Monografias.com > Sin categoría
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Conocimiento y estudio de materiales (página 3)




Enviado por Gustavo Belizan



Partes: 1, 2, 3, 4

Extracción de piedras

Un
método
reciente empleado en el descubrimiento de los yacimientos
es el
empleo de
los
métodos
eléctricos a base de fijar las líneas
equipotenciales que se manifiestan en el
suelo con
detectores especiales y el plano de resistencia del
terreno.

Otro
método muy
utilizado es el
empleo de aparatos
electromagnéticos.

Dichos aparatos fueron utilizados durante
la
guerra pasada; se
dice que Francia e
Inglaterra
utilizaron detectores para el eficaz descubrimiento de
cualquier resto de metal.

Las canteras constituyen los grandes
yacimientos de piedras, estas son extraídas mediante dos
métodos de explotación, uno llamado
explotación a cielo abierto y el otro llamado
explotación subterránea.

La explotación a cielo abierto se realiza cuando
la cantera se encuentra a poca profundidad y la
exploración subterránea se leva a cabo en el caso
que la cantera se encuentre a una considerable
profundidad.

La explotación a cielo abierto es el
método más usado se inicia realizando la limpieza
del terreno, es decir retirando la
tierra de la
cantera y algunas piedras que sean distintas a la roca a extraer.
Las rocas pueden aparecer en variadas formas, que son
irregulares; y es necesario subdividirlas (partirlas) para

poder trasladarlas
hasta el lugar donde se las requiera, por medio de camiones,
debido a su tamaño.

Si la canteras están ubicadas a gran
profundidad seria antieconómico descubrirlas para trabajar
a cielo abierto, por ello se realizan galerías
subterráneas cuyos techos son sostenidos por pilares de la
misma piedra o por mampostería.

Unidad B2

Aglomerantes

Se llaman materiales aglomerantes aquellos
materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable,
tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse
fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí,
protegerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas
considerables.

Estos materiales son de vital importancia
en la construcción, para formar parte de casi todos los
elementos de la misma.

Clasificación

En una clasificación general distinguimos tres
clases de aglomerantes:

  • AGLOMERANTES AEREOS: Son aquellos que endurecen en
    presencia de aire, dando lugar a materiales aglomerados o
    morteros no resistentes al agua, como por ejemplo CALES AEREAS
    Y YESOS.
  • AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: Son aquellos que
    endurecen en presencia de aire y agua, como por ejemplo CALES
    HIDRAULICAS Y CEMENTOS.
  • AGLOMERANTES HIDROCARBONADOS: Son aquellos formados
    por hidrocarburos líquidos o viscosos, que endurecen por
    enfriamiento o evaporación de sus disolventes. como por
    ejemplo BETUNES.

Los aglomerantes aéreos o
hidráulicos, son cuerpos sólidos finamente
pulverizados que al reaccionar con agua, fraguan y endurecen en
tiempo mas o menos corto conformando cuerpos cristalinos, capaces
de unir materiales pétreos, metales y
orgánicos.

Los aglomerantes hidrocarbonados, se calientan a cierta
temperatura y adquieren resistencia al perder viscosidad, dando
lugar a estructuras coloidales rígidas.

Glosario

MATERIALES AGLOMERADOS: son aquellos que resultan de la
unión de los aglomerantes y los materiales pétreos.
Ej.: Morteros Y Hormigones

FRAGUADO: es el proceso de endurecimiento sin aumento de
su resistencia.

ENDURECIMIENTO: ocurre después del fragüe
con aumento de su resistencia, adquiriendo el material un aspecto
pétreo. Estos procesos se dan en cales, yesos y
cementos.

Yesos

Es un aglomerante aéreo cuyo mineral
esencial es el sulfato cálcico hemihidratado, obtenido por
deshidratación parcial de la roca natural denominada yeso
natural, que fragua y endurece por hidratación al
recuperar el agua que perdió en la
cocción.

Como ligante es poco utilizado por su baja
resistencia tanto a acciones mecánicas como
químicas, además su tiempo de fraguado es muy
rápido.

El yeso grueso de construcción se
utiliza como pasta de agarre en la ejecución de tabicados,
en revestimientos interiores y como aglomerante auxiliar en
obra.

El yeso fino de construcción para
enlucidos, blanqueos sobre revestimientos interiores.

Obtención del yeso

La fabricación del yeso consta de
cuatro fases importantes:

1ºExtraccion o arranque de piedra. Se extrae
fácilmente con la ayuda de barrenos de pólvora de
mina. Según la situación del filón, la
cantera puede ser a cielo abierto o en
galerías.

2ºFragmentacion y trituración de la piedra
de yeso. Para esto, se emplean molinos de martillos. Se
introducen en ellos la roca fragmentada y es triturada al golpeo
de los martillos. Se emplean también las machacadoras de
mandíbula, que consisten en una gruesa placa de acero fija
y otra móvil, accionada por una biela-manivela. La
apertura de estas mandíbulas es graduable, con lo que se
consigue una granulometría diferente de la roca
triturada.

3ºDeshidratacion y cocción de la piedra.
Primitivamente se realizaba formando montones de piedras de yeso,
en capas alternas de combustible y piedra, o, también,
colocándola en unos huecos en las laderas de los montes, y
empleando, con material de combustible, madera de los bosques
próximos. El yeso así obtenido contiene las cenizas
del combustible y muchas impurezas, por lo que se llama yeso
negro; se emplea para construcciones no vistas

Clasificación de los
yesos

Clasificación de los
yesos:

*Yeso gris o negro. Se obtiene calcinando la piedra
algez en contacto con los combustibles. Los humos y las
impurezas(cenizas, carbón, etc…), aparte de las que
lleva consigo la piedra de yeso(se emplea un algez con muchas
impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy
deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se
emplea en obras no vistas.

