Hormigones Especiales

Indice
1.
Hormigones Livianos
2. Hormigones con
Fibras
3. Hormigones con
polímeros
4. Hormigones
Proyectados
5. Hormigones de Alta
Resistencia

1. Hormigones
Livianos

Los hormigones livianos son hormigones de densidades
menores a las de los hormigones normales hechos con agregados
comunes.
La disminución de la densidad de estos
hormigones se produce por una presencia de vacíos en el
agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado
grueso. Esta presencia de vacíos ocasiona la
disminución de la resistencia del
Hormigón, por lo que muchas veces la resistencia no es la
condición predominante para los hormigones, y en otros
casos se compensa.
En construcciones de Hormigón, el peso propio de la
estructura
representa una proporción importante en la carga total de
la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta
muy beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la
consiguiente reducción del tamaño de los distintos
elementos estructurales, llegando a los cimientos y al suelo con menores
cargas.
Pero básicamente el uso de Hormigones livianos depende de
las consideraciones económicas.

Según CIRSOC 202
HORMIGÓN LIVIANO DE CONTEXTURA COMPACTA
Es el hormigón que contiene agregados livianos y cumple
las condiciones establecidas en los artículos 2.3.5 y
2.3.7 del Reglamento CIRSOC 201. La densidad del hormigón
endurecido determinada en las condiciones que establece el
artículo 6.2.2 de la norma IRAM 1 567, (7 días de
curado húmedo y 21 días de secado al aire, ambos en
condiciones normalizadas de humedad y temperatura)
no será menor de 800 kg/m3 ni mayor de 2000 kg/m3. Su
composición, elaboración, colocación y
compactación serán tales que el hormigón
endurecido tenga una estructura cerrada y masa compacta, libre de
vacíos macroscópicos.

Ventajas y Desventajas:

1. Buen aislante térmico por su contenido de
   aire
2. Durable
3. No es altamente resistente a la
   abrasión
4. Es mas caro
5. El amasado, manejo y colado requiere más
   precauciones
6. Es apto en general para pretensados, cascarones,
   edificios de gran altura.

Clasificación de los Hormigones livianos
según su método de
Producción:

1. Hormigón de Agregado Ligero: Uso de agregados
   livianos porosos de baja gravedad específica
   aparente.
2. Hormigón Aireado, celular, espumoso o gaseoso:
   Se introducen vacíos dentro del Hormigón que se
   distinguen de los huecos producidos por el arrastre de
   aire.
3. Hormigón sin finos: Se omite el agregado de
   finos, por lo que gran número de vacíos
   intersticiales están presentes, los agregados gruesos
   son de peso específico normal.

Clasificación según el uso

1. Hormigón Liviano Estructural: Se clasifica en
   función de una resistencia mínima,
   una densidad en estado seco
   que generalmente no excede los 1840 kg/m³.
2. Hormigón usado en unidades de
   Mampostería
3. Hormigón aislante: Se clasifica en
   función de su coeficiente de conductividad
   térmica, que debe estar por debajo de los 0.3
   J/m²/s ºC/m y su densidad es más baja que para
   los hormigones livianos estructurales.

Clases de resistencia y aplicaciones
El hormigón liviano de obra se clasifica en función
de su resistencia característica de rotura o
compresión correspondiente a la edad de 28 días,
determinada mediante ensayos de
probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm
de altura. Cuando el Director de Obra autorice el empleo de
cemento de
alta resistencia inicial, la resistencia característica se
determinará mediante ensayos realizados a la edad de 7
días. Las clases de resistencia son HL – 4 a HL
– 30, cuyas aplicaciones se rigen por la Tabla 1. Ver los
artículos 6.6.1 y 6.6.2 del Reglamento CIRSOC 201.
Tabla 1. Clases de resistencia del hormigón liviano y
aplicaciones

Clases de densidad del hormigón
endurecido, secado al aire (artículo 6.2.2 de norma IRAM 1
567)

El hormigón liviano se clasifica, según se
establece en la Tabla 2, de densidad = 1,0 a = 2,0
Tabla 2. Clases de densidad del hormigón endurecido secado
en las clases al aire (IRAM 1 567, art. 6.2.2)

Clasificación por clases de
resistencia y densidad del hormigón secado al
aire

La Tabla 3 indica cifras de orientación para
correlacionar valores medios de clases de resistencia y de
densidad de los hormigones livianos.
Tabla 3. Valores medios estimativos de orientación que
correlacionan las clases de resistencia con las densidades del
hormigón secado al aire

