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• Barbara Valenzuela Rodriguez

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ASIGNATURA Tecnología de los materiales El hormigón. Aprendizajes esperados: Clasificar los diferentes tipos de hormigones de acuerdo a sus características y propiedades.

2. Distingue los hormigones de acuerdo a sus características y propiedades.

1. Seleccionar los hormigones de acuerdo a sus características y materiales componentes.

3.

Explica la importancia de las normas chilenas en la calidad de los hormigones

Composición del hormigón NCh 170 Es un material compuesto: Cemento, conglomerante en base a silicato cálcico hidratado (S-C-H). NCh 148. Agua, material hidratante. NCh 1498. Áridos: Grava gruesa, ripio entre 40 y 20 mm de diámetro. Grava intermedia, gravilla entre 20 y 5 mm de diámetro. Grava fina, arena entre 5 y 0,05 mm de diámetro. NCh 163. Aditivos: Agregados activos que modifican o cambian al hormigón en estado fresco: consistencia, trabajabilidad, docilidad o adelantan o retrasan el fraguado o sus condiciones. NCh 2182 Adiciones: Agregados inertes que ayudan al hormigón en su función de fraguado y endurecimiento.

La mezcla de los materiales indicados, genera una masa en estado plástico, denominada hormigón, que paulatinamente fragua y endurece. El proceso de fraguado tiene una duración de 28 días, donde al término de éstos, el material adquiere su resistencia de diseño (Rd) o resistencia final, medida en Mega pascales (Mpa) o kilogramo fuerza por centímetro cuadrado (Kgf/cm2). 1 Mpa = 10 Kgf/cm2

El proceso de fraguado del hormigón podemos definirlo en dos etapas bien marcadas: Fraguado inicial, estado plástico del hormigón, donde podemos mantenerlo hasta 5 horas después del inicio de éste. Endurecimiento, cuyo periodo de tiempo es 28 días y donde el hormigón adquiere su resistencia final o de diseño. Evolución de la Resistencia a compresión de un Hormigón Edad en días 3 7 14 28 Resistencia a 45% 65% 85% 100% compresión /_____5 horas_____/__3 días___/___7 días___/__14 días__/__28 días__/ Estado plástico Endurecimiento paulatino

La durabilidad del hormigón se incrementa con la resistencia. Un hormigón compacto y denso es importante para la protección de las barras de acero de refuerzo. La resistencia del hormigón en estado endurecido se mide por la prueba de resistencia a compresión. Evolución de la Resistencia a compresión de un Hormigón Tipo Portland normal Edad del hormigón en días

3

7

28

90

360

Resistencia a compresión

45 %

65 %

100 %

120 %

135 %

La trabajabilidad del hormigón depende de la cantidad de pasta de cemento. Es la parte líquida de la mezcla de hormigón. Mientras más pasta se mezcle con los agregados fino y grueso, más trabajable será la mezcla de hormigón. Para hacer una mezcla más trabajable :  Agregar más pasta de cemento  Utilizar agregados con buena gradación  Nunca agregar simplemente agua

ii. Cohesividad El hormigón es una mezcla de componentes sólidos muy diferentes y agua. Por tanto el hormigón tiene que ser un material heterogéneo y homogéneo. La pérdida de homogeneidad es mayor cuanto menor sea la Cohesividad del hormigón, es decir, cuanto menos adecuada sea la relación arena/grava, mayor el tamaño máximo del árido, mayor el contenido de agua, etc. Los hormigones deben ser dóciles sin que presenten segregación, es decir, deben tener cohesión.

Segregación y exudación del hormigón a.

Segregación

A este fenómeno indeseable de separación de los elementos constitutivos de la mezcla del hormigón se le denomina segregación, y puede dar origen a hormigones con superficies mal acabadas, con nidos de piedra o, por el contrario, con exceso de mortero, con una gran repercusión negativa en la durabilidad y resistencias mecánicas del hormigón.

b.

La exudación.

Es otra forma de segregación en la que el agua tiende a elevarse hacia la superficie de la mezcla de hormigón como consecuencia de la incapacidad de los áridos de arrastrarla con ellos al irse compactando. Esta agua crea en la superficie del hormigón una capa delgada, débil y porosa que no tiene resistencias ni es durable. Un hormigón con buena cohesión no presentará ni exudación ni segregación y, por tanto, será homogéneo.

