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.

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.

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.

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.

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.

Hormigón alta resistencia a temprana edad

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.

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.

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.