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CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO
LECCION 6º:
6.2.-EL HORMIGON ESTRUCTURAL Y SU PUESTA EN OBRA
1. ASPECTO HISTORICO DEL HORMIGON
El hormigón, en su concepto de hormigón en masa, es un material del que existe constancia de su empleo ya desde el tiempo de construcción de las Pirámides de Egipto; aún quedan vestigios de su utilización en acueductos y depósitos de agua, realizados por los griegos y los romanos lo utilizaron en grandes obras de ingeniería.
Al principio se utilizaban como aglomerante las cales y los cementos naturales y en el caso de las obras hidráulicas las puzolanas y la cal hidráulica. La aparición del cemento Portland aumentó su uso, pero sobre todo comenzó a tener auge en el campo de las estructuras, cuando se le colocaron elementos metálicos en su interior, conformando el hormigón armado.
Fue a finales del pasado siglo, cuando se confeccionó lo que puede considerarse como el primer hormigón armado, al colocar, en la masa de hormigón, unas varillas metálicas, curiosamente para realizar unas jardineras. En lo que a estructuras se refiere, Monier patentó la primera viga de hormigón armado, pero estaba elaborada con perfiles laminados. Mas tarde se le colocaron redondos de acero o armaduras y M. Freyssinet, en 1917, recogió la experiencia del ingeniero francés M. Rabut y difundió la técnica del vibrado del hormigón como proceso de compactación. En España tuvo su verdadero auge con el desarrollo de las láminas de pequeño espesor del Profesor Torroja.
En el caso del hormigón precomprimido las experiencias fueron mas tardías, hacia 1927, ya que no se realizaban correctamente al no emplear aceros de elevado límite elástico y hormigones de alta calidad. Hoy en día, como hormigón armado, es el material estructural mas utilizado. Por su carácter pétreo, puede resistir bien los esfuerzos de compresión y gracias a la disposición de las armaduras o varillas de acero, dispuestas para auxiliarle en la resistencia a los esfuerzos de tracción, tenemos un conjunto capaz de soportar esfuerzos de compresión, de tracción y de flexión.
2. COMPONENTES Y TIPIFICACION DEL HORMIGON
2.1 Componentes
El hormigón es un material formado por un conglomerante, áridos y agua que nace en estado semiplástico y debido a la acción del cemento se vuelve sólido, rígido y pétreo, con unas características de resistencia muy importantes. En su calidad influyen, por lo tanto y entre otros condicionantes, los materiales que lo forman: el cemento, los áridos, el agua, los aditivos y las adiciones.
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A) Cementos, agua y áridos
Para mantener las propiedades es muy importante cuidar la dosificación de la mezcla y la calidad de sus componentes (EHE- 08, Art. 71). Se entiende por dosificación la cantidad de cemento en Kg. por m^3 de hormigón, y afectará directamente a su resistencia.
Con anterioridad a la EHE ha sucedido que, gracias a la mejora de la calidad de los cementos, se podían obtener las resistencias exigidas por la Reglamentación reduciendo la cantidad de cemento por volumen de hormigón, incluso por debajo de los valores reglamentados. Esto tuvo el inconveniente del aumento del ataque de los ambientes agresivos. Por esta causa, en la actualidad la cantidad mínima de cemento por m^3 de hormigón permitida por la Instrucción EHE, en su artículo 37.3.2, es de 200 Kg para hormigones en masa y 250 Kg para el caso de hormigones armados.
El artículo 71 de la EHE limita también la cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón a de 400 Kg. En casos excepcionales, previa justificación experimental y autorización expresa de la Dirección de Obra, se podrá superar dicho límite.
En cuanto a la relación agua/cemento, está demostrado que un hormigón con una permeabilidad reducida permite garantizar la durabilidad del hormigón y su colaboración a la protección de las armaduras frente a la corrosión. Para ello, es decisiva la elección de una relación agua/cemento suficientemente baja, la compactación idónea del hormigón, un contenido adecuado de cemento y la hidratación suficiente de éste, conseguida por un cuidadoso curado.
La calidad de un hormigón también está influida por la relación cemento/áridos. La granulometría, es decir, la proporción de áridos gruesos, medios y finos, vendrá dada en función de características como: la resistencia, porosidad y densidad. A modo de ejemplo, una buena resistencia requiere más cantidad de árido grueso, y una buena impermeabilización precisa mucho árido fino y poco grueso.
