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RESUMEN
El hormign de alta resistencia denominado HAR, es un hormign que
en base a aditivos y adiciones adquiere una resistencia a compresin
que supera los 50 MPa o 50 kg/m2, aumentando tambin su
impermeabilidad resultando mayor durabilidad de este material y un
excelente aliado en zonas agresivas con ataques de sulfatos o
lugares de ciclos de hielo-deshielo.Los principales componentes del
HAR que lo hacen ms fuerte son aditivos superplastificantes que
permiten reducir la cantidad de agua aplicada en la mezcla,
adiciones de microslices y actualmente nanoslices. Estas ltimas
permiten un aumento de la resistencia a compresin y la
impermeabilidad del hormign. La colocacin de este hormign es ms
sencilla gracias a su gran asentamiento de cono de abrams con un
valor de entre 150 y 200 mm. Actualmente en chile el HAR es
utilizado mayormente en en plantas prefabricadoras de elementos de
hormign y en la minera.
ABSTRACT
The high-strenght copncrete named HAR, it is a concrete that on
the basis of additives and additions he acquires a
strenght-compression that overcomes 50 MPa or 50 kg/m2, increasing
also his impermeability turning out to be a major permanence of
this material and an excellent ally in aggressive zones with
assaults of sulfates or places of cycles of ice - thaw. The
principal components of the HAR that it do stronger sound
superplasticizing additives that allow to reduce the quantity of
water applied in the mixture, additions of micro-silicas and
nowadays nano-silicas. The above mentioned allow an increase of the
resistance compression and the impermeability of the concrete.
Nowadays in chili the HAR it is used mainly in in plants
prefabricadoras of elements of concrete and in the mining
industry.
INTRODUCCIN
En el pasado, la aplicacin de hormigones especiales o de alto
desempeo (HAD) se vea restringido a edificios de gran envergadura o
rascacielos, pero en la actualidad el uso de stos hormigones se ha
ido masificando en la industria de manera tal que hoy en da se
utilizan en edificios convencionales. El metro cbico de HAD, en la
actualidad tiene un valor elevado en comparacin con el hormign
corriente, ya que requiere una fabricacin ms controlada y mayores
cantidades de cemento, humo de slice, superplastificantes y
retardadores, para que el hormign obtenga las caractersticas
deseadas para su ideal funcionamiento. Seguramente en un futuro
cercano, el HAD ser el hormign utilizado en la mayora de las obras
del pas, desplazando al hormign tradicional, ya que tiene ventajas
que le permiten competir con las mejores soluciones constructivas
existentes.
El hormign de alta resistencia (HAR) es uno de los tantos tipos
de hormigones que pueden considerarse como hormigones de alto
desempeo (HAD). El HAR es un material con caractersticas mecnicas
superiores a las convencionales. El aumento de la resistencia
conlleva a la mejora de otras prestaciones como la durabilidad, sin
embargo, tambin produce un desmedro en la flexibilidad aumentando
la fragilidad del material y un disminuyendo la rugosidad de las
fisuras lo que afecta la resistencia al cizalle.
El hormign de alta resistencia est aumentando su demanda debido
a que ayuda a reducir el espesor de los elementos estructurales
para aumentar el espacio til y las luces libres en edificios y
puentes. En chile el hormign de alta resistencia es ampliamente
utilizado en sectores como la minera ya sea para su uso de
edificacin o como carpetas de hormign para el paso de vehculos
cargados. Sin embargo, dnde es ms comn este tipo de hormigones, es
para su fabricacin sistemtica en la industria de elementos
prefabricados pre y post-tensados, dnde las resistencias altas son
obtenidas de manera indirecta debido a la demanda de altas
resistencias a temprana edad (1 a 3 das), puesto que generalmente
es la resistencia en el momento del tensado la que determina la
resistencia del hormign.[1]
El mayor problema de conseguir un hormign de alta resistencia
consiste en reducir la cantidad de agua utilizada en su amasado y
por ende, conseguir la trabajabilidad ptima para que pueda ser
moldeado, esto conlleva a que deban utilizarse superplastificantes
en su dosificacin lo que permite reducir el agua en un 40%. Tambin
se emplean adiciones de slice en polvo (microslice) y cenizas
volantes para estos hormigones.
DEFINICIN
El HAR como su nombre lo indica, se refiere a un hormign con
caractersticas mecnicas superiores a las que se pueden obtener
utilizando para su confeccin componentes convencionales, y mtodos
ordinarios de amasado, puesta en obra, compactacin y curado.