Para los casos corrientes generales y tratándose
de estructuras de
hormigón armado, el contenido unitario de cemento no
será menor de 300 kg por metro cúbico de
hormigón compactado, ni excederá de 500
kg/m3, con las excepciones que se indican. En el caso
de elementos estructurales principales, a juicio del Director de
Obra, y en todos los casos en que sea necesario obtener altas
resistencias
mecánicas, una elevada durabilidad, altas
impermeabilidades, elevada protección contra la corrosión de las armaduras, o condiciones
de servicio o de
exposición particularmente severas, el
contenido unitario de cemento no será menor de 400
kg/m3 de hormigón, que se elevará a 450
kg/m3 en el caso de que los elementos estructurales vayan a estar
expuestos a condiciones severas de abrasión
superficial.
Cuando se autorice el transporte del
hormigón liviano por bombas a
pistón, el mínimo contenido unitario de cemento no
será menor de 330 kg/m3.
En el caso de las estructuras de hormigón armado, si se
autoriza el empleo de cemento de alta resistencia inicial, la
reducción del contenido unitario de cemento a que hace
referencia el artículo 6.6.3.3. e) del Reglamento CIRSOC
201 sólo podrá aplicarse siempre que dicha
reducción no implique que el contenido unitario de cemento
del hormigón sea menor de 300 kg/m3. Si este
fuese el caso, el contenido mínimo será de 300
kg/m3.

Hormigones Livianos con áridos livianos
Tipos de Agregados Livianos
Según CIRSOC 202
Para su elaboración se emplearán agregados finos y
gruesos livianos que cumplan las condiciones establecidas en la
norma IRAM 1567.
Cuando sea necesario para que el hormigón alcance la
resistencia, densidad u otra característica especificada,
el agregado fino liviano podrá reemplazarse, total o
parcialmente, por un agregado fino natural de densidad normal que
cumpla lo establecido en el artículo 6.3.1.1 del
Reglamento CIRSOC 201.
La primera clasificación se basa en agregados naturales y
manufacturados.
Naturales

1. Piedra Pómez: de color claro,
   vidrio
   volcánico parecido a una espuma. No son débiles
   estructuralmente y proporcionan un concreto con
   densidad de entre 700 a 1400 kg/m³. Tienen
   características aislantes buenas pero gran
   contracción y absorción.
2. Escoria: es una roca vidriosa vesicular, parecida a
   las cenizas industriales. El hormigón que forma es
   similar al de la piedra pómez.
3. Cenizas Volcánicas:

Artificiales: Se clasifican de acuerdo al material base
y al método de fabricación

1. Agregados producidos por aplicación de
   calor para
   expandir la pizarra, arcilla, esquisto, la pizarra
   diatomácea, perlita, obsidiana y
   vermiculita.

Arcilla, Pizarra y Esquistos: Se obtienen al calentar
los materiales
crudos en un horno giratorio (Temperatura entre 100 y
1200ºC. Una vez que se produce la expansión del
material por la generación de gases que
quedan atrapados en la masa del material. La estructura porosa
lograda se retiene mediante el enfriamiento, de modo que la
gravedad específica del material es menor a la inicial. La
expansión también puede realizarse mediante un
cable aglutinado. Tal que el material humedecido se lleva bajo
quemadores y el calor va penetrando en forma gradual en toda la
profundidad de la capa del material. Su viscosidad es tal
que los gases expandidos quedan atrapados, luego se enfría
y se lo comprime o se usa el material paletizado
inicialmente..
El material paletizado produce partículas con una capa
sobre el interior celular. Las partículas son casi
esféricas y tienen una capa vidriosa semiimpermeable, por
lo que tienen menor absorción de agua, son
más fáciles de mezclar por lo que producen
hormigones muy trabajables, pero resultan por supuesto más
caros.

• Las arcillas y pizarras tienen una densidad de 650 a
  900 kg/m³ para el caso del proceso
  mediante Cable aglutinado y de 300 a 650 kg/m³ cuando se
  hacen en el horno giratorio. Los hormigones que se obtienen
  tienen densidades entre 1400 a 1800 kg/m³. Tiene la
  ventaja de que se obtienen resistencias más elevadas que
  con cualquier otro árido liviano.
• La Perlita es una roca volcánica vidriosa.
  Cuando se calienta rápidamente entre 900 a 1100 ºC,
  se expande por la evolución del vapor y forma un material
  celular con densidades de entre 30 a 240 kg/m³. El
  Hormigón hecho con este material tiene resistencias muy
  bajas, alta contracción (por su bajo módulo de
  elasticidad)y es más que nada usado como
  aislante. El Hormigón es de secado
  rápido.
• La Vermiculita es un material con una estructura
  parecida a la de la mica. Cuando se calienta a 650 a 1000
  ºC, se expande varias veces (hasta 30 veces su volumen
  original) por la exfoliación de las laminillas. La
  densidad de la vermiculita es entre 60 a 130 kg/m³. El
  hormigón hecho con este material tiene una resistencia
  muy baja y muy alta contracción pero es un muy buen
  aislante.

A veces el material crudo se reduce al tamaño
deseado antes de calentar, o puede triturarse una vez que se ha
expandido.

1. Agregados obtenidos por procedimientos
   de enfriamiento especiales para proporcionar la
   expansión de la escoria de alto horno.

