Correcciones y Ensayos para Comprobar la Obtencion de las Características Deseadas de la Mezcla.

Una vez establecidas las proporciones de la mezcla, deben efectuarse ensayos para comprobar que se obtienen las características deseadas de resistencia y trabajabilidad, introduciendo las correcciones necesarias. Como ambas características se contraponen en muchos aspectos, la solución final habrá de ser un compromiso entre ambas, corno tantas veces sucede.

La tabla 3.10 muestra, de un modo cualitativo, la influencia de algunos factores en la resistencia y trabajabilidad. Las indicaciones de la tabla son válidas dentro de límites normales, pero no pueden extrapolarse a los extremos.

TABLA 3.10  INFLUENCIA DE ALGUNOS FACTORES EN LA TRABAJABILIDAD  Y RESISTENCIA DEL HORMIGÓN 

A la vista de los resultados de los ensayos (asiento en cono de Abrams, masa específica del hormigón y resistencia) se retocarán las dosis de los distintos componentes, teniendo en cuenta las siguientes observaciones:

a) Con áridos de machaqueo conviene aumentar algo el árido más fino.
b) Para hormigón vibrado, puede aumentarse algo el árido más grueso.
c) Con dosis de cemento superiores a los 300 kg/rn3 puede disminuirse algo el árido más fino, y al contrario con dosis inferiores.
d) Con cemento puzolánico debe aumentarse algo la dosis de agua.
e) En hormigones con aire ocluido, debe disminuirse la arena en un volumen igual al del aire ocluido (en general, 40 dm3 por m3 de hormigón), pudiendo también disminuirse el agua, por m3 de hormigón, en la proporción de 3 litros por cada 1 por 100 de aire ocluido (en general, 12 litros de agua). 

f) El aumento de un saco de cemento (50 kg) por metro cúbico de hormigón viene a Producir en éste un aumento de resistencia de 2,5 N/mm2,

Proporciones de la Mezcla: Determinar las Cantidades Necesarias de los Distintos Materiales.

A la hora de determinar las cantidades necesarias de los distintos materiales para obtener un metro cúbico de hormigón, hay que tener en cuenta la contracción que experimenta el hormigón fresco, que puede evaluarse en un 2,5 por lOO. Ello se debe a una parte a que el agua se evapora ; en otra parte es absorbida por el árido; y el resto, en fin, forma con el cemento una pasta que retrae apreciablemente antes de fraguar Por tanto, la suma de los volúmenes de los cimientos materiales debe se  1.025 litros, para obtener un metro cúbico de hormigón: 

en donde A es la cantidad de agua en litros por metro cúbico de hormigón; C, G1 y G2, respectivamente, las cantidades de cemento, arena y grava en kg/m3, y p, p1 y p2, sus masas específicas (densidades reales), en kg/dm3.
Las masas específicas deben determinarse directamente. A falta de estos datos pueden adoptarse los valores p = 3,1; p, = p2 = 2,65 kg/dm3.

La relación entre G1 y G2 se determina a partir de la curva granulométrica adoptada para el árido total, o bien, mediante el método del módulo granulométrico. En la tabla 3.8 se dan unos valores orientativos de la relación G2/G1, para distintos tipos de áridos y consistencias, que pueden ser de utilidad, bien para tanteos, o bien para dosificar hormigones de escasa importancia. 

TABLA 3.8  VALORES DE LA RELACIÓN GRAVA/ARENA G2/G1

 

En todo lo dicho se ha supuesto que los áridos están secos. Si no es así, hay que determinar su contenido de agua y restar el que corresponda a ¡os pesos G1, y G2 de la cantidad A de agua que se vierte directamente en la hormigonera. Este efecto, que puede ser muy importante en el caso de la arena, invalida prácticamente los métodos de dosificación por volumen, con los que pueden cometerse errores apreciables debido, además, a la incertidumbre respecto al grado de compacidad del material, a los defectos de enrasado, etc.

Finalmente, en la tabla 3.9 se dan unos valores estimativos de la masa específica del hormigón fresco, en función del tamaño máximo del árido, que pueden ser muy útiles para valorar las proporciones de las mezclas, Estos val6res, tomados de Kumar Mehta y Monteiro (1994), corresponden a hormigones normales con 325 kg de cemento, de consistencia plástica- blanda y áridos de 2.700 kg/m3 de masa específica.

TABLA 3.9  MASA ESPECÍFICA DEL HORMIGÓN FRESCO

 

 

Consistencia del Hormigón y Cantidades de Agua y Cemento.