Se consideran hormigones de alta resistencia a aquellos cuya
resistencia a compresin a los 28 das de edad flucta entre los 50 y
100 MPa (500 y 1000 Kgf/cm2) medida en probeta cbica de arista 200
mm, cabe decir que la norma chilena clasifica a los hormigones
solamente hasta resistencias de 50 Mpa y que esta definicin del HAR
se debe a la experiencia de los ltimos aos en hormigones en obra y
en plantas de hormigones premezclados.
COMPONENTES Y DOSIFICACIN
Cemento
La dosificacin del cemento suele ser alta, mayor de 400 kg/m3,
pero menor de 500 Kg/m3, ya que la experiencia indica que una dosis
mayor producira una reduccin de resistencias quizs debida a un
exceso de pasta de cemento y la aparicin de grandes fisuras por
retraccin [2]. Los cementos que se utilicen deben de dar lugar a
pastas de alta resistencias, y ser compatibles con los aditivos a
utilizar.
En los hormigones de alta resistencia se utilizan dosis de
cementos muy altas, lo que suele conducir a la obtencin de mezclas
de muy baja trabajabilidad. Cuando se elaboran grandes volmenes de
hormign, existe el inconveniente adicional que supone la generacin
de un elevado calor de hidratacin que puede provocar una fisuracin
trmica importante. Por estos motivos es comn reemplazar parte de la
dosis de cemento por alguna adicin mineral que ayude a solventar
estos problemas. Se recomienda utilizar cementos comerciales
carentes de adiciones, debido a que el propio hormign de alta
resistencia llevar un porcentaje de adicin (generalmente
microslice), que necesita clnquer puro hidratado para reaccionar
puzolnicamente, produciendo un incremento de la resistencia. En
condiciones de exposicin del hormign a aguas cidas-sulfatadas, se
recomienda el uso de un cemento con adiciones (puzolanas), debido a
que el deterioro del hormign por ataques cidos, se debe
principalmente a la reaccin entre stos agentes dainos y la cal
liberada, como se sabe que la puzolana reacciona con parte de la
cal liberada, los hormigones fabricados con este tipo de cemento
seran menos susceptibles que en el caso de los cementos
portland.[3]
Es por esto que los cementos nacionales poseen caractersticas
adecuadas para el desarrollo de estos hormigones, ya que aparte de
poseer adiciones de puzolanas con un buen control de calidad por
parte del estado como por las mismas fbricas, poseen una bajo calor
de hidratacin lo que asegura el uso de dosis de cementos altas sin
causar daos por fisuraciones por retraccin trmica.
Agua y ridos
Las aguas empleadas tanto en su amasado y curado para hormigones
de alta resistencia son las mismas que para hormigones
tradicionales. Las limitaciones en cuanto a las impurezas de stas
las aguas deben cumplir con la norma NCh1498Of.82. El uso del agua
de mar sta prohibido para este tipo de hormigones ya que en Chile
se permite de manera excepcional para hormigones con resistencia
menor a 15 MPa, siempre y cuando no exista otra fuente de agua en
la zona.[4].
Las caractersticas de los ridos, no slo desde el punto de vista
mineralgico, sino tambin, de forma, granulometra y tamao mximo, van
a condicionar las propiedades del hormign de manera significante,
tanto fresco como endurecido, as como su estabilidad y
durabilidad.
Con respecto al rido grueso, en los hormigones tradicionales,
los ridos tienen mayor resistencia que la pasta de cemento. Las
fracturas se caracterizan por un fallo en la adherencia de la pasta
con el rido. Conforme aumenta la resistencia del hormign, la
resistencia de la pasta de cemento se va acercando a la resistencia
que poseen los ridos, en efecto, los fallos en las fracturas
atraviesan a la pasta, pero sobre todo a los ridos, por esto la
resistencia del rido debe ser lo ms grande posible. La mineraloga
del rido debe ser tal que produzca una buena adherencia qumica con
la pasta. Son por ello recomendable los ridos chancados
provenientes de rocas baslticas, ofitas o incluso calizas de buena
calidad, de hecho hay estudios que demuestran mejores resultados
con ridos de calizas debido a la mayor absorcin de agua que poseen
mejorando la adherencia con la pasta y con ello la resistencia; el
alto coeficiente de absorcin de agua no suele ocasionar problemas
debido a que las calizas restituyen el agua al hormign durante el
curado. Sin embargo, se recomiendan coeficientes de absorcin no
superiores al 1%. El tamao mximo del rido debe ser de 10 a 12,5 mm,
si bien se han empleado con xito gravillas de 20 mm. Tamaos mayores
conducen a hormigones de docilidad inadecuada para su correcta
colocacin en obra y debilitan, por efecto pared, la interfaz
rido-pasta. Los ridos de resistencia a compresin entre 120 y 140
MPa son recomendables para este tipo de hormigones. En la mayora de
los tipos de roca, los ridos de menor tamao son ms resistentes que
los ms grandes debido a que el proceso de chancado se eliminan
defectos internos como poros, microfisuras, materiales blandos,
etc...