2. La escoria expandida se puede producir por dos
   procedimientos.
   Proceso de Surtidor de agua: En el primero se pone en
   contacto con la escoria fundida una pequeña cantidad
   controlada de agua en forma de rocío al ser descargada
   del horno en la producción de hierro. Se
   genera entonces vapor y este hincha a la escoria
   todavía plástica por lo que la escoria se
   endurece en forma porosa.
   Proceso de Máquina: La escoria fundida se agita con
   una cantidad controlada de agua. El vapor queda atrapado y
   hay además formación de gases por reacciones
   entre los constituyentes de la escoria y el vapor de
   agua.
   Produce una densidad de entre 300 a 110 kg/m³
   según los procesos
   de enfriamiento y del tamaño de las partículas
   y gradación. El Hormigón obtenido tiene
   densidades de 950 a 1750 kg/m³

3. Agregado de escoria de hierro vítreo o ceniza:
   se obtiene de los residuos de hornos industriales de alta
   temperatura, fusionados o aglutinados en grumos. La escoria
   debe ser libre de variedades o elementos perjudiciales que
   puedan expandirse en el Hormigón, que ocasiona falta de
   solidez. Hay que tener en cuenta los contenidos de sulfatos
   solubles y los límites
   de pérdida de ignición sobre todo para hormigones
   exteriores. Generalmente no es recomendado para hormigones
   armados u hormigones que requieran durabilidades
   importantes.

El hierro puede manchar la superficie por lo tanto debe
retirarse. La falta de solidez debida a la cal puede evitarse si
se deja a la escoria humedecida durante varias semanas, tal que
la cal se apague y no se expandirá en el Hº.
Carbonilla, es similar a la escoria vítrea pero menos
quemada y menos aglutinado.
Los hormigones tienen densidades de entre 1100 a 1400 kg/m³,
pero suele también usarse arena para mejorar la
trabajabilidad, lo que lleva a densidades entre 1750 a 1850
kg/m³.
Las partículas más pequeñas tienen poros
más pequeños, debido a que en el proceso de
trituración la fractura se produce por los poros
más grandes. Esto lleva a que a diferencia de los
agregados de densidades normales, la gravedad Específica
de las partículas finas es más alta que las
más gruesas.
Los agregados artificiales, son fabricadas en condiciones muy
controladas por lo que resultan mucho menos variables que
los agregados naturales.

Según CIRSOC 202
Los agregados livianos estarán constituidos por
partículas de las características establecidas en
la norma IRAM 1 567. Cuando las partículas sean obtenidas
por procesos de expansión, sinterización o
calcinación, tales que sus partículas presenten
superficies externas selladas y de poros cerrados, después
de salir del horno no serán sometidas a proceso alguno de
trituración. Cuando las partículas tengan
superficies externas de las características que acaban de
indicarse, el porcentaje de partículas fracturadas,
determinado como promedio de los resultados de 3 recuentos de
partículas realizadas sobre igual número de
porciones distintas, obtenidas de una misma muestra
representativa del agregado liviano del tamaño nominal a
emplear en obra, no excederá del 5,0%. La muestra
tendrá una masa total de por lo menos 2,0 kilogramos.
Los agregados livianos cumplirán todas las exigencias
establecidas en la norma IRAM 1 567 "Agregados livianos para
hormigón estructural" que no se opongan a lo especificado
en este Reglamento.
Cuando se reemplace el agregado fino liviano por otro de densidad
normal y de partículas redondeadas, éste
cumplirá las especificaciones establecidas en los
artículos 6.3.1.1 y 6.3.2.1.1 del Reglamento CIRSOC 201.
El porcentaje del material que pasa por el tamiz IRAM 300 um no
será menor del 20,0%. Cuando el agregado fino natural
disponible no cumpla esta condición, se lo mezclará
con otro agregado fino natural de partículas redondeadas,
en la proporción necesaria para dar cumplimiento a dicha
exigencia, o se incorporará una adición mineral
pulverulenta, (ver el art. 6.4.2 del Reglamento CIRSOC 201), que
permita cumplir la condición establecida.
Queda expresamente prohibido el manipuleo y transporte de los
agregados livianos mediante métodos,
procedimientos y equipos que produzcan la fractura,
desmenuzamiento y segregación de las
partículas.
El tamaño máximo del agregado grueso no
excederá de 25 mm. Los hormigones de clases de resistencia
HL – 21 y mayores se elaborarán con agregados gruesos de
tamaños nominales menores (12,5 a 4,75 mm y 9,5 a 2,0
mm.
Cuando se empleen agregados gruesos de tamaño nominal 12,5
mm a 4,75 mm y 9,5 mm a 2,0 mm el agregado total estará
constituido por lo menos por dos fracciones de partículas
que se almacenarán y medirán separadamente. Una de
ellas será el agregado fino. Cuando el agregado fino
esté constituido por una mezcla de agregado liviano y
agregado natural de densidad normal, cada fracción de
agregado se almacenará y medirá separadamente. Para
los tamaños nominales 19 a 4,75 mm y 25,0 a 4,75 mm, el
agregado grueso estará constituido por lo menos por dos
fracciones separadas por el tamiz de 12,5 mm. Dichas fracciones
se almacenarán y medirán separadamente. La mezcla
de las dos fracciones en proporciones adecuadas deberá
tener la granulometría establecida en la norma IRAM 1567
para el tamaño nominal de que se trate.
d) El material pulvurulento que pasa el tamiz IRAM 300 m (adición mineral pulverulenta) no
se considerará como una fracción
granulométrica del agregado total.

