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Tecnología de Materiales de Construcción- Ingeniería Civil Universidad de Sevilla
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7/21/2019 Tema 3 - Hormigon Fresco
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Escuela Técnica Superior de IngenieríaUniversidad de Sevilla
Departamento deIngeniería de la Construcción
y Proyectos de Ingeniería
Tecnología de Materiales de
Construcción
Tema III: Propiedades del hormigón
fresco
José A. González Pérez
7/21/2019 Tema 3 - Hormigon Fresco
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Introducción
•
Operaciones: –
Transporte
– Vertido
1
$ $ $ $
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Introducción
•
Operaciones: –
Compactación
– Acabados superficiales
–
Curado2
Pisones
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3
Propiedades del hormigón fresco
•
Docilidad: –
Facilidad con la que el hormigón fresco es colocado y
compactado en los moldes y encofrados con mínimapérdida de homogeneidad.
–
Aumenta con el contenido de árido fino, con la
dosificación del cemento, con el uso de aditivosplastificantes y con el aumento de agua de amasado.
–
Depende la forma y tamaño del molde y de los
medios de compactación disponibles.
–
Se valora determinando la consistencia y la
compactabilidad.
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4
Propiedades del hormigón fresco
•
Docilidad: –
Coqueras: oquedades en la masa de hormigón
endurecido generalmente debidas a unacompactación defectuosa del hormigón fresco
La docilidad del hormigón será la necesaria para que, con los métodos
previstos de puesta en obra y compactación, el hormigón rodee las armaduras
sin solución de continuidad con los recubrimientos exigibles y rellene comple-
tamente los encofrados sin que se produzcan coqueras.
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5
Propiedades del hormigón fresco
•
Consistencia:
–
Oposición que presenta el hormigón fresco a la
deformación.
– Depende de:
• Propiedad muy sensible al agua de amasado
–
Un 3% más de agua produce un incremento de asiento delorden de 2.5 cm
• Forma, granulometría y tamaño máximo del árido.
• Dosificación de cemento.
• Uso de aditivos plastificantes.
–
Determinada mediante ensayo:• Asentamiento en cono Abrams
• Consistómetro Vebe (mezclas secas)
• Mesa de sacudidas o vibrante
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6
Determinación de la consistencia
•
Asentamiento en Cono Abrams
Ensayo de asentamiento del cono de Abrams
100
3 0
0
200
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7
Consistencia del hormigón fresco
•
Asentamiento en Cono Abrams
Distintas consistencias y valores límite delasiento del cono
Tipo de consistencia Asentamiento en cm
Seca (S) 0-2
Plástica (P) 3-5
Blanda (B) 6-9
Fluida (F) 10-15
Líquida (L) 16-20
i 5/1/08 12:00:08
Distintas consistencias
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8
Consistencia del hormigón fresco
•
Consistómetro Vebe
Consistencia del hormigón en función del tiempo Vebe
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Consistencia del hormigón fresco
•
Mesa de sacudidas
‘Flow’
Hinge
40
200
130
200
700
1.
2.
A conical mould (smaller than that of the standard slump test)
is used to produce a sample of concrete in the centre of a
700 mm square board, hinged along one edge.
The free edge of the board is lifted against the stopand dropped 15 times.
Flow
diameter of the concrete
(mean of two measurements at right angles)
Stop
!"#$$
!"
!"#
!
"
Consistencia del hormigón en función del índice deconsistencia
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Consistencia del hormigón fresco
•
Factores que influyen en la consistencia
–
Fluidez
• Límite plástico
• Viscosidad plástica
10
Plastic viscosity
Y i e l d
s t r e s s
Morewater
Less water
Fly ash
Plasticiser
ggbs
More paste
Less paste
Superplasticiser
Air-entrainingagent
Influencia de distintos factoresen la consistencia del hormigónresultante para un árido dado
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11
Segregación y exudación
•
Fenómenos
–
Segregación
• Precipitación de las partículas más grandes al fondo de lamasa de hormigón fresco
–
Exudación
•
Migración del agua hacia la superficie del hormigón fresco
Cement and
aggregatesWater
Water-rich
pockets
Surface
laitance
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Aditivos del hormigón fresco
•
Aditivo reductor de agua/plastificante
–
Aditivo que, sin modificar la consistencia, permite
reducir el contenido de agua de un determinadohormigón, o que, sin modificar el contenido de agua,
aumenta el asiento (cono de abrams)/escurrimiento, o
que produce ambos efectos a la vez.