B) Aditivos y adiciones
El empleo de aditivos y adiciones está regulado en la Instrucción EHE en el Artículo 29. 2. Los aditivos son sustancias o productos que se incorporan al hormigón, antes o durante el amasado, en una proporción no superior al 5% del peso del cemento, para modificar determinadas características de este, ya sea en estado fresco o endurecido de alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su comportamiento.
En hormigones armados y pretensados, se prohíbe la utilización de aditivos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros componentes químicos que puedan ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras. El cloruro cálcico, por tanto, solo podrá emplearse en hormigón en masa, en las debidas proporciones (del 1.5 al 2% del peso del cemento). Muy someramente, pueden clasificarse según su acción sobre el hormigón en:
- Aditivos que modifican la reología y el contenido de aire en la masa. Como los p lastificantes (que actúan reteniendo agua o reduciéndola) y los aireantes.
- Aditivos que modifican el fraguado y el endurecimiento. Como los acelerantes o los retardadores de fraguado.
- Aditivos que modifican las resistencias frente a acciones físicas o químicas. Es el caso de los anticongelantes (inclusotes de aire) o los hidrófugos de masa.
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Ejemplo: HA- 25 / B/ 20/ IIb ; es un hormigón armado de resistencia característica 25 n/mm2, consistencia blanda, tamaño máximo del árido 20 mm y clase general de exposición IIb (normal con humedad media).
3. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS PARA LA PUESTA EN OBRA DEL
HORMIGON
Como hemos indicado el hormigón es un material heterogéneo, ya que en él se encuentran tres componentes con otras tantas fases en presencia: la sólida (áridos y cemento), la líquida (el agua) y la gaseosa (al contener aire ocluido). Por todo ello, el cuerpo resultante en la boca de la hormigonera, tiene propiedades distintas a las de los elementos que lo constituyen pero a la vez, relacionadas con estos.
Este hormigón, llamado "hormigón fresco", posee una serie de propiedades físicas de difícil medición, por lo que para conocer su comportamiento posterior hay que recurrir a una serie de propiedades fáciles de comprobar. Es conveniente, por lo tanto, conocer las propiedades del hormigón en este primer estado y las del hormigón endurecido.
3.1. Propiedades del hormigón fresco
El hormigón fresco es la masa semipastosa que se produce en la mezcla de los componentes. De él hay que cuidar tres propiedades fundamentales que interesan de cara a la ejecución: la consistencia, la docilidad y la homogeneidad.
A) Consistencia
Puede definirse como la facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse. Un hormigón fresco se deformará más cuanto mas cercano esté al estado líquido. La consistencia del hormigón es propiedad que está muy ligada a la resistencia, por lo que la EHE la regula mediante ensayos, como el cono de Abrams, la mesa de sacudidas y el consistómetro Vebe.
A pie de obra suele emplearse, por su facilidad y eficacia, el cono de Abrams, que es un molde tronco-cónico de 30 cm de altura que se rellena en tres tongadas con el hormigón a ensayar, se pica con barra y se retira el cono. En función de la caída del hormigón, se mide el grado de consistencia de este (fig. 2.1).
Figura 2.1. Comprobación de consistencia a pie de obra con un cono de Abrams.
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Se evitará el empleo de consistencias secas y plásticas. Tampoco se podrá emplear la consistencia líquida, salvo que se consiga mediante el empleo de aditivos superplastificantes.
En relación a los hormigones autocompactantes se cumplirá lo indicado en el Anejo 17 de la EHE
En cuanto a las consistencias recomendadas, la EHE indica que, en edificación se recomienda que el asiento de cono de Abrams no sea inferior a 6 cm.
B) Docilidad
Se denomina así a la propiedad que permite un manejo fácil del hormigón fresco, sin que se produzcan segregaciones o separaciones de árido, especialmente el grueso, y el mortero. Depende de una serie de factores que pueden afectar a la resistencia final, por lo que hay que cuidarlos:
La granulometría de los áridos, siendo mas dóciles los hormigones con mayor contenido de áridos finos (hay que tener en cuenta que a mayor proporción de áridos finos, mas cantidad de agua). El tipo de árido empleado; es mas dócil un hormigón en el que se hayan empleado áridos rodados que otro en el que se hayan utilizado áridos de machaqueo. También la docilidad aumenta con el contenido de cemento y la finura de este.
