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INTRODUCCIÓN A HORMIGONES.
1. HORMIGÓN
• Etimología:
«Hormigón» procede del
término formicō (o formáceo),
palabra latina que alude a la
cualidad de «moldeable» o «dar
forma».
• Definición.
El hormigón o concreto es
un material compuesto empleado
en construcción, formado
esencialmente por
un aglomerante al que se añade
partículas o fragmentos de
un agregado, agua y aditivos
específicos.
El aglomerante es en la mayoría de las
ocasiones cemento (generalmente cemento Portland) mezclado con una
proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación.
Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro
medio, son los áridos (que se clasifican en grava, gravilla y arena).1 La sola
mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un agregado) se
denomina mortero. Existen hormigones que se producen con otros
conglomerantes que no son cemento, como el hormigón asfáltico que
utiliza betún para realizar la mezcla.
• Tipos de hormigón:
Hormigón ordinario.- También se suele referir a él denominándolo
simplemente hormigón. Es el material obtenido al mezclar cemento
portland, agua y áridos de varios tamaños, superiores e inferiores a
5 mm, es decir, con grava y arena.
Hormigón en masa.- Es el hormigón que no contiene en su interior
armaduras de acero. Este hormigón solo es apto para resistir esfuerzos
de compresión.
Hormigón armado.- Es el hormigón que en su interior tiene armaduras
de acero, debidamente calculadas y situadas. Este hormigón es apto
para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de
tracción los resisten las armaduras de acero. Es el hormigón más
habitual.
Hormigón pretensado.- Es el hormigón que tiene en su interior una
armadura de acero especial sometida a tracción.19 Puede ser pre-
tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigón
fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigón ha
adquirido su resistencia.
Mortero.- Es una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), es decir,
un hormigón normal sin árido grueso.
Hormigón ciclópeo.- Es el hormigón que tiene embebidos en su interior
grandes piedras de dimensión no inferior a 30 cm.
Hormigón sin finos.- Es aquel que solo tiene árido grueso, es decir, no
tiene arena (árido menor de 5 mm).
Hormigón aireado o celular.- Se obtiene incorporando a la mezcla aire u
otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón
baja densidad.
Hormigón de alta densidad.- Fabricados con áridos de densidades
superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita, hematita…)
El hormigón pesado se utiliza para blindar estructuras y proteger frente
a la radiación.
2. COMPONENTES DEL HORMIGÓN
Conglomerado (cemento)
Los cementos son productos que
amasados con agua fraguan y
endurecen formándose nuevos
compuestos resultantes de
reacciones de hidratación que son
estables tanto al aire como
sumergidos en agua.
Hay varios tipos de cementos. Las
propiedades de cada uno de ellos
están íntimamente asociadas a la
composición química de sus
componentes iniciales,
que se expresa en forma de sus óxidos, y que según cuales sean
formaran compuestos resultantes distintos en las reacciones de
hidratación.
Cada tipo de cemento está indicado para unos usos determinados;
también las condiciones ambientales determinan el tipo y clase del
cemento afectando a la durabilidad de los hormigones. Los tipos y
denominaciones de los cementos y sus componentes están
normalizados y sujetos a estrictas condiciones. La norma española
establece los siguientes tipos: cementos comunes, los resistentes a los
sulfatos, los resistentes al agua de mar, los de bajo calor de hidratación,
los cementos blancos, los de usos especiales y los de aluminato de
calcio. Los cementos comunes son el grupo más importante y dentro de
ellos el portland es el habitual.
Además del tipo de cemento, el segundo factor que determina la calidad
del cemento, es su clase o resistencia a compresión a 28 días. Esta se
determina en un mortero normalizado y expresa la resistencia mínima,
la cual debe ser siempre superada en la fabricación del cemento. No es
lo mismo, ni debe confundirse la resistencia del cemento con la del
hormigón, pues la del cemento corresponde a componentes
normalizados y la del hormigón dependerá de todos y cada uno de sus
componentes. Pero si el hormigón está bien dosificado a mayor
resistencia del cemento corresponde mayor resistencia del hormigón.
El cemento se encuentra en polvo y la finura de su molido es
determinante en sus propiedades conglomerantes, influyendo
decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas de su
fraguado y primer endurecimiento. Al mezclarse con el agua los granos
de cemento se hidratan solo en una profundidad de 0,01 mm, por lo que
si los granos fuesen muy gruesos el rendimiento de la hidratación sería
pequeño al quedar en el interior un núcleo inerte. Sin embargo una finura
excesiva provoca una retracción y calor de hidratación elevados.
Además dado que las resistencias aumentan con la finura hay que llegar
a una solución de compromiso, el cemento debe estar finamente molido
pero no en exceso.
El almacenamiento de los cementos a granel se realiza en silos estancos
que no permitan la contaminación del cemento y deben estar protegidos
de la humedad. En los cementos suministrados en sacos, el
almacenamiento debe realizarse en locales cubiertos, ventilados,
protegidos de la lluvia y del sol.
Un almacenamiento prolongado puede provocar la hidratación de las
partículas más finas por meteorización perdiendo su valor hidráulico y
que supone un retraso del fraguado y disminución de resistencias.
cemento Portland
El cemento Portland se obtiene al calcinar a unos 1500 °C mezclas
preparadas artificialmente de calizas y arcillas. El producto resultante,
llamado clinker, se muele añadiendo una cantidad adecuada de
regulador de fraguado, que suele ser piedra de yeso natural.
La composición química media de un portland, según Calleja, está
formada por un 62,5 % de CaO (cal combinada), un 21 % de
SiO2(sílice), un 6,5 % de Al2O3 (alúmina), un 2,5 % de Fe2O3 (hierro)
y otros minoritarios. Estos cuatro componentes son los principales del
cemento, de carácter básico la cal y de carácter ácido los otros tres.
Estos componentes no se encuentran libres en el cemento, sino
combinados formando silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que son
los componentes hidráulicos del mismo o componentes potenciales.
Otros cementos:
Los cementos de alta resistencia inicial, los resistentes a los sulfatos,
los de bajo calor de hidratación o los blancos suelen ser portland
especiales y para ellos e limitan o potencian alguno de los cuatro
componentes básicos del clinker.
El cemento siderúrgico se obtiene por molturación conjunta de clinker
de portland y regulador de fraguado en proporción de 5-64 % con
escoria siderúrgica en proporción de 36-95 %.Constituye la familia de
los cementos fríos.
La escoria se obtiene enfriando bruscamente en agua la ganga
fundida procedente de procesos siderúrgicos; en este enfriamiento la
escoria se vitrifica y se vuelve activa hidraúlicamente por su contenido
en cal combinada. La escoria por si sola fragua y endurece
lentamente, por lo que para acelerarlo se añade el clinker de portland.
El cemento puzolánico es una mezcla de clinker de portland y
regulador de fraguado en proporción de 45-89 % con puzolana en
proporción del 11-55 %.
La puzolana natural tiene origen volcánico y aunque no posee
propiedades conglomerantes contiene sílice y alúmina capaces de
fijar la cal en presencia de agua formando compuestos con
propiedades hidráulicas. La puzolana artificial tiene propiedades
análogas y se encuentran en las cenizas volantes, la tierra de
diatomeas o las arcillas activas.
El cemento aluminoso se obtiene por fusión de caliza y bauxita. El
constituyente principal de este cemento es el aluminato monocálcico.
Áridos.
Los áridos deben poseer por lo menos la misma resistencia y durabilidad
que se exija al hormigón. No se deben emplear calizas blandas,
feldespatos, yesos, piritas o rocas friables o porosas. Para la durabilidad
en medios agresivos serán mejores los áridos silíceos, los procedentes
de la trituración de rocas volcánicas o los de calizas sanas y densas.
El árido que tiene mayor responsabilidad en el conjunto es la arena.No
es posible hacer un buen hormigón sin una buena arena. Las mejores
arenas son las de río, que normalmente son cuarzo puro, por lo que
aseguran su resistencia y durabilidad.
Con áridos naturales rodados, los hormigones son más trabajables y
requieren menos agua de amasado que los áridos de machaqueo,
teniéndose además la garantía de que son piedras duras y limpias. Los
áridos machacados procedentes de trituración, al tener más caras de
fractura cuesta más ponerlos en obra, pero se traban mejor y se refleja
en una mayor resistencia.
Si los áridos rodados están contaminados o mezclados con arcilla, es
imprescindible lavarlos para eliminar la camisa que envuelve los granos
y que disminuiría su adherencia a la pasta de hormigón.
De igual manera los áridos de machaqueo suelen estar rodeados de
polvo de machaqueo que supone un incremento de finos al hormigón,
precisa más agua de amasado y darán menores resistencias por lo que
suelen lavarse.
Los áridos que se emplean en hormigones se obtienen mezclando tres
o cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una granulometría
óptima. Tres factores intervienen en una granulometría adecuada: el
tamaño máximo del árido, la compacidad y el contenido de granos finos.
Cuando mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las
necesidades de cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene
limitado por las dimensiones mínimas del elemento a construir o por la
separación entre armaduras, ya que esos huecos deben quedar rellenos
por el hormigón y, por tanto, por los áridos de mayor tamaño. En una
mezcla de áridos una compacidad elevada es aquella que deja pocos
huecos; se consigue con mezclas pobres en arenas y gran proporción
de áridos gruesos, precisando poca agua de amasado; su gran dificultad
es conseguir compactar el hormigón, pero si se dispone de medios
suficientes para ello el resultado son hormigones muy resistentes. En
cuanto al contenido de granos finos, estos hacen la mezcla más
trabajable pero precisan más agua de amasado y de cemento.
Agua.
El agua de amasado interviene en las reacciones de hidratación del
cemento. La cantidad de la misma debe ser la estricta necesaria, pues
la sobrante que no interviene en la hidratación del cemento se evaporará
y creará huecos en el hormigón disminuyendo la resistencia del mismo.
Puede estimarse que cada litro de agua de amasado de exceso supone
anular dos kilos de cemento en la mezcla. Sin embargo una reducción
excesiva de agua originaría una mezcla seca, poco manejable y muy
difícil de colocar en obra. Por ello es un dato muy importante fijar
adecuadamente la cantidad de agua.
Durante el fraguado y primer endurecimiento del hormigón se añade el
agua de curado para evitar la desecación y mejorar la hidratación del
cemento.
Ambas, el agua destinada al amasado, como la destinada al curado
deben ser aptas para cumplir su función. El agua de curado es muy
importante que sea apta pues puede afectar más negativamente a las
reacciones químicas cuando se está endureciendo el hormigón.
Normalmente el agua apta suele coincidir con la potable y están
normalizados una serie de parámetros que debe cumplir. Así en la
normativa está limitado el pH, el contenido en sulfatos, en ion cloro y los
hidratos de carbono.
Cuando una masa es excesivamente fluida o muy seca hay peligro de
que se produzca el fenómeno de la segregación (separación del
hormigón en sus componentes: áridos, cemento y agua).
Aditivos y adiciones.
Los componentes básicos del hormigón son cemento, agua y áridos;
otros componentes minoritarios que se pueden incorporar son:
adiciones, aditivos, fibras, cargas y pigmentos.
Pueden utilizarse como componentes del hormigón los aditivos y
adiciones, siempre que mediante los oportunos ensayos, se justifique
que la sustancia agregada en las proporciones y condiciones previstas
produce el efecto deseado sin perturbar excesivamente las restantes
características del hormigón ni representar peligro para la durabilidad del
hormigón ni para la corrosión de las armaduras.
Las adiciones son materiales inorgánicos, puzolánicos o con
hidraulicidad latente que, finamente molidos, pueden ser añadidos al
hormigón en el momento de su fabricación, con el fin de mejorar alguna
de sus propiedades o conferirle propiedades especiales. La EHE recoge
únicamente la utilización de las cenizas volantes y el humo de sílice,
determinando sus limitaciones. esta compuesto de piedra caliza triturada
en pedazos muy pequeños como el polvo, y de otro materiales como
químicos HQR (herqiros) entre otros
Los aditivos son sustancias o productos que se incorporan al hormigón,
antes o durante el amasado, produciendo la modificación de alguna de
sus características, de sus propiedades habituales o de su
comportamiento. La EHE establece una proporción no superior al 5 %
del peso del cemento y otros condicionantes.
Los de uso más generalizado son:
– Reductores de agua
– Superfluidificantes
– Acelerantes de fraguado
– Retardadores de fraguado
– Aceleradores de endurecimiento
– Hidrófugos
3. PREPARACIÓN DEL HORMIGÓN.
El hormigón o concreto es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos.
El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento (generalmente cemento Portland) mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, son los áridos (que se clasifican en grava, gravilla y arena). La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un agregado) se denomina mortero. Existen hormigones que se producen con otros conglomerantes que no son cemento, como el hormigón asfáltico que utiliza betún para realizar la mezcla.
¿Cómo hacer Concreto? El concreto es usado para todo, como por ejemplo patios y entradas de vehículos y para
hacer esculturas. Es versátil, a prueba de agua, y es económico, si estás dispuesto a
esforzarte haciendo lo que se requiere para su uso.
Pasos.
1
Planifica bien tu proyecto con Concreto. Hay
una secuencia de pasos que debes seguir para
obtener buenos resultados, y al seguirlos te
ahorrará muchos problemas más adelante.
