Concretos

Mimeógrafo Nº 148

LA RELACIÓN AGUA CEMENTO

La relación agua / cemento constituye un parámetro importante de la composición del hormigón. Tiene influencia sobre la resistencia, la durabilidad y la retracción del hormigón.

La relación agua / cemento (a/c) es el valor característico más importante de la tecnología del hormigón. De ella dependen la resistencia y la durabilidad, así como los coeficientes de retracción y de fluencia. También determina la estructura interna de la pasta de cemento endurecida.

La relación agua cemento es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento existentes en el hormigón fresco. O sea que se calcula dividiendo la masa del agua por la del cemento contenidas en un volumen dado de hormigón.

a

R = --------

c

R Relación agua / cemento

a Masa del agua del hormigón fresco

c Masa del cemento del hormigón

La relación agua / cemento crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta el contenido de cemento. En todos los casos, cuanto más baja es la relación agua / cemento tanto más favorables son las propiedades de la pasta de cemento endurecida.

La importancia de la relación agua / cemento fue descubierta hace

60 años por Duff A. Abrams especialista de EE. UU. Después de haber estudiado un gran número de hormigones de diferentes composiciones, anunció la ley que expresa que con un agregado dado, la resistencia depende sólo de la relación agua / cemento del hormigón fresco. Este descubrimiento ha provocado desarrollos importantes puesto que otras propiedades de gran valor del hormigón, también dependen de la relación agua / cemento.

Los trabajos realizados posteriormente por T.C. Powers, han permitido comprender las causas de esta fuerte influencia de la relación agua / cemento.

Estas razones están ligadas al endurecimiento del cemento portland, el que como se sabe se debe a la absorción química de agua por los constituyentes del cemento, especialmente por 3 CaOSiO2 y el

2 CaOSiO2. La pasta de cemento se endurece entonces formando un gel progresivamente más estable. Como en la mayoría de las transformaciones química, las cantidades de elementos que participan en esta relación están en proporción fija. La hidratación completa de 100 g de cemento portland requiere 20 g de agua, aproximadamente, lo que corresponde a una relación agua / cemento = 0,2. En los minúsculos intersticios del gel en formación se fijan por, por adsorción, otras moléculas de agua, a razón también de 20 g de agua por 100 g de cemento, aproximadamente, al final del proceso.

En consecuencia el cemento portland fija, para su endurecimiento, una cantidad de agua correspondiente a una relación

agua / cemento = 0,4.

El agua suplementaria no está fijada y ocupa en la pasta de cemento endurecido cierto volumen en forma de poros capilares .

Cuanto mayor sea la existencia de agua en exceso habrá mayor cantidad de capilares en la pasta de cemento. Cuando la cantidad total de capilares corresponde a una relación a/c = 0,7, los capilares son tan numerosos que están unidos entre si formando una red permeable. La proporción de capilares con relación a la materia sólida será 1:2 (fig. 3).

En consecuencia, si se agregan 70 g de agua a 100 g de cemento (a/c = 0,7)

- Los primeros 20 g son fijados químicamente.

- Los 20 g siguientes son fijados por adsorción

- Los 30 g restantes quedan libres en la red de capilares

Esta representación simple de la formación de la pasta de cemento endurecido suscita las constataciones siguientes:

1. La influencia de la relación agua / cemento sólo concierne a la pasta de cemento endurecida y no depende ni del tenor en cemento ni de las propiedades de los agregados del hormigón.

2. La disminución de la resistencia del hormigón debida al aumento de la relación agua / cemento se explica por la disminución de la compacidad de la pasta de cemento.

3. La porosidad incrementada debido a un aumento de la relación agua / cemento acarrea una disminución de la compacidad y en consecuencia de la resistencia química del hormigón.

4. La cantidad suplementaria de agua, libre y móvil en la pasta de cemento endurecida, provoca un aumento del coeficiente de retracción del hormigón.

APLICACIONES

1. Modificación de las mezclas

Se puede modificar la relación agua / cemento de un hormigón variando tanto su contenido de agua como el de cemento. Ambos métodos producen el mismo resultado sobre la calidad de la pasta de cemento endurecida, pero no sobre las propiedades del hormigón fresco. Hay pues posibilidades de modificar una mezcla de hormigón para adaptarla a una exigencia particular. Véanse estos dos ejemplos:

a) Un hormigón M1 tiene resistencias probables satisfactorias, pero es poco trabajable teniendo en cuenta las condiciones de su puesta en obra.

M1 - Composición

Agregados  1950 kg/m3

Cemento Portland 300 kg/m3

Agua 120 kg/m3

Propiedades

Consistencia débilmente plástico

Asentamiento 1,0 cm

Relación agua/cemento 0,47 a 0,48 **

Resistencia promedio a la

Compresión a 28 días 49,0 N/mm2 (490 kg/cm2))

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