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HORMIGN MATERIALES

Construccin I. Materiales y tcnicas. 1er curso

rea de Construcci Curso 2012-2013

Revisin 10/12/2012 Autores: Joan Espins y Neus Mateu

NDICE

1 - El hormign. Definicin evolucin histrica

2 - Los componentes

Cemento

Granulados

Agua

3 - Elaboracin y puesta en obra

Hormign en masa

Vertido, Tendido y Vibrado.

4 - El hormign armado

Tipos de armaduras

Armado de acero

5 - Los encofrados

Tipos de encofrados

Recubrimientos

Separadores

El ambiente

6 - Evolucin y aplicaciones

1 - EL HORMIGN

Le Corbusier. Bajorrelieve Modulor. U. A. Marseille.

(Moldeado / escultura)

Flix Candela. Vuelta (grandes luces / tensin)

Estructura de hormign armado. Girona (esqueleto

oculto de los edificios)

Arquitectura de tapia

Orgenes (material a compresin)

Roma. Siglo I - V

El primer hormign que conoce la historia es el romano. La mezcla de cal y cenizas volcnicas (silicatos de

aluminio), como relleno de muros de doble hoja, da lugar a compuestos con capacidad de cimentando. Buena

capacidad de trabajar a compresin y gran durabilidad.

1824 (Revolucin industrial) J. Aspdin patenta el Cemento Portland. (...le concedieron la Patente Britnica BP

5022 titulada Una Innovacin en el Modo de Producir una Piedra Artificial, la cual ser designada con el trmino

"Cemento Portland").

Hasta entonces los nicos aglomerantes eran los de cal. El cemento es el componente ineludible del hormign.

El hormign, mezcla de: granulados, agua, cemento, aditivos y armaduras, estas ltimas en el caso del hormign

armado.

El cemento y el agua, reaccionan qumicamente y endurecen dando lugar a una "piedra artificial" con resistencias

a compresin muy elevadas. Esto permite conformar in situ grandes cantidades de material en forma de pasta

para conseguir volmenes importantes de materia ptrea con una nueva tecnologa.

En una primera fase el hormign se presenta como una masa plstica (justo despus de aadir el agua de

amasado), esto permite amoldarlo a medida y forma predeterminada.

Al hidratarse el cemento, y pasadas unas horas, el hormign se convierte en un material de la naturaleza de la

piedra, con suficiente resistencia, dureza y durabilidad.

La diferencia entre hormign y mortero para hacer revestimientos (extendidas) slo se encuentra en el tamao de

los granulados - los morteros no llevan grava - y en las dosificaciones de cemento-agua.

Evolucin histrica

Steven Holl. Apartamentos en Fukuoka (Japn)

Torre campanario romnico. Son

Arquitecturas polilticas y monolticas.

Versatilidad en las formas

El hormign prefabricado sigue el mismo proceso que el hormign "in situ" pero en taller,

cuando llega a la obra ya es un material conformado, es una pieza terminada a punto de

montar.

Formas, tcnicas y elementos de hormign.

FORMA TRANSFORMACION TECNICA ELEMENTOS

NO

CONFORMADO

AMORFO AMOLDAMIENTO ENCOFRADO CIMENTACION

PILARES

TECHOS

LLINDES

JACENAS

MUROS

AMORFOS APLICACION PROYECTADO MUROS

PEQUEO ADICION SUPERPOSICION BLOQUES

CONFORMADO BALDOSONES

PANELADOS

GRANDES

PIEZAS

FIJACION ATORNILLADO PANELES

Formas, tcnicas y elementos de hormign.

Extraccin de materias primas

3. Masa

El Worldwatch Institute seala que los edificios

consumen el 60% de los materiales extrados de la tierra

y su utilizacin, junto a la actividad constructiva, genera la

mitad del total de residuos y contaminacin.

La edificacin consume el 25% de las extracciones de

recursos de la litosfera. Cada m2 consume 2,5 toneladas

directos de materiales, 9000 MJ de energa y se emiten

ms de 700Kg de CO2; afectando a 7,5 toneladas de

recursos si tenemos en cuenta la mochila ecolgica y 23

toneladas si aadimos el agua necesaria para la

fabricacin.

Comparando la produccin en Catalunya de materiales

de la construccin con otros materiales o elementos, se

hace muy patente la importancia del impacto que

suponen estos materiales.

RECURSOS CANTIDAD (millones de tn.)

Cemento 7,50 Granulados 41,00 Cermica 2,4 Cereales 1,43 Fruta 1,16 Carne 1,41 Pescado 0,044 Leche 0,64

2 - LOS COMPONENTES

El Cemento:

Arcillas + caliza

calcinada

Al2O3 mSiO2 nH2O + CO3Ca

A partir de la mezcla de arcillas

y calcreas con mayor / menor

grado de impurezas se obtiene

mediante calcinacin Clinker.

