Reportes Técnicos1. NUEVOS PRODUCTOS A MEDIDA PARA USO VIAL

2. HORMIGON DURABLE Y AGUA

Nuevos productos amedida para uso vial

Por Ing. Carlos P. Coutsiers

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❿ Nuevos productos a medida para uso vial

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❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿ 1. Introducción.❿ 2. Ligantes: productos a medida para usos especiales.

1. INTRODUCCIONCuando en la actualidad hablamos de bases ysub-bases con la aplicación de ligantes, nos es-tamos refiriendo a dos productos claramentediferenciados: cal o cemento.

Las excelentes propiedades de la cal para cam-biar las características químicas y mecánicas delos suelos hace que sea un producto muy difun-dido en las aplicaciones mencionadas. Sólolimitadas por su bajo valor soporte entregado.

En el caso del uso del cemento, brinda excelen-tes condiciones de resistencia, pero el escasotiempo disponible de trabajo es un serio limitan-te al momento de su aplicación. Por otra partela fuerte microfisuración que se produce en laestructura cuando es necesario el uso de altostenores, dificulta su aplicación en pavimentosflexibles debido al efecto de la fisuración refleja.

La re-utilización de bases y carpetas de roda-miento deterioradas mediante la disgregacióndel mismo y la incorporación de ligantes ce-menticios, conocida como técnica de reciclado,es de uso habitual y la aplicación de cementosde uso corriente presenta la misma problemáti-ca ya mencionada.

Esta situación actual de la técnica nos conlleva ala necesidad de buscar sistemas constructivos yproductos que nos permitan optimizar los pro-cesos neutralizando los mencionados aspectosnegativos y potenciando los positivos.

2. LIGANTES: PRODUCTOS AMEDIDA PARA USOSESPECIALES

Los Ligantes son productos compuestos por unamezcla de clinker, yeso y altos porcentajes decomponentes minerales, que brindan al pro-ducto características especiales para suaplicación en obras viales y otros usos espe-ciales.

❷ 1. Los constituyentes del Hormigón❿!1.1 El Cemento

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❷ 1. Los constituyentes del Hormigón❿!1.1 El Cemento

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿ 3. Aplicaciones❿ 4. Sub-bases y bases de pavimentos❿ 5. ¿Qué es una mezcla suelo-ligante?

3. APLICACIONESLa amplia gama de utilización de los Ligantespuede resumirse en tres grandes áreas:

• Tratamiento de suelos.

• Sub-bases y bases de pavimentos.

• Reciclados de bases y pavimentos deterio-rados.

En el tratamiento de suelos, bases y recicla-do de pavimentos, reemplaza al cemento y/o ala cal, disponiendo de una gama de Ligantesque se ajustan a las características del suelo autilizar. El reciclado con cemento es una prácti-ca habitual en EEUU y Europa, presentandointeresantes ventajas de tipo técnico económi-cas.

4. SUB-BASES Y BASES DE PAVIMENTOS

En esta aplicación el Ligante Minetti tiene ven-tajas en relación a los materiales tradicionales.

Otorga la capacidad portante requerida y brindaadicionalmente:

100

95

90

85

80

750 2 4 6 8 10 12Tiempo [horas]

Porc

enta

je d

e la

Den

sidad

Máx

ima

[%]

Cto. PortlandLigante aLigante b

0.3

0.2

0.1

0.0

-0.1

-0.2

-0.30 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55Tiempo [días]

Con

trac

ción

Hin

cham

ient

o [%

]

Cto. PortlandLigante cLigante d

HumedecimientoSecado

• Aumento sensible del tiempo de trabajo,permitiendo mayor tiempo de manipuleo conmenor pérdida compactabilidad y resistencia.

• Estabilidad volumétrica de la estructura(sub-base o base), mejorando el compor-tamiento frente a la fisuración por retracción.

5. ¿QUE ES UNA MEZCLASUELO-LIGANTE?

Es una simple mezcla de suelo pulverizado, can-tidades medidas de Ligantes y agua,compactada a alta densidad.

Cumplido el proceso de hidratación del Ligante,la mezcla se convierte en una estructura con unvalor soporte acorde con las necesidades masexigentes de una base.