*Yeso blanco. Se obtiene a partir de un algez con
pequeñas proporciones de impurezas, después de
calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no
quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos décimas
de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de
paredes y techos de interiores.

*Yeso escayola. Es un yeso blanco de la mejor calidad,
tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido
mas del 1%

Características y ensayos en el
yeso

Los ensayos mecánicos más
característicos que se realizan con el yeso son los de
compresión y flexión. Las normas españolas
fijan los mínimos de la tabla 9.5

 

Yeso negro

Yeso blanco

Yeso escayola

R. a flexión

30 Kgf/cm

40 Kgf/cm

70 Kgf/cm

R. a compresión

73 Kgf/cm

100 Kgf/cm

150 Kgf/cm

Cales

Es un producto resultante de la
descomposición de las rocas calizas por la acción
del calor. Estas rocas calentadas a mas de 900º C producen o
se obtienen el óxido de calcio, conocido con el nombre de
cal viva, producto sólido de color blanco y peso
especifico de 3.4 kg./dm. Esta cal viva puesta en contacto con el
agua se hidrata (apagado de la cal) con desprendimiento de calor,
obteniéndose una pasta blanda que amasada con agua y arena
se confecciona el mortero de cal o estupo, muy empleado en
enfoscado de exteriores. Esta pasta limada se emplea
también en imprimación o pintado de paredes y
techos de edificios y cubiertas.

Obtención de la cal

Es un producto que resulta de la
descomposición por calor de las piedras calizas a una
temperatura de 900 °C, la cual produce la siguiente
reacción química:

CO3Ca +  CO2 + CaO

Obteniéndose CAL VIVA (CaO).

Pero la cal viva reacciona con agua dando
lugar a la siguiente reacción química:

CaO + H2O Ca (OH)2 + 

Obteniéndose cal apagada (Hidróxido de
calcio ) con desprendimiento de calor a 160 °C.

La cal apagada, es una pasta fluida y
untuosa, que tiene la propiedad de endurecerse lentamente al
aire, elazando cuerpos sólidos, lo cual la hace actuar
como aglomerante dando lugar a la siguiente reacción
química:

Ca(OH)2 + CO2 CO3Ca + H2O

Que reconstituye la piedra caliza de partida. Esta
reacción comienza a las 24 hs de amasar la pasta y termina
a los 6 meses.

Cuando se produce el fraguado, hay una
disminución de volumen ( contracción ), lo que
puede producir grietas y asentamientos.

Clasificación de las
cales

De acuerdo a sus propiedades físicas y
composición química, se clasifican en:

 

Cales aéreas

Se clasifican de acuerdo al tipo de piedra caliza de las
que fueron obtenidas, según sea pura, arcillosa o
magnesiana en:

  • Grasas: 95 – 100 % de CO3Ca.
  • Magras: 50 % de magnesia ( poco recomendable
    ).
  • Fuertes: 5 % de arcilla y 95 % de CO3Ca y
    magnesia.

Las cales de Córdoba, son representativas de las
llamadas cales grasas.

Al amasarla con agua da una pasta untuosa al tacto y con
aumento de su volumen.

Índice de hidraulicidad

Es la relación entre sílice, alumina,
magnesia y cal

i = SiO2 +
Al2O

OCa + MgO

Podemos clasificar los aglomerantes en función
del índice de hidraulicidad (i) de acuerdo a la siguiente
tabla:

PRODUCTO

INDICE DE
HIDRAULICIDAD

TIEMPO DE FRAGUE

CALES

Cal grasa y magra

0 – 0,10

Sin fragüe

Cal débilmente hidráulica

0,10 – 0,16

15 a 30 días

Cal medianamente hidráulica

0,16 – 0,31

10 a 15 días

Cal propiamente hidráulica

0,31 – 0,42

5 a 9 días

Cal eminentemente hidráulica

0,42 – 0,50

2 a 4 días

CEMENTOS

Cementos lentos

0,50
0,65

1 a 24 hs

Cementos rápidos

0,65 – 1,70

5 a 15 min.

Cementos magros

1,70 – 3,00

Fraguan unido a la cal

Cementos puzzolanicos

> 3,00

Conservación de las
cales

Se debe protegerlas de la humedad ambiente para evitar
el apagamiento espontáneo.

A corto plazo pueden conservarse cubriéndola con
lonas.

A largo plazo pueden durar hasta 6 meses si se las
conserva adecuadamente de la humedad.

Rendimiento de las cales

Es la relación entre el volumen de cal apagada
obtenida y el volumen de cal viva.

Un buen rendimiento puede considerarse por ejemplo, la
obtención de 300 litros de cal apagada con 1000 Kg. De cal
viva.

R = Volumen de cal
apagada

Volumen de cal viva

Siendo R el rendimiento de la cal, que como se observa,
es un numero adimensional.

Cales hidráulicas

Se obtiene de la piedra caliza que contiene
sílice y alumina. Con el 5 % de arcilla, fragua en sitios
húmedos y aun, bajo el agua, es pues la arcilla, el
componente que le da característica de
hidraulicidad.

Su obtención varia de la cal viva en el proceso
de hidratación después del cribado posterior al
enfriamiento.

Ensayos de las cales

No hay normas fijas pero lo usual es:

  • Resistencia a compresión:

Se hacen probetas con cal y arena normal en una
proporción 1 : 3, siendo para las cales grasas en aire
seco y a los 28 días su resistencia a la compresión
es de 6 kg/cm2 .

Las cales hidráulicas deben tener una resistencia
a la compresión es de 10 – 30 kg/cm2 a los 7 días o
30 – 60 kg/cm2 a los 28 días

  • Rendimiento.
  • Finura.
  • Estabilidad de volumen.