El cemento

http://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/ArchivosImagenes/DVD05/CD07/6896__10_a_1.jpg

El cemento como aglomerante hidrulico

1. PROCESO DE OBTENCIN DEL CEMENTO EN POLVO

Trituracin de la arcilla y la caliza (piedra caliza)

Horno 1500 C hasta la sinterizacin (parte de los materiales se encuentran en estado

lquido)

Clinker

Molido

Adicin de yeso como regulador del tiempo de toma (toma = endurecimiento, "fraguado")

2. PROCESO DE HIDRATACIN DEL CEMENTO

Cemento + H2O. El cemento reacciona con el agua - reaccin qumica exotrmica (calor) -

Durante las 2 h primeras, es un material plstico, fcilmente moldeable.

Se producen subidas de temperatura, evaporacin del agua de amasado y

retraccin (contra la expansin del yeso)

3. TOMA DE LA PASTA CEMENTO / AGUA

De 12-14 h. segn los componentes

Pasado este tiempo el cemento tiene una cierta rigidez, pero no la final

A los 7 das adquiere 75% de la resistencia final. A los 28 das la final.

Sigue incrementando un poco ms la resistencia con los aos.

Cemento comn II (BM) Mixto puzolana y caliza

Resist. 32,5 N / mm2 Cemento comn II (B-L) con

caliza Resist. 32,5 N / mm2

El cemento. Presentacin en sacos.

Procurar la mxima compacidad del hormign a travs de la buena dosificacin de los

granulados.

Una buena curva granulomtrica dar lugar a un hormign de mnima porosidad.

La granulometra continua: gradacin de tamaos, de mayor a menor.

Los granos pequeos ocupan los huecos entre los granos ms grandes.

Si la gradacin de granulados es buena, la cantidad de pasta (agua-cemento) ser

mnima.

Mxima compacidad implica menos porosidad y mayor resistencia a compresin.

La presencia de huecos da lugar a patologas y quita resistencia a la pieza.

Vas de entrada de agua, corrosin de las armaduras ...

Por composicin

calcreas

granitos

ridos ligeros

esquistos

escorias

Por procedencia

de ro

de cantera

artificial

Tipo de granulados

Roca pudinga

Los granulados

Gravas y arenas. Diversidad de tamaos de los granos.

grava arena Mezcla grava-arena

Buena gradacin

granulados

http://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/ArchivosImagenes/DVD01/CD04/h2217_a.jpghttp://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/ArchivosImagenes/DVD03/CD02/h18516_a.jpg

La buena dosificacin de los ridos determinar la mnima

cantidad de pasta y por tanto la relacin agua / cemento ms

baja.

Relacin granulados - agua

1. El agua de amasado (dosificacin)

Hace reaccionar el cemento

Hay precisin en la dosificacin, pueden producirse capilares y zonas

no resistentes si se dosifica en exceso.

Para cada litro de exceso de agua el hormign pierde 0,2 N / mm2

de resistencia a compresin.

La relacin agua / cemento oscila entre el 0,45 y el 0,65.

El% de agua depende del tipo de ambiente y del tipo de hormign

La calidad de agua: todas las potables

limitacin del ion cloruro 3 gr. / l como mximo.

No son permitidas las aguas de mar ni salinas

2. El agua de curado (puesta en obra)

Debe permitir llevar a cabo las reacciones de forma adecuada

(exceso de calor ambiental)

Formas de curado: humedeciendo la superficie hormigonada

(horizontal)

El tiempo de curado dura hasta que el hormign ha alcanzado el 70%

de su resistencia de clculo.

Fisuracin por retraccin

El agua

fck

(KN/m2)

48.256

41.370

34.475

27.580

20.685

13.790

6.895

0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 Aigua/ciment

28 dias

3 dias

7 dias

1 dias

A ms cantidad de agua, la resistencia del hormign disminuye. La cantidad de

agua debe ser justamente la necesaria, y no ms, para hacer trabajable la pasta

en el momento de su puesta en obra.

Relacin agua - cemento

agua /cemento

3 - ELABORACIN Y PUESTA EN OBRA

Material compuesto. La piedra del siglo XX

Muy resistente a esfuerzos de compresin

Moldeable

Monoltico

Permite realizar piezas de gran tamao en contraposicin a las piezas de pequeo formato

Necesita un control exhaustivo de componentes y puesta en obra

Su proceso de fabricacin y puesta en obra es irreversible

No se inerte al ambiente atmosfrico donde est ubicado. Patologas

Puede ser el material esencial de la estructura de un edificio y tambin cierre

Hormign

El hormign en masa

Roca pudinga

Por propiedades

T

Tipo de hormign

HM / HA / HP

R

Resistencia caracterstica (Capacidad de soportar esfuerzos comp.)