2
Compra o junta la materia prima para tu
Concreto. Necesitarás cemento Portland
tipo 1 o 2, mampostería, arena de
construcción o alguna otra clase de arena
limpia, y si quieres puedes usar gravilla o
cal pulverizada.
3
Construye una caja para mezclar o
consigue una carreta buena y firme para
mezclar los materiales. Si es un proyecto
grande, debes rentar una mezcladora de
concreto para que haga la parte más difícil
del trabajo por ti.
4
Debes tener suficiente tiempo para
completar el proceso completo una
vez que empieces. Si el concreto es
para hacer un bloque grande, empieza
temprano en la mañana y consigue toda
la ayuda que puedas.
5
Construye la forma en donde estarás poniendo
el concreto. Asegúrala bien, nivélala y ajústala
bien, y luego mide cuidadosamente las
dimensiones para determinar el volumen en pies
cúbicos. Esto se hace al multiplicar el ancho X el
largo X la altura en pies. Como por ejemplo 5 pies
X 2 pies X .5 pies (6 pulgadas) = cinco pies
cúbicos.
6
Mezcla el cemento y la arena en un radio
de 1:2 o 1:3 en tu contenedor para mezclar.
El radio de 1:2 permitirá unas 3500 libras de
concreto por estrés de compresión por
pulgada cuadrada. El radio de 1:3 permitirá
un poco menos de 3000 por pulgada
cuadrada, lo que es lo normal para los
bloques de casas, cimientos y aceras.
NOTA: aunque abajo dice (paso 7) que la
gravilla en sólo “de relleno” y que no
afectará la fuerza de tensión, esto significa que al agregar gravilla el concreto no
se debilitara. Esto es verdad. Más bien, la gravilla refuerza al concreto, y algunos
dicen que el cemento con arena es sólo mortero, y no es concreto. Y SI la
temperatura afuera baja a los niveles para hacer escarcha aunque sea por
algunas horas durante las primeras 18 horas, la fuerza de sólo el cemento con
arena (1:3 como se describe arriba) se expone a debilitarse (menos del 50% de
la fuerza, mientras cuando se usa gravilla la fuerza se incrementa). Puedes
agregar demasiado cemento también (no tendría que ser más que una parte de
cemento con dos partes de arena en una mezcla de solo arena.
7
Agrega gravilla o cal pulverizada a la
mezcla seca con un radio de hasta cinco
partes de gravilla y una parte de mezcla
de cemento y arena. La gravilla no afecta
la fuerza de tensión del concreto al menos
que agregues demasiado que no haya
suficiente pasta de cemento para llenar los
agujeros en el concreto finalizado, esto
sólo actúa como un relleno, usando
espacio.
8
Empieza a agregar agua a la
mezcla lentamente, y mézclala
continuamente, hasta que tenga
la consistencia para que tome
forma.
9
Mezcla el concreto hasta que esté
uniforme y bien mezclado, y continúa
mezclando por 2 a 3 minutos más para
empezar con el proceso de hidratación,
que es lo que hará que concreto se
endurezca.
10
Coloca el concreto en la forma
que construiste, dando
golpecitos en las orillas para
deshacerte de las burbujas de
aire y para que se asiente, luego,
usando una rastra niveladora de
magnesio o una tabla lisa y
plana, nivela el concreto en la
superficie.
11
Deja reposar al concreto después de
haberlo nivelado hasta que se ponga firme
para darle el acabado sin dejar marcas de
herramientas.
12
Limpia las herramientas y el
contenedor donde hiciste la mezcla
en cuanto termines de usarlos.
Cosas que necesitarás.
Cemento Portland tipo 1 o 2
Arena limpia (agregado fino)
Pasta de cal (pasta de mezcla blanca de cal)
Gravilla (agregado grueso)
Guantes a prueba de agua
Pala, un azadón, u otra herramienta para mezclar y medir.
Carreta de construcción u otro contenedor para mezclar y para movilizar el
concreto.
Agua
Herramientas de acabado. Puedes incluir alguna rastra niveladora de madera o
magnesio, cuchara de albañil y escobillas de acabado.
CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL
TRABAJO EN HORMIGÓN FRESCO
Antes de comenzar hormigonado:
• Se ha de comprobar que el encofrado es impermeable, que no puede moverse y que tiene las medidas precisas
• Se ha de comprobar el número, diámetro, distancias, uniones y la limpieza de las armaduras.
• Se han de limpiar los encofrados, se han de fijar algunas aberturas de limpieza en la solera y se ha de humedecer el encofrado suficientemente y en el momento oportuno.
• Se ha de comprobar si todas las instalaciones se encuentran dispuestas para entrar en servicio y si la relación de mezclado es exacta.
Armaduras:
• Conviene asegura la armadura contra los desplazamientos y contra el pisoteo; en caso necesario se podrá disponer unos pasos.
• Hasta el momento de hormigonado las armaduras deben mantenerse libres de salpicaduras de hormigón, siendo precisa su eliminación en caso de que sucediera.
• Una vez hormigonado será preciso remover el espacio comprendido entre las armaduras mediante varillas, con el fin de desplazar las piedras gruesas aprisionadas entre ellas permitiendo la entrada y distribución de la mezcla.
• Las armaduras verticales han de colgarse para que no se hundan.
• Es precisa la protección de los hierros que sobresalen del hormigón fresco, de forma que el hormigón pueda fraguar son ninguna perturbación.
Proyecto de hormigón de cemento
Portland.
Consideraciones generales. El proyecto de un hormigón tiene por objeto determinar la combinación más conveniente de los agregados gruesos y finos a emplear, las cantidades de cemento portland, de agua de amasado y de aditivos (en caso de su empleo), al objeto de lograr un hormigón de cemento portland de adecuada trabajabilidad en estado fresco y apropiada durabilidad y resistencia mecánica en estado endurecido, de acuerdo a las condiciones de servicio a que se verá sometido el elemento estructural conformado. Los primeros métodos actualmente superados estaban basados en la experiencia de que el espacio vacío entre las partículas del agregado grueso resulta ser igual a aproximadamente un medio de su volumen aparente. La adición de este volumen de agregado fino llenaría los vacíos del agregado grueso. Tal suposición lleva a una relación de agregad fino a agregado grueso, generalmente 1:2.
Esta suposición resulta errónea ya que los vacíos tanto en el agregado grueso como en el fino dependen de la graduación de las partículas y de la forma de las mismas.
Los métodos actuales para el proyecto de hormigones están fundados básicamente en:
a) la relación ale de la pasta conglomerante; b) la consideración de la graduación de las partículas de los agregados componentes y del agregado compuesto (esqueleto granular), la forma y características superficiales de las mismas; c) la relación pasta conglomerante/esqueleto granular; d) el volumen sólido del hormigón de cemento portland fresco, suma de los volúmenes sólidos de sus componentes.
En consecuencia, en todo proyecto de hormigón debe considerarse: a) la adecuada selección de la relación agua efectiva/cemento; b) la necesaria consistencia del hormigón fresco, de acuerdo al método de compactación a utilizar; c) el tamaño máximo más adecuado del agregado grueso componente del esqueleto granular compacto, a componer; d) la estimación del agua de amasado necesaria para obtener la requerida consistencia del hormigón fresco, para la adoptada relación a/c de la pasta conglomerante. Si el hormigón contiene aire intencionalmente incorporado, en el cálculo de las proporciones en que intervendrán los materiales componentes, esta cantidad de aire debe ser tenida en cuenta en el volumen sólido total.
Resistencia del Hormigón:
Consideraciones Generales.
Las resistencias del hormigón, tanto a compresión, tracción y corte, y sus propiedades, como son el módulo de elasticidad y la relación de Poisson, son utilizadas por el proyectista para el diseño de las estructuras. Estas reciben la influencia de los tipos y cantidades de los materiales que conforman el hormigón, y la forma de puesta en obra. En virtud de esto, deben emplearse métodos de verificación de la calidad del hormigón.
El procedimiento usual es fabricar probetas, al mismo tiempo que se vacía la estructura, y considerar la resistencia de esa muestra como una medida de la resistencia del hormigón en la estructura. Los resultados que se obtengan a partir de los diferentes ensayos deben ser utilizados solo como una referencia ya que es posible que estos no reflejen las resistencias que alcanzara el hormigón en obra, debido a que las condiciones de puesta en obra, diferentes a las que se someten las probetas para los ensayos, afectan las propiedades del hormigón en obra. El objeto de este control es comprobar que la resistencia del hormigón que se vacía en obra es por lo menos igual a la especificada por el proyectista y que ha servido de base para los cálculos.
HORMIGÓN: PROPIEDADES.
Las principales Propiedades Generales que afectan al Hormigón Fresco son:
Trabajabilidad.
Es la facilidad con la que puede distribuirse el Hormigón dentro de los encofrados.
Debe tener la necesaria consistencia, para lo cual afectarán: la cantidad de agua, la forma y medida de los áridos, la cantidad de Cemento, la existencia de aditivos, y la presencia de cenizas.
También la correspondiente cohesión, que es la resistencia del material a segregarse.
Homogeneidad.
Se dice del material que tiene las mismas propiedades en todos los puntos. En el Hormigón se consigue mediante un buen amasado.
Y las que afectan al Hormigón Endurecido:
Densidad.
Es la cantidad de peso por unidad de volumen (densidad=peso/volumen) Variará con la clase de áridos y con la forma de colocación en obra.
La densidad de los Hormigones Ligeros oscilará entre los 200 y los 1500 kg/m3.
En los Hormigones Ordinarios:
Apisonados: 2000 a 2200 kg/m3
Vibrados: 2300 a 2400 kg/m3
Centrifugados: 2.400 a 2500 kg/m3
Proyectados 2500 a 2600 kg/m3
Los Hormigones Pesados pueden alcanzar los 4000 kg/m3. Este tipo de Hormigón es el utilizado para construir pantallas de protección contra las radiaciones.
Resistencia Mecánica.
Es la capacidad que tiene el Hormigón para soportar las cargas que se apliquen sin agrietarse o romperse.
Es diferente según el tipo de esfuerzos de que se trate: su resistencia a la compresión es unas diez veces mayor que su resistencia a la tracción. Esta baja resistencia a la tracción es la que llevó a incorporar varillas de Hierro o Acero al Hormigón, para conformar el Hormigón Armado.
Durabilidad.
Es la capacidad para resistir el paso del tiempo.
Porosidad.
La porosidad se considera la proporción de huecos respecto de la masa total. Influye en laresistencia, la densidad, y la permeabilidad del Hormigón.
Permeabilidad.
Es la capacidad de un un material de ser atravesado por líquidos o gases. La impermeabilidad del Hormigón es importante para su resistencia a los ataques químicos. Esta impermeabilidad depende en parte del exceso de agua en el amasado y del posterior curado del Hormigón.
4. HORMIGON FABRICADO EN CENTRAL.
Se entenderá como hormigón fabricado en central, al que se fabrica en un conjunto de instalaciones y equipos que, cumpliendo con las especificaciones que se contienen en los apartados siguientes, comprende: - Almacenamiento de materias primas - Instalaciones de dosificación. - Equipos de amasado. - Equipos de transporte, en su caso. - Control de producción.
Las centrales pueden pertenecer o no a las instalaciones propias de la obra. Para distinguir ambos casos, en el marco de la Norma 83001:2000, se denominará hormigón preparado a aquel que se fabrica en una central que no pertenece a las instalaciones propias de la obra y que está inscrita en el Registro Industrial según el Título 4º de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria y el Real Decreto 697/1995, de 28 de abril, estando dicha inscripción a disposición del peticionario y de las Administraciones competentes.
Planta de hormigón.
Planta de hormigón es una instalación utilizada para la fabricación del hormigón a partir de la materia prima que lo compone: árido, cemento y agua (también puede incluir otros componentes como filler, fibras de refuerzo o aditivos). Estos componentes que previamente se encuentran almacenados en la planta de hormigón, son dosificados en las proporciones adecuadas, para ser mezclados en el caso de centrales amasadoras o directamente descargados a un camión hormigonera en el caso de las centrales dosificadoras.
Tipos de plantas de hormigón.
La planta de hormigón se puede clasificar desde varios puntos de vista:
Según el tipo de hormigón que se produce:
Plantas de mezclado: para la producción de hormigón amasado. Incluyen
una amasadora, que es la encargada de homogeneizar la mezcla de hormigón.
Plantas de dosificado: para la producción de hormigón dosificado, a veces llamado
hormigón seco. La principal característica de estas plantas, es que carecen de
amasadora. La mezcla de componentes dosificados, se vierte en un camión
hormigonera que es el encargado de homogeneizar la mezcla.
Plantas de grava cemento: para la producción de una mezcla semi-seca de grava
con cemento. Normalmente este tipo plantas realizan la dosificación y pesaje de los
componentes en modo continuo.
Según la movilidad de la planta:
Plantas fijas: son las instalaciones destinadas a un centro productivo con una
localización fija. La estructura de la planta se diseña e instala de con la idea de no
ser trasladada a lo largo de la vida útil de la instalación.
