jueves, 2 de junio de 2011

Hormigonado en Tiempo Frío.


Está perfectamente demostrado que el hormigón no adquiere la resistencia necesaria cuando su fraguado y primer endurecimiento tienen lugar en tiempo de heladas, debido a la acción expansiva del agua intersticial, que impide la evolución normal de estos procesos.1
Los ensayos efectuados por Graf llevan a la conclusión de que el hormigón queda seriamente dañado si la primera helada le sorprende cuando su resistencia en probeta cilíndrica no ha alcanzado los 8 N/mm3, pues en tal caso no es capaz de resistir los esfuerzos internos a que se ve sometido.

Por esta causa, debe suspenderse el hormigonado en cualquiera de los casos siguientes:

a)Cuando se prevea que, dentro de las 48 horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los O °C.
b) Cuando la temperatura de la masa de hormigón sea inferior a 5 °C en elementos normales, o a 10°C en elementos de pequeño espesor.
c) Cuando la temperatura de los moldes o encofrados sea inferior a 3 °C.

Por otra parte, para hormigonar en tiempo frío es necesario mejorar la dosificación del hormigón, adoptando relaciones A/C lo ms bajas posible, empleando mayor cantidad de cemento O cemento de mayor resistencia e incluso utilizando un aditivo adecuado. Todo ello con objeto de aumentar la velocidad de endurecimiento del hormig6n y el calor de fraguado de la masa.
Las precauciones que pueden adoptarse, en el caso en que sea imprescindible continuar el hormigonado, son las siguientes:

1. º Añadir un aditivo adecuado al agua de amasado.
3. º Calentar el agua de amasado a unos 40 0C o excepcionalmente más, cuidando de que no se formen grumos en la hormigonera. Para ello conviene verter una parte de los áridos antes que el cemento.

3. º Calentar los áridos.

4. º Proteger las superficies hormigonadas, mediante sacos, hojas de plástico (polietileno), balas de paja, tejadillos con lana de vidrio, etc.

5. º Crear un ambiente artificial adecuado alrededor de la obra (moldes radiantes calentados eléctricamente, circulación de aire o agua caliente, etc.) para que el proceso de fraguado y endurecimiento pueda desarrollarse normalmente.

6. º Prolongar el curado durante el mayor tiempo posible.

7. º Retrasar el desencofrado de las piezas, incluidos costeros, cuando el encofrado actúe como aislante (caso de la madera).

El peligro de que se hiele el hormigón fresco es tanto mayor cuanto más agua lleve éste. Por ello se recomienda emplear, en estos casos, hormigones tan secos corno sea posible. Además, el uso de aireantes es siempre aconsejable.

Si no puede garantizarse que, con las medidas adoptadas, se consiguen evitar los perjuicios de la helada, deberán efectuarse ensayos de información para conocer la resistencia realmente alcanzada por el hormigón y adoptar, en su caso, las medidas oportunas.

Con independencia de todo lo dicho, hay que recordar que el fraguad y endurecimiento del hormigón se retrasan en periodos de baja temperatura , lo que debe tenerse en cuenta tanto para el desencofrado y retirada de puntales como para la eventual realización de pruebas de la estructura.

Juntas de Hormigonado.


Al interrumpir el hormigonado de una estructura de hormigón, es necesario que las juntas queden orientadas lo más perpendicularmente posible a la dirección de las tensiones de compresión, siendo deseable alejarlas de las zonas de máximos esfuerzos. Por ello, en el hormigonado de soportes inclinados las juntas de hormigonado no deben disponerse horizontalmente sino en sentido perpendicular a la directriz del soporte.

Antes de reanudar el hormigonado, debe limpiarse la junta de toda suciedad y material que quede suelto, retirando con cepillo de alambre u otro procedimiento la capa superficial de mortero, para dejar los áridos al descubierto. Realizada esta P ración de limpieza, en la que no deben emplearse ácidos u otros agentes corrosivos, se humedece la superficie de la junta y se le aplica una capa de mortero fresco de 1 cm de espesor inmediatamente antes de verter el nuevo hormigón.

No debe hormigonarse directamente sobre superficies que hayan sufrido el efecto de la helada, debiendo sanearse previamente las partes dañadas por el hielo.