Fck (N/mm2)

C

Consistencia (Grado de plasticidad de la mezcla)

Seca / Plstica / Tova /

Fluida

TM Tamao mximo del rido Siempre referida a "D"

A

Tipo de ambiente donde se sita la

pieza

I / IIa / IIb / IIIa / IIIb / IIIc /

IV

EJEMPLO DE HORMIGN:

HA-25/P/20/IYa

Hormign Armado.

Resistencia caracterstica 25 N / mm2 = 250 Kg / cm2

Consistencia Plstica

Tamao mximo del rido "D" 20 mm

Tipo de ambiente IIa (Stanos no ventilados, Piezas de hormign en cubiertas)

Dosificacin, fabricacin y nomenclatura.

Tiempo de amasado

Mximo 1,5 h. (Desde la incorporacin del agua hasta puesta en obra)

Retardadores de toma (Aditivo) proporcin mxima de 5% del peso del cemento.

Se deber considerar en el tiempo de desencofrar.

Tiempo de toma

Principio 1,5 h

Final 12 h

Resistencia a compresin

Resistencia inicial 30% a 2 das

75% en 7 das

Resistencia normal 100% a 28 das

Elaboracin del hormign.

Demandas : Hormign compacto sin disgregaciones pasta / granulados

Consistencia: Segn sistema de incorporacin a la obra determinar el sistema de

vertido: Bomba, cubilote, carretilla, canaleta directo de camin.

Vertido : No a alturas superiores a los 2 m. En estos casos tandas.

Tendido mediante rastrillos

La compactacin con barra (apisonado), con vibradores de aguja (pilares, jcenas,

elementos lineales) con reglas vibradores (techos).

No espesores superiores a 60 cm. siempre tratando de coser las capas.

Mucho mejor vibrar poco en muchos puntos que vibrar mucho en pocos puntos.

Vertido, tendido y vibrado.

Vertido con camin o tolva.

Vertido con bomba.

Tendido de un pavimento de hormign

Presencia de coqueras por poco vibrado

Tendido y vibrado

Consistencia del hormign. Cono de Abrams (Calidad)

Probetas de hormign fresco

RESISTENCIA A COMPRESIN

Resistencia inicial 30% a 2 das

75% a 7 das

Resistencia normal 100% a 28 das Por ejemplo: fck = 25 N / mm2 (250 Kg / cm2)

Resistencia del hormign (calidad)

4 - EL HORMIGN ARMADO

Disposicin de armaduras en una pieza a flexin.

El Hormign sometido a flexin responde con eficacia los

esfuerzos de compresin pero no es capaz de absorber

esfuerzos de traccin.

El acero es un material con un mdulo de elasticidad muy

elevado (14 veces el del hormign) capaz de responder de

forma favorable a tracciones importantes.

La razn de combinar hormign y acero en piezas a flexin

tiene que ver con su coeficiente de dilatacin trmico.

Los tipos de armado ms comn es el acero laminado en

caliente corrugado en barras o mallas.

E (N /

mm2)

(Kg /

m3)

E /

Diamante

Acero

Fibras de Carbono

Titanio

Vidrio

Ladrillo

Hormign

Madera

1'200

106

0'210

106

0'200

106

0'120

106

0'073

106

0'021

106

0'015

106

0'014

106

3500

7800

2000

4500

2400

3000

2500

500

343

27

100

27

30

7

6

28

Coeficiente de dilatacin trmica

Hormign = 1,0 x 10 -5

Acero = 1,2 x 10 -5

Esto permite que no aparezcan tensiones

perjudiciales debidas a los cambios de

temperatura.

La combinacin hormign-acero debe

garantizar una unin ntima entre ambos

materiales.

Las corrugas le proporcionan anclaje

mecnico en la masa del hormign.

Corrugas identificativas tipo

Combinacin hormign - acero

Disposicin de armaduras en una pieza a flexin.

Armado de muros

Armado de losas y forjados

Dimensionado armaduras y recubrimientos.

Proteccin armaduras. Buen recubrimiento

Vas de entrada de agua / humedad provocan

oxidacin y aumento de volumen. Fisuracin y

deterioro de la pieza.

Importancia de la compacidad. Si la armadura

queda bien rodeada con hormign de forma

homognea, el PH bsico del cemento protege

el acero contra la oxidacin. Importancia del

vibrado,dosificacin, y curado.

Separadores

Para conseguir este recubrimientos nominales se utilizaron separadores

Deben cumplir:

1. resistencia

2. rigidez

3. impermeabilidad

4. adherencia con el hormign

Varan segn el tipo estructural y existe una amplia gama en el mercado para cada caso.