 

Cemento

Este ligante se fabrica con la
combinación de componentes siliceos y calcicos a alta
temperatura aproximadamente 1500 °C, con lo que se obtiene un
material granular poroso llamado clinker y esta constituido
básicamente por compuestos calcicos, silicatos, aluminatos
y ferraluminatos, lo que da lugar al Cemento Pórtland cuya
invención data del año 1824 por Aspdin, si bien los
romanos utilizaron las " puzolanas " para mejorar el
comportamiento de las cales aéreas .

 

 

Tipos y subclasificaciones

Cemento natural y sus clases:

El cemento natural, llamado romano, atendiendo a su
principio y fin de fraguado, se divide en:

  • Cemento rápido. De aspecto y color terroso,
    por su alto contenido en arcilla (del 26% al 40%), es un
    aglomerante obtenido por trituración, cocción y
    reducción a polvo de margas calizas que, en la fase de
    cocción, ha sido sometido a una temperatura entre
    1000º y 2000º C.

El principio de fraguado se origina entre los 3 y 5
minutos después de amasado, y se termina antes de los 50
minutos.

Se designa con las letras NR, seguidas de un
número, que expresa la resistencia a la compresión.
Por ser la temperatura de cocción muy baja no llegan a
formarse algunos silicatos, por lo que resulta un aglomerante de
baja resistencia mecánica.

Normalmente, con este tipo de cemento no se hace
mortero, aunque admite una cierta cantidad de arena. Se emplea en
forma de pasta para usos similares a los del yeso, con la ventaja
de fraguar en ambientes húmedos y de resistir a las aguas,
en general.

  • Cemento lento. Es de color gris, porque el contenido
    de arcillas de estas calizas esta comprendido entre el 21% y el
    25%.

El fraguado se inicia transcurrido unos 30 minutos
después de su amasado, y termina después de varias
horas.

Para obtener esta clase de cemento, se calcinan las
rocas calizas a una temperatura comprendida entre 1200º y
1400ºC.

Se designa con las letras NL, seguidas de un numero, que
expresan su resistencia a la compresión. El empleo de este
tipo de cemento es cada vez mas reducido, porque sus propiedades
y características han sido superadas por los cementos
artificiales.

Cemento artificial y sus
clases:

Es el que se obtiene mezclando piedra caliza con
arcilla, en proporciones convenientes; la mezcla obtenida se
calcina en hornos giratorios, hasta su principio de fusión
(aprox. 1500ºC); este producto llamado clinker, de color
grisáceo-verdoso, se mezcla con otros materiales diversos,
según la clase de aglomerante que se desea obtener, y se
reduce a polvo.

  • Cemento Pórtland. Llamado así a su
    color, semejante al de la piedra de las canteras inglesas de
    Pórtland, es un conglomerante hidráulico,
    obtenido por la pulverización del clinker, y sin mas
    adición que la piedra de yeso natural, en un porcentaje
    no superior al 5%, para retrasar el fraguado de los silicatos y
    aluminatos anhidros, que forman el clinker. Su color es gris,
    mas o menos oscuro, según la cantidad de oxido
    férrico.
  • Denominación. Eventualmente puede darse la
    denominación comercial del cemento Pórtland a
    aquel que, además de los componentes principales,
    clinker y piedra de yeso, contenga otras adiciones no nocivas,
    en proporción inferior al 10%, con objeto de mejorar
    algunas cualidades.

Se fabrican varias clases de cemento, las cuales se
determinan con unas siglas, compuestas de letras, que son las
iniciales de su nombre y un numero indicador de la resistencia
mínima a la compresión, en kilogramos por
centímetro cuadrado, que, a los 28 días, debe
alcanzar el mortero confeccionado con tres partes de arena normal
(97% de sílice, procedente de Segovia y de
granulometría fijada) y una de cemento.

Normalmente, se encuentran las siguientes
categorías de cementos Pórtland:

Pórtland 250

(Designación P-250)

Pórtland 350

(Designación P-350)

Pórtland 450

(Designación P-450)

Composición del cemento
portland

 

COMPUESTOS

SÍMBOLOS

SILICATO TRICALCICO

SC3

SILICATO BICALCICO

SC2

ALUMINATO TRICALCICO

AC3

FERROALUMINATO TETRACALCICO

FAC4

Propiedades de los compuestos del cemento
portland

SILICATO TRICALCICO: SC3

Produce una reacción química
exotérmica, debido a que se hidrata rápidamente
durante los primeros días en que entra en contacto con el
agua.

Los cementos que se utilizan en cantidades masivas, en
piezas de gran volumen, se calientan a muy altas temperaturas y
posteriormente al disminuir la velocidad de enfriamiento generan
esfuerzos de tracción que no soporta el hormigón
con su consiguiente agrietamiento.

Es responsable de las propiedades de los cementos de
alta resistencia inicial, debiéndose tener
precaución cuando entre en contacto con aguas que
contengan sustancias agresivas, pues se producirán
deterioros que pueden producir la perdida de cohesión de
la masa de hormigón.

SILICATO BICALCICO: SC2

Posee características opuestas al del silicato
tricalcico, ya que su reacción con el agua es lenta y
produce menos calor de hidratación.

Los cementos con altos contenidos de SC2, tienen
endurecimiento lento son aptos para utilizarlos en obras donde
haya gran volumen de hormigón y no son sensibles al ataque
de agentes agresivos.

ALUMINATO TRICALCICO: AC3

Se hidrata en las primeras 24 hs por lo tanto se hace
necesario la incorporación de yeso al cemento porque de lo
contrario se produciría el fraguado
instantáneo.

Al ser rápida la hidratación provoca
aumentos de temperatura y también es muy vulnerable al
ataque de los sulfatos, provocando la perdida de cohesión
de la pasta cementicia.