Lo que no debe intentarse es mejorar la docilidad a base de añadir agua ya que ello supone el aumento de la relación agua/cemento, que se traduce no solo en pérdida de resistencias, sino también de compacidad. Hoy día existen en el mercado excelentes aditivos, como los plastificantes, que aumentan la docilidad del hormigón sin restarle calidad.
C) La homogeneidad
Es la cualidad por la cual los distintos componentes del hormigón aparecen regularmente distribuidos en su masa. Se consigue con un buen amasado y, para mantenerse, requiere un cuidadoso transporte y una puesta en obra adecuada. La homogeneidad puede perderse por:
Segregación de los áridos, separándose los finos y los gruesos en partes.
Decantación, quedando el mortero en la superficie y los áridos gruesos en el fondo (se da en los hormigones muy líquidos).
El Artículo 31. 5 de la EHE define la consistencia del hormigón por su tipo o por el valor numérico en centímetros de su asiento en el cono de Abrams, según la tabla 2.1:
Tipo de consistencia
Asiento en cm
Seca (S) 0- Plástica (P) 3- Blanda (B) 6- Fluida (F) 10 - 15 Líquida (L) 16 - 20
TABLA 2.
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La EHE en su Artículo 31. 4 , establece que la resistencia característica de proyecto no será inferior a fck =20 N/mm^2 para hormigones en masa y 25 N/mm^2 para hormigones armados o pretensados.
Añade que, cuando el proyecto establezca un control de nivel reducido, en edificios de una o dos plantas y luces inferiores a 6,00 m, deberá adoptarse un valor de resistencia de cálculo a compresión fcd no superior a 10 N/mm^2 , y que, en estos casos, la cantidad mínima de cemento en la dosificación del hormigón no será inferior a 300 kg/m^3. Los hormigones NO ESTRUCTURALES (hormigones de limpieza, hormigones de relleno, soleras de apoyo de pavimentos, bordillos y aceras…..) no tienen que cumplir este valor mínimo de resistencias, regulándose por el Anejo 18 de la vigente EHE-
En cuanto a las tracciones, el hormigón es un material que resiste mal los esfuerzos de tracción, por lo que en las estructuras no se suele contar con su resistencia. No obstante, si no se dispone de ensayos, puede admitirse una resistencia característica a tracción del hormigón mínima (fct) de valor:
(en N/mm^2 )
B) Peso específico
El peso específico puede ser un dato del control de la ejecución para el hormigón fresco, pero en el caso de hormigón endurecido es un índice de su contenido de áridos gruesos y de su compactación: aumenta con el contenido de áridos gruesos y con una buena compactación.
Normalmente un hormigón endurecido tiene un peso específico de 2.3 T/m3 en los hormigones en masa y de 2.5 a 2.6 T/m3 en el hormigón armado. Los hormigones pesados alcanzan de 3.5 a 4 T/m3 y los hormigones ligeros oscilan entre 1.2 y 1.4 T/m
C) Compacidad
Como ya hemos dicho, está muy relacionada con el peso específico y dependerá de los mismos factores y fundamentalmente del método de consolidación empleado. Estos métodos tienen por objeto introducir la mayor cantidad posible de áridos y al mismo tiempo, que los huecos queden rellenos por una pasta de cemento eliminando por completo las burbujas de aire. Una buena compacidad aumenta no solo las resistencias mecánicas de un hormigón, sino que mejora también sus propiedades físicas y químicas, ya que los agentes agresivos tienen menores vías de penetración.
D) Retracción del hormigón
Es un fenómeno que siempre se produce en el hormigón en el proceso de fraguado y endurecimiento. Se puede explicar por la pérdida de agua de la masa, por lo que la relación agua/cemento tiene una influencia directa en la retracción. También a mayor cantidad de finos mayor retracción se producirá y aumenta al disminuir el espesor del elemento.
El hormigón en masa se retrae más que el hormigón armado y este se retrae menos cuanta más armadura tenga. Para cuidar la retracción, es importante realizar una buena dosificación y un buen curado del hormigón.
