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Hormigones Especiales

Entre ellos se incluyen:
1.- Hormigón liviano
2.- Hormigón proyectado
3.- Hormigón bajo agua
4.- Hormigón compactado con Rodillo vibratorio
5.- Hormigón de alta resistencia
6.- Ferro cemento
7.- Hormigón celular autoclavado (HCA)
8.- Hormigón pesado
9.- Hormigón fibra

En algunas cosas se hace referencia a normas chilenas, pero es minimo. De por si el articulo esta muy bueno.

1.- Hormigón liviano



Se designa convencionalmente como hormigones livianos a aquellos que producen una densidad inferior a 1.9 kg/dm3.

Los hormigones livianos tienen un amplio campo de uso en los casos en que se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica y también para rebajar el peso muerto actuante sobre los elementos estructurales resistentes.

Tienen como principal limitación su baja resistencia y su alta retracción hidráulica, aspectos que deben ser debidamente considerados al contemplar su uso.

Densidades como las indicadas para los hormigones livianos se obtienen con la incorporación de aire en el hormigón, lo cual puede efectuarse introduciendo por dos caminos distintos a través de los áridos, es decir, empleando áridos livianos, o bien directamente en la masa del hormigón.

1.1 Hormigones de Áridos Livianos

Los áridos livianos pueden ser de origen natural o bien producidos artificialmente.

1.1.1 Áridos livianos de origen natural: Corresponden a materiales en los cuales ha quedado aire atrapado en su interior durante su proceso de formación. Esta situación de presenta, por ejemplo, en las rocas de origen volcánico, como ser las lavas y las piedras pómez, siendo este ultimo el árido liviano mas utilizado.

Con estos materiales de origen natural, el rango de densidades obtenidos es mas bien alto, cercano al limite superior de la densidad definida como máxima para los hormigones livianos.

Otro tipo de áridos de origen natural constituye los originados mediante deshechos de la madera, entre los cuales se cuentan las virutas y el aserrín.

La obtención de hormigones livianos con este tipo de áridos debe considerar especialmente el efecto retardador que algunos tipos de madera ejercen sobre el fraguado de la pasta de cemento, debiendo preverse en algunos casos el tratamiento de estos materiales para atenuar o inhibir los efectos señalados.

1.1.2 Áridos Livianos de Origen Artificial: Los áridos de origen artificial corresponden a materiales especiales, tales como pizarras, arcillas, esquistos, los que al ser tratados mediante calor hasta su fusión incipiente y producirse en su interior desprendimiento de gases de los materiales que los constituyen, se expanden, disminuyendo su densidad. La producción de este tipo de áridos requiere de una metodología muy estudiada para definir si un determinado material tiene características que lo transformen en expandible y las condiciones en que esta expansión puede producirse.

Se cuentan también en este tipo de áridos los provenientes de la escoria granulada de alto horno, la cual en condiciones apropiadas de enfriamiento puede producir áridos de baja densidad. En este tipo de árido debe examinarse con cuidado su contenido de cenizas, pues estas pueden ejercer efectos nocivos sobre la pasta de cemento.

Los áridos livianos de origen artificial permiten obtener hormigones de menor densidad y mayor resistencia que los de origen natural.

1.2 Hormigones con aire incorporado en su masa

La incorporación de aire en la masa del hormigón puede efectuarse por dos métodos principales: mediante una Granulometría cavernosa o bien por el uso de aditivos incorporadores.

1.2.1 Hormigones cavernosos

Los hormigones cavernosos se constituyen empleando áridos con una granulometría que tenga un contenido mínimo de granos finos. Para ello es frecuente emplear un solo árido grueso, cuyas partículas se ligan mediante la cantidad estrictamente necesaria de pasta de cemento como para recubrirlas y adherirlas entre sí.

El rango densidades posible de obtener con este tipo de áridos es mas bien alto, del orden de 1.8 a 1.9 kg/dm3. Estos hormigones tienen la ventaja de poseer baja retracción hidráulica.

1.2.2 Hormigones con aire incorporado mediante aditivos

Para este objeto se emplean aditivos similares a los descritos anteriormente para incorporar aire en el hormigón con fines de protección de los procesos de hielo – deshielo, solo que en este caso la proporción empleada es significativamente mas alta.

Los aditivos mas empleados son principalmente de dos tipos: aditivos que producen su acción mediante reacciones químicas con los componentes del cemento y aditivos que producen su acción por efectos físicos.

1.3 Propiedades de los Hormigones Livianos

Retracciones Hidráulicas: No existen estudios sistemáticos al respecto, pudiendo señalarse que su valor es aproximadamente del orden del doble de los hormigones convencionales.
Durabilidad: Tampoco ha sido estudiada, pero se puede señalar que los hormigones livianos son más susceptibles a los ataques agresivos externos y a los fenómenos de corrosión que los hormigones convencionales. En cambio, su resistencia a los procesos de hielo-deshielo es similar al de los hormigones convencionales con aire incorporado.

1.4 Ventajas y su influencia en la construcción

Su baja densidad y conductividad térmica.
Resistencias a solicitaciones mecánicas: acción de hielo-deshielo, acción del fuego.
· De acuerdo a lo anterior se puede ver que es básicamente su densidad la que se traduce en bajo peso, y su baja conductividad que influye directamente en su capacidad como aislante térmico.

El bajo peso resulta ser un factor ventajoso si consideramos su influencia directa en aspectos tales como transporte, montaje de elementos y estructuras. El hecho de lograrse con este hormigón, elementos de menor peso, en comparación con el hormigón tradicional, hace disminuir el costo en el transporte de estos. Se produce además economía en los elementos resistentes ya que estos pueden lograrse de menores secciones, ahorrando material.

Su capacidad como aislante térmico, así como las obras de ingeniería requieren generalmente un hormigón particularmente resistente y compacto, en la edificación y en las construcciones rurales, etc. Se necesitan mas bien materiales con buena capacidad de aislamiento térmico. Es un hecho conocido que la capacidad de aislamiento térmico de un material aumenta a medida que disminuye su densidad, esto es en general, cuando aumenta su porosidad. Por lo tanto lo más favorable seria que tuviese los poros más pequeños y en mayor numero, sin embargo esto significaría un aumento de la absorción capilar por lo que ambas propiedades de los agregados se deben manejar muy bien.