(a) Adsorption on to cementparticle surface
(b) Dispersion of particle flocs and realease ofentrapped water to give greater fluidity
Addition ofplasticiser
12
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Aditivos del hormigón fresco
•
Reductor de agua de alta actividad /
superplastificante
–
Aditivo que, sin modificar la consistencia delhormigón, o que sin modificar el contenido de agua,
aumenta considerablemente el asiento (cono de
abrams)/ escurrimiento, o que produce ambos efectosa la vez.
i
: . . .
. . . .
Mortar: s/c/w 2.2/.1/0.47 Flow
Lignosulphonateplasticiser
Naphthalene formaldehydesuperplasticiser
Polyacrylatesuperplasticiser
Admixture dosage (% solids by weight of cement)
0 0.2 0.4 0.6 0.8160
180
200
220
240
M o r t a r f l o w
( m m )
40
60
80
100
120
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Superplasticiser dosage (% solids by weight of cement)
F l o w t i m
e ( s e c s )
Saturationpoint
Flow time = time fora given volume ofpaste or mortar toflow out of funnel
13
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Aditivos del hormigón fresco
•
Acelerador de fraguado
–
Aditivo que reduce el tiempo de transición de la
mezcla para pasar del estado plástico al rígido.
0
1
2
3
4
5
6
0
5
10
15
Control
2% CaCl2
C o m p r e s s i v e s t r e n g t h ( M P a
)
0 12 24 36 48
Time after mixing (hrs)
Initial set
Final set
0 1 2 3 4 5 6
% CaCl2 by weight of cement
T i m e a f t e r m i x i n g ( h r s )
(a) (b)
14
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Aditivos del hormigón fresco
•
Retardador de fraguado
–
Aditivo que aumenta el tiempo del principio de
transición de la mezcla para pasar del estado plásticoal estado rígido.
Calciumlignosulphonate
SucroseCitric acid
T i m e t o f i n a l s e t ( h r s )
1
10
100
1000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Retarder dose (% by weight of cement)
15
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Aditivos del hormigón fresco
•
Inclusor de aire
–
Aditivo que permite incorporar durante el amasado
una cantidad determinada de burbujas de aire,uniformemente repartidas, que permanecen después
del endurecimiento
Hydrophilicgroup
Hydrophobicgroup
Stabilised air bubble
In cement paste
Air bubble
(a)
(b)
16
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Condiciones climatológicas
•
Hormigonado
–
En tiempo frío
17
.
.
Protección de una losa hormigonada entiempo frío
Protección de la cara inferior de un forjado
Se entiende por tiempo frío el período durante el cual existe, durante más
de tres días, las siguientes condiciones:
— La temperatura media diaria del aire es inferior a 5 °C,
— La temperatura del aire no supera los 10 °C durante más de la mitad
del día.
La hidratación de la pasta de cemento se retrasa con las bajas temperatu-ras. Además, la helada puede dañar de manera permanente al hormigón poco
endurecido si el agua contenida en los poros se hiela y rompe el material. En
consecuencia, deben adoptarse las medidas necesarias para asegurar que la
velocidad de endurecimiento es la adecuada y que no se producen daños por
helada.
Entre las medidas que pueden adoptarse en la dosificación del hormigón,
está la utilización de relaciones agua/cemento lo más bajas posible, y la utiliza-
ción de mayores contenidos de cemento o de cementos de mayor categoría
resistente. Con ello conseguirá acelerarse la velocidad de endurecimiento del
hormigón, aumentar la temperatura del mismo y reducir el riesgo de helada.
Cuando exista riesgo de acción del hielo o de helada prolongada, el hormi-
gón fresco debe protegerse mediante dispositivos de cobertura o aislamiento,
o mediante cerramientos para el calentamiento del aire que rodee al elemento
estructural recién hormigonado, en cuyo caso deberán adoptarse medidas para
mantener la humedad adecuada.
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Condiciones climatológicas
•
Hormigonado
–
En tiempo caluroso
18
.
.
Protección de una losa hormigonada entiempo frío
Protección de la cara inferior de un forjado
Del contenido de este Artículo se desprende que debe entenderse por tiem-
po caluroso aquél en que se produzca cualquier combinación de altas tempe-
raturas, baja humedad relativa y alta velocidad del viento, que tiendan a em-
peorar la calidad del hormigón o que puedan conferir propiedades no
deseadas.
Las propiedades del hormigón pueden verse influidas de manera desfa-
vorable en tiempo caluroso. Las temperaturas elevadas del hormigón fresco
aceleran el fraguado, aumentan la velocidad de hidratación y la exigencia de
agua, y conducen a una resistencia final más baja. Además, se dificultan las
condiciones de puesta en obra y aumenta la aparición de fisuras de retracciónplástica.