Se utiliza, principalmente, como base de pavi-mentos -asfálticos o de hormigón- en caminos,pistas de aeropuertos y aplicaciones similares.

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿ 6. ¿Qué materiales necesita en suelo-ligante?❿!7. Selección del ligante

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Las mezclas suelo-ligante permiten una excelen-te relación entre el nivel de solución técnica y loscostos de su aplicación, por lo que se convierteen una alternativa de fácil acceso.

6. ¿QUE MATERIALESNECESITA UN SUELO-LIGANTE?

1. Suelo

Esta palabra tiene el mismo significado que en elcaso del suelo-cemento, es decir cualquier com-binación de grava, arena, limo y arcilla, e incluyemateriales tales como escorias, toscas, etc.

2. Ligante Minetti

La cantidad y tipo de Ligante, el agua a añadir yla densidad a la cual la mezcla debe compactar-se, se determina por ensayos de laboratorio.

3. Agua

El agua sirve a dos propósitos, ayuda a obtenermáxima compactación -densidad-, lubricandolas partículas de suelo, y es necesaria para la hi-dratación del Ligante Minetti, que endurece yliga el suelo en una masa sólida.

Su ventaja: bajo costo

• Se logra usando materiales locales.

• El suelo representa la mayor parte del vol-umen de la mezcla y se encuentra en el lugarde la obra o en los alrededores.

• El agua debe cumplir idénticas condi-ciones que la usada en hormigones y serátransportada por cortas distancias.

• Y el Ligante Minetti se dosifica en por-centajes que varían generalmente de un 3%hasta un 10% en función del suelo y laspropiedades requeridas.

7. SELECCION DEL LIGANTESegún el tipo de suelo y los requerimientosestructurales se seleccionará el ligante adecua-do.

Ensayos previos necesarios

Como primer paso, se determinará para el sueloa emplear:

• Su clasificación de acuerdo al Sistema HRB

• Densidad máxima y humedad óptima de lamezcla suelo-ligante.

Basándose en los resultados obtenidos en elanálisis granulométrico y en el ensayo de com-

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!7. Selección del ligante

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pactación, se fijan los porcentajes de Ligantescon los que se ejecutarán los ensayos de com-presión simple, a 7, 28 y 56 días.

Al especificar las condiciones a cumplir porla mezcla suelo-ligante, se debe tener pre-sente el importante crecimiento de laresistencia más allá de los 7 días.

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.000 7 14 21 28 35 42 49 56Edad [días]

Resis

tenc

ia a

Com

pres

ión

[MPa

]

Cto. PortlandLigante

Clasificación del suelo

Los suelos se clasifican en siete grupos básicos,según Highway Research Board (H.R.B.), desde el A-1 al A-7, en orden decreciente frente a suscondiciones de capacidad portante y de estabil-lidad en servicio.

A estos siete tipos básicos, a su vez se los carac-teriza con el Indice de Grupo.

El aumento del Indice de Grupo, refleja los efec-tos combinados de los crecimientos del LímiteLíquido e Indice de Plasticidad, y el decrecimien-to de los materiales gruesos en detrimento de lacapacidad portante.

En función de los requerimientos estructuralesse determinará el porcentaje de ligante a utilizar.

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!8. Clasificación HRB❿!9. Determinación de espesores para vases de suelo ligante

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El índice de grupo permite caracterizar suelosque tienen el mismo comportamiento dentro deun mismo grupo.

9. DETERMINACIÓN DE ESPESORES PARA BASESDE SUELO LIGANTE

Cuando se utiliza suelo-ligante en paquetes es-tructurales la resistencia se define con elporcentaje de ligante a utilizar en la mezcla, re-sultando un comportamiento similar a unsuelo-cemento.

En cuyo caso si satisface las exigencias de los en-sayos de durabilidad (congelamiento y deshielo,humedecimiento y secado) se puede utilizar pa-ra el diseño de espesores el métodosemiempírico para suelo-cemento de la PortlandCement Association.

Este método debidamente corroborado a travésde resultados obtenidos a lo largo de muchosaños, facilita obtener con gran celeridad el espe-sor requerido.