En la construcción de viviendas, como se ha mencionado tanto la aislación térmica como la capacidad de resistir cargas unidas a una aceptable aislación acústica son ventajas a considerar. Es por ello que pueden ser utilizadas en la construcción industrializadas de viviendas modulares socioeconómicas, las que luego de ser construidas pueden ser trasladadas al lugar de destino, con el objetivo de disminuir costo y tiempos. Otra forma de ser utilizada es en la construcción de estanque de aducción.

2.- Hormigón proyectado



El hormigón proyectado o chotcrete juega un importante rol en la moderna tecnología del hormigón. Ampliamente usado en obras de ingeniería y en construcción en general, su mayor campo de aplicación es la construcción de túneles, donde forma una parte vital en el sistema primario de soporte.

Apropiadamente aplicado el hormigón proyectado es un material estructuralmente resistente y durable, con alta adherencia a: roca, hormigón, albañilería, acero y otros materiales. La obtención de estas propiedades favorables es fruto de una adecuada planificación, supervisión y habilidad de la cuadrilla de aplicación. Otras bien conocidas características del hormigón proyectado, son la cantidad de rebote o rechazo que ocurre durante la proyección (25% - 40%) y la emisión del polvo al ambiente, principalmente cuando se utiliza el método de proyección por vía seca.

En construcción de túneles, la demanda de más alta calidad y economía en el hormigón proyectado se ha incrementado fuertemente en los últimos años en todo el mundo. El desarrollo de la moderna tecnología del hormigón proyectado a tomado lugar a través de una estrecha colaboración entre usuarios y fabricantes de equipos y aditivos, Lográndose que el actual rango de equipos y productos disponibles en diversos países satisfaga la demanda por alta calidad y economía de este material.

2.1 Propiedades

Las propiedades de un mortero u hormigón proyectado, son similares o superiores a las de mezclas convencionales que tengan la misma composición.

El aspecto natural del hormigón proyectado, es áspero y rugoso, lo que depende directamente del tamaño máximo del árido empleado y de la técnica de proyección. Esta rugosidad superficial, puede alisarse mediante tratamientos de terminación adecuados.

La estructura interna de mezclas proyectadas, consta normalmente de áridos más finos y un mayor contenido de cemento que las mezclas tradicionales. Generalmente la razón agua / cemento es mas baja y su compacidad más alta, lo que incide en la porosidad. Los poros capilares se distribuyen uniformemente, no presentan habitualmente cavidades y, además la proyección genera poros finos, aislados y esféricos que funcionan como vasos de expansión mejorando la resistencia a las heladas. Por otra parte, la colocación en capas, impide casi totalmente la formación de fisuras continuas de contracción.

Los valores de resistencia a compresión habitual están entre 200 kgf/cm2 y 450 kgf/cm2 (20 a 45 Mpa), aunque en aplicaciones especiales se han desarrollado resistencia sobre 700 kgf/cm2 (70 Mpa).

Indudablemente la propiedad mas destacada de mortero y hormigones proyectados, es su adherencia a la superficie de soporte, siempre que esta sea sólida, se encuentre limpia y saturada con superficie seca, y tanto mejor mientras sea más rugosa.

La densidad de los morteros proyectados, varía entre 2100 y 2200 kg/m3 y la de hormigón proyectado, entre 2200 y 2400 kg/m3.

Gracias a su estanqueidad elevada y a su adecuado volumen de poros capilares, las mezclas proyectadas presentan una excelente impermeabilidad y baja absorción. En consecuencia, tiene una buena resistencia a congelación y deshielo, al ataque químico, a la abrasión y al desgaste.

Como todos los morteros y hormigones, las mezclas proyectadas presentan una buena resistencia al fuego.

La retracción por secado del hormigón proyectado, varia con las proporciones de la mezcla, pero esta generalmente entre 0.06% y 0.1 %, lo que es ligeramente superior a un hormigón convencional de cono bajo. Ello debido a las mayores dosis de cemento utilizado. En consecuencia tiene un mayor potencial para generar fisuración, lo que exige una cuidadosa distribución de juntas y/o un mayor empleo de refuerzo.

2.2 Dosificación

El diseño de dosificaciones para mortero u hormigón proyectado, se basa normalmente en la resistencia a compresión especifica. En aplicaciones especiales, pueden requerirse propiedades distintas a la resistencia de compresión, tales como impermeabilidad o durabilidad.

Hay dos aproximaciones distintas para especificar una dosificación: por comportamiento o por prescripción. En el primer caso, se especifica la calidad requerida y el constructor decide como cumplir con ella.

Normalmente se especifica la calidad de materias primas y la resistencia a compresión.

En el caso de dosificación por prescripción, se indica solamente la calidad de materias primas y su proporción en masa, por ejemplo, cemento; árido = 1:4.

Cuando se trate de dosificación para mezclas por vía húmeda, se indica adicionalmente el asentamiento y el contenido de aire (si se requiere).

En general, es preferible la especificación por comportamiento, teniendo a la vista las propiedades que pueden lograrse en la práctica con los materiales, equipos y mano de obra disponibles.

Los principios de tecnologías de mezclas corrientes, pueden aplicarse en general para dosificar morteros y hormigones proyectados, tomando en cuenta sus particularidades: las mezclas proyectadas, tiene un contenido de cemento mas alto y una granulometría mas fina que la mezcla original (debido al rechazo). Estas características incrementan la retracción y la posibilidad de figuración, y se dan con mayor intensidad en el proceso por vía seca.

El contenido de aglomerante en mezclas proyectadas, oscila normalmente entre 250 y 450 kilos de cemento por 1000 litros de árido con su humedad natural.