FERROALUMINATO TETRACALCICO: FAC4

En realidad aporta muy poco a la resistencia del cemento
y su incorporación obedece por sobre todo a la
regulación del contenido de AC3.

Proceso de obtención del
cemento

La piedra caliza en una proporción del 75% en
peso, triturada y desecada, junto a la arcilla en una
proporción del 25% se muelen y mezclan
homogéneamente en molinos giratorios de bolas. El polvo
así obtenido es almacenado en silos a la espera de ser
introducidos en un horno cilíndrico con el eje ligeramente
inclinado, calentado a 1600º C por ignición de
carbón pulverizado, donde la mezcla caliza arcilla, sufre
sucesivamente un proceso de deshidratación, otro de
calcinación y por ultimo el de vitrificación. El
producto vitrificado es conducido, a la salida del horno a un
molino-refrigerador en el que se obtiene un producto
sólido y pétreo conocido con el nombre de clinker,
que junto a una pequeña proporción o pequeña
cantidad de yeso blanco o escayola es reducido a un polvo muy
fino, homogéneo y de tacto muy suave en molinos de bolas
giratorias, como es el cemento, que es almacenado en silos para
su posterior envasado y transporte.

Ensayos de calidad del Cemento
Portland

Con el fin de asegurar que las propiedades establecidas
por las normas estén dentro de valores tolerables, se
realizan ensayos físicos y químicos regulados por
IRAM 1503, los cuales son::

Ensayos físicos:

  • Finura.
  • Residuo pasante Tamiz N° 200.
  • Tiempos de fraguado.
  • Superficie específica
    (permeametria).

Ensayos químicos:

  • Residuo insoluble.
  • Sulfuros.
  • Cloruros.

Ensayos mecánicos ( IRAM 1622 ):

  • Resistencia a compresión y flexión: se
    realizan probetas prismáticas de 4 x 4 x 16 cm con
    mortero de relación agua cemento 0,50 y 1:3
    relación cemento agregado.

Cementos puzolanicos

Son cementos mixtos compuestos por clinker
Pórtland y una puzolana natural o artificial.

El clinker es el producto granular obtenido por la
fusión de minerales calcáreos y arcillosos que se
muelen en el proceso de fabricación del cemento
Pórtland.

Las puzolanas son materiales de origen natural
volcánico en base a sílice o artificiales tales
como la escoria de alto horno.

La función de las puzolanas es de fiar cal a
temperatura ambiente y formar compuestos
hidráulicos.

Ofrecen ventajas respecto a los Pórtland desde el
punto de vista técnico, económico y
ecológico, puesto que son resistentes a los sulfatos,
disminución del consumo de clinker en su
fabricación y estimula al empleo de residuos como la
escoria de alto horno.

Arcillas

Hay diversas definiciones, según el
punto de vista y la fuente:

El diccionario nos dice lo siguiente:

Las arcillas son las rocas blandas que se hacen
plásticas al contacto con el agua, siendo
frágiles en seco, y con gran capacidad de
absorción.

La Enciclopedia las define así:

La arcilla es un silicato de aluminio hidratado, en
forma de roca plástica, impermeable al agua y bajo la
acción del calor se deshidrata, endureciéndose
mucho.

La Enciclopedia técnica dice:

Las arcillas son cualquier sedimento o depósito
mineral que es plástico cuando se humedece y que
consiste de un material granuloso muy fino, formado por
partículas muy pequeñas cuyo tamaño es
inferior a 4 micras, y que se componen principalmente de
silicatos de aluminio hidratados [¡1 micra es la
diezmilésima parte de un centímetro! o sea la
dimensión aproximada de los microbios
comunes].

Propiedades de la arcilla

Plasticidad: Mediante la adición de una cierta
cantidad de agua, la arcilla puede adquirir la forma que uno
desee. Esto puede ser debido a la figura del grano (cuanto
más pequeña y aplanada), la atracción
química entre las partículas, la materia carbonosa
así como una cantidad adecuada de materia
orgánica.

Merma: Debido a la evaporación del agua contenida
en la pasta se produce un encogimiento o merma durante el
secado.

Refractariedad: Todas las arcillas son refractarias, es
decir resisten los aumentos de temperatura sin sufrir
variaciones, aunque cada tipo de arcilla tiene una temperatura de
cocción.

Porosidad: El grado de porosidad varia según el
tipo de arcilla. Esta depende de la consistencia más o
menos compacta que adopta el cuerpo cerámico
después de la cocción. Las arcillas que cuecen a
baja temperatura tienen un índice más elevado de
absorción puesto que son más porosas.

Color: Las arcillas presentan coloraciones diversas
después de la cocción debido a la presencia en
ellas de óxido de hierro, carbonato cálcico,
etc.

Aplicaciones

Absorbentes

La elevada superficie específica de la bentonita,
le confiere una gran capacidad tanto de absorción como de
adsorción. Debido a esto se emplea en decoloración
y clarificación de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc.
Tienen gran importancia en los procesos industriales de
purificación de aguas que contengan diferentes tipos de
aceites industriales y contaminantes orgánicos.

Se utiliza además como soporte de productos
químicos, como por ejemplo herbicidas, pesticidas e
insecticidas, posibilitando una distribución
homogénea del producto tóxico.

En los últimos años, además,
están compitiendo con otras arcillas absorbentes
(sepiolita y paligorskita) como materia prima para la
fabricación de lechos de animales. La demanda de
bentonitas para este uso varia sustancialmente de unos
países a otros, así en Estados Unidos comenzaron a
utilizarse a finales de los años 80, sin embargo en Europa
el mercado es más complejo y su demanda mucho
menor.

