Propiedades Fundamentales y Componentes del Hormigón en Construcción

Propiedades del Hormigón

Clasificación del Hormigón

Ordenamiento, significado y especificaciones del hormigón.

Componentes del Hormigón

Cemento

Clasificación según NCh 148.Of68.

Clasificación por Composición:

• Portland
• Puzolánico
• Siderúrgico

Clasificación por Resistencia Mecánica:

• Corriente
• Alta Resistencia

Áridos

Clasificación según NCh 163.Of77.

Clasificación por Origen:

• Depósito
• Canteras

Clasificación por Tamaño:

• Grueso (retenido en tamiz 4,75 mm)
• Finos (pasa tamiz 4,75 mm)

Agua

Clasificación: Potable, Otras (deben cumplir requisitos específicos).

Aditivos

Clasificación según NCh 2182.

Son productos líquidos o en polvo que, agregados en proporción menor o igual al 5% en peso del cemento en pastas, morteros u hormigones, mejoran o modifican una o varias de sus propiedades.

Tipos de Aditivos:

• Plastificantes
• Retardadores
• Aceleradores de fraguado
• Plastificantes y retardadores
• Plastificantes y aceleradores
• Superplastificantes
• Superplastificantes y retardadores
• Incorporadores de aire
• Expansores

Especificación del Hormigón

Composición porcentual aproximada respecto de 1 m³ de hormigón compactado:

Cemento hidráulico (10-15%)

• Componente activo del hormigón.
• Funciones principales: Llenar huecos del árido, aglomerándolo. En estado fresco, la pasta actúa como lubricante y da cohesión. En estado endurecido, la pasta tapona los huecos del árido, proporcionando impermeabilidad y resistencia al hormigón endurecido.

Áridos Granulares: Arena + Grava + Gravilla (60-80%)

• Forman el esqueleto inerte que da rigidez para resistir la acción de cargas, abrasión y clima, contribuyendo a la durabilidad.
• Mejoran la estabilidad dimensional al reducir los cambios de volumen de la pasta y aportan economía.

Agua Potable (15-20%)

• Confiere plasticidad en estado fresco.
• Hidrata al aglomerante (cemento).
• Esencial para el curado del hormigón (mantener ambiente saturado).

Aire Ocluido (1-2%)

Aire atrapado naturalmente durante el mezclado.

Aditivos

Materiales activos que modifican las propiedades del hormigón por acción física o química (según necesidad).

Adiciones

Materiales sólidos, generalmente inertes o con propiedades puzolánicas, que se añaden al hormigón para mejorar ciertas propiedades o reducir costos.

Ventajas del Hormigón

• Endurece y adquiere resistencia progresivamente.
• Versatilidad: Sus propiedades se pueden ajustar para satisfacer las necesidades específicas de cada estructura.
• Plasticidad: Facilidad para darle una ilimitada variedad de formas mediante moldes (encofrados).
• Se moldea a temperatura ambiente, sin necesidad de aplicar calor externo.
• Continuidad: Permite fabricar grandes elementos sin juntas o con adherencia entre distintas fases de hormigonado.
• Buena durabilidad: No se corroe fácilmente y resiste diversos ambientes agresivos (ciclos hielo-deshielo, ataques químicos, abrasión, erosión).
• Resistente al fuego (generalmente hasta unos 400°C sin pérdida estructural grave) y a la radiación nuclear.
• Materiales componentes (áridos, agua, cemento) relativamente fáciles de encontrar.
• Excelente adherencia entre el acero de refuerzo y el hormigón.
• Coeficiente de dilatación térmica similar al del acero, lo que permite su uso conjunto en hormigón armado.
• Protege al acero de refuerzo contra la corrosión y el fuego.
• Terminación superficial: Permite una amplia gama de relieves, texturas y colores.
• Métodos de construcción: Adaptabilidad a diferentes técnicas constructivas (in situ, prefabricado).
• Posibilidad de reparación y adaptación de estructuras existentes.

Desventajas del Hormigón

• Baja resistencia a la tracción (requiere refuerzo de acero).
• Inestabilidad dimensional (retracción por secado, fluencia lenta bajo carga).
• La fabricación en obra puede introducir variabilidad en las propiedades si no se controla adecuadamente.
• Comportamiento anisotrópico cuando incluye armaduras.
• Sus propiedades mecánicas y físicas evolucionan con el tiempo (especialmente a edades tempranas).

Propiedades del Hormigón Fresco

Características relevantes antes del endurecimiento:

• Trabajabilidad (docilidad)
• Segregación
• Sedimentación
• Exudación
• Retracción plástica
• Falso fraguado
• Fraguado relámpago
• Uniformidad

Propiedades del Hormigón Endurecido

Características relevantes después del fraguado y endurecimiento:

• Resistencia (compresión, tracción, flexión)
• Cambios volumétricos (retracción hidráulica, fluencia)
• Durabilidad
• Permeabilidad
• Módulo de elasticidad
• Ensayos y Juntas de hormigonado

Dosificación del Hormigón

• Condiciones generales y de partida para el diseño de la mezcla.
• Desarrollo de aplicaciones, correcciones y ajustes en obra.