En el hormigonado de soportes y muros es conveniente esperar, por lo menos a que el hormigón ya no esté plástico, antes de hormigonar la viga o losa que apoya sobre ellos, con objeto de que el hormigón haya experimentado ya su primera contracción y no se produzcan fisuras posteriores.

En las vigas y placas, Conviene Situar las juntas de hormigonado en las proximidades del cuarto de la luz, donde los esfuerzos cortantes y de flexión son moderados, dándoles un trazado a 45. Es posible también situarlas hacia el centro de la luz, con trazado vertical. Cuando sea necesario, se asegurará la transmisión de cortantes mediante disposiciones apropiadas.

En aquellas estructuras en que sean de temer los efectos de la retracción, conviene dejar abiertas las juntas de hormigonado durante el tiempo necesario para que las piezas contiguas puedan deformarse con libertad, si ello es posible. La anchura de estas juntas debe ser la necesaria para poder efectuar con facilidad el hormigonado posterior.

Para terminar diremos que el empleo de productos adhesivos como las resinas epoxi, permite resolver con éxito gran cantidad de problemas de juntas.

Puesta en Obra del Hormigón: Vertido, Colocación, Compactación.


El vertido y colocación del hormigón deben efectuarse de manera que no se produzca la disgregación de la mezcla. El peligro de disgregación es mayor, en general, cuanto más grueso es el árido y más discontinua su granulometria, siendo sus consecuencias tanto peores cuanto menor es la sección del elemento que se hormigona.

Son aplicables las siguientes recomendaciones:

a) El vertido no debe efectuarse desde gran altura (uno a dos metros como máximo en caída libre), procurando que su dirección sea vertical y evitando desplazamientos horizontales de la masa. El hormigón debe ir dirigido durante el vertido, mediante canaletas u otros dispositivos que impidan su choque libre contra el encofrado o las armaduras.

b) La colocación se efectuar por capas o tongadas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la masa (en general, de 20 a 30 cm, sin superar los 40 cm cuando se trate de hormigón en masa, ni los 60 cm en hormigón armado). Las distintas capas se consolidarán sucesivamente, «cosiendo» cada una a la anterior con el medio de compactación que se emplee y sin que trascurra mucho tiempo entre capas para evitar que la masa se seque o comience a fraguar.

c) No se arrojará el hormigón con pala a gran distancia, ni se distribuirá con rastrillos para no disgregado, ni se le hará avanzar mis de un metro dentro de los encofrados.

d) En las piezas muy armadas y, en general, cuando las condiciones de colocación son difíciles, puede ser conveniente, para evitar coqueras y falta de adherencia con las armaduras, colocar primero una capa de dos o tres centímetros del mismo hormigón pero exento del árido grueso, vertiendo inmediatamente después el hormigón ordinario.

e) En el hormigonado de superficies inclinadas, el hormigón fresco tiene tendencia a correr o deslizar hacia abajo, especialmente bajo e] efecto de la vibración. Si el espesor de la capa y la pendiente son grandes, es necesario utilizar un encofrado superior. Caso contrario, puede hormigonarse sin este contraencofrado colocando el hormigón de abajo a arriba, por roscas, cuyo volumen y distancia a la parte ya compactada deben calcularse de forma que el hormigón ocupe su lugar definitivo después de una corta acción del vibrador (fig. 4.1). 
 
El hormigón se extiende de abajo arriba, por roscas, que deben ocupar su lugar definitivo después de una acción del vibrador tan corta como sea posible.

Figura 4.1 Colocación del Hormigón en una superficie inclinada.

2.° PUESTA EN OBRA CON BOMBA

El bombeo del hormigón para su puesta en obra es un método cómodo, que está alcanzando gran desarrollo.

El hormigón bombeado requiere un contenido en cemento no menor de 300 kg/m3 y utilizar arena y árido que nO sean de machaqueo. La dosificación del hormigón debe hacerse en peso. Conviene utilizar un plastificante o fluídificante y emplear consistencias plástico/blandas.

Resulta adecuado el empleo de cemento puzolánico, por la plasticidad que confiere al hormigón

El tamaño máximo del árido no debe exceder de 1/4 del diámetro de la tubería si es metálica, o de 113 si es de plástico. No deben emplearse tuberías de aluminio, material que reacción con los álcalis del cemento.