Material de Sellado

La creciente importancia que está tomado en los
últimos años, por parte de los gobiernos de toda
Europa, la legislación en lo referente a medio ambiente,
ha favorecido la apertura y desarrollo de todo un mercado
orientado hacia el uso de bentonitas como material de sellado en
depósitos de residuos tanto tóxicos y peligrosos,
como radiactivos de baja y media actividad.

Durante muchos años las bentonitas se han venido
utilizando en mezclas de suelos en torno a los vertederos, con el
fin de disminuir la permeabilidad de los mismos. De esta forma se
impide el escape de gases o lixiviados generados en el
depósito. Esta mezcla se podía realizar in situ o
sacando el suelo de su emplazamiento, mezclándolo con la
bentonita y volviéndolo a colocar en su sitio, la ventaja
de la primera alternativa es que supone un gasto menor pero, sin
embargo, implica una mezcla menos homogénea. La segunda
alternativa, sin embargo, es más cara pero asegura una
mejor homogeneización de la mezcla bentonita-suelo. Por
otro lado, esto disminuye la cantidad de bentonita necesaria (5-6
%), frente a 7-8 % para la utilizada en mezclas in
situ.

Más recientemente ha surgido una nueva tendencia
en el diseño de barreras de impermeabilización que
se basa en la fabricación de complejos
bentonitas-geosintéticos (geomembranas y geotextiles).
Consiste en la colocación de una barrera de arcilla
compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana
(plásticos manufacturados, como polietileno de alta
densidad o polipropileno, entre otros).

La geomembrana es impermeable, mientras que el geotextil
es permeable, de modo que permite a la bentonita hinchar,
produciendo la barrera de sellado compactada.

La normativa varía de un país a otro en
cuanto a los valores que tienen que cumplir las arcillas
compactadas para dicho fin.

Esta utilidad de las bentonitas como material de sellado
se basa fundamentalmente en algunas de sus propiedades
características, como son: su elevada superficie
específica, gran capacidad de hinchamiento, buena
plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad, baja
compresibilidad. Las bentonitas más utilizadas para es fin
son las sódicas, por tener mayor capacidad de
hinchamiento.

Así mismo, se utilizan bentonitas sódicas
como material impermeabilizante y contenedor en los siguientes
campos:

* Como contenedores de aguas frescas: Estanques y lagos
ornamentales, campos de golf, canales…
* Como contenedores de aguas residuales: Efluentes industriales
(balsas).
* En suelos contaminados: Cubiertas, barreras verticales.
* En el sellado de pozos de aguas subterráneas
contaminadas.
* En depósitos de residuos radiactivos: Repositorios
subterráneos, sellado de fracturas en granitos,
etc.

Ingeniería Civil

Las bentonitas se empezaron a utilizar para este fin en
Europa en los años 50, y se desarrolló más
tarde en Estados Unidos. Se utiliza para cementar fisuras y
grietas de rocas, absorbiendo la humedad para impedir que esta
produzca derrumbamiento de túneles o excavaciones, para
impermeabilizar trincheras, estabilización de charcas,
etc.

Para que puedan ser utilizadas han de estar dotadas de
un marcado carácter tixotrópico, viscosidad, alta
capacidad de hinchamiento y buena dispersabilidad. Las bentonitas
sódicas o cálcicas activadas son las que presentan
las mejores propiedades para este uso.

Los usos en este campo se pueden resumir en:

* Creación de membranas impermeables en torno a
barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones.
* Prevención de hundimientos. En las obras, se puede
evitar el desplome de paredes lubricándolas con lechadas
de bentonita.
* Protección de tuberías: como lubricante y
rellenando grietas.
* En cementos: aumenta su capacidad de ser trabajado y su
plasticidad.
* En túneles: Ayuda a la estabilización y soporte
en la construcción de túneles. Actúa como
lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sódica mantenida
a determinada presión soporta el frente del túnel).
También es posible el transporte de los materiales
excavados en el seno de fluidos benoníticos por
arrastre.
* En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura
de cables enterrados.
* Transporte de sólidos en suspensión.

Suelo cemento

Suelo cemento o suelo estabilizado con
cemento es una simple mezcla en seco de suelo o tierra con determinadas
características granulométricas,
cemento Portland,
aditivos a los que se adiciona una cierta cantidad de agua para
humedecer la mezcla resultante y se compacta. El porcentaje de
cemento puede variar entre el 7 al 12% dependiendo del tipo de
suelo.

Entre las características del producto ya curado
(tiempo fragüe cemento) se le exigen unas determinadas
condiciones de insusceptibilidad al agua, resistencia y
durabilidad.

Características mezcla

Es una mezcla de tierra tamizada (abertura de 0,5 cm
aproximadamente), arena común y cemento Portland, de modo que la
relación volumétrica entre los primeros dos sea
2:1.

Los dosajes de cemento se calculan como porcentaje en
peso del material seco. La humedad de la tierra durante el
apisonamiento puede ser del 18 % base
húmeda.

La combinación ideal es:

70-80% de arena.

20 a 30% de limo.

5 a 10% de arcilla.

Si los suelos son muy arenosos van a requerir la
incorporación de más cemento y a los arcillosos hay
que agregarles arena. Los suelos limosos con un 50 % de
arena se estabilizan con un 10% de cemento.

La humedad debe ser similar a la que tenía el
suelo antes de ser excavado, entre el 8 y 16%. La forma
práctica para ver si ya posee la consistencia adecuada
consiste en tomar una porción de material en la mano y
apretarla. Debe cohesionarse sin ensuciar la palma de la mano y
se puede partir en dos.

Pared de suelo apisonado

Para construir una pared de suelo apisonado en necesario
construir previamente un armazón o encofrado que sirva de molde con la
suficiente resistencia mecánica para resistir el
empuje lateral que se
produce al compactar el suelo con el pisón.