El rido fino (arena) utilizado para estos hormigones debe ser de
naturaleza rodada para que tenga una absorcin de agua menor que si
fuera chancado, sto es para darle mayor docilidad a la mezcla. Se
recomiendan arenas silceas de ro muy limpias y escasas en finos, ya
que las altas dosis de cemento y de adiciones de slice suelen
solventar la falta de ellos. Un mdulo de finura cercano a 3 pero no
superior suele ser el ms adecuado.
La granulometra de los ridos tiene tambin, ms importancia que en
los hormigones corrientes, porque como la cantidad de cemento y de
otros materiales finos aumenta para alcanzar las resistencias
buscadas, el porcentaje de fino de los ridos tiene que ser
disminuidos y el intervalo de variacin de la banda granulomtrica
debe estrecharse.[3]
La resistencia natural de los ridos de nuestro pas es, por
constitucin, apropiada en la mayora de los casos para la obtencin
de hormigones de altas resistencias. Sin embargo, no sucede as en
las caractersticas de su fabricacin, en particular en aquellas
regiones donde no existen plantas productoras y su elaboracin se
realiza de manera artezanal.[1]
Razn agua/cemento
La razn agua/cemento debe ser muy baja, y debe ser medida con
precisin, para ello se debe tomar en cuenta el agua que contienen
los ridos y adems el agua que contiene el aditivo plastificante o
fluidificante, tambin la probable agua residual que pueda contener
la betonera al hacer la limpieza de sta. Si se agregan adiciones a
la masa (microslice o cenizas volantes), tambin se deben incorporar
a la razn A/C ya que actun como un conglomerante ms, por esto es
conveniente hablar de razn agua/(cemento + adicin).
El valor mnimo que requiere el cemento para su hidratacin en
trminos de razn A/C es entre un 0,25 y 0,28. Para hormigones de
lata resistencia suelen usarse razones no superiores a 0,35. Como
se hace en el hormign tradicional, el valor ptimo se deber
determinar mediante ensayos previos en laboratorio, segn la puesta
en obra y de las condiciones de aquella.
Aditivos y Adiciones Para que el hormign se denomine de alta
resistencia se debe buscar detalladamente las propiedades de cada
uno de sus componentes para obtener un buen rendimiento a la hora
de fabricar un hormign de este tipo, teniendo en cuenta el cemento,
ridos, aditivos y adiciones que se utilizaran. A continuacin se
detallarn estos dos ltimos mencionados, aditivos y adiciones que
permiten alterar la resistencia y otras propiedades. Aditivo
Superplastificante Un aditivo superplastificante permite a grandes
rasgos reducir la tensin superficial del agua permitiendo hacer que
la razn agua-cemento pueda estar bajo el 0,35 sin perder la fluidez
e hidratando de buena manera el cemento en la mezcla, obtenindose
un cono de cerca de los 180 a 200 mm con razones de agua-cemento de
0,2 a 0,3.Gracias a esta reduccin de agua y aumento de la dosis de
cemento la resistencia obtenida se eleva y por haber una buena
fluidez tambin se reduce la porosidad de este hormign hacindolo ms
confiable.[3] Adiciones al Cemento En su forma bsica, el hormign es
una mezcla de cemento, ridos y agua.Hoy en da la mayora de las
mezclas de hormign contienen adiciones al cemento que constituyen
una porcin del material cementante en el hormign. Estos materiales
son generalmente subproductos de otros procesos o materiales de
origen natural. Ellos pueden o no ser procesados antes de ser
utilizados en los hormigones. Algunos de estos materiales son
denominados puzolanas, debido a que, por si mismos, no tienen
propiedades cementantes, pero cuando se utilizan con el cemento
Prtland, reaccionan para formar componentes cementantes. Otros
materiales, como la escoria si exhiben propiedades cementantesPara
que estas adiciones se utilicen en el hormign deben cumplir con las
normas y debes ser de utilidad a la hora de querer adquirir una
alta resistencia.A continuacin se detallan tipos de adiciones para
mejorar resistencias en el hormign.[3] Cenizas Volantes Son un
subproducto de los hornos que se emplean en el carbn mineral como
combustible para la generacin de energa y constituyen en s, las
partculas no combustibles removidas de la chimenea de gases. La
cantidad de ceniza volante en el hormign puede variar entre un 5 y
el 65% en peso de los materiales cementantes, segn la fuente y la
composicin de la ceniza volante y el desempeo requerido del
hormign. Las caractersticas de las cenizas volantes pueden variar
significativamente segn la fuente del carbn mineral que se quema.
