jueves, 22 de julio de 2010

Parapetos, Postes y Pasamanos en los Puentes.

Se prevén en los bordes de las aceras o directamente de las calzadas para proteger a los peatones o a los vehículos. En algunos casos se prevén parapetos vehiculares entre la calzada y la acera y al borde de la acera postes y pasamanos peatonales.

1. Parapetos y barreras vehiculares

Cuando el propósito de la vía es para uso exclusivo de vehículos, se debe prever en el puente parapetos de hormigón, metal o madera o una combinación, de forma tal que garantice que el vehículo no salga del puente y asimismo sufra un daño mínimo, para lo que es aconsejable darle continuidad y buenos anclajes, cuidando la estética del puente.
En estos casos el reglamento AASHTO, recomienda tomar una fuerza horizontal total de 45 kN., la misma que puede ser fraccionada como se puede ver en la figura 4.8 donde se muestran algunos casos frecuentes.

 Figura 4.8  Parapetos y protecciones para puentes de autopista

2.  Postes y pasamanos peatonales.

Estos se disponen en pasarelas o puentes de ciudad donde las aceras y calzada coinciden con la sección de las calles. Sin embargo lo correcto es separar la calzada con los parapetos y barreras vehiculares detallados anteriormente y al borde de la acera los postes y pasamanos peatonales.
En los pasamanos peatonales se aplican simultáneamente cargas distribuidas  iguales a 0.75 kN/m. en el sentido vertical y  ± 0.75 kN/m. en el horizontal.

La altura del pasamanos superior debe llegar a 0.9 m., (ver figura 4.9.)

Figura 4.9.   Postes y pasamanos de pasarelas

3.  Parapetos, pestes, barreras y pasamanos mixtos.

Tratándose de puentes de ciudad en correspondencia con vías que permiten circular a los vehículos con velocidades apreciables o cuando las aceras resultan muy bajas se recomienda hacer los diseños con este tipo de parapetos, en los que hasta los 0.7 m. de altura se aplican las solicitaciones especificadas en el ítem  1, en cambio el pasamanos que llega a los 0.9 m. recibe las solicitaciones que se especifican en el ítem  2 (ver figura 4.10).

Figura 4.10.   Parapetos, postes y pasamanos mixtos

miércoles, 21 de julio de 2010

Carga Viva para Puentes de Carretera.

Según el reglamento AASHTO , la carga viva a considerar en el diseño de puentes debe ser:

  1. El camión de diseño.
  2. La carga equivalente.
  3. La carga de ejes tándem
  4. Otras cargas mayores (sobrecargas)

Al camión más pesado de las normas AASHTO , se le denomina H20-S16 ó HS20 y tiene un peso total de 36 toneladas americanas que equivale a 32.67 toneladas métricas.

1.  Camión de Diseño (Camiones tipo).

Adoptando la nomenclatura del sistema internacional y del AASHTO , se distinguen los tipos M y los MS.
Los camiones M están formados por dos ejes de ruedas espaciadas a 4.3 m. (ver figura 4.1)  con las ruedas delanteras pesando la cuarta parte de las traseras. Cada eje consta de dos ruedas las que están espaciadas a 1.8 m.
Pertenecen a este grupo los camiones M18 y M13.5 cuyos pesos son de 20 y 15 toneladas inglesas respectivamente (cada tonelada inglesa tiene 2000 libras). En unidades del sistema internacional los pesos de los ejes son los que se detallan en la figura 4.1.
Los camiones MS están formados por un camión M y su acoplado S, es decir que el M es el detallado anteriormente y su acoplado corresponde a la adición de un eje trasero cuya separación es variable entre 4,3 y 9.0 m. (ver figura 4.2).
Pertenecen a este grupo el MS18 y MS13.5 con pesos en toneladas inglesas de 36 y 27 respectivamente.
En todos los casos incluida la carga equivalente, el ancho mínimo de cada faja de trafico para el diseño es de 3 m. pudiendo alcanzar un máximo de 4.5 m.

2.  Carga equivalente.

Tiene la misma nomenclatura que los camiones M, cubriendo a su vez los correspondientes MS.
La carga equivalente esta constituida por una carga distribuida , que se puede aplicar por tramos o sectores acompañada de una sola carga puntual, que tiene valores diferentes según sea para corte o para momento flector .Esta carga abarca el ancho de una faja de tráfico mínima de 3 metros, en consecuencia se trata de una carga distribuida en superficie y una carga tipo borde de cuchillo
En la figura 4.3, se muestran estas cargas equivalentes aplicadas a un ancho mínimo de faja de 3 m., observándose una carga por unidad de longitud y otra puntual.
Esta puntual se aplica una sola vez en las líneas de influencia, sin embargo, existe un caso  en el que se aplican dos puntuales tipo borde de cuchillo y es cuando se calcula el momento máximo sobre un apoyo interior.

 Figura 4.1



 Figura 4.2
 Figura 4.3  Cargas equivalentes

martes, 20 de julio de 2010

Carga Viva en los Puentes.