La mezcla adecuada de los componentes del hormigón y la homogeneidad de la masa se logra en la amasadora y hormigonera pero, esta mezcla puede dislocarse durante el transporte, el vertido y durante el compactado, dando lugar a que los elementos constitutivos del hormigón tiendan a separarse unos de otros y a segregarse de acuerdo con su tamaño y densidad.

iii. Resistencia

iv. Durabilidad

El hormigón bien confeccionado es un material naturalmente resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al agua, capaz de resistir cambios de T° , así como también resistir desgaste por efectos de la intemperie. La densidad del hormigón afecta directamente la resistencia y su durabilidad. Un hormigón denso es más impermeable al agua.

VENTAJAS DEL HORMIGÓN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Endurece y adquiere resistencia. Debido a su plasticidad, puede dársele cualquier forma. Se moldea a T° ambiental, no necesita calor. No se corroe es resistente a distintas condiciones ambientales. Es durable. Es resistente al fuego (T° > 400°C). Los componentes son fáciles de adquirir.

DESVENTAJAS DEL HORMIGON 1. 2.

El hormigón es un material frágil. El control de calidad puede ser deficiente respecto a otros materiales. 3. Su resistencia a la tracción, es muy baja, respecto su resistencia a la compresión. 4. Excesivo peso y volumen. 5. Ejecución lenta. 6. Materiales no recuperables.

2.

Difícil control de calidad

a.

En los materiales tradicionales, es suficiente una simple observación visual de una estructura, para saber si está bien construida. b. Al hormigonar un elemento estructural, se debe esperar que el material fluido, fragüe y endurezca, para posteriormente alcanzar cierta resistencia. c.

i. ii. iii. iv. v. vi.

En la calidad del hormigón puede influir: La dosificación Calidad de los materiales agregados al cemento Tipo de cemento Revoltura Cantidad de agua Frague (Curado)

3. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Frecuentemente el hormigón debe trabajar solicitado a tracción, como ocurre en vigas, losas, pavimentos, etc.

La resistencia a tracción varía en el rango de 1/6 a 1/10 de su resistencia a la compresión, si se excede, el hormigón se agrieta.

Para contrarrestar este esfuerzo, el hormigón debe ser reforzado con barras o mallas de acero.

4.

Excesivo peso y volumen

a. Una estructura de hormigón armado, pesa entre 5 y 9 veces más que una de acero y ocupa un mayor volumen. b.

Una gran parte de su peso, el que esta en las zonas traccionadas, pasa a ser peso muerto, pues ese esfuerzo, lo recibe el acero. c.

Su mayor volumen hace disminuir el espacio útil de los edificios, particularmente en los pisos inferiores.

5. Ejecución lenta a.

b.

Puede resultar lenta en comparación con el acero, que se arma con gran rapidez en terreno.

El hormigón requiere mayores tiempos en el proceso de fraguado y de endurecimiento de la masa, pero esta demora no puede ser un obstáculo.

6. a.

Materiales no recuperables

La demolición del hormigón es casi más difícil y penosa que su ejecución, aunque se han perfeccionado sistemas bastantes expeditos. En todo caso, es muy reducida y no rentable la posibilidad de recuperar parte del material.

Requisitos complementarios. 3.Resistencia al hendimiento. 4.Dosis de cemento. 5.Docilidad. 6.Tamaño máximo nominal del árido. 7.Tipo de aditivo. 8.Durabilidad. 9.Permeabilidad. 10.Resistencia a edad distinta a 28 días, etc. El grado del hormigón, su nivel de confianza, como los requisitos complementarios, se deben explicitar muy claramente en las especificaciones técnicas del proyecto.

CARACTERÍSTICAS PARTICULARES Impermeabilidad

CARACTERÍSTICAS

Cambios volumétricos por efectos térmicos y de humedad Resistencia a la tracción

IMPERMEABILIDAD La impermeabilidad es importante en el Hormigón armado, confiando en el recubrimiento de las armaduras para prevenir la oxidación. La impermeabilidad se incrementa con una baja relación agua/cemento y una compactación y dosificación adecuada.

CAMBIOS VOLUMÉTRICOS El hormigón se dilata y se contrae con los cambios de T°, como también los cambios de humedad. Estos movimientos generan esfuerzos, sobre todo de tracción, que para controlarlos se disponen las denominadas juntas de dilatación y contracción.