La dosificación de mezcla por vía húmeda puede hacerse básicamente de acuerdo con métodos conocidos, como Faury o ACI, para hormigones bombeados. El asentamiento debe ser el mínimo que pueda colocarse con el equipo empleado, normalmente entre 4 y 8 cm en el cono de Abrams. Exceso de asentamiento, produce mezclas más débiles y deslizamiento o desprendimiento en colocación sobre superficies verticales o sobre cabeza.

Cuando se especifique aire incorporado, es recomendable un contenido entre 5% y 8% en la bomba. Debe considerarse una perdida entre 0.5% y 5% de aire y de 1 cm a 2.5 cm de asentamiento durante la impulsión.

No se ha desarrollado aun un método preciso, para dosificar mezclas por vía seca para cumplir con la resistencia dada, por lo que es fundamental la experiencia anterior con materiales, equipo, métodos y condiciones de obras similares o, en su defecto, efectuar pruebas previas a la construcción, para determinar las proporciones optimas.

En general podemos considerar que cada obra de mortero u hormigón proyectado es única, dadas sus condiciones particulares de diseño, emplazamiento, materiales, equipos y mano de obra, por esto, se hace necesario efectuar pruebas previas a la construcción, a fin de establecer las dosificaciones definitivas y afinar las metodologías de colocación. Esto es particularmente importante cuando se han especificado propiedades especiales, como altas resistencias mecánicas, o cuando se requieren varias mezclas distintas en una obra.

También es recomendable, efectuar pruebas previas a la construcción, cuando se experimentan nuevos materiales, como aditivos especiales, y cuando hay dudas sobre la granulometría o calidad del árido disponible.

En algunos casos, las pruebas previas a la construcción apuntan a verificar el efecto de la cantidad y espaciamiento de las enfierraduras u otras condiciones similares a las de obra, a fin de proveer una indicación confiable de la calidad que puede obtenerse de la estructura.

Usualmente se fabrican paneles sobre la base de un moldaje de respaldo de madera o de acero, con una superficie no menor de 50 * 50 cm. El espesor debe ser el mismo que en la estructura, pero no menor de 75 mm. Puede ser conveniente construir un panel con el mismo refuerzo de la estructura, para verificar que se obtiene una correcta colocación y compactación por detrás de las barras.

Debe fabricarse un panel separado para cada dosificación a considerar, y también, para posición de proyección a encontrar en la estructura (horizontal, vertical y sobre cabeza). Estos paneles se deben hormigonar con el mismo personal y técnica que se empleará en obra ( ocupando el mismo número de capas y el mismo espesor, manteniendo la boquilla en la misma posición, efectuando el mismo curado, etc.).

Una vez endurecida la mezcla, se extraen testigos cilíndricos ( o cubos) de los paneles. Los testigos deben tener un diámetro mínimo de 75 mm y una relación largo / diámetro de a lo menos 1. Una vez alcanzadas las edades requeridas, se someten a ensayo de compresión, efectuando las correcciones necesarias por esbeltez y/o forma según normas.

Las caras cortadas de los testigos, deben examinarse cuidadosamente, y deben exponerse superficies adicionales en los paneles, mediante aserrado o rotura a fin de verificar la homogeneidad y solidez obtenidas. Todas las superficies así expuestas deben ser densas, de aspecto uniforme, libres de laminaciones y contracciones de arena.

Cuando se requiera, pueden efectuarse ensayos adicionales de tracción, impermeabilidad, absorción, retracción por secado, resistencia a congelación y deshielo u otras propiedades, sobre testigos apropiados extraídos del panel de prueba.

Estas pruebas previas pueden efectuarse en paralelo con el inicio de la obra, o bien los testigos pueden extraerse de las primeras mezclas proyectadas en la estructura. Estos tienen la ventaja adicional de entrar hasta el soporte (por ej: roca u hormigón) y permiten examinar la adherencia.

En obras pequeñas, donde los materiales, dosificación, equipos y mano de obra han dado resultado satisfactorios anteriormente en obras similares, puede justificarse el obviar las pruebas previas de construcción.

2.3 Aplicaciones

Las primeras aplicaciones del mortero proyectado, la "gunita" de Akeley, fueron como recubrimiento (inicialmente como estuco y posteriormente como protección de estructuras de acero contra fuego y la corrosión).

En la actualidad, los morteros y hormigones proyectados han alcanzado una gran difusión, particularmente en obras que requieren rapidez en colocación y puesta en servicio, en estructuras con superficies extensas y/o de forma irregular, en elementos de bajo espesor, y en situaciones en las que la adherencia del hormigón con otros materiales sea importante.

Por lo anterior, las mezclas proyectadas se emplean principalmente en construcciones subterráneas, estabilización de taludes. Estructuras laminares, reparaciones y revestimientos en general.

Los morteros y hormigones proyectados, han encontrado un amplio campo de aplicación en estructuras y sistemas constructivos altamente especializado, como los siguientes:

Revestimiento de canaletas y depósitos sometidos a abrasión por arrastre de materiales.
Revestimiento de estructuras antiguas de hormigón, acero o madera expuestas a ambiente agresivo.
· Hormigones refractarios para construcción, mantenimiento y reparación de revestimientos de hornos, calderas, generadores, incineradores y chimeneas industriales. Nuevos procedimientos de aplicación en caliente y proyección en bancadas, para capas de mayor espesor, abren nuevos campos para el uso de mezclas refractarias proyectadas.

· Hormigón proyectado con fibras, con propiedades mejoradas de resistencia a tracción, flexión, corte, impacto y desgaste, ha resultado particularmente efectivo para consolidación de roca subterránea, protección de pendiente y reparaciones. En hormigón refractario, las fibras aumentan la resistencia al choque térmico, al daño por ciclos de temperaturas y al desarrollo de fisuras.

· Mezcla modificadas con polímeros, los qué presentan mayores resistencia a tracción y flexión, mejoran la adherencia y reduce la absorción. Se aplican para revestir depósitos y estanques de almacenamiento o proceso de materiales cáusticos o ácidos, canaletas y canchas de vertido de productos químicos y, en general, revestimiento, mantención y reparación de hormigones en ambientes altamente agresivos. Esto las hace especialmente convenientes para estructuras marinas y plantas industriales.