Plantas móviles: son las instalaciones destinadas a trabajar en una obra o proyecto
concreto. Tras la finalización del mismo, la planta es desmontada, trasladada y
ensamblada en otro lugar de trabajo. La estructura de la planta, suele incorporar un
tren de rodadura, de manera que se necesita solamente una cabeza tractora para
realizar el transporte de las principales partes de la planta.
Plantas modulares: aquellas instalaciones destinadas a trabajar en varias
localizaciones diferentes a lo largo de su vida útil, al igual que las plantas móviles.
En este caso, la planta no se fabrica con sistema de rodadura, sino que se diseña
en diferentes módulos estructurales, fácilmente transportables mediante medios
estandarizados (plataformas, contenedores, flat-racks...) El montaje de los
diferentes módulos es rápido, ya que todos los elementos de la instalación están
previamente preinstalados dentro de cada módulo.
Según el sistema de acopio de áridos:
Según el lugar donde se almacenan los áridos que serán utilizados en el proceso de fabricación, tenemos dos tipos de plantas:
Plantas verticales. En este tipo de plantas, el acopio de áridos se realiza en la parte
superior de la planta, de manera que debe hacerse una elevación de los mismos
previa al almacenamiento. La ventaja de este sistema es que los áridos se
encuentran justo por encima del nivel de amasado/dosificado, de manera que la
descarga de los mismos en el momento justo en que se demandan es muy rápida,
obteniendo de esta manera grandes producciones y buenos rendimientos sobre la
capacidad máxima teórica de la amasadora (en el caso de producción de hormigón
amasado)
Plantas horizontales. Mediante este otro tipo de planta, el acopio de áridos se realiza
a nivel del suelo, y no sobre el nivel de amasado/dosificado de la planta. En el
momento en que se demanda el árido para la producción de hormigón, éste se
dosifica y eleva hasta la planta de hormigón. La ventaja de este sistema, es que el
conjunto estructural de la central resulta más sencillo, al no tener que acopiar una
gran cantidad de árido sobre la estructura de la planta.
Elementos de la planta de hormigón.
Batería de tolvas. Se trata de conjunto de recipientes de gran capacidad
(generalmente desde 10 m³ hasta 200 m³) en los que se almacena el árido que será
utilizado en el proceso de fabricación. El número de recipientes será igual al número
de áridos diferentes que se utilicen en la planta (normalmente entre 3 y 8)
Sistema de pesaje de áridos. Para la correcta dosificación del árido en la central de
hormigón, es necesario un sistema que pese la cantidad programada. Lo más
común es utilizar un sistema de cinta pesadora que pesa los diferentes tipos de árido
por adición dentro de un mismo ciclo de pesaje, o un sistema de tolvas pesadoras
independientes que pesan por separado cada tipo de árido. El elemento medidor
más utilizado el la célula de carga, que va incorporado a cualquiera de los dos
sistemas anteriormente mencionados.
Sistema de elevación y transporte de áridos. Para elevar y transportar los áridos
bien sea antes del acopio, o después del mismo, se utilizan diferentes soluciones.
Las más habituales son las cintas transportadoras, que es el sistema más fiable y
con menor mantenimiento. Otra alternativa son los elevadores de cangilones, que
ofrecen menos durabilidad, mayor mantenimiento, menor capacidad, aunque por
contra presentan la ventaja de ocupar menor espacio en planta. Una tercera
alternativa es la elevación por skip, que transporta el árido mediante ciclos de carga,
y presenta una alternativa intermedia en lo referente a ocupación de espacio entre
la cinta y el elevador de cangilones.
Silos de cemento: Es el elemento de almacenamiento del cemento y del filler. Sus
capacidades van desde los 30 a los 1.000 m³ . Incorporan sistemas de filtrado de
cemento, válvulas de seguridad de sobrepresión, sistemas de niveles de cemento y
sistemas fluidificadores, para evitar la aparición de bóvedas en la masa de cemento
almacenado. La extracción del cemento, se realiza mediante alimentadores
alveolares o directamente por gravedad.
Transportadores de cemento. El método más utilizado es el transportador de tornillo
sinfín.
Sistema de pesaje de cemento. Se utiliza báscula o tolva pesadora con células de
carga incorporadas.
Sistema de pesaje de agua. Se utiliza báscula o tolva pesadora con células de carga
incorporadas. Como alternativa más económica puede utilizarse un contador de
agua, que realiza una medición volumétrica.
Amasadora. Utilizada en las plantas de hormigón amasado. Dependiendo del tipo
de hormigón a producir, de la viscosidad del mismo, del nivel de homogeneización
deseado, del tamaño de los áridos, se utilizará un tipo u otro de amasadora de las
disponibles en el mercado. Los principales tipos de amasadoras son: de doble eje
horizontal, de eje vertical, planetaria, de tambor y contínua.
Sistema de control. Las plantas de hormigón son instalaciones completamente
automatizadas, con sistemas integrados de control de peso y producciones. El
gobierno de los elementos de la planta se realiza mediante sistemas PLC o
mediante miocroprocesadores.
Existen otros elementos más o menos utilizados en la plantas de hormigón, como
pueden ser los sistemas de dosificación de aditivos, sistema de dosificación de
fibras, sistemas neumáticos de carga de cemento, etc... Su incorporación o no
dependerá de cada planta y del tipo de hormigón a fabricar.
5. HORMIGÓN FABRICADO EN OBRA
CONSIDERACIONES GENERALES.
Una vez determinada la dosificación más conveniente se procede a la fabricación del hormigón. Para ello es necesario: − Almacenar las materias primas.
− Disponer de unas instalaciones de dosificación adecuadas
− Disponer también del correspondiente equipo de amasado. La Instrucción española distingue dos formas de preparar el hormigón.
a) Hormigón no fabricado en central
Es el fabricado en hormigoneras en obra. Su empleo no es aconsejable salvo en obras de poca importancia, por las grandes dispersiones que resultan de este tipo de preparación.
HOMOGENEIDAD Y UNIFORMIDAD.
Será necesario efectuar los ensayos pertinentes para comprobar la homogeneidad de un hormigón (mantenimiento de las características dentro de una misma amasada), así como la uniformidad del mismo (mantenimiento de características similares entre distintas amasadas). a) La homogeneidad del hormigón se analiza determinando la dispersión que existe entre características de dos muestras tomadas de la misma amasada, (entre ¼ y ¾ de la descarga) para comprobar la idoneidad de los procesos de dosificación, amasado y transporte.
b) La uniformidad del hormigón se estudia evaluando, mediante el coeficiente de variación, la dispersión existente entre características análogas de distintas amasadas. Para ello, normalmente, se utilizan los valores de la resistencia a compresión a 28 días.
FORMAS DE ESPECIFICAR EL HORMIGÓN.
Por resistencia El suministrador establecerá la composición de la mezcla y garantizará las características siguientes: − Tamaño máximo del árido − Consistencia − Resistencia característica − Contenido máximo de cemento por m3 de hormigón (para evitar problemas de retracción y de calor de fraguado excesivos). Por dosificación Sólo recomendable para casos de hormigones sin función resistente; o bien, en el otro extremo, para casos de hormigones especiales cuya composición se ha especificado previamente en laboratorio por parte del utilizador. El suministrador garantizará: − Tamaño máximo del árido − Consistencia
− Contenido máximo de cemento por m3 de hormigón En ningún caso el suministrador puede emplear aditivos ni adiciones sin el conocimiento del utilizador y sin la autorización de la Dirección Facultativa. El utilizador efectuará la recepción del hormigón tomando las muestras necesarias para realizar los ensayos de control. Deberá acordarse el tiempo que pueda transcurrir entre la fabricación y la puesta en obra del hormigón. En condiciones medias, el tiempo transcurrido entre la adición del agua de amasado y la colocación del hormigón no debe ser mayor de hora y media. En tiempo caluroso, o en condiciones que contribuyan a un rápido fraguado del hormigón, el tiempo límite deberá ser inferior, a menos que se tomen medidas especiales.
TRANSPORTE A OBRA.
El transporte del hormigón, desde la central a la obra, puede efectuarse, bien en amasadoras móviles a velocidad de agitación, o en equipos adecuados que sean capaces de mantener la homogeneidad del hormigón. Según la EHE, cada carga de hormigón debe ir acompañada de una hoja de suministro en la que deben figurar, entre otros, los siguientes datos:
Especificación del hormigón: Resistencia característica y contenido de cemento por metro cúbico de hormigón (con una tolerancia de 15 kg en más o en menos), cuando se especifique por resistencia. Cuando se especifique por dosificación, el contenido de cemento por metro cúbico de hormigón.
Este transporte es el que va desde el camión o la amasadora en su caso, hasta el tajo de colocación. Puede hacerse por múltiples procedimientos: mediante canaletas, tuberías, cintas transportadoras, vagonetas, etc. Cualquiera que sea la forma de transporte, deben cumplirse las siguientes condiciones:
Durante el transporte no deben segregarse los áridos gruesos, lo que provocaría en el hormigón pérdidas de homogeneidad y resistencia. Deben evitarse las vibraciones y choques, así como un exceso de agua, que favorecen la segregación. Los áridos rodados son más propicios a segregarse que los de machaqueo, dado el mayor rozamiento interno de estos últimos.
Debe evitarse que el hormigón se seque durante el transporte.
Si al llegar al tajo de colocación el hormigón acusa un principio de fraguado, la
masa debe desecharse y no ser puesta en obra.
Cuando se empleen hormigones de diferentes tipos de cemento, se limpiará cuidadosamente el material de transporte antes de hacer el cambio.
PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN.
VERTIDO Y COLOCACIÓN. Deben efectuarse de manera que no se produzca la disgregación de la mezcla. El peligro de disgregación es mayor, en general, cuanto más grueso es el árido y más discontinua su granulometría, siendo sus consecuencias tanto peores cuanto menor es la sección del elemento que se hormigona.
Recomendaciones: a) El vertido no debe efectuarse desde gran altura (uno o dos metros como máximo en caída libre), procurando que su dirección sea vertical y evitando desplazamientos horizontales de la masa. El hormigón debe ir dirigido durante el vertido, mediante canaletas u otros dispositivos que impidan su choque libre contra el encofrado o las armaduras. b) La colocación se efectuará por capas o tongadas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la masa (en general, de 20 a 30 cm, sin superar los 40 cm cuando se trate de hormigón en masa, ni los 60 cm en hormigón armado c) No se arrojará el hormigón con pala a gran distancia, ni se distribuirá con rastrillos para no disgregarlo, ni se le hará avanzar más de un metro dentro de los encofrados. d) En las piezas muy armadas y, en general, cuando las condiciones de colocación son difíciles, puede ser conveniente, para evitar coqueras y falta de adherencia con las armaduras, colocar una capa de 2-3 cm del mismo hormigón pero exento del árido grueso, vertiendo inmediatamente después el hormigón ordinario. e) En el hormigonado de superficies inclinadas, el hormigón fresco tiene tendencia a correr o deslizar hacia abajo, especialmente bajo el efecto de la vibración. Si el espesor de la capa y la pendiente son grandes, es Cátedra de Ingeniería Rural necesario utilizar un encofrado superior. En caso contrario, puede hormigonarse sin este contraencofrado colocando el hormigón de abajo a arriba, por roscas, cuyo volumen y distancia a la parte ya compactada deben calcularse de forma que el hormigón ocupe su lugar definitivo después de una corta acción del vibrador.
PUESTA EN OBRA CON BOMBA.
El hormigón bombeado requiere un contenido de cemento no menor de 300 kg/m3 y utilizar arena y árido grueso que no sea de machaqueo. La dosificación del hormigón debe hacerse en peso. Conviene utilizar un plastificante o fluidificante y emplear consistencias plástico-blandas. Resulta adecuado el empleo de cemento puzolánico, por la plasticidad que confiere al hormigón. El tamaño
máximo del árido no debe exceder de ¼ del diámetro de la tubería si es metálica, o de 1/3 si es de plástico. No deben emplearse tuberías de aluminio, material que reacciona con los álcalis del cemento. En la colocación debe evitarse la proyección directa del chorro de hormigón contra las armaduras; hay que vigilar que el hormigón no aparezca segregado a causa del aire comprimido; y deben adoptarse precauciones en materia de seguridad de los operarios. Compactación. Para que el hormigón resulte compacto debe emplearse el medio de consolidación más adecuado a su consistencia, de manera que se eliminen los huecos y se obtenga un completo cerrado de la masa, sin que llegue a producirse la segregación.
Compactación por picado Se efectúa mediante una barra metálica que se introduce en la masa de hormigón repetidas veces. Se emplea en hormigones de consistencia blanda y fluida, en general en obras de poca importancia. También es indicado para compactar zonas de piezas armadas (nudos).
Compactación por apisonado Se efectúa mediante el golpeteo repetido de un pisón adecuado. Las tongadas suelen ser de 15 a 20 cm de espesor. Se emplea generalmente en elementos de poco espesor y mucha superficie horizontal, con hormigones de consistencia plástica y blanda.
Compactación por vibrado Se emplea cuando se quieren conseguir hormigones resistentes, ya que es apropiada para masas de consistencia seca. Es el método de consolidación más adecuado para estructuras de hormigón armado. Permite un ahorro de cemento y mano de obra, así como un desencofrado más rápido como consecuencia de la menor cantidad de agua de amasado empleada. La acción de los vibradores depende, entre otros factores, de su frecuencia de vibración.
