Materiales componentes y dosificación de los Hormigones de alta Resistencia.

La elección de materiales componentes para obtener hormigones de alta resistencia depende de muchos factores: resistencia que se desea obtener, medios disponibles para la fabricación y puesta en obra del hormigón, tipo de estructura, disponibilidades económicas, etc. A continuación se ofrecen algunos datos orientativos.

1. CEMENTO

Deben utilizarse cementos de clase resistente igual o superior a 42,5. Los más empleados suelen ser los tipos CEM 1 52,5 R y CEM 1 42,5 R, pero si se hormigona en época calurosa o se trata de grandes macizos, convienen más los tipos CEM I 52,5 y CEM ¡ 42,5 (e incluso los de bajo calor de hidratación) con objeto de disminuir el calor de fraguado y la retracción. Interesa que el cemento tenga un bajo contenido en aluminato tricálcico.

La dosis de cemento suele ser alta, del orden de 450 a 500 kg/m3 de hormigón. La experiencia demuestra que por encima de estos valores se produce una disminución de resistencia cuando se utilizan superfluidificantes, amén de producirse los correspondientes incrementos de calor de fraguado, retracción y coste del hormigón.
Al ser difícil predecir cuál será el comportamiento de cada uno de los cementos disponibles con los aditivos, es necesario realizar ensayos previos para poder determinar cuál de ellos resulta más eficaz.

2. AGUA Y ÁRIDOS

Tanto para el amasado como para el curado del hormigón es prohibitivo utilizar aguas de mar ni aguas salinas. En cuanto a los áridos, además de cumplir estrictamente las características indicadas para hormigones convencionales, deben reunir los siguientes requisitos.

El árido grueso debe ser una gravilla inerte que posea como mínimo la misma resistencia que se exige al hormigón, y que tenga una densidad no inferior a 2,60 kg/dm3. Son muy Convenientes los áridos de machaqueo procedentes de rocas basálticas, ofitas o incluso calizas si son de buena calidad, siendo deseable que su coeficiente de desgaste en el ensayo de Los Ángeles no sea superior a 20. Diversos ensayos efectuados por INTEMAC demuestran que es posible obtener mejores resultados con áridos calizos que con áridos silíceos, debido probablemente a la mayor absorción de agua de los primeros, lo que mejora la adherencia Pasta - árido y, con ello, la resistencia.

El tamaño máximo del árido grueso debe ser de 10 a ¡2,5 mm, si bien se han empleado CQ éxito gravillas de 20 milímetros. Tamaños mayores conducen a hormigones de docilidad i adecuada para su correcta colocación en obra y debilitan, por efecto pared, la interfaz árido. pasta. El coeficiente de forma debe ser lo más elevado posible.

El árido fino tiene la mayor importancia, pues de él depende en gran parte la trabajabilidad y resistencia del hormigón. 

La mayoría de los autores recomiendan arena silícea de río, co módulo granulométrico no inferior a 3 y exenta de finos, ya que las altas dosis de cemento y las eventuales adiciones sustituyen eficazmente esa falta de finos.

La composición granulométrica del árido tota! está formada, generalmente, por los dos grupos indicados anteriormente. Si se emplea superfluidificiente, la cantidad de árido fino más conveniente se sitúa en torno al 60% de la de árido grueso.

3. RELACIÓN AGUA/CEMENTO

La relación A/C debe ser muy baja y, por tratarse de hormigones de elevadas resistencias, resulta imprescindible medirla con gran precisión. Para ello es necesario tener en cuenta el agua que contengan, no sólo los áridos, sino también el superfluidificante, así como la posible agua residual que pueda contener la amasadora tras proceder a su limpieza. Por otra parte, si se incorporan adiciones a la masa (microsilice o cenizas volantes), es conveniente referirse a la relación agua/(cemento + adición), ya que ¡as adiciones actúan como un conglomerante más.

En teoría, el valor mínimo de la relación A/C que se requiere para una hidratación completa del cemento es del orden de 0,25 a 0,28. De la experiencia existente en obras efectuadas con HAR se deduce que dicha relación no debe superar el valor 0,35, si bien el Código Modelo CEB-FIP 90 admite valores de hasta 0,40. »Como siempre, el valor óptimo habrá de determinarse en cada caso mediante ensayos previos de laboratorio, habida cuenta de la resistencia especificada en proyecto, de la forma de puesta en obra y de las restantes características de la obra en cuestión.

4. ADITIVOS Y ADICIONES

A lo indicado en el apartado 7.1 pueden añadirse las siguientes consideraciones.

Los aditivos normalmente empleados en los BAR son los superfluidificantes, en dosis que suelen oscilar entre 10 y 20 kg por m3 de hormigón. Se consiguen así asientos en cono de Abrams del orden de 150 a 200 milímetros. Los tipos más empleados son a base de policondensados de formaldehido-melanina sulfonados, o bien de naftaleno sulfonado, no siendo recomendables los compuestos lignosulfonados por retrasar en exceso el comienzo del fraguado.

En cuanto a las adiciones, se emplea la microsílice casi exclusivamente, dada su gran finura y su alto valor puzolánico. Por su elevada superficie específica la microsflice es muy ávida de agua, lo que obliga al empleo simultáneo de un superplastificante. Para hormigones de f superior a 60 N/mm2 el empleo de microsílice es absolutamente imprescindible. Las dosis utilizadas son del orden del 8 al 12 por 100 del peso del cemento e incluso mayores. El ajuste de todas las variables indicadas requiere la realización de ensayos previos.

5.°DOS IFICACIÓN

La dosificación de los hormigones de alta resistencia debe determinarse en cada caso, en función de las características de los materiales disponibles, de los medios de fabricación y colocación del hormigón y del tipo de estructura en cuestión. A título meramente indicativo, en la tabla 7.1 se presentan siete dosificaciones utilizadas en obras reales, y las correspondientes resistencia obtenidas con ellas. Como puede observarse en la tabla, la resistencia media a compresión en probeta cilíndrica a 28 días superó en todos los casos los 80 N/mm2. Hay que decir también que el asiento inicial en cono de Abrams de estos siete hormigones fue igual o mayor de 170 milímetros. 

TABLA 7.1 Ejemplos reales de dosificación de hormigones de alta resistencia.