La carga viva en los puentes está constituida por el peso de los vehículos más los efectos derivados por su naturaleza dinámica y móvil. Además, en el caso de los puentes urbanos, se debe considerar la carga viva peatonal en las veredas
Para evitar las confusiones que muchas veces se presenta, es necesario comprender y diferenciar adecuadamente lo que son estas distintas cargas:
-   Cargas reales que circulan por el puente,
-   Cargas máximas legales
-   Cargas de diseño

1. Las cargas reales.
Son cargas móviles que realmente circulan por un puente, estas son de magnitud y distribución muy variada, por ejemplo, un camión volvo de 26.5 toneladas tiene mayor peso que un micro-bus.

2. Las cargas máximas legales.
Son las cargas máximas que están autorizadas a circular libre­mente por las carreteras y puentes de la red vial. Cada país tiene al respecto sus normativas para el peso máximo por eje. Además, nuestro país es firmante de la decisión Nº 94 del Acuerdo de Cartagena que fija las cargas mínimas para el diseño de los puentes de la red vial de todos los países del Grupo Andino.

3. Carga viva de diseño.

La carga viva de diseño, es aquella que se utiliza para el diseño estructural. En vista del amplio espectro de tipos de vehículos que pueden actuar sobre un puente de carretera, lo que se hace es utilizar un sistema hipotético de cargas y no un sólo camión de diseño. Con dicho sistema de cargas, debe ser posible simular las condiciones más desfavorables que causan los vehículos reales normales.
La carga viva que el proyectista debe utilizar en el diseño se establece en Normas, Códigos o Especificaciones de diseño de puentes. En la fecha, en nuestro país no existe un reglamento para el diseño de puentes. Durante muchos años se ha utilizado las especificaciones americanas de la AASHTO y desde hace algunos años se emplea especificaciones como ser especificaciones españolas.
En esta sección nos referimos únicamente a la parte básica de la carga viva, es decir la componente vertical estática que transmiten los vehículos al puente. La amplificación dinámica y demás efectos derivados por la naturaleza móvil de la carga viva, son tratados más adelante.

lunes, 19 de julio de 2010

Cargas por Peso Propio y Peso Muerto en los Puentes

El  peso propio,(pp) es una carga que debe ser definida previo predimensionamiento de la estructura y en ningún caso debe ser menospreciada y tampoco exagerada ya que la limitación de la longitud de los vanos fundamentalmente se debe al peso muerto de las estructuras.
Para el prediseño se tiene una serie de datos que guardan relación con obras que ya han sido construidas.
Este peso depende de las dimensiones finales de los elementos; para su determinación se podrán usar los  valores unitarios de algunos materiales más empleados que se muestran en la tabla 4.1.


Peso muerto (carga muerta CM ), está constituido por el peso de todas las partes sobrepuestas del tablero que no forman parte de la estructura resistente, por ejemplo: capa de superficie de rodadura (asfalto), veredas, barandas, rieles, durmientes, cables, tuberías, balasto, etc. El peso muerto se calcula de acuerdo a las propiedades y dimensiones de los materiales en cada caso particular.

domingo, 18 de julio de 2010

Líneas de Influencia en un Puente.

Muchas estructuras están sometidas a la acción del paso frecuente de  cargas móviles en cualquier dirección y de cualquier magnitud, ya sean uniformes o concentradas. Como ejemplo podemos considerar las vigas o entramados de los puentes carreteros, cuando por estos existe tráfico, están siendo sometidas a la acción de car­gas móviles producidas por las ruedas de los coches o  camiones o de un sistema de cargas uniformes equivalentes al paso de los coches o camiones sobre la estructura. Otro ejemplo son las vigas o entramados de los puentes ferroviarios estos están sometidos a la acción de las ruedas de las loco­motoras que son  seguidas de un tren de carga uniforme de longitud indefinida. Estos ejemplos nos dan una idea de algunos tipos de cargas móvi­les que habrán de considerarse al proyectar un puente.

Para proyectar una viga o entramado que ha de soportar la acción de cargas móviles, es necesario determinar de alguna manera la posición de dichas cargas, que dará origen al máximo esfuerzo cortante, o al máximo momento flector en una sección, o al máximo esfuerzo de una barra del entramado. Téngase muy en cuenta que la posición de cargas que dé origen el máximo esfuerzo cortante en una sección no originará necesa­riamente el máximo momento flector en esta misma sección, es decir, que el sistema de cargas que de origen al valor máximo del momento flector en una sección puede no originar el máximo momento de flexión en otra sección cualquiera. Cuando se trate de buscar un máximo, ya sea del esfuerzo cortante, del momento de flexión o del esfuerzo en una barra, lo primero que hay que hacer es determinar la, posición crítica de las cargas móviles.
El estudio de las líneas de influencia nos propor­cionará un entendimiento de este problema y en muchos casos nos dará la mejor solución del mismo.

 

Para el diseño de puentes, las cargas móviles del trafico vehicular  generan fuerzas que varían constantemente, las cuales se pueden describir mejor usando líneas de Influencia

miércoles, 14 de julio de 2010

Empate por Línea de Energía para Flujo Supercrítico.

Con flujo supercrítico, en general, se establece la sección de control a la entrada de la tubería saliente, es decir que la capacidad de transporte de la tubería es mayor que la capacidad de entrada a ésta. Figura 3.19

Se busca entonces determinar la caída en el pozo, de tal manera que la elevación del agua en el pozo no sea mayor que la elevación de la lámina de agua en las tuberías concurrentes al mismo.

La entrada a la tubería de salida puede realizarse de manera sumergida o no, y esto depende del diámetro y el caudal de ésta.