Existen tres tipos de vibradores:
– Vibradores internos Su frecuencia varía entre 3000 y 12000 ciclos por minuto, siendo preferibles los que no bajan de 6000 ciclos por minuto. La separación entre los distintos puntos de inmersión del vibrador depende de su radio de acción. Normalmente la separación óptima oscila entre 40 y 60 cm. Es mejor vibrar en muchos puntos durante poco tiempo ( de a 1,5 minutos) que en pocos durante más tiempo.
– Vibradores de superficicie Se emplean fundamentalmente en pavimentos de hormigón. Para elementos estructurales suele emplearse en placas y losas de poco espesor. La frecuencia de los vibradores oscila entre 2000 y 5000 ciclos por minuto.
– Vibradores externos o indirectos Actúan sobre los moldes o encofrados de las piezas. Es el caso de las mesas vibrantes o de los vibradores de encofrado. Los encofrados deben ser totalmente estancos para que no haya pérdidas de lechada, siendo tanto más adecuados cuanto más robustos, flexibles y ligeros sean. La frecuencia de los vibradores de encofrado suele oscilar entre 3000 y 12000 ciclos por minuto.
MÉTODOS ESPECIALES DE COMPACTACIÓN • Por inyección Una vez colocado el árido grueso en el encofrado, se inyecta el mortero con aparatos adecuados. • Por vacío Más propia de taller que de obra. Consiste en amasar el hormigón con el agua necesaria para su fácil colocación y, empleando moldes especiales, aspirar parte del agua mediante ventosas. • Por centrifugado Los áridos más gruesos son desplazados hacia el exterior debido a la fuerza centrífuga, quedando en la cara interna una capa más rica en cemento y, por tanto, más impermeable.
6. CURADO DEL HORMIGÓN. El desarrollo potencial de resistencias del hormigón y su durabilidad se producen gracias a la reacción química del agua con el cemento; por lo tanto será necesario proteger el hormigón durante el tiempo necesario para que adquiera las resistencias requeridas en condiciones de humedad y temperatura en un proceso continuo que se denomina curado.
HUMEDAD Si sabemos que la resistencia es producto de la reacción química del agua con el cemento, para que se desarrolle todo el potencial de resistencia del cemento debemos mantener suficiente suministro de agua para que el hormigón en lo posible esté saturado (100 % de humedad) o cerca de ello, ya que solo así evitaremos pérdida de humedad de la superficie del hormigón por evaporación.
TEMPERATURA Su influencia en el desarrollo de resistencia es importante; por ello es recomendable en lo posible mantener una condición de temperatura cercana a los 20 º C; ó tratando de evitar que sean inferiores a 10 º C. Cuando los diferenciales de temperatura del hormigón sean muy grandes, seguro favorecerá la pérdida de humedad por evaporación.
CONDICIONES BÁSICAS DE UN CURADO ADECUADO Relacionando lo expuesto anteriormente, hay tres condiciones básicas: Folleto Técnico
Los hormigones deben estar suficientemente húmedos para garantizar la hidratación del cemento.
Una temperatura adecuada que le permitirá una buena hidratación del cemento.
Oportunidad en la iniciación del curado; se recomienda iniciar lo más pronto posible; en el hormigón es factible hacerlo tan pronto éste reabsorbe el agua de exudación.
RELACIÓN ENTRE EL CURADO Y DESARROLLO DE RESISTENCIAS Si sabemos que la reacción química del agua con el cemento desarrolla resistencia, en los primeros 7 días de edad prácticamente desarrollará cerca del 80% de la resistencia especificada para los 28 días; es decir, esto se cumplirá si se dio un curado adecuado. Por eso, mientras más tardemos en iniciar el curado, menor potencial de resistencia disponemos. Como podemos apreciar, el curado continuo permite que el hormigón desarrolle el máximo de su resistencia potencial; es decir no se debe permitir que el hormigon se seque en ningun momento. si permitimos que el hormigón se seque, se detiene por completo la reacción química del agua con el cemento y deja de ganar resistencia. Mojar el hormigón después de que se haya secado sólo permite rescatar una pequeña parte de su resistencia potencial. de ninguna manera se va a conseguir recuperar la resistencia que podría tener la mezcla con el curado contínuo.
EL CURADO SE PUEDE REALIZAR DE VARIAS MANERAS.
ien apegadas a la superficie (hay que
asegurarse que no haya circulación de aire entre el plástico y el hormigón).
especiales y están a disposición en cualquier comercio de aditivos a precios accesibles)
servidas, desechos industriales, aguas sulfurosas, etc.) El objetivo fundamental es evitar que la mezcla se seque antes de que haya ganado la resistencia requerida.
7. HORMIGON ARMADO
La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigónreforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes,presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.
La invención del hormigón armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson, quien solicitó en 1854 la patente de un sistema que incluía armaduras de hierro para «la mejora de la construcción de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego».
En el 1855 Joseph-Louis Lambot publicó el libro «Les bétons agglomerés appliqués á l'art de construire» (Aplicaciones del hormigón al arte de construir), en donde patentó su sistema de construcción, expuesto en la exposición mundial en París, el año 1854, el cual consistía en una lancha de remos fabricada de hormigón armado con alambres. François Coignet en 1861 ideó la aplicación en estructuras como techos, paredes, bóvedas y tubos.
A su vez el francés Joseph Monier patentó varios métodos en la década de 1860. Muchas de estas patentes fueron obtenidas por G.A. Wayss en 1866 de las empresas Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormigón armado, en donde se realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente del hormigón, asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen en estas pruebas, efectuando cálculos que fueron publicados en un folleto llamado «El sistema Monier, armazones de hierro cubiertos en cemento».
Que fue complementado en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, método publicado enFrancia agregando el comportamiento de elasticidad del hormigón como factor en los ensayos, estos cálculos fueron confirmados por otros ensayos realizados por Eberhard G. Neumann en 1890. Bauschinger y Bach comprobaron las propiedades del elemento frente al fuego y su resistencia logrando ocasionar un gran auge, por la seguridad del producto en Alemania. Fue François Hennebique quien ideó un sistema convincente de hormigón armado, patentado en 1892, que utilizó en la construcción de una fábrica de hilados en Tourcoing, Lille, en 1895.1
En España, el hormigón armado penetra en Cataluña de la mano del ingeniero Francesc Macià con la patente del francésJoseph Monier. Pero la expansión de la nueva técnica se producirá por el empuje comercial de François Hennebique por medio de su concesionario en San Sebastián Miguel Salaverría y del ingeniero José Eugenio Ribera, entonces destinado en Asturias, que en 1898 construirá los forjados de la cárcel de Oviedo, el tablero del puente de Ciaño y el depósito de aguas de Llanes.
El primer edificio de entidad construido con hormigón armado es la fábrica de harinas La Ceres en Bilbao,2 de 1899-1900(aún hoy en pie y rehabilitada como viviendas) y el primer puente importante, con arcos de 35 metros de luz, el levantado sobre el Nervión-Ibaizabal en La Peña, para el paso del tranvía de Arratia entre Bilbao y Arrigorriaga (desaparecido en las riadas del año 1983).3 Ninguna de las dos obras fue dirigida por Ribera, quien pronto se independizó de la tutela del empresario francés, sino por los jóvenes ingenieros Ramón Grotta y Gabriel Rebollo de la oficina madrileña de François Hennebique.
Diseño de estructuras de hormigón armado
Hennebique y sus contemporáneos, basaban el diseño de sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes teóricos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhem Ritter, quien desarrolla en 1899 la teoría del «Reticulado de Ritter-Mörsch». Los estudios teóricos fundamentales se gestarán en el siglo XX.
Existen varias características responsables del éxito del hormigón armado:
El coeficiente de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo
despreciables las tensiones internas por cambios de temperatura.
Cuando el hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero,
creando además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener
resaltes en su superficie, llamadas corrugas o trefilado, que favorecen
laadherencia física con el hormigón.
Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno
que ayuda a protegerlo de lacorrosión.
El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento
que impide su pandeo, optimizando su empleo estructural.
CÁLCULO DE ELEMENTOS DEL HORMIGON
El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de torsión es necesario combinar el hormigón con un esqueleto de acero. Este esqueleto tiene la misión resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el hormigón resistirá la compresión (siendo más barato que el acero y ofreciendo propiedades de durabilidad adecuadas).
Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. Una estructura con más acero presentará un modo de fallo más dúcil (y, por tanto, menos frágil), esa es la razón por la que muchas instrucciones exigen una cantidad mínima de acero en ciertas secciones críticas.
En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares las barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.
Introducción a los Morteros
1. Origen y desarrollo
El origen de los morteros está íntimamente ligado al de los conglomerantes, que forman parte importante de su composición:
Hace 5.000 años aparecen al norte de Chile las primeras obras de piedra unidas por un conglomerante hidráulico procedente de la calcinación de algas, estas obras formaban las paredes de las chozas utilizadas por los indígenas. También los egipcios emplearon morteros de yeso y de cal en sus construcciones monumentales.
Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos materiales volcánicos (cenizas), mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Estas cenizas las encontraron en un lugar llamado Puteoli conocido hoy como Puzzuoli, de aquí que a este cemento se le llamase «cemento de puzolana». Hasta el siglo XVIII sólo se utilizan los morteros de cal, yesos y materiales puzolánicos (tierra de diatomeas etc.).
Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y caliza. En el siglo XIX, Vicat realizó una serie de investigaciones que describían el comportamiento hidráulico de las mezclas de caliza y arcilla, y propuso en 1818 el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad. Vicat encaminó la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. Este sistema es de vía húmeda y orientó el inicio del actual proceso de fabricación.
En 1824, James Parker y Joseph Aspdin patentan el Cemento Portland dándole este nombre por motivos comerciales, en razón de su color y dureza que recuerdan a las piedras de Portland, materia que obtuvieron de la calcinación a alta temperatura de una Caliza Arcillosa.
Desde finales del siglo XIX se perfecciona el proceso de fabricación que posteriormente desencadenó la fabricación de los actuales cementos Portland, material íntimamente ligado a la producción de los morteros de hoy.
La tecnificación del material en el siglo XX produce desde las últimas décadas un desplazamiento de los morteros hechos in situ a favor de los morteros industriales. Finalmente, la mayor exigencia y control en las propiedades de los morteros, provoca en los últimos años una fuerte tendencia hacia el desarrollo del mortero seco.
MORTEROS: DEFINICIÓN Y CLASIFICACIONES
Los morteros se definen como mezclas de uno o más conglomerantes inorgánicos, áridos, agua y a veces adiciones y/o aditivos. Entendemos por mortero fresco el que se encuentra completamente mezclado y listo para su uso.
Contrariamente a otros materiales constructivos, el mortero tiene la peculiaridad de ser empleado en muy distintas aplicaciones en edificación. Estas posibilidades vienen determinadas por los siguientes factores:
Adaptabilidad formal. El mortero se puede adaptar a cualquier superficie y volumen, forma e intersticio. Tampoco requiere tolerancias dimensionales. Facilidad de aplicación. A diferencia de otros materiales los morteros no requieren especial aparamenta o sofisticación para su puesta en obra. Pueden ser aplicados manualmente o por proyección. Prestaciones diseñables. El mortero ofrece la posibilidad de adaptar sus propiedades a las exigencias que se deseen conforme a la composición y dosificación precisas.
Los morteros principalmente tienen un uso enfocado hacia la albañilería común, si bien pueden tener otras aplicaciones derivadas de las prestaciones específicas de los morteros especiales.
COMPONENTES DE LOS MORTEROS
Las características de los morteros se determinan por las propiedades de cada uno de
sus componentes.
Los morteros básicamente se realizan con: cemento, cal, arena y agua.
A éstos componentes se le adicionan otros que sirven para mejorar algunas de sus
propiedades, por ejemplo: velocidad de fraguado, plasticidad, resistencia en ambientes
agresivos, etc. La cal y el cemento pueden usarse mezclados.
CAL
La cal que se utiliza en la actualidad para la confección de morteros, es la cal
aérea, apagada y en forma de pasta o polvo. Las propiedades de la cal permiten que se
utilice:
Para mejorar su manejo, como plastificante, aunque es común además la adición de
plastificantes específicos. Para mejorar la deformabilidad del mortero y de la pared,
sobre todo en los cerramientos exteriores, sometidos a cambios bruscos climáticos. Tal
es el caso de una orientación sur con mucho sol, pues los morteros de cal o mixtos
absorben mucho mejor los movimientos naturales de los muros. Por razones estéticas,
si se desea lograr una pared con tonos más claros, pues la cal aclara el mortero.
ARENA
La arena se emplea lavada y cribada, de tipo natural, de machaqueo, o bien , mezclada.
La forma de sus granos debe ser poliédrica o redondeados, se descartan los de formas
aplanadas o de lajas.
AGUA
Para el amasado debe usarse agua limpia, en general se utiliza agua potable, o la
aceptada a través de la práctica en la zona. En la actualidad se comercializan mezclas
de morteros que vienen de fábrica ya preparadas en seco, pudiendo ir a granel (para
silos) o envasados (en sacos de 25 a 50 kg).