Las cenizas de clase F son normalmente producidas de la quema de la
antracita o de carbones bituminosos y generalmente poseen un
contenido bajo de calcio. Las cenizas de clase C son producidas
cuando se queman carbones sub-bituminosos y poseen tpicamente
propiedades puzolnicas. [3] Escorias molidas de Alto Horno Son
subproductos no metlicos producidos en un alto horno, cuando el
mineral de hierro es reducido a hierro dulce. La escoria lquida es
enfriada rpidamente para formar grnulos, que son molidos hasta una
finura similar a la del cementoPrtland. Las escorias molidas de
alto horno tienen por si misma propiedades cementantes pero estas
son mejoradas cuando se utilizan con cemento Prtland. [3]
Humo de Slice o Microslice Es un material puzolnico de alta
reactividad y es un subproducto de la produccin de metal silceo o
ferro-silceo. Se recolecta de la chimenea de gases de los hornos de
arco elctrico. El humo de slice es un polvo extremadamente fino,
con partculas alrededor de 100 veces ms pequeas que un grano
promedio de cemento. El humo de slice est disponible generalmente
como un polvo densificado. Generalmente se utiliza entre el 5 y el
12% en peso de los materiales cementantes para las estructuras de
hormign que necesitan altas resistencias o una permeabilidad
significativamente reducida al agua. Debida a su extrema finura,
debern garantizarse procedimientos especiales para su manipulacin,
el vaciado y curado del hormign con este material.
Un aspecto que se modifica del hormign es su pH reduciendose un
poco, si bien este disminuye, gracias a la las microslices
disminuye la permeabilidad resultanto ms ptimo para el hormign de
alta resistencia.[3]
Nanoslice
La adicin preferida utilizado en la confeccin de hormigones de
alta resistencia es la microslice mencionada anteriormente por su
gran ayuda en el aumento de resistencia y reduciendo la porosidad,
actualmente esta adicin se puede modificar gracias a la tecnologa
de hoy en da convirtindose en la denominada nanoslice.
La nanoslice tiene partculas de tamao nanomtrico entre 3nm y
150nm. (1nm= 1 nanmetro = 109 mt) que es mil veces ms pequea que
microslice. Esta seleccin de tamao de partcula es lo que le
confiere sus singulares propiedades: mayores resistencias,
plasticidad, carencia de contaminacin.
Como la nanoslice es un producto modificado y de reducido en
tamao se mejoran sus desvenajas de aglometracin y retraccin. Aparte
de su alta superficie efectiva de reaccin, la clave de su gran
desempeo en comparacin con la microslice, es su mayor reactividad
qumica. La nanoslice genera C.S.H (Silicatos de Calcio Hidratado)
de tamao nanomtrico, que es el resultado final de la reaccin de
hidratacin del cemento. Al ser de tamao nanomtrico, produce
nano-partculas de C.S.H con un tamao de entre 3 y 150 nm, lo que
refuerzan la estructura del hormign a un nivel mil veces ms pequeo
que la microslice, esto mejora sus propiedades dejando al hormign
mucho ms compacto e impermeable. A medida que el cemento se
hidrata, las partculas de nanoslice se combinan con los elementos
del hormign distribuyndose en todos los huecos que quedan entre las
partculas de cemento y los agregados. (Las partculas de cemento
suelen medir 50.000 nm). De esta forma, el nano-C.S.H producido,
hace que el hormign quede ms compacto, con menos huecos, ms
resistente y con una estructura ms homognea. Hay que tener en
cuenta que el C.S.H es el pegamento que mantiene unido al hormign,
por lo que, lo que hace en el fondo la nanoslice, es producir
nano-cemento de tamao micromtrico.[3]
Puzolanas naturales Varios materiales naturales poseen, o pueden
ser procesados para poseer propiedades puzolnicas. Las puzolanas
naturales tienen generalmente un origen volcnico, estos materiales
silceos tienden a ser reactivos si son enfriados rpidamente. En los
Estados Unidos las puzolanas naturales comercialmente disponibles
incluyen el Metacaoln y las Arcillas o esquistos calcinados. Estos
materiales son producidos mediante la calcinacin controlada de
minerales de origen natural. El Metacaoln es producido a partir de
arcillas,caolinticas relativamente puras y se emplean entre un 15 y
un 20 % en peso de los materiales cementantes. Las arcillas y los
esquistos calcinados son utilizados a mayores porcentajes en peso.