HORMIGÓN ARMADO

REQUISITOS Y CLASIFICACIÓN SEGÚN NCh 170

HORMIGÓN EN MASA

+

COMPRESION

ACERO TRACCION

FLEXION

PRIMER REQUISITO: Resistencia a COMPRESIÓN medida en probetas cilindricas de 200 mm de díametro a los 28 días. NCh 170 of 81 Grado (Mpa)

R28 característica (Kgf/cm²)

G5

50

G 10

100

G 15

150

G 20

200

G 25

250

G 30

300

G 35

350

G 40

400

G 45

450

G 50 G 55

500 550

SEGUNDO REQUISITO: Resistencia a FLEXO-TRACCIÓN medida en probetas prismáticas de lado d = 150 mm y longitud 4 d, a los 28 días. NCh 170 of 81 Grado (Mpa)

R28 característica (Kgf/cm²)

H3

30

H 3,5

35

H4

40

H 4,5

45

H5

50

H 5,5

55

H6

60

CLASIFICACIÓN DEL HORMIGÓN 1. Según resistencia a compresión. 2.

Según presencia de armaduras.

3.

Según densidad aparente.

4.

Otros hormigones.

PRESENCIA DE ARMADURA

Hormigón sin armaduras

HORMIGÓN SIMPLE

Hormigón con armadura

HORMIGÓN ARMADO

DENSIDAD APARENTE Hormigón liviano o ligero. Pueden ser de relleno o aislante o bien estructurales. Su densidad aparente varía entre 300 y 1800 Kg/m ³

Hormigón con perlas de poliestireno expandido (plumavit).

DENSIDAD APARENTE Hormigón Corriente. Su densidad aparente varía entre 2000 y 2800 Kg/m³. Su resistencia a la compresión puede superar los 700 Kgf/cm².

Hormigón corriente

DENSIDAD APARENTE Hormigón pesado. Su densidad aparente varía entre 3000 y 4500 Kg/m³. Su resistencia a la compresión puede ser similar a la del hormigón corriente.

Hormigón con bolitas de acero.

DENSIDAD APARENTE Hormigón especial. Su densidad aparente varía entre 2000 y 2800 Kg/m³. Su resistencia a la compresión puede ser similar a la del hormigón corriente.

Hormigón con fibras, cenizas, polímeros, azufre.

CLASIFICACIÓN DE LOS ÁRIDOS Los áridos para hormigón están constituidos por partículas de distintos tamaños que normalmente varían entre 40 mm. y 0,05 mm. Árido fino

Arena Gravilla

ARIDOS Árido grueso

Grava

ÁRIDO GRUESO Grava: Árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 40 mm y es retenido en el de 20 mm. Gravilla: Árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 20 mm y es retenido en el de 5 mm. ÁRIDO FINO Arena: Árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm. y es retenido en el de 0,05 mm.

SET DE TAMICES Análisis granulométrico 40 mm 20 mm (Entre 40 y 21 mm) Grava 5 mm. (Entre 20 y 5,1 mm) Gravilla 0,5 mm. (Entre 5 y 0,051 mm) Arena Finos (Entre 0,05 y 0,002 mm) Limos Residuos finos Finos

La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño.

Escala granulomé Partícula Arcillas Limos Arenas Gravas Cantos rodados Bolones

GRANULOMETRÍA La granulometría de los áridos se determina haciendo pasar una muestra representativa del acopio por una serie de tamices ordenados por abertura, de mayor a menor. Los pesos retenidos en cada tamiz se expresan como porcentajes del peso total de la muestra y finalmente, la granulometría del árido se indica en porcentajes que pasan, acumulados.

TIPOS DE HORMIGONES

rio o simplemente hormigón.

También se suele referir a él denominándolo simplem hormigón. Es el material obtenido al mezclar cement portland, agua y áridos de varios tamaños, superiore inferiores a 5 mm, es decir, con grava y arena.

a

Es el hormigón que no contiene en su interior armadu acero. Este hormigón solo es apto para resistir esfuerz compresión.

o

Es el hormigón que en su interior tiene armaduras de debidamente calculadas y situadas. Este hormigón es para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de tracción los resisten las armaduras de ac el hormigón más habitual.

sado

Es el hormigón que tiene en su interior una armadura acero especial sometida a tracción. Puede ser pre-ten la armadura se ha tensado antes de colocar el hormig fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando hormigón ha adquirido su resistencia. Es una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), un hormigón normal sin árido grueso.

Es el hormigón que tiene embebidos en su interior gra