En función del tipo de elemento y sus características (tamaño de la sección, distancia entre barras, etc.) y teniendo en cuenta la forma de compactación prevista, se fija la consistencia que ha de tener el hormigón. A tal efecto, pueden ser útiles las indicaciones de la tabla 3.6.

TABLA 3.6  CONSISTENCIAS Y FORMAS DE COMPACTACIÓN  (HORMIGÓN SIN ADITIVOS) 

 

Conviene, además, tener en cuenta las dos observaciones siguientes:

 

1. La consistencia a pie de tajo de colocación puede ser bastante diferente de la de salida de hormigonera, especialmente si el transporte interior es apreciable y las condiciones ambientales son rigurosas.

2. Si la densidad de armaduras es grande, resultan muy preferibles Las masas de mayor asiento bien compactadas, ya que las de menor asiento provocan el riesgo de coqueras.

Fijada la consistencia, se determina la cantidad de agua por metro cúbico de hormigón, según los valores de la tabla 3.7.

TABLA 3.7  LITROS DE AGUA POR METRO CUBICO

* Hormigones sin aditivos

Es interesante tener en cuenta, al fijar la cantidad de agua, la influencia, en términos relativos, que ésta tiene en la resistencia del hormigón. En condiciones medias y a título de orientación, puede servir la relación establecida por Abrams, que se muestra en la figura 3.2. 

 

 Figura 3.2 Influencia de la cantidad de agua en la resistencia del hormigón.

 

Una vez fijada la cantidad de agua, y conocida la relación agua/cemento según el apartado 32, se determina la cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón. Dicho contenido no debe ser inferior a los valores indicados en la tabla 3.3, de acuerdo con las condiciones ambientales a que vaya a estar sometida la estructura, ni superior a 400 kg salvo casos especiales. Esta última limitación es orientativa y tiene por objeto evitar valores altos del calor de fraguado y la retracción en las primeras edades, factores que dependen de la temperatura ambiente, clase y finura del cemento, proceso de curado, etc. 

 

COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA DE LOS ÁRIDOS.

Recuérdese que, cuanto mayor sea la compacidad del árido, menor será su volumen de huecos y, por tanto, será menor la cantidad de pasta de cemento necesaria para rellenarlos. Las granulometrías de compacidad elevada se consiguen con mezclas pobres en arena y que requieren poca cantidad de agua de amasado, pero estas mezclas dan lugar a masas poco trabajables. Si se dispone de medios adecuados para su correcta puesta en obra y compactación, pueden obtenerse hormigones muy resistentes, de mucha durabilidad y poca retracción.

Por el contrario, para que la masa de hormigón sea trabajable y no se disgregue durante su colocación, debe tener un contenido óptimo de granos finos, con lo que disminuirá la compacidad del árido y será necesario emplear mayor cantidad de agua y cemento. En cada caso, habrá que adoptar una solución de compromiso que satisfaga a ambos aspectos: la compacidad del árido y el contenido óptimo de finos.’

a) De acuerdo con la Instrucción española, la curva granulométrica del árido fino debe estar comprendida entre los límites indicados anteriormente, como ya vimos.

b) Como ha sido indicado anteriormente, no puede recomendarse una curva granulométrica única del árido total. Las curvas de Fuller y Bolomey, así como el método del módulo granulométrico de Abrams, cada uno de los cuales tiene su campo de aplicación.

En general, unos métodos se refieren al caso de granulomtria continua, en el que se encuentran representados todos los tamaños de granos; y Otros al caso de granulometría discontinua, en el que faltan algunos elementos intermedios, por lo que la curva granulométrica presenta un escalón horizontal. Ambos tipos de hormigón tienen sus partidarios y sus detractores, pudiendo decirse como idea básica que el primero es más trabajable y menos expuesto a segregación que el segundo, si bien con éste se pueden conseguir mayores resistencias cuando se estudia y fabrica cuidadosamente.

En hormigón armado, con áridos rodados cuyo tamaño máximo sea de 30 a 70 milímetros, el empleo de la parábola de Fuller da buenos resultados, siempre que no existan secciones fuertemente armadas. Cuando se emplean áridos de machaqueo o en secciones muy armadas, puede emplearse el mismo método con algunas correcciones finales, en el sentido de aumentar algo el árido fino a costa del grueso.

No es necesario ceñirse exactamente a las curvas teóricas de Fuller o Bolomey, bastando Con que el módulo granu1omtrico de la curva compuesta sea el mismo que el de la teórica. Esto es válido también, según Hummet y Abrams, para el caso de ranulOrnetrfa discontinua.