Otras puzolanas naturales son los cristales volcnicos, zeolticos,
cenizas de cscara de arroz y tierra de diatomeas.[3]
Dosificacin
A modo netamente acadmico se expone a continuacin algunas
dosificaciones usuales para hormigones de alta resistencia.
Tabla N1: Dosificaciones comunes para HAR. [6].
AMASADO
El amasado de los HAR es distinto al de los hormigones
tradicionales aunque se puede disponer de los equipos usuales. En
el almacenamiento de los ridos se debe cuidar que la humedad de los
mismos no sea elevada, especialmente la de la arena que debe variar
entorno a un 2,5%, ya que como se trabaja con razones de A/C muy
bajas, una alta humedad de los ridos, al realizar la correccin de
humedad, el agua de amasado puede ser muy reducida complicando el
amasado de la mezcla. Se recomiendan lugares de acopios protegidos
de las condiciones atmosfricas en lugares de zonas lluviosas.
El proceso de mezclado deber seguir las recomendaciones del
Comit ACI 304. Los HAR pueden ser confeccionados en todos los tipos
comunes de mezcladoras. La confeccin debe hacerse en peso. El
superplastificante debe dosificarse considerando la parte slida del
mismo, esto es descontando el agua que suele llevar incorporado,
que debe ser considerado en la razn A/C. Se sugiere pedir
informacin al respecto a cada suministrador ya que este factor
puede ser muy relevante al utilizar porcentajes de aditivos mayores
a los usuales, en el caso, de no contar con la informacin, se deben
realizar ensayos de manera tal de poder determinarla.
Uno de los procesos de mezclado que ha dado buenos resultados en
laboratorios es el siguiente[5]:
a) Colocar la mitad de los ridos en la mezcladora y comenzar a
mezclar.b) Aadir la mitad del lquido de mezclado (mezcla de agua ms
superplastificante o fluidificante) a la mezcladora mientras
gira.c) Aadir el aglomerante (cemento y microslice) y gradualmente
el remanente lquido, mientras se monitora la fluidez de la
mezcla.d) Mezclar por tres minutos, descansar por tres minutos y
acabar el mezclado con dos minutos extras.
Cuando el amasado se lleva a cabo en central hormigonera, es
necesario corregir la dosificacin y completar el amasado al pie de
la obra, esto es, agregar superfluidificante para realizar un
ajuste en la docilidad.
PUESTA EN OBRA
Los HAR contienen una alta docilidad (entre 15 y 20 cm de
asentamiento en cono de Abrams), su puesta en obra resulta ser ms
sencilla que en los hormigones tradicionales. Las principales
caractersticas de diseo en los hormigones superfluidificados, como
valores de asentamientos iguales o mayores a 15 cm, la ausencia de
segregacin, su alta viscosidad, un bajo tamao mximo nominal de rido
y suficientes partculas de finos, influyen positivamente en la
colocacin fcil y rpida de los hormigones de alta
resistencia.[2]
Cmo ya se ha mencionado anteriormente, se debe determinar la
consistencia real del hormign a su llegada a la obra y antes de su
colocacin. Si la consistencia fuera insuficiente a la deseada, debe
agregarse ms aditivo, posteriormente, debe cuidarse la
homogeneizacin del hormign para las nuevas condiciones de
consistencia.
Los HAR habitualmente son colocados mediante bomba, debido a su
naturaleza fluida y su escazo rozamiento, tambin se puede reducir
la presin de bombeo sin afectar el flujo.Las caractersticas
especiales de estos hormigones permiten su colocacin en capas de
volumenes superiores a los hormigones tradicionales, por su menor
segregacin y la necesidad de una baja energa para compactacin.
Tambin se debe tener en cuenta la temperatura ambiente al
momento de la colocacin del hormign, ya que este factor influye en
las propiedades del hormign fresco como endurecido. Las
temperaturas extremas influyen en mayor medida y las consecuencias
son mayores en los HAR debido a la mayor cantidad de cemento, menor
cantidad de agua, la utilizacin de aditivos y de adiciones
considerables.
Curado
El curado es el proceso de mantener un contenido de humedad
ptimo y una temperatura satisfactoria en el hormign durante el
perodo de hidratacin del material cementante, para salvaguardar las
propiedades deseadas en el hormign. En el HAR el curado es
imprescindible debido a las altas prestaciones requeridas y por
otro lado, la baja cantidad de agua que posee por metro cbico. La
falta de curado es notoria en las secciones superficiales de los
elementos constructivos, con un cuarteo generalizado de escasa
profundidad.