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4. EL HORMIGON ARMADO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
El hormigón armado presenta una serie de ventajas e inconvenientes como material estructural. Las principales ventajas del hormigón armado son:
- Es un material formáceo, es decir, que se le puede dar forma pudiendo moldear incluso las superficies laminares.
- Una buena dosificación del hormigón y la colaboración de este con el acero, junto con la posibilidad de situar las armaduras en cantidad y posición adecuadas, le permiten resistir cualquier esfuerzo. Su unión con el acero tiene una resistencia límite, que es el límite elástico del acero, ya que cuando el hormigón se agota entra a trabajar el acero.
- Es un material continuo y monolítico eliminándose los problemas de enlace. Su rigidez, solidez y funcionamiento hiperestático le proporcionan una gran seguridad ante los efectos dinámicos (vientos, sismos, etc).
- Su carácter pétreo le confiere una gran durabilidad, además de impermeabilidad. Aunque ya hemos hecho mención a que su impermeabilidad es relativa, al depender de la cantidad de áridos finos. En el hormigón en masa, esta propiedad tiene menos importancia, ya que el agua al arrastrar materia, acaba taponando los poros del hormigón. Sin embargo, en el hormigón armado sí tiene importancia esta cualidad, al utilizar barras metálicas en su interior, que al oxidarse pueden desaparecer o bien hacer estallar al hormigón debido a su aumento de volumen.
- Resistencia al fuego. El hormigón actúa como defensa de la armadura de su interior, protegiéndola entre 2 y 3 horas de la acción de este. Esta cualidad es muy importante, principalmente en forjados ejecutados con vigas de armaduras pretensadas.
- Economía. El hormigón armado en sí mismo no es un material económico, pero si lo es si lo comparamos con una estructura metálica, que tenga la misma resistencia.
A estas ventajas hay que añadir una serie de inconvenientes importantes, como son :
- Debido a su proceso de ejecución, es fácil hacer un mal hormigón.
- No puede entrar en carga hasta cumplidos unos tiempos de fraguado y endurecimiento; dependiendo de los encofrados y de los apeos y apuntalamientos.
- Es un elemento pesado, tanto en fresco como endurecido. Un dimensionado correcto significa una disminución de costo.
- Depende de la climatología durante su ejecución, al poder verse afectado su proceso de fraguado y endurecimiento.
- Del paso en estado semi-líquido a sólido, sufre una retracción. Como consecuencia de ello, pueden producirse fisuras que permitan el paso del agua a las armaduras. La retracción es directamente proporcional a la sección del hormigón. Precisándose, en ocasiones, armaduras por esta causa.
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En este libro debe también figurar la relación de proveedores de materias primas, los equipos de amasado empleados, referencia al documento de calibrado de balanza para el cemento, el registro del número de amasadas empleadas en cada lote y las fechas de hormigonado, con los resultados de ensayos realizados.
B) Hormigón fabricado en central
El empleo de hormigón fabricado en central presenta las siguientes ventajas:
- Elimina de la obra la instalación de hormigonado, con el consiguiente ahorro de espacio, pérdidas de material y reducción de mano de obra.
- Costo conocido de antemano.
- Garantía de calidad y de responsabilidad, permitiendo al jefe de obra el control de otras operaciones.
El amasado del hormigón de central puede realizarse en amasadoras fijas o móviles y se puede realizar mediante uno de los procedimientos siguientes:
- Totalmente en amasadora fija.
- Iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil, antes de su transporte.
- En amasadora móvil, antes de su transporte.
La duración del amasado depende del tipo y composición del hormigón y también del tipo y condiciones de la amasadora. El tiempo de amasado debe ser el suficiente para obtener una mezcla uniforme, debiéndose evitar una duración excesiva que pueda producir la rotura de los áridos.
Generalmente el hormigón preparado viene ya amasado, de ahí su denominación, pero puede también suministrarse preparado en seco, como una mezcla pre-dosificada de cemento, áridos y, eventualmente, aditivos en polvo, a falta solo del agua de amasado. Este sistema es útil para climas calurosos, al evitar la evaporación del agua durante el transporte, a pesar de que el añadir el agua a posteriori disminuye la resistencia.
Los equipos de amasado ser capaces de mezclar los componentes del hormigón de modo que se obtenga una mezcla homogénea y completamente amasada, capaz de satisfacer las características del hormigón que se ha pedido.
