Propiedades y Ensayos del Hormigón y Materiales Bituminosos

Propiedades y Ensayos del Hormigón

Entumecimiento

El entumecimiento es el aumento del volumen de la arena o el hormigón con el tiempo. Este fenómeno es mayor cuanto más fina es la arena o el cemento, y se produce como consecuencia de la absorción de agua.

Mesa de Sacudidas

Este ensayo consiste en medir el aumento de diámetro de la base inferior de un tronco de cono situado sobre una mesa circular al someterla a 15 sacudidas de 12 mm de alto durante 15 segundos. El índice de consistencia se clasifica de la siguiente manera:

• 0 a 30: Seca
• 30 a 50: Plástica
• 50 a 70: Blanda
• 70 a 100: Fluida
• > 100: Líquida

Consistómetro de Vebe

Muy útil con hormigones muy secos o reforzados con fibras. Consiste en medir el tiempo que tarda un tronco de cono (Abrams) colocado en un recipiente cilíndrico situado sobre una mesa vibrante, en deformarse y tomar la forma de este. Da una idea aproximada de la docilidad.

• 30 a 18 s: Extremadamente seca
• 18 a 10 s: Muy seca
• 10 a 5 s: Seca

Si el tiempo es inferior a 3 s o superior a 30 s, no se recomienda su uso.

Segregación

Las mezclas propensas a segregar son las poco dóciles, las extremadamente fluidas o las que tienen gran cantidad de arena, aunque también la producen las operaciones inadecuadas. Puede evitarse haciendo un buen estudio de la granulometría y cuidando el manejo del hormigón. El aditivo aireante frena la segregación, así como las cenizas volantes. Hay que evitar los vibrados muy prolongados y el empleo de áridos gruesos y finos de distinta densidad. La exudación es una forma de segregación en la que el agua tiende a elevarse como consecuencia de la incapacidad de los áridos de arrastrarla con ellos al compactarse. El agua que llega a la superficie se va evaporando, pero si la velocidad de evaporación es más rápida que la ascensión del agua, esta crea fisuras de retracción plástica y va creando unos capilares que le quitan impermeabilidad y durabilidad frente a las heladas. Los cementos finos la reducen, así como el aluminato tricálcico, las cenizas volantes y los aditivos aireantes, ya que estos crean pequeñas burbujas que actúan como finos. Si los hormigones tienen una buena cohesión, no presentarán segregación ni exudación.

Ensayo de Tracción Indirecta o Brasileño

Se usan probetas cilíndricas, iguales que las de compresión, que se someten a compresión entre dos generatrices opuestas hasta que se rompen por un plano diametral. La carga debe aplicarse con una velocidad de 1.5 N/mm². La resistencia a tracción pura es el 85% de la de tracción indirecta y la dispersión es muy pequeña.

Ensayo a Flexotracción

Se ejerce una carga, a una velocidad de 1.6 N/mm² por minuto, sobre dos rodillos situados a 1/3 de la luz, con lo que habrá una zona central donde el momento flector será máximo, por lo que la probeta romperá por el hormigón más débil de esta zona. El resultado del ensayo a tracción indirecta es un 45% más bajo que el de flexotracción.

Elongabilidad

Es la capacidad que tiene un hormigón para soportar, sin romperse, un alargamiento producido por un esfuerzo de tracción. Depende de la ductilidad de la pasta y de la adherencia de esta a los áridos. Cuanto más resistente es un hormigón, menor elongabilidad tiene.

Especificación del Hormigón

Deberá ir indicada la resistencia característica, el contenido de cemento por m³, el tipo, clase y marca del cemento, el tamaño máximo del árido, la consistencia y la relación a/c, el tipo de aditivo (si lo lleva), la procedencia y la cantidad de adiciones.

Diagrama Tensión-Deformación del Acero

En el primer tramo, las deformaciones son proporcionales a las cargas. La tensión máxima se llama límite de alargamientos proporcionales (σ_p). Llega un momento en el que la tensión sigue aumentando, pero los alargamientos no; la probeta aún volvería a sus dimensiones originales, mientras la tensión no sobrepase el límite elástico estricto (σ_e). El límite elástico convencional es la tensión que produce una deformación permanente del 0.2%. Si aumentamos el esfuerzo, el alargamiento continúa mientras que la tensión no aumenta, pudiendo incluso bajar; este es el límite elástico de fluencia o límite aparente de elasticidad, a partir de este valor las deformaciones son permanentes. Esta discontinuidad se llama escalón de relajamiento o escalón de cedencia. Si seguimos aumentando la tensión, llega a un límite máximo (σ_r) que es la carga o tensión de rotura. La carga que separa las dos partes será menor que la carga de rotura, ya que, aunque la probeta visiblemente no ha roto, los cristales sí lo han hecho. A la carga que rompe visualmente se le llama tensión última (σ_u).

• Elasticidad: Propiedad de recuperar la forma inicial al cesar la causa de deformación.
• Plasticidad: Propiedad para deformarse sin recuperar su forma inicial.
• Ductilidad: Actitud para ser estirado hasta transformarlo en alambre por tracción.
• Maleabilidad: Actitud para ser transformado en láminas por esfuerzo de compresión.
• Acritud: Propiedad para aumentar la resistencia por consecuencia de la deformación.
• Fragilidad: Se produce cuando el material rompe al pasar su límite elástico y no tener plasticidad.
• Dureza: Capacidad para oponerse a la deformación.

Materiales Bituminosos

Betún

Mezcla de hidrocarburos naturales o pirogénicos o de sus combinaciones, pueden ser líquidos, semisólidos o sólidos.

Alquitrán

Se obtiene por destilación destructiva de materias orgánicas como hulla, esquistos y madera.

Propiedades

• Viscosidad: Resistencia a fluir debido a los rozamientos internos. Influye en la trabajabilidad, la adhesividad y la dosificación. En los betunes se determina la viscosidad relativa como el tiempo que tarda en fluir a través de un orificio en determinadas condiciones. En alquitranes se utiliza el E.V.T. que fija el tiempo y se calcula la temperatura para la que el tiempo de fluencia es de 50 s.
• Consistencia - Penetración: Es el ensayo más utilizado. La penetración disminuye al aumentar la densidad y la viscosidad, y consiste en determinar la penetración en la muestra durante 5 s de una aguja. Se hace tres veces y se saca la media.
• Susceptibilidad térmica (Punto de reblandecimiento): Es la aptitud de un betún para variar la viscosidad a causa de un cambio en la temperatura. El punto de reblandecimiento es la temperatura a la que un disco se reblandece hasta permitir que una bola de acero toque el fondo.
• Ductilidad: Es la capacidad para deformarse sin rotura. Deben soportar los alargamientos sin aparecer grietas, aunque no tiene que ser muy alta para que no haya ondulaciones. El ensayo mide el alargamiento de una probeta a 25 °C y una velocidad de 5 cm/min.
• Fragilidad: Es la pérdida de ductilidad cuando baja la temperatura.
• Adhesividad ligante-árido: Es una unión química por enlace iónico debido a la humedad de los áridos. Como el betún tiene carácter negativo, tiene mejor adhesividad con los calcáreos que con los silíceos.