En la colocación debe evitarse la proyección directa del chorro de hormigón sobre las armaduras hay que vigilar que el hormigón no aparezca segregado a causa del aire comprimido; y deben adoptarse precauciones en materia de seguridad de los operarios.

3.° COMPACTACIÓN

Para que el hormigón resulte compacto debe emplearse el medio de consolidación más adecuado a su consistencia, de manera que se eliminen los huecos y se obtenga un completo cerrado de la masa, sin que llegue a producirse segregación. El proceso de compactación debe prolongarse hasta que refluya la pasta a la superficie.

La compactación resulta mas difícil cuando el hormigón encuentra un obstáculo para que sus granos alcancen la ordenación que corresponde a su máxima compacidad. Por esta causa, el proceso de consolidación debe prolongarse junto a los fondos y paramentos de los encofrados y, especialmente1 en los vértices y aristas.

Los medios de compactación normalmente empleados en hormigón armado son: el picado con barra, el apisonado y el vibrado, aparte de otros métodos especiales como los de inyección, compactación por vacío y por centrifugación, de todos los cuales daremos una ligera idea.

a) La compactación por picado se efectúa mediante una barra metálica que se introduce en la masa de hormigón repetidas veces, de modo que atraviese la capa que se está consolidando y penetre en la subyacente.

Este método se emplea con hormigones de consistencia blanda y fluida, en general en obras de poca importancia. También es indicado para compactar zonas de piezas muy armadas, tales corno nudos de ciertas vigas, en los que no se puede compactar por vibrado una masa seca sin riesgo de coqueras.

b) La compactación por apisonado se efectúa mediante golpeteo repetido con un pisón adecuado, de formas diversas. Las tongadas suelen ser de 15 a 20 cm de espesor. Se emplea generalmente en elementos de poco espesor y mucha superficie horizontal, con hormigones de consistencia plástica y blanda.

c) La compactación por vibrado se emplea cuando se quieren conseguir hormigones resistentes, ya que es apropiada para masas de consistencia seca. Es el método de consolidación más adecuado para las estructuras de hormigón armado, al permitir una mejor calidad con ahorro de cemento y mano de obra, así como un desencofrado más rápido como consecuencia de emplear menos cantidad de agua de amasado.

El contenido de aire de un hormigón sin compactar, que es del orden del 15 al 20 por 100, se reduce a un 2 o a un 3 por 100 después de su compactación por vibrado.

La acción de los vibradores depende, entre otros factores, de su frecuencia de vibración. Las bajas frecuencias (1.500 a 2.000 Ciclos por minuto) ponen en movimiento los áridos gruesos y necesitan mucha energía; las frecuencias medias (3.000 a 6.000 ciclos por minuto) ponen en movimiento los áridos finos y requieren menos energía; en fin, las altas frecuencias (12.000 a 20.000 ciclos por minuto) afectan al mortero más fino y requieren poca energía. Con ellas, e! mortero se vuelve líquido y ejerce ci papel de lubricante, facilitando la colocación de los áridos en posición de máxima densidad.

Existen tres tipos de vibradores: internos, de superficie y externos (de mesa o de encofrado). Los primeros, también llamados vibradores de aguja, son los más empleados en estructuras que se hormigonan in situ. La aguja debe disponerse verticalmente en la masa de hormigón, introduciéndola en cada tongada hasta que la punta penetre en la capa subyacente y ce.’ dando de evitar todo contacto con las armaduras, cuya vibración podría separarlas de la masa hormigón. La aguja no debe desplazarse horizontalmente durante su trabajo y debe retirarse Con lentitud, para que el hueco que se crea a su alrededor se cierre por completo. La separación entre los distintos puntos de inmersión del vibrador depende de su radio de acción y debe ser del orden de vez y media éste, con objeto de llegar a producir en toda la superficie de la masa una humectación brillante. Normalmente, la separación óptima oscila entre 40 y 60 centímetros. Es mejor vibrar en muchos puntos durante poco tiempo que en pocos durante más tiempo.