El rellenado se hace en capas de 20 cm, que se reducen a
la mitad, tras el apisonamiento. Este se hace mediante dos
pisones: Uno metálico de 8,3 Kg, y base rectangular de 336
cm2, y uno de madera (especialmente para los ángulos y
zonas de más difícil acceso), de 4,2 Kg y 56 cm2 de
sección.

Apisonar una sección de 0,35 m2 requiere promedio
unos 130 golpes de pisón por capa, desde una altura
promedio de 0,35 m. Esto representa una energía de
apisonamiento de 1,69 J/cm2 si los pisones se dejaran caer por su
propio peso. En el caso del pisón de madera (que
aportaría el 32 % de ese valor), los operarios deben
arrojarlo hacia abajo, de modo que la energía disponible
sea algo mayor.

El armado de un encofrado doble requiere 4 operarios
durante 2 horas. Su apisonamiento, la misma cantidad de operarios
durante 4 horas. Tamizar la tierra demanda 1 operario trabajando
4 horas.

Ejemplo: Se requiere construir un tabique interior de 0,40 m espesor de
2,5 m de largo, 2,4 m de alto. Para la mitad inferior del mismo
se utiliza suelo tamizado puro, y en el resto se adiciona arena
común en igual proporción que para el
suelo-cemento. Se recomienda la inclusión de cañas
(tacuara,
bambú,
guadua) colocadas
horizontalmente entre algunas capas de apisonado para controlar
el fisuramiento. Esta es una opción cuando la pared va a
quedar resguardada del agua. Para prevenir posibles deterioros
por la intemperie durante el proceso de construcción se
sugiere revocarla.

Unidad B3

Morteros

Los morteros son mezclas de aglomerante, agregado y
agua, de acuerdo a ello tendremos morteros simples que constan de
ligante y agua o los compuestos cuya constitución es:
ligante, agua y agregado.

Aplicaciones

El Mortero está diseñado para trabajos en
donde no se requieren elevadas resistencias a la
compresión sino tan sólo propiedades litigantes y/o
aglutinantes, como por ejemplo:

Plantillas – Para tener un área de trabajo limpia
durante los trabajos de cimentación

Cimentaciones de mampostería – Para tener unidas
las piedras que dan sustento al cimiento

Pegado de bloques y ladrillos – En la
construcción de muros

Aplanado (enjarres, zarpeo) de muros – Para mejorar la
apariencia y protegerlos de la acción de la
intemperie

Pisos y firmes – Para pisos en general sin
tránsito de equipo pesado; sólo para firmes y no
para losas de cimentación

Tipos de mortero

De acuerdo al tipo de aglomerante tenemos:

  • Morteros de barro
  • Morteros de cal
  • Morteros de cemento
  • Morteros de yeso
  • Morteros mixtos

 

Dosificación de los
morteros

Los morteros se expresan como una relaciَn de
volْmenes de los elementos componentes entre aglomerantes y
agregados.

Por ejemplo, tenemos un mortero

1 volumen de cal + 3 volúmenes de
arena

Se expresa: 1 : 3

Donde el primer termino indica el volumen
de aglomerante y el otro corresponde al agregado u otros
aglomerantes.

Estos volúmenes se miden en baldes, canastos,
carretillas, etc.

La mezcla tiene un volumen menor que el que ocupan los
componentes sueltos y una vez empastados y batidos sus
materiales, se llama rendimiento.

Los materiales que componen el mortero, se caracterizan
por su Peso Aparente y Volumen Aparente y por su Peso Especifico
Real y su Volumen Real.

El volumen real es el que se considera descontando sus
espacios vacios.

Suele usarse sin embargo el coeficiente de aporte que
establece la proporción de parte solida respecto al peso
aparente es decir:

En la siguiente tabla, se tabularon valores
empíricos de coeficiente de aporte

Para las cales de nuestro país
tenemos valores indicativos de rendimientos

 

En base a los datos anteriores se puede calcular la
cantidad de materiales que componen un mortero teniendo en cuenta
los pesos aparentes.

Pesos aparentes

Desarrollamos un ejemplo para calcular el consumo de
materiales en un mortero cuya dosificación es 1 : 1 : 3 :
3 y resumimos en la siguiente tabla

 

La cantidad de materiales se obtienen del siguiente modo
considerando los pesos aparentes:

Cantidad de aglomerantes en kg: Peso aparente: Volumen
real

Cantidad de Cemento: 1400 : 0.1914 = 268 kg.
Análogamente se hace para la Cal.

Cantidad de agregados en m3: Volumen aparente : volumen
real

Cantidad de Arena: 3: 5.27 = 0.570 m3.
Análogamente se hace para el Polvo de
ladrillos.

Materiales

(A)

Dosificación

(B)

Coeficiente de aporte ( C
)

Volumen real

(D) = (B) x ( C )

Materiales por m3

Cemento

Cal hidráulica

Arena mediana

Polvo de ladrillos

Agua 12 %

1

1

3

3

0.96

0.47

0.45

0.57

0.56

1.00

0.47

0.45

1.71

1.68

0.96

Total 5.27

268 kg

118 kg

0.570 m3

0.570 m3

Algunos autores proponen tablas para el cálculo
de la cantidad de materiales para diferentes clases de
morteros.

 

Ejemplo: Dada una pared de ladrillos de acuerdo al
croquis que muestra la figura, calcular la cantidad de materiales
que se necesitan para el mortero o mezcla, utilizando la tabla
precedente:

Recordamos que estos valores son
indicativos, y en la mayoría de los caso son
conservadores, el computo de materiales de un mortero puede
realizarse con tablas que da cualquier texto de computo de
materiales o a través de un soft conveniente, pero
aquí damos los principios de como se calculan dichos
componentes de la mezcla.