Las temperaturas ms altas en el hormign se generan a las 24
horas despus de comenzado el fraguado debido a las dosis de
reatardador agregado a la mezcla. Por ejemplo, en una dosificacin
de cemento de 500 kg/m3 la temperatura aumenta 11,1 C/100 Kg de
cemento.[2]
Otro factor a considerar son las grandes cantidades de
conglomerante utilizado que inducen en incrementar el calor interno
(hasta 80 C), lo cual puede provocar distribuciones no lineales de
temperatura dentro de los elementos.
El tiempo de curado debe considerar las caractersticas de la
dosificacin como las condiciones climticas de la puesta en obra y
primeras edades del hormign, como tambin las condiciones climticas
durante la vida til de la estructura. El curado debe ser intensivo
durante los primeros 3 das de fraguado del hormign.[2]
PROPIEDADES DEL HORMIGN ENDURECIDO
Las propiedades del hormign de alta resistencia endurecido varan
del hormign convencional, esto se debe al uso de adiciones a la
hora de ser dosificado, tales como microslices y nanoslices. Estas
propiedades se aprecian en la resistencia a compresin, resistencia
a tensin y flexin, fragilidad, permeabilidad, porosidad,
contraccin, expansin y adherencia. A continuacin se detallarn cada
una de estas propiedades de este hormign endurecido.
Resistencia a Compresin
La resistencia a compresin de los HAR se modifica en forma muy
importante gracias a la incorporacin de las adiciones de
microslices o, en especial, de nanoslices a la mezcla. La magnitud
y porcentaje de aumento de resistencia depende de numerosos
factores, algunos de estos son el tipo de mezcla, el tipo de
cemento, la naturaleza los agregados del hormign, empleo de
aditivos reductores de agua, el tipo de ridos y un adecuado curado
para este hormign.
Los HAR son sensibles al secado rpido y esto afecta directamente
a la resistencia final del hormign, por tanto se ha de ser
cuidadoso en el procedo del curado para que no se disminuya la
resistencia final del hormign, otro tipo de adiciones de cenizas
pueden ayudar a modificar un poco este problema y as no permitir
esta disminucin de resistencia.
Con un diseo de mezlcas adecuado, la resistencia de estos
hormigones pueden superar facilmente una resistencia a compresin
del orden de 50 MPa o 500 kgf/m2, llegando incluso a superar los
100 MPa o 100kgf/m2. Un ejemplo de un edifico en el mundo
construido con hormign de alta resistencia es el edificio Petronas
Towers, ubicado en Kuala Lumpur, Malasia. Esta estructura fue
construida con HAR con un valor de resistencia a compresin de 100 a
130 MPa, este edificio fue considerado el ms grande del mundo entre
1998 y 2003. [5]
Resistencias A Flexin y Traccin
La interrelacin porcentual entre las resistencias en tensin,
flexin y compresin son similares tanto en hormigones de alta
resistencia como en hormigones convencionales. As un incremento en
la resistencia a compresin gracias al empleo de adiciones como
microslices o nanoslices al hormign deber dar por resultado un
incremento proporcional en las resistencias a tensin y flexin, tal
como ocurre en hormigones convecionales. [5]
Fragilidad
Los hormigones de altas resistencias exhiben un comportamiento
frgil. En general, cuanto mayor es la resistencia del hormign, ms
frgil se vuelve este material, se debe tener cuidado a la hora de
utilizar este material.El comportamiento frgil del hormign, en el
caso del hormign armado, no necesariamente se transmite a la
estructura como tal dado que la ductilidad del conjunto de la
estructura deber descansar mucho en el acero de refuerzo y en
detalles tales como la ductilidad de los materiales componentes del
hormign de alta resistencia, entregando una solucin ala fragilidad
presentada por este material.[5]
Permeabilidad y Porosidad
Para lograr un hormign durable frente a agentes agresivos la
propiedad ms importante es la permeabilidad. Reaciones destructivas
tales como ataques de sulfatos, reaccin lcali-agregados, corrosin
del refuerzo y procesos de hielo-deshielo, inicialmente involucran
el ingreso de lquidos o soluciones agresivas que daan el
hormign.
La baja permeabilidad involucra una restriccin al acceso de agua
o soluciones agresivas provenientes de fuentes externas. El estudio
de la porosidad y de la distribucin por tamaos de los poros
proporciona valores cualitativos en relacin con la permeabilidad
del hormign.
En relacin con su efecto sobre la permeabilidad, estructura de
poros y durabilidad frente a la accin agresiva de elementos
especficos, el empleo de la microslice o nanoslice en las mezclas
proporciona una reduccin de los poros en el hormign y un aumento en
la impermeabilidad del hormign.
