HORMIGÓN: ÍNDICE GENERALbibing.us.es/proyectos/abreproy/4102/fichero/3.+HORMIGÓN...Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 2 1. DEGRADACIÓN Y CORROSIÓN

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 1

1. DEGRADACIÓN Y CORROSIÓN DEL HORMIGÓN ARMADO.

1.1 DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN 1.2 CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS 1.3. DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN EN INSTALACIONES DE TRATAMIENTO DE AGUA Y AGUAS RESIDUALES. 1.4. RECOMENDACIONES BÁSICAS 2. DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ARMADO. NORMATIVA APLICABLE. 2.1 ARTÍCULO 37 EHE. NORMATIVA Y COMENTARIOS 2.2 OTROS ARTÍCULOS DE LA EHE RELACIONADOS CON LA DURABILIDAD 2.3 SELECCIÓN DE MATERIAS PRIMAS PARA HORMIGÓN 3. ESPECIFICACIÓN DE HORMIGONES EN INSTALACIONES DE TRATAMIENTO DE AGUA. 4. PROTECCIÓN Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN 4.1 PROTECCIÓN SUPERFICIAL DEL HORMIGÓN 4.2 MORTEROS DE REPARACIÓN 5. BIBLIOGRAFÍA DE HORMIGÓN

HORMIGÓN: ÍNDICE GENERAL


1. DEGRADACIÓN Y CORROSIÓN DEL HORMIGÓN ARMADO

El hormigón armado es un material compuesto, constituido por una matriz, el hormigón, integrado por una mezcla de cemento, aridos, agua y aditivos, y una armadura de acero.

El principal problema que surge por el deterioro de las estructuras de hormigón armado (HA) no es el hormigón en sí , sino la armadura de acero que se introduce en su masa para hacerlo resistente a la tracción. La corrosión de la armadura de acero sólo es posible después de la degradación del hormigón que la recubre. Por lo tanto, las medidas de prevención deben referirse , en primer lugar, al hormigón.

El problema anterior se aborda en los los cuatro apartados siguientes:

SSuullffaattooss

OOttrrooss

CCOO22

AAgguuaa

CClloorruurrooss

Hormigón

Armadura (acero)

Recubrimiento de la armadura

Agentes de ataque externos

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 3 1.1 DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN 1.2 CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS 1.3. DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN EN INSTALACIONES DE TRATAMIENTO Y CONDUCCIÓN DE AGUA. 1.4. RECOMENDACIONES BÁSICAS

1.1 DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN

Regresar a Apartado 1 Se consideran los siguientes apartados:

1.1.1 ATAQUES AL HORMIGÓN RELACIONADOS CON EL AGUA

1.1.2 PROCESOS FUNDAMENTALES DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN

1.1.2.1 Procesos Fisicos 1.1.2.2 Procesos Químicos 1.1.2.3 Procesos Biológicos 1.1.1 ATAQUES AL HORMIGÓN RELACIONADOS CON EL AGUA La mayoría de los ataques que sufre el hormigón están relacionados con el agua, puesto que el agua puede actuar como agente disolvente y de lixiviación, como agente de transporte de sustancias agresivas e incluso provocando por sí misma la fisuración del hormigón en los procesos de hielo-deshielo.

Las acciones del agua sobre que favorecen la degradación del hormigón se agrupan en los cuatro apartados siguientes:

a) Lixiviación

Se trata de la solubilización de ciertos componentes del cemento que constituye el hormigón por la acción de un agua pura (con pocos iones), como las procedentes del deshielo. Esta acción se ve incrementada por la presencia de CO2 de la atmósfera, cuya hidrólisis confiere caracter ácido a la disolución acuosa. Este fenómeno puede presentarse en el hormigón de las presas de alta montaña.

b) El agua favorece la existencia de reacciones de degradación como las siguientes:

- Reacción de los álcalis del cemento con áridos silíceos que formen parte del hormigón. - Hidratación de áridos activos, como las piritas, que provoca el hinchamiento de los mismos - Reacción de álcalis procecentes de los feldespatos del granito ( en los áridos) con el cemento aluminoso, fenómeno que se conoce como hidrólisis alcalina del cemento aluminoso.


c) Vehículo de Agentes Agresivos

El agua es vehíuclo mediante el cual penetran compuestos químicos agresivos (cloruros, sulfatos, ácidos...) a traves de los poros y microfisuras del recubrimiento de hormigón, degradandolo y corroyendo las armaduras.

Estos compuestos agresivos pueden proceder de la atmósfera o del terreno. En este último caso hay que destacar la acción de los sulfatos ( por ejemplo, terrenos yesíferos), que forman compuestos expansivos con el cemento.

En los suelos industriales o en los tableros de puentes se incorporan también agentes agresivos, por ejemplo cuando se utiliza sal para el deshielo.

d) Agresión física por ciclos de hielo – deshielo del agua.

Cuando el agua se hiela aumenta su volumen en un 9 %y si esa agua está dentro de los poros y fisuras se produce la rotura del hormigón. Por los motivos anteriores, uno de los procedimientos más eficaces para proteger el hormigón es evitar su contacto con el agua.

1.1.2 PROCESSOS FUNDAMENTALES DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN

Pueden clasificarse en los siguientes apartados: 1.1.2.1 PROCESOS FISICOS

1) FISURACIÓN 2) CICLOS HIELO-DESHIELO 3) EROSIÓN

1.1.2.2 PROCESOS QUÍMICOS

1) ATAQUE POR AGUAS PURAS 2) ATAQUE POR ÁCIDOS 3) ATAQUE POR SALES. SULFATOS. 4) ATAQUE POR REACCIÓN ÁLCALI- ARIDO

1.1.2.3 PROCESOS BIOLÓGICOS

1) ATAQUES AEROBIOS 2) ATAQUES ANAEROBIOS

A continuación se exponen los detalles fundamentales de la relación anterior:

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 5 1.1.2.1 Procesos Físicos De Degradación Del Hormigón

1) PROCESOS FÍSICOS DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN POR FISURACIÓN

Las fisuras, son roturas que aparecen en el hormigón, como consecuencia de tensiones superiores a su capacidad resistente. El conocimiento de las fisuras (su origen y desarrollo) conlleva el conocimiento de las tensiones existentes en el hormigón.

En cuanto su origen, podemos clasificar las fisuras en dos apartados:

A) Fisuras debidas a deformaciones resultantes de las cargas aplicadas a la estructura, las cuales originan tensiones de tracción, compresión, cortantes, flexión y torsión. B) Fisuras debidas a las retracciones y entumecimientos del hormigón.

1.A) Fisuras debidas a deformaciones resultantes de las cargas aplicadas a la estructura

- Fisuras paralelas a la dirección del esfuerzo, se producen por tensiones de compresión. Son muy peligrosas, pues su aparición viene a coincidir prácticamente con el estado de agotamiento de la capacidad de carga del material, y el colapso puede producirse en cualquier momento.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 6 - Fisuras perpendiculares a la dirección del esfuerzo: son debidas a tensiones de

tracción.

- Fisuras verticales en el centro de la luz (cara inferior) de una viga, ocurren en las secciones de máximos momentos flectores, se originan por esfuerzos de flexión y se deben generalmente a armaduras de flexión insuficientes.

- Fisuras horizontales o a 45º en vigas, son debidas a esfuerzos cortantes y se deben a secciones insuficientes de hormigón en los apoyos, y/o secciones insuficientes de armaduras de refuerzo en estribos. (Los esfuerzos cortantes originan fisuras inclinadas y a veces con tramos casi horizontales.

- Fisuras que van rodeando la pieza de hormigón, con una tendencia a seguir líneas a 45º, buzando en direcciones opuestas en uno y otro paramento, son debidas a esfuerzos de torsión y denotan armaduras de refuerzo insuficientes para contrarrestarlos.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 7 1.B) Fisuras por Retracción y Entumecimiento 1.B.1) FISURAS DE RETRACCIÓN Hay que distinguir la retracción hidráulica y la retracción térmica. A su vez, dentro de la retracción hidráulica conviene a su vez distinguir entre la retracción hidráulica que se puede presentar antes del fraguado y la retracción hidráulica posterior. 1.B.1.1) Fisuras de retracción hidráulica: La retracción hidráulica puede explicarse por la pérdida paulatina de agua en el hormigón durante su fraguado y endurecimiento. Esta pérdida de agua ocurre si el hormigón no está en un ambiente permanentemente húmedo. Aparte del grado de humedad del ambiente, en el fenómeno de retracción influyen los siguientes factores: a) El tipo, clase y categoría del cemento. Los cementos más resistentes y de fraguado más rápido son los que presentan mayor retracción, a igualdad de las restantes variables. b) Cuanto mayor es la finura de molido del cemento mayor será la retracción. c) Cuanto mayor sea la fracción de áridos finos en el hormigón mayor será apreciablemente la retracción. d) La cantidad de agua de amasado está en relación directa con la retracción. Por ello, a igualdad de dosis de cemento por m3 de hormigón, la retracción aumenta con la relación agua/cemento (A/C); y a igualdad de relación A/C, aumenta con la dosis de cemento. e) La retracción aumenta cuando disminuye el espesor del elemento en contacto con el medio ambiente, por ser entonces mayor el efecto de desecación con respecto al volumen de la pieza. f) El hormigón armado retrae menos que el hormigón en masa, ya que las barras de acero se oponen al acortamiento y lo disminuyen, tanto más cuanto mayor sea la cuantía. Las fisuras por retracción hidráulica pueden dos orígenes en el tiempo: a) Las fisuras de retracción hidráulica previas a la finalización del fraguado, se producen por la desecación superficial del hormigón en las primeras horas. En elementos de espesor uniforme y sin direcciones preferentes, las fisuras se distribuyen al azar, orientándose paralelamente a direcciones preferentes en caso de haberlas.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 8 b) Las fisuras de retracción hidráulica posteriores al fraguado, aparecen en elementos cuya libre contracción está impedida por su empotramiento o -en el caso de los pavimentos-, por su adherencia al terreno. En éstos, si no se les hacen las juntas de contracción con las separaciones adecuadas, aparecen espontáneamente, a intervalos regulares, en dirección perpendicular al eje del elemento y son de anchura pequeña y constante.

1.B.1.2) Fisuras por retracción térmica:

Las fisuras de retracción térmica, tienen como origen la disminución de temperatura en elementos estructurales que tienen coartados los movimientos de contracción. Las fisuras de origen térmico son por lo general atípicas y, en general, no conllevan riesgos estructurales, requiriendo un estudio particular en cada caso.

1.B.2) FISURAS POR ENTUMECIMIENTO(aumento de volumen del hormigón) Los entumecimientos pueden ser debidos a la dilatación térmica, a un exceso de sustancias expansivas en el cemento, a los compuestos expansivos originados por reacción con los sulfatos, a la oxidación de los redondos de acero o a la congelación del agua que ocupa las discontinuidades entre áridos y pasta

- La fisuración debida a la oxidación de las armaduras se debe al aumento del volumen del acero tras oxidarse, aproximadamente unas diez veces, lo cual somete al hormigón circundante a tracciones. Las fisuras que se originan son paralelas a las armaduras.

2) PROCESOS FÍSICOS DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN POR HELADAS

Cuando el agua se hiela aumenta su volumen en un 9 %. Si el agua está dentro de los poros y fisuras del hormigón produce un aumento de tensión suficientemente elevado para poder fracturar el hormigón. El caso contrario, es decir el deshielo de un poro lleno de agua, produce una disminución del volumen de agua en el poro, lo que implica la aparición de tensiones igualmente perjudiciales para el hormigón.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 9 La agresividad de las condiciones de exposición viene dada por la frecuencia de los ciclos de hielo-deshielo. Para este tipo de fenómenos se recomienda el uso de hormigones de alta compacidad, en los que se cuide de manera especial el acabado de las superficies exteriores del hormigón para evitar la penetración de agua.

3) PROCESOS FÍSICOS DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN POR EROSIÓN

Dentro de este apartado consideramos los ataques erosivos por abrasión y por cavitación en las conducciones de hormigón.

- Abrasión La velocidad del fluido conducido no produce efectos negativos sobre el hormigón por si misma, siempre que se mantenga dentro de los rangos considerados “normales”. Dentro de estos rangos, el efecto de la velocidad sobre las tuberías depende de la carga de partículas que se mueven con el fluido.

Cuando el efluente no tiene arena, la velocidad máxima de diseño es normalmente de 3 m/s, admitiéndose esporádicamente valores de hasta 6 m/s. Si el efluente contiene arenas, la velocidad de diseño debe reducirse a 2 ó 3 m/s para evitar problemas de erosión.

- Cavitación: El fenómeno de cavitación tendría lugar en tramos de conducciones las que por error en el diseño o alguna circunstancia anómala de operación la presión de remanso del fluido llega a ser inferior a su presión de vapor.

1.1.2.2 Procesos Químicos De Degradación Del Hormigón

La agresión química al hormigón se materializa a través de los siguientes mecanismos:

1. Disolución de compuestos solubles del hormigón, por ejemplo el Ca(OH)2. 2. Disolución de compuestos originados por reacción de componentes del hormigón con sustancias externas.

Los compuestos solubles mencionados en los dos apartados 1.y 2. anteriores serán lixiviados de la masa del hormigón, generalmente a través del agua o de soluciones acuosas, quedando degradado (“descarnado”) el material resultante.

3. Formación de compuestos insolubles expansivos. La generación de estos compuestos, de mayor volumen que los existentes inicialmente en el hormigón, provoca fisuras y pérdida de material en el hormigón, facilitando la penetración de agentes externos que pueden atacar al hormigón y las armaduras.


1.1.2.1 .AGENTES QUÍMICOS QUE PROVOCAN DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN :

Se clasifican en cuatro grupos:

A) AGUAS BLANDAS B) ÁCIDOS C) SALES. SULFATOS. D) REACCIÓN ÁLCALI- ARIDO A) ATAQUE QUÍMICO AL HORMIGÓN POR AGUAS BLANDAS O AGUAS PURAS

Las aguas con bajo contenido en sales ( aguas blandas, aguas procedentes del deshielo, etc), tienen una gran capacidad de disolución. Su acción se incrementa por la disolución de CO2 de la atmósfera, reaccionando con el Ca(OH)2 y Mg(OH)2 presentes en el hormigón y originándo bicarbonato cálcico, que es muy soluble y será lixiviado. Este problema puede presentarse en presas de hormigón de alta montaña.

B) ATAQUE QUÍMICO AL HORMMIGÓN POR ÁCIDOS Los ácidos reaccionan con las sustancias alcalinas del hormigón, fundamentalmente el Ca(OH)2, dando lugar a sales solubles, o bien sales insolubles que presentan carácter expansivo. El ataque por ácidos será tanto mayor cuanto mayor sea la alcalinidad total del hormigón. B.1) Ataque por Ácidos Inorgánicos:

- Ácido Clorhídrico (HCl ): es muy agresivo a cualquier concentración 2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O

El CaCl2 es muy soluble en el agua y su eliminación va “descarnando” el hormigón.

- Ácido Sulfídrico ( H2S ): es ligeramente agresivo, pudiéndo transformarse en ácido sulfúrico en presencia de agua.

H2S + H2O → H2SO4

El origen habitual del ácido sulfhídrico (H2S) es la degradación biolólgica de la materia orgánica en el agua en contacto con el hormigón cuando existen condiciones anaerobias (por ejemplo en las instalaciones de aguas residuales). - Ácido Sulfúrico (H2SO4 ): es muy agresivo, ya que además de neutralizar la alcalinidad del hormigón, éste sufre el efecto añadido de las reacciones expansivas originadas por los sulfatos formados por las reacciones del H2SO4. Estos sulfatos expansivos contribuyen como causa principal de la destrucción del hormigón (ver “Ataque por Sulfatos” en el apartado siguiente). - Ácido Sulfuroso: es muy agresivo, ya que dará lugar a que en el medio existan SO4

= que formarán sales expansivas.

- Acido Carbónico: Forma bicarbonatos muy solubles, que serán lixiviados. - Acido Nítrico. Muy agresivo, ya que el nitrato cálcico muy soluble.


- Acido Fosfórico. No es agresivo, ya que generalmente se forman fosfatos insolubles.

- Acido Fluorhídrico. Beneficioso en pequeña concentración (origina fluoruro

cálcico). Si es en gran proporción forma sales expansivas.

Tanto el ácido fosfórico como el ácido fluorhídrico, en pequeña proporción, resultan beneficiosos ya que dan lugar a sales insolubles que se despositan sobre los poros del hormigón aumentando su impermeablilidad.

B.2) Ataque por Ácidos Órgánicos:

- Acido Acético. Muy agresivo. Formación de sales solubles ( acetato cálcico). - Ácido láctico. Muy agresivo. Formación de lactatos muy solubles. - Acido oxálico. Beneficioso. Oxalato cálcico. Cierra Poros. - Acido Tánico. Poco agresivo. Tannatos cálcicos, muy insolubles - Acido Fórmico. Agresivo. Formiatos cálcicos muy solubles. - Acido Húmico. Agresivo, origina sales expansivas.

Otras Sustancias Orgánicas como los azúcares, alcoholes y aldehídos, forman sales expansivas y otras veces sales solubles que son lixiviables.

En definitiva, el ataque por ácidos en el hormigón, se puede traducir en los

siguientes efectos: - Al reaccionar los ácidos con la capa superficial del hormigón, que contiene

Ca(OH)2 se va eliminando ésta por disolución y lixiviación. - Formación de sales expansivas que darán lugar a fisuración del hormigón. - Neutralización de la alcalinidad del hormigón, lo que puede originar la

despasivación de las armaduras.

C) ATAQUE QUÍMICO AL HORMMIGÓN POR SALES

La agresividad de las sales para el hormigón se debe a que provocan la formación de sustancias solubles que son lixiviadas (“descarnando” el hormigón), o bien a la formación de compuestos expansivos que, al aumentar de volumen, provocan fisuras en el hormigón. Resulta de importancia primordial la degradación del hormigón debida a los sulfatos.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 12 - Ataque al hormigón por sulfatos: Los sulfatos constituyen la principal causa de degradación del hormigón, actuando

por tres vías:

1) Transformación del aluminato cálcico y ferritoaluminato presentes en el cemento del hormigón, en sulfoaluminato y sulfoferrito, con aumento de volumen.

La principal causa de degradación del hormigón por sulfatos se debe concretamente a la formación de ettringita o sal de Candlot, que es muy expansiva (umento de 2,5 veces en volumen respecto a los compoentes que la integran ). El aumento de volumen que conlleva la formación de ettringita provoca el agrietamiento (fisuración) del hormigón. La reacción de formación de la ettringita es la siguiente: 3CaSO4 + 3CaO⋅Al2O3 + n H2O → 3CaO⋅Al2O3⋅ 3CaSO4 + nH2O

aluminato cálcico Sulfoaluminato cálcico (ettringita)

2) Transformación del hidróxido cálcico existente en el hormigón, en sulfato cálcico hidratado, con un significactivo aumento de volumen. 3) La presencia de sulfato magnésico provoca la descomposición del silicato cálcico, originando disminución en la resistencia del hormigón.

Para evitar el ataque por sulfatos se recomienda lo siguiente: 1) Utilizar cemento con bajo contenido de aluminato tricálcico para la elaboración del hormigón (cementos denominados “SR” o sulfatorresistentes). Esta es la forma más práctica de aumentar la resistencia del hormigón ante ataques producidos por sulfatos. 2) Utilizar aditivos que reaccionen con el hidróxido cálcico evitando la reacción de éste con los sulfatos. El ataque por ácido sulfúrico o sulfatos puede aparecer en las instalaciones de tratamiento de agua o de aguas residuales en los siguientes casos: - Recipientes de almacenamiento permanente, o arquetas de recogida de vertidos de sulfato de aluminio, utilizado como coagulante en el tratamiento de agua. - Arquetas de hormigón donde se dosifica el sulfato de aluminio. - Tuberías de hormigón de abastecimiento o saneamiento enterradas en terrenos yesíferos. - Tuberías de aguas residuales con poca pendiente (este caso se expondrá posteriormente).

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 13 D) ATAQUE QUÍMICO AL HORMMIGÓN POR REACCIÓN ÁLCALI – ÁRIDO

Las reacciones álcali-árido tienen lugar entre los álcalis existentes en solución acuosa en los

poros del hormigón y ciertos componentes reactivos existentes en algunos áridos. Como consecuencia de este proceso se originan sustancias de carácter expansivo que pueden fisurar el hormigón. Dependiendo del tipo de componente reactivo existente en el los áridos, se pueden distinguir dos tipos de ataque:

1) Reacción álcali-sílice, cuando los áridos contienen sílice amorfa, microcristalina o poco cristalizada.

La reacción álcali – sílice consiste en la reacción de los minerales silíceos del árido con los hidróxidos alcalinos del cemento, formándose un silicato alcalino expansivo: SiO2 + 2 NaOH + nH2O → Na SiO3. nH2O Na SiO3. nH2O + Ca (OH)2 + H2O → Ca SiO3.mH2O + 2 NaOH (Sal muy expansiva) La reacción de formación del silicato expansivo en la reacción anterior se ve favorecida por: - Contenido elevado de álcalis en el cemento. - Naturaleza de los áridos ( si hay mucho SiO2 el ataque se potencia). - Cuanto más pequeño es el tamaño del árido silíceo más rápido es su ataque. - Aumenta con la porosidad del hormigón.

2) Reacción álcali-carbonato, cuando los áridos son de naturaleza dolomítica.

FACTORES QUE DETERMINAN LA RESITENCIA DEL HORMIGÓN A ATAQUES QUÍMICOS: 1) Permeabilidad del hormigón

Si reducimos al mínimo la relación Agua/Cemento , por ejemplo mediante aditivos al hormigón, conseguiremos reducir el número de poros, con lo cual el ataque químico será mucho más lento.

2) Distribución y tamaño de los poros existentes en la masa de hormigón Es deseable que el tamaño de los poros existentes en la masa de hormigón sea el menor posible Los medios para que se materialicen los apartados 1) y 2) anteriores se tratarán ampliamente en los puntos 1.4 y 2. de este trabajo.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 14 1.1.2.3 Procesos Biológicos de Degradación Del Hormigón 1) ATAQUES BIOLÓGICOS AEROBIOS Son ataques biológicos al hormigón en medios donde existe oxígeno. Este tipo de ataques lo realizan seres vivos como microorganismos, líquenes, musgos, raíces de plantas, etc. Los principales daños biológicos aerobios sobre el hormigón son: - Organismos que penetran a través de las fisuras y puntos débiles, provocando la disgregación del hormigón y facilitando la penetración de otros agentes agresivo, como el agua que penetra a través de las zonas disgregadas saturando los poros existentes en la masa de hormigón y creando daños en los ciclos hielo-deshielo (comentados anteriormente).

En la zona aerobia de las canalizaciones se ha detectado la formación de H2SO4, siendo las principales bacterias implicadas los Thiobacillus thiooxydans, que de una forma general provocarían la reacción

2S + 3O2 + 2 H2O → 2H2SO4 Como consecuencia de la aparición de H2SO4, tiene lugar el ataque al hormigón debido al

carácter agresivo de los ácidos y los sulfatos, anteriormente descritos.

(Véase “Degradación biológica del hormigón en las instalaciones de conducción o tratamiento de aguas residuales” en el apartado 1.3) . 2) ATAQUES BIOLÓGICOS ANAEROBIOS Se trata de ataques al hormigón como consecuencia de procesos biológicos de degradación anaerobia de materria orgánica. Como consecuencia de los procesos anaerobios se generan sustancias agresivas, como el ácido sulfídrico y el amoniaco Estas sustancias pueden penetrar a través de los poros y reaccionar con los componentes del hormgón, dando lugar a sales solubles lixiviables o sales expansivas que disgregan el hormigón. La formación de sulfídrico en las canalizaciones, en condiciones anaerobias, se atribuye a microorganismos como el Desulfovibrio ( = Sporovibrio ), el Spirillum y el Clostridium. Estas bacterias segregan enzimas (sulfato-reductasas) capaces de catalizar la reacción global H2SO4 + 4H2 → H2S + 4H2O

La aparición de H2S provoca el ataque al hormigón descrito en un apartado anterior.


1.2 CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS DEL HORMIGÓN ARMADO

El hormigón armado es un material compuesto, constituido por una matriz, el hormigón (integrado por una mezcla de cemento, aridos, agua y aditivos) y una armadura de acero.

El cemento está formado principalmente por silicatos y aluminatos de calcio. Tras ser amasado con agua se produce el fraguado y endurecimiento debido a la formación de una red de silicatos hidratados que engloba en su seno a los áridos. Las mismas reacciones que provocan el fraguado y endurecimiento del hormigón originan hidróxido cálcico, al cual se debe la existencia de un pH en la masa de hormigón con valores comprendidos normalmente entre 12,5 y 14. (Vease el apartado de Reacciones de Hidratación y Fraguado del cemento)

Durante los procesos de fraguado y endurecimiento, la evaporación de una parte del agua aportada para el amasado de la mezcla, provoca la formación de una red de poros que se distribuyen en toda la masa de hormigón, accediendo algunos a la superficie.

Son de gran importancia los siguientes aspectos: La porosidad ( volumen de poros/ volumen total ocupado por el hormigón) depende funamentalmente de la relación agua/cemento utilizada en para la dosificación del hormigón.

La permeabilidad ( facilidad con la que el agua va a poder penetrar a través del hormigón) está directamente relacionado con la porosidad, aumentando exponencialmente para relaciones agua/ cemento superiores a 0,60 – 0,65. como muestra la figura siguiente:

Relación entre el coeficiente de permeabi lidad (proporcional al volumen total de poros) y la relación agua / cemento

Relación agua /cemento

Coe

ficie

nte

de P

erm

aebi

lidad


Cuando las armaduras de acero entran en contacto con el hormigón, las condiciones de pH y pontencial redox en la masa de hormigón sitúan al acero en condiciones de pasividad, de acuerdo con el diagrama de Pourbaix, tal y como se muestra en el punto (a) de la figura siguiente, donde la velocidad de corrosión es prácticamente despreciable.

Determinadas circunstancias, que se analizan en los apartados siguientes, pueden cambiar la situación inicial “(a)” en la que se hallan las armaduras inmersas en la masa de hormigón, y hacer que la situación evolucione hacia el punto “(b)” donde de corrosión de las armaduras es considerablemente superior a la que tiene lugar en el “(a)”.

Cuando las aramduras se hallan en la región de corrosión y entran en contacto con agua y agentes agresivos, tendrán lugar las reacciones de oxidación-reducción expuestas anteriormente en el apartado referido a los materiales metálicos. Como consecuencia de la corrosión, la formación de óxido de hierro supone un importante aumento de volumen respecto al del material de partida, originando tensiones internas que pueden fisurar el hormigón facilitando el acceso de los agentes corrosivos externos. Se consideran los siguientes apartados: 1.2.1 FACTORES QUE DETERMINAN LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS 1.2.2 CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS

Diagrama de Pourbaix mostrando la transición de las armaduras de la región de pasividad a la de corrosión (puntos (a) y (b), respectivamente)


1.2.1 FACTORES QUE DETERMINAN LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS

1) Presencia de oxígeno 2) Presencia de agua

3) Carbonatación del hormigón: 4) Acceso hasta las armaduras de iones agresivos (p.ej. cloruros) 5) Factores adicionales que actúan como acelerantes

1) La presencia de oxígeno es indispensable para que se inicie la corrosión de las armaduras . Podría pensarse que también es necesario un aporte continuo de oxígeno para que tenga lugar la semirreacción catódica de corrosión y para que se desarrolle a velocidad apreciable. Pero, una vez iniciado, ocurre con frecuencia que el proceso de corrosión continúa aun en medios desaireados. Este hecho experimental, repetidamente comprobado, plantea serias dudas sobre la idea ampliamente difundida de que la reducción del oxígeno disuelto en la fase acuosa de los poros es la única reacción catódica posible en las estructuras de hormigón armado. Parece, por tanto, que debe de actuar como agente catódico algún otro oxidante presente en el hormigón.

2) La presencia de agua es necesaria para que la corrosión electroquímica tenga lugar, pero es insuficiente, por sí sola, para provocar el fenómeno.Si la armadura aparece en estado pasivo (sin procesos de carbonatación o de rotura de la película por cloruros) la velocidad de corrosión es prácticamente independiente del grado de humedad del mortero. La humedad contenida en los poros es la que, impone la velocidad de corrosión, pues condiciona la resistividad del medio. Por debajo de cierto umbral de humedad en los poros, desaparece prácticamente el fenómeno de corrosión. - Cuando los poros del hormigón están saturados de humedad, si bien la conductividad es alta (lo cual facilitaría el proceso de corrosión), el oxígeno que intervieneen la reacción catódica debe disolverse en el agua para poder difundirse y alcanzar la armadura. En este caso el proceso está controlado por el acceso de oxígeno a la superficie, por lo que la velocidad de corrosión será moderada o baja. Un ejemplo lo constituyen las estructuras armadas sumergidas situadas en agua a una cierta pro fundidad, donde la corrosión progresa muy lentamente. - Cuando los poros contienen muy poca humedad la resistividad es muy elevada y el proceso de corrosión se ve dificultado. Por lo tanto, la velocidad de corrosión será baja aunque el hormigón se encuentre carbonatado o contaminado con cloruros. - Los hormigones con alto contenido de humedad pero con los poros sin saturar, proveen las condiciones para que se desarrolle la máxima velocidad de corrosión de las armaduras: el oxígeno y otros oxidantes llegan fácilmente a la superficie metálica y la resistividad del medio es suficientemente baja. 3) Carbonatación del hormigón: Provoca una reducción del pH del hormigón en contacto con la armadura hasta valores inferiores a 9.

La velocidad de avance del frente carbonatado desde la superficie exterior hacia la armadura depende del recubrimiento (espesor de hormigón que separa la armadura del exterior de la superficie exterior), del tipo de cemento y del contenido en arena y humedad del hormigón. El avance es más lento en hormigones con alto contenido en cemento respecto a la proporción de arena y baja relación agua/cemento.


4) El acceso, hasta las armaduras, de iones agresivos, fundamentalmente cloruros. Los iones agresivos rompen localmente la película pasiva (capa superficial protectora) de la armadura metálica originando fenómenos de ataque local por picadura. 5) Factores adicionales que actúan como acelerantes del proceso de corrosión Entre ellos destacamos: - Formación de pilas de aireación diferencial - Presencia de corrientes vagabundas - Otros agentes agresivos y/o tensiones presentes en la armadura.

A continuación se considera con más detalle algunos de los puntos anteriores

1.2.1.1 CARBONATACIÓN DEL HORMIGÓN Las armaduras de un hormigón recien puesto en obra están progegidas frente a la oxidación por el recubrimiento de hormigón que les separa del exterior y por la presencia de hidróxido de calcio en el seno de la masa de hormigón que aporta condiciones de pH elevado. Cuando a través de los poros del recubrimiento de hormigón penetra la humedad ambiental con con anhidrido carbónico atmosférico, ocurren las siguientes reacciones CO2 + H2O → H2CO3 H2CO3 + Ca (OH)2 → CO3Ca + 2 H2O Debido a la tranformación del Ca(OH)2 presente en el hormigón en carbonato cálcico, disminuye la alcalinidad de la masa de hormigón desde un pH = 12 ó 13 a un valor de pH de 9 ó 9,5. Se pueden diferenciar entonces en el hormigón dos zonas con valores de pH muy diferentes: una zona de pH > 12 y otra de pH < 9. Las armaduras rodeadas por el hormigón que ha reducido su pH debido a la carbonatación, habrán pasado del estado pasivo - punto “(a)” en el Diagr de Pourbaix anterior - a la zona de corrosión – punto “(b)”. En las siguientes figuras se representa el avance del frente carbonatado desde la superficie exterior de la pieza de hormigón hacia la armadura:


Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 20 Asimilando la carbonatación a un proceso difusivo en el seno del hormigón, se puede estimar, en una primera aproximación, que el espesor de la zona carbonatada depende de la raíz cuadrada del tiempo, según la expresión

XC = Kc*√ t , donde: Xc: es la profundidad de la capa carbonatada en mm. Kc es la constante de carbonatación en mm/año.

- Valores de Kc entre 2 y 6 mm/año pueden corresponder a hormigones muy compactos y con contenidos en cemento superiores a 350 kg/m3. - Valores de Kc entre 6 y 9 indican hormigones de compacidad media. - Valores de Kc superiores a 9 significan hormigones porosos de baja calidad, con contenido en cemento inferior a 250 kg/m3 y elevada relación agua/cemento.

t: tiempo en años.

El avance de la carbonatación en función de la raíz cuadrada del tiempo es un modelo que se ajusta muy bien a la realidad para ambientes con baja humedad, por ejemplo en interiores de edificios. En ambientes con humedades relativas altas, el avance del frente carbonatado es más lento que el que predice la expresión anterior. La pérdida de pasividad de las armaduras como consecuencia de la carbonatacíon del hormigón, se observa a través de una disminución del potencial redox de la armadura, y está directamente relacionada con la probabilidad de que aparezca corrosión generalizada en las mismas. La figura siguiente muestra cómo la probabilidad de corrosión de la armadura, que es prácticamente nula para potenciales de corrosión superiores a -150 mV, respecto al electrodo de calomelano, aumenta para potenciales inferiores hasta hacerse prácticamente del 100% a potenciales del orden de los -510 mV, situación en la cual la superficie del acero se situaría en condiciones totalmente activas.

Relación entre el potencial de corrosión de la armadura y la probabilidad de corrosión


La figura siguiente muestra esquemáticamente la forma de llevar a cabo medidas de potencial de las armaduras en una estructura de hormigón armado, que consiste básicamente en practicar un pequeño agujero en el hormigón para que la sonda tenga acceso a la armadura y establecer la diferencia entre el potencial del acero (potencial de corrosión) y el correspondiente a un electrodo de referencia mediante un milivoltímetro.