Empate por Línea de Energía para Flujo Subcritico

Este tipo de empate es usado para cualquier diámetro y para régimen de flujo subcritico o supercrítico. En cualquier caso, el empate por línea de energía consiste en igualar la cota de energía del colector principal entrante al pozo, con la cota de energía del colector saliente (ver figura 3.18).

Al  realizar  el  empate  de  las  tubería  se  producen varias  pérdidas  de  energía; las  más importantes son la pérdida de energía por cambio de dirección y la pérdida debida a la intersección. La consideración de las pérdidas en el pozo, implica una diferencia de alturas entre la línea de energía saliente y la línea de energía del colector principal que llega al pozo


 Figura 3.18 Empate de los colectores por línea de energía

Empate por Cota Clave.

Este tipo de unión es empleado para empatar colectores cuyo diámetro sea inferior a 36” y cuyo régimen de flujo sea subcritico. Consisten en igualar las cotas claves de las tuberías de entrada y de salida; entonces la caída en el pozo es la diferencia de los diámetros de los colectores.( figura 3.17)

Para tener en cuenta la pérdida de energía producida en el pozo debido al cambio de sección, se puede dejar una caída en la clave, DHc , según el diámetro del colector de salida, asi:

 
Para alcantarillado pluvial se debe mantener continua la línea de flujo en las alcantarillas,
colocar las tuberías clave con clave.


Reglamentación para el Diseño de un Sistema de Alcantarillado.

Localización de los colectores

Las tuberias del alcantarillado pluvial deben extenderse por el eje de las calzadas, en la parte lateral derecha de las vias en dirección del escurrimiento de las aguas. Mientras que las del alcantarillado sanitario por el centro de la media calzada. Debido a que la localización está gobernada por razones de un servicio económico a los usuarios de ambos frentes de un manzano, lo que obliga a que las distancias de conexión sean equidistantes

Figura 3.13 Localización de los colectores


Profundidades de instalación de los colectores

La profundidad minima está regida por dos factores:

•    El colchón para evitar rupturas de tuberias ocasionadas por cargas vivas debe ser de 1.00 m para diámetros iguales o menores a 450 mm. Para diámetros mayores en cambio este colchón, será determinado mediante cálculos de la seguridad estructural de la tuberia.
•    Permitir la correcta conexión de las descargas domiciliarias al alcantarillado municipal, en el entendido de que ese albañal exterior tendrá como minimo una pendiente geométrica de 1% y que  la  cámara  de  inspección  interior  más  inmediata  al  paramento  del  predio  tenga  una profundidad minima de 0.90 m.

Para sistemas de alcantarillado pluvial, el recubrimiento minimo deberá ser de 1.00m pudiendo aceptarse,  por  requerimientos  de  proyecto  hasta  0.50  m,  debiendo  justificar  debidamente  esta situación.

Sin embargo, para asegurar un drenaje adecuado de los artefactos provenientes de industrias y habitaciones, con el objeto de evitar interferencias con los conductos de otros servicios públicos se aconseja profundidades de 1.0 a 1.50 metros4, para alcantarillas pluviales y 1.5 a 2.0 metros para alcantarillas sanitarias. Ver figura 3.14.

La profundidad máxima será aquella que no ofrezca dificultades constructivas mayores de acuerdo con la cohesión del terreno en que quedará alojado el conducto y que no obligue al tendido de alcantarillas auxiliares. La profundidad máxima será de 6.00 metros.

Diámetros mínimos

Los tamaños  minimos de las alcantarillas o colectores no están dictados por los requerimientos hidráulicos sino para evitar la obstrucción y facilitar la limpieza de las mismas. Según la Norma Boliviana NB 688, la selección del diámetro de las tuberias debe ser tal que su capacidad a caudal máximo permita al agua escurrir sin presión interior y con un tirante minimo para caudal minimo de
0.20 veces el diámetro ( 0.20 D), que logre transportar las particulas en suspensión. En casos excepcionales se podrá adoptar 0.15 D, si la velocidad real del agua supera los 0.60 m/s.

Por tanto se recomienda usar, como diámetros minimos, 150mm para alcantarillado sanitario.  Para alcantarillado pluvial  los  colectores secundarios tendrán un  diámetro minimo  de  200mm y  los colectores principales e interceptores un diámetro interno no menor a 800 mm.

Figura 3.14 Profundidad de los colectores

Velocidades mínimas y máximas

En el alcantarillado sanitario, se producen obstrucciones por el depósito de materiales de desecho, y particulas orgánicas, las que se arrastran con velocidades iguales o superiores a 0.3 m/s. En las alcantarillas pluviales, la materia sólida que entra en los colectores es arena y gravilla, siendo las velocidades de arrastre mayores a 0.3 m/s.

Las pendientes de fondo de los colectores deben ser tales que mantengan una velocidad satisfactoria de escurrimiento denominada de autolimpieza que impide la sedimentación de sólidos suspendidos, arena fina y gravilla, para lo cual se requiere una velocidad minima cuando la alcantarilla trabaje a tubo lleno de 0.6 m/s.

Cuando la topografia presenta pendientes fuertes, las alcantarillas, presentan altas velocidades de escurrimiento de las aguas residuales o pluviales, ocasionando abrasión en las mismas al contener sustancias tales como arena fina, grava y gravilla. Por esta razón se establece una velocidad máxima de 5m/s. para alcantarillado sanitario y 8 m/s para alcantarillado pluvial.