Propiedades del Hormigón de Áridos
Livianos

• Permiten que los rangos de densidades oscilen entre
  300 a 1850 kg/m³
• Los rangos correspondientes de resistencia van entre
  0.3 a 40 Mpa e incluso mayores
• Las resistencias más elevadas se obtienen con
  contenidos elevados de Cemento (500 kg/m³. Puede
  necesitarse hasta 70% más que con agregados
  normales.
• Todos los agregados livianos producen hormigones
  totalmente diferentes entre si por lo que se requiere un
  cuidadoso control.
• Las propiedades del Hormigón además se
  ven afectadas por la graduación del agregado, el
  contenido de cemento y la relación agua / cemento por lo
  que es difícil clasificar al Hº según el
  agregado usado.
• La conductividad térmica está
  relacionada con la densidad
• Los agregados livianos tienen mayor y más
  rápida absorción de agua
• Las mezclas son
  más ásperas, lo cual se puede disminuir con el
  arrastre de aire, reduciendo el requerimiento de agua.
  Generalmente los contenidos de aire totales por volumen son de
  4 a 8% por 20 mm de tamaño máximo de agregado, y
  de 5 a 9% por 10 mm de tamaño máximo.
• La trabajabilidad desminuye si se usan tanto
  agregados finos de peso liviano como agregados gruesos de peso
  liviano por lo que se recomienda usar agregados finos de peso
  normal y agregados gruesos de peso liviano (Hormigón
  semiliviano). Generalmente estos hormigones requieren de 12 a
  14% menos de agua de mezcla para lograr una misma
  trabajabilidad que uno liviano.
• Puede incorporarse sustituirse solo parte del
  agregado fino por agregados finos de peso normal, pero siempre
  en volúmenes iguales.
• Para la misma resistencia eL E de un Hº liviano
  es menor que el de un Hº normal, (alrededor de un 24 a
  50%) por lo tanto las deformaciones son mayores

Bases para el calculo de las
deformaciones

Deformaciones bajo cargas de servicio
Hormigón (módulo de elasticidad)
Para el cálculo de
las deformaciones del hormigón bajo cargas de servicio se
recomienda determinar el módulo de elasticidad en forma
experimental.

Deformaciones bajo cargas superiores a las de
servicio
Para el cálculo de las deformaciones del hormigón
bajo cargas de corta duración pero superiores a las cargas
de servicio, (por ejemplo, para la verificación de la
seguridad a
pandeo) se podrá usar el diagrama
simplificado – E de la figura 1.

Figura 1. Diagrama tensión deformación
simplificado del hormigón liviano

• La contracción por fraguado de un Hº
  semiliviano es menor que la de un Hº liviano.
• Debe protegerse a las armaduras de corrosión
  por la profundidad de carbonatación que puede ser hasta
  el doble que para agregados normales, requieren mayores
  recubrimientos.
• En el caso de escoria vítrea de utilizarse
  acero este
  debe estar debidamente protegido.
• El movimiento
  de humedad ( contracción por fraguado reversible) es
  mayor para Hormigones livianos que para hormigones
  normales.
• Los coeficientes de expansión térmica
  son menores para agregados livianos, esto produce
  disminución en las deformaciones por variaciones de
  temperatura, pero puede crear problemas
  cuando se trabaja con ambos tipos de áridos.
• LA resistencia al congelamiento y deshielo es mayor
  debido a la mayor porosidad del agregado liviano, siempre que
  este no haya estado saturado.
• La resistencia al fuego es mayor por que los
  agregados livianos son menos propensos a astillarse

Cuanto se adapta un Hº , depende de las propiedades
deseadas, densidad, costo,
resistencia, conductividad térmica.
Ej. :
Baja conductividad térmica => buen aislamiento =>
elevación de las temperaturas durante el curado

RETRACCIÓN
Para la determinación de la retracción final
S y del coeficiente de retracción s,
t según la Tabla 45 y la ecuación (60) el
Reglamento CIRSOC 201, se podrán usar los mismos valores
allí indicados incrementados con el siguiente porcentaje
de aumento

Concreto Gaseoso
La forma de obtener hormigones livianos es mediante la
incorporación de gas en la masa
del mortero a los efectos de producir una estructura celular que
con tenga vacíos entre 0.1 y 1 mm. La
característica de estos vacíos es que su piel que debe
resistir el mezclado y la compactación. El hormigón
que resulta de este proceso se llama Gaseoso o Celular, aunque no
se lo debería llamar hormigón debido a que no hay
agregado grueso en él.