Nuestra Area de Servicios Técnicos cuenta conun programa de cálculo de espesores y costosasociados, con la ayuda del cual, se puede de-tectar la sensibilidad de variación de los costosfrente a cada uno de los datos de ingreso, para

8. CLASIFICACION HRB

Cálculo del índice de grupo

A1Grupos A3 A2 A4 A5 A6 A7

Nº 10 (2.00 mm) - - - - - - -Nº 40 (0.425 mm) máx. 50 mín. 51 - - - - -Nº 200 (0.075 mm) máx. 25 mín. 10 máx. 35 mín. 36 mín. 36 mín. 36 mín. 36

Límite líquido (LL) - - - máx. 40 mín. 41 máx. 40 mín. 41Indice plástico (IP) máx. 6 no plástico - máx. 10 máx. 10 mín. 11 mín. 11

Fragmentos Arena GravasTipo de material de piedra fina y arenas Suelos limosos Suelos arcillosos

grava y limosas yarena arcillosas

Indice de grupo 0 0 máx. 4 máx. 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20

Materiales granulares (Pasante tamiz Nº 200 menor o igual a 35%)

Materiales limosos y arcillosos (Pasante tamiz

Nº 200 mayor a 35%)

Porcentaje que pasa tamiz

Características del material pasante tamiz Nº 40 (0.425 mm)

IG = (PT200 - 35) [0.2 + 0.005 (LL - 40)] + 0.01 (PT200 - 15) (IP - 10)

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❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!10. Proceso constructivo

una evaluación preliminar de la viabilidad de laalternativa planteada.

El cuadro inferior muestra, para un caso hipoté-tico, el resultado de una corrida del programa.

Localidad: Buenos AiresTramo: Acceso Planta Campana

Vida útil de la base proyecto Años 10Tasa anual de crecimiento tránsito % 2Dosaje del Ligante en peso % 8Índice de Grupo de mezcla suelo-ligante -- 4CBR de la sub-rasante % 15Módulo reacción sub-rasante kg/cm3 6,412

Repeticiones

Peso por eje Ejes simples Ejes tándem6.35 Tm 5,79.98 Tm 10,510.89 Tm 23,114.52 Tm 4,918,14 Tm 2,4

Efecto de fatiga 11.471

Espesor resultante cm (resultado)Costo total $/m2 (resultado)

Cálculo de Espesores

Datos

Resultados

Tránsito medio diario anual (dato proyecto)

10. PROCESO CONSTRUCTIVOLas mezclas de suelo-ligante pueden ser obteni-das "in situ" ó en premezcladora, sin necesidadde equipamiento adicional respecto de las solu-ciones tradicionales con cemento.

Premezcladora:

Los materiales componentes se dosifican enplanta fija, logrando uniformidad de la mezclay su correcta humectación.

A partir de su distribución en el sitio de obra, elprocedimiento de compactación y curado es si-milar al utilizado en la mezcla “in situ”.

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!10. Proceso constructivo

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Mezcla "in situ"

1. Escarificación de la zona a tratar, en la pro-fundidad y el ancho necesarios para satisfacer lorequerido en las especificaciones.

2. Compactación de la subrasante.

3. Pulverización del material escarificado.

4. Distribución y mezcla del Ligante Minetti.

5. Adición del agua necesaria hasta lograr lahumedad óptima y homogeneización de toda lamezcla.

6. Compactación.

7. Perfilado conforme al perfil transversalespecificado.

8. Curado

Pulverización del material escarificado

La pulverización del suelo es una operación quepuede llevarse a cabo con distintos implemen-tos: motoniveladora, rastra de discos, etc.;según sean sus características, su contenido dehumedad y la compactación que tenía antes del escarificado.

• Humedad:

Es una condición importante para la facilidad yrapidez de la pulverización. Hay suelos arenososque, por tener una pequeña cantidad de arcilla,se endurecen considerablemente cuando hanperdido humedad; en estos casos el pulverizadose facilita humedeciéndolos un poco. Cuantomayor sea el contenido de arcilla de un suelo,tanto mayor será la atención que debe prestar-se al contenido de humedad del mismo en elmomento de la pulverización.