Una aplicación particular del mortero proyectado, es las estructuras de ferrocemento, sobre todo cuando se requiere una producción masiva y rápida.
Otra posibilidad son las construcciones tipo sándwich compuestas por una placa de material sintético (por ej: espuma de poliestileno o poliuretano). También se utiliza madera aglomerada, corcho y fibra de vidrio provista de mallas de acero por ambas caras, empalmadas mediante amarras transversales que sirven de superficie de aplicación, aislamiento y armadura para la mezcla proyectada. Una vez fijada en su lugar definitivo, se reviste por ambas caras con mortero u hormigón proyectado, constituyendo un panel de hormigón armado con aislamiento interna.

3.- Hormigón bajo agua



En las oportunidades en que debe colocarse hormigón en sitios inundados y no es posible agotar el agua por gravedad o mediante bombeo, puede ser necesario recurrir a la colocación de hormigón bajo agua.

Sin embargo, dado que en este caso la colocación adquiere algunas características particulares inherentes al hecho de que no existe visibilidad del hormigón en el sitio, lo cual impide ejercer un control efectivo que permita corregir los efectos que pudieran producirse, es necesario tomar precauciones especiales de dosificación y colocación, tales como las que se analizan en los párrafos siguientes.

En primer termino, la dosificación del hormigón empleado debe considerar las siguientes características generales:

Alta fluidez, con un asentamiento de cono comprendido entre 15 y 20 cm.
Consistencia muy cohesiva, con alto contenido de arena, pudiendo utilizarse para este objeto el coeficiente M del método de dosificación de Foury correspondiente a compactación nula.
Tamaño máximo del árido más grueso no superior a 40 mm.
Dosis de cemento mínima de 350 kg/m2 o, en caso de definirse esta por resistencia, un 25% superior a la correspondiente por este concepto.

Previamente al inicio de la colocación, debe efectuarse una planificación que establezca el sentido de avance y la cantidad de hormigón a colocar en cada punto de la ubicación del tubo o los tubos que se utilicen.

La colocación se inicia en cada punto de la colocación del tubo empleando un tapón flotante ubicado en la parte superior del tubo.

Una vez lleno el tubo, se levanta unos 10 cm del fondo para permitir el escurrimiento del hormigón que lo llena, alimentado en forma constante, de manera que este se produzca de boca llena, sin incorporación ni arrastre de aire, y a nivel superior lo mas constante posible. El extremo inferior del tubo debe permanecer constantemente embebido en el hormigón depositado en el fondo hasta completar la cantidad prevista.

A continuación, el tubo debe ser desplazado a una nueva ubicación, o bien recomenzar el proceso en un tubo adyacente si se emplean varios, repitiendo, el mismo proceso antes descrito.

Siempre que sea posible el hormigón deberá colocarse en seco en vez que tenga que colocarse bajo el agua, el trabajo deberá realizarse contando con una supervisión experimentada. Los principios básicos para el trabajo de concreto bajo el agua. Sin embargo deberán observarse los siguientes puntos especiales:

El revenimiento del concreto no deberá ser mayor que 12.5 cm, y el contenido de cemento deberá ser menor que 385 kg/m3. Es importante que el cemento fluya sin segregación; de ahí que el enfoque al efectuar el proporcionamiento sea el de obtener una mezcla cohesiva con una alta trabajabilidad. El uso de agregados redondeados, de un porcentaje mas elevado de finos, y de aire incluido ayudaría a obtener la consistencia deseada.

Entre los métodos para colocar concreto bajo agua se incluyen los siguientes: tubo-embudo (tubo tremie), bomba de concreto, cubetas de vaciado por el fondo, inyección de lechada a agregados precolados, sacos con fijador atravesado, obras con sacos y campana de buzo.

El tubo-embudo es un tubo liso, recto, lo suficientemente largo para alcanzar el punto mas inferior que se vaya a colocar desde una plataforma de trabajo sobre el agua. En la parte superior del tubo de fija una tolva. El extremo inferior del tubo deberá conservarse enterrado en el concreto fresco a fin de mantener un sello y de forzar que el concreto fluya hasta su posición por medio de la presión. El colado deberá ser continuo con la menor perturbación posible del concreto anteriormente colocado la superficie superior deberá mantenerse tan nivelada como sea posible.

El desarrollo de la bomba móvil para concreto con un cañón de radio variable ha facilitado grandemente la labor de colar concreto por debajo del agua.

Los cucharones de descarga por el fondo varían en cuanto a sus formas y capacidades. Las compuertas para la abertura del fondo son operadas por algún buzo o por medio de una cable de descarga desde la superficie. La parte superior del cucharón deberá estar cerrada con alguna cubierta de lona para proteger al concreto contra cualquier daño mientras se le hace descender.

La inyección de lechada de cemento a los agregados precolados ofrece ciertas ventajas al colar concretos bajo corrientes de agua.

Los sacos con fijador atravesado son sacos de lona reutilizables, con forma de salchicha, que se rellenan con concreto y hacen descender hasta donde se encuentran los buzos. En los extremos superior e inferior un nudo corredizo o una cadena con un fijador atravesado permiten la fácil descarga y llenado del saco.

Los sacos de arena a medio llenar con concreto plástico se pueden emplear en los trabajos pequeños, rellenando huecos o como obra temporal. El extremo amarrado no deberá dar hacia el exterior.

3.1 Fabricación del hormigón

Existe la posibilidad de fabricar hormigón en obra o en planta, dependiendo de las decisiones que debe tener el personal profesional, ellos se basaran principalmente en:

Volumen de hormigón y velocidad de hormigonado.
Disponibilidad de los insumos que pueden ser utilizados.
Personal especializado.
Maquinaria y materiales para fabricar hormigón.
Economía.

4.- Hormigón compactado con Rodillo vibratorio


Desde aproximadamente el año 1975 se ha venido utilizando en forma cada vez más extendida la técnica del hormigón compactado con rodillo vibratorio u hormigón rodillado.