Se pueden obtener de dos maneras:
a) Hormigón Gaseoso: Mediante reacciones
químicas que generan un gas en el mortero fresco de
modo que la consistencia del mismo debe ser tal que permita que
el gas se expanda pero no se escape. Por lo tanto se combinan la
velocidad de
evolución del gas, la consistencia y el tiempo de
fraguado. El mas usado en este proceso es el polvo de aluminio, que
se divide finamente en proporciones del orden del 0.2% de la masa
de cemento, puede usarse además polvo de zinc, aleaciones de
aluminio o peróxido de hidrógeno. Reacciona
entonces el polvo activo con el hidróxido de calcio o los
álcalis, y en esta reacción se liberan burbujas de
hidrógeno.
b) Hormigón Espumoso: Se produce por la adición de
un agente espumoso (jabones de resina o proteínas
hidrolizadas) a la mezcla. Se realiza el mezclado a alta
velocidad y el agente incorporado estabiliza e introduce burbujas
a la mezcla. A veces se incorpora directamente una espuma estable
en una mezcladora común.
Puede hacerse sin arena para propósitos no estructurales
como el aislamiento se obtienen densidades entre 200 a 300
kg/m³. Generalmente sus densidades oscilan entre 50 y 1100
kg/m³ para morteros hechos con arenas muy finas.
La resistencia y la conductividad térmica varían en
función de la densidad:
500 kg/m³ 3 a 4 Mpa 0.1J/m³s ºC/m
1400 kg/m³ 12 a 14 Mpa 0.4 J/m³s ºC/m (10
veces mayor que para Hº comunes)
El módulo de Elasticidad del Hº gaseoso está
entre 1.7 y 3.5 Gpa, este tipo de hormigones tiene mayor
movimiento térmico, mayor contracción de fraguado y
mayor movimiento de humedad, pero esto puede ser mejorado con
curado de vapor a alta presión
(autoclave.

Usos:
Principalmente se usa para depósitos de asilamiento de
calor por su baja conductividad térmica y por sé
incombustible. Estructuralmente se usa para bloques con curado en
autoclave o elementos premoldeados. Se usa para pisos.

Ventajas y Desventajas:
Puede aserrarse, clavarse es bastante durable.
Tiene alta absorción de agua pero el índice de
penetración del agua es bajo porque no se llenan los poros
más grandes.
Tiene resistencia medianamente buena al congelamiento y puede
usarse en la construcción de muros.
En el caso de ser armado el acero puede ser corroído, por
lo que necesita protección, estas generalmente implican un
detrimento de la adherencia.

Hormigón sin Finos:
Este hormigón se obtiene omitiendo el agregado fino de la
mezcla por lo que hay una aglomeración de
partículas de agregado grueso. Cada partícula se
encuentra rodeada de la pasta de cemento en un espesor de 1.3 mm.
Dentro del cuerpo existen grandes poros, esto produce
resistencias menores, pero debido a que estos poros son
importantes no hay movimiento capilar dentro del hormigón,
y por lo tanto baja penetración de esta.
La densidad de estos agregados depende de la curva
granulométrica del árido grueso que usemos, cuando
se usan agregados de un mismo tamaño la resistencia
disminuye 10% respecto a los agregados bien graduados de la misma
gravedad específica. La condición es que
ningún agregado debe ser menor a los 5 mm.
Deben evitarse los agregados con aristas angulosas porque puede
producirse trituración local.
Este hormigón requiere muy poca compactación y solo
se aplica vibración por periodos cortos, si no la pasta de
cemento tiene a escaparse.
No tiene problemas de segregación por lo que puede ser
lanzado de alturas significantes.
Su resistencia varía entre 1.4 y 14 Mpa, según sea
su densidad.
En este tipo de Hormigones existe un valor
óptimo para la relación agua cemento para cualquier
agregado. Si la relación a/c es mayor la pasta de cemento
tenderá a drenarse de las partículas de agregado y
si fuera demasiado baja la pasta no sería lo
suficientemente adhesiva y no se formaría la
composición entre agregados y pasta. Generalmente la
óptima está entre 0.38 y 0.52. dependiendo del
contenido de cemento necesario para recubrir el agregado.
El Hormigón sin finos tiene muy poca cohesión por
lo tanto es imprescindible mantener el encofrado el tiempo
necesario para que adquiera suficiente resistencia.
El curado es muy importante por el escaso espesor de la capa de
pasta de cemento alrededor de los áridos.
La contracción por fraguado es menor que la del concreto
normal porque es limitada por el gran contenido de agregados
existentes. La contracción inicial es alta porque gran
cantidad de pasta de cemento que da expuesta al aire.
Tiene baja conductividad térmica 0.22 J/m²s ºC/m
con agregados livianos y 0.80 J/m²s ºC/m con agregados
de peso normal.
Tiene buen comportamiento
frente a ciclos de congelamiento ya que en él no existen
capilares, esto siempre y cuando los poros no estén
saturados, en tales casos se deterioraría de
inmediato.
Su alta absorción de agua (12%) lo hace no apto para el
uso en cimentaciones, requiere un enlucido en las paredes
externas de ambos lados, para así reducir la permeabilidad
del aire. Si las paredes tienen usos "acústicos" debe ser
relucido solo un lado.
Su resistencia es obviamente menor a la del Hormigón
normal, pero su reducción importante de peso lo hace apto
para su uso en edificios. Generalmente no se lo usa armado, en
caso de optar por esto deberá preverse la
protección total de todas las armaduras mediante una pasta
de cemento para mejorar las condiciones frente a la erosión y
de adherencia, por ejemplo con Hº proyectado.
Es bastante económico porque los contenidos de cemento son
relativamente bajos (70 a 130 kg/m³) para mezclas
pobres