• Pulverización:

La pulverización se simplifica cuando el suelo aemplear en la mezcla se extrae de préstamos yluego se transporta a la obra, pues en su estadonatural los suelos siempre tienen una menorcompactación que cuando han soportado la ac-ción del tránsito en los caminos.

En caso de disponer de un equipo reclamador o“Pulvimixer”, los puntos 3 y 4 se simplifican per-mitiendo una reducción en los tiempos detrabajo.

Escarificado

Antes de comenzar el escarificado deberá con-trolarse prolijamente la rasante -perfileslongitudinales y transversales-.

Luego se realiza el escarificado en la profundi-dad prevista, lo que permitirá la remoción delmaterial, conformando la "caja". Realizado éstose compacta la subrasante.

En algunos casos, la operación anterior puedeser modificada cuando en lugar de utilizar elsuelo de la subrasante, se utiliza suelo seleccionado de algún yacimiento cercano a laobra. En estas circunstancias puede ser conve-niente el uso de una planta premezcladora.

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❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!10. Proceso constructivo

La granulometría del suelo desmenuzado debe responder aproximadamente a la siguiente exi-gencia: no menos del 80% del suelo pasaráel tamiz Nº 4 (4,76 mm)

Mezcla en seco del suelo y el Ligante

Después de extenderse el suelo con un espesoruniforme sobre el ancho de la calzada, convienedejar un pequeño espacio entre la capa extendi-da y el borde de la caja a fin de evitar laincorporación de una mayor cantidad de suelo cuando se comienza el mezclado.

• Distribución del Ligante Minetti:

La práctica más corriente es colocar el conteni-do de las bolsas a una distancia longitudinal ytransversal, que permita su incorporación al sue-lo en las cantidades necesarias.

• Mezcla de materiales:

Esta operación puede hacerse con rastra dedientes flexibles, rastras de discos, motonivela-doras, etc., pudiendo complementarse entre síel uso de estas herramientas.

• Tiempo de trabajo:

El tiempo máximo recomendable para que secompleten las tareas de distribución, compacta-ción y perfilado final, variará de acuerdo al tipode ligante utilizado, siendo menor para aquellosligantes más parecidos a un cemento de uso ge-neral y mayor para aquellos con mayorescontenidos de componentes minerales.

Incorporación del agua a la mezcla

La cantidad de agua a incorporar a la mezcla debe ser tal que la humedad resul-tante sea la óptima, obtenida del ensayo decompactación. Por lo cual deberá tenerse encuenta la humedad natural del suelo y las pérdi-das por evaporación durante el manipuleo.Estas últimas pueden estimarse en un 1%.

• Riego:

Siempre conviene hacer los riegos de agua condistribuidores a presión y no a gravedad, pues se obtiene un riego más uniforme en toda la su-perficie. De esta manera también se puedenefectuar pequeños riegos adicionales cuando

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sea necesario corregir ligeramente el contenidode humedad de la mezcla.

Teniendo en cuenta que la homogeneización ymezcla de suelo puede hacerse fácilmente cuan-do el suelo se encuentre con cierta humedad,resulta a veces conveniente y económico regarel suelo pulverizado, sin ligante, y dejarlo en re-poso durante una noche para permitir obteneruna buena uniformidad de la humedad en todala masa del suelo. Tan pronto se efectúa el riegoes conveniente comenzar a uniformar la hume-dad con el empleo de rastras u otrasherramientas.

Compactación y perfilado

En la mayoría de los casos se realiza con rodillos"pata de cabra", hasta que las salientes del ro-dillo ya no penetran más de 3 ó 4 cm.

El espesor suelto del material sin compactar seperfila con la motoniveladora y luego se com-pacta con un rodillo neumático múltiple, continuándose las pasadas y alternando conperfilados ligeros de motoniveladora.

Para el planchado final se aconseja el uso de ro-dillos tándem, que producen presionesuniformes en ambas ruedas.

Curado

Es muy importante, ya que evita la rápida eva-poración y pérdidas de humedad de la superficiedurante el período de hidratación, asegurandola calidad del suelo-ligante.

Recomendamos realizar el curado mediante unriego asfáltico.

En el caso de utilizar el riego directo de agua, sedebe tomar la precaución de mantener la superficie húmeda durante no menos de 7 días.