C) Designación y características
El Artículo 71. 3.4 , establece que el hormigón fabricado en central podrá designarse por propiedades o por dosificación. En ambos casos deberá especificarse, como mínimo:
- La consistencia.
- El tamaño máximo del árido.
- El tipo de ambiente al que va a estar expuesto el hormigón.
- La resistencia característica a compresión, para hormigones designados por propiedades.
- El contenido de cemento, expresado en kilos por metro cúbico, para hormigones designados por dosificación.
- La indicación de si el hormigón va a ser utilizado en masa, armado o pretensado.
Cuando la designación del hormigón fuese por propiedades, el suministrador establecerá la composición de la mezcla del hormigón, garantizando al peticionario las
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características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia y resistencia característica, así como las limitaciones derivadas del tipo de ambiente especificado (contenido de cemento y relación agua/cemento). La designación por propiedades se realiza con el formato de tipificación de hormigones ( art.39.2 ).
Cuando la designación fuese por dosificación, el peticionario es responsable de la congruencia de las características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia y contenido en cemento por metro cúbico de hormigón, mientras que el suministrador deberá garantizarlas, al igual que deberá indicar la relación agua/cemento empleado.
Si el peticionario solicita hormigón con características especiales u otras de las especificadas, los datos que el suministrador debe darle deben ser especificados antes de comenzar el suministro. En ningún caso se emplearán adiciones ni aditivos sin el conocimiento del peticionario y sin la autorización de la dirección de obra.
Sea cual fuere el tipo de hormigón que se amase o fabrique (en obra o de central), las probetas para el control de su consistencia y resistencia deben fabricarse en la propia obra y si el hormigón acusa un principio de fraguado, la masa debe rechazarse.
5.2. Transporte. (Artículo 71.4.)
A) Fabricado en central
Para el transporte del hormigón se utilizarán procedimientos adecuados para conseguir que las masas lleguen al lugar de entrega en las condiciones estipuladas, sin experimentar variación sensible en las características que poseían recién amasadas. La EHE en su artículo 71. 4, establece que el tiempo máximo entre la adición de agua del amasado al cemento y a los áridos y la colocación del hormigón será de hora y media. (1,5 h)
En tiempo caluroso, o bajo condiciones que favorezcan un fraguado rápido, el tiempo debe ser inferior, a no ser que se utilicen medidas especiales (aditivos o preparado en seco) que no perjudique la calidad del hormigón y aumente el tiempo de fraguado.
Los equipos de transporte deberán estar exentos de residuos de hormigón o mortero endurecido, luego hemos de limpiar con sumo cuidado los equipos.
El transporte podrá realizarse en amasadoras móviles, siempre y cuando tengan las superficies capaces de mantener la homogeneidad del hormigón durante el transporte y la descarga.
B) Entrega y recepción
El Artículo 71.4.2 establece que cada carga de hormigón fabricado en central, tanto si ésta pertenece o no a las instalaciones de obra, irá acompañada de una hoja de suministro que estará en todo momento a disposición de la Dirección de Obra, y en la que deberán figurar, como mínimo, los datos indicados en el ANEJO 21 :
Hora límite de uso para el hormigón.
La Dirección de Obra, o la persona en quien delegue, es responsable de que el control de recepción se efectúe tomando las muestras necesarias, realizando los ensayos de control precisos, y siguiendo los procedimientos de la instrucción. Cualquier rechazo del hormigón basado en los resultados de los ensayos de consistencia deberá realizarse durante la entrega,
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debidas precauciones, lleva aparejados una posible reducción de las resistencias mecánicas por disminución de la compacidad, la creación de zonas porosas que vuelven heladizo el hormigón y la acumulación de grava en otras, que facilita la corrosión de las armaduras por su permeabilidad al aire y al agua. Inmediatamente antes del vertido deben regarse moldes y encofrados para que no absorban agua. También debe vigilarse la estanqueidad de los encofrados para evitar perdidas de lechada. Con ello se posibilita conseguir un hormigón uniforme.
La EHE- 08 en el artículo 71 , establece las siguientes condiciones de colocación:
- En ningún caso se tolerará la colocación en obra de masa que acusen un principio de fraguado.
- En el vertido y colocación de las masas, incluso cuando estas operaciones se realicen de un modo continuo mediante conducciones apropiadas, se adoptarán las debidas precauciones para evitar la disgregación de la mezcla.