La figura también muestra, en la parte inferior, y de acuerdo con lo expuesto, el riesgo de corrosión generalizada de la armadura en función del valor de potencial obtenido referido a calomelano. - Factores que afectan a la velocidad de carbonatación del hormigón: 1) Contenido de CO2 en la atmósfera

2) Permeabilidad del hormigón 3) Cantidad de sustancia carbonatable

4) Humedad relativa del ambiente 5) Ambientes con alta polución atmosférica

1) Contenido de CO2 en la atmósfera

La carbonatación se produce para concentraciones de CO2 muy bajas, del orden del 0,03% en volumen, que es una concentración habitual en zonas rurales. La velocidad de avance del frente carbonatado crece en zonas más contaminadas como pueden ser los aparcamiento subterráneos.

Esquema de medida del potencial de las armaduras en una estructura de hormigón armado

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 22 2) Permeabilidad del hormigón

En general, puede afirmarse que el progreso de la carbonatación está determinado más por la porosidad del hormigón que por su composición. El aumento de la relación agua-cemento farvorece el proceso de carbonatación, al proporcionar hormigones más permeables.

El proceso de fraguado del cemento requiere del orden de un 40% de agua con relación al peso de cemento, lo que se traduce en una relación A/C = 0,4. Del total de agua considerada, un 25% aproximadamente actúa como agua de cristalización y el otro 15% es el agua de gelificación que al estar adsorbida sólo físicamente desaparece cuando seca el cemento dando lugar a unos poros de un diámetro de 2,5 nm. Si el porcentaje de agua utilizado para elaborar el hormigón supera el mencionado 40%, el exceso de agua originará poros de hasta 5 nm cuando se evapore. La existencia de poros no sólo favorece la penetración de agua y de gases sino que además da lugar, en zonas expuestas a heladas, a fenómenos de hielo/deshielo que producen un deterioro considerable sobre el hormigón. Se ha comprobado que un incremento en la relación A / C de 0,40 a. 0,75 cuadruplica la velocidad de carbonatación. La experiencia demuestra que es posible producir un hormigón prácticamente no carbonatado reduciendo al mínimo la relación A/C. . En relación a la cantidad de cemento, para una relación A/C dada, se estima que la velocidad de avance del frente carbonatado en un hormigón con 150 kg de cemento /m3 sería el doble que si se utilizase una dosificación de 300 kg de cemento /m3 de hormigón.

3) Cantidad de sustancia carbonatable , relacionada con el contenido de cemento y tipo de cemento. 4) Humedad relativa del ambiente - Humedades relativas entre el 50% y el 60% favorecen al máximo la reacción de carbonatación. - Humedades superiores al 80% dificultan la difusión del CO2, siendo muy difícil que ésta se produzca en hormigones completamente saturados - En hormigones muy secos el CO2 encuentra mucha dificultad para reaccionar sin la presencia de humedad. 5) Ambientes con alta polución atmosférica Pueden afectar a la caliad del recubrimiento de hormigón. Por ejemplo el SO2 puede penetrar al interior del hormigón por difusión y combinarse con componentes del cemento para formar ettringita. La reacción anterior es expansiva y puede destruir la microestructura del hormigón, favoreciendo su carbonatación.

1.2.1.2 EXISTENCIA DEL ANIÓN CLORURO La corrosión de las armaduras puede ocurrir aunque el pH del hormigón que las envuelve sea superior a 9, cuando existen cloruros. Los cloruros pueden haberse incorporado al hormigón durante su elaboración, con el agua de amasado si se utilizan aguas salobres, con los acelerantes de fraguado, o pueden penetrar desde el

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 23 exterior cuando la estructura está en servicio en contacto con medios que los contienen, a través de la red de poros. En este último caso, las fuentes de iones cloruro más habituales son el agua de mar o la atmósfera marina, algunos procesos industriales, terrenos muy salinos, y las sales de deshielo utilizadas en caminos y puentes en zonas de climas fríos. Los límites permisibles en cuanto a contenido en cloruros en el hormigón que permiten garantizar con suficiente seguridad la ausencia de riesgo de corrosión por picadura en las armaduras son difíciles de establecer teóricamente. Puede considerarse como cifra orientativa el 0,4% respecto al peso del cemento Portland, o bien entre el 0,05 y el 0,1% en relación al peso de hormigón (incluyendo arena, agua y aditivos). 1.2.1.3 FACTORES ACELERANTES DEL PROCESODE CORROSIÓN - Formación de pilas de aireación diferencial Cuando la estructura metálica (armaduras) está activa, como consecuencia de un fenómeno de carbonatación, por ejemplo, sí podrían darse fenómenos de aireación diferencial por formación de pilas de este tipo entre regiones con distinto contenido en oxígeno, originadas por efecto de heterogeneidades en el mortero como fisuras, poros o defectos superficiales. - Otros factores aceleradores de la corrosión En estructuras de hormigón pretensado es posible la aparición de fenómenos de corrosión bajo tensión. Para que se inicien, debe existir un metal susceptible de sufrir este tipo de ataque, por ejemplo el acero de alta resistencia utilizadoen este tipo de estructuras, una elevada tensión mecánica y un medio agresivo especifico (se sabe que, en general, los medios alcalinos suelen actuar como tales para el acero al carbono). Se ha comprobado que muchos fallos de estructuras de hormigón pretensado o postensado están ligados a procesos de corrosión bajo tensión inducidos por hidrógeno (fragilización por hidrógeno) sobre los cuales ejerce una influencia muy negativa la presencia de ciertas sustancias agresivas, como los cloruros y sulfuros. Se observa la necesidad de que concurran diversas circunstancias como irregularidades superficiales con iones despasivantes y, muy probablemente la presencia simultánea de oxígeno disuelto en la fase acuosa de los poros del hormigón. Con ello la generación de pHs ácidos locales queda garantizada y la fisuración por fragilización por hidrógeno resulta verosímil, a pesar del pH global tan alcalino. El efecto desfavorable de los sulfuros presentes en los cementos aluminosos, que ha llevado a prohibir prácticamente su empleo con fines estructurales, está ligado a su conocida capacidad para impedir la recombinación del hidrógeno atómico para formar hidrógeno molecular, lo que facilita su ingreso en la red metálica. Si la tensión de trabajo a carga constante se reduce del 80% al 60% de la carga de rotura se evita el fenómeno de corrosión bajo tensión, o al menos se reduce muchísimo la velocidad de propagación de las grietas. También dificulta mucho la propagación de las grietas el uso de aceros con una estructura de grano alargada, obtenida por trefilado, que impone al desarrollo de las grietas un itinerario largo y tortuoso, en contraposición a los aceros templados y revenidos, con estructura de granos pequeños equiaxiables, lo que facilita los fallos por corrosión bajo tensión. La presencia en el mortero de mezclas de cementos diferentes, el empleo de cementos menos alcalinos que los Portland, la incorporación de adiciones activas (escorias y puzolanas), la presencia de juntas de hormigonado y, en general, la presencia de cualquier tipo de heterogeneidad, puede, en conjunción con los cloruros, facilitar la generación local de pHs suficientemente ácidos para romper la

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 24 pasividad y desencadenar el fenómeno de corrosión y, asimismo, todos estos factores pueden actuar como agentes acelerantes al multiplicar los focos de ataque. La siguiente muestra esquemáticamente los tipos de corrosión desde el punto de vista morfológico característicos de las armaduras y los factores más importantes desencadenantes de los mismos.

1.2.2 CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS Se pueden resumir básicamente en tres aspectos: a) Sobre el acero: Disminución de su resistencia mecánica por la pérdida de sección b) Sobre el hormigón: Fisuración y desprendimiento de parte del mismo. c) Sobre la adherencia acero/hormigón, que condiciona las propiedades mecánicas del material compuesto. Los productos derivados de la corrosión de las armaduras son más voluminosos que el acero consumido para producirlos, lo que se traduce en la aparición de tensiones de tracción que deforman el hormigón circundante. Con frecuencia, debido a la pequeña resistencia del hormigón a la tracción (el hormigón presenta muy alta resistencia a la compresión pero baja resistencia a la tracción) se acaba produciendo una fisuración del recubrimiento, que discurre longitudinalmente en dirección paralela a las armaduras oxidadas (habitualmente los agrietamientos debidos a la corrosión de las armaduras discurren paralelos a las mismas). Si no se detiene el proceso, puede desprenderse el recubrimiento dejando al descubierto las armaduras. En la figura siguiente se comparan los volúmenes relativos que pueden alcanzar los productos de corrosión del hierro con respecto al volumen de metal empleado en su formación.

Esquema mostrando los distintos tipos de corrosión más habituales en armaduras en contacto con hormigón y las causas que las provocan


Resulta evidente que pequeñas cantidades de metal corroído pueden generar tensiones considerables debido a su aumento de volumen.

1.3 DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN EN INSTALACIONES DE TRATAMIENTO Y CONDUCCIÓN DE AGUA

Se consideran los siguientes casos: 1) Degradación del hormigón en las presas de los embalses 2) Degradación del hormigón en las conducciones de transporte de agua desde los embalses hasta la estación de tratamiento.

3) Mecanismo de degradación del hormigón en las conducciones y estructuras donde se dosifican reactivos para el tratamiento agua potable. 4) Ataque al hormigón en medios alcalinos. 5) Degradación del hormigón en instalaciones de aguas residuales

1) Degradación del hormigón en las presas de los embalses

Las captaciones de agua utilizada para consumo humano deben verificar unos parámetros de calidad que determinan una agresividad química añadida muy baja para los materiales.

En cuanto al material, las presas de los embalses se clasifican en: - Presas de Fábrica - Presas de materiales sueltos

Diagrama mostrando los volúmenes relativos de los productos de corrosión del hierro respecto al volumen de metal empleado en su formación

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 26 Hoy en día las presas de fábrica son casi exclusivamente de hormigón en masa. La mampostería ha dejado de utilizarse por su elevado coste, su menor seguridad (por dificultad de control de la fábrica) y por su lentitud en la construcción. Las presas de materiales sueltos usan los materiales disponibles en la zona, dando lugar a una presa heterogénea, salvo algunos casos excepcionales en los que la presa tiene un material único o con un gran predominio. Son destacables dos fenómenos en relación a la alteración de los materiales de las presas: 1) Carbonatación: reacción de precipitación de CaCO3, en la masa de hormigón, que producirá oclusión de las vías de penetración del agua, hecho que explica el fenómeno de reducción de porosidad de las presas, al ponerse en contacto con aguas bicarbonatadas. En la figura siguiente se representan, en forma simplificada, los procesos químicos que se tienen lugar cuando el agua bicarbonatada atraviesa un bloque de hormigón (por ejemplo, una presa), por reacción con el Ca(OH)2 existente en el hormigón. Como se observa, el resultado de estas reacciones es la precipitación de CaCO3. El origen del hidróxido cálcico (Ca(OH)2 ) en la masa de horigón se debe a que es un componente minoritario en el cemento y, además, como consecuencia de las reacciones de hidratación del silicato bicálcio y silicato tricálcico del cemento ( Ver apartado de reacciones de hidratación del cemento).

2) En cuanto a las estructuras de hormigón armado que pueden acompañar a las presas, como conducciones para los desagües de fondo, o el cuenco amortiguador, la principal causa de su deterioro sería debido a las acciones erosivas (abrasión) de partículas suspendidas en corrientes de agua ( desagües de fondo), o al impacto del la corriente de agua contra la superficie del hormigón armado, como sería el caso del cuenco amortiguador. La acción de la corriente de agua actuaría erosionando el recubrimiento de hormigón, facilitando la penetración de los agentes corrosivos de las armaduras.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 27 2) Degradación del hormigón en las conducciones de transporte de agua desde los embalses hasta la estación de tratamiento. El agua transportada desde los embalses hasta la estación de tratamiento se caracteriza por su baja agresividad química, por el motivo mencionado en el apartado anterior. En determinados momentos el agua transportada posee un elevado contenido de oxígeno disuelto (captación de los niveles superiores del embalse en primavera-verano), o pequeñas cantidades de ácido sulfhídrico (H2S) procedente de la descomposición anaerobia de la materia orgánica cuando la captación se realiza de las zonas inferiores del embalse en situación de anoxia. En términos generales, la acidez de las sustancias transportadas por el agua conlleva la progresiva neutralización de la alcalinidad del hormigón, que favorecería la pérdida progresiva de pasividad de las armaduras, favoreciendo su ataque por los agentes corrosivos transportados por el agua. (Ver anterior Diagrama de Pourbaix para el hormigón armado). La velocidad de la corriente no produce efectos negativos sobre el hormigón por si misma, siempre que se mantenga dentro de los rangos considerados normales. Dentro de estos rangos, el efecto de la velocidad sobre las tuberías depende de la carga de partículas, es decir, de la cantidad de sólidos que se mueven por la tubería debido a la corriente de agua transportada. Este fenómeno podría aparecer esporádicamente cuando se transporta agua procedente de un embalse que ha sufrido una gran remoción de sus sedimentos debido a una intensa corriente de agua entrada en el mismo debido, por ejemplo, a lluvias muy intensas. Cuando el efluente no tiene arena, la velocidad máxima de diseño es normalmente de 3 m/s admitiéndose esporádicamente valores de hasta 6 m/s. Si el efluente contiene arenas, la velocidad de diseño debe reducirse a 2 ó 3 m/s para evitar problemas de erosión. Como agente corrosivo de las conducciones de hormigón podría tener mucha mayor relevancia el ataque desde el exterior por sulfatos cuando la tubería atraviesa terrenos yesíferos. (Ver corrosión por sulfatos en un apartado anterior). Habitualmente, y por el hecho de estar las tuberías enterradas, no están expuestos a la acción de las heladas.

3) Mecanismo de degradación del hormigón en las conducciones y estructuras donde se dosifican reactivos para el tratamiento agua potable.

Existen dos reactivos de especial interés en cuanto a su agresividad para el hormigón:

a) El cloro, utilizado para la desinfección del agua. b) El sulfato de aluminio, utilizado para el proceso de clarificación del agua.

a) Efectos de la dosificación de Cl2 gas Las reacciones del cloro al entrar en contacto con el agua de tratamiento son fundamentalmente:

Cl2 (g) + H2O ↔ HClO (ac) + H+(ac) + Cl-(ac) (1)

HClO (ac) ↔ H+ (ac) + ClO- (ac) (2) Los productos generados en la reacciones anteriores son:

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 28 HCl (ácido clorhídrico): que estará disociado como H+ y Cl- HClO (ácido hipocloroso): que aparecerá más o menos disociado en protones (H+ ) e hipoclorito (ClO-) según la acidez del medio. - Efectos sobre el hormigón: descritos anteriormente en el aparto de ataque al hormigón por HCl. - Efectos sobre las armaduras a) Como consecuencia de la degradación del hormigón por el HCl se facilita el acceso de los agentes corrosivos hacia las armaduras. b) La neutralización de la alcalinidad del hormigón por el HCl puede provocar que las armaduras salgan de la zona pasiva al reducirse el pH (vease anterior Diagrama de Pourbaix para el hormigón armado).

c) La presencia de cloruros favorece el ataque localizado de la armadura por picaduras. d) Se posibilitan las siguientes reacciones catódicas (reducción):

1. Cl2 + 2e- ↔ 2Cl-

2. HClO + H+ + 2e- ↔ Cl- + H2O ;

3. ClO− + H2O + 2e- ↔ Cl- + 2OH- En la medida que ocurran las reacciones anteriores se favorecerá la reacción compolementaria de oxidación del Fe de las armaduras. Fe → Fe2+ + 2e (reacción anódica)

Las zonas de la estación de tratamiento más susceptibles de que ocurra ataque al hormigón a consecuencia de la dosificación de cloro, son las arquetas o conducciones donde se dosifica el cloro: puntos de precloración y postcloración, ya que en estas zonas el hormigón se halla en contacto con una solución acuosa fuertemente sobresaturada de Cl2(g).

b) Efectos de la dosificación de Sulfato de Aluminio ( Al2(SO4)3 · 18H2O ) El sulfato de aluminio se utiliza como coagulante para la clarificación del agua.

Las reacciones que ocurren cuando el sulfato de aluminio entra en contacto con el agua son fundamentalmente:

Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO4

2- H2O ↔ H+ + OH-

Al3+ + 3 OH- → Al(OH)3 La reacción global sería: Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO4

2- La reacción anterior muestra que como consecuencia de la hidrólisis del sulfato de aluminio, el medio acuoso se acidifica y aparecen sulfatos. La existencia de acidez implica en general, como ya se ha comentado, la neutralización de la alcalinidad del hormigón y riesgo de pérdida de pasividad de las armaduras.

El ataque por sulfatos es la principal causa de degradación del hormigón.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 29 Los puntos susceptibles de ataque por sulfatos en las instalaciones de tratamiento de agua serían:

- Recipientes de almacenamiento permanente o de recogida de vertidos del sulfato de alúmina utilizado como reactivo para el tratamiento.

- Estructuras de hormigón donde se dosifica el sulfato de aluminio, ya que en estas zonas el hormigón se halla en contacto con una solución acuosa con alta concentración de sulfatos.

Otros puntos donde puede aparecer ataque del hormigón por sulfatos serían:

- Tuberías de hormigón en terrenos yesíferos - Tuberías hormigón para aguas residuales ( se describirá posteriormente).

4) Ataque al hormigón en ambientes alcalinos.

Como fenómeno destacable, las reacciones álcali-árido ocurren entre los álcalis presentes en el agua existente en los poros del hormigón y ciertos componentes de algunos áridos. Como consecuencia de este proceso se originan compuestos de naturaleza expansiva que pueden fisurar el hormigón, como se describió en el apartado anterior. (Ver reacción álcali- árido). Las reacciones álcali-árido ( expuestas en el apartado de ataque químico al hormigón) se favorecerían en aquellos lugares del proceso de tratamiento de agua donde existe hormigón en contacto con medios de elevada alcalinidad como son: - Deacantador saturador de hidróxido cálcico, y estructuras de hormigón donde se vierten los fangos de su purga.

- Arqueta recoge vertidos de las torres de absorción de hidróxido sódico. - Estructuras de hormigón en contacto con hipolcoritos ( sódico o cálcico) en disolución concentrada, ya que estas sustancias presentan hidrólisis alcalina:

Hipoclorito sódico: NaClO + H2O ↔ HClO + Na+ + OH−

Hipoclorito cálcico: Ca(ClO)2 +2 H2O ←→ 2HClO + Ca2++ 2 OH− 5) Degradación del hormigón en contacto con aguas residuales Aparte del ataque debido a efectos erosivos por altas velocidades del efluente o materiales abrasivos transportados, son destacables dos procesos de degradación interna de las conducciones de transporte de aguas residuales: 1) Ataque debido a efluentes de tipo ácido 2) Ataque bioquímico.

1) Ataque debido a efluentes de tipo ácido que circulen indebidamente por una red de saneamiento no preparada específicamente para recibirlos.

En principio, la circulación de disoluciones ácidas por las redes de saneamiento convencional está prohibida, puesto que un efluente de tipo ácido resultaría dañino para el posterior proceso de tratamiento del efluente. Un efluente con pH 5,5 se considera agresivo, mientras que por debajo de 5 se considera altamente agresivo.

Cuando aparezca un problema de ataque por ácido, tanto en el interior como en el exterior de las conducciones, se recomiendan las siguientes medidas:

- Usar hormigón de baja permeabilidad y utilizar áridos calizos para neutralizar el ácido. - Aumentar el recubrimiento de hormigón que llevan las armaduras (como hormigón de

sacrificio). - Utilizar recubrimientos protectores.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 30 2) Ataque Bioquímico

En las instalaciones de tratamiento y conducción de aguas residuales, puede aparecer H2S como consecuencia de procesos de degradación biológica anaerobia de la materia orgánica existente en el agua residual. Los puntos más significativos donde puede ocurrir el fenómeno anterior son: a) En la zona inferior de las aguas embalsadas (el Hipolimnio) a medida que avanzan los procesos de estratificación y anoxia del embalse, durante el transcurso de la primavera y verano. El agua con presencia de H2S entra en contacto con las estructuras de hormigón del embalse y las conducciones de aducción, siendo escasa su trascendencia en la estación de tratamiento de agua potable (ETAP), debido a que las condiciones de agitación y aireación provocan fácilmente su evacuación de la masa acuosa . b) En las conducciones de saneamiento c) En procesos anaerobios de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) Los efectos del ácido sulfhídrico son de especial importancia en los casos b) y c) anteriores, y por ello se consideran en el apartado siguiente.

Degradación biológica del hormigón en las instalaciones de conducción o tratamiento de aguas residuales Tiene su origen en la sedimentación de materia orgánica, cuando las velocidades del flujo son bajas, llegándose a originar daños considerables en las alcantarillas de hormigón, cuando las condiciones anteriores coexisten con temperaturas ambiente elevadas y falta de aireación (oxígeno). En las condiciones anteriores, la materia orgánica acumulada en la red de saneamiento será degradada en condiciones anaerobias por las bacterias del agua residual, lo cual va acompañado de dos procesos - Reducción de los sulfatos presentes en el flujo a sulfuros. - Producción de ácidos orgánicos volátiles de cadena corta, que provocan un descenso en el pH de la alcantarilla. La combinación de la reducción de sulfatos y pH bajo origina la liberación de ácido sulfídrico (H2S) hacia el espacio con aire de la alcantarilla, donde se puede redisolver en el agua condensada acumulada en la corona, como se muestra en la figura siguiente. En ese lugar, el oxígeno que esté disponible puede ser usado por la bacteria Thiobacillus en la oxidación del sulfuro de hidrógeno a ácido sulfúrico (H2SO4).


Diagrama esquemático de corrosión de alcantarillas.

En alcantarillas fabricadas con materiales solubles en ácido, tales como el hormigón, o la fundición de hierro, esta formación de ácido puede llevar a la destrucción de la corona y el fallo de la alcantarilla. La corrosión biológica en instalaciones de aguas residuales puede combatirse por los siguientes medios:

- El método más eficaz consiste en diseñar las conducciones de saneamiento con pendiente suficiente para evitar la sedimentación de la materia orgánica. Para evitar estancamientos debidos a depósitos de sedimentos en los tubos, se considera normal no bajar de 0,3 m/s la velocidad cuando el efluente no contenga arena y de 0,6 m/s cuando en el efluente esté presente la arena. Cuando la variación de caudales que se espera circule por una red de saneamiento sea grande, puede ser aconsejable acudir a secciones interiores de tipo ovoide, que reduzcan posibles problemas de sedimentación con caudales bajos, dada la mayor velocidad a la que circulan estos últimos por las secciones ovoidales frente a las secciones circulares equivalentes. La utilización de materiales inertes y con bajo coeficiente de rozamiento, como el gres cerámico, facilita asimismo la circulación del efluente y evita este tipo de ataque. - Ventilación. Para evitar la presencia de ácido sulfhídrico, han de asegurarse condiciones aerobias. Una ventilación adecuada reduce la condensación en la corona, elimina el H2S de la atmósfera de la alcantarilla, y puede suministrar suficiente oxígeno para mantener las condiciones aerobias y prevenir la reducción del sulfato y la producción de ácidos orgánicos. - Utilización de materiales resistentes a los ácidos y con bajo coeficiente de rozmamiento para favorecer el flujo, como el PVC o el gres cerámico.

- Revestimiento del hormigón con materiales inertes (expóxico bituminoso, etc.) - Dosificación de reactivos químicos: inyección de cloro, permanganato o peróxido de hidrógeno.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 32 La Norma UNE 127.010 en su Anejo D, da una serie de características para el hormigón utilizado en zonas en las que, por su escasa pendiente, poco caudal o escasa ventilación, sea posible la aparición del ácido sulfídrico: - El cemento deberá ser resistente a los sulfatos. Se recomienda el uso de cemento SR.

- El árido empleado será como mínimo de un 80% calizo (elevada alcalinidad). - El contenido de sulfatos de los áridos, expresado en SO3, se limita al cuatro por mil del

peso total del árido. - La relación agua/cemento será como máximo de 0,45 (para conseguir un hormigón

suficientemente impermeable). Se podrán añadir aditivos que mejoren la trabajabilidad del hormigón con el objeto de reducir la relación agua/cemento.

- La resistencia a compresión del hormigón deberá ser como mínimo de 40 MPa. - El recubrimiento de las armaduras longitudinales respecto a las superficies interior y exterior de los tubos será de 25 mm. Cuando los tubos tengan un espesor de pared menor de 60 mm, el recubrimiento no podrá ser inferior a 19 mm. Los extremos macho y hembra del tubo deberán ir armados de forma que no exista ninguna sección transversal de la tubería montada sin armadura y con un recubrimiento mínimo a la superficie interior y exterior de 15 mm. - Cuando la distancia del borde de la armadura a la superficie extrema sea inferior a 10 mm,

se colocará una protección adecuada (topes de plástico, pinturas especiales,...). - Aunque no está recogido en la Norma UNE 127.010, actualmente se está extendiendo el uso de aditivos poliméricos que, incorporados al hormigón, mejoran su comportamiento ante el ataque de ácidos. 1.4 RECOMENDACIONES BÁSICAS PARA REDUCIR EL RIESGO

DE DETERIORO Y CORROSIÓN EN ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO

1) El estado superficial del acero influye en la capacidad de pasivación de las armaduras. Si la superficie de la armadura se encuentra cubierta con óxidos o suciedad en el momento del contacto con el hormigón, se necesitará menor cantidad de agresivo para despasivar el acero de la armadura e iniciar el proceso de corrosión. 2) El cemento Portaland es el que proporciona la “mayor reserva alcalina”, lo que significa un coeficiente de seguridad frente al ataque por cloruros o a la carbonatación. 3) Utilizar hormigones suficientemente impermeables, lo cual puede conseguirse mediante los siguientes procedimientos:

3.a) Elaborar el hormigón con una relación agua-cemento lo más baja posible. La disminución de la relación agua-cementose puede reducir por diversos medios, como por ejemplo el empleo de aditivos (ver apartado de aditivos del hormigón) que “ lubrifiquen” los áridos (ver apartado de aditivos del hormigón)y una buena compactación. Si se realiza una buena compactación del hormigón se asegura además un buen contacto del recubrimiento con las armaduras y una distribución homogénea de los áridos.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 33 Por el contrario, una inadecuada mezcla y puesta en obra, ocasionará no sólo un incremento de la porosidad, sino también un aumento del tamaño de los capilares en la masa de hormigón.

La figura siguiente muestra esquemáticamente la presencia de poros y capilares que comunican el exterior con las armaduras del hormigón, a través de los cuales acceden el O2,

la humedad y otros agentes corrosivos para las mismas.

3.b) Realizar un curado suficientemente largo y continuo. Un curado insuficiente bloquea o perturba determinadas reacciones de hidratación, con lo cual se obtiene un hormigón poroso y mucho más permeable a los agentes agresivos.

3.c) Si se necesitan hormigones de elevada impermeabilidad, se puede recurrir al uso de adiciones como puzolanas o cenizas. Cuando los hormigones con adiciones han tenido un curado adecuado, poseen un grado de impermeabilidad mucho mayor que el que se obtiene con un hormigón de cemento Portland. De esta manera el tiempo que tarda el agresivo en llegar a la armadura, en hormigones con adiciones, es mayor que para un hormigón con cemento Portland normal.

4) Asegurarse de que el espesor del recubrimiento (distancia desde la armadura más externa hasta el exterior) cumple la normativa vigente ( se expondrá posteriormente) , en función del a mbiente al que quedará expuesta la estructura. El escaso espersor del reucbrimiento es una de las causas más frecuentes de una prematura oxidación de la armadura. 5) Evitar en lo posible que el hormigón esté en contacto con el agua (salpicaduras, desagües, agua estancada) para reducir el riesgo de su penetración hasta las armaduras. 6) Evitar la existencia de cloruros en los componentes del hormigón no utilizando arena extraída de las cercanías del mar, acelerantes de fraguado constituidos por com puestos clorurados o aguas salobres. 7) En el diseño y puesta en servicio de la obra, evitar tensiones o deformaciones en la estructura que puedan facilitar la aparición de fisuras. En relación al ancho admisible para las fisuras en el hormigón, como norma general no deben sobrepasar 0,3 mm. El ancho aceptable depende de las condiciones ambientales a que va a estar expuesta la estructura. Hay que tener en cuenta que en alguna microfisura, el agua que circula puede “soldarla” al disolver el hidróxido cálcico del hormigón y éste posteriormente carbonatarse.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 34 En atmósferas no agresivas y siempre que el recubrimiento de hormigón sobre la armadura supere el espesor carbonatado, no hay riesgo de oxidación de las armaduras para anchos de fisuras inferiores a 0,2 mm. En una atmósfera marina o industrial, bastarían anchos de 0,1 mm para que se iniciara la oxidación y en el caso de depósitos de agua o presas, la oxidación de la armadura se alcanza incluso con anchos de fisuras inferiores a 0,1 mm. 8) Se pueden aplicar recubrimientos protectores de la corrosión a las armaduras antes de integrarlas en la estructura. Los más comunes son la galvanización (recubrimiento de cinc por inmersión de la arma dura en baño de cinc fundido) y los recubrimientos orgánicos, fundamentalmente los que utilizan vehículos constituidos por resinas epoxídicas. En los últimos años se estudia la posibilidad de utilizar armaduras de acero inoxidable en estructuras de alta responsabilidad. 9) En determinados casos se puede proceder a la protección catódica de las armaduras para lo cual es preciso cuidar que exista continuidad de conducción eléctrica en toda la red de armaduras. Las recomendaciones básicas anteriores se verán de forma más concreta y sistemática en el siguiente apartado, donde se expone y comenta la normativa vigente para la protección de estructuras de hormigón.


2. DURABILIDAD DEL HORMIGÓN Y DE LAS ARMADURAS. NORMATIVA APLICABLE

El cumplimiento de la vigente Instrucción Española de Hormigón Estructural (EHE; Real Decreto 2661/1998) garantiza la seguridad de las estructuras de hormigón no solo a nivel de resistencia y de servicio sino también la protección y durabilidad de las mismas frente a los agentes agresivos. A continuación se expone el contenido de los artículos de la EHE relativos a la durabilidad de las estructuras de hormigón y comentarios que se han considerado de interés para su interpretación. 2.1 ARTÍCULO 37 EHE. NORMATIVA Y COMENTARIOS 2.2 OTROS ARTÍCULOS DE LA EHE RELACIONADOS CON LA DURABILIDAD 2.3 SELECCIÓN DE MATERIAS PRIMAS PARA HORMIGÓN

2.1 ARTÍCULO 37º- EHE. DISCUSIÓN ( ARTÍCULO 37º - EHE: DURABILIDAD DEL HORMIGÓN Y DE LAS ARMADURAS )

Índice del Art. 37 - EHE 37.1 Generalidades 37.1.1 Consideración de la durabilidad en la fase de proyecto 37.1.2 Consideración de la durabilidad en la fase de ejecución 37.2 Estrategia para la durabilidad 37.2.1 Prescripciones generales 37.2.2 Selección de la forma estructural 37.2.3 Prescripciones respecto a la calidad del hormigón 37.2.4 Recubrimientos 37.2.5 Separadores 37.2.6 Valores máximos de la abertura de fisura 37.2.7 Medidas especiales de protección 37.3 Durabilidad del hormigón 37.3.1 Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón 37.3.2 Limitaciones a los contenidos de agua y de cemento 37.3.3 Resistencia del hormigón frente a la helada 37.3.4 Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos 37.3.5 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar 37.3.6 Resistencia del hormigón frente a la erosión 37.3.7 Resistencia frente a la reactividad álcali-árido

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 36 37.4 Corrosión de las armaduras 37.4.1 Corrosión de las armaduras pasivas 37.4.2 Corrosión de las armaduras activas 37.4.3 Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes Art. 37.1 Generalidades La durabilidad de una estructura de hormigón es su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural. Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar todos los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.

Una estrategia correcta para la durabilidad debe tener en cuenta que en una estructura puede haber diferentes elementos estructurales sometidos a distintos tipos de ambiente. 37.1.1 Consideración de la durabilidad en la fase de proyecto El proyecto de una estructura de hormigón debe incluir las medidas necesarias para que la estructura alcance la duración de la vida útil acordada, de acuerdo con las condiciones de agresividad ambiental y con el tipo de estructura. Para ello, deberá incluir una estrategia de durabilidad, acorde a los criterios establecidos en el Apartado 37.2. La agresividad a la que está sometida la estructura se identificará por el tipo de ambiente, de acuerdo con 8.2.1. En la memoria, se justificará la selección de las clases de exposición consideradas para la estructura. Así mismo, en los planos se reflejará el tipo de ambiente para el que se ha proyectado cada elemento. El proyecto deberá definir formas y detalles estructurales que faciliten la evacuación del agua y sean eficaces frente a los posibles mecanismos de degradación del hormigón. Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes, etc., pueden tener una vida más corta que la de la propia estructura por lo que, en su caso, se estudiará la adopción de medidas de proyecto que faciliten el mantenimiento y sustitución de dichos elementos durante la fase de uso. Comentario: - Las medidas preventivas recogidas en la fase de proyecto suelen ser las más eficaces y las menos costosas, siendo el objetivo final que la estructura alcance la duración de la vida útil para la que es proyectada. - Los aspectos fundamentales que deben contemplarse en la fase de Proyecto, y que irán mencionándose a lo largo de esta normativa, son los siguientes: 1. Determinar el tipo de exposición ambiental a que va a estar sometido cada elemento estructural.