❷ Nuevos productos a medida para uso vial❿!10. Proceso constructivo

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❿ Hormigón durable y agua

Hormigón durabley agua

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IntroducciónHistóricamente, el hombre ha modificado laspropiedades de los recursos naturales para pro-ducir materiales cada vez más eficientes y fácilesde manejar. En el ámbito de la construcción, eluso de aglomerantes para unir partículas de di-versos tamaños no permaneció ajeno a losprocesos evolutivos. Existen numerosas eviden-cias que muestran que ciertas civilizacionesantiguas aprovechaban las propiedades hidráuli-cas de los cementos naturales decenas de siglosatrás. Actualmente utilizamos tanto cementosartificiales como naturales y aditivos que permi-ten modificar determinadas propiedades, peroaún hoy el agua es el componente esencial pa-ra:

• dar cohesión a partículas que secas se man-tendrían separadas.

• lubricar el conjunto de partículas, dándolemovilidad y plasticidad.

• disolver compuestos sólidos para permitir laformación de nuevos productos que proporcio-nan rigidez y resistencia mecánica.

En nuestros días se sabe con precisión que elagua afecta de manera contradictoria a diferen-tes propiedades del hormigón. Su abundanciafavorece el desarrollo de las reacciones de hidra-tación del cemento y dentro de ciertos límitescontribuye a una mayor movilidad del material

en estado fresco. Por otro lado, el agua en exce-so afecta negativamente a la resistenciamecánica, la estabilidad volumétrica y la per-meabilidad entre otras propiedades del estadoendurecido. Finalmente será el agua del medioambiente, la que influirá sobre la vida en servi-cio del hormigón, dependiendo en gran medidade cómo se haya administrado el agua de mez-clado y curado durante sus primeras semanas de"vida".

Existe entonces un equilibrio de "pérdidas" y"ganancias" procedentes del uso del agua, quese debe conservar durante el proceso construc-tivo de una estructura de hormigón para que elresultado final sea satisfactorio.

• Se necesita agua para que el cemento reaccione (hidratación)...El hormigón fresco es una dispersión saturadade sólidos en agua en la que los granos de pie-dra, arena y cemento, se mantienensuspendidos gracias a un complejo sistema defuerzas. Este sistema incluye fuerzas de grave-dad, viscosas, de atracción, de repulsión, y decontacto entre partículas, y también es influidopor las fuerzas que se le aplican desde el exte-rior.

Inicialmente, el espacio entre cada partícula só-lida es ocupado por agua y burbujas de aire. A medida que transcurre el tiempo el cemento

❷ Hormigón durable y agua❿! Introducción❿! Se necesita agua para que el cemento reaccione (hidratación)

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reacciona con el agua (hidratación) y los produc-tos de esta reacción comienzan a depositarsesobre los granos y en los espacios que original-mente ocupaban el agua y el aire. Este procesocrea vínculos entre partículas a la vez que va es-trechando los espacios vacíos. Así se produce larigidización del conjunto y se origina una red decapilares conectados que va refinándose progre-sivamente llegando incluso a bloquearse (figura 2).

Para que la hidratación progrese satisfactoria-mente es imprescindible la existencia desuficiente cantidad de agua, razón por la cual sedebe evitar su evaporación. Para que el cemen-to se hidrate completamente, la relaciónagua/cemento de la pasta de cemento debe serentre 0.35 y 0.40. Este valor puede diferir parael caso de un hormigón, sin embargo el concep-to de que el agua favorece la hidrataciónmientras su exceso deja huecos vacíos capilareses válido tanto para la pasta de cemento comopara el hormigón (figura 3). Estos vacíos tendránun gran impacto sobre la resistencia mecánica ydurabilidad del hormigón.

Un elevado contenido de agua contribuye a unamejor hidratación del cemento pero genera ungran volumen de espacios vacíos que será ma-yor en la medida que se incorpora mas cantidadde agua.

❷ Hormigón durable y agua❿! Se necesita agua para que el cemento reaccione (hidratación)❿! Se necesita agua para “mover” el hormigón

Cemento disperso en agua.

Hidrataciónincipiente.

Refinamiento de capilares.