- No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa.
- No se efectuará el hormigonado en tanto no se obtenga la conformidad de la Dirección de Obra, una vez revisadas las armaduras ya colocadas en su posición definitiva.
- El hormigonado de cada elemento se realizará de acuerdo con un plan previamente establecido en el que deberán tenerse en cuenta las deformaciones previsibles de encofrados y cimbras.
- Un buen proceso de vertido debe evitar que se produzca segregación y conseguir que la masa llene todo el molde y recubra bien a las armaduras con total ausencia de coquieras en la masa del hormigón.
Para conseguir esto, se debe seguir las siguientes recomendaciones:
- Realizar un correcto vertido. El vertido del hormigón en caída libre, produce inevitablemente la segregación, si no se realiza desde pequeña altura, luego no se debe efectuar desde alturas superiores a 2 m. El desplazamiento en horizontal del medio de transporte para la distribución de la masa de hormigón ha de hacerse con lentitud y en la dirección mas adecuada para no favorecer o provocar la segregación. El hormigón se guiará por conducto cerrado hasta su sitio definitivo evitando el deslavado y la segregación. (fig 2.3).
Figura 2.3. Condiciones de vertido
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- No depositar toda la masa en un punto. No se depositará toda la masa en un punto para luego ir desplazando con una pala o rastrillo, haciéndolo avanzar dentro de los moldes mas de 1 metro. El desplazamiento en horizontal no será del hormigón, sino del extremo de la canaleta, del propio carrillo, de la cuba.
- Hormigonar por capas o tongadas: Se recomienda que el espesor de cada tongada no supere los 50 ó 60 cm. en el caso de compactación con vibradores de aguja o mediante picado con barra, y que no supere los 15 ó 20 cm. en el caso de compactación por apisonado de la masa.
- En el hormigonado de superficies inclinadas, el hormigón tiene tendencia a deslizarse hacia abajo, especialmente por el efecto de la vibración. El hormigonado deberá realizarse de abajo hacia arriba, por roscas cuyo volumen y distancia, a la parte compactada, debe calcularse de forma que el hormigón vertido ocupe su lugar definitivo después de una acción del vibrador, que en todo caso debe ser corta. En el caso de que el espesor de la capa y la pendiente del elemento fuesen grandes, será preciso colocar un encofrado superior (fig. 2.4).
Figura 2.4. Hormigonado de superficie inclinada
A) Puesta en obra con tuberías.
Como hemos indicado, la utilización del hormigón transportado por tuberías es un método que se adapta a muchas situaciones de puesta en obra, por lo que ha alcanzado gran desarrollo. Esta técnica permite la puesta en obra de cantidades de hormigón muy superiores a las generadas por otros procedimientos en el mismo tiempo. Además soluciona el problema de acceso a tajos difíciles.
En esencia, el sistema consiste en comunicar al hormigón, ya mezclado, una presión suficiente para que pueda desplazarse a través de las tuberías que lo transportan, salvando además las alturas requeridas.
En la actualidad, las tuberías utilizadas para el transporte del hormigón, son de acero o de plástico, aunque estas ofrecen peores resultados a causa del mayor rozamiento interno que provocan; para evitarlo, el tamaño máximo del árido no debe excede de 1/4 del diámetro de la tubería, si es metálica y 1/3 si es de plástico. Los diámetros más usuales son de 80, 100, 150 y 180 mm. En todo caso debe ser de acople rápido con tramos bien manejables y con codos de amplio radio.
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Para limpiar las tuberías se pasa una bola elástica impulsada por aire comprimido y que arrastre al hormigón limpiando la tubería que, no obstante, deberá ser objeto de una esmerada limpieza posterior.
Figura 2.6. Hormigonado bajo agua.
El alcance de un transporte neumático es de unos 300 m. en horizontal y 45 m. en vertical. Cada metro de desnivel horizontal da lugar a una pérdida de carga similar a la de 5 m. en tramo recto. Por cada curva, la pérdida de carga variará, según el ángulo, entre 10 y 35 m. en tramo recto. Este método de puesta en obra es útil para el hormigonado bajo el agua, pero es necesario adoptar precauciones especiales, ya que se debe hormigonar siempre en aguas tranquilas, por lo que en ocasiones será preciso construir un recinto perimetral (fig. 2.6).
