Tecnología del Hormigón

TECNOLOGIA DEL HORMIGON

1 - El hormigon es una mezcla homogenea compuesta por una pasta adhesiva de cemento y agua, que mantiene ligadas las particulas de materiales inertes, compuestos por agregados finos y gruesos. La pasta adhesiva se denomina pasta cementicia, la mezcla de pasta cementicia con arena se denomina mortero, la mezcla de mortero con agregado grueso es hormigon.

El hormigon armado es un bloque de  hormigon reforzado interiormente por una armadura de barras de hierro o acero, para, una vez fraguado, absorber los esfuerzos de traccion a los que queda sometido.
El hormigon armado esta conformado entonces por hormigon y acero.

2 - Las propiedades que permiten al hormigon y al acero trabajar en conjunto son:
        - el coef de dilatacion del H es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones internas por cambio de temperatura
        - cuando el H fragua y se contrae, presiona las barras de acero, creando fuerte adherencia quimica. El trefilado de las barras favorece la adherencia fisica.
        - el H que rodea las barras de acero impide el pandeo de las mismas, optimizando su empleo estructural
        - el pH alcalino del cemento protege al acero de la corrosion y oxidacion

3 - Etapas y tiempos del hormigon. Tiempos
        - hormigon fresco : estado pastoso semi-liquido, cuando entra en contacto con el agua comienza el proceso quimico de hidratacion del cemento.
        - fraguado :  el pasaje del hormigon fresco al estado de H endurecido se llama fraguado, tiene una duracion de entre 4 y 10hs. Depende de la temperatura y la humedad, al aumentar estas se acelera el proceso, debajo de los 5*c se detiene. Temp ideal 20*c.
        - endurecimiento : pasado el fraguado, comienza el proceso de endurecimiento, que se debe a la reaccion de los silicatos. La resistencia del H crece rapidamente, permitiendo alcanzar en el primer mes aprox el 95% de su resistencia final, no obstante, el periodo de endurecimiento continua durante algunos anos, aunque con mas lentitud. En rigor, concluye cuando se completa la hidratacion de todas las particulas de cemento, o cuando se agota el agua en la masa del H.

4 - El curado del hormigon consiste en mantener humedecida la pasta cementicia. Se puede lograr:
        - cubriendo la superficie con film de polietileno para evitar evaporacion
        - reponiendo el agua que se pierde por evaporacion mediante regado periodico del H (el 1er dia en la tarde, 6 dias siguientes manana y tarde, hasta el dia 15 solo manana. Nunca con agua fria ni en horarios de incidencia solar/calor, ya que la diferencia de temperatura puede provocar fisuras.)

Un curado mal hecho (realizacion o tiempos) resulta en un H con menos resistencia que la prevista.

5 - El vibrado del hormigon se realiza para compactar el H, la vibracion permite llenar los espacios vacios, expulsando el aire atrapado y el exceso de agua. El vibrado anula el rozamiento entre los granos, para que se coloquen en una posicion mas estable y de mayor compacidad.
El vibrado exige el empleo de H secos. H fluidos no deben vibrarse.
El tiempo de vibrado depende de la frecuencia del vibrador.
Resulta inconveniente aplicar el vibrador sobre las armaduras ya que las separa del hormigon.

6 - Relacion agua-cemento.  La reacion entre el agua y el cemento forma un gel de cemento, que da lugar al enlace firme entre los agregados.
La resistencia del H depende exclusivamente de la relacion agua cemento en peso. A menor relacion agua cemento, mayor resistencia.

La resistencia viene dada por los geles de cemento, producto de la hidratacion, por lo tanto es conveniente que haya el mayor volumen de ellos, esto se consigue cuando el agua es aprox el 40% de la masa (cantidad necesaria para hidratar todo el cemento). El agua que excede el 40% se evapora, dejando poros que debilitan el H.
Entonces, a + cantidad de agua, - volumen de geles de cemento, - volumen resistente.
A - agua, - volumen de vacios y + resistencia.

La durabilidad depende de la capacidad del H de resistir la accion de agentes agresivos del ambiente. Los H con una baja relacion agua-cemento tienen mayor durabilidad, ya que al poseer menos agua tienen tmb menos poros y vasos capilares producto de la evaporacion, que constituyen conductos por los q entran los agentes agresivos.

Trabajabilidad : se dice q una mezcla es trabajable cuando en el estrado fresco el H se puede transportar sin que se separen sus componentes, y una vez colocado llega a envolver completsmente las armaduras. Para ello es necesario que la mezcla posea una adecuada fluidez, que se mide por la consistencia del H.
La trabajabilidad depende del volumen compactado de agregado grueso que entra en la unidad de volumen del H, cualquiera sea la relacion agua cemento.