Los vibradores de superficie disponen de una bandeja a la que está sujeto el vibrador, la cual se mueve por la superficie del hormigón hasta conseguir una humectación brillante en toda ella. Otras veces se trata de una viga o plataforma, más o menos pesada, sobre la que se montan uno o varios vibradores, con lo que se combina la vibración con el peso del conjunto. Este sistema se emplea profusamente en el hormigonado de pavimentos de hormigón.

Los vibradores externos actúan sobre los moldes o encofrados de las piezas. Es el caso de las mesas vibrantes y de los vibradores de molde, que se fijan rígidamente a los moldes o encofrados, los cuales transmiten la vibración al hormigón. Este sistema se emplea en prefabricación.

d) Entre los métodos especiales podemos citar, en primer término, la consolidación por inyección. en la cual, una vez colocado el árido grueso en el encofrado, se inyecta el mortero con aparatos adecuados hasta que rellene ¡os huecos dejados por aquél. La compacidad dci árido grueso debe ser la mayor posible, y el mortero o papilla de inyección ha de tener unas características especiales de plasticidad para rellenar con facilidad todos los huecos. Constituye una técnica delicada, por lo que es conveniente, para efectuar consolidaciones de este tipo, emplear procedimientos ya experimentados (patentes «Prepakt», «Colcrete», etc.).

Otro método especial es la consolidación por vacío, más propia de taller que de obra, que consiste en amasar e! hormigón con el agua necesaria para su fácil colocación y, empleando moldes especiales, aspirar después parte del agua mediante ventosas aplicadas al molde y conectadas a una bomba de vacío.

Para la fabricación de tubos de hormigón se emplea, generalmente, la consolidación por cen4fugado en la que, debido a la fuerza centrífuga, los áridos más gruesos son desplazados hacia el exterior, quedando en la cara interna una capa más rica en cemento y, por tanto, más impermeable. Se emplean dosificaciones altas en cemento y relaciones agua/cemento elevadas, ya que el agua sobrante se elimina por la parte interna del tubo.

Transporte del Hormigón en Obra.


Anteriormente se ha tratado del transporte del hormigón hasta la obra. En este apartado se establecen algunas prescripciones para el transporte en obra, desde el camión o la amasadora en su caso, hasta el tajo de colocación. Este transporte puede hacerse por múltiples procedimientos: mediante canaletas, tuberías, Cintas transportadoras, vagonetas, etc. Cualquiera que sea la forma de transporte, deben cumplirse las siguientes condiciones:

a) Durante el transporte no deben segregarse los áridos gruesos, lo que provocaría en el hormigón pérdidas de homogeneidad y resistencia. Deben evitarse las vibraciones y choques, así como un exceso de agua, que favorecen la segregación. Los áridos rodados son más propicios a segregarse que los de machaqueo, dado el mayor rozamiento interno de estos últimos. 

b) Debe evitarse, en lo posible, que el hormigón se seque durante el transporte. 


e) Si al llegar al tajo de colocación el hormigón acusa un principio de fraguado, la masa debe desecharse y no ser puesta en obra. 


d) Cuando se emplean hormigones de diferentes tipos de cemento, se limpiará cuidadosamente el material de transporte antes de hacer el cambio.

Fabricación del Hormigón en la Central.


1. °CONSIDERACIONES GENERALES

Una central de hormigonado consta de almacenamiento de materias primas, instalaciones de dosificación, equipos de amasado y equipos de transporte1 y dispondrá de un laboratorio de control de calidad de producción. En cada central debe haber un técnico de fabricación, que estará presente durante el proceso de producción, y otro técnico encargado del servicio de control de calidad.

Las instalaciones de dosificación disponen de silos con compartimentos adecuados y separados para cada una de las fracciones granulométricas necesarias de árido. Los equipos de amasado están constituidos por amasadoras fijas o móviles. Si el amasado se realiza, parcial o totalmente, en amasadora móvil, deberá efectuarse antes del transporte, para lo que se requiere, normalmente, de 70 a 100 revoluciones a la velocidad de régimen: después, durante el transporte, sólo se permite girar la hormigonera a la velocidad de agitación y no a la de régimen.