Pendiente mínimas y máximas

Los limites de velocidad minima y máxima fijadas para el funcionamiento óptimo de las alcantarillas determinan pendientes minimas y máximas para los diferentes diámetros de tuberias.
En  el  alcantarillado  sanitario,  los  tramos  de  la  red  donde  la  pendiente  es  minima,  deben  ser verificados por el criterio de la fuerza tractiva o tensión tangencial de arrastre 

La condición de autolimpieza de los colectores debe ser suficiente para crear una fuerza tractiva minima:

t = 0.15 Kg/m2    Para alcantarillado sanitario.

t = 0.10 Kg/m2    Para alcantarillado pluvial.

La pendiente máxima admisible es aquella para la cual se tenga una velocidad final de 5 m/s.
 

Coeficiente de rugosidad

En las alcantarillas, el coeficiente de rugosidad debe considerarse constante cualquiera sea el material empleado para su fabricación, cuando el agua fluya a más de la mitad de la sección y para los diámetros pequefios. La causa que determina un valor constante para el coeficiente de rugosidad independiente del material de la alcantarilla, es la presencia sobre la superficie interna de la misma de una capa grasienta, lisa, pegajosa y viscosa denominada manto biológico, originada por las aguas residuales. El valor de n será de 0.013 en alcantarillas sanitarias, para cualquier tipo de material de tuberia

Ubicación de las cámaras de inspección

•    En los arranques de la red, pudiendo servir a uno o más colectores. En algunos casos pueden ser sustituidas por los tubos de limpieza TL.
•    En todos los cruceros o esquinas de las vias.
•    En todo cambio de dirección o de pendiente.
•    En todo cambio de diámetro.
•    En la unión de colectores.
•    En los puntos donde se disefian caidas en los colectores.
•    En los puntos de concurrencia de más de dos colectores.
•    Las distancias máximas entre cámaras de inspección estarán en función de los equipos de limpieza previstos o disponibles, pero en ningún caso será mayor a 150 m.

Numeración de las cámaras de inspección

El sistema de numeración, consiste en colocar un número en la última cámara de inspección y seguir la numeración en forma consecutiva aguas arriba, los registros laterales serán numerados considerando como prefijo el número del registro de origen, como indica la figura 3.15

Figura 3.15 Numeración de las cámaras de inspección


Unión de los colectores

Para realizar el empate de los colectores en el pozo existen varios criterios:

1.         Empate por la cota clave (cota superior de la tubería).
2.         Empate por la cota solera de la tubería.
3.         Empate por el 80% de los diámetros.
4.         Empate por la línea de energía.

De los métodos anteriores, los más utilizados son el empate por cota clave (el más simple desde el punto de vista del cálculo), y el empata por línea de energía.

martes, 13 de julio de 2010

Clasificación de una Red de Alcantarillado.

No existe una regla general para la disposición de la red del alcantarillado, ya que esta se debe ajustar a  las condiciones fisicas de cada población. A continuación se presentan algunos esquemas que pueden ser utilizados como guias.

1. Sistema perpendicular sin interceptor

Es un sistema que puede ser utilizado para alcantarillado pluvial, ya que sus aguas pueden ser vertidas a una corriente superficial en cercanias de la población sin que haya riesgo para la salud humana ni deterioro de la calidad del cuerpo receptor Figura. 3.8

 
Figura 3.8 Alcantarillado perpendicular sin interceptor


2. Sistema perpendicular con interceptor

Este sistema es utilizado para alcantarillados sanitarios. El interceptor recoge el caudal de aguas residuales de la red y lo transporta a una planta de tratamiento de aguas residuales o vierte el caudal a la corriente superficial aguas debajo de la población para evitar riesgos contra la salud humana Figura 3.9.

 
Figura 3.9 Alcantarillado perpendicular con interceptor


3. Sistema perpendicular con interceptor y aliviadero

Es  adecuado  para  alcantarillados  combinados,  ya  que  el  aliviadero  permitirá  reducir  la  carga hidráulica pico, producida en el caso de una precipitación, que llegaria a la planta de tratamiento de aguas residuales. El caudal excedente de la precipitación es vertido por medio del aliviadero a la corriente superficial en cercania de la población sin riesgo para la salud humana, debido a la dilución del caudal de aguas residuales (el caudal de aguas residuales en un alcantarillado combinado es del orden del 3% del caudal total) Figura 3.10.

 
Figura 3.10 Alcantarillado perpendicular con interceptor y aliviadero

4. Sistema en abanico


Si se presentan condiciones topográficas especiales, puede adoptarse el esquema de abanico con interceptor o con aliviaderos, según sea el tipo de alcantarillado Figura. 3.11.

 
Figura 3.11 Alcantarillado en abanico

5. Sistema en bayoneta

Este sistema puede emplearse para alcantarillados sanitarios en donde existan terrenos muy planos y velocidades muy bajas, Figura. 3.12.

 
Figura 3.12 Sistema en bayoneta

Sistemas de Alcantarillados.

El sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberias y obras complementarias, necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la población y la escorrentia superficial producida por la lluvia.
Los sistemas de alcantarillado se clasifican según el tipo de agua que conduzcan, asi:

1.     Alcantarillado sanitario: Es el sistema de recolección diseñado  para llevar exclusivamente aguas residuales domésticas e industriales.
2.     Alcantarillado pluvial: Es el sistema de evacuación de la escorrentia superficial producida por la lluvia.
3.     Alcantarillado combinado: Es un alcantarillado que conduce simultáneamente las aguas residuales y las aguas de lluvia.

El tipo de alcantarillado que se ha de usar depende de las caracteristicas de tamaño, topografia y condiciones económicas del proyecto.
Al unir las aguas residuales con las aguas de lluvia, es decir un alcantarillado combinado, es una solución económica inicial desde el punto de vista de la recolección, pero no lo será tanto cuando se piense en la solución global de saneamiento que incluye la planta de tratamiento de las aguas residuales, ya que este caudal combinado es muy variable en cantidad y calidad, lo cual genera perjuicios en los procesos de tratamiento. Se debe procurar, entonces, hasta donde sea posible, una solución separada al problema de la conducción de aguas residuales y aguas de lluvia.

lunes, 12 de julio de 2010

Clasificación de las Aguas Residuales.


De no existir las redes de recolección de las aguas residuales, se pondria en peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además, se causarian importantes pérdidas materiales.
Las aguas residuales pueden tener varios origenes:

1. Aguas residuales domésticas: Son aquellas provenientes de inodoros, lavaderos, cocinas y otros elementos domésticos. Esta agua están compuestas por sólidos suspendidos (generalmente materia orgánica  biodegradable),  sólidos  sedimentables  (principalmente  materia  inorgánica),  nutrientes (nitrógeno y fósforo) y organismos patógenos.
2. Aguas   residuales   industriales:   Se   originan   de   los   desechos   de   procesos   industriales   o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, además de los componentes citados anteriormente, elementos tóxicos tales como plomo, mercurio, niquel, cobre y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado.
3. Aguas de lluvia: Proveniente de la precipitación pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, pueden contener una gran cantidad de sólidos suspendidos; en zonas de alta contaminación atmosférica, pueden contener algunos metales pesados y otros elementos quimicos.

domingo, 11 de julio de 2010

Recomendaciones y Pruebas Previas para todos los Aditivos con el Hormigón.

Ya que el tipo y cantidad de cemento, las modificaciones de la gradación del agregado o la proporción

de la mezcla pueden influir sobre la eficiencia del aditivo, resulta conveniente realizar pruebas previas para todos los aditivos con el hormigón que se va a usar en la obra. Como muchos aditivos influyen sobre más de una propiedad del hormigón, a veces de manera adversa, deben realizarse pruebas del aditivo respecto a más de una de las propiedades del hormigón. Como por ejemplo:

1.  Revenimiento. Método para la prueba de revenimiento del hormigón de cemento Pórtland; NB589; ASTM C143.

2.  Expansión. Método o prueba para determinar la eficacia de los aditivos minerales para evitar la expansión excesiva del hormigón debida a la reacción álcali-agregado, ASTM C441.

3.  Contenido de aire. Método de prueba para el contenido de aire del hormigón recién mezclado por el método de la presión; ASTM C231.

4.  Tiempo de fraguado. Método de prueba para el tiempo de fraguado de mezclas de hormigón por resistencia a la penetración; NB 1003-2; ASTM C403.

5.  Resistencia a la compresión. Resistencia a la compresión de cilindros moldeados de hormigón; NB639; ASTM C39.

6.  Resistencia a la flexión. Resistencia a la flexión del hormigón; NB640; ASTM C78.

7.  Resistencia a  la  congelación y  el  deshielo.  Sería  aplicable  cualquiera de  los  dos  métodos siguientes de prueba: ASTM C290-61T o C291-61T.

8.  Cambio de volumen. Método de prueba para el cambio de volumen del mortero y hormigón de cemento; ASTM C157.

Nota.- Probar el hormigón que contiene aditivos sólo respecto a la resistencia a la compresión puede conducir a la selección de un aditivo indeseable para la finalidad que se pretende. Como ejemplo, un hormigón con alta resistencia a la compresión y mala durabilidad para la congelación y el deshielo sería indeseable para la construcción de carreteras. Un hormigón con alta resistencia a la compresión y elevada contracción por secado sería indeseable para usarse en la mayor parte de las estructuras. La  evaluación  se  debe  hacer  sobre  el  efecto  total  del  aditivo  sobre  todas  las  características necesarias para el hormigón, en relación con su uso final.


A continuación se dan algunos consejos sobre el uso de aditivos:

  • En los hormigones armados o pretensados se tendrá cuidado al utilizarse como aditivos el cloruro de calcio y en general productos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros componentes químicos ya que pueden ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras. Con respecto a los cloruros se cumplirá los límites establecidos por las normas (tabla 4.4).
  • Como norma general, es aconsejable utilizar solamente aquellos aditivos cuyas características (y especialmente  su  comportamiento  al   emplearlos  en  las  proporciones  previstas)  vengan garantizadas por el fabricante. No obstante, debe tenerse en cuenta que el comportamiento de los aditivos varía con las condiciones particulares de cada obra; tipo y dosificación de cemento, naturaleza de los áridos, etc. Por ello es imprescindible la realización de ensayos previos en todos y  cada uno de los casos. Se deberá obtener toda la información precisa en relación con las características de los aditivos y su influencia sobre el hormigón y su armadura.
  • Se deberá conocer la dosificación recomendada; los efectos perjudiciales de una dosificación demasiado baja o demasiado elevada; la presencia eventual de productos perjudiciales (por ejemplo, cloruros) y, en su caso, el contenido de éstos; las condiciones en que debe efectuarse su almacenamiento, la duración máxima admisible de éste, etc., ya que la aplicación inadecuada puede provocar efectos contrarios a los requeridos. En general, los aditivos se usan en cantidades relativamente pequeñas. Por lo tanto, en la mayor parte de los casos, es importante que se use un equipo dosificador adecuadamente exacto.
  • Los aditivos deberán transportarse y almacenarse de forma que su calidad no resulte afectada por influencias físicas o químicas, para esto las condiciones de almacenamiento y utilización deben aparecer claramente especificadas en   los correspondientes envases, o en los documentos de suministro, o en ambos.
  • Si se va a utilizar dos o más aditivos  simultáneamente (ej. un aditivo reductor de la cantidad de agua y uno inclusor de aire), en un mismo hormigón, y existen dudas sobre su compatibilidad, es recomendable revisar los componentes, consultar a los fabricantes o con los distribuidores.                                                            
En ninguna condición, debe permitirse que dos aditivos de tipos diferentes se mezclen entre si, antes de su adición a la mezcladora.


sábado, 10 de julio de 2010

Aditivos Colorantes.

A menudo se adicionan pigmentos inertes al hormigón para darle color. Los aditivos colorantes deben ser estables en presencia de los álcalis y no tener efectos adversos sobre las características del hormigón. Estos se encuentran como colores naturales o inertes, o como materiales sintéticos, y se usan en cantidades de entre 2 y 10% en peso del cemento. Deben mezclarse por completo con el cemento seco o la mezcla de cemento seco, antes de la adición del agua. El uso de cemento Pórtland blanco, en lugar del cemento Pórtland gris, siempre dará por resultado colores más limpios.

 Un Colorante muy empleado como pigmento en el hormigón es el Ocre, que es una mezcla natural de oxido férrico, sílice y oxido de aluminio hidratado, cuyo color varia del amarillo al rojo.

Aparentemente, la adición de aditivos colorantes al hormigón no influye sobre la durabilidad, pero es posible que se requiera un aumento considerable sobre la cantidad normal de agente inclusor de aire para producir el contenido deseado de aire en el hormigón.

Puzlonas.

Una puzolana es un material silíceo o silíceo y aluminoso que, por sí mismo, posee poco o ningún valor cementoso pero, en la forma finamente dividida y en presencia de humedad reacciona con el hidróxido de calcio, a las temperaturas ordinarias, para formar compuestos que poseen propiedades cementosas.

Las puzolanas de uso más común son la ceniza muy fina, el humo silíceo y puzolanas naturales, estas últimas utilizadas en los cementos Tipo IP producidos en Bolivia.

En el hormigón plástico, las puzolanas producirán los mismos efectos físicos que los materiales finamente divididos; sin embargo, como las puzolanas son químicamente reactivas, se obtienen beneficios adicionales. Además de mejorar la trabajabilidad del hormigón, las puzolanas pueden reducir:

•          La generación de calor.
•          El cambio de volumen por cambios en la temperatura.
•          La Exudación.

También se pueden usar para proteger el hormigón contra la expansión destructiva causada por los agregados que reaccionan con los álcalis.

Ciertas puzolanas como la arcilla y la arcilla esquistosa calcinadas aumentan las necesidades de agua, lo que conduce a una mayor contracción por secado y el agrietamiento resultante; como consecuencia, debe tenerse cuidado en su selección y uso.

Las puzolanas influirán en las características siguientes del hormigón:

Reducción de Cemento.- Se puede reemplazar o sustituir parte del cemento Pórtland, por puzolana para obtener una resistencia igual (cementos Tipo IP). La resistencia producida por los aditivos puzolánicos se desarrolla con relativa lentitud, en particular a bajas temperaturas. Por consiguiente, debe continuarse el curado en húmedo durante periodos más largos, para desarrollar la resistencia potencial  de  ese  hormigón.  En  condiciones  favorables  de  curado,  las  resistencias  últimas  del hormigón que contiene puzolanas como reemplazo para parte del cemento serán más altas que las obtenidas sólo con cemento Pórtland.

Control de la reacción álcali-agregado.- Los componentes silíceos de ciertos agregados reaccionarán con los álcalis del cemento Pórtland. El término álcali se refiere al sodio y potasio presentes en pequeñas cantidades y se expresa en los informes y análisis del molino como óxido de sodio equivalente (%Na2O +  0.658*% K2O=%Na2Oe). Esta  reacción provoca una  expansión excesiva, agrietamiento y deterioro general del hormigón. Las pruebas de laboratorio y la experiencia en el campo han indicado que el uso de cementos de bajo álcali (menos del 0.6% de Na2Oe) o el uso de puzolanas, o ambas cosas, minimizan la reacción álcali-agregado, lo que entonces permite el uso de esos agregados. Las puzolanas varían en su capacidad para controlar la reacción álcali-agregado; por lo tanto, antes de seleccionar una puzolana para este fin, se deben llevar a cabo pruebas para determinar su eficiencia. Las puzolanas que han probado su eficacia en la reducción de la reacción álcali-agregado son algunos ópalos y rocas fuertemente opalinas, las arcillas del tipo de la caolinita, algunas cenizas muy finas, la tierra de diatomeas y las arcillas calcinadas del tipo montmorillonita.