Esta técnica consiste básicamente en el empleo de un hormigón de muy baja fluidez, no medible mediante el asentamiento de cono, por lo que es posible utilizar rodillos vibratorios para su compactación.

Estas características marcan una serie de diferencias con respecto a los hormigones convencionales, las que pueden esquematizarse en la forma que se resume a continuación.

4.1 Dosificación
Para el hormigón rodillado no son directamente aplicables los métodos de dosificación del hormigón convencional.

En primer termino, el tamaño máximo del árido grueso se fija principalmente por las condiciones de segregabilidad del hormigón, oscilando éste entre 3/4” y 3”, según sea la aplicación que se le dará.

Por su parte, para obtener la baja fluidez antes señalada, la dosis de agua normalmente necesaria varía alrededor de las cantidades que se señalan en la tabla siguiente según sea el tamaño máximo empleado en el hormigón:


Dado que no es posible el empleo del asentamiento de cono para medir la fluidez como referencia debe señalarse que las cantidades señaladas corresponden aproximadamente a un tiempo de 30 a 40 segundos en el plasticímetro de VeBe.

Para determinar la granulometría más adecuada para el hormigón puede utilizarse como punto de partida alguna curva de referencia similar a las del hormigón convencional, pero tal, que el contenido de partículas de árido grueso mayor que 5 mm no supere, ni que el contenido total de partículas de tamaño inferior a 0.08mm, incluso el cemento, sea inferior a los valores de la tabla IV.46 en primera aproximación:


Estas características del hormigón deben ser verificadas, por lo que antes de su uso en obra debe partirse empleando dosificaciones tentativas y verificar su comportamiento real en terraplenes de prueba, empleando los mismos equipos y técnicas constructivas que se emplearan en obra.

Esta verificación debe apuntar principalmente a la verificación del grado de compactación obtenido y de su segregabilidad.

4.2 Métodos constructivos

Debido a las características antes señaladas, para el hormigón rodillado es posible emplear tanto para el transporte, la colocación y la compactación del hormigón los métodos usados habitualmente para el movimiento de tierras, lo que, unido a métodos potentes de fabricación, como son los de producción continua de hormigón, deriva en la obtención de muy altos rendimientos de construcción.

De esta manera, el proceso constructivo normalmente considera las siguientes etapas:

Fabricación mediante equipos de producción continua tipo " pug-mili".
Transporte mediante camiones tolva, traíllas, cintas transportadoras o similares.
Esparcido mediante bull-dozer en capas de 20 a 40 cm de espesor.
Compactación mediante rodillo vibratorio de peso estático de diez toneladas.
Terminación superficial, cuando corresponde, mediante rodillos de neumáticos.

La metodología señalada ha hecho al hormigón rodillado especialmente apto para su empleo en obras masivas, como son las presas gravitacionales y los pavimentos, en las cuales con el desarrollo de procedimientos específicos de diseño y de construcción se ha logrado un uso muy intensivo en este tipo de aplicaciones.

4.3 Control de calidad

El principal parámetro a controlar en relación con el hormigón rodillado es su densidad. Para este objeto, posteriormente a la compactación del hormigón se efectúan determinaciones de la densidad en sitio, generalmente empleando densímetros nucleares. De esta manera, es posible establecer el grado de compactación obtenido y eventualmente, aumentar el número de pasadas del rodillo hasta obtener la densidad mínima prevista.

Por otra parte, durante la ejecución de los ensayos previos para la determinación de la compactación optima en sitio se efectúan ensayos en laboratorio que conduzcan a las mismas densidades, las cuales se emplean posteriormente para medir la incidencia de las variaciones de calidad de los constituyentes del hormigón.
Paralelamente con los ensayos de densidad se realizan ensayos de resistencia.

5.- Hormigón de alta resistencia


El hormigón de alta resistencia a temprana edad es un hormigón que alcanza su resistencia especificada a una edad más temprana que la que requiere un hormigón normal. El período en el que tenga que obtener una resistencia especificada puede variar desde unas cuantas horas ( e incluso minutos) hasta varios días. Se puede lograr un hormigón de alta resistencia a temprana edad haciendo uso de los ingredientes y de las prácticas de colocado tradicionales para el concreto, aunque a veces se necesitan materiales o técnicas especiales.

5.1 Formas de obtener un hormigón de alta resistencia a temprana edad

La alta resistencia a temprana edad se puede obtener por medio de uno o de alguna combinación de los puntos siguientes, dependiendo de la edad a la cual la resistencia especificada se tenga que alcanzar y de las condiciones de la obra:

El uso de cemento alta resistencia a temprana edad.
Un contenido elevado de cemento (356 a 593 Kg/m3)
Una baja relación agua - cemento (0.20 a 0.45 en peso)
Una mayor temperatura del hormigón fresco.
Una mayor temperatura de curado.
El uso de aditivos químicos.
El uso de humo de sílice.
· Un curado al vapor o en autoclave.

· Usando un aislamiento para retener el calor de hidratación.

· El uso de cementos de fraguado regulado o de otros cementos especiales.

El hormigón de alta resistencia a temprana edad se utiliza en:

En hormigones prefabricados para tener una rápida producción de elementos.
En las construcciones de alta velocidad colocadas en el lugar.
Para contar con una reutilización rápida de los moldajes.
Para construcciones en climas fríos.
Para reparaciones rápidas con el propósito de reducir los periodos de paralización del tránsito.
Para pavimentaciones rápidas de caminos ( permite poder abrir al tránsito 24 hr después de haberlo colocado) y para varios otros usos.

5.2 Factores a considerar en un hormigón de alta resistencia

(a) Para analizar las condiciones que debe cumplir un hormigón de alta resistencia es conveniente tomar como referencia los mecanismos por los cuales se produce la falla a compresión del hormigón.

(b) Falla por rotura del mortero de hormigón: para superar este tipo de fallas es necesario elevar al máximo posible la resistencia del mortero, para lo cual deben tomarse las siguientes medidas:

· Optimizar el tamaño máximo del árido grueso. Este influye indirectamente sobre la resistencia del mortero al inducir concentración de tensiones. Este punto debe ser evaluado cuidadosamente al estudiar un hormigón de alta resistencia, pues la experiencia indica que este óptimo, esta comprendido entre 3/8" y 1".

· Utilizar la misma razón agua cemento con la mínima cantidad de cemento posible. Para esta finalidad es importante considerar el empleo de un superplastificador.

· Cuidadosa compactación para eliminar aire atrapado.

· Arena gruesa.

(c) Falla por rotura del árido grueso: Esta falla es menos común y para preverla es necesario que el árido grueso presente una adecuada resistencia a la compresión.

(d) Falla por falta de adherencia entre árido grueso y el mortero: es el más difícil de mejorar, para esto se requiere del árido grueso, superficie rugosa, limpia, forma perfectamente cúbica.

Las condiciones señaladas indican adicionalmente que la mantención de las características exigidas a un hormigón de alta resistencia hacen necesario un permanente control de calidad, pues, especialmente cuando la resistencia especificada es alta, cualquier falla en el cumplimiento de estas condiciones pone en peligro su mantención en forma permanente.

6.- Ferro cemento


La tecnología del Ferrocemento es tan antigua como la del hormigón armado (alrededor de 1852), sin embargo, adquirió su actual desarrollo a partir de 1945, como una solución para la construcción de navíos y edificios de gran envergadura.

La fabricación del material ferrocemento consiste básicamente en la colocación de un mortero plástico ya sea manual o mecánicamente sobre mallas de acero convenientemente dispuestas, de manera que puedan sustentar el mortero y este penetre en su interior y las recubra totalmente.

Con el procedimiento descrito, si además las mallas son dispuestas de manera que tengan la forma del elemento que se desea construir, es posible obtener directamente terminados elementos de formas complejas, sin necesidad de recurrir a moldajes complicados.

Esta ultima es la característica que hace interesante la aplicación de este sistema constructivo, con el cual se han hecho numerosas aplicaciones, algunas de importante magnitud, entre las cuales pueden mencionarse:

Elementos prefabricados para viviendas, edificios, galpones y recintos para reunión de personas.
Silos y estanques para almacenamiento de granos y agua, respectivamente.
Estructuras para muelles y puertos tanto flotantes como submarinos.
Elementos decorativos y artísticos, tales como esculturas y muebles.

6.1 Colocación del ferrocemento

la primera fase de aplicación de este procedimiento constructivo incluye la colocación de las armaduras que van a ser embebidas posteriormente con mortero. Las armaduras utilizadas para este objeto son de tres tipos principales:

Las armaduras estructurales, es decir, las necesarias por razones de diseño de la pieza en construcción.
Armadura de soporte suplementarias, llamadas armaduras discretas, que están también constituidas por acero de tipo estructural de pequeño diámetro, generalmente entre 4 y 12 mm. Complementan el rol de las armaduras estructurales, pero su papel principal es servir de soporte a las mallas que se describen en el párrafo siguiente.
Mallas descritas en el primer punto, llamadas también armaduras difusas, que van uniformemente distribuidas en varias capas en la masa del elemento, las cuales sirven de soporte al mortero que rellena finalmente la pieza, apoyándose en las armaduras de soporte.

Su cantidad debe ser fijada de manera que, por una parte, proporcione un soporte adecuado al mortero, pero dejando los huecos necesarios para que este penetre y rellene con facilidad el espacio interior.

Deben ir además firmemente adheridas las armaduras de soporte mediante amarras de alambre espaciadas a no más de 3O cm.

Entre sí o mediante puntos de soldadura, de manera de construir un conjunto que mantenga inalterable su posición durante la colocación del mortero. Su cuantía oscila entre 1 y 8% según sea la magnitud de la pieza a construir.

Una vez colocadas las armaduras, se procede a la aplicación del mortero. Este debe ser dosificado en una proporción cemento / arena = 1:1.5 ó 2.5 en peso, la cual se elige de manera de tener una razón agua / cemento que, asegurando la fluidez necesaria para permitir la fácil penetración del mortero, permita obtener la resistencia especificada para el mortero.

Su colocación se efectúa generalmente en forma manual, depositando el mortero sobre mallas de armadura difusa y presionando con una llana para lograr la mayor compacidad posible. Esta colocación puede efectuarse en una o dos etapas.

En el primer caso, el mortero atraviesa todo el espesor del elemento, partiendo desde una cara hasta aparecer por la opuesta.

En el método en dos capas, el mortero se coloca desde una cara hasta aproximadamente la mitad del espesor, completando la colocación del resto aproximadamente una semana después de colocada la primera.

La terminación superficial se obtiene aislando la superficie en forma manual o bien con el empleo complementario de los moldes provisorios mientras se compacta.

La compactación del mortero se efectúa por vibración para eliminar al máximo posible el aire atrapado, y se complementa con la compactación manual durante la colocación.

La metodología descrita puede ser aplicada directamente en sitio o bien para la construcción de elementos prefabricados, lo cual aumenta el grado de sus posibilidades de aplicación.

7.- Hormigón celular autoclavado (HCA)



La elaboración del Hormigón Celular Autoclavado (HCA) es por un proceso ecológico y sin ningún grado de toxicidad. Se elabora a partir de 4 materias primas: arena, cal, cemento y yeso; estos 4 elementos se mezclan, agregándoles agua y un agente expansor en base a aluminio, que determina la expansión de la masa por la formación de millones de burbujas de aire uniformemente distribuidas en la mezcla.

El producto entonces pasa por un proceso de corte, según las dimensiones requeridas por el cliente. La consistencia del producto y la tecnología de corte de alta precisión, determinan la obtención de piezas macizas con variaciones dimensionales inferiores a 1,5 mm.

Finalmente se realiza un curado del material en autoclave, el que le otorga sus propiedades termomecánicas, además del característico color blanco. Así, se obtiene un material estable, listo para usar, que es empacado en pallets y almacenado para su comercialización.

7.1 Atributos del hormigón celular autoclavado

El Hormigón Celular Autoclavado (HCA) es un material de inigualables atributos, que hasta ahora sólo podían ser logrados por la combinación de diferentes materiales de construcción. Sus propiedades se traducen en una serie de ventajas constructivas, constituyéndose en una opción de superioridad comprobada para arquitectos, constructores, empresarios y usuarios, en construcciones residenciales, comerciales e industriales.

7.1.1 Resistencia y solidez

Las características del proceso productivo permiten la obtención de un material sólido y de alta resistencia, que puede ser utilizado tanto en muros exteriores como en tabiquería interior, cumpliendo con la Norma Chilena 2432 y la Norma Alemana DIN 1053.

Por ser un material liviano, reduce la carga sobre estructuras y fundaciones, lo que unido a su resistencia, se traduce en un buen comportamiento estructural ante la acción sísmica, lo que se ve confirmado por su exitosa utilización en países como Japón y Turquía.

7.1.2 Liviandad

Su baja densidad (600 a 700 Kg/m3) lo hace un material sumamente liviano, lo que representa grandes ventajas, como son menores costos de transporte, piezas de mayor tamaño, fácil manipulación del material en obra y rapidez de construcción.



7.1.3 Rapidez de construcción

El bajo peso y mayor tamaño de las unidades constructivas determina que estas sean fáciles de manipular y rápidas de ensamblar. Esto sumado a los bajos espesores de mortero adhesivo y los bajos requerimientos en terminaciones, resulta en menores tiempos de ejecución de las obras. La velocidad de instalación de unidades de Hormigón Celular Autoclavado puede ser hasta cuatro veces más rápida que la del ladrillo tradicional, a lo que debe agregarse que no posee límites de altura diaria.

El sistema constructivo mantiene el concepto de los métodos constructivos tradicionales ocupados en Chile, por lo que no requiere más que un breve entrenamiento para que cualquier maestro de construcción aprenda a utilizarlo.

7.1.4 Eficiencia y economía en construcción

El uso de Hormigón Celular Auto clavado (HCA) se traduce en una reducción de los costos de construcción y consecuente aumento en la productividad.

Menores costos de transporte y almacenaje.
Disminución de requerimiento de mano de obra
Cubicación precisa y control de materiales.
Máximo aprovechamiento del material, con baja producción de escombros.
Menor inversión en fundaciones.
Menores costos en materiales de terminación (estucos, etc.)
No requiere aislamiento térmico adicional.

7.1.5 Calidad y durabilidad

El Hormigón Celular Autoclavado (HCA) es símbolo de calidad de construcción. Resistente y con buen comportamiento sísmico; es un material muy durable, que no se degrada bajo condiciones climáticas extremas. Posee características de durabilidad superiores a las de otros materiales de construcción frente a la humedad, ciclos de congelación o deshielo, ataques químicos, etc.

En las construcciones con este material tanto los muros estructurales como los tabiques son muros sólidos.

El uso de Hormigón Celular Autoclavado (HCA) garantiza una construcción con excelentes características de resistencia, durabilidad, aislación, terminaciones, etc. con gran valor inmobiliario. Todo esto a un precio equivalente o inferior al de las soluciones constructivas tradicionales.

7.1.6 Resistencia al fuego

El Hormigón Celular Auto clavado (HCA) no contiene materias combustibles y es altamente resistente al fuego, satisfaciendo todas las exigencias y ofreciendo máxima protección contra incendios.



Es ideal para la construcción de muros cortafuego, especialmente en la que son construcciones de la industria minera, química y otras de alto riesgo. Su utilización en industrias o bodegas en que se manejan productos inflamables, disminuye la propagación del fuego en caso de incendios.

Por este motivo es también óptimo para la construcción de viviendas pareadas y de establecimientos comerciales.

7.1.7 Aislamiento térmico

El Hormigón Celular Auto clavado (HCA), con excelentes características de conducción y transmitancia térmica, se adelanta a las nuevas normativas técnicas nacionales relativas a la envolvente (muros exteriores) de las viviendas, presentando hoy una solución eficiente y económica frente a esta nueva exigencia.



Estudios realizados en Alemania demostraron que variaciones de temperatura de hasta de 70°C aplicadas a la superficie exterior de un muro de hormigón celular de 25 cm de espesor, orientación este y pintado de negro adicionalmente, se redujeron a variaciones de sólo 2°C en la superficie interior del muro.



Las propiedades únicas de aislamiento térmico de este material se traducen en bajos requerimientos de calefacción o refrigeración de ambientes, lo que implica ahorros substanciales en el consumo de energía para regulación térmica.

Esto es esencial en todo tipo de construcciones, especialmente teniendo en cuenta que el costo de la energía es cada vez mayor, además del daño ambiental que muchas veces implica.

El hormigón celular es especialmente adecuado para la construcción de industrias o bodegas en que se requieran niveles de temperatura controlada.

7.1.8 Resistencia a la humedad

La presencia de celdas esféricas cerradas, distribuidas homogéneamente en su estructura, determina una baja capilaridad y absorción de agua de las unidades de Hormigón Celular Autoclavado (HCA), las que presentan una absorción total final inferior a la de la albañilería de ladrillo tradicional.

7.1.9 aislación acústica

Al ser un material macizo, otorga una excelente aislación acústica, similar o superior a la de materiales tradicionales de construcción. Su estructura le confiere cualidades acústicas superiores a lo correspondiente a su densidad según la ley de Berger, ofreciendo gran aislación acústica, especialmente en frecuencias altas, como se observa en la tabla IV.51.



Relación entre nivel de frecuencia (Hz) de sonidos y coeficiente de absorción de decibeles en muros de HCA de 700 Kg/m3.

7.1.10 Material ecológico

El Hormigón Celular es compatible con la conservación del medio ambiente. Su proceso productivo utiliza materias primas abundantes en la naturaleza, no incluye sustancias nocivas, involucra un bajo consumo de energía y permite el reciclaje de residuos.

Las obras ejecutadas con este material son limpias, secas y producen muy poco desperdicio. No contiene substancias tóxicas ni produce ningún tipo de polución, por lo que no representa ningún peligro para la salud de las personas o del medio ambiente. Además, permite ahorros substanciales de energía por su capacidad de aislación térmica. Finalmente, la composición inorgánica del material no atrae ni favorece la formación de plagas.

Todo esto lo hace idóneo para la construcción de bodegas, especialmente de alimentos y productos agrícolas en general.

7.1.11 Unidad básica

Las unidades básicas cumplen los requerimientos para utilizarse en muros estructurales o tabiques divisorios, según su espesor; aportando sus excelentes cualidades de aislamiento térmico y acústico y pudiendo utilizarse en combinación con otros materiales.

Estas se comercializan en pallets con un volumen de alrededor de 2 m3 y con un peso seco de 1.400 Kg.

La construcción con unidades básicas es simple, ya que utiliza los sistemas tradicionales de albañilería armada o confinada.



8.- Hormigón pesado


Los hormigones pesados se utilizan como protección contra las radiaciones producidas en las plantas en base a energía nuclear. La obtención de estos queda condicionada al empleo de áridos bajo peso específico, para lo cual se obtienen normalmente de rocas mineralizadas o bien, aunque con menor frecuencia, se recurre a áridos constituidos por granalla o trozos metálicos.

8.1 Agregados

· OBTENCIÓN DE ROCAS MINERALIZADAS: las variedades mas usadas provienen de los minerales de fierro, tales como la magnetita, la ilmenita y la hematita, los cuales son sometidos a un proceso de chancado y selección, obteniéndose áridos cuyos pesos específicos oscilan entre 4.2 y 4.8 kg/dm3. Se utilizan también dentro de este tipo de áridos los provenientes de la barita, que proporciona áridos con pesos específicos comprendidos entre 4.0 y 4.4 kg/dm3.

OBTENIDOS A PARTIR DE DESHECHOS METÁLICOS: se obtienen a partir de trozos de barras de acero redondo, recortes de planchas de acero o granalla. Su peso específico es similar al del fierro, es decir 7.5 a 7.8 kg/dm3. Estos deben cumplir en líneas generales las mismas condiciones estipuladas para los áridos convencionales. Sin embargo, para su empleo debe tenerse en consideración que los áridos provenientes de minerales de fierro son muy fracturables debido a su construcción interna, por lo que están expuestos a variaciones de sus características durante su uso en obra, en especial de su granulometría y contenido de finos.

Los áridos obtenidos de deshechos metálicos presentan también algunas características de heterogeneidad, provenientes principalmente del estado de su superficie, la cual debe presentar algún grado de oxidación incipiente para favorecer la adherencia.

8.2 Resistencia

Es importante destacar que la resistencia de los hormigones pesados queda condicionada por la naturaleza de los áridos, no estando en relación estricta con su mayor densidad. Existe sin embargo, consenso entre los investigadores de la especialidad que, a igualdad de razón agua/cemento dan resistencias algo superiores a los de los hormigones convencionales.

8.3 Uso de hormigones pesados

El principal uso de los hormigones pesados ha sido de escudo protector contra las radiaciones provenientes de energía nuclear.

La capacitación de estas radiaciones depende del tipo de emisión que se trate, pudiendo indicarse que las ondas de corta longitud (rayos x, rayos gama) se necesitan la interposición de un elemento de la mayor densidad posible, para lo cual los hormigones pesados de cualquier tipo proveen una solución económica, al permitir disminuir el espesor de la pantalla de protección.

En cambio, la capacitación de partículas atómicas, como son los neutrones, requiere, además, la presencia de un alto contenido de átomos de hidrogeno en la pantalla, condición que es bien cumplida por los hormigones pesados provenientes de áridos de minerales de hierro hidratado, con un gran contenido de agua de cristalización y hormigones preparados con la mayor dosis de agua posible.
Además son utilizados en las fundaciones de elementos de excesiva esbeltez evitando el pandeo. Se puede aprovechar en el acopio como base para materiales de mucho peso.

9.- Hormigón fibra


Este hormigón contiene fibras de polipropileno virgen, fibrilizado de color transparente, con un alto módulo de elasticidad cuyas principales características son:

Baja conductividad térmica.
Nula conductividad eléctrica.
Alta resistencia a los medios agresivos.
Carencia de reacción frente a los elementos que conforman la mezcla de hormigón.

Durante el mezclado, las fibras se abren y se separan en millones de fibras individuales que se distribuyen uniformemente en todas las direcciones, actuando como un refuerzo secundario multidireccional, que absorbe con igual o mejor eficiencia que la armadura secundaria, los esfuerzos producidos por retracción durante su estado plástico.

9.1 Usos

Este hormigón es utilizado en:

Losas
Pavimentos viales, industriales y de aeropuertos
Shotcrete
Revestimientos exteriores
Estanques de líquidos
Silos
Paseos y zonas peatonales
Pisos para lecherías, chancherías, avícolas.

9.2 Ventajas

Oposición a la formación de fisuras:
Las fibras contenidas en el hormigón, controlan las microfisuras que se pueden originar durante las primeras 24 horas y detienen su desarrollo a macro fisuras, evitando que comprometan la estructura, permitiendo además que el hormigón desarrolle de mejor forma sus características. Los hormigones con fibra presentan una menor velocidad de evaporación de agua que reduce aún más la posibilidad de fisuramiento.

Buena trabajabilidad e impermeabilidad final de la estructura
La fibra otorga al hormigón en estado fresco, una mayor resistencia a la migración de agua, manteniendo la trabajabilidad requerida por mayor tiempo. En comparación con un hormigón sin fibra, este hormigón es más impermeable ya que reduce la absorción por capilaridad, esto significa finalmente un importante aporte a la calidad de la estructura.

Mayor resistencia al impacto y a la abrasión:
Gracias a la alta capacidad de absorber energía y la gran elasticidad de la fibra (factores que le permiten trabajar soportando esfuerzos y ligando la masa de hormigón) este hormigón presenta una mayor resistencia al impacto y la abrasión, que otorga una mayor vida útil a los elementos sometidos a cargas dinámicas
Una mayor durabilidad de los elementos o estructuras.

Fuente: http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Pag 1.htm


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