Fig. 2 Etapas en la hidratación del cemento (esquema)

Fig. 3 Porosidad de la pasta de cemento y del hormigón.

izq. Volumen de poros en pastas de cemento con relacio-nes agua/cemento de 0.40 y 0.60, cuando se ha hidratadoel 80% del cemento

der. Matriz más compacta (a/c=0,55) y más porosa(a/c=0,66).Hormigones observados en microscopio con luzpolarizada.

• Se necesita agua para “mover” elhormigón...El agua cumple la función de mantener un esta-do de equilibrio entre las fuerzas atractivas yseparadoras que actúan sobre las partículas quecomponen el hormigón fresco, por lo tanto elagua afecta la trabajabilidad de las mezclas.

A medida que se incorpora agua en una mezcla,la humectación creciente de las partículas da lu-gar a un efecto lubricante favorable que,simultáneamente, provee cohesión y movilidad.En determinado momento, el incremento delcontenido de agua favorece el predominio delas fuerzas separadoras, entonces líquidos y só-lidos tienden a separarse entre sí. Las mezclaspierden cohesión y las partículas más pesadastienden a decantar, mientras que los líquidos ylas partículas más livianas son expulsados haciaarriba. Por lo tanto, existe un punto en el cual elaumento del contendido de agua comienza aser desfavorable.

La trabajabilidad en sí es un concepto cualitati-vo que considera tanto propiedades de lasmezclas como factores ajenos a ellas. Una mez-cla de hormigón sin aditivos, muy plástica puedenecesitar unos 170 a 200 litros de agua por me-tro cúbico para ser trabajada con métodosconvencionales de elaboración, transporte, co-locación y compactación. Probablemente lamisma mezcla no resulte trabajable si se latransporta con cintas inclinadas, se coloca enmoldes de pequeños espesores y se compactapor vibración y prensado enérgicos. La trabaja-bilidad refiere entonces a la facilidad con que sepuede transportar, colocar, compactar y termi-nar el hormigón sin afectar su homogeneidad,lo que también involucra a los recursos emplea-dos en dichas tareas. (figura 4)

Poroscapilares

13%

Volumen

a/c=0,40 a/c=0,60 a/c=0,55 a/c=0,66

9%

32%

61%

7%

Productosde hidrataciónCemento sin hidratar 78%

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❷ Hormigón durable y agua❿! Se necesita agua para “mover” el hormigón❿! El agua afecta la Resistencia mecánica y la Permeabilidad

En la actualidad se pueden lograr mezclas degran movilidad aún utilizando contenidos deagua muy bajos, relaciones agua/cemento delorden de 0,30 y recurriendo al uso de aditivossuperplastificantes. Sin embargo, aún se pro-duce un importante volumen de hormigonesfluidos en los que se utilizan contenidos de aguaexcesivos. Por tal motivo son numerosos loscasos en que la cantidad de agua excede a lasnecesidades de hidratación del cemento origi-nando hormigones muy porosos. Este tipo desituaciones debe ser a evitada.

Las condiciones de trabajabilidad deben seralcanzadas utilizando la menor cantidad deagua posible.

• El agua afecta la resistencia mecá-nica y la permeabilidad...Se ha mencionado que el contenido relativo deagua afecta la porosidad capilar de la pasta decemento y del hormigón. En general la resisten-

Figura 4: Hormigones Trabajables: diferentes mezclas para diferentes medios de colocación, compactación y teminación.Arriba: Mezcla autocompactante - Colocada por bombeo desde el fondo de los encofrados. Abajo: Mezcla de consistencia rígida - Colocada con equipo de alta energía de compactación.

cia mecánica de los materiales es fuertementeafectada por la presencia de discontinuidadesque exceden de un determinado tamaño.Discontinuidades como los poros capilares (0.01a 10 µm) tienen un fuerte efecto sobre laresistencia y la permeabilidad. La figura 5 mues-tra que un elevado contenido de poros capilaresse corresponde con una baja resistencia mecáni-ca y una alta permeabilidad en la pasta decemento endurecida.

Si bien los poros se cierran progresivamente conel avance en la hidratación del cemento, llegan-do incluso a bloquearse, se ha establecido quecon relaciones agua/cemento superiores a 0,58el bloqueo de capilares en la pasta es imposible.Esto implica que queda un importante sistemaconectado de poros que explica el bruscoaumento de la permeabilidad que se observa enla figura cuando la porosidad de la pasta excedeal 25%.