Recubrimiento de la armadura de acero
Para las estructuras de hormigón liviano, la Tabla 15 del
CIRSOC 201 debe reemplazarse por la Tabla 5 que sigue.
Para elementos premoldeados de hormigón con hormigonado
posterior in situ, rige el tercer párrafo
del artículo 13.2.1 del CIRSOC 201.
Tabla 5. Recubrimiento mínimo de hormigón en mm
referido a las condiciones ambientales (ver también CIRSOC
201, figura 1)

1) En mallas soldadas de acero para hormigón de
barras individuales ds > 8,5 o de barras dobles
ds > 6,5 mm el recubrimiento
de hormigón debe ser por lo menos 20 mm
2) Para barras gruesas de armadura el recubrimiento es por lo
menos 35 mm para ds = 25 mm; 1,5 dsv para
paquetes de barras con dsv 25 mm
3) Las estructuras de hormigón liviano expuestas a
ambientes 3 y 4 según la Tabla 15 de CIRSOC 201 deben
realizarse con hormigón impermeable. La máxima
penetración de agua no debe superar 5 cm en el caso de
ambiente 3 y
no debe superar 3 cm en el caso de ambiente 4
Para iguales espesores de recubrimiento de las armaduras, el
hormigón liviano, en general, ofrece mayor resistencia a
la acción del fuego que el hormigón de densidad
normal.

MODULO DE DEFORMACIÓN
LONGITUDINAL
A falta de datos más
precisos y de resultados de ensayos, se podrá estimar para
los cálculos el módulo de elasticidad
longitudinal (módulo secante) Eb, mediante la
expresión siguiente tomada del A.C.I.

Eb = 0,043

Eb en MN/m2

’bk en MN/m2

en kg/m3

Esto conduce a los siguientes valores:

2. Hormigones con Fibras

El hormigón con fibras se define como un
hormigón, hecho con cemento, que contiene agregados finos
y gruesos y fibras discontinuas. Las fibras pueden ser naturales
o artificiales que tienen como fin reforzar la masa del cemento
incrementando la resistencia a la tensión ya que se
retarda el crecimiento de las grietas y aumentar la dureza
transmitiendo el esfuerzo a través de la sección
agrietada. El refuerzo de fibras mejora la resistencia al impacto
y la resistencia a la fatiga y disminuye la contracción
por fraguado.

Las fibras que más se utilizan son de acero, de
vidrio y de polipropileno y por otro lado las de Carbono y
Aramida. Las propiedades son las que se muestran en la tabla a
continuación:

Las cantidades usadas de fibra van entre el 1 al 5% por
volumen, y sus propiedades deben ser bastante más altas
que las de matriz. El
flujo plástico
de las fibras debe ser muy bajo para que no ocurran esfuerzos por
relajación. El módulo de Poisson debe ser similar
para que no ocurran esfuerzos laterales inducidos, que pudiera
afectar la adherencia entre las superficies de
contacto.

Las características que se tienen en cuenta de
las fibras son:
Relación de forma L/d (longitud /diámetro
medio)
Forma y Textura de la superficie
Longitud
Estructura
El esfuerzo máximo que puede soportar la fibra depende de
su relación de forma
s t = t · (L/d)
t : Resistencia de adherencia entre
superficies de contacto
Se define además Lc, como la longitud crítica de la
fibra de manera que
L<Lc La fibra saldrá de la matriz por falla de
adherencia
L>Lc La fibra falla por tensión
La longitud de la fibra debe ser mayor que el tamaño
máximo de las partículas de agregado.
La adherencia mejora en fibras de superficie rugosa, extremos
agrandados.
La orientación de la fibra también influye siendo
máximo el beneficio cuando la fibra es unidireccional y
paralela al esfuerzo de tracción aplicado y es de menor
influencia cuando se orientan al azar en tres dimensiones.
Los contenidos más altos de fibra, conducen a mayores
resistencias.
Sc = A·Sm · (1- Vt) + B·Vt (L/d)
Sc y Sm = Resistencia última del compuesto y de la masa
respectivamente
V= Fracción del volumen de fibras
A= constante que depende de la resistencia de adherencia y de la
orientación de las fibras.