7 - La consistencia del hormigon es el grado de facilidad con el que la mezcla puede cambiar de forma, ser facilmente moldeada. La consistencia se determina por el grado de asentamiento, el metodo mas usual para medirlo es el cono de abrams.

8 - El asentamiento es la diferencia de cm entre la altura del cono de abrams y la altura final de la mezcla luego de retirado el cono.
El asentamiento en losas, vigas, columnas y muros debe ser de 15cm como maximo y 7.5cm como minimo.
Se mide con diferentes metodos, el mas usado es el cono de abrams. Consiste en llenar un molde metalico tronco conico con la mezcla en 3 capas iguales, compactadas cada una con una varilla de acero mediante 25 golpes que atraviesan la capa a compactar pero no las inferiores. Al llegar al tope, se enrasa, dejando el H liso. Se levanta el molde hasta dejar totalmente libre la mezcla. Luego, utilizando una regla horizontal apoyada sobre el molde, y otra vertical puesta al lado de la mezcla, se mide el asiento producido.
Con la medida de asentamiento se establece la consistencia que da el grado de fluidez de la mezcla.
De 2 a 5cm: seca. De 5 a 10cm: plastica. De 10 a 15cm: muy plastica. De 15 a 18: fluida. 18 o +: muy fluida.

9 - Influencia del agregado fino y grueso en la trabajabilidad, resistencia y economia.

La trabajabilidad depende del volumen compactado de agregado grueso que entra en la unidad de volumen del H, cualquiera sea la relacion agua cemento.

Cuanto mayor es el tamano maximo de agregado grueso, mejor economia, por lo cual conviene elegir el tamano maximo de agregado grueso lo mas grande posible. (1/3 a 1/5 de dimension minima de la seccion)
Cuanto mayor es el tamano maximo de agregado grueso, amyor es su volumen compactado, menores entonces los espacios vacios y menor mortero necesario, en consecuencia, menor cantidad de agua y cemento, por ende mayor economia del H.

El volumen compactado aumenta usando arenas mas finas, o sea, de menor modulo de fineza, por lo cual no es conveniente usar arenas finas, ya que la mezcla se vuelve dificil de trabajar, lo que obliga a aumentar la cantidad de mortero.
El contenido de mortero necesario para hacer la mezcla trabajable es menor cuanto mas fina es la arena, lo que resulta en mayor economia. Pero si la arena es muy fina, la mezcla se vuelve dificil de trabajar, lo que obliga a usar mas mortero. El modulo de fineza aconsejado es de entre 2,4 y 3, para buena trabajab.

10 - Diferencias entre ADN y ADM
El ADN (acero de durezca natural) posee mayor contenido de carbono, lo que le da mayor resistencia pero menor ductibilidad, por esto la rotura se produce con un alargamiento menor al acero dulce. Por su alto contenido de carbono tmb resisten mejor el oxido.
El ADM (acero de dureza mecanica) es acero dulce comun sometido a un proceso de estirado y torsionado en frio que logra aumentar su limite elastico sin variar la composicion, pero su ductibilidad se reduce por debajo del ADN. El ADM no tiene fluencia.

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DEL HORMIGON

1 - Comportamiento estructural del hormigon.

Comportamiento del H a compresion: hasta una tension igual a la mitad de la tension de rotura, se comporta elasticamente, a partir de ahi sus deformaciones son plasticas, ya que a descargar la pieza quedan deformaciones que no desaparecen. De esto se desprende que el H es un material elasto plastico. La rotura sobreviene sin previo aviso, como un material fragil.

2 - Valores limites de la deformacion del hormigon.
Cuando la deformacion del H alcanza el -2‰ entra el fluencia, a partir de ahi aumentan las deformaciones y las tensiones se mantienen constantes. Empieza un proceso de plastificacion de la seccion que comienza en las fibras mas alejadas del eje neutro y se extiende hacia su interior hasta completar la plastificacion con la rotura por compresion excentrica, cuando se alcanza el -3‰.
En resumen: a Ec= -2‰ FLUENCIA. A Ec= -3‰ ROTURA.

3 - Deformaciones del H en su vida util.
Cuando la estructura se carga, sufre una deformacion instantanea, com sucede con todos los cuerpos sometidos a una fuerza. Esa deformacion genera un reacomodamiento molecular, que facilita la expulsion lenta de las microparticulas de agua atrapadas en la masa del H hasta tomar contacto con el exterior y evaporar, dando lugar a los acortamientos por fluencia lenta, denominados asi ya que demoran meses e inclusive anos, sin incremento de cargas.
El H posee entonces 3 deformaciones:
        - contraccion de endurecimiento (independiente de la carga)
        - acortamiento instantaneo (al aplicar la carga)
        - acortamiento por fluencia (posterior a la carga)

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