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La presencia de agregados en el hormigón tieneefectos sobre la resistencia mecánica y losmecanismos de transporte de fluidos, de todosmodos los efectos generales del agua sobre laresistencia y la permeabilidad son válidos tantopara la pasta como para el hormigón.

Dos importantes conceptos derivan de estasobservaciones. Primero, como la permeabilidaddel hormigón gobierna el ingreso de sustanciasagresivas, el aumento del contenido de agua demezclado conduce a hormigones menosdurables. Segundo, las mayores resistenciasmecánicas están estrechamente vinculadas conlas permeabilidades más bajas y viceversa. Poresta razón los reglamentos y recomendacionesde construcción actuales tienden a relacionar laaptitud durable del hormigón con una magni-tud práctica de manejo confiable a escala deobra como es la resistencia a compresión.

El incremento del contenido de agua de unamezcla conduce a hormigones con menores re-sistencias mecánicas y durabilidad.

• El agua afecta la estabilidad di-mensional...La contracción y el creep son fenómenos queinvolucran deformaciones relacionadas con lapérdida de agua en el hormigón. El fenómenode contracción se vincula con deformacionesque pueden ocurrir en el hormigón fresco oendurecido debido, a la evaporación del agua,mientras que el creep incluye también a los

❷ Hormigón durable y agua❿! El agua afecta la Resistencia mecánica y la Permeabilidad❿! El agua afecta la estabilidad dimensional

Porosidad Capilar (%)

Resi

sten

cia

a la

com

prec

ión

[MPa

]

180

160

140

120

100

80

60

40

20

00 20 40 60 80

Porosidad Capilar (%)

Coe

ficie

nte

de P

erm

eabi

lidad

(10-1

3 m/s

) 100

80

60

40

20

00 10 20 30 40

Figura 5: Izq: Resistencia a compresión de la pasta de cemento en función de la porosidad según Verbeck.

Der: Permeabilidad de la pasta de cemento en función de la porosidad según Neville.

efectos que tienen las cargas aplicadas en ellargo plazo.

Las piezas de hormigón más delgadas tienenmayor superficie expuesta al medio ambiente,por lo que pierden humedad con mayor facili-dad, y resultan ser más sensibles a los cambiosdimensionales. (Figura 6).

Algunas consecuencias de los cambios dimen-sionales no previstos pueden ser fisuración delhormigón fresco o endurecido, deformación

Figura 6: Estructuras y componentes de hormigón con gransuperfice expuesta (arriba) lámina premoldeada en estadoendurecido, (abajo) pavimento de hormigón recién coloca-do.

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de curado también depende de las característi-cas del hormigón y del medio ambiente. Porejemplo, el tiempo de curado puede diferir si setrata de un hormigón elaborado con cementoportland normal, de alta resistencia inicial ó dealto horno, o bien si las mezclas contienen adi-tivos que pueden alterar la velocidad dehidratación del cemento. Pero también puedenser distintas las necesidades de curado para unmismo hormigón si el mismo es colocado entiempo cálido ó en tiempo frío.

Para evitar interrumpir la hidratación mientras elhormigón desarrolla sus aptitudes mecánicas ydurables debe asegurarse la existencia de unasuficiente cantidad de agua. Este objetivo selogra protegiendo al hormigón de la evapo-ración, aportando agua desde el exterior ócombinando ambas medidas (figura 8).

excesiva, aumentos en la curvatura de elemen-tos esbeltos sometidos a cargas, y pérdidas deesfuerzos de tensado en hormigones pretensa-dos.

La pasta de cemento es la parte deformable delos hormigones con agregados de peso normal,mientras que los agregados restringen las defor-maciones. En consecuencia un elevado volumende pasta de cemento disminuye la estabilidaddimensional. El aumento del contenido de aguaincrementa el volumen de pasta en el hormigóndando hormigones dimensionalmente menosestables (figura 7). Adicionalmente, el aumentodel contenido de agua produce una pasta demenor calidad con mayor tendencia a lafisuración por contracción y a las deformacionespor creep.