Hormigones con fibra de acero:
En este caso las fibras tienen diámetros entre 0.3 a 1 mm
y su longitud 25 a 75 mm. Suelen tener diversas formas siendo las
onduladas y las ganchudas las más comunes. Los aceros que
se usan son aceros al Carbono o inoxidables.
El mezclado de las fibras se realiza al final del proceso de
amasado, Estos hormigones tienen menos docilidad que los
hormigones tradicionales. Debe preverse una dispersión
uniforme de las fibras y prevenirse una segregación o
enredo de las fibras.
Estos hormigones tienen mayores contenidos de cemento (de 300 a
500 kg/m³) y de agregado fino como así también
tamaños menores de agregado grueso.
El hormigón con fibra de acero se usa también como
hormigón proyectado.
El contenido de fibra generalmente está entre 1 al 3% en
volumen y con el aumento de este se incrementan las propiedades
mecánicas pero se perjudica la trabajabilidad. Por ejemplo
la resistencia a flexión se incrementa de 2 a 3 veces
respecto a la de un hormigón no reforzado, creciendo con
la relación de forma de las fibras. La resistencia al
impacto crece entre 4 a 6 veces respecto al hormigón
normal.
Resultan muy caras, el 1% de agregado de fibras de este tipo
implica duplicar el costo del Hormigón
aproximadamente.
Se usan para Pavimentos industriales, pistas de aeropuertos,
elementos prefabricados, túneles evitando así la
colocación de la malla electro soldada.
Son más vulnerables a la corrosión que el
Hormigón armado convencional, aunque su comportamiento es
muy bueno si no hay figuración. Cuando el ambiente es
agresivo el hormigón tiende a fisurarse por lo que es
imprescindible el uso de acero
inoxidable.

Hormigones con fibra de vidrio
La longitud de este tipo es de hasta 40 mm y los contenidos
usuales son de alrededor del 5%.
Su mezclado es diferente al de las fibras de acero, por ejemplo
cuando se trata de capas delgadas, las fibras en madeja se
alimentan dentro de una pistola de aire comprimido que las corta
y las rocío con la lechada de cemento. Lo que se denomina
colocación por proyección.
La fibra de vidrio debe ser resistente al ataque del
álcalis del cemento.
Son muy utilizadas en paneles de Fachadas más que nada con
propósitos arquitectónicos o de revestimiento.
También se usa para tabiques antifuego, muros antirruido y
como encofrados perdidos.

Hormigones con fibra de polipropileno:
En este caso las fibras son de polímeros,
(plásticas) son también resistentes a los
álcalis.
El problema que tienen es que sus propiedades mecánicas
son bajas (con módulos de elasticidad pequeños y
adherencia reducida)
Las longitudes de las fibras van entre 10 a 60 mm. Estas son
agregadas en la hormigonera en cantidades de 1 a 3% del
volumen.
Se usan mayormente como refuerzo de morteros, controlando la
fisuración por retracción, para elementos
prefabricados (mejoran la resistencia al impacto y al
fraccionamiento de las piezas terminadas) y para Hormigones
proyectados, en los que se producen menores pérdidas por
rebote y se consiguen mayores espesores sin descuelgues de
material.

3. Hormigones con
polímeros

Los polímeros son cadenas de monómeros,
que según su estructura química cuenta con
diferentes propiedades y particularidades. Estos elementos tienen
alto peso molecular. Los polímeros pueden ser
termoplásticos o termoestables. Los primeros cuentan con
cadenas largas, lineales y paralelas que no se unen
transversalmente y presentan propiedades evidentes ante cambios
de Temperatura. Los termoestables tienen cadenas orientadas al
azar que si se enlazan transversalmente y no muestran
variación ante los cambios de temperatura. Estos
materiales son químicamente inertes pero presentan el
inconveniente de tener un módulo de Elasticidad bajo y un
flujo plástico alto, además tienden a degradarse
con el sol, agentes
químicos, microorganismos, etc. Esto puede ser disminuido
mediante el uso de antioxidantes y estabilizadores para reducir
la oxidación y la degradación ultravioleta.
Los materiales más usados son las formulaciones
epóxicas, resinas acrílicas, poliéster,
poliuretanos, etc.
Se usan para producir tres tipos de compuestos: Hormigón
– Polímero, Hormigón impregnado con
polímero y Hormigón de cemento portland
polímero.
Hormigón impregnado con polímero se seca el Hº
común y se lo satura con un monómero, luego por
radiación
gama o por métodos térmicos se produce la
polimerización. Esto se hace generando radicales
libres.
Estos hormigones tienen resistencia a tracción
compresión e impacto mayores, los módulos de
elasticidad más altos u menor flujo plástico y
contracción por secado. Tiene mayor resistencia a los
ciclos de congelamiento y deshielo, y al ataque químico,
esto se debe a que la porosidad y permeabilidad de estos
hormigones son más bajas.
Presentan el problema de que su coeficiente de conductividad
térmica es mas elevado y que las propiedades se deterioran
una vez que ha sido expuesto al fuego.
Este tipo de Hormigones resulta de muy alto costo, aunque puede
impregnarse parcialmente algunos miembros de la estructura.
Hormigón Polímero: se forma al polimerizar un
monómero mezclado con agregado a temperatura ambiente.
Cuando se adiciona silane al sistema
monómero este actúa como acoplador y mejora la
adherencia en las superficies de contacto entre el
polímero y el agregado, así como la resistencia del
compuesto.
Lo más importante es cuidar que el agregado que se use en
este hormigón debe tener un contenido de humedad bajo y
graduarse para ser trabajable. La forma de trabajarlo para el
colado es similar al Hormigón común. Algunos de
estos son muy volátiles pudiendo producir mezclas
explosivas por lo que hay que tener cuidado y trabajar con los
elementos adecuados.
Generalmente se usa en reparaciones rápidas, en la
fabricación de muros precolados reforzados con fibra, en
bloques, tubos de pared delgada etc.
Hormigón de Cemento Portland Polímero: Se agrega al
Hormigón fresco un polímero en forma de
solución acuosa o un monómero que es polimerizado
in situ. Se usan con un agente anti espumante para que no quede
demasiado aire atrapado.
Tiene mayor durabilidad y adhesión que los hormigones
comunes. Tienen resistencias alta a la congelación y
deshielo y a la abrasión y al impacto. El flujo
plástico es mayor que en el hormigón
común.
Se usa para cubiertas para puentes, tableros,
reparaciones

