Protección de la armadura contra la corrosión
Según los Eurocódigos actuales, se prescribe el espesor mínimo de la capa de recubrimiento de hormigón (cnom). El espesor de dicha capa de hormigón es la distancia mínima desde la superficie exterior del elemento de hormigón armado hasta la primera armadura. En los elementos lineales se trata del estribo, y en los elementos superficiales de la armadura longitudinal inferior. La capa nominal de recubrimiento se define como: cnom = cmin + Δcdev
cmin es el recubrimiento mínimo prescrito, cuyo valor depende de las condiciones de adherencia del hormigón y del acero de refuerzo, de las condiciones del ambiente, del recubrimiento en la armadura, etc. Δcdev es el valor que representa la desviación de ejecución. En función de la clase de exposición del elemento de hormigón armado existen diferentes valores del recubrimiento nominal; por lo general oscila entre 2,5 cm y 3,5 cm. Para las cimentaciones se toma que es 5cm.
Comportamiento del mortero de cemento y del hormigón frente al calentamiento y enfriamiento frecuentes
La resistencia del hormigón fresco puede incrementarse rápidamente mediante calentamiento gradual con vapor o manteniéndolo en agua calentada progresivamente, seguido de un enfriamiento suave. De este modo, después de un procedimiento de un día se alcanzan resistencias que con el procedimiento ordinario se obtienen después de varias semanas. El grado de efecto depende del cemento y del tipo de árido, mientras que, sin embargo, con hormigón pobre se obtienen resultados mucho mejores que con hormigón rico.
Si los calentamientos y enfriamientos se realizan dentro de amplios límites, en el elemento de hormigón se producirán esfuerzos considerables si los calentamientos y enfriamientos se ejecutan con rapidez. En tal caso, y en particular si se repiten con frecuencia, debe contarse con la aparición de grietas que penetran desde el exterior hacia el interior, afectando las características mecánicas del hormigón. En este sentido, los distintos cementos se comportan de manera diferente, por lo que, para su aplicación práctica, se recomienda una elección cuidadosa del cemento.
Permeabilidad térmica del hormigón
El coeficiente de conductividad térmica del hormigón depende de la propiedad del árido y del cemento, de la cantidad de cemento, de la cantidad de agua de amasado, de la humedad del hormigón, así como del nivel de la temperatura. En ensayos con placas de 10 cm de espesor y de hormigón fuertemente secado, se determinó que el coeficiente de conductividad térmica λ es de 1,163 W/mK a 10 oC, y con placas de hormigón que ha permanecido en agua asciende hasta 2,326 W/mK. Las placas más gruesas daban coeficientes de conductividad térmica mayores; el valor máximo fue de 2,38 W/mK.
Expansión del hormigón por calor
La expansión depende en gran medida del árido, luego de la humedad del hormigón y también del propio cemento. Los valores límite conocidos hasta ahora a 0 a 40 oC son de aproximadamente 6 a 13*10-6 m/m por cada grado.
Resistencia a cargas frecuentes
1. Resistencia a compresión a fatiga. El concepto de resistencia a fatiga se utiliza aquí en sentido general; para la aplicación técnica siempre deben indicarse las resistencias a fatiga (compresión, tracción, compresión y tracción alternadas, flexión, cortadura, cortadura pura, pandeo), así como el modo de carga (solo estática, solo frecuente, parcialmente estática y parcialmente variable).
Resistencia a compresión a la fatiga por carga constante: debe esperarse que la resistencia al esfuerzo prolongado sea al menos ¾ de la resistencia que aparece en el ensayo ordinario a compresión.
Resistencia a compresión por fatiga debida a cargas repetidas (resistencia dinámica básica): se ha demostrado que la resistencia dinámica básica a compresión de pilares de hormigón de distinta composición, especialmente con distintas cantidades de cemento y diferentes granulometrías, es de al menos 0,5 de la resistencia de la probeta prismática bajo carga ordinaria hasta la rotura. En este caso se realizaron 260 ciclos de carga por minuto; el número total de ciclos para los cuales se determinó esta resistencia dinámica básica fue de dos millones. Con el aumento del número de ciclos por minuto (se ensayó con 10 a 450 ciclos por minuto), también aumentó el número de repeticiones que conducía a la rotura.