2. Selección de formas estructurales más favorables

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 37 3. Consecución de una calidad adecuada del hormigón y, en especial de su capa exterior:

3.1) Selección de materias primas acorde con lo indicado en los Artículos 26º al 36º. Este apartado, por su importancia y amplitud se ha desarrollado aparte (vease Selección de materias primas para hormigón ) 3.2) Dosificación adecuada, según lo indicado en el artículo 37.3.1, así como en el Artículo 68º de la EHE

4. Adopción de un espesor de recubrimiento adecuado para la protección de las armaduras 5. Disposición de protecciones superficiales en el caso de ambientes muy agresivos 6. Adopción de medidas contra la corrosión de las armaduras

Tipo de Exposición ambiental En relación al punto 1. de la enumeración anterior, se expone a continuación el procedimiento para Determinar el tipo de exposición ambiental a que va a estar sometido cada elemento estructural, siguiendo el Art. 8.2.1- EHE. Las características ambientales que pueden originar la corrosión de las armaduras y degradación del hormigón se especifican en base a dos aspectos complementarios: a) Clases generales de exposición, relativas a la corrosión de las armaduras b) Clases específicas de exposición, relativas a otros procesos de deterioro distintos de la corrosión de las armaduras (procesos de degradación del hormigón ) a) Tipo de ambiente corrosivo para las armaduras. En la Tabla 8.2.2 - EHE “ Clases generales de exposición relativas a la corrosión de las armaduras” se contemplan cuatro tipos de exposición corrosiva para las armaduras.

1) NO AGRESIVA 2) Corrosión de origen diferente de los cloruros 3) Marina 4) Corrosión con cloruros de origen diferente del medio marino

Cada elemento estructural estará asociado con una única clase o subclase general de exposición corrosiva de las que figuran en la tabla mencionada. b) Agentes de degradación del hormigón Los tipos de agresividad ambiental que pueden provocar la degradación del hormigón aparecen definidos en la Tabla 8 2 3 A-EHE: - Química (Q) - Con Heladas (H / F) - Erosión (E) En el caso particular de estructuras sometidas a ataque químico (Q), este se clasificará de cuerdo con los parámetros recogidos en la Tabla 8. 2.3.B-EHE como débil(Qa) , medio (Qb) o fuerte (Qc ).

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 38 Un elemento puede estar sometido a ninguna, a una o a varias clases específicas agentes corrosivos) de exposición ambiental de las recogidas en la Tabla 8. 2.3.B-EHE. En la designación del tipo de ambiente deberán aparecer todas las clases de exposición que causan la degradación del hormigón unidas mediante el signo "+". 37.1.2 Consideración de la durabilidad en la fase de ejecución La buena calidad de la ejecución de la obra y, especialmente, del proceso de curado, tiene una influencia decisiva para conseguir una estructura durable. Las especificaciones relativas a la durabilidad deberán cumplirse en su totalidad durante la fase de ejecución. No se permitirá compensar los efectos derivados por el incumplimiento de alguna de ellas. Comentario: Lo anterior significa, por ejemplo, que no es admisible aceptar la colocación de un hormigón más impermeable (con menor relación agua/cemento) para compensar el posible efecto de una ferralla mal colocada con unos recubrimientos inferiores a los indicados en el proyecto. 37.2 Estrategia para la durabilidad 37.2.1 Prescripciones generales Para satisfacer los requisitos establecidos en el Artículo 5º será necesario seguir una estrategia que considere todos los posibles mecanismos de degradación, adoptando medidas específicas en función de la agresividad a la que se encuentre sometido cada elemento. La estrategia de durabilidad incluirá, al menos, los siguientes aspectos:

a) Selección de formas estructurales adecuadas, de acuerdo con lo indicado en 37.2.2. b) Consecución de una calidad adecuada del hormigón y, en especial de su capa exterior, de

acuerdo con indicado en 37.2.3. c) Adopción de un espesor de recubrimiento adecuado para la protección de las armaduras, según

37.2.4 y 37.2.5. d) Control del valor máximo de abertura de fisura, de acuerdo con 37.2.6. e) Disposición de protecciones superficiales en el caso de ambientes muy agresivos, según 37.2.7. f) Adopción de medidas contra la corrosión de las armaduras, conforme a lo indicado en 37.4.

37.2.2 Selección de la forma estructural En el proyecto se definirán los esquemas estructurales, las formas geométricas y los detalles que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad de la estructura. Se procurará evitar el empleo de diseños estructurales que sean especialmente sensibles frente a la acción del agua. Se tenderá a reducir al mínimo el contacto directo entre las superficies de hormigón y el agua (por ejemplo, mediante la disposición de goterones). Además, se diseñarán los detalles de proyecto necesarios para facilitar la rápida evacuación del agua, previendo los sistemas adecuados para su conducción y drenaje (imbornales, conducciones, etc.). En especial, se procurará evitar el paso de agua sobre las zonas de juntas y sellados.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 39 En la medida de lo posible, se evitará la existencia de superficies sometidas a salpicaduras o encharcamiento de agua. Cuando la estructura presente secciones con aligeramientos u oquedades internas, se procurará disponer los sistemas necesarios para su ventilación y drenaje. Salvo en obras de pequeña importancia, se deberá prever, en la medida de lo posible, el acceso a todos los elementos de la estructura, estudiando la conveniencia de disponer sistemas específicos que faciliten la inspección y el mantenimiento durante la fase de servicio. Comentario: La mayoría de los ataques que sufre el hormigón están relacionados con el agua. En unos casos, provienen de sustancias disueltas que penetran a través del hormigón. En otras ocasiones es el propio agua lo que provoca el deterioro (por ejemplo, en mecanismos de hielo-deshielo). La presencia de agua es además elemento imprescindible para que ocurra la corrosión de las armaduras. Por tanto, la forma estructural se seleccionará evitando en lo posible el contacto del hormigón con el agua. 37.2.3 Prescripciones respecto a la calidad del hormigón Una estrategia enfocada a la durabilidad de una estructura debe conseguir una calidad adecuada del hormigón, en especial en las zonas más superficiales donde se pueden producir los procesos de deterioro. Por un hormigón de calidad adecuada se entiende aquel que cumple las siguientes condiciones: 1) Selección de materias primas acorde con lo indicado en los Artículos 26º al 36.

2) Dosificación adecuada, según lo indicado en el Apartado 37.3.1, así como en el Artículo 68º. 3) Puesta en obra correcta, según lo indicado en el Artículo 70º. 4) Curado del hormigón, según lo indicado en el Artículo 74º. 5) Resistencia acorde con el comportamiento estructural esperado y congruente con los requisitos de durabilidad. 6) Comportamiento conforme con los requisitos de 37.3.1.

Comentario: La selección de materias primas para la fabricación del hormigón, dado su interés y amplitud, se ha desarrollado en un apartado independiente (ver selección de materias primas para hormigón)

37.2.4 Recubrimientos El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigón más cercana. En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretesas, se observarán los siguientes recubrimientos:

a) Cuando se trata de armaduras principales, el recubrimiento deberá ser igual o superior al diámetro de dicha barra (o diámetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a 0,80 veces el tamaño máximo del árido, salvo que la disposición de armaduras respecto a los paramentos dificulte el paso del hormigón, en cuyo caso se tomará 1,25 veces el tamaño máximo del árido (ver 28.2).


b) Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas pretesas, el recubrimiento no será, en ningún punto, inferior a los valores mínimos recogidos en la Tabla 37.2.4 en función de la clase de exposición ambiental (según lo indicado en 8.2.1). Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, donde:

rnom = rmin + ∆r donde:

rnom Recubrimiento nominal rmin Recubrimiento mínimo Tabla 37.2.4

∆r Margen de recubrimiento, en función del nivel de control de ejecución. El recubrimiento nominal es el valor que debe prescribirse en el proyecto y reflejarse en los

planos, y que servirá para definir los separadores. El recubrimiento mínimo es el valor a garantizar en cualquier punto del elemento; su valor se

recoge en la Tabla 37.2.4.

RECUBRIMIENTO MÍNIMO [mm] SEGÚN LA CLASE DE EXPOSICIÓN (**)

AMBIENTE CORROSIÓN ARMADURAS

AMBIENTE DEGRAD HORMIG

Resistencia característica del hormigón

[N/mm2]

Tipo de elemento

I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb Qc

General 20 25 30 35 35 40 35 40 (*) (*)

25 ≤ fck <40 Elementos prefabricados y

láminas

15 20 25 30 30 35 30 35 (*) (*)

General 15 20 25 30 30 35 30 35 (*) (*)

fck ≥ 40 Elementos prefabricados y

láminas

15 20 25 25 25 30 25 30 (*) (*)

(*) El proyectista fijará el recubrimiento al objeto de que se garantice adecuadamente la protección de las armaduras frente a la acción agresiva ambiental. (**) En el caso de clases de exposición H, F ó E, el espesor del recubrimiento no se verá afectado. El margen de recubrimiento ∆r es función del nivel de control de ejecución, y su valor es: 0 mm.......en elementos prefabricados con control intenso de ejecución 5 mm.......en el caso de elementos in situ con nivel intenso de control de ejecución, y 10 mm......en el resto de los casos

TABLA 37.2.4 RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 41 En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para

forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá contar, además del recubrimiento real del hormigón, con el espesor de los revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan carácter de definitivos y permanentes, al objeto de cumplir los requisitos de la tabla 37.2.4. Sin embargo, en estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm.

c) El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección

perpendicular al plano de la curva.

d) Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o utilización de grupos de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá considerarse la posible conveniencia de colocar una malla de reparto en medio del espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantía geométrica del 5 por mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o diámetro equivalente) igual o inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros equivalentes) superiores a 32 mm.

e) En piezas hormigonadas contra el terreno el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo que se

haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, en cuyo caso será de aplicación la tabla 37.2.4. No rige en este caso lo previsto en el Apartado d).

f) En el caso de las armaduras postesas, los recubrimientos (figura 37.2.4.a) serán por lo menos

iguales al mayor de los límites siguientes: - En dirección vertical: a) 4 cm;

b) la dimensión horizontal de la vaina o grupos de vainas en contacto;

- En dirección horizontal: a) 4 cm; b) la mitad de la dimensión vertical de la vaina o grupo de vainas en contacto; c) la dimensión horizontal de la vaina o grupo de vainas en contacto. En casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de incendio, los recubrimientos indicados en el presente Artículo deberán ser aumentados.

Figura 37.2.4.a

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 42 Comentario: El espesor del recubrimiento constituye un parámetro de gran importancia para lograr una protección adecuada de la armadura durante la vida de servicio de la estructura. El período durante el cual el hormigón del recubrimiento protege a las armaduras es función del cuadrado del espesor del recubrimiento. Esto conlleva que una disminución del recubrimiento a la mitad de su valor nominal, se traduzca en un período de protección de la armadura reducido a la cuarta parte. Los valores de la tabla 37.2.4 son mínimos absolutos que no se pueden disminuir en ningún caso, a los cuales se deberá sumar el margen de recubrimiento indicado, resultando el recubrimiento nominal a prescribir en el proyecto. En el caso de ambientes fuertemente agresivos, el valor de los recubrimientos y las demás disposiciones de proyecto deberán establecerse, previa consulta de la literatura técnica especializada, en función de la naturaleza del ambiente, del tipo de elemento estructural de que se trate, etc. 37.2.5 Separadores Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los correspondientes elementos separadores colocados en obra. Estos calzos o separadores deberán disponerse de acuerdo con lo dispuesto en 66.2. Deberán estar constituidos por materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir corrosión de las armaduras. Deben ser al menos tan impermeables al agua como el hormigón, y ser resistentes a los ataques químicos a que se puede ver sometido este. Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente diseñados para este fin. Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia, permeabilidad, higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del utilizado en la construcción de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá ser semejante a la del mortero contenido en el hormigón de la obra. Cuando se utilicen separadores constituidos con material que no contenga cemento, aquellos deberán, para asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios cuya sección total sea al menos equivalente al 25% de la superficie total del separador. Se prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe asimismo el empleo de materiales metálicos. Comentario: Se exige la utilización de elementos específicamente diseñados por su resistencia, rigidez y permeabilidad para ser empleados como separadores. Se recomienda que los materiales componentes de los separadores no tengan amianto. 37.2.6 Valores máximos de la abertura de fisura La durabilidad es, junto a consideraciones funcionales y de aspecto, uno de los criterios en los que se basa la necesidad de limitar la abertura de fisura. Los valores máximos a considerar, en función de la clase de exposición ambiental, serán los indicados Tabla 49.2.4-EHE


wmáx [mm] Clase de exposición

Hormigón armado Hormigón pretensado

I 0,4 0,2

IIa, IIb, H 0,3 0,21)

IIIa, IIIb, IV, F 0,2 Descompresión

IIIc, Qa, Qb, Qc 0,1

1) Adicionalmente deberá comprobarse que las armaduras activas se encuentran en la zona comprimida de la sección.

Comentario: Uno de los principios del diseño de cualquier estructura de hormigón armado es la aceptación de la fisura del hormigón como condición necesaria para que el acero pueda ejercer función resistente, debiendo distinguirse esta fisuración de la rotura del hormigón en el que éste aparece fisurado. Por diversas razones, entre las que mencionamos el aumento de resistencia frente a los factores agresivos desarrollada anteriormente, debe controlarse el tamaño de la fisura admisible en el hormigón. En el caso de estructuras de hormigón armado, la influencia de fisura sobre la corrosión de las armaduras puede ser relativamente pequeña, siempre que la anchura de dichas fisuras permanezca dentro de un rango de valores suficientemente bajos. Ello se debe, en gran parte, a que presentan tendencia al autosellado, lo que evita que se produzca la aceleración de los procesos involucrados en la corrosión. Las fisuras orientadas de forma longitudinal a la armadura tienen mayor trascendencia que las que lo hacen transversalmente, dado que su influencia es más generalizada y, además, conllevan mayor probabilidad de pérdida del recubrimiento. 37.2.7 Medidas especiales de protección En casos de especial agresividad, cuando las medidas normales de protección no se consideren suficientes, se podrá recurrir a la disposición de sistemas especiales de protección. Las protecciones adicionales pueden ser susceptibles de tener una vida útil incluso más pequeña que la del propio elemento estructural. En estos casos, el proyecto deberá contemplar la planificación de un mantenimiento adecuado del sistema de protección.

Comentario: Como medidas especiales de protección pueden tomarse en consideración las siguientes:

1) Aplicación de revestimientos superficiales con productos específicos para la protección del hormigón.

2) Protección catódica de las armaduras 3) Inhibidores de corrosión 4) Galvanizado, sólo para las armaduras pasivas.

TABLA 49.2.4 VALORES MÁXIMOS DE LA ABERTURA DE FISURA

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 44 37.3 Durabilidad del hormigón La durabilidad del hormigón es la capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura. La selección de las materias primas y la dosificación del hormigón deberán hacerse siempre a la vista de las características particulares de la obra o parte de la misma de que se trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso.

37.3.1 Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón se deben cumplir los requisitos siguientes:

a) Requisitos generales:

- Máxima relación agua/cemento, según 37.3.2. - Mínimo contenido de cemento, según 37.3.2.

b) Requisitos adicionales:

- Mínimo contenido de aire ocluido, en su caso, según 37.3.3. - Utilización de un cemento resistente a los sulfatos, en su caso, según 37.3.4. - Utilización de un cemento resistente al agua de mar, en su caso, según 37.3.5. - Resistencia frente a la erosión, en su caso, según 37.3.6. - Resistencia frente a las reacciones álcali-árido, en su caso, según 37.3.7.

37.3.2 Limitaciones a los contenidos de agua y de cemento En función del tipo de ambiente y los agentes corrosivos presentes (de acuerdo con 8.2.2 y 8.2.3), se deberán cumplir las especificaciones recogidas en la Tabla 37.3.2 A-EHE En el caso de que el tipo de ambiente incluya una o más clases específicas de exposición, se procederá fijando, para cada parámetro, el criterio más exigente de entre los establecidos para las clases en cuestión. En el caso particular de que se utilicen adiciones en la fabricación del hormigón, se podrá tener en cuenta su empleo a los efectos del cálculo del contenido de cemento y de la relación agua/cemento. A tales efectos, se sustituirá para entrar en la tabla 37.3.2.a el contenido de cemento C (kg/m³) por C+KF, así como la relación A/C por A/(C+KF) siendo F (kg/m³) el contenido de adición y K el coeficiente de eficacia de la misma. En el caso de las cenizas volantes, se tomará un valor de K no superior a 0,30. El Director de Obra, podrá admitir un valor de K superior al indicado, pero no mayor de 0,40 en el caso de edificación o de 0,50 en el caso de obras públicas, y siempre que ello se deduzca de la realización de un exhaustivo estudio experimental previo donde se consideren no sólo aspectos resistentes, sino también de durabilidad. En el caso del humo de sílice, se tomará un valor de K no superior a 2, excepto en el caso de hormigones con relación agua/cemento mayor que 0,45 que vayan a estar sometidos a clases de exposición H ó F en cuyo caso para K se tomará un valor igual a 1. En el caso de utilización de adiciones, los contenidos de cemento no podrán ser inferiores a 200, 250 ó 275 kg/m3, según se trate de hormigón en masa, armado o pretensado.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 45 Una constatación experimental, de carácter indirecto, del cumplimiento de los requisitos de contenido mínimo de cemento y de relación máxima agua/cemento, se lleva a cabo comprobando la impermeabilidad al agua del hormigón, mediante el método de determinación de la profundidad de penetración de agua bajo presión, según la UNE 83309:90 EX. Su objetivo es la validación de dosificaciones, de acuerdo con lo indicado en el Artículo 85º. Esta comprobación se deberá realizar cuando, de acuerdo con 8.2.2, las clases generales de exposición sean III ó IV, o cuando el ambiente presente cualquier clase específica de exposición. Un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo de penetración de agua cumplen simultáneamente que: - La profundidad máxima de penetración de agua es menor o igual que 50 mm. - La profundidad media de penetración de agua es menor o igual que 30 mm. Comentario: Una forma de garantizar la durabilidad del hormigón, así como su colaboración a la protección de las armaduras frente a la corrosión, consiste en obtener un hormigón con una permeabilidad reducida. Para obtenerla son decisivas la elección de una relación agua/cemento suficientemente baja, la compactación idónea del hormigón, un contenido adecuado de cemento y la hidratación suficiente de éste, conseguida por un cuidadoso curado. Se recuerda (art. 68º ) que el contenido máximo de cemento del hormigón está limitado a 400 kg/m3, salvo casos excepcionales. La resistencia mecánica de un hormigón no debe emplearse como determinante de la idoneidad frente a la durabilidad, ni como sustitutivo de los requisitos de dosificación indicados. Sin embargo, las especificaciones de relación agua/cemento y contenido e cemento condicionan la especificación de un hormigón cuyas características mecánicas deberán ser coherentes con los parámetros prescritos. A título exclusivamente indicativo, y para fomentar dicha coherencia, la Tabla 37.3.2.B-EHE indica unas categorías resistentes mínimas que pueden entenderse compatibles con las especificaciones dadas para cada clase de exposición ambiental. La forma más adecuada de reducir los ataques al hormigón es conseguir que sus poros ocupen el menor volumen posible y formen una red capilar poco intercomunicada. Este es el objetivo que se pretende conseguir mediante los requisitos de contenido de agua y de cemento recogidos en el Articulado. Al no haber métodos normalizados para el control de estos contenidos, se necesita recurrir a otras comprobaciones de carácter indirecto a través de ensayos de comportamiento como el de penetración de agua. 37.3.3 Resistencia del hormigón frente a la helada Cuando un hormigón esté sometido a una clase de exposición F, se deberá introducir un contenido mínimo de aire ocluido del 4,5%, determinado de acuerdo con UNE 83.315:96. Comentario: Cuando el hormigón esté sometido a una clase de exposición H o F, se recomienda que el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares incluya el cumplimiento de las especificaciones relativas a la estabilidad de los áridos frente a soluciones de sulfato sódico o magnésico.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 46 37.3.4 Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos En el caso particular de existencia de sulfatos, el cemento deberá poseer la característica adicional de resistencia a los sulfatos, según la UNE 80303:96, siempre que su contenido sea igual o mayor que 600 mg/l en el caso de aguas, o igual o mayor que 3000 mg/kg, en el caso de suelos. 37.3.5 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar En el caso de que un elemento estructural esté sometido a un ambiente que incluya una clase general del tipo IIIb ó IIIc, el cemento a emplear deberá tener la característica adicional de resistencia al agua de mar, según la UNE 80303:96. Comentario: El ataque que sufre el hormigón por la acción del agua de mar es debido fundamentalmente a la acción combinada de los iones sulfato y magnesio. La presencia de iones cloruro, con independencia del efecto que producen sobre las armaduras, reduce notablemente la acción de los sulfatos. 37.3.6 Resistencia del hormigón frente a la erosión Cuando un hormigón vaya a estar sometido a una clase de exposición E, deberá procurarse la consecución de un hormigón resistente a la erosión. Para ello, se adoptarán las siguientes medidas:

- Contenido mínimo de cemento y relación máxima agua/cemento, según la tabla 37.3.2.a. - Resistencia mínima del hormigón de 30 N/mm². - El árido fino deberá ser cuarzo u otro material de, al menos, la misma dureza. - El árido grueso deberá tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30. - No superar los contenidos de cemento que se indican a continuación para cada tamaño

máximo del árido D: D Contenido máximo de cemento 10 mm 400 kg/m³ 20 mm 375 kg/m³ 40 mm 350 kg/m³

- Curado prolongado, con duración, al menos, un 50% superior a la que se aplicará, a igualdad del resto de condiciones, a un hormigón no sometido a erosión.

37.3.7 Resistencia frente a la reactividad álcali-árido Las reacciones álcali-árido se pueden producir cuando concurren simultáneamente la existencia de un ambiente húmedo, la presencia de un alto contenido de alcalinos en el hormigón y la utilización de áridos que contengan componentes reactivos. A los efectos del presente artículo, se consideran ambientes húmedos aquellos cuya clase general de exposición, según 8.2.2, es diferente a I ó IIb. Para prevenir las reacciones álcali-árido, se deben adoptar las siguientes medidas:

a) Empleo de áridos no reactivos, según 28.3.1. b) Empleo de cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio

equivalente (0,658 K2O + Na2O) inferior al 0,60% del peso de cemento.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 47 En el caso de no ser posible la utilización de materias primas que cumplan las prescripciones anteriores, se deberá realizar un estudio experimental específico sobre la conveniencia de adoptar una de las siguientes medidas:

1) Empleo de cementos con adiciones, salvo las de filler calizo, según la UNE 80301:96 y la UNE 80307:96. 2) Empleo de adiciones al hormigón, según lo especificado en 29.2.

En estos casos, puede estudiarse también la conveniencia de adoptar un método de protección adicional por impermeabilización superficial. Comentario: Las reacciones álcali-árido tienen lugar entre los álcalis presentes en el agua de lo poros del hormigón y ciertos componentes reactivos existentes en algunos áridos. Como consecuencia de este proceso se producen compuestos de naturaleza expansiva que pueden dar lugar a fisuración del hormigón. Dependiendo del tipo de componente reactivo del árido, se pueden distinguir varios tipos de ataque:

- Reacción álcali-sílice, cuando los áridos contienen sílice amorfa, microcristalina, poco cristalizada o con extinción ondulante.

- Reacción álcali-carbonato, cuando los áridos son de naturaleza dolomítica. 37.4 Corrosión de las armaduras Las armaduras deberán permanecer exentas de corrosión durante todo el período de vida útil de la estructura. La agresividad del ambiente en relación con la corrosión de las armaduras, viene definida por las clases generales de exposición según 8.2.2. Para prevenir la corrosión, se deberán tener en cuenta todas las consideraciones relativas a los espesores de recubrimiento, indicadas en 37.2.4. Con respecto a los materiales empleados, se prohíbe poner en contacto las armaduras con otros metales de muy diferente potencial galvánico. Asimismo, se recuerda la prohibición de emplear materiales componentes que contengan iones despasivantes, como cloruros, sulfuros y sulfatos, en proporciones superiores a las indicadas en los Artículos 27º, 28º y 29º. Comentario: La armadura embebida en hormigón fabricado con cemento portland se puede mantener exenta de corrosión de forma indefinida, como consecuencia del efecto protector de la alcalinidad que aporta el cemento al hidratarse. Esta protección se pierde al neutralizarse la alcalinidad, bien por efecto de la penetración de dióxido de carbono de la atmósfera a través de los poros del hormigón (carbonatación), o bien por la acción de los iones cloruro. Estos últimos pueden ser aportados por las materias primas del hormigón o penetrar desde el exterior ( por ejemplo, en ambiente marino). Asimismo, se puede producir corrosión de la armadura por fenómenos de corrosión bajo tensión o fragilización por hidrógeno en el caso de hormigones pretensados, cuando confluyen un medio específico agresivo y un nivel tensional determinado. Los productos de la corrosión, por las condiciones de su formación o por su naturaleza, en ningún caso garantizan la protección ulterior de las armaduras, por lo que el fenómeno corrosivo, una vez iniciado, progresa de manera continua si persiste la causa que lo originó. Por otra parte, los productos de la corrosión se forman con carácter expansivo, desarrollando grandes presiones que pueden provocar la fisuración y el agrietamiento del hormigón junto a las armaduras y abre nuevos

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua 48 cauces a los agentes agresivos. De aquí, la gran importancia que tienen la compacidad y la magnitud de los recubrimientos en la protección de las armaduras del hormigón. 37.4.1 Corrosión de las armaduras pasivas Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los materiales componentes, se deberá cumplir que el contenido total de cloruros en un hormigón que contenga armaduras no activas, sea inferior a los siguientes límites: - Obras de hormigón armado u obras de hormigón en masa que contenga armaduras para reducir la fisuración: 0,4% del peso del cemento. 37.4.2 Corrosión de las armaduras activas En el caso de estructuras pretensadas, se prohíbe el uso de cualquier sustancia que catalice la absorción del hidrógeno por el acero. Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los materiales componentes, el contenido total de cloruros en un hormigón pretensado no deberá superar el 0,2% del peso del cemento. Se prohíbe la utilización de empalmes o sujeciones con otros metales distintos del acero, así como la protección catódica. Con carácter general, no se permitirá el uso de aceros protegidos por recubrimientos metálicos. El Director de Obra podrá permitir su uso cuando exista un estudio experimental que avale su comportamiento como adecuado para el caso concreto de cada obra. Comentario: En las estructuras pretensadas exise un riesgo especial de corrosión de las armaduras activas, ya que pueden aparecer grietas microscópicas que provoquen su rotura frágil Estos fallos se deben a la propagación, consecuencia del estado tensional, de las microfisuras existentes en el acero. Éstas pueden tener su origen en el propio material (corrosión bajo tensión)o ser consecuencia de la absorción de hidrógeno por el acero en determinadas condiciones ( fragilización por hidrógeno ). Las precauciones recomendables para eludir estos fenómenos son:

- Cumplir las prescripciones dadas en esta instrucción para las sustancias perjudiciales que pueden favorecer la corrosión, haciendo especial énfasis en el control de los cloruros, sulfuros y sulfitos.

- Evitar el empleo de aquellos tipos de aditivos que pueden provocar el desprendimiento de hidrógeno capaz de penetrar en el acero.

- No emplear aceros protegidos por recubrimientos metálicos, salvo en el caso que se trate de tratamientos fosfatados.

- La agresividad del ambiente y los esfuerzos alternados o repetidos constituyen un factor adicional de peligro para este tipo de fenómenos.

- Un ensayo que puede realizarse para conocer la sensibilidad del acero a la corrosión bajo tensión por la acción fisurante del hidrógeno es el ensayo prescrito en la UNE 36464:86.

37.4.3 Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes Se adoptarán las precauciones necesarias para evitar que las armaduras activas, durante su almacenamiento, colocación, o después de colocadas en obra, experimenten daños, especialmente entalladuras o calentamientos locales, que puedan modificar sus características o dar lugar a que se inicie un proceso de corrosión.

49

CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN

CLASE SUBCLASE DESIGNA-

CIÓN TIPO DE

PROCESO

DESCRIPCIÓN EJEMPLOS

(Clase I ) NO AGRESIVA

I

Ninguno

-interiores de edificios, no sometidos a condensaciones - elementos de hormigón en masa

- interiores de edificios, protegidos de la intemperie

humedad

alta IIa

corrosión de origen

diferente de los cloruros

- interiores sometidos a humedades relativas medias altas (>65%) o a condensaciones - exteriores en ausencia de cloruros, y expuestos a lluvia en zonas con precipitación media anual superior a 600 mm. - elementos enterrados o sumergidos.

- sótanos no ventilados - cimentaciones - tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media anual superior a 600 mm - elementos de hormigón en cubiertas de edificios

(Clase II) NORMAL

Corrosión de origen diferente de los cloruros humedad

media IIb

corrosión de origen

diferente de los cloruros

- exteriores en ausencia de cloruros, sometidos a la acción del agua de lluvia, en zonas con precipitació n media anual inferior a 600 mm

- construcciones exteriores protegidas de la lluvia - tableros y pilas de puentes, en zonas de precipitación media anual inferior a 600 mm

aérea IIIa corrosión por cloruros

- elementos de estructuras marinas, por encima del nivel de pleamar - elemento exteriores de estructuras situadas en las proximidades de la línea costera (a menos de 5 km)

- edificaciones en las proximidades de la costa - puentes en las proximidades de la costa - zonas aéreas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral - instalaciones portuarias

sumergida IIIb corrosión por cloruros

- elementos de estructuras marinas sumergidas permanentemente, por debajo del nivel mínimo de bajamar

- zonas sumergidas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral - cimentaciones y zonas sumergidas de pilas de puentes en el mar

(Clase III )

MARINA

en zona de mareas IIIc corrosión por

cloruros

- elementos de estructuras marinas situadas en la zona de carrera de mareas

- zonas situadas en el recorrido de marea de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral - zonas de pilas de puentes sobre el mar, situadas en el recorrido de marea

( Clase IV ) Corrosión con cloruros de origen

diferente del medio marino

IV corrosión por cloruros

- instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino - superficies expuestas a sales de deshielo no impermeabilizadas.

- piscinas - pilas de pasos superiores o pasarelas en zonas de nieve -estaciones de tratamiento de agua.

TABLA. 8.2.2 EHE CLASES GENERALES DE EXPOSICIÓN RELATIVAS A LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS

50

CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN

Clase Subclase Designación Tipo de procesoDESCRIPCIÓN EJEMPLOS

Débil Qa Ataque químico

- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad lenta (ver Tabla 8.2.3 B-EHE )

- instalaciones industriales, con sustancias débilmente agresivas según tabla 8.2.3.b.

- construcciones en proximidades de áreas industriales, con agresividad débil según tabla 8.2.3.b.

Media Qb Ataque

químico

- elementos en contacto con agua de mar - elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad media (ver Tabla 8.2.3 B-EHE )

- dolos, bloques y otros elementos para diques - estructuras marinas, en general - instalaciones industriales con sustancias de agresividad

media según tabla 8.2.3.b. - construcciones en proximidades de áreas industriales, con

agresividad media según tabla 8.2.3b. - instalaciones de conducción y tratamiento de aguas

residuales con sustancias de agresividad media según tabla 8.2.3.b.

( I ) QUÍMICA

AGRESIVA ( Q )

Ver Tabla

TABLA_823B-EHE

Fuerte Qc Ataque químico

- elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad rápida (ver Tabla 8.2.3 B-EHE )

- instalaciones industriales, con sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.

- instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales, con sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.

sin sales fundentes

H

ataque hielo-deshielo

- elementos situados en contacto frecuente con agua, o zonas con humedad relativa media ambiental en invierno superior al 75%, y que tengan una probabilidad anual superior al 50% de alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5ºC

- construcciones en zonas de alta montaña - estaciones invernales

( II ) CON

HELADAS

con sales fundentes F ataque por sales

fundentes

- elementos destinados al tráfico de vehículos o peatones en zonas con más de 5 nevadas anuales o con valor medio de la temperatura mínima en los meses de invierno inferior a 0ºC

- tableros de puentes o pasarelas en zonas de alta montaña

( III )

EROSIÓN ( E )

E Abrasión

Cavitación

- elementos sometidos a desgaste superficial - elementos de estructuras hidráulicas en los que la cota piezométrica pueda descender por debajo de la presión de vapor del agua

- pilas de puente en cauces muy torrenciales - elementos de diques, pantalanes y otras obras de defensa

litoral que se encuentren sometidos a fuertes oleajes - pavimentos de hormigón - tuberías de alta presión

TABLA 8.2.3.A CLASES ESPECÍFICAS DE EXPOSICIÓN RELATIVAS A OTROS PROCESOS DE DETERIORO DISTINTOS DE LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS (PROCESOS DE DEGRADACIÓN DEL HORMIGÓN )

51 Notas: 1) La alcalinidad del hormigón tiene gran influencia en su capacidad de resistir ambientes ácidos. La alcalinidad se define en términos de cantidad de ácido que una masa conocida de material puede neutralizar, comparada con la capacidad de neutralización del carbonato cálcico ( CaCO3 ). El valor de la alcalinidad final de un hormigón depende de los valores de la alcalinidad de cada componente del hormigón, por lo tanto, si se desea obtener un valor final de la alcalinidad, deberán conocerse previamente los valores del mencionado parámetro de cada uno de los materiales que forman el hormigón. Un hormigón fabricada con áridos silíceos, como el granito, tendrá una alcalinidad total del 16 al 24%, dependiendo del tipo de cemento utilizado. Usando áridos reactivos de tipo calcáreo como calizas o dolomitas, se puede elevar la alcalinidad del hormigón hasta el 100%. Cualquier cemento Portland es alcalino, lo que significa que tiene un pH superior a 7. 2) La resistencia a abrasión y dureza de los áridos tiene mucha importancia en la durabilidad de las tuberías de hormigón armado, así por ejemplo, la utilización de áridos con alta densidad y dureza produce hormigones con gran resistencia a abrasión. 3) A menudo, se usan aditivos en la fabricación del hormigón armado, como aireantes, fluidificantes o aceleradores de fraguado y del endurecimiento. Los agentes aireantes elevan la resistencia del hormigón a las heladas. Los fluidificantes se utilizan para mejorar la manejabilidad del hormigón sin aumentar la cantidad de agua, por lo que se reduce la absorción y aumenta la resistencia a compresión del hormigón. Recientemente se están empezando a utilizar aditivos poliméricos para mejorar la resistencia al ataque de efluentes procedentes de instalaciones industriales y plantas químicas con alta concentración de ácidos.

