradores de Fraguado y Endurecimiento

: reducir tiempo fraguado, aumentar vel desarrollo resitencia, composicion: formados por cloruros calcios o otros cloruros, o otros no tienen cloruros, actuan: acelera reaccion C3S (CSH da resist). intensidad depende de mas temperatura peor, cmposicion cemento. efectos: aumento desprendimiento calor hidratacion, posible retraccion de secado (evap agua absorbida en la pasta d cemento hidratado) , no aumento de reists largo plazo, corrosion de los aceros por los cloruros (prohibidos en HA). se añade cn agua al amasar, aplicacion en horm a tiempo frio, horm prefabricados, horm proyectados, reparaciones. Retardadores: retrasan inicio fraguado. composicion: mismos reductores agua. Actuan: precipitantes calcicos se absorben sobre particulas d cmento, disminuyen superf para reaccion hidratacion. mas eficiente cuando cantidad C3A del cemtno es mayor: cuando C3A ha reaccionado cn yeso, no absorbe el aditivo por lo que mas canitdad del mmismo hay para evitar reaccion silicatos calcicos. retraso depende: tipo cemento (C3A), temp, dosificacion aditivo. efecto en horm fresco: mehora docilidad, hace que pierda poco a poco, disminuye calor hidratacion, algunos pueden incluir aire. efect horm endurecido: corto plazo mas bajo.

se añade cn agua al amasar, aplicacion en temp calidos, mantener docilidad, si tiemo fabricacion a puesta obra supera 30min. retardador es azucar, previene formacion CSH, si demasiado matar al horm. Oclusores de agua: funcion: producir microburbujas de aire distribuidas uniformemente que se conservan al endurecer el hormigon, aumentar durabilidad hielo- deshielo. composicion: se basan en tensoactivos organicos. actuan: disminuyen tension superficial, favorecen formacion burbujas que se estabilizan al absorberse en la superficie de las particulas de cemento, las burbujas actuan como una camara de expansion qe absorben: las tensiones provocadas por el aumento volumen del agua de los poros que se congela en la parte mas cercana a la superf. Las presiones hidrostaticas del agua interna qe se empuja por el hielo formado. cantidad aire  puede ser modificado por: contenido, finura y cmposicion cemento, temperatura, contendio granulado de finos y filler, adiciones, superfluidificante, cndiciones amasado y cmpactacion. efcts secundarios horm fresco: mejora docilidad y por eso se puede quitar agua. se ha de disminuir volumen de arena en la dosificacion (misma cantidad aire ocluido). Disminuye exudacion y segregacion, al hacer de puente de union entre granos de cemento. efect horm endurecido: reduce resistencia que se cmpensa cn menos relacion agua cemento. se ha de reduir 3 l agua por 1 % de aire. mejora durabilidad a hielo- deshielo, al menor a/c mejora impermeabilidad. dosificacion, se determina experimentalmente. se añade disuelto en agua. Para prevebir helada introducir cntenido minimo aire ocluido del 4,5 %.

 hormigon fresco: hormigon que por no estar endurecido, tiene la facultad de poder moldearse, se cmporta plasticamente, es deformable y puede ser cmpactado. tiempo: salida amasadora, inicio fraguado. estructura: formada por una suspension cncentrada d cemento y finos en agua qe envuelve las particulas o granos d los aridos. generalidades: elabracion y trtamiento dl hormigon fresco sera decisiva en el cmportamiento fisico y mecanico dl hormigon endurecido. en este estado s hacen operaciones: trnsporte, encofrados, cmpactacion... propiedades: fluidez: capacidad de ser cnducido y fluir en el encofrado, rodear l armadura cn o sin auda eqipos auxiliares. Compactabilidad: trabjo reqerido par alcnzar cierto grdo d cmpactacion ( eliminar aire rtenido durnte procesos mezcla y trnsporte). cohesion: capacidad d mantenerse cmo masa homogenea, es la resistencia a segregar y a exudar. Trabajabilidad suma anteriroes. docilidad: aptitud hormigon para ser colocado en obra cn los medios d cmpactacion normales, cn aditivos pueden modificarla. determinada por: mayor cantidad y menor tamaño de grano mas docilidad, aumenta la cohesion pero tambien la rigidez. depende tambien tipo de arido: procedentes del rio mas docilidad. cuanto mas fino arido mayor docilidad, pero tambien mayor necesidad d agua. mas agua mas docilidad. exceso de agua produce disminucion resistencia y de la impermeabilidad. objetivo: optimo de agua qe satisfaga cndiciones de docilidad y resistencia exigidas. ensayos medida cnsistencia: cono abrams: mide fluidex, no horm ni muy secos ni muy fluidos, sensibilidad menos en horm cn arido machaqueo qe cn rodado.

Mesa sacudidas: se mide aumento diametro experimenta tronco cono d hormigon situado mesa circular sometida a 15 sacudidas de 12mm d alto durante 15s. detecta bien segregaciones, mas precision horm alta docilidad o fluidos. elevada dispersion resultados en una misma mezcla, poco rpresentativo horm poco cohesivos y cn tendencia a segregar. Consistometro vebe: util horm muy secos. mide el tiempo q tarda trnco cno de horm colocado en dilindro, situado sobre mesa vibrante, en deformarse y adptarse forma recipiente. Factor d cmpactacion: medida grdo densificacion obtnido cuando se aplica cierto trabjo. Variacion cnsistencia cn el tiempo: cnsistencia horm fresco cada vez mas seca hasta inicio fraguado. primera media hora negligible. Modifican velocidad d perdida de asentamiento o cnsistencia: mas c3A i alcali aumenta tambien velocidad. mas temperatura mas velocidad. mas asentamiento inicial mas velocidad. aditivos se pueden producir cmo fncion principal (aceleradores, retardadores) o cmo efectos secundarios. se produce disminucion dl cntenido agua, el agua se fija o se pierde en las reacciones d hidratacion. se produce adsorcion en la superficie d los productos d hidratacion y en la evaporacion. propiedades: homogeneidad: horm bien mezclado, perdida homogeneidad es mayor cuando: mayor tamaño arido, mas cntenido agua, relacion arena/ grava adecuada. segregacion: perdida homogeneidad por separacion de ls cmponentes ( proceso de sedimentacion). genera coqueras y exceso d mortero. superficies mal acabadas. repercusiones en l durabilidad y en resistencias mecanicas. es debida a falta d cohesion.

como corregirla: aumentando ligeramente cntenido agua si cnsistencia es secoplastica. rectificando granulometria d l dosificacion utilizada. exudacion: perdida homogeneidad producida marcha agua arrastrando finos a la superficie al cmpactar. cmo corregirla: aumentando cntenido cemento. utilizando adiciones y /o aireantes, cmpactando cn menos energia. retraccion plastica: cntraccion dl hormgon fresco creada por perdida de agua ( principalmente pr evaporacion) . pueden producirse fisuraciones superficiales. peso especifico: se determina llenando recipiente d un volumen dterminado, cn cmpactacion definida en la norma y pesandolo. es un indice d la uniformidad dl hormigon. su variacion indica cambio en la granulometria, en el cntenido dl cemento y /o en el cntenido del agua.