Resistencia a compresión bajo fatiga por la acción simultánea de cargas estáticas y frecuentes: Cuando a las cargas frecuentes se añadieron cargas estáticas, al aumentar las cargas estáticas disminuyeron los valores de las amplitudes de las cargas frecuentes que, por lo demás, se repitieron dos millones de veces. A modo de ejemplo, la fig. 1 muestra que las amplitudes de las cargas frecuentes S fueron:
- con carga en reposo para σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- bajo carga estática para σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- para carga estática para σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Fig. 1
Fig. 2
2. Resistencia a flexión del hormigón bajo fatiga. Los ensayos mostrados en la fig. 2 para vigas mantenidas permanentemente en estado húmedo demostraron, bajo carga dinámica básica, que la resistencia a flexión bajo fatiga es de 28 kg/cm2, mientras que la resistencia a flexión ordinaria fue de 53 kg/cm2, lo que corresponde a una relación de 0,53.
Hormigón ligero
El hormigón ligero (hormigón con peso inferior a 18 kN/m3) se obtiene mediante el uso de áridos ligeros y porosos como: piedra pómez, escoria de altos hornos, escoria de caldera; además, mediante el uso de morteros de arena y harina natural o artificial con aditivos que, durante la preparación del mortero, desarrollan gases (hormigón celular) o provocan espumación en el mortero (hormigón espumoso).
El hormigón ligero, entre otras cosas, se utiliza mucho para fabricar bloques de mampostería y placas de piedra pómez para paredes y cubiertas; en estado seco es un mal conductor del calor; su resistencia es moderada, pero se ajusta con facilidad, por lo que pueden fabricarse con seguridad bloques ligeros para muros portantes de edificios residenciales.
Como agente generador de gas en el hormigón celular se utiliza polvo de aluminio. Según la cantidad de aditivos, así como de otras condiciones, se obtiene un material más o menos poroso, con un peso en estado seco de aproximadamente 3 kN/m3 y más.
1. Peso volumétrico del hormigón ligero. Con piedra pómez natural pueden garantizarse pesos volumétricos —entendiendo en estado secado a 105 oC— a partir de 7 kN/m3 en adelante, con resistencias a compresión de 2 MPa. El peso volumétrico que puede esperarse es aproximadamente la suma del árido y el cemento en estado suelto. El hormigón celular con pesos volumétricos superiores a 8 kN/m3, por regla general, no es técnicamente adecuado.
2. Resistencia a compresión del hormigón ligero. En el hormigón vertido se pueden obtener, sin medidas especiales, resistencias de 8 MPa, y con grava incluso de hasta 12 MPa. Son necesarios ensayos constantes de idoneidad. El hormigón poroso (hormigón celular y hormigón espumado) es apto para muros portantes solo después del endurecimiento bajo presión de vapor. Con materias primas adecuadas pueden garantizarse pesos específicos de 6 kN/m3 y resistencias a compresión de 5 MPa.
3. Resistencia a flexión del hormigón ligero. La relación entre la resistencia a flexión y la resistencia a compresión ha resultado, dentro de las necesidades prácticas, relativamente grande, y a medida que aumentan las resistencias, esa relación disminuye.
4. Grado de contracción del hormigón ligero. El grado de contracción depende principalmente de la elasticidad del árido, así como de la cantidad de la composición del cemento endurecido; la contracción del hormigón ligero es mayor que la del hormigón de grava. El hormigón de cascote de ladrillo mostró en el transcurso de un año un grado total de contracción de aproximadamente 0,65 mm/m. Los elementos recién suministrados de piedra pómez natural, en 14 m meses, se acortaron en aproximadamente 0,8 mm/m. Las muestras de hormigón celular y hormigón espumado que endurecían al aire mostraron contracciones aún mucho mayores, incluso superiores a 2 mm/m. No debe olvidarse que todo hormigón, al humedecerse por la lluvia y la nieve derretida, se hincha, y al secarse posteriormente vuelve a contraerse.
Fig. 3
5. Coeficiente de conductividad térmica. El coef. de conductividad térmica disminuye con el peso volumétrico y, en igualdad de condiciones, se hace tanto menor cuanto más pequeños y uniformemente distribuidos están sus poros de aire. Para hormigón suelto seco al aire fue (λ = 0,4625 para 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 para 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 para 16 kN/m3). Para el hormigón celular seco al aire, los datos los da la fig. 3.
NOTA:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3