Los cambios dimensionales no previstos puedenafectar tanto la aptitud para resistir esfuerzoscomo producir fisuras que permitan el ingresode sustancias agresivas. Por lo tanto unhormigón mecánicamente apto y durable debeser estable en sus dimensiones.

En un hormigón correctamente proporcionado,el aumento del contenido de agua disminuye laestabilidad de sus dimensiones.

• Curado: evitar la pérdida de aguapara permitir la hidratación...Una pasta de cemento portland normal con unarelación agua/cemento entre 0.45 - 0.50 puedebloquear sus capilares en 7a14 días de hidrat-ación ininterrumpida. Estos valores son muysimilares a los que se sugieren para la duraciónmínima del curado húmedo del hormigón encondiciones normales. Sin embargo la necesidad

❷ Hormigón durable y agua❿! El agua afecta la estabilidad dimensional❿! Curado: evitar la pérdida de agua para permitir la hidratci;on

Contenido de agua kg/m3

Con

trac

ción

por

sec

ado

(10-6

)

800

700

600

500

400

300

200

100

0140 170 200 230 260 290 320

Figura 7: Efecto del agua sobre la magnitud de la contrac-ción del hormigón según Shacklock y Keene.

Figura 8: Métodos de Curado. Arriba: cobertura con telas absorbentes, membrana imper-meable y riego. Abajo: por inundación.

Evitar la pérdida de agua, no solo permite elnormal desarrollo de la hidratación del cementosino que además, colabora a evitar la fisuraciónpor cambios dimensionales durante las primerasedades del hormigón.

El aporte de abundante agua de curado tienesólo efectos beneficiosos que se manifiestan enel desarrollo de resistencia mecánica y deresistencia al ingreso de sustancias nocivas.(figura 9)

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❷ Hormigón durable y agua❿! Curado: evitar la pérdida de agua para permitir la hidratci;on❿! El agua del medio ambiente, principal agente de deterioro del hormigón

Edad (días)

siempre húmedo

7 días húmedo

3 días húmedo

siempre al aire

% d

e la

res

iste

ncia

28

días

húm

edo 160

140

120

100

80

60

40

20

00 30 60 90 120 150 180

40

35

30

25

20

15

10

50.35 0.45 0.55 0.65 0.75Relación agua/cemento

Prof

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)

Curado húmedo1 día

Curado húmedo7 días

Figura 9:Arriba: Efecto del curado sobre la resistencia mecánica dehormigón según Price.Abajo: Efecto del curado sobre la penetración de clorurosen el hormigón según González y otros.

• El agua del medio ambiente, principal agente de deterioro del hormigón...Excepto casos muy particulares, los mecanismosde agresión al hormigón tienen al agua ya seacomo vehículo de sustancias agresivas o comoagente destructivo.

La corrosión de armaduras del hormigón esimposible si el agua como electrolito, o bien su"movilidad" es insuficiente para desarrollar lasreacciones electroquímicas de corrosión. Lossulfatos del medio ambiente no son nocivos sino existe agua para disolverlos y transportarloshacia el interior del hormigón y sin agua tam-poco hay posibilidad de ataque ácido. Sinaporte de agua no existe reacción expansivaentre álcalis y sílice reactiva, las arcillas expansi-vas no ocasionan expansión, y no existe riesgode deterioro por congelamiento y deshielo.

Figura 10: Aporte de agua y vida en servicio en unaestructura de hormigón

Administrar racionalmente el agua en unaestructura de hormigón es sencillo y económico,y en la mayoría de los casos involucra los mis-mos recursos que se utilizan cuando se laadministra de manera descuidada. Dependeentonces de tomar conciencia de que unospocos días de manejo racional del agua se con-vierten en años en términos de vida útil parauna estructura. En esencia es una decisión deganar o perder dinero.

La principal barrera contra el ingreso de aguasagresivas es un hormigón compacto, yvolumétricamente estable, en el que el agua hasido correctamente administrada desde la elab-oración, hasta el curado" (figura 10)

Mínimo

Elaboración Curado

Aporte de agua y durabilidad

Vida en servicio

Excesiva Mínimo Corta

Abundante Larga