Las primeras capas tendrán una dosificación elevada de cemento (del orden de 350 a 400 kg/m^3 y verter en tongadas sucesivas rebajando la dosificación que no debe nunca ser menor de 325 kg. de cemento por m^3 de hormigón.
B) Junta de hormigonado
En las construcciones de hormigón lo ideal es que el hormigonado sea continuo y sin juntas, con el fin de obtener un monolitismo del conjunto. No obstante en ocasiones es necesario interrumpir el hormigonado, antes la imposibilidad de hormigonar de una sola vez el elemento constructivo. Las paradas o interrupciones en el hormigonado deben venir previstas en proyecto. Se situarán en dirección lo más normal posible a la de las tensiones de compresión, y allí donde su efecto sea menos perjudicial, alejándolas, con dicho fin, de las zonas en las que la armadura esté sometida a fuertes tracciones. Se les dará la forma apropiada que asegure una unión lo más íntima posible entre el antiguo y el nuevo hormigón. En las vigas y placas es conveniente colocar las juntas a un cuarto de la luz , y a ser posible realizarla con una inclinación de 45º (fig. 2.7).
Figura 2.7. Junta de hormigonado de viga de hormigón armado.
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El Artículo 71 establece que antes de reanudar el hormigonado, se retirará la capa superficial de mortero, dejando los áridos al descubierto y se limpiará la junta de toda suciedad o árido que haya quedado suelto. En cualquier caso, el procedimiento de limpieza utilizado no deberá producir alteraciones apreciables en la adherencia entre la pasta y el árido grueso. Este artículo además prohíbe el empleo de productos corrosivos en la limpieza de juntas.
5.4. Compactación
Para que el hormigón alcance la resistencia adecuada debe estar bien compactado. Para que esto ocurra, debe emplearse el método más idóneo a su consistencia, de forma que los huecos se eliminen y se cierre la masa sin que se produzca segregación ( art. 71.5.2 de la EHE ). La compactación es mas difícil cuando el hormigón encuentra limitaciones para que los granos de sus áridos cierren totalmente sus huecos, por lo que el proceso de consolidación debe alargarse en los fondos y en las paredes de los encofrados, especialmente en vértices y aristas.
Los métodos de compactación mas utilizados son:
- Por picado mediante una barra de acero, introducida a mano, varias veces en la masa del hormigón, de modo que atraviese la capa a consolidar y penetre en la inferior. Este método precisa hormigones de fácil "trabajabilidad" por lo que solo se emplea en consistencias blandas y fluidas. Aunque también puede ser indicado en hormigones de consistencia plástica en piezas muy armadas en la que el empleo de otros métodos no sean los adecuados.
- Por apisonado , es decir, golpeando con el pisón repetida y adecuadamente. Se emplea en hormigones con consistencias plásticas y blandas y el espesor de las tongadas no debe superar los 20 cm.
- Por sacudidas. Utilizando mesas vibratorias o de sacudidas, martillos eléctricos, etc. Se aplica a determinados hormigones de consistencia seco-plástica (consistencia de tierra húmeda), que precisan un desencofrado rápido.
- Por centrifugación. Especialmente indicado en la fabricación de tubos porque provoca la deshomogeneización del hormigón, proyectando los granos gruesos hacia la cara exterior, quedando los finos en la interior y originando una superficie lisa, suficientemente impermeable.
- Por vibrado , anulando el rozamiento de los granos de modo que se coloquen en una posición estable y de mayor compacidad, desplazando el agua al exterior lo que favorece la resistencia del hormigón. Como este método de consolidación es muy adecuado para las estructuras de hormigón armado, vamos a extendernos más en su estudio, ya que permite una mejor calidad con ahorro de cemento y mano de obra, así como un desencofrado mas rápido como consecuencia de emplear menos cantidad de agua para el amasado.
El artículo 71.5.2. establece que la compactación de los hormigones en obra se realizará mediante procedimientos adecuados a la consistencia de las mezclas y de manera tal que se eliminen los huecos y se obtenga un perfecto cerrado de la masa, sin que llegue a producirse segregación. El proceso de compactación deberá prolongarse hasta que refluya la pasta a la superficie y deja de salir aire. A titulo meramente indicativo, el comentario del citado artículo indica el método de compactación más recomendable en función de la consistencia del hormigón, y lo representa en la Tabla 2.2:
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TABLA 2.3.