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TIPO DE EXPOSICIÓN

Qa Qb Qc TIPO DE MEDIO

AGRESIVO PARÁMETROS

ATAQUE DÉBIL ATAQUE MEDIO ATAQUE FUERTE

VALOR DEL pH 6,5 - 5,5 5,5 - 4,5 < 4,5

CO2 AGRESIVO (mg CO2/ l)

15 - 40 40 - 100 > 100

IÓN AMONIO (mg NH4

+ / l) 15 - 30 30 - 60 > 60

IÓN MAGNESIO (mg Mg2+ / l) 300 - 1000 1000 - 3000 > 3000

IÓN SULFATO (mg SO4

2- / l) 200 - 600 600 - 3000 > 3000

AGUA

RESIDUO SECO (mg / l) 75 – 150 50 – 75 <50

GRADO DE ACIDEZ

BAUMANN-GULLY > 20

Estas condiciones no se dan en la práctica

Estas condiciones no se dan en la práctica

SUELO

IÓN SULFATO (mg SO4

2- / kg de suelo seco)

2000 - 3000 3000-12000 > 12000

TABLA 8.2.3.B CRITERIO DE CLASIFICACIÓN DE LA AGRESIVIDAD QUÍMICA

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Clase De Exposición Parámetro de dosificación

Tipo de hormigón

I

IIa

IIb

IIIa

IIIb

IIIc

IV

Qa

Qb

Qc

H

F

E

masa 0,65 - - - - - - 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50

Armado 0,65 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,50 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50 1) Máxima Relación

a/c Pretensado 0,60 0,60 0,55 0,50 0,45 0,45 0,45 0,50 0,45 0,45 0,55 0,50 0,50

masa 200 - - - - - - 275 300 325 275 300 275

Armado 250 275 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300

2) Mínimo contenido

de cemento (kg/m3) Pretensado 275 300 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300

Todo elemento estructural estará clasificado dentro de una clase de exposición corrosiva I, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IIIc ó IV. Adicionalmente, en la exposición pueden incidir (o no ) alguno-os de los agentes corrosivos clasificados como Qa, Qb, Qc, H, F ó E. Se elegirá entonces el valor más restrictivo para el parámetro a/c ó kg/m3. Nota: Un alto contenido en cemento conlleva un hormigón con nivel de absorción más bajo, mayor resistencia a compresión, mayor resistencia a las heladas y a los cambios térmicos bruscos y mejor resistencia a los ataques químicos. No obstante, un incremento en la cantidad de cemento debe acompañarse de un curado más cuidadoso, para evitar la aparición de posibles microfisuras por retracción que pudieran producirse.

TABLA 37.3.2.A MÁXIMA RELACIÓN AGUA/CEMENTO Y MÍNIMO CONTENIDO DE CEMENTO

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Clase De Exposición Tipo de

hormigón I

IIa

IIb

IIIa

IIIb

IIIc

IV

Qa

Qb

Qc

H

F

E

Masa 20 - - - - - - 30 30 35 30 30 30 Armado 25 25 30 30 30 35 30 30 30 35 30 30 30

Resistencia Mínima (N/mm²) Pretensado 25 25 30 30 35 35 35 30 35 35 30 30 30

Notas: 1) Todo elemento estructural estará clasificado dentro de una clase de exposición corrosiva I, IIa, IIb, IIIa, IIIb,

IIIc ó IV. Adicionalmente, en la exposición pueden incidir (o no ) alguno-os de los agentes corrosivos clasificados como Qa, Qb, Qc, H, F ó E. Se elegirá entonces el valor más restrictivo para la resistencia mínima (el valor mayor ).

2) La resistencia depende de la relación agua-cemento, del tipo y contenido del cemento utilizado, de los áridos y aditivos del proceso de fabricación y curado del hormigón. Alta resistencia implica, normalmente, alta calidad o lo que es lo mismo, gran resistencia a la abrasión, baja permeabilidad y gran resistencia a las inclemencias del tiempo y al ataque químico.

Materiales en Instalaciones de Tratamiento y Conducción de Agua

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2.2 OTROS ARTÍCULOS DE LA EHE RELACIONADOS CON LA DURABILIDAD

- Artículo 68º Dosificación del hormigón - Artículo 70º Puesta en obra del hormigón - Artículo 74º Curado del hormigón Artículo 68º Dosificación del hormigón Se dosificará el hormigón con arreglo a los métodos que se consideren oportunos respetando siempre las limitaciones siguientes:

a) La cantidad mínima de cemento por metro cúbico de hormigón será la establecida en 37.3.2. b) La cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón será de 400 kg. En casos excepcionales,

previa justificación experimental y autorización expresa de la Dirección de Obra, se podrá superar dicho límite.

c) No se utilizará una relación agua/cemento mayor que la máxima establecida en 37.3.2. En dicha dosificación se tendrán en cuenta, no sólo la resistencia mecánica y la consistencia que deban obtenerse, sino también el tipo de ambiente al que va a estar sometido el hormigón, por los posibles riesgos de deterioro de éste o de las armaduras a causa del ataque de agentes exteriores. Para establecer la dosificación (o dosificaciones, si son varios los tipos de hormigón exigidos), el constructor deberá recurrir, en general, a ensayos previos en laboratorio, con objeto de conseguir que el hormigón resultante satisfaga las condiciones que se le exigen en los Artículos 30º y 37º, así como las especificadas en el correspondiente Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares. En los casos en que el constructor pueda justificar documentalmente que, con los materiales, dosificación y proceso de ejecución previstos, es posible conseguir un hormigón que posea las condiciones anteriormente mencionadas y, en particular, la resistencia exigida, podrá prescindirse de los citados ensayos previos.

Artículo 70º Puesta en obra del hormigón 70.1 Colocación En ningún caso se tolerará la colocación en obra de masas que acusen un principio de fraguado. En el vertido y colocación de las masas, incluso cuando estas operaciones se realicen de un modo continuo mediante conducciones apropiadas, se adoptarán las debidas precauciones para evitar la disgregación de la mezcla. No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa. No se efectuará el hormigonado en tanto no se obtenga la conformidad de la Dirección de Obra, una vez que se hayan revisado las armaduras ya colocadas en su posición definitiva. El hormigonado de cada elemento se realizará de acuerdo con un plan previamente establecido en el que deberán tenerse en cuenta las deformaciones previsibles de encofrados y cimbras. 70.2 Compactación La compactación de los hormigones en obra se realizará mediante procedimientos adecuados a la consistencia de las mezclas y de manera tal que se eliminen los huecos y se obtenga un perfecto cerrado de la


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masa, sin que llegue a producirse segregación. El proceso de compactación deberá prolongarse hasta que refluya la pasta a la superficie y deje de salir aire. Cuando se utilicen vibradores de superficie el espesor de la capa después de compactada no será mayor de 20 centímetros. La utilización de vibradores de molde o encofrado deberá ser objeto de estudio, de forma que la vibración se transmita a través del encofrado sea la adecuada para producir una correcta compactación, evitando la formación de huecos y capas de menor resistencia. El revibrado del hormigón deberá ser objeto de aprobación por parte de la Dirección de Obra. 70.3 Técnicas especiales Si el transporte, la colocación o la compactación de los hormigones se realizan empleando técnicas especiales, se procederá con arreglo a las normas de buena práctica propias de dichas técnicas. Artículo 74º Curado del hormigón Durante el fraguado y primer período de endurecimiento del hormigón, deberá asegurarse el mantenimiento de la humedad del mismo mediante un adecuado curado. Éste se prolongará durante el plazo necesario en función del tipo y clase del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambiente, etc. El curado podrá realizarse manteniendo húmedas las superficies de los elementos de hormigón, mediante riego directo que no produzca deslavado. El agua empleada en estas operaciones deberá poseer las cualidades exigidas en el Artículo 27º de esta Instrucción. El curado por aportación de humedad podrá sustituirse por la protección de las superficies mediante recubrimientos plásticos u otros tratamientos adecuados, siempre que tales métodos, especialmente en el caso de masas secas, ofrezcan las garantías que se estimen necesarias para lograr, durante el primer período de endurecimiento, la retención de la humedad inicial de la masa, y no contengan sustancias nocivas para el hormigón. Si el curado se realiza empleando técnicas especiales (curado al vapor, por ejemplo) se procederá con arreglo a las normas de buena práctica propias de dichas técnicas, previa autorización de la Dirección de Obra.


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2.3 SELECCIÓN DE MATERIAS PRIMAS PARA HORMIGÓN La selección de las materias primas y la dosificación del hormigón deberá hacerse siempre a la vista de las características particulares de la obra o parte de la misma de que se trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso. Se consideran los siguientes apartados: 2.3.1 CEMENTO 2.3.2 AGUA 2.3.3 ÁRIDOS 2.3.4 ADITIVOS 2.3.5 ADICIONES 2.3.6 ARMADURAS

2.3.1 CEMENTO - CONSTITITUYENTES Y PROPIEDADES - REACCIONES DE HIDRATACIÓN Y FRAGUADO - DESCRIPCIÓN BÁSICA DE LOS TIPOS DE CEMENTOS - RC- 03. SUMARIO - SELECCIÓN DE CEMENTOS. NORMATIVA Y RECOMENDACIONES - SELECCIÓN DE CEMENTOS. EJEMPLOS Cemento: Constituyentes y Propiedades Los aglomerantes o conglomerantes son sustancias que se mezclan con otras para dar consistencia y trabazón a los elementos constructivos. Se denominan conglomerantes hidráulicos aquellos productos que, amasados con el agua, fraguan y endurecen tanto expuestos al aire como sumergidos en agua, por ser estables en tales condiciones los compuestos resultantes de sus reacciones de hidratación. Los conglomerantes hidráulicos más importantes son los cementos, que de una manera general pueden clasificarse en cementos portland y cementos especiales. El cemento portland es el aglomerante hidráulico de mayor importancia. En términos generales, el cemento portland se obtiene por coción a unos 1500 ºC de mezclas finamente molidas de caliza con arcilla en proporciónes adecuadas. El producto resultante de su cocción se denomina clínquer y después de frío se muele con pequeñas adiciones de yeso dando lugar al cemento. El yeso añadido actuará como regulador de la velocidad de fraguado. Constituyentes del clínquer de Cemento Portland Los constituyentes químicos principales del clínquer de Cemento Portland son:

- Silicato tricálcico: SiO3 ⋅ 3CaO (abreviadamente S3C) - Silicato bicálcico: SiO3 ⋅ 2CaO (abreviadamente S2C) - Aluminoferrito tetracálcic:o Al2O3 ⋅ Fe2O3 ⋅ 4CaO ( Abreviadamente AF4C) - Aluminato tricálcico: Al2O3 ⋅ 3CaO ( Abreviadamente A3C) - Ferrito bicálcico: Fe2O3 ⋅ 2CaO (abreviadamente F2C)


58

Además de los constituyentes anteriores intervienen en la composición del cemento otras sustancias en menor proporción, denominados componente secundarios, que serán tratados posteriormente. Propiedades Del Cemento Portland En Relación Con Su Composición Química

En la tabla siguiente se expone el porcentaje en el que intervienen los componentes principales de un cemento Portland en la composición del mismo, y las propiedades que le confieren

SILICATOS ALUMINATOS FERRITOSCONSTITUYENTES S3C S2C A3C AF4C F2C

Composición % peso 40 a 50 % 20 a 30 % 10 a 15 % 5 a 10 %

Resistencia Mecánica ↑ (pronta) ↑

(diferida) ↓ ↓ ↓

Resistencia Química Aceptable buena malísima buena buena Velocidad Hidratación ↑ ↓ ↑↑ ↑ ↑

Calor Hidratación ↑ ↓ ↑ ↓ ↓

( ↑↑: valor muy elevado (casi instantáneo) ; ↑ : valor elevado ↓ : valor pequeño )

Influencia del Contenido de Silicatos de Calcio en las propiedades del cemento:

a) Composición: Normalmente el clínquer de Cemento Portland tiene entre un 60 y 80 % de silicatos b) Resistencia Mecánica

- La resistencia mecánica de un cemento aumentará con su contenido en silicatos (S3C, S2C ). Un clinker a base sólo de silicatos de calcio supone utilizar SiO2 y CaO (arena y caliza) como materias primas. Esta opción no es viable con los medios técnicos actuales debido a que la reacción se lograría muy difícilmente, por la escasa fusibilidad de los reactivos y la lentitud de las reacciones entre sólidos. En cambio, cuando están presentes el Fe2O3 y el Al2O3 se consigue la fusión a una temperatura más baja (unos 1300 ºC). El Fe2O3 y el Al2O3 se denominan fundentes, y resultan imprescindibles hasta el punto de que si no los contienen las materias primas en proporción suficiente hay que añadir ceniza de pirita (Fe2O3) o bauxita para que la clinquerización sea posible. - Cuanto más predomine el S3C antes alcanzará su resistencia final el hormigón y tanto más pronto podrá ponerse la obra en servicio. Al mes de amasado, el S3C ha alcanzado casi el valor máximo de su resistencia definitiva; en cambio, otro bicálcico tarda varios meses en alcanzarla.

Para conseguir cementos de endurecimiento rápido y que desarrollen pronto una elevada resistencia (cemontos ARI o de alta resistencia inicial ) será necesario que en en su composición exista el S3C en gran proporción. - El Aluminato Tricálcico (A3C) presenta una elevadísima velocidad de fraguado siendo el compuesto que gobierna las resistencias a corto plazo. c) Resistencia Química

La estabilidad química del S2C es mayor que la del S3C. Por ello, los cementos con alto contenido en silicato bicálcio presentan una mayor resistencia química frente a agentes agresivos como los sulfatos.


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d) Calor y Velocidad de Hidratación - El S2C presenta el calor de hidratación más bajo de los cuatros componentes del cemento portland. - El S3C desarrolla más calor por unidad de volumen de obra, pudiendo resultar peligroso en obras de gran masa y con baja relación superficie/volumen ( presas, por ejemplo ), pues al elevado ritmo de construcción se produce más calor del que la masa de hormigón puede evacuar, y al enfriarse , con el tiempo la masa rígida se agrieta por contracción debilitándose. - En los cementos para presas de hormigón debe predominar el S2C frente al S3C (“cementos fríos”), no debiendo rebasarse un 35% de S3C, como orientación, con objeto de evitar valores elevados de calor de hidratación. - En los cementos para construcción de pistas interesa que predomine el S3C frente al S2C, pues la gran relación superficie / volumen de la obra no permite acumulación de calor, consiguiéndose además una rápida puesta en servicio, puesto que los cementos en los que predomina el S3C desarrrollan pronto su capacidad resistente.

Influencia del contenido de Aluminato tircálcico en las propiedades del cemento El Aluminato Tricálcico (A3C) proporiciona al cemento un calor de hidratación muy elevado, elevadísima velocidad de fraguado y gran retracción, por lo que es compuesto que gobierna las resistencias a corto plazo. Precisamente con objeto de frenar la rápida reacción del alumato tricálcico con el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento, se añade al clinker un sulfato ( piedra de yeso ).

a) Composición El aluminato tricálcico (A3C) se encuentra en el clinquer del cemento portland en proporciones del 10 al 15 % normalmente. La presencia del A3C en el cemento se justifica debido a que en las arcillas corrientes usadas en su elaboración la relación molar Al2O3 / Fe2O3 es superior a 1.

b) Resistencia Mecánica En comparación a los silicatos de calcio, el A3C proporciona al cemento una baja resistencia

mecánica; sin embargo, debido a su rápida reacción con el agua presenta un fraguado casi instantáneo, con lo cual es el compuesto determina la resistencia del cemento a corto plazo.

c) Resistencia Química La estabilidad química del A3C es buena frente a ciertas aguas agresivas ( de mar, por ejemplo ) y muy débil frente a los sulfatos. Este es uno de los grandes inconvenientes del A3C para las aplicaciones que los contienen.

La falta de resistencia química del aluminato obliga a veces, para mayor garantía, a forzar las dosis de Fe2O3 en la formulación del cemento de manera que parte o toda la alúmina pueda pasar a aluminoferrito, y el exceso de Fe2O3 , si es el caso quede como Ferrito bicálcico ( Fe2O3·2CaO ); son los cementos tipo Ferrari, sin aluminato tricálcico. d) Calor y Velocidad de Hidratación

El A3C proporciona al cemento un calor de hidratación muy grande, una elevadísima velocidad de fraguado y gran retracción.

La rápida reacción del alumato tricálcico con el agua provocaría un “ fraguado relampago ”, antes de dar tiempo para su puesta en obra, inutilizando el cemento. Para evitar este fenómeno y regular la velocidad de fraguado se incorpora yeso ( SO4Ca . 2H2O ) al cemento, es decir, se muele con el clinker una cierta cantidad de yeso en proporción a la cantidad de A3C existente.

El retraso del fraguado provocado por el yeso se explica por la reacción del SO4Ca disuelto con el A3C, originando la sal doble Al2O3.3CaO.SO4.11H2O ó 3CaO.3SO4Ca.31H2O (Ettringita o Sal


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de Candlot), cuyos pequeños cristales no se sueldan unos con otros. La eliminación de A3C por reacción con el yeso evita entonces la precipitación de A3C hidratado, cuyos cristales si se traban entre sí provocando la pérdida de la plasticidad o fraguado de la pasta.

- Influencia del contenido de Aluminoferrito tetracálcio en las propiedades del cemento: a) Composición: El aluminoferrito tetracálcio (AF4C) se encuentra en el clinker del cemento portland en proporciones del 5 al 10 % normalmente.

b) Resistencia Mecánica En comparación a los silicatos de calcio, el AF4C proporciona al cemento una baja resistencia

mecánica

c) Resistencia Química La resistencia del AF4C a las aguas selenitosas y agresivos en general es la más alta de todos los constituyentes del cemento.

d) Calor y Velocidad de Hidratación El AF4C presenta un pequeño calor de hidratación y gran velocidad de fraguado

Su color oscuro le hace prohibitivo para los cementos blancos por lo que en estos casos se utilizan otros fundentes para la fabricación. - Influencia del contenido de Cal Libre en las propiedades del cemento: La cal libre en el cemento es dañina porque se hidrata con lentitud – después de fraguado el cemento- y provoca expansiones y agrietamientos. - Componentes Minoritarios del Cemento Además de los constituyentes mayoritarios anteriormente descritos existen en el cemento otros componentes que intervienen en cantidades secundarias. De ellos cabe destacar la limitación que debe imponerse al contendio en óxidos de calcio y magnesio debido a que su hidratación provoca fenómenos expansivos en el cemento. A continuación se describe brevemente el efecto de estos constituyentes secundarios:

- Yeso: añadido para regular la velocidad de fraguado del cemento, como se ha mencionado al exponer las propiedades del aluminato tricálcico.

- Óxido de calcio libre CaO

La cal libre y el hidróxido cálcico coexisten normalmente en el clinker del cemento. Al reaccionar con agua en el proceso de amasado, una parte del CaO se hidrata convirtiéndose en hidróxido cálcico, pero si el contenido en CaO libre del cemento es superior al 1,5 ó 2 %, parte del CaO se hidratará durante las reacciones de endurecimiento del cemento, lo que puede producir expansiones peligrosas a medio o largo plazo.

- Óxido magnésico MgO La magnesia MgO puede pesentrarse en estado vítreo en el clinker ( por enfriado enérgico) o en estado cristalizado (periclasa), siendo esta última forma realmente peligrosa, debido a su lenta hidratación para pasar a hidóxido magnésico Mg(OH)2 provocando expansiones peligrosas a largo plazo. Por ello, se limita el contenido en magnesia a valores del orden del 5% .


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- Álcalis (Na, K) Provienen en general de las materias primas ( impurezas feldespáticas de las arcillas ) y se volatilizan en buena parte durante el proceso de cocción. Expresados como Na2O y K2O no suelen superar el 0,8 %. Un contenido excesivo en álcalis provoca manchas en el hormigón, y aumento de la retracción.

- Otros componentes en menor proporción son el TiO2 y el P2O5 Reacciones de Hidratación. Fraguado y Endurecimiento del Cemento Portland

Reacciones de Hidratación del Cemento:

El silicato tricálcico (SCa3 ) y el silicato bicálcio (SCa2 ) constituyen aprox. el 75 % en peso del cemento

Portland, y cuando estos componentes reaccionan con el agua producen como principal producto de hidratación el silicato tricálcico hidratado (SCa3 .3H2O). Este producto está formado por partículas extraordinariamente pequeñas ( menos de 1 micrómetro) y es un gel coloidal . También se genera hidróxido cálcico, que es un material cristalino.

Las reacciones de hidratación del silicato tricálcico y bicálcico son las siguientes:

2SCa3 + 6 H2O → 2SCa3 .3H2O + 3Ca(OH)2

2SCa2 + 4 H2O → SCa3 .3H2O + Ca(OH)2

El SCa3 endurece rápidamente, la mayor parte en 2 ó 3 días, alcanzando una resistencia a compresión de 6000 psi ( 41,4 MPa) en 7 días aproximadamente., mientras que el SCa2 alcanza ese nivel de resistencia en unos 120 días (el SCa2 tiene una lenta reacción de hidratación con agua, siendo el principal responsable del incremento de resistencia del cemento a partir de 1 semana). La reacciones de hidratación y endurecimiento del cemento se siguen produciendo hasta una año después de su comienzo, alcanzandose entonces la máxima resistencia, como se observa en ola siguiente figura:

Evolución de la Resistencia a Compresión de los Constituyentes del Cemento


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Fraguado y Endurecimiento Se denomina fraguado al periodo que se inicia desde que se comienza a amasar el cemento (comienzo de las reacciones de hidratación) hasta que el cemento u hormigón pierde su plasticidad (ya no se deforma bajo la presión del dedo). El endurecimiento es el período que sigue a la fase del fraguado y durante el cual la resistencia del cemento u hormigón continúa aumentando. Aunque el período de endurecimiento dura incluso años, en el ensayo que se realiza sobre las probetas a los 28 días el hormigón ha alcanzado la parte más significativa de su resistencia final, y se toma como el valor de su resistencia.

El fraguado y endurecimiento se deben al aglutinamiento producido por la coagulación de partículas coloidales de silicato tricálcico hidratado (no cristalino). La hidratación del cemento conduce a partículas pequeñísimas cuyo enorme desarrrolo superficial origina las fuerzas responsables de las propiedades de este aglomerante. Las partículas de este gel se unen entre si por fuerzas intermoleculares y por lo mismo son capaces de adherirse a los restantes elementos del hormigón – arena, grava incluso hierro - cementandolos. En la figura siguiente se muestra un esquema del proceso de fraguado y endurecimiento del cemento.

(a): Partículas de cemento (C) dispersas en agua (w). (b): La reacción de hidratación comienza después de pocos minutos, formando un gel de sílice (G). alrededor de las partículas de cemento. (c): Después de algunas horas los productos de reaccción (R) comienzan a aglomerarse, con lo que la mezcla se rigidiza (finaliza el período de fraguado) (d): Continuación del proceso de hidratación y endurecimiento.

FRAGUADO DEL CEMENTO


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Factores que influyen en el proceso de hidratacion y fraguado:

1) Temperatura La velocidad de las reacciones de hidratación del cemento aumentan a medida que lo hace la temperatura. En situaciónes extremas de temperatura ambiente deben seguirse las prescripciones que se establecen en los artículos 72 y 73 de la EHE (Artículo 72º. Hormigonado en tiempo frío y Artículo 73º. Hormigonado en tiempo caluroso).

Si se hormigona en tiempo frío con temperatura superor a 0ºC el efecto de la temperatura no tendría otra importancia que la dsiminución de las velocidades de hidratación y fraguado. El problema ocurre cuando la temperatura desciende por debajo de 0º C antes de que el hormibón haya comenzado a fraguar, ya que en tal caso se paralizan las reacciones de hidratación del cemento y no tiene lugar el fraguado. Si la temperatura desciende por debajo de 0ºC cuando el hormigón ya ha comenzado a fraguar, su influencia sería menor que en el caso anterior, ya que en el interior del hormigón la temperatura iría aumentando debido al calor que se desprende en las reacciones de hidratación. Si la temperatura ambiente es elevada, aparte del aumento en la velocidad de hidratación, se produce una rápida evaporación del agua de amasado. Es importante evitar este último fenómeno ya que el hormigón ha sido dosificado con el agua que precisa para que se produzcan las reacciones de hidratación. Además, la pérdida de agua de amasado conlleva una disminución en la trabajabilidad del hormigón, aumentando su consistencia.. Cuando se vaya a emplear el hormigón en grandes masas, una elevada temperatura en el cemento ( al igual que en los demás componentes del hormigón) es un factor negativo a considerar.

2) Finura de molido del cemento

Esta característica influye decisivamente en la velocidad de las reacciones que tienen lugar durante el fraguado y primer endurecimiento. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan sólo en una profundidad de 10 µm, por lo que, si deichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte. Si el cemento posee una finura excesiva:

a) Su retracción y calor de fraguado son muy altos (lo que, en general, resulta perjudicial). b) Es más susceptible a la meteorización (envejecimiento) tras un período de almacenamiento

prolongado, y disminuye su resistencia a las aguas agresivas. c) Las resistencias mecánicas aumentan con la finura.

Considerando lo anterior, se llega a una situación de compromiso: el cemento portland debe estar finamente molido, pero no en exceso.

3) La presencia de materia orgánica ( que puede provenir del agua o de la arena) retrasa el fraguado y puede llegar a inhibirlo

4) Un período de almacenamiento prolongado (aún en los casos en que las condiciones de conservación sean excelentes) suele originar un aumento del tiempo de fraguado, así como caídas de resistencia en el cemento ( meteorización, envejecimiento del cemento).


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Descripción Básica De Los Tipos De Cemento Fundamentales La Instrucción para la Recepción de Cementos (RC-03), establece la siguiente clasificación de los cementos:

1. Cementos Comunes (UNE-EN 197-1:2000) 1) CEM I: Cemento Portland 2) CEM II: Cementos Portland con Propiedades Adicionales 3) CEM III: Cemento Con Escorias De Horno Alto 4) CEM IV: Cemento Puzolánico 5) CEM V: Cemento Compuesto

2. Cementos Resistentes a los Sulfatos (SR) (UNE 80303-1:2001) 3. Cementos Resistentes Al Agua De Mar (MR) (UNE 80303-2:2001)

4. Cementos De Bajo Calor De Hidratación (BC) (UNE 80303-3:2001 ) 5. Cementos Blancos (BL) (UNE 80305:2001) 6. Cementos Para Usos Especiales (ESP VI-1) (UNE 80307:2001 ) 7. Cementos De Aluminato De Calcio (CAC/R) (UNE 80310:1996 ) 8. Cementos De Albañilería (MC)

A continuación se comentan algunas de las características más importantes de los cementos,

remitiendo a la RC-03 para una información más completa sobre los mismos. CEM I: Cemento Portland Los componentes y propiedades fundamentales del Cemento Portland han sido tratados en el apartado anterior CEM II: Cementos Portland con Propiedades Adicionales. Los cementos portland con adiciones, cuyo desarrollo ha sido impulsado por el deseo de ahorro energético, tienen un comportamiento intermedio entre el cemento portland puro (CEM I), por un lado, y los cementos siderúrgicos o puzolánicos (estos últimos contienen más de un 20 % de escoria siderúrgica o puzolana). CEM III: Cemento Con Escorias De Horno Alto ( Cemento Siderúrgico )

Este tipo de cementos se obtienen por molturación conjunta de clinker de cemento portland y regulador de fraguado, con escoria de altos hornos, llamada también escoria siderúrgica.

Se denominan a veces “cementos fríos”, pues presentan un débil calor de hidratación y poca retracción, por lo que pueden ser usados sin riesgo en grandes macizos. En cambio, y por la misma razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardan apreciablemente su endurecimiento, por lo que no deben utilizarse por debajo de +5 ºC.

Quizá la idea más importante que debe retenerse en relación con el uso de estos cementos es que necesitan efectuar su endurecimiento en un medio constantemente húmedo durante dos semanas al menos, dada su lentitud.

En síntesis, puede decirse que los cementos siderúrgicos son delicados y exigen más precauciones en su empleo que los portland. Son más resistentes que éstos a las aguas sulfatadas, las de mar y las muy puras; pero no deben utilizarse si la agresividad es grande, siendo sustituidos con ventaja, en casi todos los casos, por los cementos portland resistentes al yeso (SR) y los cementos puzolánicos.


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CEM IV: Cemento Puzolánico Los cementos puzolánicos se obtienen por molturación conjunta de clinker de cemento

portland y regulador del fraguado, junto con una proporción de humo de sílice, puzolana y cenizas volantes, tal como se especifica en la Instrucción RC-03.

Las puzolanas naturales son normalmente materiales de origen volcánico o rocas sedimentarias. Están compuestas esencialmente por dióxido de silicio reactivo (SiO2) y óxido de aluminio (Al2O3).

En sentido amplio, el término puzolana se aplica también a otros productos artificiales, o naturales de origen no volcánico, que tienen análogas propiedades, tales como las cenizas volantes, la tierra de diatomeas y las arcillas activadas.

Los cementos puzolánicos endurecen más lentamente, especialmente en ambiente frío, y requieren en general más agua de amasado que el portland normal, pero a largo plazo llegan a superar las resistencias de éste.

La ventaja de los cementos puzolánicos reside en que la puzolana reacciona con la cal liberada en la hidratación del clinker, eliminando así un peligro en ambientes agresivos. Como este proceso se prolonga mucho en el tiempo, el cemento va ganando resistencias con la edad en mayor proporción que el portland, al formarse nuevos compuestos resistentes de naturaleza estable.

Por las mismas razones, el cemento puzolánico confiere al hormigón una elevada densidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo más compacto, lo que aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable para gran número de obras (canales, pavimentos, obras en aguas muy puras o ambientes medianamente agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.)

Los cementos puzolánicos son algo más untuosos y manejables que el portland, por lo que mejoran la plasticidad del hormigón, resultando aptos para su empleo en hormigones bombeados.

El color negruzco de las puzolanas oscurece de forma típica estos cementos.

CEM V: Cemento Compuesto Los cementos compuestos se obtienen por molturación conjunta de un clinker de cemento

portland, regulador del fraguado y adiciones inertes. CEMENTOS SR: Resistentes a los Sulfatos

Son cementos tipo portland cuyo contenido en aluminato tricálcico está limitado superiormente al 5 %, lo que les hace aptos para resistir la acción agresiva del sulfato cálcico ( pero no la del sulfato magnésico ). A cambio, desarrollan sus resistencias más lentamente que los portland normales, sobre todo en sus primeras edades. Su contenido en A3C + AF4C está limitado superiormente al 22 %.

Por tener un contenido más bajo en A3C, estos cementos desprenden menos calor de hidratación y experimentan menor retracción que los portland ordinarios. A cambio, disminuye la trabajabilidad de las mezclas.

Cuanto más bajo es el contenido en aluminatos, mayor resulta la resistencia a las aguas con sulfato de calcio. En el límite, los cementos SR con un contenido nulo de A3C son altamente resistentes, resultando de gran calidad, baja retracción y muy impermeables.

CEMENTOS BC: Bajo Calor de Hidratación Son cementos portland cuyo calor de hidratación no es superior a 65 cal/g, a los siete días, ni a 75

cal/g, a los veintiocho días. En estos cementos se incrementa su contenido en silicato bicálcico a costa de reducir la

proporción de silicato tricálcico.


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CEMENTOS BLANCOS (BL) Estos cementos, cuya particularidad es el color blanco, se utilizan generalmente en hormigones

estructurales de cara vista (con fines arquitectónicos o decorativos), como base de hormigones coloreados, en solados, pavimentación, enfoscados, revocos, albañilería, etc.

En el caso concreto del BL I resulta recomendable para las mismas aplicaciones que el CEM I, en los casos en que se requiera hormigones blancos.

Con el cemento blanco es fundamental emplear áridos muy limpios y evitar el uso de herramientas de hierro que mancharían el hormigón. El aspecto final de éste depende, en gran medida, del color de los áridos. El uso de ciertos productos de curado puede alterar el tono de las superficies.

Aparte de sus aplicaciones para hormigón blanco, el cemento blanco constituye una excelente base para, mezclado con cal, formar morteros bastardos en revocos y otros trabajos vistos.

CEMENTO PARA USOS ESPECIALES ( ESP VI-1)

Este tipo de cementos no es utilizable para hormigón estructural (ni armado ni pretensado), resultando recomendable para:

- Estabilización de suelos y terrenos - Bases tratadas para carreteras y firmes de hormigón (suelo cemento y grava cemento). - Hormigonado de grandes macizos (presas) de hormigón compactado con rodillo.

CEMENTOS DE ALUMINATO DE CALCIO (CAC/R)

El cemento aluminoso se obtiene por fusión a 1500 ºC de una mezcla de caliza y bauxita, en proporciones tales que que el cemento obtenido, contenga por lo menos un 36% de su peso en alúmina.

Este cemento contiene principalmente alúmina y cal combinada, no existiendo cal libre. Su contenido relativamente alto en óxido de hierro le comunica un color típico, que puede ir del chocolate oscuro al gris negro.

El constituyente principal del cemento aluminoso es el aluminato monocálcico (AC), cuyos cristales hexagonales crecen muy rápidamente, lo que explica los elevados valores iniciales de su resistencia mecánica. La ausencia de cal libre confiere a este cemento su peculiar resistencia a los agentes agresivos, ya que sin dicha cal no puede formarse el gran enemigo del portland, el sulfoaluminato cálcico (ettringita o sal de Candlot).

