- COMPOSICIÓN
- TIPOS DE HORMIGÓN
- PROCESO DE FABRICACIÓN DEL HORMIGÓN
- COMPOSICIÓN
El hormigón sirve para efectuar numerosos trabajos en las obras de construcción (cimientos, soleras, etc.). Para mejorar la resistencia del hormigón se le añade mallazo (de acero), así se obtiene un hormigón armado.
Conglomerante
Cemento portland
El cemento portland se obtiene al calcinar a unos 1.500 °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.
Un clinker de cemento portland de tipo medio contiene:
Silicato tricálcico (3CaO·SiO2).................................. 40% a 50%
Silicato bicálcico (2CaO·SiO2).................................. 20% a 30%
Aluminato tricálcico (3CaO·Al2O3)............................ 10% a 15%
Aluminatoferrito tetracálcico (4CaO·Al2O3·Fe2O3)....... 5% a 10%
Las dos principales reacciones de hidratación, que originan el proceso de fraguado y endurecimiento son:
2(3CaO·SiO2) + (x+3)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + 3Ca(OH)2
2(2CaO·SiO2) + (x+1)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + Ca(OH)2
El silicato tricálcico es el compuesto activo por excelencia del cemento pues desarrolla una resistencia inicial elevada y un calor de hidratación también elevado. Fragua lentamente y tiene un endurecimiento bastante rápido. En los cemento de endurecimiento rápido y en los de alta resistencia aparece en una proporción superior a la habitual.
El silicato bicálcico es el que desarrolla en el cemento la resistencia a largo plazo, es lento en su fraguado y en su endurecimiento. Su estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico, por ello los cementos resistentes a los sulfatos llevan un alto contenido de silicato bicálcico.
El aluminato tricálcico es el compuesto que gobierna el fraguado y las resistencias a corto. Su estabilidad química es buena frente al agua de mar pero muy débil a los sulfatos. Al objeto de frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico con el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento se añade al clinker piedra de yeso.
El aluminatoferrito tetracálcico no participa en las resistencia mecánicas, su presencia es necesaria por el aporte de fundentes de hierro en la fabricación del clinker.
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. 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.
Agua de amasado
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.
- TIPOS DE HORMIGÓN
Hormigón en masa
- Se trata de usar el hormigón como único material constitutivo de un elemento estructural.
- Debido al comportamiento mecánico del hormigón (poca resistencia a tracción y fractura frágil), sólo se puede utilizar en elementos comprimidos.
- La resistencia mínima requerida en la EHE para hormigón en masa es de 20 MPa.
Hormigón armado
- Para mejorar las prestaciones se incorporan productos de acero en las piezas de hormigón (barras y mallas).
- El acero cumple con dos funciones:
- Aumenta la resistencia a flexión de la sección.
- Aumenta la ductilidad (la fractura no es tan frágil)
- El comportamiento mecánico de acero y hormigón es muy distinto (Ehormigón ≅ Eacero/10).
- La compatibilidad radica en la adherencia del cemento hidratado (anclaje de las armaduras).
- El medio alcalino del cemento hidratado pasiva las armaduras (inhibe la corrosión-oxidación).
- Para que el acero trabaje a tracción, es necesario que el hormigón se fisure (en las zonas traccionadas).
Hormigón pretensado
- Se entiende por pretensado la aplicación controlada de una tensión al hormigón mediante el tesado de tendones de acero de alta resistencia (alambres, cordones o barras). (En la EHE no se consideran otras formas de pretensado)
- Tipos de pretensado:
- Según la posición del tendón:
- Interior: el tendón queda embebido en el hormigón.
- Exterior: el tendón fuera de la sección ocupada por el hormigón, dentro del canto
- Según el momento de tesado:
- Pretensado: las armaduras se tesan antes del hormigonado. La fuerza del pretensado se transmite por adherencia. Fabricación industrial.
- Postesado: las armaduras se tesan despues del hormigonado. Las armaduras van alojadas en conductos o vainas. Elementos ejecutados in situ.
- Según las condiciones de adherencia:
- Adherente: tendón adherido al hormigón, transfiriendo la fuerza de pretensado por rozamiento.
- No adherente: tendón no vinculado al hormigón, transfiriendo la fuerza de pretensado a traves de los anclajes.
- Ventajas del pretensado: el hormigón reduce su trabajo en tracción (poca resistencia) y el tamaño de las fisuras (menor permeabilidad) y aprovecha su resistencia a compresión.
- PROCESO DE FABRICACIÓN DEL HORMIGÓN
El ciclo de vida del hormigón empieza con la extracción de materiales para la fabricación del cemento, el componente clave de la mezcla.
La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas:
La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas:
- Obtención y preparación de materias primas
- Molienda y cocción de materias primas
- Molienda de cemento
Obtención y preparación de materias primas
El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la
producción de clínker.
El clínker se compone de los siguientes óxidos (datos en %)
Porcentaje %
- Óxido de calcio "cal" ( CaO) 60-69
- Óxido de Silicio "sílice" 18-24
- Óxido de Aluminio "alúmina" ( Al2O3) 4-8
- Óxido de Hierro ( Fe2O3) 1-8
La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales de partida:
- Caliza y marga para el aporte de CaO.
- Arcilla y pizarras para el aporte del resto de óxidos
Las materias primas son transportadas a la fábrica de cemento donde se descargan para su almacenamiento.
Molienda y cocción de materias primas
La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materia prima para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada.
La molienda de materias primas (molienda de crudo) se realiza en equipos mecánicos rotatorios, en los que la mezcla dosificada de materias primas es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas.
El material obtenido debe ser homogeneizado para garantizar la calidad del clínker y la
correcta operación del horno.
Existen diferentes procesos de fabricación del clínker:
- Vía Seca
- Vía húmeda
- Vía semi-seca
- Vía semi-húmeda
Molienda de cemento
El proceso de fabricación de cemento termina con la molienda conjunta de clínker, yeso y otros materiales denominados "adiciones" con el fin de conferir al hormigón diferentes propiedades.
Los materiales que están normalizados como adiciones, son entre otros:
- Escorias de alto horno
- Humo de sílice
- Puzolanas naturales
- Cenizas volantes
- Caliza
La composición final del cemento dependerá de la resistencia y características adicionales que se quieran conferir al hormigón.
La molienda de cemento se realiza en equipos mecánicos en los que la mezcla de materiales es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas.
Estos equipos mecánicos pueden ser de diferentes tipos:
- Prensa de rodillos
- Molinos verticales de rodillos
- Molinos de bolas
- Molinos horizontales de rodillos
Una vez obtenido el cemento se almacena en silos para ser ensacado o cargado a granel.
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