Recordemos que el módulo granulométrico es el área limitada por la Curva, el eje de ordenadas y la paralela al eje de abscisas por el punto 100 por 100, en papel semilogaritmico.

El módulo granulométrico correspondiente a la parábola de Fuller figura en la tabla 2.6 (que se incluye de nuevo aquí), en función del tamaño máximo del árido. De una forma más ajustada y considerando, además, la variable contenido en cemento, pueden utilizarse los valores del módulo granulométrico recomendados por Abrams, los cuales figuran en la tabla 3.5.

TABLA 2.6
MÓDULO GRANULOMÉTRICO DE ÁRIDOS QUE SIGUEN LA PARÁBOLA
DE FULLER

TABLA 3.5
VALORES ÓPTIMOS DEL MÓDULO GRANULOMÉTRICO SEGÚN ABRAMS
PARA HORMIGONES ORDINARIOS 

Una vez elegido el módulo granulométrico teórico con el que se desea trabajar, es sencillo determinar las proporciones en que deben mezclarse los áridos, a partir de sus módulos granulométricos propios. Si, como ocurre corrientemente, se dispone de arena y grava cuyos módulos granulométricos son in0 y m1, siendo m el teórico elegido, se deducen los porcentajes x e Y en peso, en que deben mezclarse la arena y la grava, resolviendo las ecuaciones:

El módulo granulométrico del árido compuesto puede relacionarse con la resistencia del hormigón, expresada en términos relativos. En condiciones medias y a título orientativo, la figura 3.1 presenta dicha relación. 

Figura 3.1 Relación entre el módulo granulométrico y la resistencia del hormigón

Por último, son de mucho interés práctico los dominios granulométricos, tomados de la Norma DIN 1045 y del Código Modelo CEB-FIP, válidos tanto para granulometrías continuas como discontinuas. En los diagramas se indican las características de las masas correspondientes a las curvas granulométricas que caen dentro de cada dominio.

TAMANO MÁXIMO DEL ÁRIDO Y COEFICIENTE DE FORMA.

a) Cuanto mayor sea el tamaño del árido, menos agua se necesitará para conseguir la consistencia deseada, ya que la superficie específica de los áridos (superficie que hay que mojar) será más pequeña. Como consecuencia, podrá reducirse la cantidad de cemento, resultando más económico el hormigón para la misma resistencia.

Conviene, por lo tanto, emplear el mayor tamaño posible de árido, siempre que sea compatible con las exigencias de puesta en obra. Éstas imponen que el tamaño máximo del árido  no exceda del menor de los dos límites siguientes, según la Instrucción española:

1.° La cuarta parte de la anchura, espesor o dimensión mínima de la pieza entre encofrados;
o la tercera parte si se encofra por una sola cara o se trata de elementos prefabricados en taller; o los dos quintos en el caso de losas superiores de forjados.

2.° Los cuatro quintos de la distancia horizontal libre entre barras que no formen grupo o entre datos y el encofrado, en el caso de barras horizontales o inclinadas a menos de 45° respecto a la horizontal; o los cinco cuartos, en el caso de barras verticales o inclinadas a más de 45° respecto a la horizontal.

Por otra parte, tamaños superiores a 40 mm no siempre conducen a mejoras de resistencia, porque con áridos muy gruesos disminuye en exceso la superficie adherente y se crean discontinuidades importantes dentro de la masa, especialmente si ésta es rica en cemento.

En la tabla 3.4 se indican los valores del tamaño máximo del árido que pueden recomendarse para los distintos tipos de obras.

TABLA 3.4
VALORES RECOMENDADOS PARA EL TAMAÑO MÁXIMO DEL ÁRIDO

b) Se llama coeficiente de forma del árido grueso a la relación entre el volumen de n granos de dicho árido, y el correspondiente a n esferas cuyos diámetros sean las mayores dimensiones de cada uno de los granos (Norma UNE 7.238).

Los áridos que presentan formas laminares o aciculares (lajas y agujas) son inadecuados para la obtención de hormigones con buenas resistencias y, además, necesitan cantidades excesivas de cemento. La Instrucción española preconiza que el coeficiente de forma no debe ser inferior a 0,20.

Para hormigones de buena calidad, el coeficiente de forma puede ser tan importante o más que la composición granulométrica del árido total. Por ello, algunos autores precisan más y consideran, como valor mínimo del coeficiente de forma, 0,25 para áridos de tamaños 12,5 a 25 mm y, por el contrario, admiten hasta 0,15 para tamaños de 25 a 50 mm.