2. ° HOMOGENEIDAD Y UNIFORMIDAD

Será necesario efectuar los ensayos pertinentes para comprobar la homogeneidad de un hormigón (mantenimiento de las características dentro de una misma amasada), así como la uniformidad del mismo (mantenimiento de características similares entre distintas amasadas).

a) La homogeneidad del hormigón se analiza determinando la dispersión que existe entre características de dos muestras tomadas de la misma amasada, para comprobar la idoneidad de los procesos de dosificación, amasado y transporte. En la tabla 4.1 se indican las tolerancias admitidas por la Instrucción española en los ensayos efectuados para comprobar la homogeneidad del hormigón. Dichas tolerancias se refieren a la máxima diferencia entre los resultados de los ensayos de dos muestras tomadas de la descarga del hormigón (entre 1/4 y 3/4 de la descarga). Deberán obtenerse resultados satisfactorios en los dos ensayos del grupo A y, al menos, en dos de los cuatro del grupo B.

b) La uniformidad del hormigón se estudia evaluando, mediante el coeficiente de variación, la dispersión existente entre características análogas de distintas amasadas. Para ello, normalmente, se utilizan los valores de la resistencia a compresión a 28 días.

3. ° FORMAS DE ESPECIFICAR EL HORMIGÓN

Hay dos formas de especificar el hormigón, por resistencia o por dosificación. Esta última sólo es recomendable para casos de hormigones sin función resistente; o bien, en el otro extremo, para casos de hormigones especiales cuya composición se ha estudiado previamente en laboratorio por parte del utilizador. 
 
TABLA 4.1
COMPROBACIÓN DE LA HOMOGENEIDAD DEL HORMIGÓN
 
Cuando la especificación del hormigón sea por resistencia, el suministrador establecerá la composición de la mezcla y garantizará las características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia, resistencia característica y contenido máximo de cemento por metro cúbico de hormigón. Esta última limitación tiene por objeto evitar problemas indeseables de retracción y calor de fraguado excesivos.

En el caso poco frecuente de que la especificación del hormigón fuese por dosificación, el suministrador garantizar las características especificadas de tamaño máximo del árido, consistencia y contenido de cemento por metro cúbico de hormigón.

En ningún caso el suministrador puede emplear aditivos ni adiciones sin el conocimiento del utilizador y sin la autorización de la Dirección Facultativa.

El utilizador efectuará la recepción del hormigón tomando las muestras necesarias para realizar los ensayos de control (capítulo 9). Cualquier rechazo del hormigón basado en los resultados de los ensayos de consistencia (y aire ocluido, en su caso) deberá realizarse durante la entrega. No puede rechazarse ningún hormigón por estos conceptos sin la realización de los ensayos oportunos.

En los acuerdos entre el utilizador y el suministrador deberá tenerse en cuenta el tiempo que, en cada caso, pueda transcurrir entre la fabricación y la puesta en obra del hormigón. A título orientativo se indica que, en condiciones medias, el tiempo transcurrido entre la adición del agua de amasado al cemento y a los áridos, y la colocación del hormigón, no debe ser mayor de hora y media. En tiempo caluroso, o en condiciones que contribuyan a un rápido fraguado del hormigón, el tiempo límite deberá ser inferior, a menos que se tomen medidas especiales.

4. ° TRANSPORTE A OBRA

El transporte del hormigón, desde la central a la obra, puede efectuarse, bien en amasadoras móviles a velocidad de agitación, o en equipos adecuados que sean capaces de mantener la homogeneidad del hormigón.

Según la Instrucción española, cada carga de hormigón debe ir acompañada de una hoja de suministro en la que deben figurar, entre otros, los siguientes datos:

a) Especificación del hormigón: Resistencia característica > contenido de cemento por metro cúbico de hormigón (con una tolerancia de 15 kg en más o en menos, cuando se especifique por resistencia. Cuando se especifique por dosificación, el contenido de cemento por metro cúbico de hormigón.

Tipo I clase y marca del cemento.

Tamaño máximo del árido, consistencia y relación AJC con una tolerancia de 0,02 en más o en menos.

Tipo de aditivo, según UNE 83.20O-9l, si lo hubiere.

Procedencia, cantidad de adiciones (cenizas volantes o humo de sílice), si las hubiere.

b) Cantidad de hormigón que compone la carga (m3 de hormigón fresco).

c) Hora límite de uso para el hormigón.
 

Fabricación del Hormigón: Preparación y puesta en Obra del Hormigón.