En consecuencia, debe tratarse de asegurar que la temperatura del hormi-
gón en el momento del vertido sea inferior a 35 °C en el caso de estructuras
normales, y menor que 15 °C en el caso de grandes masas de hormigón.
Se recomienda tomar medidas especiales para evitar retracciones plásticas
cuando exista peligro de evaporaciones superficiales superiores a 1 kg/m2 /h, lo
que puede producirse cuando concurren circunstancias meteorológicas indica-
das en la Tabla 71.5.3.2.
Tabla 71.5.3.2
Condiciones atmosféricas para riesgo de retracción plástica
Temperatura atmosférica (°C) Velocidad del viento (km/h) Humedad relativa
40 °C
10 35%
25 45%
40 55%
35 °C25 25%
40 35%
José A. González Pérez
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Curado del hormigón
•
Curado
–
Misiones
• Asegurar evolución de laresistencia
• Controlar retracción plástica
• Evitar posible fisuración
superficial
19
.
Curado de la superficie de unhormigón fresco
Evolución de la resistencia con la edad delhormigón A/C=0.5 para diferentes tiempos de
curadoDurante el fraguado y primer período de endurecimiento del hormigón,
deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo mediante unadecuado curado. Éste se prolongará durante el plazo necesario en función deltipo y clase del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambien-te, etc. El curado podrá realizarse manteniendo húmedas las superficies delos elementos de hormigón, mediante riego directo que no produzca deslava-do. El agua empleada en estas operaciones deberá poseer las cualidadesexigidas en el Artículo 27° de esta Instrucción.
El curado por aportación de humedad podrá sustituirse por la protecciónde las superficies mediante recubrimientos plásticos, agentes filmógenos uotros tratamientos adecuados, siempre que tales métodos, especialmenteen el caso de masas secas, ofrezcan las garantías que se estimen necesa-rias para lograr, durante el primer período de endurecimiento, la retención de
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la humedad inicial de la masa, y no contengan sustancias nocivas para el
hormigón.
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20
Curado del hormigón
•
Evaporación del agua superficial
–
Función de:
• velocidad del aire
• temperatura
• humedad
•
Fisuración porretracción plástica
l
cracks
bleed water
tensionstrains
Evaporation
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Curado del hormigón
•
Tiempo de curado
21
Para una estimación de la duración mínima del curado D , en días, puede
aplicarse la siguiente expresión:
D KLD D = +0 1
donde:
D Duración mínima, en días, del curado.
K Coeficiente de ponderación ambiental, de acuerdo con la Tabla 71.6.d.
L Coeficiente de ponderación térmica, según la Tabla 71.6.e.
D 0 Parámetro básico de curado, según la Tabla 71.6.a.
D 1 Parámetro función del tipo de cemento, según la Tabla 71.6.c.
En el caso de que las condiciones ambientales durante el curado (solea-
miento, humedad y velocidad del viento) no se correspondan exactamente con
alguno de los casos A, B, C, de la Tabla 71.6.a puede determinarse el parámetro
D 0 utilizando como orientativos los valores del cuadro.
La velocidad de desarrollo de la resistencia del hormigón se puede deter-
minar en función de la clase del cemento utilizado y de la relación agua/cemen-
to empleada, según lo indicado en la Tabla 71.6.b.
En el caso de utilización de humo de sílice como adición en el momento de
la fabricación del hormigón, el curado debe ser especialmente cuidado.
En el caso de utilización de cenizas volantes como adición en el momento
de la fabricación del hormigón, el valor de D 1 será uno de los siguientes:
D F
D F
D F
1
1
1
1 28
2 28 35
4 35
=
=
=
si
si
si
%
% %
%
donde F es el porcentaje de cenizas volantes utilizadas, en relación al peso de
cemento.
08 Capitulo_13.indd 371. 5/1/08 12:14:56 : :
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l i l i
l i i l i il l l .