Este incremento en la impermeabilidad es debido a que la adicin
de microslices o nanoslices ya que estas ayudan a que haya una
mejor adherencia entre la pasta de hormign y los agregados, tambin
permiten la reduccin de los poros. Tambin la presencia es estas
adiciones reducen las concentraciones de iones sodio, potasio y
calcio presente en los poros siendo un 20% ms efectivo estas
adiciones.
El coeficiente de permeabilidad a 28 das en hormigones de alta
resistencia es del orden de 0.9, valor menor que el 3.8 que
corresponde a hormigones convencionales.
Que el hormign sea ms impermeable y duradero le permite estar
acondicionado para ser utilizado en zonas agresivas, siendo estas
obras como alcantarillas, plantas de tratamiento, obras en
ambientes industriales y obras en zonas costeras. [5]
Contraccin y Expansin
El hormign es un material poroso que trata de ajustarse a la
humedad del ambiente. Los cambios en el contenido de humedad que se
producen en la pasta influyen en las fuerzas de atraccin interna
del material, produciendose contracciones y expansiones en el
proceso de intercambio de humedad del material con el medio
ambiente.La adicin de cenizas y otros aditivos permite que el
hormign de alta resistencia obtenga una contraccin y expansin sin
mayores complicaciones no fisurandose y manteniendo su
resistencia.[5]
Adherencia
Una mejora en la cohesividad debida a la mejor distribucin del
conjunto de los elementos de los hormigones con adicin de
microslice o nanoslice, debido a su pequeo tamao de las partculas
de sta, mejora la superficie de contacto y, por consiguiente, la
adherencia entre el hormign fresco y aspectos tales como el acero
de refuerzo, hormign antiguo, fibras y agregado.[5]
DURABILIDAD
Dentro de las propiedades adquiridas gracias a las adiciones del
hormign de alta resistencia este se vuelve menos poroso, esto
dificulta el ingreso de lquidos y gases al interior del hormign,
repercutiendo directamente en el tiempo de duracin de este en zonas
de ambientes agresivos y zonas de hielo-deshielo. En condiciones
extremas y al igual que los hormigones convencionales, puede
convenir el empleo de algn agente aireante.
Al usar hormign de alta resistencia en una estructura de hormign
armado, suministra una buena proteccin contra la corrosin de las
armaduras, gracias a su alta dosis de cemento y su mnima porosidad.
Si bien es cierto que el uso de microsilices o nanoslices reduce el
pH del hormign dejndolo cerca de los 12,5, el hecho que los poros
sean reducidos y se bloque la entrada de CO2* resulta ser ms
beneficioso para este hormign.No todo son ventajas, ya que est
demostrado que el hormign de alta resistencia presenta menor
resistencia que el hormign convencional, esto se produce por que la
gran densidad de la pasta endurecida resulta un impedimiento para
la circulacin del vapor de agua ocasionado por las altas
temperaturas, lo que provoca unas altas tensiones internas, en las
piezas expuestas al fuego, fisuraciones, y finalmente
desprendimiento del material de forma violenta con una baja rpida
de resistencias. [6]
RECOMENDACIONES GENERALES
Aunque los criterios y procedimientos de compactacin de los HAR
se establecen para cada obra en particular, se recomiendan las
siguientes consideraciones:
- La energa de compactacin requerida para los HAR es del orden
del 25% de la necesaria para un hormign tradicional.- El dimetro de
la aguja del vibrador no debe exceder los 40 mm y su frecuencia
debe ser mayor a los 700 rpm.- La profundidad de la vibracin debe
estar relacionada con el espesor de la capa agregada. - La
separacin entre puntos de vibracin oscila entre 30 y 60 cm.- El
vibrador debe penetrar bajo su propio peso hasta alcanzar el fondo
del encofrado o una longitud de 15 cm dentro de la capa anterior,
debiendo ser sacado lenta y firmemente.- Con el fin de evitar la
segregacin y concentracin de materiales finos, no se debe vibrar la
armadura ni el encofrado.- El hormign no debe moverse
horizontalmente con el vibrador.- Para optimizar la compactacin de
elementos superficiales, se realiza una operacin de acabado con
regla vibrante, que permite eliminar las fisuras de afogarado que
pudieran producirse al comenzar el fraguado del hormign.
Para el curado del hormign se recomienda, adems de sistemas que
no permitan la prdida de agua, que se complemente con nuevas
aportaciones de agua. Los sistemas de riegos siempre son la mejor
alternativa para el buen curado.
El encofrado y cimbras sustentantes deben considerar los
aumentos de temperatura del hormign ya que las deformaciones
introducidas en las mismas pueden resultar no compatibles con las
condiciones de borde existentes y consecuentemente, aparecer
fuertes tensiones sobre los elementos.