En las reacciones de hidratación se forma también un gel de hidróxido de aluminio que rellena los poros del hormigón, lo sella contra la penetración del agua e impide prácticamente el desarrollo de procesos agresivos dentro de su seno.

Desde el punto de vista químico, la diferencia esencial entre el cemento portland y el aluminoso es que en el primero se libera hidróxido de calcio y en el segundo, hidróxido de aluminio. Ambos quedan inicialmente sin combinar, con la diferencia de que el primero, de carácter básico, es ávido de muchos compuestos (en particular de los sulfatos ), lo que supone un camino abierto a la corrosión del hormigón; mientras que el segundo, de carácter ácido, es un gel relativamente inerte, con lo que los hormigones de cemento aluminoso son casi insensibles a los ataques químicos de carácter ácido ( agua pura, agua de mar, aguas selenitosas ). En cambio, no resisten a las aguas alcalinas de pH superior a 7,5, que pueden descomponerlo.

En cuanto a la protección que ambos tipos de cemento suponen para las armaduras, el carácter básico del portland es mucho más favorable que el carácter ácido del aluminoso.

El fraguado del cemento aluminoso no es más rápido que el del portland. Es su endurecimiento el que se produce a mucha más velocidad, alcanzándose en veinticuatro horas los 450 kp/cm2.

El cemento aluminoso reacciona con más agua que el portland, por lo que agua libre en la masa de hormigón es muy pequeña. Esto significa menor porosidad y necesidad de riegos abundantes durante el curado, para compensar las pérdidas por evaporación.


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Regresión de Resistencias en el Cemento Aluminoso: El cemento aluminoso desprende un gran calor de hidratación en un tiempo muy corto, por lo

que es ideal para trabajos en tiempo frío (hasta – 15 ºC). Contrariamente a lo que sucede con lo demás cementos, su fraguado se retrasa con el calor ambiente (más de 25 ºC), ocasionándose alteraciones profundas. Por tanto, el cemento aluminoso no debe utilizarse en zonas calurosas.

No se trata tan sólo de evitar el empleo del aluminoso cuando la temperatura ambiente es elevada durante el hormigonado, sino que las temperaturas superiores a 35 ºC durante la vida de la obra pueden perjudicar gravemente la resistencia del hormigón, y de ello se presentan ejemplos continuamente en la práctica. Para que tal fenómeno ocurra es necesaria la presencia de humedad, no habiendo riesgo de alteraciones cuando no cabe la posibilidad de aportación de agua.

Las alteraciones aludidas tienen su origen en un proceso de recristalización al que está expuesto el cemento aluminoso, que va endureciéndose a lo largo de su vida. En condiciones normales, el aluminato monocálcico cristaliza en el sistema hexagonal, pero sucede que, bajo ciertas condiciones entre las que son determinantes el calor y la humedad, puede transformarse en aluminato tricálcico, con un cambio de sistema cristalino, ya que este último compuesto cristaliza en el cúbico. Esta transformación va acompañada de un importante descenso de las resistencias mecánicas y puede presentarse a los meses o años de confeccionado el hormigón.

Al ser el aluminato cúbico más estable que el hexagonal, los hormigones de cemento aluminoso están potencialmente amenazados, de forma continua, a que se desencadene el proceso mencionado, que se conoce con el nombre de regresión de resistencias. Por eso deben extremarse al máximo las precauciones en su empleo.


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INSTRUCCIÓN PARA LA RECEPCIÓN DE CEMENTOS (RC-03). SUMARIO. R.D. 1797/2003: INSTRUCCIÓN PARA LA RECEPCIÓN DE CEMENTOS (RC-03). Sumario Ámbito de aplicación. El ámbito de aplicación de este Real Decreto se extiende, con carácter obligatorio, a las recepciones de cementos que se realicen en las obras de construcción, en las centrales de fabricación de hormigón y en la fábricas de productos de construcción en cuya composición se incluya cemento. CAPÍTULO I. GENERALIDADES. Artículo 1. Campo de aplicación de la instrucción y consideraciones previas. En esta instrucción se establecen las prescripciones técnicas generales y las condiciones de suministro, almacenamiento y recepción que deben satisfacer los cementos. Artículo 2. Exigencias administrativas. CAPÍTULO II. TIPOS DE CEMENTOS Y ESPECIFICACIONES. Artículo 3. Tipos de cementos.

1. Cementos Comunes ( UNE-EN 197-1:2000 ) 1) CEM I: Cemento Portland 2) CEM II: Cementos Portland con Propiedades Adicionales 3) CEM III: Cemento Con Escorias De Horno Alto 4) CEM IV: Cemento Puzolánico 5) CEM V: Cemento Compuesto

2. Cementos Resistentes a los Sulfatos (SR) (UNE 80303-1:2001) 3. Cementos Resistentes Al Agua De Mar (MR) (UNE 80303-2:2001 )

4. Cementos De Bajo Calor De Hidratación (BC) ( UNE 80303-3:2001 ) 5. Cementos Blancos (BL) (UNE 80305:2001 ) 6. Cementos Para Usos Especiales ( ESP VI-1) (UNE 80307:2001 ) 7. Cementos De Aluminato De Calcio (CAC/R) (UNE 80310:1996 ) 8. Cementos De Albañilería (MC)


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TABLA 4.1.1. CEMENTOS COMUNES

Composición (proporción en masa 1))

Componentes principales

Puzolana Cenizas volantes Caliza

4) Tipos Denominación Designación

Clinker K

Escoria de

horno alto S

Humo de

sílice D 2)

Natural P

natural calcinadaQ

siliceous V

calcicas W

Esquistos calcinados

T L LL

Constit. Minorit.

CEM I

Cemento Portland

CEM I 95-100

– – – – – – – – – 0-5

CEM II/A-S 80-94 6-20 – – – – – – – – 0-5 Cemento Portland con escoria CEM II/B-S 65-79 21-35 – – – – – – – – 0-5

Cemento Portland con humo de silice

CEM II/A-D 90-94 – 6-10 – – – – – – – 0-5

CEM II/A-P 80-94 – – 6-20 – – – – – – 0-5

CEM II/B-P 65-79 – – 21-35 – – – – – – 0-5

CEM II/A-Q 80-94 – – – 6-20 – – – – – 0-5

Cemento Portland con puzolana

CEM II/B-Q 65-79 – – – 21-35 – – – – – 0-5

CEM II/A-V 80-94 – – – – 6-20 – – – – 0-5

CEM II/B-V 65-79 – – – – 21-35 – – – – 0-5

CEM II/A-W 80-94 – – – – – 6-20 – – – 0-5

Cemento Portland con ceniza volante

CEM II/B-W 65-79 – – – – – 21-35 – – – 0-5

CEM II/A-T 80-94 – – – – – – 6-20 – – 0-5 Cemento Pórtland con esquistos calcinados

CEM II/B-T 65-79 – – – – – – 21-35 – – 0-5

CEM II/A-L 80-94 – – – – – – – 6-20

– 0-5

CEM II/B-L 65-79 – – – – – – – 21-35

– 0-5

CEM II/A-LL

80-94 – – – – – – – – 6-20

0-5

Cemento Portland con caliza

CEM II/B-LL

65-79 – – – – – – – – 21-35

0-5

CEM II/A-M 80-94 <--------------------------- 6-20 --------------------------------> 0-5

CEM II

Cemento Portland 3) CEM II/B-M 65-79 <--------------------------- 21-35 --------------------------------> 0-5

CEM III/A 35-64 36-65 – – – – – – – – 0-5

CEM III/B 20-34 66-80 – – – – – – – – 0-5 CEM III

Cemento con escorias de horno alto

CEM III/C 5-19 81-95 – – – – – – – – 0-5

CEM IV/A 65-89 – <----------------- 11-35 ------------------> – – – 0-5 CEM IV

Cemento puzolánico 3) CEM IV/B 45-64 – <----------------- 36-55 ------------------> – – – 0-5

CEM V/A 40-64 18-30 – <---- 18-30 ----> – – – – 0-5 CEM V

Cemento Compuesto 3) CEM V/B 20-38 31-50 – <------- 31-50 --------> – – – – 0-5

1) Los valores de la tabla se refieren a la suma de los componentes principales y minoritarios (núcleo de cemento). 2) El porcentaje de humo de sílice está limitado al 10%. 3) En cementos Portland compuestos CEM II/A-M y CEM II/B-M, en cementos puzolanicos CEM IV/A y CEM IV/B y en cementos compuestos CEM V/A y CEM V/B los componentes principales además del clinker deben ser declarados en la designación del cemento (véase apartado 8). 4) El contenido de carbono orgánico total (TOC), determinado conforme al EN 13639:1999, será inferior al 0,20% en masa para calizas LL, o inferior al 0,50% en masa para calizas L.


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Artículo 4. Especificaciones. 4.1 Cementos comunes. (CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV y CEM V) 4.1.1 Composición Química de los cementos comunes 4.1.2 Prescripciones mecánicas y físicas de los cementos comunes. 4.1.3 Prescripciones químicas de los cementos comunes 4.1.4 Durabilidad. 4.2 Cementos comunes con características adicionales: 4.2.1 Cementos resistentes a los sulfatos (SR) 4.2.2 Cementos resistentes al agua de mar (MR). 4.2.3 Cementos de bajo calor de hidratación (BC). 4.3 Cementos de albañilería. 4.3.1 Clasificación y composición de los cementos de albañilería. 4.4 Cementos blancos. 4.4.1 Clasificación y composición de los cementos comunes blancos. 4.4.2 Prescripciones mecánicas, físicas, químicas y de durabilidad de los cementos comunes blancos. 4.4.3 Clasificación y composición del cemento de albañilería blanco. 4.4.4 Prescripciones mecánicas, físicas y químicas del cemento de albañilería blanco. 4.5 Cemento para usos especiales. 4.5.1 Prescripciones mecánicas y físicas del cemento para usos especiales 4.5.2 Prescripciones químicas del cemento para usos especiales 4.6 Cemento de aluminato de calcio. Artículo 5. Designación de los cementos. La designación de cementos se realiza conforma a la Norma UNE-EN 197-1:2000. 1. El Cemento Portland se designará con las siglas CEM I, seguidas de la clase de resistencia (32,5- 42,5-52,5) y de la letra (R) si es de alta resistencia inicial, o de (N) si es de resistencia inicial normal. En estos cementos, la designación finalizará con la referencia a UNE-EN 197-1:2000. Nota: la clase de resistencia de un cemento viene indicada por una cifra que se corresponde con el valor mínimo que ha de tener su resistencia nominal a compresión ( a los 28 días) según ensayo normalizado ,seguida por las letras N (resistencia inicial normal) o R (alta resistencia inicial); por ejemplo clase 32,5N ó 42,5R.

2. Los Cementos Portland con Adiciones se designarán con las siglas CEM II seguidas de una barra (/) y de la letra que indica el subtipo (A o B). Separada por un guión (-) se pondrá la letra que caracteriza la adición del cemento (S : escoria de horno alto; D: humo de sílice; P: puzolana natural; Q: puzolana natural calcinada; V: ceniza volante silícea; W: ceniza volante calcárea; T: esquistos calcinados; L y LL: caliza ). A continuación se indicará la clase de resistencia (32,5-42,5-52,5), y seguidamente la letra R si se trata de un cemento de alta resistencia inicial, o la letra N en el caso de ser de resistencia inicial normal. La designación finalizará con la referencia a UNE-EN 197-1:2000.

En el caso del cemento portland compuesto (M), se indicará, además entre paréntesis, las letras identificativas de los componentes principales empleados como adición.


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3. Los Cementos con Escorias de Horno Alto, los Cementos Puzolánicos y los Cementos Compuestos, se designarán con las siglas CEM III, CEM IV y CEM V, respectivamente, seguidas de una barra (/) y de la letra que indica el subtipo (A, B o C).

En el caso de cementos puzolánicos tipo IV o cemento compuesto tipo V, se indicará además, entre paréntesis, las letras identificativas de los componentes principales empleados como adición. A continuación, se reflejará la clase de resistencia (32,5-42,5-52,5) y seguidamente la letra R si se trata de un cemento de alta resistencia inicial, o la letra N en el caso de ser de resistencia inicial normal. La designación finalizará con la referencia a UNE-EN 197-1:2000.

4. Los cementos con características adicionales se designarán de la misma manera a la expresada para los correspondientes cementos comunes, omitiendo el prefijo CEM, seguida por una barra (/) y de las siglas que identifican la característica adicional correspondiente (SR, MR o BC). En estos cementos, la designación finalizará con la referencia a la norma UNE correspondiente indicada en el artículo 3. En el caso de un cemento que, además de poseer la característica SR o MR, también sea de bajo calor de hidratación (BC), se incluirán unas siglas a continuación de las otras, expresadas en este orden: primero SR o MR y después BC.

5. En el Cemento para Usos Especiales, se indicará la designación correspondiente al tipo (ESP VI-1), seguida de la relativa a la clase de resistencia (22,5N-32,5N-42,5N) y de la referencia a UNE 80.307:2001.

6. Los Cementos de Albañilería serán designados con las siglas MC seguido por la clase resistente correspondiente (5-12,5-22,5). A los tipos MC 12,5 y MC 22,5 se les añadirá la letra X cuando estén exentos de aditivo aireante.

7. La designación de los Cementos Blancos Comunes es la misma que la de los cementos homólogos correspondientes de UNE-EN 197-1:2000, omitiendo el prefijo CEM y añadiendo el prefijo BL. A continuación, se incluye la referencia a UNE 80305:2001. Finalmente, el sufijo o sufijos, en su caso, correspondientes a la característica o a las características adicionales, si las hubiera, y la referencia o las referencias, si son más de una, a las normas que correspondan.

En el caso del cemento blanco de albañilería se designará con las siglas BL seguidas del tipo y clase de resistencia 22,5, de la letra X y de la referencia UNE 80305:2001. 8. El cemento de aluminato de calcio se designa con las siglas CAC/R, seguida de la referencia a UNE 80310:1996. No ha de hacer referencia a la clase de resistencia. CAPÍTULO III. USOS DE LOS CEMENTOS. Artículo 6. Bases Para La Utilización De Cementos. Artículo 7. Uso de los cementos 7.1 Cementos para hormigones estructurales 7.2 Cementos para productos de inyección adherentes


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CAPÍTULO IV. SUMINISTRO Y ALMACENAMIENTO. Artículo 8. Suministro. 8.1 Tipos de instalaciones de suministro de cemento. 8.2 Expedición de los cementos. 8.3 Transporte. Artículo 9. Documentación del suministro. 9.1 Albaranes y documentación anexa. 9.2 Documentación en suministros a granel. 9.3 Documentación en suministros en sacos. Artículo 10. Almacenamiento. CAPÍTULO V. RECEPCIÓN Artículo 11. Control de recepción. 11.1 Planificación del control. 11.2 Identificación y control documental. 11.3 Toma de muestras. 11.4 Realización de ensayos. 11.5 Conformidad del lote en la recepción. ANEXO I. Normas UNE referenciadas. ANEXO II. Componentes del cemento. 1. General. 2. Componentes principales. 2.1 Clínker de cemento. 2.1.1 Clinker de cemento Portland (K). 2.1.2 Clínker de cemento portland (K) empleado en cementos resistentes a los sulfatos (SR) y en cementos resistentes al agua de mar (MR). 2.1.3 Clínker de cemento de aluminato de calcio (K). 2.2 Escoria granulada de horno alto (S). 2.3 Puzolanas (P, Q). 2.3.1 Generalidades. 2.3.2 Puzolana natural (P). 2.3.3 Puzolana natural calcinada (Q). 2.4 Cenizas volantes (V, W). 2.4.1 Generalidades. 2.4.2 Cenizas volantes silíceas (V). 2.4.3 Cenizas volantes calcáreas (W). 2.5 Esquisto calcinado (T). 2.6 Caliza (L, LL). 2.7 Humo de sílice (D). 3. Componentes adicionales minoritarios 4. Sulfato de calcio 5. Aditivos 5.1 Aditivos de UNE-EN 197-1:2000. 5.2 Aditivos de los cementos de albañilería.


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ANEXO III. Recomendaciones de uso. 1. Generalidades. 2. Cementos para hormigones estructurales con determinados usos específicos 2.1 Cementos para hormigones para obras portuarias y marítimas. 2.2 Cementos para hormigón de presas. 2.3 Cementos para hormigones de obras hidráulicas distintas de las presas. 3. Cementos para firmes de carreteras, de puertos y de aeropuertos 4. Cementos para hormigones no estructurales 5. Cementos para morteros de albañilería ANEXO IV. Ensayos aplicables en la recepción de los cementos. 1. Ensayos de identificación del suministro 1.1 Cementos comunes. 1.2 Cementos comunes con características adicionales. 1.3 Otros cementos diferentes de los comunes. 2. Ensayos de control. 2.1 Cementos comunes. 2.2 Cementos comunes con características adicionales. 2.3 Otros cementos diferentes de los comunes. ANEXO V. Requisitos para el reconocimiento oficial de los distintivos de calidad. 1. Bases técnicas para el reconocimiento oficial de los distintivos 2. Requisitos para el reconocimiento oficial de distintivos

Selección De Cementos: Normativa y Recomendaciones Consideraremos los siguientes apartados: 1) RC 03-CAPÍTULO III. USOS DE LOS CEMENTOS 2) RC 03-ANEXO III : RECOMENDACIONES DE USO 1. Generalidades 2. Cementos para hormigones estructurales con determinados usos específicos 2.1 Cementos para hormigones para obras portuarias y marítimas. 2.2 Cementos para hormigón de presas. 2.3 Cementos para hormigones de obras hidráulicas distintas de las presas. 3. Cementos para firmes de carreteras, de puertos y de aeropuertos 4. Cementos para hormigones no estructurales 5. Cementos para morteros de albañilería


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1) RC 03-CAPÍTULO III. USOS DE LOS CEMENTOS. Artículo 6. Bases Para La Utilización De Cementos. La elección de los distintos tipos de cementos que incluye esta Instrucción se realizará en función de la aplicación o uso al que se destinen, las condiciones de puesta en obra y la clase de exposición ambiental del hormigón o mortero fabricado con ellos. Las aplicaciones consideradas en esta instrucción, para los cementos en ella incluidos, son la fabricación de hormigones y los morteros convencionales, quedando excluidos los morteros especiales y los monocapa. Para los morteros de albañilería se utilizarán, preferentemente, los cementos de albañilería, pudiéndose utilizar también cementos comunes con un contenido de adición apropiado, seleccionando los más adecuados en función de sus características mecánicas, de blancura, en su caso, y del contenido de aditivo aireante en el caso de los cementos de albañilería. No deberán utilizarse cementos de albañilería para la fabricación de hormigones, estando limitado su uso a los morteros de albañilería (para fábricas de ladrillo, solados, enfoscados, etc). El comportamiento de los cementos puede ser afectado por las condiciones de puesta en obra de los productos que los contienen, entre las que cabe destacar los factores climáticos (temperatura, humedad relativa del aire y velocidad del viento), los procedimientos de ejecución del hormigón o mortero (colocado en obra, prefabricado, proyectado, etc.), y las clases de exposición ambiental. Estas condiciones y procedimientos, por una parte, tienen una gran influencia en el curado y pueden condicionar el posterior endurecimiento del hormigón o mortero, y por otra, pueden afectar a la durabilidad del hormigón o del mortero. Artículo 7 (Circunstancias singulares a considerar en el uso de los cementos)

1. Uso de Cementos en Presencia de Sulfatos: Cuando los cementos vayan a utilizarse en presencia de sulfatos, deberán poseer la característica adicional de resistencia a sulfatos, especificada en UNE 80303-1:2001, siempre que el contenido de sulfatos, expresado como SO3 , sea igual o mayor que 600 mg/l en el caso de aguas, o 3.000 mg/kg en el caso de suelos.

2. Posibilidad de Reacciones Álcali – Árido: En los casos en los que se haya de emplear áridos susceptibles de producir reacciones álcali-árido, se utilizarán los cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio equivalente (Na2O + 0,658 K2O) inferior a 0,60% en masa de cemento. En el caso de no ser posible, se deberá realizar un estudio experimental sobre la posibilidad de utilizar cementos con adiciones, salvo filler calizo. 3. Exigencia de Blancura: Cuando se requiera la exigencia de blancura, se utilizarán los cementos blancos conforme a lo establecido en el artículo 4.4. 4. Cementos Resistentes al Agua de Mar

Los cementos deberán tener la característica adicional de resistencia al agua de mar (UNE 80303-2: 2001), cuando vayan a emplearse en los ambientes marino sumergido, o de zona de carrera de mareas, ambientes designados IIIb y IIIc, respectivamente, conforme a los tipos de exposición definidos en la Instrucción de hormigón estructural (EHE).


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5. Para Fabricación de Hormigón

Se recomienda utilizar el cemento de la menor clase de resistencia que sea posible y compatible con la resistencia mecánica del hormigón deseada. En el Anexo III se recogen recomendaciones de uso de los cementos para distintos tipos de aplicaciones. 7.1 Cementos para hormigones estructurales: Este apartado se refiere a los cementos utilizados en la fabricación de hormigones incluidos en el ámbito de la Instrucción de hormigón estructural EHE. Los cementos utilizables para estas aplicaciones se recogen en la Tabla 7.1.a.

TABLA 7.1.a.

Aplicación Tipo de hormigón Cementos utilizables

En masa.

Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C. Cemento para usos especiales ESP V I-1.

Armado. Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, CEM V/B.

Hormigones estructurales con fck 50 N/mm2.

Pretensado Cementos comunes de los tipos CEM I y CEM II/A-D.

En masa.

Armado. Hormigones estructurales con fck> 50 N/mm2.

Pretensado.

Cementos comunes de los tipos CEM I, CEM II/A-D.

La utilización de los cementos de aluminato de calcio está regulada en el anejo 4 de la Instrucción EHE. 7.2 Cementos para productos de inyección adherentes. Conforme a lo establecido en la Instrucción de Hormigón Estructural EHE, el único tipo de cemento utilizable para productos de inyección adherentes es el CEM I. Para poder utilizar otros tipos de cementos será precisa una justificación especial, de acuerdo con el artículo 36.2 de la mencionada EHE.


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2) RC 03-ANEXO III : RECOMENDACIONES DE USO PARA LOS CEMENTOS 1. Generalidades.

Estas recomendaciones se refieren a consideraciones relativas a las clases resistentes y a la aptitud de los cementos frente a los diferentes ambientes agresivos que más incidencia pueden tener en los diferentes tipos de utilizaciones. Asimismo, se incluyen comentarios y otras indicaciones particulares. La recomendación para el uso de cementos recogida en los apartados 1 a 5 de este anexo debe considerarse también extendida a los correspondientes cementos blancos y cementos con características adicionales, que presenten el mismo tipo y clase de resistencia. Para las aplicaciones generales de hormigones estructurales, la Instrucción EHE incluye el anejo 3 titulado Recomendaciones generales para la utilización de los cementos especificados en la Instrucción para recepción de cementos de la RC-97.

2. Cementos para hormigones estructurales con determinados usos específicos Este apartado contempla el uso de los cementos aplicables en hormigones en algunas aplicaciones estructurales, que por su particularidad e importancia pueden precisar un tratamiento específico. 2.1 Cementos para hormigones para obras portuarias y marítimas.

En el caso de estructuras de hormigón en masa, armado o pretensado que formen parte de obras portuarias y marítimas, se recomienda el empleo de los cementos que se describen en la tabla 2.1.

TABLA 2.1

Aplicación Tipo de hormigón Cementos recomendados

En masa. Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM, II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C (*).

Armado. Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, CEM V/B.

Obras portuarias y marítimas.

Pretensado. Cementos comunes de los tipos CEM I y CEM II/A-D.

(*) Para este tipo de obras, puede utilizarse el CEM III-C en casos debidamente justificados, y previa autorización de la dirección facultativa. La utilización de uno u otro tipo de cemento, con característica adicional MR cuando sea preceptiva, dependerá de las exigencias del hormigón y del tipo de aplicación específica.


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2.2 Cementos para hormigón de presas. Los cementos recomendados para la fabricación de hormigones para presas se recogen en la tabla 2.2.

TABLA 2.2

Aplicación Cementos recomendados

Presas de hormigón vibrado. Presas de hormigón compactado.

Cementos comunes de los tipos CEM II/A y CEM IV/A. Cementos comunes de los tipos CEM III y CEM IV/B. CEM V/A, V/B. Cemento para usos especiales ESP VI-1.

También pueden emplearse los cementos tipo CEM I, cuando se añada una adición al hormigón en cantidad suficiente, compatible con las exigencias del proyecto. Se recomienda que los cementos a utilizar sean de clase resistente baja (32,5), así como tener en cuenta, especialmente, el calor de hidratación. 2.3 Cementos para hormigones de obras hidráulicas distintas de las presas. Los cementos recomendados para la construcción de estructuras para el transporte de agua, que no formen parte de los cuerpos de las presas, se presentan en la tabla 2.3.

TABLA 2.3

Aplicación Tipo de hormigón Cementos recomendados

En masa. Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C.

Armado. Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B.

Tubos de hormigón, canales y otras aplicaciones hidráulicas.

Pretensado. Cementos comunes de los tipos CEM I y CEM II/A-D.

En el caso de elementos prefabricados de hormigón, se deben utilizar cementos con clase resistente mínima 42,5N.


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3. Cementos para firmes de carreteras, de puertos y de aeropuertos En la tabla 3 se describen los cementos recomendados en las siguientes aplicaciones: los pavimentos de hormigón vibrado, la estabilización in situ de suelos, el suelocemento, la gravacemento y el hormigón compactado.

TABLA 3

Tipo de hormigón Cementos recomendados

Pavimentos de hormigón vibrado.

Cementos comunes excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/B CEM III-C y CEM V/B.

Suelocemento y gravacemento y hormigón compactado.

Cementos comunes de los tipos CEM II/B, CEM III, CEM IV, CEM V.Cemento para usos especiales ESP VI-1.

Estabilización in situ de suelos. Cementos comunes excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C.Cementos para usos especiales ESP VI-1.

Para el caso de pavimentos de hormigón vibrado es conveniente usar cementos de clase resistente baja (32,5) o media (42,5) y tener en cuenta el calor de hidratación. Igualmente, en los casos de estabilización in situ de suelos, suelocemento y gravacemento, se recomienda utilizar cementos de clase resistente baja (32,5). Para aplicaciones especiales, como la reparación de pavimentos y obras urgentes, pueden emplearse cementos de clase resistente más elevada o incluso otros cementos, como el de aluminato de calcio (CAC/R), conforme a lo establecido en el anejo 4 de la Instrucción de hormigón estructural EHE. 4. Cementos para hormigones no estructurales Los cementos utilizables en hormigones no estructurales, no incluidos en el apartado 3, se recogen en la tabla 4.

TABLA 4

Tipo de elemento Cementos recomendados

Prefabricados no estructurales.

Cementos comunes excepto CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C.

Hormigones de limpieza y relleno de zanjas. Cementos comunes.

Otros hormigones ejecutados en obra.

Cementos comunes excepto CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, Cemento para usos especiales ESP VI-1.

Para la prefabricación de elementos no estructurales se recomienda escoger entre los diferentes tipos y categorías de los cementos en función del elemento a fabricar y sus condiciones de ejecución y curado. Cuando se requiera la exigencia de blancura, se utilizarán los cementos blancos definidos en el artículo 4.4.


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5. Cementos para morteros de albañilería Los cementos recomendados para la elaboración de morteros de albañilería son los recogidos en la tabla 5.

TABLA 5

Aplicación Cementos recomendados

Albañilería. Cemento de albañilería. Cementos comunes excepto los tipos CEM I y CEM II/A.

Cuando se requiera la exigencia de blancura se utilizarán los cementos blancos definidos en el artículo 5.4 3) EHE -ANEXO III : RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA UTILIZACIÓN DE LOS CEMENTOS ESPECIFICADOS EN LA INSTRUCCIÓN PARA LA RECEPCIÓN DE CEMENTOS RC-97 El presenete anexo consta de los siguientes apartados: 1. GENERALIDADES 2. SELECCIÓN DE CEMENTOS 2.1 Selección del Tipo de Cemento según su Aplicación 2.2 Influencia de las Circunstancias de hormigonado en la selección del cemento 2.3. Selección del tipo de cemento según las condiciones de exposición ambiental 2.3.a) Selección del cemento en relación a los procesos de corrosión de las armaduras. 2.3.b) Selección del cemento en relación a los procesos que provocan la degradación del hormigón. 2.4. Otras observaciones relativas a la selección de cementos

1. GENERALIDADES En la elaboración de este anejo se han tenido en cuenta aspectos exclusivamente técnicos, sin atender a otras cuestiones, como pueden ser económicas, logísticas o geográficas, que en su caso se tuvieran que valorar. Dado el carácter general de estas Recomendaciones, los cementos para usos especiales (ESP) UNE 80307:96 no se incluyen en este Anejo, debido a la especificidad de sus aplicaciones (fundamentalmente estabilización de suelos, firmes de carreteras, hormigones compactados con rodillo, etc.), en las cuales, para su optimización, se realizan ensayos previos de sus hormigones. La utilización del cemento de aluminato de calcio debe atenerse a lo indicado en el Anejo 4 de esta Instrucción, por ello no figura reflejado en los cuadros de este Anejo.


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2. SELECCIÓN DE CEMENTOS 2.1 Selección del Tipo de Cemento según su Aplicación 2.2 Influencia de las Circunstancias de hormigonado en la selección del cemento 2.3. Selección del tipo de cemento según las condiciones de exposición ambiental 2.3.a) Selección del cemento en relación a los procesos de corrosión de las armaduras 2.3.b) Selección del cemento en relación a los procesos que provocan la degradación del hormigón. 2.4. Otras observaciones relativas a la selección de cementos Las Recomendaciones más importantes para la utilización de los cementos se hallan reflejadas en el Cuadro_1 y Cuadro_2 que tienen en cuenta la relación entre los distintos tipos y subtipos de cementos, las aplicaciones y circunstancias del hormigonado respectivamente, complementado con la consideración de la clase de exposición ambiental Cuadro_3. 2.1 Selección del Tipo de Cemento según su Aplicación: En el Cuadro_1 se refleja la aptidud de cada tipo y subtipo de cemento, en función de la aplicación a que se destine, valorandolo en una escala de 0 a 3. Mediante el Cuadro_1 realizaremos una selección inicial, de la que obtendremos uno o varios cementos de uso preferible. 2.2 Influencia de las Circunstancias de hormigonado en la selección del cemento

En aquellos casos en que sea necesario tener en cuenta las circunstancias del hormigonado porque sean previsibles retrasos o alteraciones en los tiempos de fraguado, como hormigonado en tiempo frío, o bien desecaciones en la masa del hormigón que puedan producir fisuraciones, como los hormigonados en tiempo caluroso, con fuerte insolación, viento, etc. (Artículos 72° y 73° de la Instrucción EHE), se realiza una segunda valoración de aptitud de los cementos utilizando el Cuadro_2. En los casos en que las circunstancias de hormigonado sean normales (ninguna de las contempladas en este cuadro), no es preciso realizar la valoración de este apartado. Hasta este punto, se considerarán como preferibles aquellos cementos que hayan verificado su aptitud tanto para la aplicación considerada (2.1) como para las circunstancias se hormigonado (2.2). La posibilidad de que los cementos tengan características adicionales SR, MR o BC se valorará independientemente en los cuadros 1 y 2 . Las calificaciones, que aparecen en la columna con el título "adicionales" (** **, **, ó **), deben entenderse de manera global, como la valoración que aporta esa característica adicional para una aplicación o circunstancia de hormigonado dada.

2.3. Selección del tipo de cemento según las condiciones de exposición ambiental. Se consideran dos apartados básicos: 2.3.a) Selección del cemento en relación a los procesos de corrosión de las armaduras 2.3.b) Selección del cemento en relación a los procesos que provocan la degradación del hormigón.


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2.3.a) Selección del cemento en relación a los procesos de corrosión de las armaduras

El Cuadro_3 indica los cementos recomendables para las clases habituales de exposición ambiental, según el Artículo 8° - EHE.

1. Exposición Ambiental Tipo I : No Agresiva Pueden utilizarse todos los tipos y subtipos de cementos.

2. Exposición Ambiental Tipo II: Corrosión de armaduras por agentes diferentes de los cloruros. Los factores fundamentales que favorecerían este tipo de corrosión son la susceptibilidad

de carbonatarse de los compuestos formados en la hidratación del cemento y la facilidad de difusión del CO2.

La incidencia que el tipo de cemento puede tener para evitar la corrosión de las armaduras consiste fundamentalmente en impedir la difusión del CO2, así como aportar la llamada "reserva alcalina", que mantiene la pasividad de las armaduras frente a la corrosión. Por ello, los más recomendables son los cementos tipo CEM I, tipo CEM II (preferentemente los CEM II/A), tipo BL I y tipo BL II (caso de ser necesario por condicionantes estéticos). Pueden utilizarse también los cementos tipos CEM III/A, CEM IV/A y CEM V.

3. Exposición Ambiental Tipo III: Corrosión de las armaduras por cloruros de origen marino.

En la clase general de exposición III, (corrosión de las armaduras por cloruros de origen marino), la selección de los cementos debe basarse en dos fenómenos: 1) Evitar la difusión de cloruros 2) Dotar al hormigón de resistencia suficiente a los sulfatos contenidos en el agua de mar.