CARACTERÍSTICAS DE LOS MORTEROS
Dentro de las prestaciones que ofrece un mortero debemos distinguir dos etapas
diferenciadas por su estado físico, que se denominan estado fresco y estado
endurecido. La primera responde a la fase del mortero una vez mezclado y amasado.
Su duración varía de acuerdo con el tiempo de fraguado requerido por la proporción que
integra la mezcla, así como por la temperatura, humedad, etc. En esta etapa el mortero
es plástico y trabajable, lo que permite su puesta en obra. Superada esta fase el mortero
endurece hasta consolidarse. Por ello, es preciso diferenciar diversas propiedades y
exigencias en función del estado en que se encuentre el mortero.
Las propiedades relativas al estado fresco se relacionan con la puesta en obra e
influirán principalmente en el rendimiento y la calidad de la ejecución. Los requisitos
derivados, por tanto, responden a las exigencias del constructor y operarios.
Las propiedades en estado endurecido son estipuladas por las prescripciones de
proyecto y por el cumplimiento de las exigencias normativas y reglamentarias. Por
consiguiente, estas propiedades competen fundamentalmente a la figura del arquitecto
o prescriptor.
Las propiedades del estado fresco son determinantes, pues influirán en gran medida en
las prestaciones finales que ofrecerá el mortero. Es necesario subrayar que las
características de los morteros, tanto en estado fresco como endurecido, dependen
lógicamente de su aplicación de destino, de acuerdo con la clasificación reflejada
anteriormente. No obstante, con un enfoque de generalidad podríamos distinguir las
siguientes:
CARACTERÍSTICAS DEL MORTERO FRESCO
CONSISTENCIA
La consistencia de un mortero define la manejabilidad o trabajabilidad del mismo. En
algunos manuales se denomina plasticidad pero ésta es un grado de consistencia como
veremos. La consistencia adecuada se consigue en obra mediante la adición de cierta
cantidad de agua que varía en función de la granulometría del mortero, cantidad de
finos, empleo de aditivos, absorción de agua de la base sobre la que se aplica, así como
de las condiciones ambientales, gusto de los operarios que lo utilizan, etc. La
trabajabilidad mejora con la adición de cal, plastificantes o aireantes.
La consistencia se determina por la mesa de sacudidas, de acuerdo al procedimiento
de la Norma Europea UNE-EN 1015-3
El valor viene medido por el escurrimiento (valor medio del diámetro en mm) de la
probeta ensayada. En función de esta medida se distinguen tres tipos de consistencia:
La trabajabilidad se logra con morteros de consistencia plástica, que permiten a la pasta conglomerante bañar la superficie del árido. En los otros casos se forman morteros excesivamente secos no trabajables; o bien, muy fluidos con tendencia a la segregación.
Puesto que la consistencia se adquiere mediante adición de agua a la masa de arena y conglomerante, esta propiedad se relaciona directamente con la proporción agua/cemento, crucial para el completo desarrollo de las propiedades resistentes del mortero.
El exceso de agua produce frecuentemente la exudación, fenómeno por el que el agua de la parte inferior se mueve hacia arriba especialmente cuando la granulometría tiene gran porcentaje de árido grueso que se deposita en la parte inferior. El resultado es una mezcla no homogénea con una posible merma en las propiedades finales del mortero endurecido.
DENSIDAD
La densidad del mortero está directamente relacionada con la de sus materiales componentes, así como con su contenido en aire. La densidad del mortero fresco se determina conforme a la Norma Europea UNE-EN 1015-6.
Los morteros ligeros son más trabajables a largo plazo. Para fabricar un mortero ligero pueden usarse áridos artificiales ligeros (arcilla expandida) o, más comúnmente añadir aditivos aireantes. Se clasifican como morteros ligeros aquellos cuya densidad es igual o menor que 1.300 kg/m3
Medición de la densidad en estado fresco
ADHERENCIA (EN ESTADO FRESCO)
La adherencia (adhesión si atendemos a su fundamento físico) se considera tanto en el mortero fresco como en el endurecido, aunque por distintas causas. Consiste en la capacidad del mortero para absorber tensiones normales o tangenciales a la superficie de la interface mortero-base. Se refiere, por tanto, a la resistencia a la separación del mortero sobre su soporte.
La adherencia del mortero fresco es debida a las propiedades reológicas de la pasta del conglomerante, donde la tensión superficial de la masa del mortero fresco es el factor clave para desarrollar este tipo de característica.
La adherencia, antes de que el mortero endurezca, se incrementa cuanto mayor es la proporción del conglomerante o la cantidad de finos arcillosos. Sin embargo, el exceso de estos componentes puede perjudicar otras propiedades.
CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA
De esta propiedad depende la trabajabilidad del mortero fresco. La retención de agua se haya íntimamente relacionada con la superficie específica de las partículas de árido fino, así como con conglomerante y, en general, con la viscosidad de la pasta. Un mortero tiende a conservar el agua precisa para hidratar la superficie de las partículas del conglomerante y árido, así como las burbujas de aire ocluido. El agua que tenga en exceso la cederá fácilmente por succión del soporte sobre el que se aplica.
La retención de agua influye en el grado de hidratación del conglomerante, lo que determinará el ritmo de endurecimiento del mortero. Esta propiedad se mide conforme a la capacidad humectante en los morteros cola según se define en la norma UNE-EN 1347. Al aplicar un mortero sobre un soporte es fundamental que éste se encuentre humedecido para que no capture el agua de amasado retenida por el mortero. De este modo se reduce la succión que el soporte realiza sobre el mortero en estado fresco.
Otro factor que favorece este «robo» de agua al mortero proviene de los agentes externos (temperaturas elevadas, viento, etc.). Ante estos casos es recomendable reponer el agua sustraída, mediante el curado del mortero en su proceso de fraguado. Un mortero bien dosificado y amasado puede llegar a desprenderse y no adquirir resistencia ni adherencia por falta de hidratación del cemento, si no se consideran estos factores. Las propiedades del mortero fresco influirán enormemente en su comportamiento una vez esté endurecido.
CARACTERÍSTICAS DEL MORTERO ENDURECIDO
La prescripción de los morteros a emplear en obra debe considerar las acciones
mecánicas previstas en el proyecto, que no alcanzarán su estado límite de agotamiento.
Además, deben estimarse las acciones ambientales de tipo físico o químico que puedan
deteriorar el material o reduzcan su tiempo útil.
Desde su colocación existen una serie de factores que tienden a destruir el mortero. La durabilidad es la resistencia del mortero al ataque de un conjunto de agentes, tanto propios de la ejecución, como de su vida, que alteran sus condiciones físicas con el tiempo. De estas exigencias nace el estudio de las propiedades del mortero en estado endurecido.
RESISTENCIA MECÁNICA
El mortero en la mayor parte de sus aplicaciones debe actuar como elemento de unión resistente compartiendo las solicitaciones del sistema constructivo del que forma parte. El mortero utilizado en juntas debe soportar inicialmente las sucesivas hiladas de ladrillos o bloques. Luego, la resistencia del mortero influirá, por ejemplo, en la capacidad de una fábrica para soportar y transmitir las cargas a las que se ve sometida. Así mismo, el mortero para solados resistirá el peso de personas y enseres que se asienten sobre él.
Las resistencias a compresión y flexión del mortero se obtienen conforme a los resultados del ensayo de probetas prismáticas de 40x40x160 mm de 28 días de edad, conservadas en laboratorio según condiciones normalizadas UNE-EN 1015-11. Los morteros se designan según su resistencia a compresión a esta edad, medida en N/mm2 anteponiéndoles la letra M.
Izquierda: Prensa para ensayos mecánicos. Centro: Ensayo de flexión. Derecha: Ensayo de compresión
La Norma UNE-EN 998-2 establece designaciones características en función de unas resistencias tipificadas que sustituyen a las denominaciones tradicionales (en kp/cm2). En el cuadro siguiente se reflejan ambas nomenclaturas según la resistencia a compresión.
Los morteros establecidos son, por tanto, M-1, M-2,5, M-5, M-10, M-15, M-20 y Md.
DENSIDAD (ESTADO ENDURECIDO)
La densidad del mortero dependerá fundamentalmente de la que tengan sus componentes: arenas, adiciones, etc. También es determinante la granulometría y volumen que éstos ocupen en su dosificación. Además, incide en la densidad la relación agua/cemento del mortero. A medida que aumenta dicha relación más poroso es el mortero.
Se considera que un mortero es ligero, según la norma UNE-EN-998-2, cuando su densidad es igual o menor que 1.300 kg/m3.
Para la hidratación del cemento en el mortero sería suficiente incorporarle una pequeña cantidad de agua, sin embargo, de esta forma se obtendrían consistencias demasiado secas y no trabajables. Por ello es necesaria mayor cantidad de agua de amasado que la estrictamente necesaria para el fraguado.
Esto explica que, durante el fraguado y endurecimiento del mortero, se produzca una pérdida del agua sobrante, que no se combina con las partículas de cemento para la formación y endurecimiento de cristales.
De lo anteriormente comentado se deduce que, al utilizar de forma proporcional idénticas materias primas e incorporar aproximadamente la misma cantidad de agua de amasado, se observan, en general, mayores pérdidas de agua e inferiores densidades en aquellos morteros con más bajo contenido en cemento.
Es lógico pensar que a menor número de partículas de cemento a hidratar mayor pérdida de agua. La pérdida de agua resulta, por lo comentado, un indicador de variaciones accidentales en el contenido de cemento en el mortero.
La densidad en estado endurecido se determina siguiendo el procedimiento operativo que figura en la Norma Europea UNE-EN 1015-10.
Medición de la densidad en estado endurecido.
COMPORTAMIENTO ANTE EL FUEGO
Existen dos parámetros fundamentales que caracterizan el comportamiento ante un incendio: la Reacción (M) y la Resistencia ante el Fuego (RF).
La Reacción ante el Fuego clasifica los materiales en cinco tipos, M0, M1, M2, M3 y M4, que indican la magnitud de menor a mayor en que pueden favorecer el desarrollo de un incendio. Según la NBE-CPI-96 los morteros son clasificados en la clase menos peligrosa M0 que indica que un material no es combustible ante la acción térmica.
También la transposición de normativa europea sobre seguridad ante incendio en los edificios prEN 13501-1establece un sistema de clases de los materiales de construcción en función de su nivel de combustibilidad. El mortero, de conglomerantes inorgánicos, se clasifica dentro de la clase de reacción ante el fuego más baja A1, sin necesidad de ensayo. La Resistencia ante el Fuego indica el tiempo durante el que un elemento debe mantener las condiciones que le sean exigibles en el ensayo normalizado conforme a la UNE 23093. Según esto, los elementos constructivos se clasifican en función de la siguiente escala de tiempos: 15, 30, 60, 90, 120, 180 y 240 minutos.
Un mortero, sometido a las altas temperaturas desarrolladas en un incendio, sufre una serie de cambios que afectan a su resistencia mecánica. En general, a temperaturas superiores a 250 ºC, las propiedades resistentes del mortero sufren una caída irreversible, quedando también afectado el color de éste. En zonas continuamente expuestas a elevadas temperaturas se recomienda el uso de morteros aislantes o refractarios. Para ello son útiles los áridos expandidos, por su baja conductividad térmica y el empleo de aireantes. También el uso de arenas calizas aumenta el poder aislante, sobre todo hasta los 500 ºC, porque el calor absorbido por el recubrimiento se emplea en descomponer el carbonato cálcico. No obstante, en estos casos se produce un decremento de las propiedades resistentes.
La resistencia ante el fuego de los elementos constructivos aumenta cuando son revestidos exteriormente con mortero. Es posible obtener la resistencia deseada asignando el espesor de la capa de mortero conveniente.
CLASIFICACIONES DE LOS MORTEROS
Morteros según su aplicación
Todas estas posibilidades dan origen a una diversa gama de productos designados bajo la acepción de morteros especiales. Podemos establecer una primera clasificación de acuerdo con su aplicación constructiva en la que diferenciamos:
Morteros para formación de fábricas. Morteros de revestimiento. Morteros para solados. Morteros cola. Morteros de reparación. Morteros impermeabilizantes.
Esta clasificación puede diversificarse e incrementarse pero las clases de morteros señaladas cubren la mayor parte de las aplicaciones edificatorias.
Morteros según el concepto
El desarrollo industrializado de los morteros ha facilitado la capacidad de producir morteros a la medida del cliente, tanto en lo relativo a las propiedades que tendrá el mortero servido como en la afinada composición y proporción de sus componentes. Conforme a esto cabe otra clasificación definida según el concepto, bien de prestación (propiedades a obtener), bien de receta (composición y proporciones de la mezcla). La NormaUNE-EN-998-2 diferencia en este sentido:
– Morteros diseñados
Son morteros cuya composición y sistema de fabricación se han elegido por el fabricante con el fin de obtener unas propiedades demandadas específicamente por el
cliente.