Si no deseamos usar las tablas antedichas, podemos
utilizar los valores medios mas usuales de diferentes clases de
mezclas:

 

ITEM DE LA OBRA

CANTIDAD DE MEZCLA ( M3
)

Mampostería de ladrillos comunes ( m3
)

0.290

Mampostería de ladrillos huecos ( m2
)

0.010

Pisos y solados ( m2 )

0.025

Revoque grueso ( m2 )

0.025

Revoque fino ( m2 )

0.005

 

Hormigones

El hormigón es una mezcla
homogénea compuesta por una pasta adhesiva de cemento
portland y agua que mantiene unidas a los agregados, donde en
todos los casos debe considerarse el volumen de vacios que
contienen aire.

Una de las características del hormigón es
la homogeneidad, lo que indica sus componentes deben ser agitados
por medios mecánicos de modo de lograr que se mantengan
las proporciones de la dosificación de la mezcla en los
diferentes elementos estructurales donde se vierte el
mismo.

La separación de los componentes del
hormigón, recibe el nombre de
segregación.

Las causas de segregación puedes ser:

  • Dosificación inadecuada
  • Exceso de agua
  • Hormigonera deficiente
  • Tiempo de mezclado insuficiente
  • Transporte prolongado
  • Vibraciones durante el transporte
  • No hay correlación entre diámetro de
    armaduras y tamaño máximo del agregado
    grueso

Al ser relativamente fácil poder moldearlo con
las formas que el proyectista imagine, sus aplicaciones
estructurales son casi ilimitadas.

Pero, la importante versatilidad con la que hoy se lo
emplea en losas, vigas rectas y curvas, cáscaras delgadas
de cualquier forma concebible, sólo fue posible con el
advenimiento del hormigón armado. Considerando la escasa
resistencia a tracción del hormigón, este nuevo
material heterogéneo llamado "hormigón armado"
suple dicha deficiencia mediante la incorporación de
barras de acero en el interior de su masa, confiriéndole
la adecuada capacidad resistente a tracción.

Se denomina hormigón armado al material compuesto
por hormigón y barras de acero, asociados de tal manera
que, asegurada la adherencia del acero dentro de la masa de
hormigón, forman un sólido único, desde el
punto de vista mecánico. La unión del
hormigón con las barras de acero, ubicadas
estratégicamente en su interior, permite aprovecha
ventajosamente las características de cada uno de los
materiales, creando piezas con capacidad de resistir flexiones.
El área de las barras de acero suele ser entre el 0.2% y
el 3% de la sección total del elemento
estructural.

La capacidad resistente a flexión de una
sección de hormigón armado dependerá de la
resistencia a compresión del hormigón, ya que las
tracciones quedan reservadas al acero de un modo
exclusivo.

Preparación

El hormigón tiene propiedades de un
liquido durante su fabricación, transporte y
colocación, para luego pasar al estado de solido donde
resiste a esfuerzos mecánicos y a la acción de
agentes agresivos externos.

Los materiales que componen el hormigón, pueden
llegar a obra en diferentes formas de acuerdo a las necesidades
del caso, por lo que una vez dosificada la mezcla, se debe agitar
la misma durante 1 o 2 minutos en la hormigonera, para lograr un
contacto intimo de sus componentes.

Los medios de transporte del hormigón, pueden ser
baldes, carretillas, camiones mixer, tuberías,
etc.

Las precauciones que se deben tener en cuenta al
transportar la mezcla es fundamentalmente evitar la
separación de sus componentes.

La característica principal del hormigón
en este estado, es la trabajabilidad, propiedad referida a su
movilidad, es decir a ser transportado sin que se produzca
segregación de sus componentes para que, una vez vertido
en los encofrados, llenen completamente las armaduras sin dejar
huecos, para lo cual debe compactarse de acuerdo a su
consistencia.

Se llama consistencia, al grado de fluidez que posee la
mezcla fresca.

El fraguado es el periodo durante el cual la pasta
cementicia pasa del estado líquido al solido sin
resistencia mecánica pero ya no se permite su transporte
sin que se deterioren sus propiedades finales. El fraguado
termina a partir del momento en que la masa adquiere resistencia
mecánica a ensayos a rotura de compresión,
tracción o flexión. Esto ocurre después de
varias horas (entre 4 a 10 ) dependiendo de varios factores,
entre ellos el tipo de cemento utilizado.

Podemos decir que el fraguado es el proceso intermedio
entre el hormigón en estado fresco y el estado
endurecido.

Es recomendable que el fraguado comience lo más
tarde posible, para poder hormigonar sin inconveniente y termine
lo menos posible para aprovechar los encofrados y
puntales.

Se produce un aumento progresivo de la resistencia
mecánica del hormigón, una vez terminado el periodo
de fraguado.

El proceso de endurecimiento continúa por
años. Hasta que se complete la hidratación d e
todas las partículas de cemento.

En todos los casos se debe evaluar el factor
económico, tal que sea compatible con las otras
condiciones mencionadas.

Lo anterior puede resumirse en el siguiente
esquema:

  • FRAGUADO  paso de líquido a
    sólido  inicio (45 min.) y fin (10
    h)

 

  • ENDURECIMIENTO Þ se
    solidifica el cemento

 

  • DESENCOFRADO

 

Dosificación del
Hormigón

Dosificar es determinar las cantidades necesarias de
material de una mezcla, de manera tal que esta se comporte de
determinada forma en estado fresco y endurecido.

La resistencia mecánica es independiente del
grado de fluidez de la mezcla, no así las otras
propiedades del hormigón.

Se puede decir que los hormigones fluidos son mas
susceptibles de ser atacados por agentes agresivos
exteriores.