En el agua de mar, los aniones más agresivos son los sulfatos para la pasta cementante del hormigón, y los cloruros para las armaduras del mismo. De los cationes el más agresivo es el magnesio Si un hormigón, por ejemplo, está en contacto permanente -situación b- o intermitente -situación c- con agua de mar, ésta puede penetrar, y, por difusión, los aniones sulfato y cloruro Cl-, y los cationes sodio Na+, potasio K+, magnesio Mg2+ y calcio Ca2+, contenidos en ella. Los sulfatos atacan al hormigón formando compuestos expansivos que provocan su fisuración externa. Los cloruros, si llegan hasta la armadura, causan la despasivación de ésta y su corrosión. La fisuración ocasionada por los sulfatos facilita la penetración de los cloruros y con ella aún más la corrosión de la armadura; y los productos expansivos de esta corrosión dan lugar a pérdidas de adherencia entre la armadura y el hormigón, y a la fisuración interna. Los procesos fisurantes y corrosivos, que en principio pueden ocurrir sucesivamente, acaban por transcurrir de forma simultánea. Esto da a entender que en las clases de exposición marina en general, la corrosión de la armadura por los cloruros no se puede considerar separada del ataque químico al hormigón por los sulfatos -con formación de ettringita expansiva y por el magnesio -con formación de brucita, primero colmatante, pero después expansiva, y con intercambio catiónico de calcio por magnesio en la tobermorita cálcica, convirtiéndola parcialmente en magnesiana, no hidráulica, con pérdida de resistencia mecánica del hormigón-. Tampoco se puede dejar de tener en cuenta la carbonatación del hormigón en las situaciones IIIa ó IIIc, ni la acción del hielo en zonas marinas muy frías. En principio resultan de interés los cementos con adición puzolánica y los de adición de escoria, pues presentan una mayor resistencia a la difusión de cloruros. Por otra parte, cuanto mayor sea el contenido de aluminatos en el clinker del cemento y mayor la proporción de éste,


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mayor será la capacidad de retención de cloruros. Sin embargo, en estos ambientes, dependiendo de la incidencia que puedan tener los sulfatos, en algunos casos se recomienda que el cemento sea resistente al agua de mar MR. En estos cementos se limita la cantidad de aluminato y ferrito aluminato del clinker, con el fin de evitar la formación de compuestos expansivos que pueden dar lugar a la fisuración y deterioro del hormigón y por tanto favorecer la corrosión de armaduras por la facilidad de acceso de los cloruros.

Por los motivos anteriores los cementos más recomendables serán: - CEM III

- CEM II/S - CEM II/V (preferentemente II/B-V) - CEM II/P (preferentemente II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (preferentemente IV/A) - CEM V - CEM I (con característica adicional MR, según el caso)

4. Exposición Ambiental Tipo IV : Corrosión de las armaduras por cloruros de origen no marino. Con inexistencia de otras sales diferentes a los cloruros, se recomienda el empleo de cementos CEM I y BL I (si es necesario por condicionantes estéticos), con capacidad de fijar los cloruros, siendo también adecuados los cementos con adición de escoria o puzolana, pues presentan una mayor resistencia a la difusión de cloruros; es decir, los mismos cementos recomendados para el caso de cloruros de origen marino, pero sin la característica adicional MR.

2.3.b) Selección del cemento en relación a los procesos que provocan la degradación del hormigón. 1) Agresividad química del medio

La agresividad química, tanto de suelos como de aguas, se clasifica en tres niveles: débil, medio y fuerte, de acuerdo a las concentraciones de diferentes agentes agresivos y, en el caso del agua, en función del valor del pH.

Se contemplan tres casos a) Agresividad debida a aguas o a suelos con sulfatos.

Se recomiendan los mismos cementos que para la clase III, con la característica adicional de resistencia a sulfatos (SR), en los casos de agresividad fuerte (Qc) y agresividad media (Qb), siendo suficiente la resistencia al agua de mar (MR) en el caso de agresividad débil (Qa). b) Aguas puras, ácidas, o con CO2 agresivo.

El efecto de la agresividad de los medios ácidos consiste en la disolución de los componentes más básicos de la pasta de cemento, fundamentalmente la portlandita.En el caso de las aguas puras su agresividad está relacionada con el residuo seco; cuanto más puras sean las aguas, es decir, cuanto menos sales contengan y menor residuo seco presenten, mayor será su agresividad frente a la pasta de cemento. Por tanto, en el caso de aguas puras, ácidas, o con CO,, agresivo, se recomienda el empleo de cementos de adición puzolánica, pues mediante esta adición se fija la portlandita,. Así, los cementos preferibles serán:

- CEM IV - CEM V


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- CEM III - CEM II/V - CEM II/P - CEM II/A-D - CEM II/S

2) Heladas y Erosión.

Lo que influye básicamente y casi en exclusiva es la calidad del hormigón: densidad, compacidad, porosidad y permeabilidad, por lo cual la influencia del cemento es escasa. Como resumen de lo expuesto, el Cuadro_3 sintetiza los cementos recomendables para las diferentes clases de exposición en servicio.

2.4. Otras observaciones relativas a la selección de cementos a) En los casos en los que se haya de emplear áridos susceptibles de producir reacciones álcali-

árido, se utilizarán los cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio equivalente (Na2O + 0,658 K2O) inferior a 0,60% en masa de cemento.

En el caso de no ser posible, se deberá realizar un estudio experimental sobre la posibilidad de utilizar cementos con adiciones, salvo filler calizo.

b) Uso de aditivos y adiciones. La utilización de aditivos y adiciones en el hormigón puede modificar la aptitud de los cementos para las aplicaciones, lo que debe ser tenido en cuenta, de acuerdo con el Artículo 29º-EHE.

Selección de Cementos. Ejemplos En los ejemplos siguientes se ha utilizado un procedimiento que consiste en recomendar inicialmente, los cementos calificados con las puntuaciones 3 y 2 según el Cuadro_1 y Cuadro_2 del Anexo III - EHE. A continuación se completa la selección utilizando el Cuadro_3 (Anexo III – EHE ). De esta manera se seleccionarían los cementos recomendables. No obstante, en algunos casos, también podrían entrar en esta selección cementos calificados con 1, siempre y cuando se tengan en cuenta las precauciones o técnicas especiales requeridas. Se consideran los siguientes ejemplos: - EJEMPLO 1 : Aplicación: Hormigón en masa. - EJEMPLO 2 : Aplicación: Hormigón armado - EJEMPLO 3 : Aplicación: Hormigón pretensado. - EJEMPLO 4 : Aplicación: Solera industrial.


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EJEMPLO 1 : Aplicación: Hormigón en masa. Circunstancia de Hormigonado: Ambiente seco y sometido al viento. Clase de exposición: No agresiva (I).

•- Valoración del tipo de cemento (cuadro 1): Todos los cementos obtienen valoración 3 (muy adecuado) o 2 (adecuado).

•- Valoración de las circunstancias de hormigonado (cuadro 2): Los cementos CEM I; CEM II/A-S; CEM II/A-D; CEM II/A-P; CEM II/A-V; CEM II/A-L y CEM II/A-M, obtienen valoración 2 (adecuado).

•- Valoración de la clase de exposición (cuadro 3): No es necesario tenerla en cuenta. •- Comentarios y conclusión: Cualquiera de los cementos de la relación anterior resultan

adecuados para esta utilización. La elección de uno u otro se hará en función de las características de la obra (tipo de estructura, resistencia de proyecto del hormigón, disponibilidad de cementos, etc.).

EJEMPLO 2 :

Aplicación: Hormigón armado. Circunstancia de hormigonado: Tiempo caluroso. Clase de exposición: Ambiente marino aéreo. Estructura marina por encima del nivel de mar en la proximidad de la costa (IIIa).

•- Valoración del tipo de cemento (cuadro 1): Todos los cementos excepto CEM III/B, CEM IV/B y BL-V obtienen la valoración 3 (muy adecuado) o 2 (adecuado).

•- Valoración por las circunstancias de hormigonado (cuadro 2): Los cementos CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-P, CEM II/B-P, CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM II/A-L, CEM II/A-M, CEM II/B-M, CEM III/A, CEM IV/A, CEM V/A y BL II obtienen una valoración 2 (adecuado).

•- Valoración de la clase de exposición (cuadro 3): De los cementos seleccionados previamente, para esta clase de exposición son recomendables: CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-P, CEM II/B-P, CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM III/A, CEM IV/A, CEM V/A. Al tratarse de clase de exposición marina, podría ser recomendable, según la incidencia de los iones sulfato, en función de la mayor o menor proximidad al mar, la utilización de cemento con la característica adicional MR. En este caso, al tratarse de un ambiente marino aéreo (IIIa), esta característica pierde importancia.

•- Comentarios y conclusión: Cualquiera de los cementos de la relación anterior, con la característica MR en función de su situación particular, resultan adecuados para esta utilización, es decir: CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-P, CEM II/B-P, CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM III/A, CEM IV/A, CEM V/A.

La elección de uno de los cementos se hará en función de las características de la obra (tipo de estructura, resistencia de proyecto del hormigón, disponibilidad de cementos, etc.).

EJEMPLO 3 : Aplicación: Hormigón pretensado. Circunstancias de hormigonado: Tiempo frío. Clase de exposición: Cloruros de origen no marino. Tableros de puentes en zona de nieve (IV).

•- Valoración del tipo de Cemento (cuadro 1): Salvo los cementos CEM I, y CEM II/A-D, valorados con 3 (muy adecuado), y el BL I, valorado con 2 (adecuado), que se utilizará cuando existan condicionantes de tipo estético, los demás están prohibidos para esta utilización.


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•- Valoración de las circunstancias de hormigonado (cuadro 2): Los cementos: CEM I, CEM II/A-D y BL I obtienen la valoración 3 (muy adecuados).

•- Valoración de la clase de exposición (cuadro 3): Los tres cementos seleccionados (CEM I, CEM II/A-D y BL I), son recomendables para esta clase de exposición.

•- Comentarios y conclusiones: Tanto el cemento CEM I, como el CEM II/A-D son adecuados para esta utilización. Asimismo se podría utilizar el BL I, en el supuesto de que existan condicionantes de tipo estético.

EJEMPLO 4 :

Aplicación: Solera industrial. Circunstancias de hormigonado: Invierno. Clase de exposición: Agresividad media por sulfatos del terreno, y además, previsible agresividad por aguas ácidas por el uso industrial. En este caso, inicialmente se interpretarán todas las condiciones para relacionarlas con las mencionadas en los cuadros; así:

•- La aplicación de solera industrial se asemejará inicialmente a una cimentación de hormigón en masa, o a un solado de pavimento. Los cementos para estas aplicaciones son prácticamente los mismos salvo los blancos, si bien es más parecido a una cimentación en masa, ya que incluso se cita la agresividad del terreno.

•- La circunstancia de hormigonado en invierno será hormigonado en tiempo frío. •- La clase de exposición de terreno con sulfatos y en contacto con aguas ácidas por el uso

industrial será clase Q con ataque por sulfatos y lixiviación del hormigón por aguas ácidas.

•- Valoración del tipo de Cemento (cuadro 1): Todos los cementos, excepto los blancos BL I, BL II y BL V, obtienen una valoración 3 (muy adecuado) o 2 (adecuado).

•- Valoración de las características adicionales (cuadro 1): La característica adicional SR o MR, cementos resistentes a sulfatos y agua de mar, mejora globalmente la valoración previamente asignada. En cuanto a la característica BC, al tratarse de una solera y, por tanto, no ser un volumen de hormigón grande, no es de aplicación.

•- Valoración de las circunstancias de hormigonado (cuadro 2): los cementos CEM I, CEM II/A-S, CEM II/A-D, CEM II/A-P, CEM II/A-V, CEM II/A-L, CEM II/A-M y CEM IV/A obtienen la valoración 3 (muy adecuados) o 2 (adecuados).

•- Valoración de la característica adicional BC (cuadro 2): en esta clase de exposición, la característica BC empeora la valoración previa.

•- Valoración de la clase de exposición (cuadro 3): - Respecto a la agresividad de los sulfatos, de los cementos seleccionados son recomendables: CEM II/A-S, CEM II/A-D, CEM II/A-P, CEM II/A-V y CEM IV/A. Se recomienda aun en los casos no preceptivos del Artículo 37º la utilización de característica adicional SR o MR. - Respecto a la agresividad de las aguas ácidas: Todos los cementos seleccionados previamente son recomendables: CEM II/A-S, CEM II/A-D, CEM II/A-P, CEM II/A-V y CEM IV/A.

•- Comentarios y conclusiones: cualquiera de los cementos de la relación anterior con la característica adicional de resistentes a sulfatos SR, resultan adecuados para esta utilización: CEM II/A-S, CEM II/A-D, CEM II/A-P, CEM II/A-V y CEM IV/A con la característica adicional SR. Por lo que respecta a que los cementos tengan la característica adicional BC, resulta desaconsejable, ya que el hormigonado será en tiempo frío.


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CEMENTOS

CEM BL ADICIONALES II III IV V

APLICACIONES I

AS BS AD AP BP AV BV AL AM BM A B A B AI II V SR MR BC

Hormigón en masa 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 … … … Hormigón armado 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 3 2 0 … … … Hormigón pretensado incluidos prefabricados estructurales (*) 3 3 3 … … …

Otros elementos estructurales prefabricados 3 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 1 0 2 1 1 3 2 0 … … … Prefabricados no estructurales (bordillos, etc) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 … … … Hormigón en masa o armado en grandes volúmenes 0 1 2 0 1 2 1 2 1 1 2 2 3 2 3 2 0 1 1 … … ↑↑ Hormigón seco compactado con rodillo 0 1 2 0 1 2 1 2 1 1 2 2 2 2 3 2 0 1 1 … … ↑ Hormigón de alta resitencia 3 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 … … … Cimentaciones de hormigón en masa 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 ↑ ↑ ↑ Cimentaciones de hormigón armado 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 ↑ ↑ … Hormigón que contiene áridos potencialmente reactivos AL 1 1 2 3 1 2 2 3 1 1 2 3 3 3 3 3 1 1 1 … … …

Bases de carreteras tratadas con cementos 0 1 2 0 1 2 1 2 1 1 2 2 2 2 3 2 … … ↑ Estabilización de suelos 2 3 2 1 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ↑ ↑ … Firmes de hormigón para carreteras 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3 2 2 … … ↑ Solado de pavimentos 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 3 … … … Reparaciones rápidas de urgencia 2 1 0 2 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 2 2 0 … … … Hormigón para desencofrado y descimbrado rápido 3 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 0 0 1 0 0 3 2 0 … … … Hormigón proyectado 3 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 1 3 2 1 … … …

NOMENCLATURA: 0: No indicado 1: Utilizable con precauciones o técnicas especiales, o sin contraindicaciones especiales 2: Adecuado 3: Muy adecudado ... : Aplicación para la cual la característica adicional no es determinante

Cemento no recomendable para la aplicación Prohibida su utilización ( artículo 26º )

AL: Se recomienda limitar el contenido de alcalinos (ver nota en el texto ) ↑ :Mejora globalmente de forma importante la valoración previamente asignada ↑↑Mejora globalmente la valoración previamente asignada (*): Dentro de los tipos y subtipos de cementos elegidos en cada caso, se recomienda utilizar los de resistencias iniciales más altas.

CUADRO 1: SELECCIÓN CEMENTO SEGÚN SUS APLICACIONES


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CEMENTOS

CEM BL ADICIONALES II III IV V

CIRCUNSTANCIAS DE HORMIGONADO

IAS BS AD AP BP AV BV AL AM BM A B A B A

I II V SR MR BC

Hormigonado en tiempo frío 3 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 1 3 2 0 … … ↓

Hormigonado en ambientes secos y sometidos al viento 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 … … … Insolación fuerte u hormigonado en tiempo caluroso 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 … … …

NOMENCLATURA: 0: No indicado 1: Utilizable con precauciones o técnicas especiales, o sin contraindicaciones especiales 2: Adecuado 3: Muy adecudado ... : Aplicación para la cual la característica adicional no es determinante ↓ : Empeora la valoración previamente asignada, pudiendo llegar a ser no indicada

CUADRO 2: SELECCIÓN CEMENTO CON INFLUENCIA DE LAS CIRCUNSTANCIAS DE HORMIGONADO


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CEMENTOS RECOMENDABLES CLASE DE EXPOSICIÓN

TIPO DE PROCESO DE CORROSIÓN O DEGRADACIÓN TIPOS Y SUBTIPOS

Clase I: No agresiva Ninguno Todos

Clase II: Normal

Corrosión de armaduras de origen diferente a los cloruros

- CEM I; CEM II (Todos los del tipo, con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - Bl I; BL II (si es necesario por condicionantes estéticos ) - CEM III/A; CEM IV/A y CEM V

IIIa

IIIb Clase III: Marina

IIIc

Corrosión de las armaduras por cloruros de origen marino

- CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM II/P ( Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV ( Preferentemente cem IV/A) - CEM V - CEM I ( Según los casos particulares concaracterística adicional MR)

IV Corrosión de las armaduras por cloruros de origen no marino

- CEM I; CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II B-V) - BL I ( si es necesario por condicionantes estéticos ) - CEM II/P ( Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V

Qa

Qb Q

Qc

Ataque al hormigón por sulfatos

Todos los indicados para la clase de exposición III, con la característica adicional SR ó MR según:

- En Qa: MR - En Qb: SR - En Qc: SR

Q Lixiviación del hormigón por aguas puras, ácidas, o con COs agresivo

- CEM IV; CEM V; CEM III; CEM II/P; CEM II/V; CEM II/A-D y CEM II/S

Reactividad álcali- árido - Cementos de bajo contenido en alcalinos (≤ 0,60 Na2O equivalente) o con adición de puzolana, escoria o humo de sílice.

Nota: Cuando se especifica un cemento por su tipo, se entiende que comprende todos los subtipos del mismo, por ejemplo , el CEM III comprende CEM III/A y el CEM III/B; CEM II/S comprende CEM II/A-S y CEM II/B-S

CUADRO 3: SELECCIÓN CEMENTO SEGÚN TIPO DE EXPOSICIÓN AMBIENTAL


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2.3.2 AGUA Regresar al Apartado 2. 3 Se consideran los siguientes apartados:

1. AGUA DE AMASADO Y AGUA DE CURADO DEL HORMIGÓN 2. AGUAS PERJUDICIALES Y NO PERJUDICIALES 3. EHE, ARTICULADO Y COMENTARIOS RELATIVOS AL AGUA PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGONES

1. AGUA DE AMASADO Y AGUA DE CURADO DEL HORMIGÓN

1.1 Agua De Amasado El agua de amasado tiene una doble finalidad en el hormigón:

- Participa en las reacciones de hidratación del cemento. - Confiere al hormigón la trabajabilidad necesaria para una correcta puesta en obra.

La cantidad de agua de amasado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario, ya que el agua en exceso se evapora y crea una serie de huecos en el hormigón (capilares) que disminuyen su resistencia; pero, por otra parte, no puede disminuirse excesivamente el contenido en agua, pues podrían obtenerse masas poco trabajables y de difícil colocación en obra. Es decir, a medida que aumenta la cantidad de agua de amasado mejora la trabajabilidad pero al mismo tiempo disminuye la resistencia del hormigón resultante. Como dato aproximado, cada litro de agua de amasado añadido de más a un hormigón equivale a una disminución de dos kilogramos de cemento.

Influencia del Exceso de Agua en la Consistencia y Resistencia del Hormigón


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Inconvenientes Técnicos y Económicos del Exceso de Agua de Amasado Un exceso de agua de amasado es un peligro reconocido y por desgracia los perjuicios que acarrea su exceso de aparecen a una edad demasiado tardía como para ser remediados sin costes excesivos. Ejemplos de deterioros diferidos debidos al exceso de agua de amasado 1.- Fisuras en cimentaciones Los muros de cimentación y los pisos se fisuran excesivamente debido a la elevada retracción y a la débil resistencia a tracción del hormigón; 2.- Deterioros en pavimentos por efecto de los ciclos hielo-deshielo Con objeto de proteger el hormigón de los ciclos hielo-deshielo se ocluye en su masa un porcentaje de aire. Si el asiento medido en centímetros con el cono de Abrams es mayor de 13 cm. existe el peligro de que disminuya el contenido de aire ocluido y como consecuencia que empeore la protección del hormigón al hielo y al deshielo.

3.- Deterioro en superficies de hormigón Si el hormigón tiene un exceso de agua, ésta exuda por los encofraos, llevándose la pasta de cemento y dejando una superficie listada y llagada con mal aspecto.

4.- Efectos de segregación y fisuración en pavimentos El hormigón exuda y en consecuencia el agua asciende a la superficie. Si la exudación es excesiva, el agua eleva los finos a la superficie lo que con frecuencia produce fisuras en el hormigón. 5.- Porosidad en elementos estructurales Como resultado de un exceso de huecos en el hormigón producidos por el exceso de agua.


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Relación entre el exceso de agua y el coste del hormigón El efecto de variar la dosificación del agua en la mezcla pasando de un cono de 5 cms. a un cono de 20 cms. supone un exceso de coste suponiendo que la resistencia se conserva. La explicación es la siguiente:

1.- Para una resistencia característica del hormigón de 175 kg/cm2 utilizando árido rodado de 40 mm. y un cemento CEM I 32,5 N, la relación agua/cemento vale 0,55. - Agua utilizada para un asiento de 5 cms.: 170 l/m3

- Agua utilizada para un asiento de 20 cms.: 200 l/m3

- El exceso de agua es de 2001- 1701 = 30 l. 2.- Para mantener la relación agua/cemento se tiene: Para 5 cms. = 309 kg. de cemento. Para 20 cms. = 364 kg. de cemento. La cantidad de cemento adiciónal necesaria para mantener la resistencia característica de 175 kg/cm2 vale por tanto 364 kg.- 309 kg. = 55 kg.

El incremento de coste (cantidad de cemento adicional) debido al exceso del agua de amasado no debe por tanto nunca ser desestimado. Además de la visualización económica que se ha presentado, se deben de tener en cuenta factores mucho más importantes como son los procedentes de las posibles reparaciones estructurales. Un añadido de agua en obra al camión hormigonera no se compensa con un incremento en la dosificación de cemento y por tanto la relación agua/cemento se incrementa disminuyendo la resistencia del hormigón. Las consecuencias que de esto se derivan son graves: - Elementos estructurales con seguridad por debajo de la prescrita. - Defectos en las superficies del hormigón. - Posibilidad de reparaciones estructurales. Nota: Cuando se hace un pedido de hormigón por resistencia éste debe ser solicitado de la forma siguiente: 1.- Por su resistencia característica que es la indicada en los planos del elemento estructural que se va á hormigonar. 2.- Por el tamaño máximo del árido que debe venir indicado en el Pliego de Prescripciones Técnicas del proyecto para cada elemento. 3.- Por la consistencia, que debe decidir el Director de Obra previamente a la solicitud del hormigón.


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Una vez llegado el camión a obra, la adición de agua hace bajar la resistencia y la consistencia, no cumpliendo dicho hormigón los requisitos del Proyecto.

1.2 Agua de Curado El agua de curado tiene por objeto evitar la desecación, mejorar la hidratación del cemento e impedir una retracción prematura durante el proceso de fraguado y endurecimiento inicial de hormigón. En general, se debe ser más estricto la aptitud de un agua para curado que en la de un agua para amasado. Resulta mucho más peligrosa un agua inapropiada cuando la recibe un hormigón que está endureciendo ya que mientras que la aportación de agua de amasado es limitada en cantidad y se produce una sola vez, la aportación del agua de curado es mucho más amplia y de actuación más duradera.

2. AGUAS PERJUDICIALES Y NO PERJUDICIALES Un índice útil de carácter general sobre la aptitud de un agua en la técnica del hormigón, es su potabilidad Las excepciones se reducen, casi exclusivamente, a las aguas de afta montaña, cuya gran pureza les confiere un carácter agresivo. No obstante, algunas aguas manifiestamente insalubres pueden también ser utilizadas: aguas bombeadas de minas (que no sean de carbón), algunas de residuos industriales, aguas pantanosas, etc. Las aguas depuradas con cloro pueden emplearse perfectamente. Entre otras, no conviene emplear aguas cuyo pH sea inferior a 5, ni las que contengan aceites, grasas o hidratos de carbono. No deben ser utilizadas aguas que contienen materias sólidas en suspensión como limos o arcillas, ya que esos finos disminuyen notablemente la adherencia pasta-árido. En casos de duda es necesario efectuar análisis para determinar la aptitud de un agua. Un criterio práctico mediante el cual puede justificarse que un agua de amasado no altera, perjudicialmente, las propiedades exigibles al hormigón, puede ser e1ensayo comparativo de resistencia, a 28 días, de los hormigones amasados con el agua en estudio y con un agua potable de buena calidad. Habría que tener la precaución adicional con el sustancia como los cloruros cuyos efectos se manifiestan solamente a largo plazo. Si es absolutamente oblgiado emplear un agua sospechosa se recomienda utilizar dosis de cemento elevadas ( no menos de 350 Kg./m3 ) y cuidar especialmente la preparación y puesta en obra del hormigón.


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Agua De Mar No se pueden dar reglas generales acerca del agua de mar utilizada en el amasado de hormigones. En muchos casos se ha empleado con éxito para estructuras de hormigón armado, a pesar de su alto contenido en sulfatos. Se admite su empleo para hormigón en masa, previniendo acerca de la posible aparición de manchas (eflorescencias producidas por la cristalización de sales) y de la probable caída de resistencia, que puede cifrarse en un 15 por 100 aproximadamente. El contenido medio en cloruro sódico del agua de mar es del orden de 25 gramos por litro (es decir, unos 15 gramos por litro de ión cloro) la coloca abiertamente fuera del límite para hormigón armado. Las restantes sales están constituidas fundamentalmente por sulfatos magnésico, cálcico y potásico, con contenidos del orden de 1,50; 1,25 y 1,00 gramos por litro respectivamente, lo que da un total de ión SO4

2+ próximo a los 3 g/l. Estos contenidos bastarían para calificar al agua como perjudicial, sin embargo su agresividad real es mucho menor de la que tendría un agua no marina con sulfatos o cloruros en análogas proporciones. La presencia de algas en el agua no debe admitirse, ya que impiden la adherencia árido- pasta, provocando posteriormente multitud de poros en el hormigón. El amasado con agua de mar suele ser especialmente perjudicial cuando el hormigón va a estar en contacto con agua de mar. Por ello es norma de buena práctica amasar siempre con agua dulce los hormigones destinados a obras marítimas. En particular, los cementos aluminosos, que resisten bien el agua de mar, no deben ser amasados jamás con agua de mar, la cual puede provocar, aparte de otros perjuicios, un fraguado relámpago.

3. EHE, ARTICULADO Y COMENTARIOS RELATIVOS AL AGUA PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGONES

EHE -Artículo 27º AGUA

Sumario del Artículo 27º - El agua utilizada, tanto para el amasado como para el curado del hormigón en obra, no debe contener ningún ingrediente dañino en cantidades tales que afecten a las propiedades del hormigón o a la protección de las armaduras frente a la corrosión. - Cuando no se posean antecedentes de su utilización, o en caso de duda, el agua deberá analizarse , debiendo cumplir las restrdeberá analizarse. Los parámetros químicos que se controlan son:

1) pH....................................................................... ≥ 5 2) Sustancias disueltas......................................... . ≤ 15 gramos por litro 3) Sulfatos............................................................... ≤ 1 gramo por litro 4) Cloruros. a) Para hormigón pretensado............ ....... ≤ 1 gramo por litro b) Para hormigón armado u hormigón

en masa que contenga armaduras para reducir la fisuración ....................... ≤ 3 gramos por litro

5) Hidratos de Carbono........................................... 0 6) Sustancias orgánicas solubles en éter................. ≤ 15 gramos por litro

- Podrán emplearse aguas de mar o aguas salinas análogas para el amasado o curado de hormigones que no tengan armadura. Salvo estudios especiales, se prohíbe expresamente el empleo de estas aguas para el amasado o curado de hormigón armado o pretensado.


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Comentarios del Artículo 27º

- En las sustancias orgánicas solubles en éter quedan incluidos no sólo los aceites y las grasas de cualquier origen, sino también otras sustancias que pueden afectar desfavorablemente al fraguado y endurecimiento hidráulico. - La utilización del agua de mar reduce la resistencia del hormigón ( en un quince por ciento, aproximadamente ). Por ello, su empleo, únicamente permitido en hormigón sin armaduras, debe condicionarse, no sólo a que sean o no admisibles las manchas y eflorescencias que habitualmente originan su uso, sino también a que el hormigón con ella fabricado cumpla las características resistentes exigidas. Se recomienda en estos casos la utilización de cemento con característica adicionales SR o MR. - En la tabla siguiente se muestran las limitaciones de la EHE, con un breve comentario.


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2.3.3 ÁRIDOS

Se consideran los siguientes apartados:

- ARENA

- GRAVA

- GRANULOMETRIA DE LOS ARIDOS

- EHE, ARTICULADO Y COMENTARIOS RELATIVOS A LOS ÁRIDOS

- RESUMEN DE LOS ASPECTOS FUNDAMENTALES A CONSIDERAR EN LOS ÁRIDOS:

Como áridos para la confección de hormigones pueden emplearse arenas y gravas naturales o procedentes de machaqueo, que reúnan en igual o superior grado las características de resistencia y durabilidad que se le exijan al hormigón. Los áridos ocupan aprox. El 80% del volumen del hormigón, siendo más baratos que el cemento. Desde el punto de vista de durabilidad en medios agresivos, son preferibles los áridos de tipo silíceo (gravas y arenas de río o cantera) y los que provienen de machaqueo de rocas volcánicas (basalto, andesita, etc.) o de calizas sólidas y densas. Las rocas sedimentarias en general (calizas, dolomitas, etc.) y las volcánicas sueltas (pómez, toba, etc.) deben ser objeto de análisis previo. No deben emplearse áridos que provengan de calizas blandas, feldespatos, yesos, piritas o rocas friables ni porosas. Se denomina grava o árido grueso a la fracción mayor de 5 mm y arena o árido fino a la menor de 5 mm. La arena suele dividirse, a partir de los 2 mm, en arena gruesa y arena fina, llamándose polvo o finos de la arena a la fracción inferior a 0,08 mm. Los áridos pueden ser rodados o machacados. Los primeros proporcionan hormigones más dóciles y trabajables, requiriendo menos cantidad de agua que los segundos. Los machacados confieren al hormigón fresco una cierta acritud que dificulta su puesta en obra. En ambos efectos influye más la arena que la grava. En cambio, los áridos de machaqueo proporcionan una mayor trabazón que se refleja en una mayor resistencia del hormigón, especialmente a tracción y, en general, en una mayor resistencia química. Al emplear árido rodado suelto se tiene la garantía de que se trata de piedras duras y limpias, salvo contaminación de la gravera. Pero si se encuentra mezclado con arcilla es imprescindible lavarlo, para eliminar la camisa que envuelve a los granos y que haría disminuir grandemente su adherencia con la pasta. Este lavado debe ser enérgico, realizado con máquinas de lavar, no sirviendo de nada el simple rociado en obra. Análogamente, el árido machacado debe estar desprovisto del polvo de machaqueo, que supone un incremento de finos en el hormigón y, por tanto, mayor cantidad de agua de amasado, menor resistencia y mayor riesgo de fisuras en las primeras edades. Los áridos se oponen a la retracción del hormigón, tanto más cuanto más resistentes son. En general, la retracción disminuye a medida que aumenta el tamaño máximo del árido. Los áridos silíceos proporcionan un coeficiente de dilatación lineal al hormigón algo más elevado que los calizos, ya que los coeficientes valen de 12 a 13 millonésimas para el cuarzo y de 7 a 12 para las calizas. El de la escoria siderúrgica —que se emplea a veces como árido artificial— vale alrededor de 9 millonésimas.


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ARENA: Las mejores arenas son las de río, ya que, salvo raras excepciones, son cuarzo por lo que no hay que preocuparse acerca de su resistencia y durabilidad. La arena de mina suele tener arcilla en exceso, por lo que generalmente es preciso lavarla. Las arenas de mar, si son limpias, pueden emplearase en hormigón armado, previo lavado con agua dulce. Las arenas que provienen del machaqueo de granitos, basaltos y rocas análogas son también excelentes, con tal de que se trate de rocas sanas que no acusen un principio de descomposición. Deben rechazarse de forma absoluta las arenas de naturaleza granítica alterada (caolinización de los feldespatos). Las arenas de procedencia caliza son de calidad muy variable. Siempre resultan más absorbentes y requieren más cantidad de agua de amasado que las silíceas. Su resistencia al desgaste es baja, por lo que los hormigones sometidos a este efecto (por ejemplo, en pavimentos) deben confeccionarse con arena silícea, al menos en un 30 por 100 de la totalidad de la arena. La humedad de la arena tiene gran importancia en la dosificación de los hormigones, sobre todo cuando se dosifica en volumen. Por ello es siempre necesario tenerla en cuenta. La arena no debe contener sustancias perjudiciales para el hormigón. Las normas españolas las limitan a los valores indicados en la tabla siguiente, cuyas determinaciones deben efectuarse siempre. GRAVA: La resistencia de la grava viene ligada a su dureza, densidad y módulo de elasticidad. Se aprecia en la limpieza y agudeza de los cantos vivos resultantes del machaqueo. Las buenas calizas no son rayadas por la navaja, la cual deja tan sólo un ligero trazo sobre su superficie (densidad mayor de 2,6 y resistencia mayor de 1.000 kp/cm2). Las que son rayadas por el latón (densidad menor de 2,3 y resistencia menor de 500 kp/cm2) caen fuera de lo admisible. Entre ambas se colocan las que no son rayadas por el bronce. En todos los casos debe realizarse la prueba sobre una superficie plana y con el material totalmente seco. En la tabla siguiente figuran los límites admitidos por la Norma española para el contenido en sustancias perjudiciales para la grava. Los ensayos correspondientes son siempre obligatorios. GRANULOMETRIA DE LOS ARIDOS: La distribución de los distintos tamaños de los granos que componen un árido tiene una importancia decisiva en las características del hormigón. El estudio de dicha distribución suele efectuarse mediante la curva granulométrica, que se determina cribando el árido a través de una serie normalizada de cribas y tamices. Las cribas y tamices normalmente empleados corresponden a las series ISO-565, UNE-7050 o serie americana Tyler, cuyas aberturas están en progresión geométrica de razón dos.


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Los áridos empleados en la preparación del hormigón se obtienen, normalmente, mezclando arenas y gravas en proporciones adecuadas, o mejor aún, tres o más grupos de distintos tamaños. No es posible establecer, de una manera general, una curva granulométrica óptima única, debido a que en cada caso hay que tener en cuenta diversos factores: las resistencias y propiedades exigidas al hormigón; los medios de transporte, puesta en obra y compactación del hormigón; las propiedades y forma de los granos; el tipo y dimensiones del elemento estructural, etc. Los parámetros que determinan las características granulométricas de un árido son, fundamentalmente, tres:

- El tamaño máximo del árido - La compacidad - El contenido en granos finos.

Cuanto mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las cantidades necesarias de cemento y agua del hormigón. Pero el tamaño máximo del árido viene limitado por las dimensiones de los elementos estructurales y separación entre armaduras, influyendo también los medios de amasado y puesta en obra del hormigón. Se llama compacidad de un árido a la relación entre su volumen real y su volumen aparente. Cuanto mayor sea su compacidad, menor será el volumen de huecos que deja el árido y, por tanto, será menor la cantidad de pasta de cemento necesaria para rellenarlos. Las granulometrías de compacidad elevada se consiguen con mezclas relativamente pobres en arena y gran proporción de granos gruesos, por lo que requieren poca cantidad de agua de amasado. Las composiciones granulométricas de elevada compacidad dan lugar a masas poco trabajables y que se disgregan con facilidad; pero si se dispone de medios adecuados para su correcta puesta en obra y compactación, pueden obtenerse hormigones muy resistentes, de mucha durabilidad y poca retracción. Por otra parte, para que una masa de hormigón sea dócil y trabajable, y no se disgregue durante el transporte, puesta en obra y compactación, debe tener un contenido óptimo granos finos. Al aumentar el contenido de granos finos, disminuye la compacidad del árido..y será necesario aumentar las cantidades de cemento y agua del hormigón. En cada caso, habrá que adoptar una solución de compromiso que satisfaga a ambos aspectos, parcialmente contradictorios: la compacidad del árido y el contenido óptimo de finos. Tienen especial importancia los finos inferiores de 0,25 milímetros, sobre todo para hormigones que deban transportarse mediante canalizaciones, para elementos de paredes delgadas muy armadas, y para obtener hormigones muy impermeables. Como la proporción necesaria de estos finos está ligada a la cantidad de cemento, es frecuente considerarlos conjuntamente en la fracción granulométrica comprendida entre cero y 0,25 milímetros.


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EHE, ARTICULADO Y COMENTARIOS RELATIVOS A LOS ÁRIDOS Las características que deben verificar los áridos para la elaboración de hormigones vienen recogídas en el Art. 28- EHE. Se expone a continuación un sumario de los aspectos más destacables del Art. 28 y, junto con comentarios. Artículo 28º Áridos 28.1 Generalidades

Sumario del Artículo 28.1 - Como áridos para la fabricación de hormigones pueden emplearse arenas y gravas existentes en yacimientos naturales, rocas machacadas o escorias siderúrgicas apropiadas, así como otros productos cuyo empleo se encuentre sancionado por la práctica o resulte aconsejable como conse cuencia de estudios realizados en laboratorio. En cualquier caso, el suministrador de áridos garantizará documental mente el cumplimiento de las especificaciones que se indican en 28.3 hasta la recepción de éstos. - Cuando no se tengan antecedentes sobre la naturaleza de los áridos disponibles, o se vayan a emplear para otras aplicaciones distintas de las ya sancionadas por la práctica, se realizarán ensayos de identificación mediante análisis mineralógicos, petrográficos, físicos o químicos, según convenga a cada caso. - En el caso de utilizar escorias siderúrgicas como árido, se comprobará previamente que son esta bles, es decir, que no contienen silicatos inestables ni compuestos ferrosos. - Se prohíbe el empleo de áridos que contengan sulfuros oxidables. - Los áridos deben ser transportados y acopiados de manera que se evite su segregación y contaminación, debiendo mantener las características granulométricas de cada una de sus fracciones hasta su incorporación a la mezcla. Comentario al Artículo 28.1 Los áridos no deben ser reactivos con el cemento, ni deben descomponerse por los agentes exteriores a que estarán sometidos en obra. Por tanto, no deben emplearse tales como los procedentes de rocas blandas, friables, porosas, etc., ni los que contengan nódulos de yeso, compuestos ferrosos, sulfuros oxidables, etc. Entre los ensayos que se pueden realizar con los áridos, hay algunos de interés general; por ejemplo, el utilizado para determinar el contenido en materia orgánica, ya que ésta es siempre perjudicial para el fraguado y endurecimiento del hormigón. En otros ensayos, el resultado es verdaderamente interesante sólo en cierto número de casos, ya que su finalidad consiste en dar un índice de comportamiento del material en circunstancias que, a pesar de ser relativamente frecuentes, no son comunes a todas las obras. Esto ocurre con la determinación de la pérdida de peso en solución de sulfáto sódico o magnésico, cuyo principal objeto es conocer la resitencia a la helada del árido empleado en el hormigón. Los sulfuros oxidables ( por ejemplo pirrotina, marcasita y algunas formas de pirita ), aún en pequeña cantidad, resultan muy peligrosos para el hormigón, pues por oxidación y posterior hidratación se transforman en ácido sulfúrico y óxido de hierro hidratado, con gran aumento de volumen. Ciertos tipos de rocas de naturaleza silícea ( por ejemplo, ópalos y dacitas ) así como otras que contienen sustancias carbonatadas magnesianas ( por ejemplo, dolomitas ) , pueden provocar fenómenos fuertemente expansivos en el hormigón en ciertas condiciones higrotérmicas y en presencias de los álcalis provenientes del hormigón ( reacción árido-álcali). Otros tipos de reacciones nocivas pueden presentarse entre el hidróxido cálcico liberado durante la hidratación del cemento y áridos que provienen de ciertas rocas magmáticas o metamórficas, en función de su


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naturaleza y estado de alteración. Por ello, cuando no exista experiencia de uso, se prescribe la realización de ensayos de identificación en un laboratorio especializado. 28.2 Designación y tamaños del árido

Sumario del Artículo 28.2 - Los áridos se designarán por su tamaño mínimo d y máximo D en mm, de acuerdo con la siguiente expresión: árido d/D. - Definición de tamaño máximo D de un árido. - Se entiende por arena o árido fino, el árido o fracción del mismo que pasa por un tamiz de 4 mm de luz de malla (tamiz 4 UNE EN 933-2:96); por grava o árido grueso, el que resulta retenido por dicho tamiz, y por árido total (o simplemente árido cuando no haya lugar a confusiones), aquel que, de por sí o por mezcla, posee las proporciones de arena y grava adecuadas para fabricar el hormigón necesario en el caso particular que se considere. - Limitaciones que debe verificar el tamaño máximo de un árido grueso. 28.3 Prescripciones y ensayos Sumario del Artículo 28.3 Además de lo indicado en 28.1 los áridos deberán cumplir las condiciones que a continuación se

indican 28.3.1 Condiciones físico-químicas

Sumario - Limitación de la cantidad de sustancias perjudiciales que pueden presentar los áridos - Limitación al contenido de ión cloruro

- Limitaciones relativas a condiciones fisicoquímicas de los áridos finos. - Los áridos no presentarán reactividad potencial con los alcalinos del hormigón (procedentes del cemento o de otros componentes). Para su comprobación se realizará, en primer lugar, un estudio petrográfico, del cual se obtendrá información sobre el tipo de reactividad que, en su caso, puedan presentar. Comentarios a 28.3.1

La presencia de compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácidos en porcentajes superiores a los límites establecidos supondría la inestabilidad potencial del árido y, por consiguiente, el peligro de su empleo para la fabricación de hormigón al poder afectar a su durabilidad. Se limita la cantidad máxima de cloruros en los áridos, al objeto e reducir el riesgo de corrosión de las armaduras, siendo más estricta la limitación en el caso del hormigón pretensado. En el caso del hormigón en masa, no se exige ninguna limitación, si bien es recomendable limitar, tanto en el árido fino como en el grueso, el contenido de cloruros expresados en Cl- al 0,15 por 100 en peso cuando se quiera evitar la aparición de eflorescencias en la superficie del hormigón. La presencia de finos arcillosos en la arena puede afectar negativamente tanto a la resistencia del hormigón como a su durabilidad, lo que se pretende evitar con las limitaciones establecidas (equivalente de arena y azul de metileno). En obras de especial responsabilidad, en cuyos áridos se detecte una reactividad potencial, se recomienda, además de los ensayos indicados en el articulado la realización de ensayos de estabilidad a largo plazo de probetas se hormigón, según la UNE 146509:99 EX. En obras situadas en ambientes especialmente favorables al desarrollo de la reacción álcali – árido (humedad y temperaturas elevadas, contenido elevado de alcalinos, etc.) así como en aquellos casos en los que no exista experiencia sobre el comportamiento del árido, se recomienda la confirmación de los resultados mediante más de un método.


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Para evaluar la reactividad del tipo álcali – sílice ó álcali – silicato en áridos de naturaleza silícea, existe también el ensayo indicado en UNE 146507:99 EX. Este ensayo no es apropiado para áridos que reaccionan lentamente.

Para estudiar la reactividad potencial de los áridos de naturaleza calcárea, existe también el ensayo de estabilidad en medio alcalino según UNE 146508:99 EX. Debe tenerse en cuenta que, debido a cuestiones de ejecución y a ciertas limitaciones técnicas, para la realización e interpretación de los ensayos de reactividad según UNE 146507:99 EX y UNE 146508:99 EX se debe recurrir a especialistas cualificados.

28.3.2 Condiciones físico-mecánicas Sumario

- Friabilidad de la arena (FA) ≤ 40. Determinada con arreglo al método de ensayo indicado en la UNE 83115:98EX (ensayo micro-Deval) - Resistencia al desgaste de la grava ≤ 40. Determinada con arreglo al método de ensayo indicado en la UNE EN 1097-2:99 (ensayo de Los Ángeles) - Absorción de agua por los áridos ≤ 5% Determinada con arreglo al método de ensayo indicado en la UNE 83133:90 y la UNE 83134:90

- La pérdida de peso máxima experimentada por los áridos al ser sometidos a cinco ciclos de tratamiento con soluciones de sulfato magnésico (método de ensayo UNE EN 1367-2:99) no será superior a la que se indica en la tabla 28.3.2. - Este ensayo, cuyo principal objeto es conocer la resistencia del árido a la helada, sólo se realizará cuando así lo indique el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares. 28.3.3 Granulometría y forma del árido Comentario Es importante que la granulometría del árido utilizado permanezca constante durante la ejecución de la obra, ya que los cambios en dicha granulometria pueden obligar a realizar ajustes en la composición del hormigón por su repercusión sobre la cantidad de cemento y de agua.

El empleo de áridos gruesos con formas inadecuadas dificulta extraordinariamente la obtención de buenas resistencias y, en todo caso, exige una dosis excesiva de cemento. Por esta razón, es decir, para evitar la presencia de áridos laminares y aciculares en una proporción excesiva, se impone una limitación al coeficiente de forma o bien al índice de lajas. Los valores límite establecidos no son muiy exigentes, por lo que sólo aquellos áridos que tengan gran cantidad de granos de forma inadecuada los incumplirán y obligarán, por tanto a recurrir a los ensayos previos que para este caso se prescriban.

28.4 Suministro Antes de comenzar el suministro, el peticionario podrá exigir al suministrador una demostración satisfactoria de que los áridos a suministrar cumplen los requisitos establecidos en 28.3. El suministrador notificará al peticionario cualquier cambio en la producción que pueda afectar a la validez de la información dada. Cada carga de árido irá acompañada de una hoja de suministro que estará en todo momento a disposición de la Dirección de Obra, y en la que figuren, como mínimo, los datos siguientes:


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- Nombre del suministrador. - Número de serie de la hoja de suministro. - Nombre de la cantera. - Fecha de entrega. - Nombre del peticionario. - Tipo de árido. - Cantidad de árido suministrado. - Designación del árido (d/D). - Identificación del lugar de suministro. 28.5 Almacenamiento Los áridos deberán almacenarse de tal forma que queden protegidos de una posible contaminación por el ambiente y, especialmente, por el terreno, no debiendo mezclarse de forma incontrolada las distintas fracciones granulométricas. Deberán también adoptarse las necesarias precauciones para eliminar en lo posible la segregación, tanto durante el almacenamiento como durante el transporte. Comentario: Con el fin de evitar el empleo de áridos excesivamente calientes durante el verano o saturados de humedad en invierno o en época de lluvia, se recomienda almacenarlos bajo techado, en recintos convenientemente protegidos y aislados. En caso contrario, deberán adoptarse las precauciones oportunas para evitar los perjuicios que la elevada temperatura, o excesiva humedad pudieran ocasionar. RESUMEN DE LOS ASPECTOS FUNDAMENTALES A CONSIDERAR EN LOS ÁRIDOS: - La forma y tamaño de los áridos influyen sobre la resistencia y calidad del hormigón. Su influencia viene determinada indirectamente por la cantidad de agua que es necesaria añadir a la mezcla para obtener la docilidad y compactación necesarias. - Se denomina superficie específica del árido, a la superficie por kilogramo de los áridos. Esta superficie es mayor o menor según el tamaño de los áridos. Cuando los áridos son pequeños su superficie es más elevada que cuando se trata de áridos son de mayor tamaño (áridos gruesos).

Si se mantiene el valor de la superficie específica del árido, la cantidad de agua que es necesaria para una docilidad y resistencia determinadas permanece constante, independientemente de la granulometría. ¿Cómo conseguir una granulometría compacta? Cuanto más pequeño sea el tamaño del árido tanto mayor será su superficie específica; se debe de tender, por tanto a alcanzar un tamaño máximo de árido, tan elevado como sea posible, e ir disminuyendo el tamaño de forma que los huecos comprendidos entre el árido grueso se vayan llenando con la mínima cantidad de árido fino.


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¿Cómo dosificar los áridos? Hay que separar el árido grueso en diferentes tamaños, para luego mezclarlo en las proporciones convenientes. El árido fino se suele combinar según dos tipos de arena.

Si se emplean áridos gruesos de formas inadecuadas, la cantidad de cemento necesaria para obtener una buena resistencia es elevada. Estas formas inadecuadas son las del tipo lajoso y su proporción en la mezcla se limita inferiormente por el coeficiente de forma de la grava.

Se entiende por coeficiente de forma de un árido el obtenido a partir de un conjunto de granos, según la relación entre la suma de sus volúmenes y la suma de los volúmenes de las esferas circunscritas a cada grano.

¿Cómo debe de ser la superficie de los áridos? La rugosidad de un árido se conoce como su textura. Una textura muy rugosa necesita una elevada proporción de finos para mejorar su docilidad. La unión entre la pasta de cemento y los áridos es tanto menor cuanto más lisa sea la superficie de los áridos; por esto para obtener eleva das resistencias es conveniente utilizar áridos de superficie granular. Por esto, y cuando el criterio de calidad de un hormigón se establece por el valor de su resistencia a compresión y para resistencias ordinarias, se recomienda el uso de áridos de superficie granular fina, que disminuyen las cantidades de agua y cemento para conseguir una docilidad adecuada. ¿Qué características básicas deben reunir los áridos? - No deben tener arcillas, limos y materias orgánicas. - En general, los áridos de baja densidad son poco resistentes y porosos. - La humedad de los áridos tiene gran importancia en la dosificación del hormigón, sobre todo si se dosifica en volumen, ya que existe un entumecimiento del árido que aumenta su volumen. Este aumento es considerable en las arenas. Al dosificar el agua de amasado hay que tener en cuenta la humedad de los áridos. - La arena de mina contiene demasiada arcilla y es necesario lavarla para su empleo en hormigón armado. - Las arenas de mar, lavadas con agua dulce, se pueden emplear en hormigón armado - Los áridos no deben reaccionar con el cemento. - No deben utilizarse nunca áridos con sulfuros oxidables, que por oxidación e hidratación se originan acido sulfúrico y óxido de hierro (de las armaduras).


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2.3.4 ADITIVOS Y ADICIONES

Se consideran los siguientes apartados:

1. Art. 29.1- EHE : ADITIVOS. COMENTARIOS

2. CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS

3. ACELERADORES DE FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO

4. RETARDADORES

5. PLASTIFICANTES

6. AIREANTES

7. PLASTIFICANTES - AIREANTES

8. HIDRÓFUGOS O IMPERMEABILIZANTES

9. OTROS ADITIVOS

10. ADICIONES

En el Artículo 29º – EHE (Otros Componentes del Hormigón ) se indica que pueden utilizarse como componentes del hormigón los aditivos y adiciones, siempre que se justifique mediante los oportunos ensayos, que la sustancia agregada en las proporciones y condiciones previstas produce el efecto deseado sin perturbar excesivamente las restantes características del hormigón ni representar peligro para la durabilidad del hormigón ni para la corrosión de las armaduras. 1. Art. 29.1- EHE : ADITIVOS. COMENTARIOS (Definición) Aditivos son aquellas sustancias o productos que, incorporados al hormigón antes del amasado (o durante el mismo o en el transcurso de un amasado suplementario) en una proporción no superior al 5% del peso del cemento, producen la modificación deseada, en estado fresco o endurecido, de alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su comportamiento. (Limitaciones en el uso de aditivos) En los hormigones armados o pretensados no podrán utilizarse como aditivos el cloruro cálcico ni en general productos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros componentes químicos que puedan ocasionar o favorecer la corrosión de las armaduras. En los elementos pretensados mediante armaduras ancladas exclusivamente por adherencia, no podrán utilizarse aditivos que tengan carácter de aireantes. En los documentos de origen, figurará la designación del aditivo de acuerdo con lo indicado en la UNE EN 934-2:98, así como el certificado de garantía del fabricante de que las características y especialmente el comportamiento del aditivo, agregado en las proporciones y condiciones previstas, son tales que produce la función principal deseada sin perturbar excesivamente las restantes características del hormigón, ni representar peligro para las armaduras. Los aditivos se transportarán y almacenarán de manera que se evite su contaminación y que sus propiedades no se vean afectadas por factores físicos o químicos (heladas, altas temperaturas, etc.). El fabricante suministrará el aditivo correctamente etiquetado, según la UNE 83275:89 EX.


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Los aditivos que modifiquen el comportamiento reológico del hormigón deberán cumplir la UNE EN934-2:98. Los aditivos que modifiquen el tiempo de fraguado deberán cumplir la UNE EN 934-2:98. Comentarios del al art. 29.1. de la EHE - Es preciso tener bien claro que los aditivos no tienen capacidad para convertir un hormigón malo en un hormigón de calidad. No pueden solucionar los inconvenientes de una baja dosificación de cemento, mala granulometría, o deficiente puesta en obra o curado del hormigón. - La proporción de los aditivos se limita 5 % del peso del cemento. Las sustancias añadidas en una cantidad superior serían consideradas como Adiciones (serán tratadas en el Art. 29.2). - La dosificación de los aditivos, requiere un cuidado especial, ya que de no ser la conveniente, puede influir en el hormigón de forma indeseable, a veces opuesta a la que se quería conseguir con el aditivo.Se recomienda por ello emplear sólo aquellos productos garantizados que suministren casas especializadas de solvencia, debiendo seguirse escrupulosamente las indicaciones de uso. - Además de su accón principal o específica, los aditivos suelen ejercier otras acciones secundarias favorables o desfavorables. El comportamiento del mismo aditivo, en la misma proporción, puede variar con las condiciones particulares de cada obra, tipo y dosificación de cemento, naturaleza de los áridos, etc. Por ello es imprescindible la realización de ensayos previos en todos y cada uno de los casos y muy especialmente cuando se empleen cementos diferentes del CEM I. Se recomienda realizar amasadas de prueba con dosis de 0; 0,5; 1 y 3 veces la dosis media prevista del aditivo - La prohibición de la utilización de aireantes para elementos pretensados mediante armaduras ancladas exclusivamente por adherencia se basa en que estos productos pueden perjudicar la adherencia entre el hormigón y la armadura.

- En relación con los plastificantes, debe tenerse en cuenta que estos productos facilitan el hormigonado y permiten una reducción en la relación agua/cemento de las masas, con el consiguiente beneficio para su resistencia; pero al mismo tiempo, pueden retrasar el proceso de fraguado y endurecimiento del hormigón. Por consiguiente, cuando se utilicen plastificantes o fluidificantes que tengan un efecto secundario de retraso del fraguado y endurecimiento del hormigón, será necesario, en general, ampliar los plazos previstos para desmoldar las piezas y, además, en el caso de hormigón pretensado, el plazo para proceder a la transferencia (transmisión del esfuerzo de pretensado del hormigón).

- El empleo de cloruro de calcio como acelerante suele ser beneficioso cuando se trata del hormigón en masa y se utiliza el producto en las debidas proporciones ( del orden de 1,5 al 2 % del peso del cemento ); pero no ocurre lo mismo en el caso de hormigones con armaduras, en los que su presencia provoca a veces y favorece siempre, fenómenos de corrosión de las mismas. Por esta razón se prohíbe su uso en el hormigón armado y pretensado.

- En sentido estricto, el contenido de agua de los aditivos que se suministran en forma líquida, debería ser tenido en cuenta para la dosificación del hormigón y el cálculo de la relación agua/cemento del mismo. Por otro lado, la fabricación del hormigón debe realizarse con un control adecuado de la cantidad de aditivo incorporado al mismo ( ya que un exceso importante de aditivo puede tener consecuencias negativas para el hormigón).


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2. CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS 1) Clasificación de según la Norma UNE - EN 934 - 2 La Norma UNE - EN 934 - 2 recoge los siguientes tipos de aditivos: 1. Reductores de agua. Plastificantes 2. Reductores de agua de alta actividad. Superplastificantes. 3. Retenedores de agua. 4. Inclusores de aire. 5. Aceleradores de fraguado. 6. Aceleradores de endurecimiento. 7. Retardadores de fraguado. 8. Hidrófugos de masa. 9. Multifuncional Otros Aditivos no incluidos en la norma UNE - EN 934 – 2 serían - Anticongelantes - Polivalentes - Aditivos para bombeo del hormigón. - etc. 2) Clasificación de los Aditivos según las propiedades del hormigón sobre las que actúan 1. Aditivos que modifican las propiedades del hormigón fresco: - Plastificantes - Aireantes. 2. Aditivos que modifican las propiedades del hormigón durante el período de fraguado y envejecimiento: - Retardadores de fraguado - Aceleradores de Fraguado - Aceleradores de Endurecimiento. - Anticongelantes 3. Aditivos que modifican las propiedades del hormigón endurecido: - Hidrófugos - Anticorrosivos - etc. 3. ACELERADORES DE FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO Son productos que, añadidos al hormigón, adelantan e! fraguado o el endurecimiento del mismo y, en general, ambos procesos a la vez. Actúan químicamente sobre el aluminato tricálcico y el silicato tricálcico, favoreciendo su hidratación. El empleo de aceleradores tiene por objeto, en general, reducir el tiempo de desmoldeo o desencofrado, lo que tiene gran importancia en elementos prefabricados. También se utilizan acelerantes en el hormigonado en tiempo frío, para conseguir que el hormigón adquiera resistencias rápidamente y contrarrestar el efecto retardador de las bajas temperaturas.


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Acelerantes de Fraguado Los aceleradores de fraguado disminuyen el tiempo que transcurre entre el estado plástico y el sólido. Entre los aceleradores de fraguado clásicos se ha utilizado el carbonato sódico, cuya dosificación óptima (que suele oscilar entre el 2 y el 5 por 100 del peso del cemento) conviene determinar en cada caso, ya que en pequeñas proporciones actúa más bien como retardador. Inconvenientes de los acelerantes de fraguado: 1) Si contienen cloruros : favorecen la corrosión de las armaduras, acelerándose en el caso de los

hormigones pretensados. 2) Sin cloruros: bajan las resistencias del 7% a 10%. Actualmente son este tipo de Acelerantede los que se usan, debiéndose tenerse en cuenta el inconveniente mencionado. 3) A priori no se puede determinar cuanto aceleran. Influye el tipo y cantidad de cemento, la temperatura, etc. No se pueden dosificar en planta. Acelerantes de Endurecimiento Se utilizan fundamentalmente para conseguir altas resistencias iniciales, reduciendo los tiempos de

desencofrado. Son aceleradores de endurecimiento: los cloruros (de calcio, de sodio, de aluminio, etc.), las bases alcalinas (sosa, potasa, amoníaco) y sus sales (carbonatos, silicatos, aluminatos, etc.). También el calor es un acelerador de fraguado y endurecimiento, así como la cantidad de agua de amasado, cuya disminución acelera el fraguado. El producto que más comúnmente ha sido empleado es el cloruro cálcico (Cl2Ca·2H2O) que,

utilizado en dosis no superiores al 2,5 por 100 del peso del cemento, es el acelerador más eficaz que se conoce, especialmente en tiempo frío. Normalmente no debe hormigonarse cuando se prevea que la temperatura en las 48 horas siguientes puede ser inferior a 0º C (lo que puede suponerse si la temperatura a las 9 de la mañana —hora solar— es inferior a +4º C).

El empleo del cloruro cálcico en dosis comprendidas entre el 1 y el 2 por 100 permite hormigonar

aunque se prevean temperaturas de -3º C (es decir, de + 1º C a las 9 de la mañana). El cloruro cálcico puede provocar, y, favorece siempre la corrosión de las armaduras, por lo que su empleo está prohibido en hormigón pretensado. En hormigón armado, la acción corrosiva es muy poco probable si se adoptan las precauciones debidas, en particular: buena dilución del producto en agua, pequeña dosis de producto, buen amasado y hormigón compacto. Deben esperarse mayores contracciones con este aditivo (hasta un 50 % más en hormigón 1:3). Lo dicho anteriormente se refiere a hormigones de cemento portland, debiendo realizarse ensayos previos cuando se emplean otros tipos de cementos. Por ejemplo, está demostrado que el cloruro cálcico es un retardador de fraguado (y la sosa un acelerador) para el cemento aluminoso. 4. RETARDADORES Actúan químicamente sobre el aluminato tricálcico y el silicato tricálcico, retardando su hidratación. Se utilizan en tiempo caluroso (para evitar juntas de hormigonado) o cuando la distancia de transporte del hormigón fresco es grande, para bombeos a largas distancias, etc. Es fundamental realizar un buen curado del hormigón tratado con estos aditivos para evitar la

desecación del hormigón. Los productos básicos empleados para retardar el fraguado del hormigón suelen ser sustancias orgánicas, principalmente lignosulfatos o hidratos de carbono. En general, las resistencias a compresión muy tempranas ( 1 a 3 días) suelen verse disminuidas, pero no así las de 28 ó 90 días, que pueden incluso resultar más elevadas que las del hormigón sin aditivos.


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Efectos secundarios: a) Aumentan manejabilidad

b) Reducen la relación a/c y aumentan las resistencias del hormigón c) Disminuyen la retracción

5. PLASTIFICANTES Son aditivos que aumentan la docilidad y trabajabilidad del hormigón sin aumentar la cantidad de agua . Son los aditivos de uso más generalizado ya que para conseguir una misma consistencia o docilidad requieren menos agua y por tanto menos cemento. En consecuencia: - Aumentan el valor de la resistencia del hormigón y disminuyen su coste, ya que se necesita menos cemento. En las plantas de fabricación de hormigón suelen utilizarse sistemáticamente, ya que el ahorro en cemento compensa el valor del aditivo. - Aumentan la docilidad y trabajabilidad del hormigón. Esto permite emplear masas que de otra forma sería casi imposible colocar en obra, o bien reducir el agua de amasado de los hormigones en beneficio de su resistencia o de la dosificación del cemento. Tipos de Aditivos Plastificantes: Existen dos tipos: 1) Plastificantes que actúan mecánica y físicamente, permitiendo una cierta retención de agua.

Son productos a base de polvos muy finos, tales como la tierra de diatomeas, la bentonita, cales grasas o hidráulicas finas, cenizas volantes y puzolanas molidas que, añadidos al hormigón, facilitan el deslizamiento de los granos en el mortero, haciendo las mezclas más trabajables. Mejoran también la impermeabilidad del hormigón y, al ser químicamente inertes, alteran poco sus restantes propiedades. Su eficacia es grande cuando el hormigón está falto de finos o contiene áridos de bajo coeficiente de forma. Pero una dosificación excesiva de estos aditivos puede disminuir las resistencias mecánicas del hormigón y aumentar perjudicialmente su retracción, debido al exceso de agua necesario.

2) Plastificantes que actúan mediante procesos físico-químicos, permitiendo una reducción de agua (en general, por modificación de la tensión superficial de la misma). Poseen más importancia e interés que los anteriores. Son denominados también fluidificantes, y están constituidos generalmente por macromoléculas orgánicas con carácter tensioactivo. Al poseer estas moléculas un extremo hidrófilo y otro hidrófobo, quedan adsorbidas y orientadas en la superficie de los granos, de lo que resulta un efecto lubricante y una defloculación o dispersión de los granos de cemento, que pueden ser así mojados con una cantidad de agua mínima.


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En la figura siguiente se aprecia en (1) la situación inicial, que consiste en un flóculo de partículas de cemento. Tras añadir el Plastificante, en (2) se observan las moléculas polares de aditivo (blancas) actuando sobre el flóculo (1), consiguiendo separarlo en partículas individuales, que se desplanzan unas respecto a otras como envueltas por un medio lubricante. Floculación (1) (2) (3) DEFLOCULACIÓN +

HUMECTACIÓN Nota: Se podría también conseguir mejorar la fluidez (trabajabilidad) de la masa de hormigón aumentando

la dosificación de agua, en lugar de usar un aditivo plastificante, pero conllevaría importantes problemas:

- Aumenta de la segregación. - Aumenta la retracción (especialmente en verano). - Disminuye la resistencia mecánica, ya que aumenta la relación agua/cemento. - Aumenta la porosidad y permeabilidad de la masa de hormigón. Se facilitan con ello los procesos

de degradación del hormigón disminuyendo su durabilidad. Entre los productos de partida más empleados como plastificantes de este tipo se encuentran los jabones de resina y el lignosulfato sódico o cálcico (subproducto de la fabricación de pasta de papel). Las características que comunican a los hormigones, mejorando sus propiedades, tanto en fresco como endurecidos, son las siguientes: - Aumentan la plasticidad de las masas - A igualdad de docilidad, reducen la relación agua/cemento. - A igualdad de relación agua/cemento, mejoran la docilidad; - Disminuyen la tendencia a la segregación durante el transporte; - Mejoran la adherencia del hormigón a las armaduras; - - Mejoran la resistencia (de un 10 a un 20 por 100 en compresión a 28 días) al disminuir el agua necesaria y forzar la hidratación a fondo del cemento; - Aumentan la durabilidad y resistencia a la abrasión del hormigón.

++

+ +


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Conviene tener en cuenta que los plastificantes suelen retrasar ligeramente el fraguado, sobre todo si se emplean en dosis elevadas, por lo que deben tomarse precauciones y retrasar el desencofrado cuando se utilizan en tiempo frío. Los plastificantes no deben emplearse con hormigones blandos o fluidos sino, por el contrario, con los secos y secoplásticos, ya que su eficacia es tanto mayor cuanto menor es la relación agua/cemento. Están especialmente indicados para hormigones bombeados y preamasados, para piezas muy densamente armadas, para hormigones vistos y, en general, para cualquier obra en que se requiera un hormigón de calidad. Si se trata de hormigón pretensado, debe comprobarse previamente que el plastificante en cuestión está exento de cloruros. Aditivos Superplastificantes Los Superplastificantes son aditivos que, sin modificar la consistencia, permiten reducir fuertemente el contenido de agua de un hormigón, lo cual permite actualmente obtener hormigones de muy elevada resistencia mecánica. Evolución

- Años 70: Melaminas y Naftalenos → Reducción de agua del 20% - 25%. - Años 90: Copolimeros de Vinilo → Reducción de agua del 30%. - Año 2000: Policarboxilatos → Reducción de agua del 40%.

6. AIREANTES Los aireantes ocluyen en la masa del hormigón infinidad de burbujas de aire, de 20 a 200 micras de diámetro, uniformemente repartidas. Los productos de partida empleados como aireantes son análogos a los citados para plastificantes reductores de agua, es decir, sustancias orgánicas del tipo resinas o aceites sulfonados que, al ser batidos con el hormigón fresco en dosis convenientes, incorporan a su masa un volumen de aire comprendido entre el 3 y el 6 por 100. Las ventajas de los hormigones con aire ocluido son las siguientes: a) Son más dóciles y trabajables, debido a la acción lubricante de las burbujas de aire. Esta propiedad tiene una notable aplicación en los hormigones de mala docilidad, como ocurre con los de áridos procedentes de machaqueo, los pobres en arena y los hormigones secos. En los hormigones ordinarios, el aireante permite reducir los áridos finos en un volumen igual al del aire incorporado, y disminuir el agua de amasado.


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b) Son más homogéneos, presentando mayor estabilidad durante el transporte, con menor tendencia a la segregación. c) Presentan mejor aspecto al ser desencofrados (menor número de coqueras y poros). d) Los hormigones aireados son más impermeables y menos absorbentes por capilaridad, debido al efecto de las burbujas de aire interceptando los capilares. e) Poseen una gran resistencia a las heladas, al actuar las burbujas como cámaras de expansión cuando se hiela el agua contenida en los capilares. Este efecto de mayor durabilidad se ilustra en la figura siguiente.

f) Tienen mayor resistencia a las aguas agresivas, como consecuencia de su menor permeabilidad y absorción capilar. Efectos Perjudiciales: - Disminuyen las resistencias entre 3% y 5% por cada 1% de aire ocluido en el hormigón.