– Morteros de receta o prescritos
Son morteros que se fabrican con unas composiciones determinadas y cuyas propiedades dependen de las proporciones de los componentes declarados. Usualmente se denominan según las proporciones de sus componentes según el orden:
Conglomerante: arena En el caso de morteros mixtos, al existir más conglomerantes se suele ordenar:
Cemento: cal: arena
MORTEROS SEGÚN SU MÉTODO DE FABRICACIÓN
La tecnología de fabricación de los morteros y su llegada a obra ha evolucionado y se ha diversificado considerablemente en los últimos años. Desde los tradicionales morteros in situ a los actuales morteros industriales suministrados desde fábrica, se establece otra clasificación según su forma de fabricación. En este sentido la Norma UNE-EN-998-2 distingue tres grandes grupos: Morteros hechos «in situ» Estos morteros están compuestos por los componentes primarios, dosificados, mezclados y amasados con agua en la obra.
MORTEROS INDUSTRIALES SEMITERMINADOS
Dentro de este grupo existen los morteros predosificados y los morteros premezclados de cal y arena.
Morteros predosificados son aquellos cuyos componentes básicos (conglomerante o conglomerantes y áridos) dosificados independientemente en una fábrica, se suministran al lugar de su utilización, donde se mezclan en las proporciones y condiciones especificadas por el fabricante y se amasan con el agua precisa hasta obtener una mezcla homogénea para su utilización. Estos morteros pueden tener aditivos y/o adiciones en sus correspondientes compartimentos. Los componentes básicos de estos morteros se presentan -por regla general- en un silo que tiene un compartimento para cada material (conglomerante o conglomerantes, por una parte, y áridos, por otra); de aquí que estos morteros también se conozcan como «morteros de dos componentes». Morteros premezclados de cal y arena son aquellos cuyos componentes se han dosificado y mezclado en fábrica para su posterior suministro al lugar de construcción, donde se les puede añadir otro u otros componentes especificados o suministrados por el fabricante (por ejemplo, cemento). Se mezclan en las proporciones y condiciones especificadas por el fabricante y se amasan con el agua precisa hasta obtener una mezcla homogénea para su utilización.
MORTEROS INDUSTRIALES
Son aquellos que se han dosificado, mezclado y, en su caso, amasado con agua en una fábrica y suministrado al lugar de construcción. Estos morteros pueden ser «morteros secos » o «morteros húmedos».
Morteros húmedos: son mezclas ponderales de sus componentes primarios (conglomerante o conglomerantes, áridos y aditivos). Además pueden tener adiciones en proporciones adecuadas. Se amasan en una fábrica con el agua necesaria hasta conseguir una mezcla homogénea para su utilización. Los morteros húmedos precisan añadir retardadores para prolongar su trabajabilidad.
Morteros secos: son mezclas ponderales de sus componentes primarios (conglomerante o conglomerantes y áridos secos). Además pueden tener aditivos y/o adiciones en proporciones adecuadas preparadas en una fábrica. Se suministran en silos o en sacos y se amasan en la obra, con el agua precisa, hasta obtener una mezcla homogénea para su utilización.
Actualmente los morteros secos industriales han desarrollado una alta tecnología que permite satisfacer las exigencias del proyectista y constructor tanto en puesta en obra como en sus requerimientos constructivos bajo una alta fiabilidad. Son los morteros con mayor carga tecnológica, enfocada a lograr la garantía de calidad que requiere su utilización. Por su importancia veamos en detalle esta última tipología.
MORTEROS SECOS
Una ventaja significativa de los morteros secos consiste en que por su forma de suministrarse –silos o sacos– se protege perfectamente el contenido a mezclar. El mortero que se fabrica es el que realmente va a ser consumido, de modo que no se desaprovecha ninguna cantidad. El mortero no precisa, por tanto, retardantes que demoren el fraguado hasta que vaya a ser utilizado evitando su sobreaditivación.
MORTERO SECO EN SILOS
El sistema de morteros secos en silos o a granel ha cobrado un auge exponencial desde su desarrollo industrial en nuestro país la década pasada. La excelente respuesta del producto, la estructura de servicio añadida y la garantía de un elevado estándar de calidad, no alcanzable desde un proceso de fabricación en obra o por otros sistemas, son algunos de los factores claves que han catapultado a la primera línea de consumo a los morteros secos.
El procedimiento seguido por este sistema es altamente sencillo, limpio y racional en los consumos. El fabricante aporta uno o más silos con su logística de aplicación y el tipo exacto de mortero definido por el prescriptor, de acuerdo con unos exhaustivos procesos y controles diseñados en la planta de fabricación. El contenido de los silos puede reponerse mediante el suministro de mortero seco transportado en camiones cisterna.
Mortero seco. Llenado de camión cisterna
En la obra sólo es necesario aportar el agua indicada para amasar la mezcla. Se evitan así tiempos de mano de obra dedicados a:
acopio de ingredientes. dosificación. amasado, etc.
Sistema de mortero seco en silos. Esquema de suministro. Además, la especialización industrial del mortero seco evita posibles problemas en las obras como:
dosificaciones incorrectas (a paladas, mezclando volúmenes y pesos, etc.). mezcla de componentes inadecuados. ensuciamientos. desperdicio de material. ahorro de superficie en el tajo.
Los silos de mortero seco actualmente disponibles en el mercado son de gravedad y de presión. Los primeros son los más convencionales y dispensan el mortero a pie de máquina. Los silos de presión utilizan unas mangueras por donde se bombea el mortero hasta cualquier parte de la obra, sin necesidad de grúas, aportando una extraordinaria comodidad en el tajo. Por tamaño encontramos silos desde 1,6 toneladas (minisilos) hasta 30.
Esquema de suministro por silo de presión
Un dispositivo sin fin provisto garantiza el perfecto amasado de la mezcla automáticamente. El instrumental permite al operario disponer fácilmente la cantidad precisa para el tajo, conservándose el resto del mortero seco perfectamente protegido en el silo.
Dispositivo de amasado automático conectado al silo
El trabajo se reduce a apretar un botón para suministrar el mortero y detenerlo hasta llenar el volumen necesario. De todo lo comentado se deduce que los costes de mano de obra para la fabricación del mortero y los costes indirectos acarreados se eliminan totalmente.
Salida del mortero amasado
MORTERO SECO ENSACADO
El otro canal de distribución de morteros secos es vía ensacado. Podemos encontrar desde los morteros más convencionales para albañilería, normalmente clasificados en función de su resistencia y color (blanco, gris, pigmentados), hasta morteros especiales para aplicaciones.
Se diversifican aquí, desde morteros para proyectar como revestimientos, morteros cola, morteros de restauración, morteros de impermeabilización, morteros de reparación estructural (tixotrópicos), morteros autonivelantes, morteros monocapa, etc.
La alta gama de soluciones existente responde al elevado grado de investigación y experiencia del sector, permitiendo encontrar siempre la solución más idónea para el proyectista. Además, como morteros preparados en factorías gozan de la garantía y control de calidad alcanzables solamente mediante un proceso industrial.
Su puesta en obra es muy sencilla al evitar cualquier dosificación o selección de componentes en obra. Basta con su amasado manual o mecánico con amasadoras siguiendo las instrucciones del suministrador.
VENTAJAS DE LOS MORTEROS SECOS
Proyecto:
*Adaptación exacta a las especificaciones del prescriptor *Versatilidad *Control exhaustivo de los componentes y recepción en fábrica (cemento, áridos, aditivos, etc.) *Dosificación rigurosa *Calidad uniforme y verificada.
Obra:
*Reducción de costes de fabricación e indirectos, de la mano de obra y equipos auxiliares. *Disminución del espacio en obra para acopio y sectorización de materiales. Tampoco necesita cubetas. *Protección del material ante agentes externos. *Limpieza, no ensuciamiento por volatilidad de arenas, polvos. *Ausencia de desperdicio: se fabrica en cada momento lo que se va a consumir. *Reducción de la gestión y recepción de pedidos (cementos, arenas, pigmentos, etc.) *Fabricación inmediata, sencilla y automatizada. *No precisa retardadores ni está sobreaditivado para mantener trabajable el mortero, por su fabricación instantánea.
2. MORTEROS DE YESO
La escayola, pura o mezclada con cal (morteros mixtos de cal y yeso), es un material abundante en los revestimientos de edificios. Bajo el término escayola denominamos a un aglomerante de yeso, o sulfato de calcio bihidratado (CaSO4·2H2O). Aunque posiblemente en su desarrollo inicial fuese utilizado como material puro en el enlucido de superficies y como material ornamental, su desarrollo posterior y su utilización como mortero de unión (de material ornamental, azulejos, etc) supuso la adición de cal para modificar los tiempos de fraguado (muy escasos en el caso de la escayola) y la dureza y resistencia mecánica del mortero.
FUENTE DEL YESO
La escayola se ha obtenido históricamente a partir del yeso natural. El yeso aparece en formas variadas, como agregados de grano fino masivos (albastro), fibrosos, o en grandes cristales transparentes (selenita). En Granada, por ejemplo, existen depósitos de yeso en las cercanías de la Malahá.
PRODUCCIÓN, APLICACIONES Y MODALIDADES DE MORTEROS DE YESO
El yeso natural se deshidrata a 107 ºC y transforma en hemihidrita (o basanita), sulfato de calcio hemihidratado (CaSO4·0.5H2O). No obstante, las temperaturas de cocción en horno son oscilan entre 110ºC y 160ºC. El producto así obtenido se denomina yeso de París, que es el material utilizado históricamente en construcción y revestimiento de paredes. Mezclada con agua, la hemihidrita reacciona rápidamente para dar yeso de nuevo, fraguando la escayola en 5 a 15 minutos y liberándose energía en forma de calor. Se necesitan 186 g de H2O (pura) para transformar completamente 1000 g de hemihidrita en yeso. No obstante, debe añadirse algo más de agua para obtener una pasta con la que fabricar el mortero, ya que si se añaden las cantidades anteriores se obtiene un producto completamente seco.
Ciclo del yeso: cocción, hidratación y fraguado de escayola. Nótese que la temperatura
de cocción controla el tipo de escayola, ya que a <160º se forma hemihidrita (yeso de
París) que fragua rápidamente y a >160ºC se forma anhidrita (yeso anhidro) que fragua
lentamente, aunque el producto final es el mismo, yeso.
Los morteros de yeso presentan grandes inconvenientes respecto de los de cal, particularmente en los exteriores, ya que el yeso es un compuesto relativamente soluble en agua (2000 mg/l vs. 80mg/l para la calcita, a 20ºC). Por esta razón, la infiltración de agua de lluvia o subterránea produce graves daños en paredes que contengan morteros de unión o revestimientos a base de yeso.
El rápido fraguado del yeso de París impide que los revestimientos de escayola puedan pintarse al fresco. En cambio, los colores de las pinturas murales se aplican sobre la superficie enlucida endurecida, esto es, al temple, mezclados simplemente con agua o aglutinados con goma, colas y huevo. Por ello, la capa pictórica es en extremo delicada, de forma que un simple lavado con agua puede disolverla completamente. De hecho, la preservación de las pinturas murales egipcias es el resultado de un clima extremadamente seco y de su aislamiento de la intemperie. El fraguado puede retardarse algo si se adiciona cal. Estos morteros mixtos de cal y yeso son muy comunes en los revestimientos pintados o no de edificios históricos.
Los morteros de yeso, ya sean puros o mixtos, han sido utilizados para decoraciones interiores con técnicas muy variadas. La scagliola es un mortero a base de yeso coloreado con pigmentos mezclado con fragmentos gruesos de calizas coloreadas o mármoles, que imita rocas naturales como brechas calizas o de mármol y pórfidos. Se prepara en piezas que se aplican a un substrato, se pulen y se recubren con aceite de linaza. El mármol marezzo es similar al mortero anterior, aunque se basa exclusivamente en pigmentos y no en fragmentos de piedra para obtener los efectos deseados. En el siglo XIX se introdujeron innovaciones técnicas para hacer la escayola más trabajable, versátil y duradera. Así, se añadió queratina para retardar el fraguado (escayola de hemihidritaretardada). Además, se desarrolló el yeso anhidro, obtenido por cocción del yeso a temperaturas mayores de 160ºC (170-180ºC), a las que se deshidrata completamente y se transforma en anhidrita. Se necesitan 246.7 g de H2O (pura) para transformar completamente 1000 g de anhidrita en yeso, aunque el proceso de hidratación implica pasar primero a hemihidrita, y posteriormente a yeso. Como en el caso del yeso de París, debe añadirse algo más de agua para obtener una pasta con la que fabricar el mortero. Este tipo de escayola no fragua rápidamente, por lo que suelen añadirse aceleradores del fraguado (alumbre, sulfato potásico, sulfato de cinc). El llamado cemento Keene (patentado en 1838) es una escayola de este tipo, que se utiliza para rellenar grietas en paredes o reparar revestimientos muy deteriorados. A temperaturas superiores a 250ºC se obtiene yeso muerto, o anhidrita insoluble similar a la anhidrita natural. A temperaturas más elevadas, entre 900 y 1100 ºC y mayores, se obtiene una mezcla de anhidrita y óxido de Ca denominada yeso hidráulico. La hidratación del yeso muerto es muy lenta, mientras que el yeso hidrúalico fragua rápidamente, absorbiendo agua y anhídrido carbónico y formando una masa dura y compacta como un cemento. Dado que el fraguado de estos materiales forma finalmente yeso, su susceptibilidad a la alteración por el agua también es elevada.
PROCESO DE FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL YESO. Al mezclarse con agua las fases anhidras o hemihidratadas de sulfato cálcico contenidas en el yeso en polvo, se disuelven y a continuación fraguan mediante una reacción de hidratación que provoca la transformación de la pasta desde un estado líquido inicial a uno plástico, en que puede trabajarse, para terminar de endurecer o pasar a un estado sólido, constituido por rehidrato (RH).
3. MORTERO DE CAL
La cal aérea es el principal material aglomerante de los morteros tradicionales, tanto de unión como de revestimiento, aunque actualmente no se usa excepto como lechadas de cal en el enlucido de paredes y techos. Bajo el término de cal aérea denominamos a un aglomerante de portlandita, hidróxido de calcio (Ca(OH)2), también denominada cal apagada o hidratada, que con el tiempo acaba por transformarse en calcita, carbonato de calcio (CaCO3), por carbonatación. La cal se ha obtenido históricamente a partir de las rocas carbonatadas naturales, que son muy abundantes en la superficie de la corteza continental terrestre.
PRODUCCIÓN, APLICACIONES Y MODALIDADES DE MORTEROS DE CAL AEREA
La cal se obtiene por cocción en horno de fragmentos de rocas carbonatadas. Aunque Vitrubio indica que la cal “se obtiene por calcinación de piedra blanca o sílice” (Alianza Editorial, Madrid, 1995; traducción de José Luís Oliver Domingo), hace alusión, lógicamente a rocas carbonatadas, no silíceas. El carbonato cálcico se descompone para dar óxido de Ca (CaO) y CO2, que se libera a la atmósfera.
La temperatura mínima a la que se produce la descomposición del carbonato cálcico es de 880ºC, pero son necesarias temperaturas mayores en los hornos ya que para que esta temperatura se alcance en el interior de los fragmentos de roca la temperatura de la superficie de los mismos debe acercase a 1000ºC. El producto sólido de óxido de Ca se denomina cal viva, que generalmente no se muele.
Para obtener un mortero de cal, la cal viva debe apagarse, esto es, mezclarla con agua. Ambas sustancias reaccionan de forma que el óxido de Ca se rehidrata formando hidróxido de calcio o cal apagada o hidratada. Para conseguir un buen apagado de la cal viva, ésta debe haber sido almacenada en un lugar seco y estar lo mas fresca posible.
En el proceso de rehidratación se libera una gran cantidad de energía calorífica (15500 calorías/mol de CaO, por 56 g de CaO). Esta energía hace aumentar la temperatura del agua hasta hacerla hervir (puede llegarse hasta 400 ºC), y la del recipiente que la contiene, con el consiguiente peligro de incendio si éste es de madera. Por esta razón, el apagado debe llevarse a cabo cuidadosamente, y siempre de forma que el agua se añada antes en el recipiente y reciba posteriormente los fragmentos de cal viva. El caso contrario, cuando el agua se añade a la cal viva, es bastante peligroso ya que se produce una violenta efervescencia con proyección de fragmentos de cal viva y agua caliente al aire.
Se necesitan 321.2 g de agua (pura) para transformar completamente 1000 g de óxido de Ca (puro) en hidróxido de Ca (puro). No obstante, debe añadirse bastante más agua ya que parte de la misma se evapora por el calor generado en la reacción de hidratación. Cantidades adicionales de agua son necesarias además para obtener una pasta que permita apagar la cal completamente. Por ello, suele utilizarse algo más del doble de agua que la indicada anteriormente ( 800 g o 0.8 l de agua por cada kilo de cal).
Ciclo de la cal aérea: cocción, apagado y endurecimiento de cal.
Durante el apagado hay que remover y rastrillar la pasta para favorecer la reacción de hidratación y evitar la coagulación de partículas, lo que reduce su plasticidad. Para evitar la presencia de restos de cal no apagados completamente y de estos grómulos, la pasta puede tamizarse con cribas de 5 mm de luz. La pasta cribada se cubre hasta unos centímetros con agua, y se deja madurando al menos dos semanas, aunque es aconsejable unos meses e idealmente unos años. El agua saturada en hidróxido de Ca que cubre la pasta de cal se denomina agua de cal, que se ha utilizado para mezclar con los pigmentos aplicados a murales al fresco o como consolidante inorgánico.
Cuando el mortero de cal se deja expuesto a la atmósfera, fragua, esto es, se compacta, seca y endurece por un proceso de precipitación y decantación del Ca(OH)2 a partir de la suspensión acuosa. En el fraguado de la pasta de cal pura, sin árido, se produce una contracción de volumen importante, por lo que la masa se cuartea y sólo es útil para sellar algunas faltas y fracturas finas. Para evitar el cuarteo de la cal durante su fraguado se recurre a mezclarla, en las proporciones adecuadas, con árido.
La naturaleza del árido es muy variable. Generalmente es arena de río, que está formada por granos de rocas cuarzosas, cuarzo-feldespáticas, carbonatadas, mármoles, volcánicas, etc. Este mismo tipo de árido se encuentra en las arenas de playa, aunque han sido menos utilizadas ya que contienen sales nocivas para el mortero.
En función de grosor de la arena se tienen morteros s.s (granos con diámetro < 5 mm) y hormigones (granos con diámetro < 5 mm -finos- y > 5 mm). Las proporciones clásicas de cal y arena en los morteros de unión son 1:3, aunque existen lógicamente variantes.
Una vez fraguado el mortero por secado, se produce el proceso de carbonatación o endurecimiento. En este proceso, el hidróxido cálcico del mortero reacciona con el CO2 disuelto en la atmósfera, cuya concentración es de 0.034 % en peso en atmósferas no contaminadas y hasta mas del 1 % en atmósferas contaminadas, o el disuelto en el agua que entra en contacto con el mortero. El producto de reacción es carbonato cálcico, que constituye el producto sólido final de la cal aérea, y agua, que se libera por evaporación.
Además, la tasa de carbonatación es, dentro de la lentidud, muy variable, ya que depende de un gran número de factores como:
Concentración de CO2 en la atmósfera, en el agua de lluvia y en el agua de infiltración.
Temperatura y humedad del ambiente y del muro.
Grosor, porosidad y permeabilidad del mortero y del sustrato pétreo, arcilloso o de ladrillo.
La naturaleza de la cal hace que su fraguado sea lento, por lo que el color (pigmentos minerales, carbón, etc) puede aplicarse sobre la superficie enlucida fresca (húmeda). En la pintura al fresco, el color se absorbe y fija durante el proceso de fraguado y carbonatación del enlucido de cal, lo que resulta en una luminosidad y frescura difícilmente obtenibles por otras técnicas.
Sección idealizada de un muro con pintura mural, e imagen de detalle de la fachada mural (deteriorada) de la Iglesia de Santo Domingo (Realejo, Granada), en las que se
ilustran la estructura más común del soporte de mortero de la pintura mural.
PROPORCIONES EN RELACIÓN A SUS USOS
Morteros de cal y arena
Proporción en volumen Empleo preferente
Pasta de cal Arena
1
1
1
1
1
2
3
4
Enlucidos
Revoques
Muros de ladrillo
Muros de mapostería
Para cumplir adecuadamente su función como material cementante debe tener las siguientes características:
Un contenido mínimo de 80% de Ca(OH)2.
Una finura de 95% tamizado en malla No.100 (150um)
Contener entre 0.5-1.5% de humedad libre
No debe contener más de un 3% Óxidos remanentes.
La Cal, además de contribuir con sus propiedades cementantes; mejora propiedades del mortero por el alto grado de finura en sus partículas. Aumenta el % de Retención de agua, favoreciendo el contacto con las unidades de Albañilería, facilitando su aplicación, disminuyendo considerablemente la formación de micro-grietas. Favorece la trabajabilidad de la Mezcla (también llamado correa).
Permite que la mezcla sea colocada y distribuida con mayor facilidad y uniformidad.
Otorga plasticidad y consistencia lo que permite un mayor avance mas rápido durante su uso.
Otorga un tiempo de vida mayor, evitando que la mezcla pierda agua y se rigidize.
Mayor Resistencia al corte o tensión diagonal.
La Cal hace mas flexible al mortero. Propiedad importante en zonas sísmicas. Esta propiedad depende directamente de la Adherencia.
Mayor Resistencia a la Compresión
Que aumenta a través del tiempo, a diferencia del mortero de cemento que se estabiliza y puede decrecer.
El mortero de cal no presenta contracción al endurecer, como el mortero de cemento, por ello se minimiza la presencia de fisuras o agrietamientos.
4. CALES HIDRÁULICAS (NHL) Y CEMENTOS
Actualmente puede obtenerse cal muy pura. Sin embargo, en el pasado se disponía de cales más deficientes debido a las deficiencias técnicas de los hornos, que hacían que las cales contuviesen escorias y cenizas. Pero más importante es que se utilizaban rocas carbonatadas impuras, esto es, constituidas esencialmente por calcita, pero con proporciones variables de otros minerales comodolomita (CaMg(CO3)2,), óxidos e hidróxidos de Fe, y arcillas. Estos minerales se descomponen durante la cocción de los carbonatos en los hornos, produciéndose óxido de Mg (MgO) y silicatos,aluminatos y ferritos de calcio y además del óxido de Ca producto de descomposición de la calcita. La cal se denomina cal grasa o cal no hidráulica tradicional, cuando las cantidades de estos componentes no exceden de 5 %, y cal magra en caso contrario.
Pavimentos en la arquitectura romana (tomado de Ortega Andrade).
La presencia de arcillas en los carbonatos es particularmente interesante, ya que confiere cierta hidraulicidad a la cal. Esto significa que el fraguado puede tener lugar, en mayor o menor grado, bajo el agua. Así, mientras que un exceso de agua disgrega la pasta de cal aérea, el agua favorece el fraguado y endurecimiento de las cales hidráulicas y cementos. Este hecho, y las mejores propiedades mecánicas de estos aglomerantes, han condicionado el espectacular desarrollo de la construcción experimentado a partir del siglo XVIII.
En todos los aglomerantes hidráulicos se producen reacciones que finalmente forman silico-aluminatos de Ca hidratados, que son los responsables del fraguado y endurecimiento del mortero. Lahidraulicidad de estos aglomerantes resulta del hecho de que los silico-aluminatos de Ca hidratados se forman en presencia de agua.
Las cales hidráulicas y cementos utilizados en el pasado se han obtenido de maneras diversas. A continuación revisaremos las distintas modalidades tradicionales y actuales.
PRODUCCIÓN, APLICACIONES Y MODALIDADES DE MORTEROS DE
CALES HIDRAULICAS Y CEMENTOS
MORTERO ROMANO POZZOLÁNICO
El material volcánico por excelencia utilizado por los romanos es ceniza volcánica de la región de Pozzuoli, cercana a Nápoles. De aquí que a este material se le denomine pozzolana. Otra área explotada por los romanos es la caldera volcánica de Thera, en Santorini, en el archipiélago de las Cícladas. Estos depósitos de rocas volcánicos todavía son explotados por la industria de la construcción, aunque el término pozzolana se ha convertido en un término genérico para describir cualquier producto que reacciona con la cal apagada y confiere hidraulicidad al fraguado. Las proporciones clásicas de cal y árido, sugeridas por Vitruvio (De Architectura), para los morteros romanos son:
1:3 (en volumen) cuando el árido es pozzolana,
1:2 cuando la arena es de río o mar (junto con cierta proporción de ladrillo triturado), y
2:5 cuando se trata de morteros usados en la construcción de cisternas, utilizando árido de pozzolana.
Estos cristales son el producto estable de cristalización del líquido. Por tanto, la naturaleza amorfa del vidrio volcánico alumino-silicatado es intrínsecamente inestable bajo las condiciones ambientales propias de la superficie terrestre, y tiende a transformarse. Esta tendencia a la transformación se acrecienta si, además, estos materiales se someten a condiciones fisico-químicas particulares, como las encontradas en una pasta acuosa de cal apagada. La abundancia de Ca en esta pasta y su naturaleza fuertemente alcalina (pH>10), hacen que el vidrio y los posibles cristales de minerales alumino-silicatados presentes en los fragmentos de árido sean muy inestables, y reaccionen con el hidróxido cálcico y el agua. El resultado es la formación de minerales de tipo silico-aluminatos hidratados deCa, cuyo crecimiento es el origen del fraguado hidráulico. De forma esquemática podemos escribir estas reacciones como:
La transformación del material alumino-silicatado del árido suele ser incompleta, ya que las reacciones anteriores ocurren lentamente a temperatura ambiente, y suele existir deficiencia de agua debido a su evaporación una vez aplicado el mortero. En consecuencia, la hidraulicidad es de estos morteros es muy baja, aunque suficiente como para poder ser apreciada. Este fue quizás el caso de los romanos, que apreciaron las mejoras obtenidas en los morteros al utilizar árido de rocas volcánicas o de fragmentos de ladrillos y tejas.