Frecuencia (r.p.m.)
Tamaño máximo del árido(mm)
Tiempo de vibrado(se g)
B) Tipos de vibradores
Existen tres tipos de vibradores, y el uso de cada uno de ellos depende de las características del elemento a hormigonar. Los tipos son:
- Vibrador interno o de aguja. Utilizado generalmente para grandes elementos de hormigón en masa y hormigón armado. Debe introducirse verticalmente y separado unos 10 cm. del encofrado para evitar que se formen burbujas de aire en contacto con las armaduras. No debe rozar las armaduras, pues puede producir segregación en su entorno y falta de la adherencia. La aguja no debe desplazarse de forma horizontal y se debe retirar con lentitud. Las tongadas tendrán un máximo de 50 cm. Y es conveniente llegar a la tongada inferior (fig. 2.8). Como el radio de acción es de 30 cm. se aplicará cada 50 o 60 cm. Las frecuencias usuales del vibrador interno oscilan entre las 3500 y las 12000 r.p.m. Una ventaja principal de este tipo de vibrador está en su maniobrabilidad, aunque hay que considerar que su correcto empleo depende del operario y que deben adoptarse precauciones en piezas con armaduras densas y conviene su uso en piezas de poco espesor.
- Vibradores de superficie. Se utilizan para el refinado de las superficies del hormigón en soleras, losas, pavimentos, etc. Disponen de una bandeja que está sujeta al vibrador, dando buenos acabados en planos horizontales. No es apropiado para piezas de gran canto, como queda reflejado em el artículo 70.2 de la EHE donde se indica que, cuando se utilicen este tipo de vibradores, el espesor de la capa después de compactada no será mayor de 20cm.
- Vibradores externos. Actúan sobre los moldes o encofrados de las piezas. Los más usuales son: los vibradores de encofrado y las mesas vibrantes. Los primeros son muy útiles para la vibración de pilares, porque resuelve el problema de las tongadas sucesivas; es portátil y proporciona un excelente acabado superficial, aunque requiere encofrados muy rígidos. Y las mesas vibrantes se utilizan en prefabricados, siendo de instalación fija. La EHE establece que la utilización de este tipo de vibradores debe ser objeto de estudio, para asegurar una correcta compactación.
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Figura 2.8: Compactado del hormigón mediante vibrador interno
5.5. Curado , Artº. 71.
El proceso de pérdida de manejabilidad del hormigón hasta formar un elemento resistente se denomina fraguado y esta condicionado tanto por el propio material hormigón, como por las condiciones exteriores y ajenas al mismo. Se denomina curado a las operaciones que deben realizarse en la fase entre que el hormigón fresco se coloca en obra y su suficiente fraguado o endurecimiento. El objeto de estas operaciones es la protección del hormigón contra las influencias nocivas para sus características y propiedades, como la desecación, el enfriamiento o calentamiento excesivo, ataques químicos, etc.
Durante los primeros días del proceso de fraguado y endurecimiento del hormigón se producen una serie de pérdidas de agua por evaporación. La exposición directa al exterior de las superficies del hormigón facilitan la evaporación del agua próxima a las mismas, agravándose el fenómeno con el propio calor de hidratación del cemento. Es necesario evitar estas pérdidas de humedad con medidas como el aporte de humedad a la superficie del hormigón. En cuanto al ataque químico, es mas dañino para el hormigón utilizar aguas no adecuadas en el curado que en el amasado del hormigón.
Así pues, de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de un elemento de hormigón, el proceso de curado es una de las más importantes por su influencia decisiva en la resistencia y demás cualidades del hormigón resuelto.
El artículo 71. 6 de la EHE establece que durante el fraguado y primer período de endurecimiento del hormigón, se debe asegurar el mantenimiento de la humedad del mismo mediante un adecuado curado, y que éste se debe prolongar durante el plazo necesario en función del tipo y clase del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambiente, etc.
El curado suele realizarse manteniendo húmedas las superficies de los elementos de hormigón, mediante riego directo cuidando que no produzca deslavado. También pueden emplearse otras formas de curado que consisten en evitar la perdida de agua de la masa del hormigón, u técnicas especiales como el curado a vapor. Estos métodos de curado son:
