domingo, 29 de julio de 2012

EL HORMIGÓN Y LA TEMPERATURA.


En el capitulo 19 se estudiarán los efectos de  las temperaturas extremas en el hormigón fresco y
las precauciones que deben adoptarse. Ahora veremos su influencia en el hormigón endurecido.

El hormigón se comporta frente a las bajas temperaturas como si se tratase de una piedra natural,
siendo su porosidad, así como su grado de saturación en agua, las características que determinan
su comportamiento frente a  una  helada.  En efecto, al  congelarse el agua introducida  en los
capilares, aumenta de volumen y ejerce un efecto de cuña que fisura al hormigón.

En cuanto  a las altas  temperaturas, el hormigón se comporta  frente  a ellas experimentando una
serie de fenómenos físico-químicos que, en lo esencial, se resumen en la tabla 10.1.

El coeficiente de dilatación térmica,  “α” del hormigón varía con el  tipo de cemento y áridos, con la
dosificación y con el rango de temperaturas; oscilando entre 9,2x10-6 y 11x10-6 para temperaturas

comprendidas entre -15ºC y 50ºC. Como valor medio para los cálculos puede tomarse el de
es decir, 0,01 mm por metro y grado de temperatura, aproximadamente igual al
del acero. Por tanto, este valor es igualmente valido para el hormigón armado y puede aceptarse
hasta una temperatura de 150ºC.

Como los coeficientes de dilatación térmica de las diversas rocas que constituyen los áridos y de
la pasta de cemento,  no son  iguales, las  variaciones de temperatura provocan en  la masa  de
hormigón  movimientos  térmicos diferenciales que pueden amplificar su  sistema interno  de
microfisuras. Por ello, en los hormigones que hayan de estar sometidos a variaciones importantes
de temperatura, conviene escoger los materiales componentes de forma que su compatibilidad
térmica sea la mayor posible.

En el proyecto de estructuras de hormigón es necesario tener en cuenta los movimientos térmicos,
bien estableciendo  juntas de dilatación a distancias adecuadas (apartado 17.2.2), o bien  tomando
en cuenta los esfuerzos generados si la estructura no tiene libertad de movimiento.

El coeficiente de conductividad térmica del hormigón es mucho mas bajo que el del acero, siendo
sus valores respectivos: 1,1 y 45 kcal/m2 • h •ºC por termino medio.

            TABLA 10.1  ACCIÓN DE LAS ALTAS TEMPERATURAS SOBRE EL HORMIGÓN

domingo, 22 de julio de 2012

EN EL HORMIGÓN ENDURECIDO: Por la hidratación del cemento, cambieos térmicos, contracciones por secado.


Por la Hidratación del cemento.-  Estos  cambios pueden ser expansiones o contracciones,
dependiendo de la importancia relativa de dos factores opuestos: La expansión del gel nuevo debida
a la absorción del agua libre de los poros, o la contracción del gel debida a la extracción de agua por
la reacción con el cemento restante no hidratado. 

Influyen: la composición y finura del cemento (a mayor finura mayor contracción), la cantidad de agua
de mezclado, las proporciones de la mezcla, las condiciones y tiempo de curado.
En general las expansiones obtenidas durante los primeros meses no sobrepasan el 0.003%, en tanto
que las contracciones finales después de varios años suelen no ser mayores del 0.015%. ç


Por Cambios térmicos.-  El hormigón no restringido se expande a medida que se eleva la
temperatura y se contrae cuando  esta disminuye. El tipo de agregado influye mucho sobre la
expansión térmica del hormigón debido a las grandes diferencias en las propiedades térmicas de los
diversos tipos de agregados.

El primer agrietamiento debido a contracción por temperatura es por lo general mayor en primavera y
otoño, ya que las variaciones de temperatura en 24h es mayor en esas épocas del año.

Contracción por secado.-  No existe ningún cemento que no  experimente retracción.  Esta
contracción es causada por el secado y la contracción  del gel del cemento que se forma por la
hidratación del cemento Pórtland. 

Los factores que influyen en la contracción son:

1.  Tipo de cemento: tienen mayor contracción los cementos más resistentes y con ganancia de
resistencia más rápida.
2.  A mayor finura de molido de cemento corresponde una mayor retracción.
3.  La presencia de finos en el hormigón aumenta considerablemente la retracción.
4. Cantidad de agua de amasado está en relación directa con la retracción.

El hormigón armado se retrae menos que el hormigón en masa ya que las barras de acero se oponen
al acortamiento.

Por otra parte, todo elemento de  hormigón se encuentra sujeto a algún tipo de restricción del
movimiento, ya sea por causas internas (barras de refuerzo) o externas (unión con otros elementos,
fundaciones).

Debido a los cambios de volumen y a las restricciones de la estructura, se desarrollan esfuerzos de
tracción en el hormigón que exceden la resistencia a la tracción o la capacidad de deformación de
este, produciéndose agrietamientos en las estructuras.  La retracción no es una fuerza sino una
deformación impuesta, que provocara 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 mas
influencia cuanto mas 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.

Como  valores medios del acortamiento por retracción, cuando no sea necesaria su determinación precisa, pueden tomarse 0.35mm/m para hormigón en masa y 0.25mm/m para HºAº. Para una evaluación mas afinada, puede determinarse el acortamiento por retracción haciendo influir las variables que mas influyen en el fenómeno.

miércoles, 18 de julio de 2012

HORMIGÓN: PERMEABILIDAD Y ABSORCIÓN.



CONSIDERACIONES GENERALES
 
En las estructuras hidráulicas, en donde la impermeabilidad constituye una gran preocupación, la

permeabilidad puede ser más importante que la resistencia. La permeabilidad y la absorción también son importantes debido a su relación con las diversas acciones que dañan el hormigón.

El agua puede penetrar en un cuerpo poroso, como líquido o vapor, ya sea por atracción capilar, o impulsada hacia el interior de ese cuerpo bajo presión o introducida por una combinación de las anteriores. 

El movimiento del agua a través del cuerpo también puede comprender efectos osmóticos.

Para continuar con el capitulo se definirán tres conceptos inherentes a este.


Absorción es el proceso por el cual el hormigón ejerce atracción sobre los fluidos con los que está en contacto, de modo que las moléculas de estos penetren en el, llenando sus poros y capilares permeables.

Adsorción es la retención, adhesión o concentración en la superficie de un sólido, de sustancias disueltas  o dispersas e un fluido. Por lo general, cuando un sólido (hormigón) se halla en contacto con una disolución, la sustancia disuelta tiende a concentrarse en la superficie de contacto. Lo mismo ocurre con los gases que llevan alguna sustancia en suspensión.

Permeabilidad del hormigón al agua o al vapor es la propiedad que permite el paso del fluido o vapor a través del hormigón.

Todas las mezclas de hormigón absorben algo de agua y son permeables hasta cierto punto. Las pruebas con cargas hidrostáticas han indicado que ni el cemento Pórtland ni las mezclas hechas a partir de él son absolutamente impermeables. Sin embargo, existe abundante evidencia que indica que el hormigón y el mortero pueden hacerse tan impermeables que ninguna filtración ni humedad resulten visibles sobre la superficie opuesta a aquélla por la que entra el agua.

martes, 3 de julio de 2012

Método Marshall: Consideraciones Preliminares.



El Método de dosificación Marshall desarrollado por el Ing. Bruce Marshall, inicialmente fue utilizado por el 
Cuerpo de Ingenieros del Ejercito Norteamericano, actualmente es el método más utilizado para la elaboración de fórmulas de mezcla.

El criterio para conseguir una mezcla satisfactoria está basado en requisitos mínimos de estabilidad, fluencia, densidad y porcentaje de vacíos.

Este método determina el procedimiento para realizar los ensayos de estabilidad y fluencia de mezclas asfálticas preparadas en caliente, utilizando el equipo Marshall, determina  características físicas de las mezclas y analiza los parámetros que definen el contenido de asfalto. La estabilidad se determina empleando el principio de corte en compresión semi-confinada, sometiendo a la muestra a esfuerzos de compresión diametral a una temperatura de 60 ºC (140 ºF). La aplicación de esfuerzos y la rotura de las muestras se consiguen con un dispositivo especialmente proyectado para las pruebas de estabilidad.

El valor de estabilidad representa la resistencia estructural de la mezcla compactada y está afectada principalmente por el contenido de asfalto, la composición granulométrica y el tipo de agregado. El valor de estabilidad es un índice de la calidad del agregado.

Además, la mezcla debe tener la fluidez necesaria para que pueda compactarse a la densidad exigida y producir una textura superficial adecuada. El valor del Flujo representa la deformación producida en el sentido del diámetro del espécimen antes de que se produzca su fractura. Este valor es un indicador de la tendencia para alcanzar una condición plástica y consecuentemente de la resistencia que ofrecerá la carpeta asfáltica a deformarse bajo la acción de las cargas que por ella transiten.

El contenido óptimo de asfalto se determina, de acuerdo a recomendación del Instituto del Asfalto (Manual MS - 2), a través de la media aritmética de los porcentajes que llevan a:

La máxima estabilidad,

La máxima densidad de la mezcla y

Al volumen de vacíos de aire especificado.

Esta media debe ser verificada en relación al valor de la Fluencia y a los vacíos del agregado mineral (VAM), a fin de asegurar que la mezcla contenga un volumen de asfalto (Vb) suficiente, sin que el volumen de vacíos de aire (Vv) sea reducido a un valor inaceptable. Si no se cumplen las especificaciones, la granulometría del agregado debe ser modificada.

lunes, 2 de julio de 2012

Métodos de diseño de Mezclas Asfálticas.




El diseño de mezclas asfálticas en caliente se realiza mediante pruebas de estabilidad, utilizando uno de los siguientes métodos:

Método Marshall
Método de Nottingham
Método Hubbard-Field
Método Hveem
Método Triaxial de Smith
Investigaciones SHRP (“Strategic Highway Research Program”)