Determinación del parámetro básico de curado D 0
Condiciones ambientalesdurante el curado
Velocidad de desarrollo de la resistenciadel hormigón
Muy rápida Rápida Media Lenta
-A-– No expuesta al sol– No expuesta al viento– Humedad relativa superior al 80%
1 2 3 4
-B-– Expuesta al sol con intensidad media– Velocidad de viento media– Humedad relativa entre el 50% y 80%
2 3 4 5
-C-– Soleamiento fuerte– Velocidad de viento alta– Humedad relativa inferior al 50%
3 4 6 8
i i
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i
I i i l
i i l i
Velocidad de desarrollo de la resistencia del hormigón
Clase del cementoRelación agua/cemento
A/C < 0,50 0,50 A/C 0,60 A/C > 0,60
52,5 R, 52,5 y 42,5 R Muy rápida Rápida Lenta
42,5 y 32,5 R Rápida Media Lenta
32,5 Media Lenta Lenta
22,5 Lenta Lenta Lenta
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Coeficiente de ponderación ambiental K
Clase de exposición Valor de K
I – No agresivaII – Normal 1,00
III – MarinaIV – Con cloruros de origen diferente al medio marinoH – Heladas sin sales fundentes
1,15
Q – Químicamente agresivoF – Heladas y sales fundentes
1,30
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Coeficiente de ponderación térmica L
Temperatura T media durante el curado (en °C) Coeficiente L
Tmedia < 6 °C 1,7
6 °C T media < 12 °C 1,3
T media 12 °C 1,0
l l l i i l i i
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i l i i i i i l l i
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Curado del hormigón
•
Tiempo de curado
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Para una estimación de la duración mínima del curado D , en días, puede
aplicarse la siguiente expresión:
D KLD D = +0 1
donde:
D Duración mínima, en días, del curado.
K Coeficiente de ponderación ambiental, de acuerdo con la Tabla 71.6.d.
L Coeficiente de ponderación térmica, según la Tabla 71.6.e.
D 0 Parámetro básico de curado, según la Tabla 71.6.a.
D 1 Parámetro función del tipo de cemento, según la Tabla 71.6.c.
En el caso de que las condiciones ambientales durante el curado (solea-
miento, humedad y velocidad del viento) no se correspondan exactamente con
alguno de los casos A, B, C, de la Tabla 71.6.a puede determinarse el parámetro
D 0 utilizando como orientativos los valores del cuadro.
La velocidad de desarrollo de la resistencia del hormigón se puede deter-
minar en función de la clase del cemento utilizado y de la relación agua/cemen-
to empleada, según lo indicado en la Tabla 71.6.b.
En el caso de utilización de humo de sílice como adición en el momento de
la fabricación del hormigón, el curado debe ser especialmente cuidado.
En el caso de utilización de cenizas volantes como adición en el momento
de la fabricación del hormigón, el valor de D 1 será uno de los siguientes:
D F
D F
D F
1
1
1
1 28
2 28 35
4 35
=
=
=
si
si
si
%
% %
%
donde F es el porcentaje de cenizas volantes utilizadas, en relación al peso de
cemento.
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Determinación del parámetro D 1
Tipo de cemento Valores de D 1
Portland: CEM I 0
Con adiciones: CEM IICEM II-SCEM II-DCEM II-PCEM II-VCEM II-LCEM II-M
1
De horno alto: CEM III/ACEM III/B
34
Puzolánico: CEM IV 2
Compuesto: CEM V 4
Especial: ESP VI-1ESP VI-2
44
De aluminato de calcio: CAC/R (*)
(*) De acuerdo con lo indicado en el Artículo 26°, cuando se empleen cementos de aluminato de calcio, cadacaso deberá ser objeto de un estudio especial.
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.5/1/08 12:14:57
: :
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Retracción del hormigón fresco
•
Retracción plástica
–
Definición:
• Contracción de la pastadurante el fraguado
–
Causa:
•
Pérdida de agua superficialpor evaporación
• Contracción de los poros
–
Efecto:
• Fisuración superficial
•
Dirección aleatoria de fisura• Afecta especialmente a
piezas superficiales
23
i
l
l i cracks
bleed water
tension
strains
Evaporation
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Retracción del hormigón fresco
•
Retracción plástica
–
Factores:
• Tipo y clase de cemento
• Cantidad de cemento
• Rapidez del fraguado
•
Finura de molido y finos• Agua de amasado
• Espesor del elemento
–
Soluciones:
•
Cementos especiales• Curado prolongado
• Protección del hormigón
• Armadura de piel (superficial y de pequeño diámetro)24
Retracción plástica de la pasta decemento, mortero y hormigones
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Retracción del hormigón fresco
•
Fisuración plástica y asentamiento plástico
–
La fisuración plástica se produce cuando el agua
evaporada por la superficie es mayor que la aportadapor exudación
–
El asentamiento plástico se produce en caso de no
evitarse la evaporación pues, al producirse unapérdida de masa, tiene lugar un realojo del hormigónen el interior del encofrado
–
Ambos fenómenos ocurren
en las primeras horas
tras el hormigonado
25
cracks
voids
bleedwater
aggregates
rebar
After placing
After several hours
i
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