Desarrollo del calor de hidratación.- Al reducir la cantidad de cemento Pórtland, por metro cúbico de hormigón, por puzolanas, se reducirá el calor total de hidratación. Esto resulta muy conveniente cuando se vacían grandes masas de hormigón, ya que se reduce la temperatura máxima, con la subsiguiente reducción en los esfuerzos térmicos y el agrietamiento al enfriarse.

Esta reducción en la generación de calor puede no ser conveniente cuando se vacían secciones relativamente delgadas en tiempo frío.

La adición de puzolana esta restringida en la NB-011 a un rango entre el 6 y 30% del peso del cemento, en los cementos Tipo I. Por ejemplo en COBOCE se reemplaza 8% del cemento por una puzolana en el cemento IP 40 y el 25% en el IP 30.

Aditivos Minerales Finamente Divididos.


Estos se adicionan al hormigón para aumentar el volumen de la pasta o para compensar la mala gradación de los agregados. Se pueden clasificar como químicamente  inactivos  (inertes),  puzolánicos  o  cementosos.  Las  tres  clases  influyen  sobre  el hormigón plástico de la misma manera. Los materiales puzolánicos y cementosos pueden contribuir al desarrollo de la resistencia en el hormigón y, como consecuencia, suelen requerir menos cemento para producir una resistencia dada.

Cuando  minerales  finamente  divididos  se  adicionan  a  hormigones  deficientes  en  finos,  la trabajabilidad mejora, reduce la razón y cantidad de exudación, y aumenta la resistencia. Cuando se adicionan polvos minerales a hormigón con finos suficientes, en particular a hormigones ricos en cemento Pórtland, en general disminuye la trabajabilidad para un contenido dado de agua; por lo tanto, aumenta la necesidad de agua y la contracción por secado y disminuye la resistencia. Por lo tanto,  estos  aditivos sólo  tienen  mérito  en  el  hormigón pobre  o  en  el  hormigón fabricado con agregados deficientes en material que pase un tamiz Nº 200.

La adición de polvos minerales finos disminuirá la eficiencia de los agentes inclusores de aire y, en general, tiene que aumentarse la proporción de ese agente inclusor cuando se adicionan estos polvos a la mezcla.

Los siguientes son ejemplos de aditivos minerales finamente divididos:

Material inerte: Cuarzo y piedra caliza molidos, Polvos triturados Cal y talco hidratados.

Tipos cementosos: Cementos naturales, Cales hidráulicas, Escoria siderurgica granulada.

Tipos puzolánicos: Estos se cubrirán ampliamente ya que es la única adición en los cementos producidos en Bolivia.

Adiciones para el Hormigón

En general las adiciones, a diferencia de lo que ocurre con los aditivos, se agregan al hormigón en

cantidades importantes, por lo que es necesario tenerlas en cuenta al determinar la composición volumétrica del hormigón.

Podrán utilizarse adiciones, para modificar favorablemente alguna de las propiedades del hormigón o conseguir ciertas características especiales tales como aislamiento térmico o acústico, determinada coloración, etc.

Tienen el carácter de adiciones, las escorias, cenizas volantes, ciertos polvos minerales, materiales

inertes, como los colorantes, materiales no minerales, de naturaleza orgánica, tales como ciertas resinas sintéticas. etc.

Al utilizar adiciones con el hormigón no deben sobrepasarse valores límites ya que, en caso contrario, pueden resultar perjudicadas la durabilidad del hormigón o la protección contra la corrosión, sin que esta influencia desfavorable pueda ser detectada mediante ensayos previos de corta duración.

Nota: Las  adiciones  de  naturaleza orgánica  sólo  podrán  utilizarse  previa  justificación mediante estudios detallados.

lunes, 5 de julio de 2010

Almacenamiento de los Aditivos.

Los aditivos deberán transportarse y almacenarse de forma que su calidad no resulte afectada por influencias físicas o químicas.

El almacenamiento se debe realizar en envases bien cerrados, en lugares secos, frescos y bajo techo. Para todos los casos deben seguirse las direcciones de almacenamiento que indique el fabricante.

Ciertos aditivos se embarcan en forma de polvo para ser disueltos en agua antes de su adición al hormigón. En esos casos, sólo deben mezclarse en tanques de almacenamiento para tener la seguridad de que se adicionan todos los componentes del aditivo para cada amasado.

Tanto la calidad como las condiciones de almacenamiento y utilización, deberán aparecer claramente.


domingo, 4 de julio de 2010

Dosificación.

Los aditivos se adicionaran según indicaciones del fabricante, por lo general en una cantidad menor

al 5% de peso del cemento, pudiendo ser en el agua de amasado, en el agregado, etc. Una dosificación que no sea la conveniente puede influir de forma indeseable, a veces opuesta a la que se quería  conseguir. Todos  los  aditivos  se  pueden  adicionar  después de  que  el  hormigón se  ha mezclado parcialmente. En ninguna circunstancia los aditivos deben adicionarse al cemento Pórtland antes de la adición del agua de mezclado.