1º CONSiDERACIONES GENERALES

Una vez determinada la dosificación más conveniente se procede a la fabricación del hormigón. Para ello es necesario, en primer lugar, almacenar las materias primas y disponer de una instalaciones de dosificación adecuadas, así como del correspondiente equipo de amasado. La Instrucción española distingue las dos formas siguientes de preparar el hormig6n.

a) Hormigón fabricado en central
Es la forma más recomendable. Requiere disponer de una central de hormigonado y de un servicio de control de calidad de producción Se consiguen así una gran homogeneidad y uniformidad de las masas de hormigón. La central puede estar o no a pie de obra y puede o no pertenecer a las instalaciones propias de la obra. Si no pertenece (es decir, si su responsable es independiente del constructor) el hormigón se denomina hormigón preparado.

b) Hormigón no fabricado en central
Es el fabricado en hormigoneras de obra. Su empleo no es aconsejable salvo en obras de poca importancia, por las grandes dispersiones que resultan de este tipo de preparación.


2º  PRESCRIPCIONES GENERALES

El agua se dosifica en volumen; el cemento y los áridos, en peso, si bien estos últimos pueden dosificarse también en volumen para obras de poca importancia. En tal caso, deben utilizarse recipientes de medida de poca sección y mucha altura, para minimizar los errores que se co mete en el enrase. -
Las materias primas deben amasarse de forma que se consiga una mezcla íntima y homogénea, debiendo resultar el árido bien recubierto de pasta de cemento. El período de batido, a la velocidad de régimen, no será inferior a un minuto, con la posible excepción del hormigón fabricado en central.

No deben mezclarse masas frescas que contengan distintos tipos de cementos no compatibles entre sí Antes de comenzar la fabricación de una masa con un nuevo tipo de cemento, las hormigoneras deberán limpiarse perfectamente.

Debe tenerse muyen cuenta que el agua total de una masa de hormigón está constituida por el agua directamente añadida a la amasada, el agua que contienen los áridos (tanto de absorción como el agua superficial), el agua residual de lavado que pudiera quedar en la amasadora y, eventualmente, la que pudieran aportar los aditivos.

Tanteo de dosificación de un hormigón para una estructura de un edificio de viviendas


Tanteo de dosificación de un hormigón para una estructura de un edificio de viviendas. Resistencia característica, fck = 25 N/mm2 (MPa).

Materiales

• Árido grueso rodado de tamaño máximo 40 mm y módulo granulométrico ma = 7,35, con una masa específica p2 = 2,6 kg/dm3
• Arena de río de módulo granulométrico ma = 3,16 y masa específica p1 = 2,6 kg/dm3
• Cemento 1132,5 con masa específica p = 3,1 kg/dm3
• Consistencia plástica-blanda, para compactar mediante vibrado.

Granulometria del árido toral

• En principio, se adopta una granulometría de m 5,88 (tabla 3.5).
• Porcentajes de arena y gravilla, x e y:

Cantidades de agua y cemento

• Para f ck= 25 N/mm2 puede adoptarse una relación agua/cemento igual a 0,50 (tabla 3.1).
• Para una consistencia plástica-blanda y áridos rodados de tamaño máximo 40 mm se toman 175 dm3 de agua (tabla 3.7).
• El contenido de cemento resulta 175/0,50 = 350 kg/m3, valor coincidente con el de la tabla 3.5  para m=5,88.

Dosjficación provisional
• De la ecuación de vobmenes absolutos, resulta: 
TABLA 3.5 VALORES ÓPTIMOS DEL MÓDULO GRANULOMÉTRICO SEGÚN ABRAMS PARA HORMIGONES ORDINARIOS


TABLA 3.1 VALORES ORIENTATIVOS MÁXIMOS DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A COMPRESIÓN A 28 DÍAS 


Masa  especifica

• La masa específica obtenida para el hormigón fresco puede considerarse correcta, de acuerdo con la tabla 3.9, para un tamaño máximo del árido de 40 mm y sin aire incorporado. 




Correcciones  y ensayos

• Esta dosificación habrá que correcta de acuerdo con la humedad que aporten los áridos, sobre todo las cantidades de agua y arena.
• A continuación se efectuaran los ensayos pertinentes para comprobar que las características de la masa y del hormigon endurecido se ajustan a las del proyecto.