Faenas de Hormigonado

• Mezclado
• Transporte
• Colocación y compactación del hormigón
• Curado
• Consideraciones para hormigonado en climas adversos (frío o calor).

Evaluación Estadística de la Resistencia Mecánica

Basada en la norma NCh 1998.

• Herramientas estadísticas aplicadas al control de calidad.
• Método de evaluación según la normativa.
• Aplicaciones prácticas en obra.

Diseño de la Mezcla

Resistencia Requerida (f_r)

Valor medio estimado de los resultados de la resistencia mecánica que se necesita alcanzar en la producción para satisfacer la resistencia especificada en el proyecto (f_c).

Se calcula generalmente como: f_r = f_c + t * s (u otras expresiones según normativa y nivel de control).

Donde:

• f_c: Resistencia especificada.
• s: Desviación estándar estimada de la producción.
• t: Coeficiente estadístico dependiente de la fracción defectuosa admitida y el número de muestras (N).

Valores de 't' para distribución normal (con N ≥ 30):

• Fracción defectuosa 5%: t = 1,645
• Fracción defectuosa 10%: t = 1,282
• Fracción defectuosa 15%: t = 1,036
• Fracción defectuosa 20%: t = 0,842

Evaluación de la Resistencia Mecánica (Control de Producción)

Resistencia Media (f_m)

Promedio aritmético de los resultados de la resistencia mecánica obtenidos en ensayos de un lote de hormigón de un mismo grado y edad.

Resistencia Característica (f_k)

Valor calculado estadísticamente a partir de los resultados de los ensayos, que corresponde a un valor de resistencia por debajo del cual se espera encontrar solo una fracción defectuosa determinada (generalmente 5% o 10%). Se debe cumplir que f_k ≥ f_c.

Dispersión

Medida de la variabilidad de los resultados, cuantificada mediante la desviación estándar "S".

Fracción Defectuosa

Porcentaje del total del lote cuyos resultados de resistencia son menores que un valor especificado (usualmente f_c).

Resistencia Especificada (f_c o f_t)

Resistencia a compresión (f_c) o tracción (f_t) establecida en el proyecto, que debe ser alcanzada en probetas normalizadas, admitiendo una determinada fracción defectuosa.

Tipos de Juntas en Hormigón

Juntas de Aislación (Expansión o Dilatación)

Están diseñadas para permitir que la estructura a cada lado de la junta se mueva independientemente, absorbiendo movimientos debidos a cambios térmicos o estructurales.

Juntas de Contracción

Son planos de debilidad creados a propósito y diseñados para controlar la ubicación del agrietamiento natural debido a la retracción por secado.

Juntas de Construcción

Son superficies donde se interrumpe y reinicia la colocación del hormigón. Deben ser tratadas para asegurar la adherencia y estanqueidad.

Porcentaje de Adiciones

(Nota: El documento original no especifica porcentajes concretos, solo menciona su existencia como componente). La cantidad y tipo de adiciones (como cenizas volantes, humo de sílice, escorias) dependen del diseño específico de la mezcla y los requisitos de la obra.

Almacenamiento de Áridos

Es crucial asegurar su homogeneidad, evitando:

• Segregación (separación por tamaños).
• Fragmentación (rotura de partículas).
• Contaminación (con tierra, materia orgánica, etc.).
• Variación excesiva en el contenido de humedad.

Recomendaciones:

• Mantener al menos dos fracciones separadas (arena y agregado grueso).
• No permitir la circulación de vehículos sobre el material acopiado.
• No colocar directamente sobre el terreno natural; usar una base limpia y firme.
• Evitar la generación de polvo en los alrededores.

Orden de Carguío (En Mezcladoras)

Debe hacerse en el menor tiempo posible. Una secuencia recomendada (aunque existen otras) es:

1. Aproximadamente tres cuartas partes del agua de amasado.
2. Todo el agregado grueso.
3. Todo el cemento.
4. Toda la arena (agregado fino).
5. El resto del agua, usualmente junto con los aditivos líquidos necesarios.

Importancia de una Buena Compactación

Una compactación adecuada asegura:

• Obtención de la resistencia mecánica y densidad requeridas en el diseño.
• Relleno completo del volumen del encofrado, sin dejar huecos o coqueras.
• Aumento de la adherencia entre el hormigón y las armaduras.
• Mayor impermeabilidad.
• Mejor durabilidad general de la estructura.

Métodos de Curado del Hormigón

El curado es esencial para mantener la humedad y temperatura adecuadas durante el endurecimiento inicial, permitiendo la correcta hidratación del cemento.

• Riego periódico con agua.
• Riego continuo (nebulización o inundación controlada).
• Cubiertas mojadas (arpillera, geotextiles húmedos).
• Capa de arena húmeda.
• Aplicación de membranas de curado (compuestos líquidos selladores).
• Uso de láminas impermeables (plástico).
• Mantención bajo agua (inmersión, aplicable a elementos prefabricados pequeños).