Es posible que sea necesario adicionar dos o más aditivos de tipos diferentes a la mezcla de hormigón para obtener las características deseadas. La mayor parte de los aditivos son compatibles cuando se mezclan en el hormigón pero, en ninguna condición, debe permitirse que dos aditivos de tipos diferentes se mezclen entre si, antes de su adición a la mezcladora, ya que en la mayor parte de los casos, los aditivos reaccionarán provocando precipitación y pérdida de eficacia.

sábado, 3 de julio de 2010

Aditivos Expansores.

Aditivos que se expanden durante el período de hidratación del hormigón o reaccionan con otros componentes del hormigón para causar expansión, se utilizan para reducir al mínimo los efectos de la contracción por secado.

La expansión controlada producida por estas adiciones puede ser de la misma magnitud que la contracción por secado esperado o puede ser levemente mayor.

viernes, 2 de julio de 2010

Impermeabilizantes del Hormigón.


Estos aditivos pueden reducir la profundidad de los poros visibles y pueden retardar la penetración de la lluvia en el hormigón o bloques porosos, mediante un aumento de compacidad de los hormigones. Estos aditivos no se pueden considerar agentes para proporcionar hermeticidad al agua, ya que no evitarán el paso de la humedad.

Cuando un hormigón ha sido correctamente dosificado, confeccionado y colocado, resulta por si mismo impermeable, tanto más cuanto menor sea su red capilar, es decir, cuanto mayor sea su compacidad, y sólo se presentan problemas en fallas como los panales de abeja, las grietas y otras zonas en donde no podría ayudar un aditivo para dar hermeticidad al agua.

Tomando en  cuenta  lo  anterior, pueden  emplearse impermeabilizantes que  al  cerrar  los  poros capilares, mejoran la compacidad del conjunto. Pero es evidente que su efecto será nulo si tales poros y capilares no son relativamente pequeños, es decir, si el hormigón está mal dosificado o mal ejecutado. No se puede impermeabilizar un hormigón malo.

Aparte de los impermeabilizantes que se adicionan a la mezcla, existen impermeabilizantes de superficie, que se aplican sobre las caras expuestas del hormigón endurecido y actúan solo sobre un pequeño espesor del mismo.

jueves, 1 de julio de 2010

Agentes Inclusores de Aire en el Hormigón.


El rol de los agentes inclusores de aire o aireadores es introducir en el hormigón millones de pequeñas burbujas de aire, separadas y repartidas uniformemente. Estas micro-burbujas permanecen así durante el endurecimiento del material, de esta manera se mejora sensiblemente la resistencia al hielo y  a  las sales anticongelantes. Como resultado además se obtiene el  mejoramiento de la trabajabilidad y la disminución de la segregación.

A medida que el agua se congela, pasa por un cambio de volumen, este da por resultado una presión hidráulica que puede ser suficiente para desintegrar el hormigón. La evaporación del agua y la subsiguiente  cristalización  de  las  sales  para  deshielo  también  pueden  causar  un  fenómeno semejante. La experiencia de campo y en el laboratorio ha demostrado de modo concluyente que la inclusión adecuada de aire aumenta la resistencia del hormigón a la desintegración por congelación y deshielo, en un factor muy grande. Al satisfacer su finalidad, el aire incluido dará lugar a vacíos suficientemente cercanos como para reducir las presiones que tienden a desarrollarse.

De un 4 a 7% de aire incluido en relación al volumen del Hº, darán por resultado una durabilidad óptima. Los incorporadores de aire tienen como efecto colateral la disminución de la resistencia del hormigón, aproximadamente en un 5% por cada 1% de burbujas de aire introducidas (Figura 4.4)

En los casos en que una mezcla sea deficiente en el volumen de cemento, la inclusión de aire incrementará la  resistencia del  hormigón. Con mezclas más ricas, en  donde se  tiene volumen suficiente de cemento, debilitará la mezcla (figura 4.5). Sin embargo, este castigo en la resistencia es más que compensado por el aumento en la durabilidad que imparte el aire incluido.

En el hormigón plástico, los huecos de aire incluido tienden a bloquear los capilares, que constituyen las trayectorias naturales para el escape del agua de exudación1; por lo tanto, el hormigón con aire incluido tenderá a exudar menos que el hormigón sin ese aire, lo que permite realizar antes el acabado de la superficie del hormigón.

En el hormigón endurecido, estas burbujas de aire también tenderán a interrumpir los capilares, lo que da lugar a una menor absorción de agua. La inclusión de aire mejora mucho la trabajabilidad del hormigón y permite el uso de agregados deficientes en finos o mal graduados. Con la adición de aire incluido, para igual trabajabilidad, se puede reducir el agua de mezclado del 2 al 4% del aire incluido.
En los elementos pretensados mediante armaduras ancladas exclusivamente por adherencia, no podrán utilizarse aditivos inclusores de aire.

 
FIGURA 4.4  Efectos del contenido  de  aire  sobre  la durabilidad,  la  resistencia  a  la  compresión  y  el contenido requerido de agua del hormigón.


 FIGURA 4.5 Influencia  del  aire  incluido  sobre  la resistencia  del  Hº  con  distinto  contenidos  de cemento.

FIGURA 4.6 Contenido  de  aire  ocluido  según  el tamaño máximo del árido.