Nudo defectuoso. Falta de espacio entre las armaduras

Diseados para cada caso los separadores

aseguran la distancia que hay que respetar entre la

cara interior del molde y la armadura, para que los

granulados y el caldo de cemento puedan recubrir el

armazn al 100%

Separadores

Separador de armaduras de losa de techo con azulejos de encofrado.

Separadores. detalle

Actualmente hay gran difusin de armados con fibra de vidrio (GRC) para piezas

prefabricadas de gran formato.

Tambin con grapas de acero y de polipropileno obteniendo grandes resistencias. (Soleras,

pavimentos)

Fibras de carbono (reparaciones o intervenciones especiales)

Armaduras de fibra Armaduras de grapas

Otros tipos de armaduras

5 - LOS ENCOFRADOS

Encofrado sencillo de madera de ms de un uso, acabado no visto por

dados a tierra.

Encofrado de dados y cimientos.

Encofrados verticales.

Encofrados. Estructuras temporales

Encofrados horizontales y vertical

Acabado

Encofrado. Tratamiento para el acabado visto.

Estabilidad de la estructura auxiliar

Planeidad, textura, nivel y plomo de las piezas de encofrado

Estanqueidad del molde

Dimensiones de la futura pieza

Empalmes futuros con otras piezas

Tipo de mostrador (En funcin del acabado deseado)

Apuntalamiento correcto del molde

Garras, Corbatas, tirantes (dywidags), grapas

Limpieza antes de hormigonar de los restos de chatarra

Humedecer el molde para no variar la relacin A / C

Posibilidad de desmoldar, desencofrantes

Cuando el encofrado es perdido no podremos comprobar el macizado del

elemento portante (importancia del vibrado) Ejemplo: casetones de hormign en

un forjado reticular.

Encofrados. Comprobaciones

Encofrado metlico para muro

Dywidags o separadores del encofrado

a dos caras

Encofrado de muros.

Encofrado perdido para el vaso de una piscina

Encofrado perdido.

Encofrado deslizante.

Encofrado perdido. viguetas autoportante y bovedillas cermicas.

Encofrado perdido de PVC para un forjado sanitario

Encofrado perdido. Casetones de PVC

Desencofrado

Desencofrado

Acabado. Rebabas y coqueras

Dependiendo de la zona geogrfica de ejecucin y del grado de proteccin respecto del ambiente de

contacto del elemento de hormign a realizar debe considerar la dosificacin y el tipo de

cemento a utilizar. La EHE (Normativa que regula el clculo y la ejecucin) establece diferentes

tipos de ambiente y regula dosificaciones y componentes.

La durabilidad del hormign depende directamente de:

1. La calidad del cemento y de la dosificacin (datos de proyecto en Central Hormigonera)

2. La calidad de la ejecucin. Puesta en obra. Climatologa

3. Situacin ambiental.

El ambiente

a) Tipo de hormign (HM; HA; HP)

b) Condiciones ambientales

c) Las dimensiones de la pieza y el armado

d) La resistencia de la pieza (f de las cargas)

HM : Hormign en masa

HA : Hormign Armado

HP : Hormign Pretensado

Parmetros que definen el hormign

6. EVOLUCIN Y APLICACIONES

SOLO ESTRUCTURA

Pilar - Jcena (estructura almbrica)

Pilar - Losa

In situ y prefabricado

ESTRUCTURA Y CUBIERTA. ESTRUCTURAS DE GRANDES LUCES

Bvedas, cpulas

Laminas plegadas

ESTRUCTURA Y CERRAMIENTOS

Del sistema murario al difuso.

Tectnicos y plasticidad. La importancia del acabado

El hormign visto a 1 o 2 caras

In situ y prefabricado

OTRAS APLICACIONES

SOLO ESTRUCTURA ------------------------------------------------ -----------------------

Soufflot, J.G. Iglesia de Santa Genevive (1756-1813)

Incorporacin de armados en sistemas comprimidos

Hennebique. Patente de hormign armado. 1900

Diferentes elementos patentados de hormign armado. (1902)

Perret, Auguste. Viviendas Rue Franklin 25bis (Paris, 1903)

Le Corbusier. Maison Domin (1914) - Precision (1930)

Le Corbusier. Villa Savoye (Poissy, Francia. 1928-1929)

Mangiarotti, Angel. Iglesia Mater Misericordia (Miln, 1957)

Maillart, Robert. Catalana de gas y electricidad (Barcelona, 1916-1917)

Nervio, Pier Luigi. Fabrica de lanas Gatti (Roma, 1953)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Prez, Pamies, y Bans. Facultad de econmicas y empresariales (Reus, 1991)

Khan, Louis I. Laboratorios Richards (Pensilvania, 1960)

Sistema de unin con postensado