4. Hormigones
Proyectados

Son hormigones enviados a través de una manguera
y proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una
superficie. La fuerza del
chorro produce la compactación del material contra la
superficie, y permite que el Hormigón permanezca en esa
posición, incluso cuando las superficies son
verticales.
Se usa para secciones finas y ligeramente reforzadas como
bóvedas o techos, cubiertas de túneles. Se usa para
hacer reparaciones de Hormigones normales deteriorados,
estabilización de taludes de roca, etc.
El hormigón proyectado va adquiriendo espesor hasta 10 cm,
por esto no se necesita encofrado, pero por otro lado su
contenido de cemento es más elevado y los equipamientos y
capacitación necesarios para realizar este
tipo de trabajo son más caros que en el Hormigón
común.
Hay dos procesos para el proyectado, uno se mezclan el cemento y
los agregados y son llevados a una alimentadora mecánica donde la mezcla es transferida por
un distribuidor a velocidad conocida en una manguera que conduce
a una boquilla, dentro de esta se adapta un tubo perforado que
incorpora el agua
presurizada para mezclar con los otros ingredientes, luego la
mezcla es proyectada a gran velocidad.
En el proceso de vía húmeda, todos los elementos
son mezclados, esta mezcla se introduce en la cámara del
equipo y desde allí es enviada mediante una bomba, esta se
inyecta en una boquilla donde neumáticamente se le da gran
velocidad. Este proceso permite mayor control del agua que se le
coloca a la mezcla que se mide en la premezcla. Pueden
incorporarse aditivos y las condiciones de trabajo son mejores
que para el caso de la mezcla seca.
LA consistencia del Hº proyectado debe ser relativamente
seca para que el material se sostenga en cualquier
posición, y debe estar lo suficientemente húmeda
para lograr la compactación sin excesivo rebote.
Generalmente las partículas gruesas tienden a rebotar,
esto debe ser debidamente observado para que no se produzcan
acumulaciones de material de rebote en posiciones que
serán incorporadas a las capas siguientes.
Los rangos de relaciones a/c son de 0.35 a 0.50 con poca
exudación. Los tamaños máximos de agregados
son de 15 mm para hormigón y de 8 mm para gunita.
Es muy importante el curado de estos hormigones ya que el secado
rápido se produce por la alta relación
superficie/volumen.
Se recomiendan las secciones poco armadas y las capas
delgadas.

5. Hormigones de Alta
Resistencia

Los Hormigones se clasifican según su resistencia
en:
Hormigones convencionales s bk £ 50 Mpa
Hormigones de Alta Resistencia 50 Mpa < s bk £ 100 Mpa
Hormigones de muy alta resistencia s bk >100 Mpa
El principio de los Hormigones de alta resistencia es el uso de
agregados bien graduados y de buena calidad. Entonces
se logra una baja porosidad con contenidos de cemento de
alrededor de los 500 kg/m³, relaciones a/c bajas (menores de
0.35) y compactaciones adecuadas y bien curados. Por supuesto que
para lograr que estas mezclas sean trabajables debe agregarse un
superplastificante.
Las porosidades tan bajas pueden conseguirse por el uso de
partículas de sílice mucho más
pequeñas que las del cemento portland y a la baja
relación a/c de la mezcla. Estas se denominan
microsílice y se agrega entre el 4 al 10% del peso del
cemento.
Los áridos gruesos son de machaqueo de rocas
resistentes, es necesario cuidar la limpieza y la forma de los
mismos. El tamaño máximo será de 12.5 mm.
Los áridos finos serán 2/3 de los áridos
gruesos.
El superfuidificante que se agrega llega a ser entre el 15 y el
25% del peso del cemento.
Este tipo de Hormigones permiten reducir el tamaño de los
elementos estructurales y resulta en ventajas económicas.
Tiene gran resistencia a compresión. Tienen menores
deformaciones instantáneas porque su E es mayor. En cuanto
a las diferidas tiene menor fluencia lo que es esencial para
hormigones pretensados.
Debido a las compacidades que se logran resultan más
durables.
Lamentablemente aún no se han profundizado los estudios en
este tema y estos hormigones requieren cuidados especiales y
requieren ensayos de laboratorio e
incluso a escala
industrial.
La normativas para hormigones comunes no son aplicables a este
tipo.
Son más caros porque requieren materiales de muy buena
calidad y controles estrictos.

Autor:

Martín Bustos