SiO2·Al2O3 (roca volc.) + Ca(OH)2 (cal) + H2O = SiO2·Al2O3·CaO·H2O
MORTEROS DE CEMENTO Y CAL
Morteros de cemento y cal
Proporción en volumen Empleo preferente
Cemento Pasta de cal Agua
1
1
1
4
1
1
1
1
6
8
10
12
Muros cargados, impermeables
Muros poco cargados Cimientos
Revoques impermeables
5. MORTERO DE CEMENTO Y ARENA
El mortero de cemento es un material de construcción obtenido al mezclar arena y agua con cemento, que actúa como conglomerante. El mortero de cemento se desarrolló a mediados
El hormigón es un mortero de cemento especial al que se añade además de los componentes ya citados grava o piedras. La falta de trabajabilidad de los morteros puede corregirse añadiendo aditivos plastificantes. También pueden mejorarse con la adición de otro tipo de conglomerantes, como la cal, o modificando la dosificación del mortero.
COMPONENTES DE LOS MORTEROS DE CEMENTO:
La descripción de los componentes se realiza desde un punto de vista volumétrico,
destacandoprincipalmente tres: Aglomerante (cemento), arena y agua; y un cuarto de
poca presenciavolumétrica.
Aglomerante:
También llamado Ligante, corresponde al cemento, especialmente alcemento Portland, este componente confiere al mortero sus principales propiedades deacuerdo a la naturaleza de este, en los que destacan:
– La Finura del Molido: influencia directamente en la resistencia a la compresión delmortero, esencialmente en las resistencias iniciales.
– La Dosificación en Cemento: condiciona la relación agua/cemento, parámetro quedetermina la resistencia a la compresión del mortero de manera inversa.
Agua: Desempeña un papel importante (relación agua/cemento), durante el
amasadodel mortero como también en el curado en obra, su cantidad debe ser suficiente para parala hidratación del cemento y mojado de la arena, sin conducir a un exceso, no debe contarcon agentes dañinos que afecten las propiedades del mortero a armadura (corrosión), Sino hay antecedentes de esta, deberá ser analizado o justificado su uso, en todo caso seránrechazadas las que no cumplan con las especificaciones técnicas. Existen casos en dondese añade alcohol al agua para disminuir su punto de congelación.
Arena: Los requisitos para su uso en morteros está determinado de acuerdo a
sugranulometría, forma, propiedades físicas y químicas. Por ejemplo la ASTM C144 estableceun tamaño máximo de 4.75mm para los áridos de uso en morteros. Con respecto a losrequisitos físicos se tendrá en cuenta la densidad de las partículas, el % de absorción, laresistencia al hielo y deshielo; mientras que en los requisitos químicos se considera elcontenido de cloruros, sulfatos y componentes que alteran la velocidad de fraguado,endurecimiento de mortero, y la acción del contenido álcali-sílice en su durabilidad.
Aditivos:
Son aquellas sustancias orgánicas e inorgánicas que se añaden en elamasado,
o se encuentran ya adicionados en el cemento, con la finalidad de unificar ogenerar ciertas características en la mezcla, tanto en el estado fresco o endurecido; sucantidad no deberá ser mayor al 5% en masa respecto al contenido de cemento; entre susfunciones más comunes tenemos:
– Facilitar el fraguado del aglomerante por absorción de agua.
– Retardar el fraguado del aglomerante al reducir agua.
– Aumentar la capacidad impermeable del mortero.
– Permitir el fraguado en ambientes húmedos o bajo el agua.
– Mantener la humedad en el estado fresco durante más tiempo.
– Reforzar el mortero y ejercer una acción consolidante.
– Puramente estético (pigmento).
CLASIFICACIÓN DE LOS MORTEROS DE CEMENTO:
Según la Norma ASTM C 270, los morteros se clasifican de acuerdo a sus propiedades
o susproporciones, considerando que toda especificación se realizará solo por una de
ellas, nuncaambas.
clasificación por Propiedades. Referidas a la resistencia a la compresión, retención deagua, contenido de aire; son usados para efectos de diseño en base a pruebas realizadasen laboratorios y no para mezclados en obra.
Clasificación por Proporciones:
Se fundamenta en el conocimiento previo de losPesos Unitarios de los materiales que componen el mortero, y de la proporciónvolumétrica de estos respecto al volumen contenido de cemento
CARACTERÍSTICAS SEGÚN SU CLASIFICACIÓN:
a. Características del Mortero Tipo “M”:
Es un mortero de alta resistencia a la compresión. Brinda mayor durabilidad en comparación de los otros tipos de morteros. Uso destinado a mampostería sometida a grandes fuerzas de
compresión,acompañadas de congelamiento, grandes cargas laterales de tierra, vientosfuertes y temblores.
Se recomienda su uso en estructuras en contacto con el suelo, cimentaciones,muros de contención, etc.
b. Características del Mortero Tipo “S”:
Posee mayor adherencia que otros morteros. Uso en estructuras sometidas a cargas de compresión normales, pero que a la
vezrequieran alta adherencia. Debe usarse en casos donde el mortero es el único agente de adherencia con
lapared, como el revestimiento de cerámicos.
c. Características del Mortero Tipo “N”:
Es un mortero de propósito general y es utilizado en estructuras sobre el nivel delsuelo.
Es bueno en enchapes, paredes internas y divisiones. Representa la mejor combinación entre resistencia, trabajabilidad y economía. Las mezclas de este tipo alcanzan una resistencia a la compresión cerca de
125kg/cm2. Debe tenerse en cuenta que la mano de obra y los elementos dealbañilería afectan esta resistencia.
d. Características del Mortero Tipo “O”:
Son morteros de baja resistencia y alto contenido de cal. Son usados en construcción de vivienda de uno o dos pisos. Es preferido por los albañiles por su alta trabajabilidad y bajo costo.
1.1. REQUISITOS DE LOS MORTEROS DE CEMENTO:
Para su mejor especificación se divide en dos categorías; el Estado Fresco y el Estado
Endurecido,recordando que las propiedades del mortero fresco condiciona el
comportamiento del morteroendurecido; mientras que el estado endurecido determina
su durabilidad.
a. Estado Fresco:
Obtención de la mezcla (NTP 334.003:2008): Establece el método para obtenermorteros de consistencia plástica por mezcla mecánica.
Tiempo de Utilización: se refiere al tiempo durante el cual el mortero tienesuficiente trabajabilidad, sin la adición posterior de agua para contrarrestar elfraguado.
Fluidez del Mortero (NTP 334.057:2011): es un parámetro de la relaciónagua/cemento, la cual es un indicador de la trabajabilidad, se determina pormedio de la mesa de sacudidas.
Tiempo de Fraguado (NTP 334.006:2003): es el tiempo necesario para elendurecimiento completo del mortero.
Otros requisitos del estado fresco vienen a ser la especificación del tipo de cemento
ausar (NTP 334.147:200), Contenido de Iones Cloruro solubles en agua
(NTP339.076:2009), taza de absorción de agua (NTP 399.631:2010), contenido de aire
(NTP334.048:2003), y los Aditivos para Morteros (NTP 399.632:2010).
b. Estado Endurecido:
Resistencia Mecánica a la Compresión (NTP 334.051:2006): determina laresistencia a la compresión en morteros de cemento Portland, usandoespecímenes cúbicos de 50 mm de lado.
Adherencia (NTP 331.052): depende del tipo de mortero, soporte, preparación ymano de obra.
Estabilidad dimensional(NTP 399.630:2010): durante el endurecimiento seproduce una disminución del volumen llamada Retracción.
Otros factores a tomar en cuenta es su densidad en el estado endurecido,permeabilidad al vapor de agua, y el contenido de sulfatos del agua usada para suelaboración y curado (NTP 339.229:2009).
1.2. ALCANCES Y CONSIDERACIONES:
a. Granulometría Recomendada: Las normas recomiendan el uso granulométrico segúnel siguiente cuadro:
También se debe de tener en cuenta:
La arena no debe tener más del 50% de retenido entre dos tamices consecutivos,ni más del 25% en el tamiz N° 100.
Cuando la junta tenga más de 10mm de espesor, es conveniente usar arenas másgruesas.
Para juntas delgadas se usan arenas que pasen totalmente el tamiz N°8.
b. Relación entre Mortero y la Unidad de Albañilería:
Entre el tipo de mortero y launidad de albañilería usada (generalmente ladrillos), debe
existir una compatibilidad a finde garantizar una fuerte adherencia que impida el paso
de agua al muro, así para ladrillos porosos, se recomienda el uso de morteros tipo “O”,
pues estos son capaces de retener agua.
c. Dosificación:
Es variable debido a la gran variedad de cementos, sin embargo sepueden establecer
algunas pautas generales. Por ejemplo, en el estado seco (antes delamasado); la
proporción volumétrica suele estar dada por una unidad de cemento porcada tres a siete
unidades de arena; en cuanto a la preparación final (estado fresco) esbastante común
la relación de 3.5 litros de agua por cada saco de 25kg de cemento y arena.
1.3. APLICACIONES DE LOS MORTEROS DE CEMENTO:
Son diversas la aplicaciones de los morteros en la construcción, entre las más
destacablestenemos: Muros de fábricas, muros cara vista, revestimiento de muros
(tarrajeos), en soladosactuando como soporte, nivelador y corrector de superficie, etc
DOSIFICACION DE MORTEROS
Capacidad de utillajes en la confección de morteros
Utillaje Medidas (cm) Capacidad (litros
«colmado»)
Cemento (kg)
Pala de ½ luna 28 x 32 5 7.5
Pala recta 30 x 34 7 10.5
Balde-caldereta φ 30 x 23 13 20
Caldereta 33 x 16 11 17
Cesto de goma φ 40 x 22 20 30
Carretilla 85 x 65 x 15 90 135
Saco de cemento 72 x 40 x 12 − 50
Nota: Este utillaje sirve también para confeccionar pequeñas cantidades de hormigón.
Dosificaciones de morteros (en peso)
Aplicación Dosificación
Cemento/arena
Cemento
kg/m3
Arena
(1)
volumen/
m3
Agua
l/m3
Muros de poca carga 1 : 4 380 1.100 240
Muros cargados (2) 1 : 3 460 0.980 260
Revoques impermeables (3 y 4) 1 : 1.5 740 0.812 300
Raseos de fachadas (4) 2 : 3
Notas: 1) El peso es de 1500 kg/m3
2) Para fábricas de ladrillos y raseos exteriores
3) Debe agregarse 31 kg/m3
de líquido impermeabilizante
4) 2 partes de cemento y 3 de arena
Dosificación de morteros por cestos de 20 litros
Aplicación Dosificación
C/A
Cemento
kg/m3
Arena (1)
Cestos colmados
Agua
l
Mortero
obtenido (l)
Enlucidos y revocos 1 : 2 600 3 29 83
Enfoscados, revocos, pavimentos 1 : 3 450 5.4 29 112
Escaleras, bóvedas, etc. 1 : 4 380 6.5 29 132
Fábricas cargadas, enfoscados 1 : 5 300 8.5 42 166
Fábricas menos cargadas 1 : 6 250 10 50 200
Fábricas ordinarias sin cargar 1 : 8 200 13.5 60 250
Solados, rellenos 1 : 10 170 16.5 60 333
Revoques impermeables (2) 1 : 1.5 750 3 20
Notas: 1) Cestos colmados por saco de cemento de 50 kg.
2) debe añadirse de hidrófugo del 1 al 3 % del peso del cemento.
Resistencia de los morteros dosificados en volumen
Clase de mortero Dosificación Resistencia (kg/cm2)
Mortero de cemento-cal-arena 1 : 1 : 10
1 : 1 : 6
20
50
Mortero de cemento-arena, equivalente a
dosificación de 250 kg de cemento/m3
1 : 6
50
Mortero de cemento-arena, equivalente a
dosificación de 380 kg de cemento/m3
1 : 4
100
Mortero de cemento-arena, equivalente a
dosificación de 450 kg de cemento/m3
1 : 3
150
CONCLUSIONES
El uso de morteros de cemento en la industria de la construcción, es actualmenteindiscutible, de manera que su uso está siendo desarrollada bajo el cumplimiento de lasnormas técnicas vigentes, además la determinación de su aplicación debe estarrespaldado por un especialista.
La resistencia a la compresión y la trabajabilidad del mortero dependen principalmentedel contenido de agua, el uso de aditivos, la forma y textura de la arena, y la finura delcemento. Por lo tanto es necesario guardar un control riguroso de estos elementosdurante la dosificación del mortero y el diseño de mezcla.
Los ladrillos de mucha absorción (porosos), deben combinarse con morteros de altocontenido de cal, la cal tiene la capacidad de absorber agua; por el contrario, para ladrillosde poca absorción, es conveniente el uso de mortero con mayor contenido de cemento(morteros tipo S o M).
Acerca del desarrollo histórico del uso de los morteros, se concluye que en cierta parte suorigen y desarrollo es resultado del sentido estético del hombre.
Las posibilidades de .empleo de los áridos ligeros naturales obtenidos mediante procesos de trituración de zeolitas naturales con abundantes reservas en suelos latinoamericano , pueden contribuir significativamente, junto al ahorro de energía, ahorro de cemento Portland y sostenibilidad del medio ambiente, al diseño de estructuras más ligeras y resistente a las tensiones originadas en movimientos sísmicos relativamente frecuentes en nuestro países.
BIBLIOGRAFÍA
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http://es.wikipedia.org/wiki/Escayola
http://www.techitt.com/LogosCatalogos/fassa_ZB23.pdf?random=1833476780