Entre los métodos de dosificación podemos
mencionar los siguientes:

  • Racional: Se utiliza el método propuesto por
    el ACI y consisten la determinación de
    volúmenes absolutos de los componentes de la mezcla y
    luego su determinación en peso por unidad de volumen
    de hormigón.
  • Empírica: No tiene en cuenta las
    características físicas de los agregados, solo
    por estimaciones visuales del tamaño máximo del
    agregado grueso. Es valido para obras de pequeña
    envergadura donde las tensiones de trabajo del
    hormigón sean bajas
  • Semi empírica: Se mantiene fija la
    relación agua cemento con distintas cantidades de
    agregados gruesos y finos, ensayando pastones de prueba,
    donde se seleccionan los que más se adapten a las
    condiciones de la obra. Pero no se tiene la cantidad exacta
    de los agregados gruesos y finos, que permita obtener una
    mezcla más económica.

 

Procedimiento para calcular
proporciones

El procedimiento que se sigue se puede sistematizar del
siguiente modo:

  • CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO ( B
    )

Obtención del Volumen Agregado Grueso Compactado
(VAGC) o (b/bo)

Con el Modulo De Fineza Del Agregado Fino (MFAF) y con
el Tamaño Máximo

Del Agregado Grueso (TMAG), de la siguiente tabla se
obtiene b/bo

Se llama TMAG, a la abertura del tamiz tal que el
pasante resulte > = del 95 % en peso del árido
seco.

Este tamaño debe ser tal que permita colocar el
hormigón sin dificultad dentro de los encofrados sin que
queden espacios vacios. Debe asegurarse la máxima
compacidad del mismo como así también el
recubrimiento total de las armaduras.

En la práctica se recomienda un tamaño
máximo de 19 mm para los casos de difícil
colocación y un tamaño de 26,5 mm en los casos de
fácil colocación.

Luego se calcula el contenido en peso de AG por m3 de
hormigón (B) haciendo:

Con este valor calculamos el volumen solido absoluto
ocupado por el AG (b) por unidad de volumen de hormigón de
manera que:

 

  • CONTENIDO DE AGUA (A)

Con el MFAF y el valor de (b) de la
siguiente tabla se obtiene el contenido de agua:

 

Si las partículas son redondeadas se corrige
disminuyendo el contenido de agua entre un 5 a 10 %.
Además corregimos por cambio de consistencia de acuerdo a
la siguiente tabla:

  • CONTENIDO DE CEMENTO ( C
    )

Se calcula la relación agua cemento
(a/c) de acuerdo a la siguiente expresión:

 

Siendo:

: coeficiente cuyo valor depende de las
características de forma y textura de AG y vale 3,1 para
el canto rodado y 3,7 para piedra partida.

C’28: resistencia promedio a compresión el
mortero de cemento a 28 días

 ¡¯bm28: resistencia
cilíndrica a compresión a 28 días en
probetas de 15 x 30 cm.

Por lo tanto C = A/(a/c) contenido de cemento en peso
por m3 de hormigón.

 

  • CONTENIDO DE ARENA ( D )

d = 1 – ( a + b + c + ) siendo ( d ) volumen solido de
la arena.

Y el contenido de arena se obtiene haciendo el producto
del volumen solido de la arena con el peso especifico real de la
arena.

  • VERIFICACIÓN

Se realiza un pastón de prueba con los ajustes
necesarios hasta lograr la trabajabilidad deseada, luego se llena
con la mezcla un recipiente de volumen conocido compactando en
forma normalizada y se determina el peso unitario del
hormigón fresco (PUHF) de tal modo que

  • Ejemplo
    num
    érico:

Determinar la cantidad de materiales necesarias para
obtener un hormigón cuya resistencia media
cilíndrica a compresión sea de 250 kg/cm2 a los 28
días con un asentamiento de 12 cm + – 2 y con una
relación agua cemento (a/c) < = 0,55.

Datos de los materiales:

Material

Tamaño
máximo

Peso especifico

Kg / m3

Modulo finura

PUC

Kg / m3

C’ 28

Kg / cm2

Ripio

38 mm

2600

 

1700

 

Arena

 

2630

2,60

  

Cemento Pórtland Normal

 

3150

  

450

Obtención de b/bo.

Con TMAG = 38 mm y MFAF = 2, 60 de tabla se obtiene b/bo
= 0.73

Obtención de B.

B = (b/bo) x PUC = 0,73 x 1700 kg/m3 = 1241
kg

Obtenci de b.

b = B / PEAG = 1241 kg / 2600 kg / m3 = 0,48
m3

Obtenci de
A.

Con b = 0,48 m3 y MFAF = 2, 60 de tabla se obtiene ao =
164 lts

Se corrige por forma del agregado y por
variaci del asentamiento de acuerdo a la
tabla

A = 164 lts – 5% 164 lts + 2, 5 x 64 lts = 0, 16
m3

Obtención de C.

Se calcula a / c = 0.715 x log 3,1 (450 / 250 ) =
0.53

Luego C = A / (a/c) = 160 kg / 0.53 = 302 kg

Siendo c = 302 kg / 3150 kg / m3 = 0.096 m3

Obtención de D.

d = 1 – ( a + b + c ) = 1 – ( 0.16 m3 + 0.48
m3 + 0.096 m3 ) = 0,264 m3

D = d x PEAF = 0,264 m3 x 2630 kg / m3 = 695
kg

En resumen:

A = agua = 160 kg / m3

B = ripio = 1241 kg / m3

C = cemento = 302 kg / m3

D = arena = 695 kg / m3

Total 2398 kg / m3

Curado del hormigón

Conjunto de operaciones para la retención de H2O
 correcta y completa hidratación del
cemento

Se debe realizar después del fraguado Þ de
lo contrario se lleva la lechada

Debe mantenerse hasta alcanzar un 70 % de la resistencia
prevista en el proyecto

Partes: 1, 2, 3, 4
 Página anterior Volver al principio del trabajoPágina siguiente 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter