3.- Efectos de la Retracción del Hormigón en Elementos Estructurales.

La retracción no es una fuerza sino una deformación impuesta, que provocará tensiones de tracción y, por consiguiente, fisuras, únicamente en el caso en que se encuentre impedido el libre acortamiento del hormigón; por ello, tiene tanta más influencia cuanto más rígida es una estructura. Este es el caso de los arcos muy rebajados y de poca luz, de hormigón en masa, en donde suelen aparecer grietas de retracción; o de las vigas de luz media o grande si están fuertemente coartadas en sus extremos (fig. 5.2a).

Figura 52 Ejemplos de fisuras de retracción

Un caso típico es el del muro de cimentación, en el que la coacción exterior esta representada por el terreno.

Si no se han dejado juntas de retracción, el muro acaba por fisurarse cada 10 6 12 m, pudiendo aparecer con el tiempo una segunda familia de fisuras intermedias (fig. 5,2b).

En los elementos de tipo superficial las fisuras de retracción son muy frecuentes, especialmente si aparecen asociados Con vigas o nervios que actúan de líneas de coacción en el conjunto (fig. 5.2c).

Las armaduras suponen tambien impedimento interior al libre acortamiento del hormigón. Por ello, en vigas muy armadas con recubrimiento grande, este puede fisurarse por retracción, dado el gradiente que existe entre la superficie libre (donde la retracción es máxima) y la armadura que impide su coacción al hormigón circundante. Favorece al fenómeno el hecho habitual de que el recubrimiento es mucho más rico en pasta que el interior de la pieza, a causa del vibrado del hormigón.

La probabilidad de fisuración por retracción esta íntimamente ligada con la elongabilidad del hormigón, de la que se trata en el apartado 5.6-5.

Cuando el hormigón se combina con otros materiales, debe recordarse el fenómeno de b retracción y estudiar la compatibilidad de deformaciones del conjunto. Es el caso de los revestimientos sobre hormigón aplicados prematuramente, en los que, al contraerse éste, el revestimiento queda sometido a compresión, acabando por agrietarse e incluso desprenderse.

Para evitar los efectos de la retracción, o paliarlos, pueden disponerse juntas permanentes (muros, pavimentos) o temporales (presas, arcos); estas últimas se hormigonan después, cuando las dos partes aisladas han experimentado la mayor parte de su retracción. La protección y ci curado prolongado de superficies, especialmente en tiempo seco, es fundamental para disminuir la retracción en las primeras edades. 

Siempre es conveniente disponer armaduras repartidas de pequeño diámetro, en forma de malla superficial (forjados) o armaduras de piel (vigas esbeltas), con objeto de distribuir las fisuras y disminuir su anchura, consiguiendo que lleguen a ser inapreciables al ojo desnudo, Habrá veces, en fin, en que se podrán aceptar las fisuras por retracción, cuando no perjudiquen fundamentalmente aL elemento afectado.

Otras indicaciones sobre fisuras por retracción pueden encontrarse en el apartado 21.10-1.

2.- Factores que Influyen en la Retracción del Hormigón.

Aparte del grado de humedad ambiente, en el fenómeno de retracción influyen los siguientes factores:

a) El tipo, clase y categoría del cemento influyen en el sentido de dar más retracción los más resistentes y rápidos, a igualdad de las restantes variables.

b) A mayor finura de molido del cemento corresponde una mayor retracción.

c) Lo presencia de finos en el hormigón aumenta apreciablemente la retracción.

d) La cantidad de agua de amasado está en relación directa con la retracción. Por ello, a igualdad de dosis de cemento por m’ de hormigón, la retracción aumenta con la relación agua/cemento; y a igualdad de relación A/C, aumenta con la dosis de cemento.

e) La retracción aumenta cuando disminuye el espesor del elemento en contacto con el medio ambiente, por ser entonces mayor el efecto de desecación con respecto al volumen de la pieza.

f) El hormigón armado retrae menos que el hormigón en masa, ya que las barras de acero se oponen a] acortamiento y lo disminuyen, tanto más cuanto mayor sea la cuantía (véase apartado 21.8). La relación entre un valor y otro de la retracción viene a ser del orden del 80 por 100.

A pesar de los esfuerzos que se realizan, no ha podido conseguirse fabricar un cemento que no experimente retracción. Los llamados cementos sin retracción y cementos expansivos son, en realidad, cementos en los que se trata de compensar la retracción con una expansión equivalente (o superior), a base de piedra de yeso y otras materias, o empleando como aditivo polvo de aluminio. Pero la retracción y la expansión no son concomitantes, ya que ésta precede a aqu6lla al verificarse durante el fraguado y primer endurecimiento. Se trata, en definitiva, de cementos especiales cuyo empleo es muy limitado y no aconsejable sin un riguroso control.

1.- Fenomeno de Retracción del Hormigón.

Durante el proceso de fraguado y endurecimiento, el hormigón contrae de volumen cuando tal proceso se verifica en el aire; y se entumece si se verifica en el agua. Al primer fenómeno se denomina retracción.

La retracción puede explicarse por La pérdida paulatina de agua en el hormigón. Aunque el fenómeno es complejo, de una forma simplificada se podría decir que el hormigón contiene agua en cinco estados distintos:

• el agua combinada químicamente o de cristalización;
• el agua de gel;
• el agua zeolítica o intercristalina;
• el agua adsorbida, que forma meniscos en la periferia de la pasta de cemento que une los granos de árido;
• el agua capilar o libre.

De estos estados, el agua capilar y parte de la adsorbida pueden evaporarse a la temperatura ordinaria. Si el hormigón no está en un ambiente permanentemente húmedo, va perdiendo el agua capilar, lo que no produce cambios de volumen, y parte del agua adsorbida (e incluso, según algunos autores, de la zeolítica), lo cual origina una contracción de meniscos que obliga a que los granos de árido se aproximen entre sí. Esta es la causa de la retracción.

4º Resistencia al Desgaste del Hormigón Fresco.

En ciertos casos, corno sucede en los pavimentos de carretera o interiores de construcciones industriales, interesa que el hormigón presente una gran resistencia al desgaste. Para conseguirlo, la primera codician es emplear un hormigón seco, ya que la lechada superficial es un elemento debil, fácilmente desgastable y productor de polvo.

Es también imprescindible emplear arena silícea y no caliza, al menos en una proporción no inferior al 30 por 100 de la arena total.

Mayores garantías se obtienen aplicando un revestimiento delgado de alta resistencia al desgastes que puede ser un mortero de cemento con árido fino especial (carborundo, corindón, sílice molida, granalla de hierro inoxidable, etc.) o un mortero especial de materias plásticas, resima, epoxi, etc.

Pueden aplicarse también tratamientos superficiales endurecedores, como impregnación por fluosilicatos, silicatación, ocratación o carbonatación.

3º Permeabilidad del Hormigón Endurecido.

Las dos formas en que el agua puede penetrar en el hormigón: por presión y por capilaridad. Los factores que influyen en la permeabilidad son los mismos que hacen variar su red capilar.

El más influyente es, sin duda, la relación agua/cemento. Al disminuir ésta, disminuye la permeabilidad: mientras que para una relación agua/cemento igual a 0,5 el factor de permeabilidad es aproximadamente 15, para 0,8 es alrededor de 450, o sea, treinta veces mayor.

Medir la permeabilidad de un hormigón es un problema difícil, que no se encuentra resuelto sat1sfactoriamente. Existen diversos métodos, unos dedicados a la permeabilidad bajo presión (UNE 83.309:90) y otros a la permeabilidad por succión (absorción). Las medidas se efectúan por diferencia de pesada, o por el tiempo requerido para que el agua atraviese de una cara a otra, o por medición de superficie de mancha en una sección obtenida por corte, etc. Pero ningún método proporciona garantía completa, siendo incierta la concordancia entre medidas realizadas según distintos métodos sobre un mismo hormigón.

Por otra parte, los ensayos sólo pueden efectuarse sobre probetas obtenidas in situ del hormigón endurecido, no sirviendo de nada utilizar probetas enmoldadas, que nunca son representativas desde el punto de vista de la permeabilidad.

Existen distintos procedimientos para aumentar ¡a impermeabilidad de un hormigón. En todos ellos es imprescindible partir de un hormigón muy compacto. Aparte del empleo de impermeabilizantes de masa o de superficie, cabe aplicar recubrimientos a base de chapas metálicas, fieltro asfaltado, etc., o simplemente, enlucir la superficie con un buen mortero de cemento, de 10 a 20 mm de espesor..°. -

Todo lo dicho, que se refiere a la permeabilidad al agua, puede aplicarse igualmente a la permeabilidad al aire, característica que interesa en hormigones para protección contra radiaciones nucleares.

2º Compacidad del Hormigón Endurecido.

La compacidad, íntimamente ligada a la densidad, depende de los mismos factores que ésta, sobre todo del método de consolidación empleado. Estos métodos de consolidación (apartado 4•430) tienen por objeto introducir, en un volumen determinado, la mayor cantidad posible de áridos y, al mismo tiempo, que los huecos dejados por éstos se rellenen con la pasta de cemento, eliminando por completo las burbujas de aire.

Es evidente la relación directa que existe entre la compacidad de un hormigón y sus resistencias mecánicas, por cuanto dicha compacidad aumenta con el volumen de materias sólidas que componen el hormigón, en relación con los volúmenes ocupados por el agua y el aire.

Una buena compacidad no solo proporciona una mayor resistencia mecánica (frente a esfuerzos, impactos, desgaste, vibraciones, etc.), sino también una mayor resistencia física (efecto de la helada) y química frente a las acciones agresivas, ya que, al contener una cantidad mínima de huecos o porosidades, las vías de penetración de los agentes exteriores son también mínimas.

1º Densidad (Norma UNE 83.317) del Hormigón Endurecido.

La densidad o masa específica del hormigón endurecido depende de muchos factores, principalmente de la naturaleza de los áridos, de su granulometría y del método de compactación empleado. Será tanto mayor cuanto mayor sea la de los áridos utilizados y mayor cantidad de árido grueso contenga, bien clasificado; y tanto mayor cuanto mejor compactado esté.

De todas formas, las variaciones de densidad del hormigón son pequeñas, pudiendo tomarse en los cálculos el valor 2.300 kg/m3 para los hormigones en masa y 2.500 kg/m3 para los armados.

Los valores indicados corresponden a hormigones normales. Los hormigones pesados fabricados con áridos de barita o metálicos, tienen densidades de 3.000 a 3.500 kglm3 y aún mayores, empleándose en protecciones contra radiaciones. Los hormigones ligeros, fabricados con piedra pómez, anua u otros áridos de pequeña masa específica, tienen densidades del orden de 1.300 kg/m3 e incluso inferiores a mil.

Mención aparte merece el hormigón estructural ligero, fabricado con áridos a base de arcillas o escorias expandidas, cuya densidad es del orden de 1800 kg/m3. Este tipo de hormigón se emplea profusamente en Norteamérica para placas macizas de forjados, consiguiéndose un ahorro de peso propio de hasta un 30% y resistencias del orden de 28 N/mm2.