El empleo de altas dosis de superplastificantes han echo difcil
el control del tiempo de fraguado de los HAR, sin embargo, el
tiempo que nos interesa es el que los encofrados pueden ser
retirados. Aunque el HAR presente un retardo en su fraguado, su
calor interno permite la generacin de resistencia rpidamente y los
encofrados se pueden retirar dentro de los plazos deseados. No
obstante suelen ocurrir defectos en columnas superficiales cuando
los moldajes son retirados muy prontamente, para sto se recommienda
cubrir el hormign con una manta calentada a 38C para lograr un
retiro temprano de encofrado.[5]
Tambin se recomienda que los enconfrados sean retirados despus
que el hormign haya alcanzado su mxima temperatura interna (24 - 48
horas), para prevenir agrietamientos.
Tambin son comunes los agrietamientos por contraccin plstica,
que son los producidos por una prdida de humedad en la superficie
que no es reemplazada por la exudacin en los HAR con dosis de
microslice superiores al 5%. Para prevenirla, se recomienda
levantar cortavientos, tales como un plstico soportado. Tambin se
recomienda emplear una ligera neblina artificial de agua para
mantener la humedad.
CONCLUSIN
El Hormign de alta resistencia es un tipo de hormign que gracias
a la tecnologa se altera agregando adiciones y aditivos que
permiten llevar su resistencia a comprensin a valores superiores a
los 50 MPa o 500 kgfm2, tambin aumentan su durabilidad y
resistencia ante ambientes agresivos tales zonas industriales o
lugares de ciclos de hielo-deshielo.Para que este hormign adquiera
estas propiedades y se vuelva un hormign de Alta resistencia se
debe hacer un estudio de los elementos necesarios para producirse
como la naturaleza de los ridos, la cantidad de cemento a utilizar,
la razn agua-cemento en la mezcla, el uso de aditivos
superplastificantes para la reduccin de agua en la dosificacin y
las adiciones siendo las ms importantes las microslices y las
nanoslices. Las microslices permiten el aumento de resistencia y la
disminucin de poros del hormign gracias a sus propiedades
aumentando la adherencia de sus partculas y la adherencia de los
agregados de la mezcla. Las nanoslices son una mejora de las
microslices, el tamao de stas son reducidas para obtener mejores
propiedades, ya que al tener un tamao reducido reaccionan de mejor
manera con el agua y permiten incluso una mejor impermeabilidad.La
colocacin del hormign de alta resistencia es ms sencilla que con el
hormign convencional ya que este tiene un asentamiento del cono de
abrams de 150 a 200 mm, esto permite tener una buena fluidez y fcil
puesta en obra.Todas estas propiedades que gana el hormign deben
ser guardadas en un buen curado del hormign, ya que al tener una
baja cantidad de agua y un alto porcentaje de cemento es fcil que
se fisura. Para evitar fisuras en la contraccin y expansin del
hormign se pueden aplicar algunas adiciones de cenizas o como se
mencionaba un buen curado.Dentro de Chile el uso del hormign de
alta resistencia a tomado suma importancia ya como se mencionaba
anteriormente es un material muy resistente y muy duradero. En las
plantas prefabricadoras se pueden observar gran cantidad de usos de
este hormign gracias a que alcanzan, por medio de adiciones y
aditivos) resistencias altas a pocos das, elementos fabricados en
las plantas pueden ser vigas, cmaras de inspeccin , etc. En la
minera es el medio donde toma su mayor importancia el hormign de
alta resistencia, gracias a que tiene muy altas resistencias a
compresin y puede alcanzarlas rpidamente es un excelente material
para crear estructuras soportantes en corto tiempo en las minas de
nuestro pas, as entregando seguridad y rapidez de trabajo.
BIBLIOGRAFA
[1] Zabaleta G., Hernn. (1989). Situacin de los hormigones de
alta resistencia en Chile. Revista Ingeniera de Construccin,
N7.
[2] Martnez Ponce, David.(2008). Hormigones de Altas
Prestaciones. Universidad Politcnica de Cartagena. Colombia.[3]
Arns Valencia, Hernn.(2006). Hormigones de Alta Resistencia H-70.
Universidad Austral de Chile. Valdivia, Chile.[4] Instituto
Nacional de Normalizacin.(1982). - Hormign- Agua de Amasado -
Requisitos-.(NCh1498). Santiago, Chile.[5] Rivva Lopez, Enrique.
(2002). Concretos de Alta Resistencia. Congreso Internacional de la
Construccin. Lima, Per.[6] Jimnez M., P. Garca M., ., Moran C. ,F.
(2000).Hormign Armado.Barcelona, Espaa.Gustavo Gili s.a.