Variación de la durabilidad en función del contenido en aire ocluido


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- Se prohíbe su empleo en hormigones pretensados, ya que reducen la adherencia de las armaduras.

Además de las aplicaciones ya citadas, resulta interesante su uso en hormigones de áridos ligeros (escorias, arcillas expandidas, pómez, perlita, etc.), en hormigones preamasados y, de una forma específica, en hormigones para pavimentos (carreteras y aeropuertos). 7. PLASTIFICANTES-AIREANTES De forma general puede decirse que todo plastificante reductor de agua es en alguna medida aireante, siendo también cierta la afirmación recíproca. No obstante, existen productos comerciales que específicamente poseen un carácter mixto, reuniendo las ventajas de ambos tipos de aditivos. Con el empleo de plastificantes-aireantes garantizados por casas de experiencia, pueden obtenerse hormigones más trabajables y de mayor resistencia mecánica y química que los hormigones ordinarios. 8 . HIDRÓFUGOS O IMPERMEABILIZANTES El agua puede penetrar en el hormigón sea por presión (depósitos, conducciones, etc.), o por capilaridad (contacto con medio húmedo). Cuando un hormigón ha sido correctamente dosificado, confeccionado y colocado, resulta en general impermeable por sí mismo, tanto más cuanto menor sea su red capilar, es decir, cuanto mayor sea su compacidad. La red capilar se forma por evaporación del agua amasado en exceso sobre la estrictamente necesaria para hidratar el cemento. Este exceso es siempre necesario para poder manejar y colocar el hormigón, debiendo ser lo menor posible. La red capilar será tanto más importante cuanto: - Menos finamente molido esté el cemento; - Mayor sea la relación agua/cemento; - Peor sea la composición granulométrica del hormigón; - Más corto sea el curado. Habida cuenta de lo anterior, pueden emplearse impermeabilizantes de masa que, al cerrar los poros mejoran la compacidad del conjunto. Pero es evidente que su efecto será nulo si tales poros y capilares no son relativamente pequeños, es decir, si el hormigón está mal dosificado o ejecutado. No es posible impermeabilizar un hormigón mal ejecutado. En la figura siguiente puede apreciarse la correlación existente entre la permeabilidad del hormigón y la relación agua/cemento, de la que se deduce que cuando se quieren conseguir hormigones impermeables, será necesario emplear una relación agua/cemento lo más baja posible.


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La función principal de estos aditivos consiste en disminuir la capacidad de absorción de agua a

través de la capilar, mediante los siguientes mecanismos: - Reducción relación a/c → Reduce la porosidad - Aumento del número de burbujas de aire en la masa de hormigón → Las burbujas interrumpen la red capilar. - Precipitan la cal libre del cemento en los huecos → taponamiento de la red capilar por precipitación de sales dentro de los poros. Entre los productos de partida utilizados como impermeabilizantes de masa pueden mencionarse las materias finas (kieselguhr, bentonitas, caliza o puzolana molida, etc.), las sales de ácidos grasos (estearatos, oleatos, etc.) y los plastificantes en general. Los impermeabilizantes aumentan, por regla general, la retracción y pueden disminuir las resistencias si poseen efecto aireante. Aparte los impermeabilizantes de masa o hidrófugos, existen impermeabilizantes de superficie, que se aplican sobre la superficie del hormigón endurecido y actúan tan sólo sobre un pequeño espesor del mismo De ellos existen en el comercio una extensa gama (resinas, siliconas, aceites y jabones, etc.) de gran número de aplicaciones. Nota: una buen procedimiento para conseguir un hormigón impermeable consiste en realizar una buena compactación del mismo. 9. OTROS ADITIVOS Existen multitud de otros aditivos, de acción simple o múltiple, con los que pueden conseguirse los más variados efectos. Cabe mencionar, entre ellos, los anticongelantes, aditivos para bombeo, expansivos o compensadores de retracción, los colorantes, los inhibidores de corrosión, polivalentes, etc. - Aditivos Anticongelantes

Disminuyen el punto de congelación del agua de amasado, permitiendo hormigonar en tiempo frío e incluso con fuertes heladas.

Si la temperatura baja, el agua no reacciona con el cemento, pero se evita la congelación del agua, y la consiguiente formación de fisuras.

Aún empleando anticongelantes se deben tomar las precauciones de un hormigonado en tiempo frío

Capilares

Menos

Capilares

Aireantes

Barreras


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Los aditivos anticongelantes suelen llevar cloruros y por tanto no deben ser usados con el hormigón pretensado ).

- Aditivos Polivalentes Poseen las siguientes ventajas - Un solo equipo dosificador - Un solo deposito receptor de aditivo - Permiten volver a aditivar - Precio competitivo - Aditivos para bombeo Permiten el bombeo de un hormigón que no era apto para bombear, disminuyendo el desgaste de

las bombas.

10. ADICIONES

Art. 29.2- EHE : ADICIONES Adiciones son aquellos materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que, finamente divididos, pueden ser añadidos al hormigón con el fin de mejorar alguna de sus propiedades o conferirle características especiales. La presente Instrucción recoge únicamente la utilización de las cenizas volantes y el humo de sílice como adiciones al hormigón en el momento de su fabricación. Con la única excepción del humo de sílice, se prohíbe el uso de adiciones de cualquier tipo, y en particu-lar, las cenizas volantes, como componentes del hormigón pretensado. Las cenizas volantes son los residuos sólidos que se recogen por precipitación electrostática o por captación mecánica de los polvos que acompañan a los gases de combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados. El humo de sílice es un subproducto que se origina en la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos eléctricos de arco para la producción de silicio y ferrosilicio. Se podrán utilizar cenizas volantes o humo de sílice como adición en el momento de la fabricación del hormigón, únicamente cuando se utilice cemento tipo CEM I. En estructuras de edificación, la cantidad máxima de cenizas volantes adicionadas no excederá del 35% del peso de cemento, mientras que la cantidad máxima de humo de sílice adicionado no excederá del 10% del peso de cemento. La cantidad mínima de cemento se especifica en 37.3.2. Comentario del al art. 29.2. de la EHE - Las Adiciones son productos que incorporados al hormigón durante su fabricación, en una

proporción superior al 5% en peso del cemento, produce una modificación en estado fresco o endurecido de sus características, propiedades o comportamiento.

- El humo de sílice ( también llamado microsílice ), dada su extrema finura y riqueza en óxido de sílicio, y en consecuencia su elevada actividad resistente, tiene aplicación fundamentalmente en la faricacón de hormigones de alta resistencia. Esta adición confiere al hormigón una elevada compacidad y resistencia mecánica; puede producir una reducción del Ph del hormigón, lo que debe tenerse en cuenta en el caso de ambientes que induzcan una importante carbonatación del hormigón. - Al ser tanto las cenizas volantes como el humo de sílice subproductos industriales, debe tenerse cuidado especial en comprobar, por parte de la central de hormigonado, su regularidad, a través del oportuno control


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de recepción de los diferentes suministros, con el fin de comprobar que las posibles variaciones de su composición no afectan al hormigón fabricado con las mismas. 29.2.1 Prescripciones y ensayos de las cenizas volantes. ( Comentario ) Las cenizas con alto contenido de óxido de calcio pueden dar origen a problemas de expansión en el hormigón, por lo que se recomienda extremar en este caso las precauciones dy controles comprobando con frecuencia la finura de las cenizas y la expansión por el método de las agujas. Las prescripciones del Articulado coinciden con las de la UNE EN 450:95. Además, en la UNE 83414:90 se dan recomendaciones para la adición de cenizas volantes a los hormigones fabricados con cementos tipo CEM I. 29.2.2 Prescripciones y ensayos del humo de sílice ( Comentario ) En la UNE 83460:94 EX se dan recomendaciones para la utilización del humo de sílice como adición en la fabricación de hormigón.


117

2.3.5 ARMADURAS Se consideran los siguientes apartados: 1. ARTÍCULO 31º- EHE: ARMADURAS PASIVAS (Sumario y Comentarios)

2. ARTÍCULO 32º EHE: ARMADURAS ACTIVAS (Sumario y Comentarios)

Las armaduras empleadas en hormigón armado son, generalmente barras corrugadas de acero de alta resistencia , alambres corrugados y mallas electrosoldadas. El empleo de armaduras de otros tipos, como perfiles metálicos laminados, requiere de esturdios especiales que han de ser particularmente cuidadosos en lo relativo a la adherencia y anclaje de los elementos metálicos. A continuación se refleja una síntesis con algunos comentarios sobre los aspectos relacionados con este trabajo, que figuran en la EHE. 1. ARTÍCULO 31º- EHE: ARMADURAS PASIVAS (Sumario y Comentarios)

31.1 Generalidades

Sumario : - Las armaduras pasivas para el hormigón serán de acero y estarán constituidas por:

a) Barras corrugadas. b) Mallas electrosoldadas. c) Armaduras básicas electrosoldadas en celosía.

- Series de Diametros normalizados. - La sección equivalente no será inferior al 95,5 por 100 de su sección nominal. - Se considerará como límite elástico del acero, fy, el valor de la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100. - Las barras y alambres no presentarán defectos superficiales, grietas ni sopladuras.

31.2 Barras corrugadas Sumario:

- Barras corrugadas, a los efectos de esta Instrucción, son las que cumplen los requisitos técnicos establecidos en la UNE 36068:94. - Prescripciones sobre la tensión media de adherencia τbm y una tensión de rotura de adherencia τbu - A efectos de control será suficiente comprobar que el acero posee el certificado específico de


118

adherencia y realizar una verificación geométrica para comprobar que los resaltos o corrugas de las barras (una vez enderezadas, si fuera preciso) están dentro de los límites que figuran en dicho certificado. - Las características mecánicas mínimas garantizadas por el fabricante, de acuerdo con las prescripciones de la Tabla 31.2.a.

Tabla 31.2.a Características mecánicas mínimas garantizadas de las barras corrugadas

Designación

Clase de acero

Límite elástico fy en

N/mm² no menor que

(1)

Carga unitaria de rotura fs en N/mm² no menor que

(1)

Alargamiento de rotura en % sobre base de 5 diámetros no menor que

Relación fs/fy en

ensayo no menor que

(2)

B 400 S Soldable 400 440 14 1,05 B 500 S Soldable 500 550 12 1,05

(1) Para el cálculo de los valores unitarios se utilizará la sección nominal. (2) Relación mínima admisible entre la carga unitaria de rotura y el límite elástico obtenido en cada ensayo. - Prescripciones sobre el ensayo de doblado-desdoblado - Marcas de identificación. - Dado que esta Instrucción sólo contempla aceros soldables, el fabricante indicará los procedimientos y condiciones recomendados para realizar, cuando sea necesario, las soldaduras. Comentario: Composición química Los límites especificados para la composición química, referida al análisis de colada, y los valores admisibles en el análisis de producto se indican en la siguiente tabla:

Tabla 6-2 Composición química: Tipos B400S y B500S

Análisis C

% máx. Ceq

1)

% máx. P

% máx. S

% máx. N 2)

% máx.

Colada 0.22 0.50 0.050 0.050 0.012

Producto 0.24 0.52 0.055 0.055 0.013

1) %Ceq = %C + (%Mn/6) + ((%Cr + %Mo + %V)/5) + ((%Ni + %Cu)/15) 2) Si existen elementos fijadores del nitrógeno, tales como aluminio, vanadio, etc., en cantidad suficiente, se pueden admitir contenidos superiores.


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31.3 Mallas electrosoldadas Sumario:

- Mallas electrosoldadas, a los efectos de esta Instrucción, son aquellas que cumplen los requisitos técnicos prescritos en la UNE 36092:96. - Se entiende por malla electrosoldada la fabricada con barras corrugadas que cumplen lo especificado en 31.2, o con alambres corrugados que cumplen las condiciones de adherencia especificadas en 31.2 y lo especificado en la tabla 31.3. - Identificación. - Características mecánicas mínimas garantizadas de los alambres

Tabla 31.3

Ensayo de tracción

Ensayo de doblado-

desdoblado α = 90° β = 20°

Diámetro de mandril D’

Designación de los

alambres Límite elástico

fy N/mm²

Carga unitaria

fS N/mm²

Alargamientode rotura (%) sobre base de5 diámetros

Relación fs/fy

B 500 T 500 550 8 1,03 8 d


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Comentario:

• Malla electrosoldada:Es el producto formado por dos sistemas de elementos (barras y alambres) que se cruzan entre sí perpendicularmente y cuyos puntos de contacto están unidos mediante soldadura eléctrica por un proceso de producción en serie en instalación fija. En las mallas no cuadradas se definen como elementos longitudinales a los de mayor longitud. Atendiendo a los elementos longitudinales se distinguen:

o Malla simple: El sistema longitudinal está constituido por una serie de elementos individuales.

o Malla doble: El sistema longitudinal está constituido por parejas de elementos tangentes. • Elemento: Cada una de las barras o alambres individuales que componen la malla. En particular se

denomina elemento de borde a cada uno de los elementos extremos de cada panel.

31.4 Armaduras básicas electrosoldadas en celosía Sumario:

- Armaduras básicas electrosoldadas en celosía, a los efectos de esta Instrucción, son aquellas que cumplen los requisitos técnicos prescritos en la UNE 36739:95 EX. - La armadura básica electrosoldada en celosía es un producto formado por tres sistemas de elementos (barras o alambres), con una estructura espacial y cuyos puntos de contacto están unidos mediante soldadura eléctrica por un proceso automático. Se compone de un elemento longitudinal superior, dos elementos longitudinales inferiores y dos elementos transversales de conexión que forman la celosía. Todos los elementos están constituidos por barras o alambres, que deben ser corrugados en el caso de los elementos superior e inferiores, y pueden ser lisos o corrugados en el caso de los elementos de conexión. - Los elementos que conforman las armaduras básicas electrosoldadas en celosía cumplirán los requisitos indicados en 31.2 cuando se trate de barras corrugadas y los contenidos en la tabla 31.3 cuando se trate de alambres, lisos o corrugados. Los alambres corrugados deberán cumplir, además, las condiciones de adherencia especificadas en 31.2. - Identificación. 31.5 Suministro Se distinguen los casos de suministro de productos certificados y no certificados.


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31.5.1 Productos certificados

Para aquellos aceros que posean un distintivo reconocido o un CC-EHE ambos en el sentido expuesto en el Artículo 1º de esta Instrucción, cada partida (90.1) de acero acreditará que está en posesión del mismo y, en el caso de barras o alambres corrugados, del certificado específico de adherencia, e irá acompañada del oportuno certificado de garantía del fabricante, en el que se indiquen los valores límites de las diferentes características expresadas en 31.2, 31.3 y 31.4 que justifiquen que el acero cumple las exigencias contenidas en esta Instrucción.

El fabricante facilitará además, si se le solicita, copia de los resultados de los ensayos de control de producción correspondientes a la partida servida. 31.5.2 Productos no certificados

En el caso de productos que no posean un distintivo reconocido o un CC-EHE, en el sentido expuesto en el apartado anterior cada partida (90.1) deberá ir acompañada de los resultados de los ensayos correspondientes a la composición química, características mecánicas y características geométricas, efectuados por un organismo de los citados en el Artículo 1º de esta Instrucción para otorgar el CC-EHE, que justifiquen que el acero cumple las exigencias establecidas en 31.2, 31.3 y 31.4, según el caso. Además, irá acompañada, en el caso de barras o alambres corrugados, del certificado específico de adherencia.

31.6 Almacenamiento

Tanto durante el transporte como durante el almacenamiento, la armadura pasiva se protegerá adecuadamente contra la lluvia, la humedad del suelo y la eventual agresividad de la atmósfera ambiente. Hasta el momento de su empleo, se conservarán en obra, cuidadosamente clasificadas según sus tipos, calidades, diámetros y procedencias. Antes de su utilización y especialmente después de un largo período de almacenamiento en obra, se examinará el estado de su superficie, con el fin de asegurarse de que no presenta alteraciones perjudiciales. Una ligera capa de óxido en la superficie de las barras no se considera perjudicial para su utilización. Sin embargo, no se admitirán pérdidas de peso por oxidación superficial, comprobadas después de una limpieza con cepillo de alambres hasta quitar el óxido adherido, que sean superiores al 1% respecto al peso inicial de la muestra. En el momento de su utilización, las armaduras pasivas deben estar exentas de sustancias extrañas en su superficie tales como grasa, aceite, pintura, polvo, tierra o cualquier otro material perjudicial para su buena conservación o su adherencia.

2. ARTÍCULO 32º EHE: ARMADURAS ACTIVAS 32.1 Generalidades

Sumario: Se denominan armaduras activas a las de acero de alta resistencia mediante las cuales se introduce la fuerza del pretensado. Sus elementos constituyentes pueden ser: alambres, barras o cordones. 32.2Características mecánicas

Sumario: - Características fundamentales que se utilizan para definir la calidad de los aceros de las armaduras activas son las siguientes:


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Comentario:

Se recomienda que el contenido porcentual de cada uno de los elementos químicos constituyentes de los aceros utilizados en las armaduras activas quede comprendido entre los valores indicados en la tabla 32.2 con el fin de conseguir que resulten aceptables sus características mecánicas:

Elemento PorcentajeMínimo

PorcentajeMáximo

C 0,58 0,88 Mn 0,50 0,90 Si 0,15 0,40 P - 0,040 S - 0,040

No existe un método de ensayo que permita determinar con suficiente garantía, y en todos los casos, la inmunidad de un acero frente a la corrosión bajo tensión, habida cuenta de los diferentes medios agresivos que pueden producir este fenómeno. Se recomienda por ello que , siempre que se prevea la existencia de un detrminado ambiente agresivo potencialmente productor de este fenómeno, se realicen ensayos ( Normas MELC ) indicativos del comportamiento del acero frente a determinados medios agresivos (sulfuros, cloruros y nitratos ) o indicativos de su susceptibilidad a la fragilización por hidrógeno (UNE 36464:86).

Cuando se trate de estructuras especiales que puedan estar sometidas a temperaturas distintas a las normales será preciso conocer como varían con la temperatura las características mecánicas adoptadas en el proyecto. La elevación de la temperatura provoca un aumento de la relajación. La disminución de la temperatura una pérdida de ductilidad.

32.3 Alambres Sumario: - Alambres de pretensado, a los efectos de esta Instrucción, son aquellos que cumplen los requisitos técnicos establecidos en la UNE 36094:97. - Prescripciónes sobre características mecánicas, obtenidas a partir del ensayo a tracción realizado según la UNE 7474:92. - Entre las características requeridas se refleja la relativa a la carga unitaria máxima fmáx que no será inferior a los valores que figuran en la Tabla 32.3.a.

Tabla 32.3.a -

Designación Serie de diámetros no-minales, en mm

Carga unitaria máxima fmáx en N/mm² no

menor que Y 1570 C 9,4 - 10,0 1.570 Y 1670 C 7,0 - 7,5 - 8,0 1.670 Y 1770 C 3,0 - 4,0 - 5,0 - 6,0 1.770 Y 1860 C 4,0 - 5,0 1.860


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Prescripciones relativas al ensayo dedoblado-desdoblado, realizado según la UNE 36461:80: - Prescripciones sobre la relajación - Diámetros normalizados de los alambres. - Las características geométricas y ponderales de los alambres de pretensado, así como las tolerancias correspondientes, se ajustarán a lo especificado en la UNE 36094-2:97. Comentario: Las características mecánicas de los alambres se consiguen, en general, mediante un tratamiento térmico de patentado, seguido de un trefilado y de un proceso de estabilizado. 32.4 Barras Sumario: - Prescripciones sobre características mecánicas, deducidas a partir del ensayo de tracción realizado según la UNE 7474:92. - Las barras soportarán sin rotura ni agrietamiento el ensayo de doblado especificado en la UNE 7472:89. - Prescripciones sobre la relajación. Comentario: Las barras que normalmente se utilizan como armaduras de pretensado son de acero de dureza natural. En ellas, si la carga unitaria de tensado no excede del 75 % del valor correspondiente a su límite elástico, la relajación puede considerarse prácticamente nula. 32.5 Cordones Sumario: - Cordones, a los efectos de esta Instrucción, son aquéllos que cumplen las los requisitos técnicos establecidos en la UNE 36094:97.

- Prescripciónes sobre características mecánicas, obtenidas a partir del ensayo a tracción realizado según UNE 7326:88 - Entre las características requeridas se refleja la relativa a la carga unitaria máxima fmáx que no será inferior a los valores que figuran en la tabla 32.5.a en el caso de cordones de 2 ó 3 alambres y 32.5.b en el caso de cordones de 7 alambres.

Tabla 32.5.a Cordones de 2 ó 3 alambres

Designación Serie de diámetros nominales, en mm

Carga unitaria máxima fmáx en N/mm2 no menor que:

Y 1770 S2 5,6 - 6,0 1.770 Y 1860 S3 6,5 - 6,8 - 7,5 1.860 Y 1960 S3 5,2 1.960 Y 2060 S3 5,2 2.060

Tabla 32.5.b Cordones de 7 alambres

Designación Serie de diámetros nominales, en mm

Carga unitaria máxima fmáx en N/mm2

Y 1770 S7 16,0 1.770 Y 1860 S7 9,3 - 13,0 - 15,2 - 16,0 1.860


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- Prescripciones sobre la relajación. - Coeficiente de desviación D en el ensayo de tracción desviada (UNE 36466:91)

- Las características geométricas y ponderales, así como las correspondientes tolerancias, de los cordones se ajustarán a lo especificado en la UNE 36094-3:97. - Número de doblados y desdoblados que deberán soportar. 32.6 Suministro 32.6.1 Productos certificados 32.6.2 Productos no certificados 32.7 Almacenamiento

Para eliminar los riesgos de oxidación o corrosión, el almacenamiento se realizará en locales ventilados y al abrigo de la humedad del suelo y paredes. En el almacén se adoptarán las precauciones precisas para evitar que pueda ensuciarse el material o producirse cualquier deterioro de los aceros debido a ataque químico, operaciones de soldadura realizadas en las proximidades, etc.

Antes de almacenar las armaduras se comprobará que están limpias, sin manchas de grasa, aceite, pintura, polvo, tierra o cualquier otra materia perjudicial para su buena conservación y posterior adherencia. Las armaduras deben almacenarse cuidadosamente clasificadas según sus tipos, clases y los lotes de que procedan. El estado de superficie de todos los aceros será siempre objeto de examen antes de su uso, especialmente después de un prolongado almacenamiento en obra o taller, con el fin de asegurarse de que no presentan alteraciones perjudiciales.


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3. ESPECIFICACIÓN DE HORMIGONES PARA INSTALACIONES DE TRATAMIENTO DE AGUA

El objetivo de este apartado consiste en la aplicación de la Normativa expuesta en el apartado anterior para determinar las características de los hormigones que deben utilizarse en diferentes estructuras de las instalaciones relacionadas con el tratamiento de agua y las aguas residuales.

Se exponen los siguientes casos: 1. Hormigón para el cuenco amortiguador y desagües de fondo de los embalses. 2. Hormigón para conducciones de transporte de agua limpia no tratada. 3. Hormigón para instalaciones de decantación. 4. Hormigón para instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino. 5. Hormigón para arquetas subterráneas y cámaras de válvulas y bombas, sometidas a condensaciones o inundaciones.

6. Hormigón para Cámaras de Purga y conducciones de desagüe de purgas de fangos con cloruros y sulfatos procedentes del tratamiento del agua. 7. Hormigón utilizado para silos de almacenamiento de sulfato de aluminio o instalaciones de saneamiento donde se produzcan condensaciones y ataques por ácido sulfúrico y sulfatos, como alcantarillas con poca pendiente, y digestores anaerobios de fangos. 8. Hormigón para interiores de edificios no sometidos a condensaciones y elementos de hormigón en masa.


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1. Hormigón para el cuenco amortiguador y desagües de fondo de los embalses.

a) Clase de exposición: IIa, E: Corrosión de origen diferente a los cloruros con humedad alta (Tabla 8.2.2 -EHE), con acciones erosivas (exposición clase E según Tabla 8.2.3 A -EHE)

b) Selección del tipo de cemento: b.1) Por el tipo de aplicación, la Tabla 2.3 (Anexo 3-RC 03), suponiendo que se construye en hormigón armado, recomienda los siguientes cementos: - Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B. b.2) Para el caso de exposición clase IIa, el Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes tipos de cemento - CEM I - CEM II (Todos los del tipo, con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - CEM III/A - CEM IV/A y CEM V

b.3) Para el caso de exposición erosiva (E), no se especifica ningún tipo de cemento en el Cuadro 3 del Anexo III- EHE . Los cementos recomendables para esta aplicación serían, por tanto, los que verifican los apartados b.1), b.2) y b.3) anteriores:

- CEM I - CEM II (Todos los del tipo con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - CEM III/A - CEM IV/A - CEM V/A


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c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,50; Mínimo contenido de cemento = 300 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E

- Hormigón armado: 30 N/mm2

e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E Para el caso 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 25 mm Elementos prefabricados y láminas: 20 mm.

f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E

- Hormigón armado: 0,3 mm


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2. Hormigón para conducciones de transporte de agua limpia no tratada (Aducción)

a) Clase de exposición IIa: Corrosión de origen diferente a los cloruros con humedad alta (Tabla 8.2.2 -EHE). En casos especiales podría ser necesario considerar la exposición química debida a sulfatos (por ejemplo en terrenos yesíferos) o la exposición tipo E (abrasión, cavitación).

b) Selección del tipo de cemento: b.1) Por el tipo de aplicación, la Tabla 2.3 (Anexo 3-RC 03), suponiendo que se construye en hormigón armado, recomienda los siguientes cementos: - Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B. b.2) Para el caso de exposición clase IIa, Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes tipos de cemento - CEM I - CEM II (Todos los del tipo, con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - CEM III/A - CEM IV/A y CEM V


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Los cementos recomendables para esta aplicación serían, por tanto, los que verifican los apartados b.1) y b.2) anteriores:

- CEM I - CEM II (Todos los del tipo con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - CEM III/A - CEM IV/A - CEM V/A c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Para la clase de exposición IIa - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,50; Mínimo contenido de cemento = 300 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E


e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa, E Para el caso 25 ≤ fck < 40 (fck en N/mm2 ) General: 25 mm Elementos prefabricados y láminas: 20 mm . f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE Para el caso de exposición Clase IIa



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3. Hormigón para instalaciones de decantación.

a) Clase de exposición IV, Qa: Corrosión con cloruros no marinos (Tabla 8.2.2 -EHE), procedentes del tratamiento de desinfección, junto con ataque químico débil (Qa) según (Tabla 8.2.3 A -EHE) debido a los sulfatos usados como coagulante y que el pH puede eventualmente encontrarse ligeramente por debajo de 6,5.

b) Selección del tipo de cemento: b.1) Por el tipo de aplicación, la Tabla 2.3 (Anexo 3-RC 03), suponiendo que se construye en hormigón armado, recomienda los siguientes cementos: - Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B. b.2) Para el caso de exposición ambiental clase IV, el Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes cementos:

- CEM I; CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II B-V) - BL I ( si es necesario por condicionantes estéticos ) - CEM II/P ( Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A)

- CEM V


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b.3) Para el caso de exposición química débil (Qa), el Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes cementos (con la característica adicional MR )

- CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V - CEM I

Los cementos recomendables para esta aplicación serían los que verifican los apartados b.1), b.2) y b.3) anteriores: - CEM I

- CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P), CEM II/A-D, CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM III, excepto el CEM III/C - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V/A Deberán poseer la característica adicional MR. c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV y Qa - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,50; Mínimo contenido de cemento = 325 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa


e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa. Para el caso de hormigón armado con 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 40 mm Elementos prefabricados y láminas: 35 mm.

f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa

- Hormigón armado: 0,1 mm.


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4. Hormigón para instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino.

a) Clase de exposición ambiental IV (Corrosión con cloruros no marinos Tabla 8.2.2 -EHE procedentes del tratamiento de desinfección), - Como medida conservadora cabría considerar en este apartado todas las instalaciones de hormigón no impermeabilizadas en contacto con agua potable a la que se ha añadido cloro para su tratamiento (decantadores, filtros, conducciones, depósitos), si bien la dosis total de cloración no suele exceder de 10 ppm en las instalaciones de tratamiento que consideramos, ni todo el cloro dosificado se halla en forma de cloruro. Podría incluirse en este apartado el hormigón utilizado en instalaciones no impermeabilizadas de: Filtros de agua, Conducciones de agua filtrada, Depósitos de agua potable y conducciones de abastecimiento.

b) Selección del tipo de cemento: b.1) Por el tipo de aplicación, la Tabla 2.3 (Anexo 3-RC 03), suponiendo que se construye en hormigón armado, recomienda los siguientes cementos: - Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B. b.2) Para el caso de exposición ambiental clase IV, el Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes cementos:

- CEM I; CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II B-V) - BL I ( si es necesario por condicionantes estéticos ) - CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A)

- CEM V


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Los cementos más adecuados para esta aplicación serían los que verifican los apartados b.1) y b.2) anteriores: - CEM I

- CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P), CEM II/A-D, CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM III, salvo el CEM III/C - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V/A c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Para clase de exposición ambiental IV: - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,50; Mínimo contenido de cemento = 325 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Para clase de exposición ambiental IV:


e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE - 25 ≤ fck < 40 (fck en N/mm2) General: 35 mm Elementos prefabricados y láminas: 30 mm. f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE

- Hormigón armado: 0,2 mm Nota: Aunque el agua potable se trata con sulfatos para el proceso de clarificación, las dosis utilizadas no justifican que se considere la exposición química del hormigón a los sulfatos, ya que no se alcanza el umbral de 200 mg SO4

2- / l (expresado como SO3) establecido para considerar ataque químico débil Qa, según la Tabla 8.2.3.B – EHE.

En el siguiente ejemplo se considera una dosis inusualmente alta de 100 ppm de Al2(SO4)3 · 18 H2O para el tratamiento de agua. (PM ( Al2(SO4)3 · 18 H2O ) = 666,4 g/mol ) 100 ppm de Al2(SO4)3 · 18 H2O = 100 mg / litro = 0,1 g / litro = (0,1/666,4) mol / litro = = 0,00015 mol Al2(SO4)3 · 18 H2O /litro = 3 * 0,00015 mol SO3 /litro = 0,00045 mol SO3 /litro = 0,00045 *80 g SO3 /litro = 0,036 g SO3 /litro

= 36 mg SO3 /litro de agua tratada


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5. Hormigón para arquetas subterráneas y cámaras de válvulas y bombas sometidas a condensaciones o inundaciones

a) Clase de exposición ambiental IIa: Corrosión de origen diferente a los cloruros con humedad alta (Tabla 8.2.2 -EHE)

b) Selección del tipo de cemento: Cuadro 3 del Anexo III- EHE ( Cementos recomendados)

- CEM I; CEM II (Todos los del tipo, con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - Bl I; BL II (si es necesario por condicionantes estéticos ) - CEM III/A; CEM IV/A y CEM V c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,60; Mínimo contenido de cemento = 275 kg/m3 - Hormigón pretensado: Máxima a/c = 0,60; Mínimo contenido de cemento = 300 kg/m3

d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE

- Hormigón armado: 25 N/mm2 - Hormigón pretensado: 25 N/mm2

e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE - 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 25 mm Elementos prefabricados y láminas: 20 mm. - fck ≥ 40 ( fck en N/mm2 ) : 20 mm f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE

- Hormigón armado: 0,3 mm - Hormigón pretensado: 0,2 mm (Adicionalmente deberá comprobarse que las armaduras activas se encuentran en la zona comprimida de la sección.)


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6. Hormigón para Cámaras de Purga y conducciones de desagüe de purgas de fangos con cloruros y sulfatos procedentes del tratamiento del agua.

a) Clase de exposición IV, Qa+E: Corrosión con cloruros procedentes del tratamiento de agua, con exposición química débil (Qa) y Abrasión (E) (Tabla 8.2.2 -EHE y Tabla 8.2.3 A -EHE). Consideramos que se trata de instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presenta un contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino, en ambientes con otras sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad lenta, y sometidos a desgaste superficial.

b) Selección del tipo de cemento: b.1) Por el tipo de aplicación, la Tabla 2.3 (Anexo 3-RC 03), suponiendo que se construye en hormigón armado, recomienda los siguientes cementos: - Cementos comunes, excepto los tipos CEM II/A-Q, CEM II/B-Q, CEM II/A-W, CEM II/B-W, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/C, y CEM V/B.

b.2) Para el caso de exposición química débil (Qa), Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda los siguientes cementos

- CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V - CEM I Los cementos anteriormente recomendados deberán poseer la característica adicional MR.


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b.3) Para el caso de exposición erosiva (E), no se especifica ningún tipo de cemento en el Cuadro 3 del Anexo III- EHE . Los cementos que verifican los apartados b.1), b.2) y b.3) anteriores serían idóneos: - CEM I

- CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P), CEM II/A-D, CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM III, salvo el CEM III/C - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V (salvo el CEM V/B) Deberán poseer la característica adicional MR. c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa + E - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,50; Mínimo contenido de cemento = 325 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa + E


e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa + E Para el caso 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 40 mm Elementos prefabricados y láminas: 35 mm. f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IV, Qa + E

- Hormigón armado: 0,1 mm.


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7. Hormigón utilizado para silos de almacenamiento de sulfato de aluminio o instalaciones de saneamiento donde se produzcan condensaciones y ataques por ácido sulfúrico y sulfatos como alcantarillas con poca pendiente, y digestores anaerobios de fangos.

a) Clase de exposición ambiental IIa, Qc: Corrosión de origen diferente a los cloruros con humedad alta (Tabla 8.2.2 -EHE) junto con ataque químico fuerte por ácido sulfúrico y sulfatos (Qc, Tabla 8.2.3 A -EHE). b) Selección del tipo de cemento: b.1) Para el caso de exposición clase IIa, elCuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda : los siguientes tipos de cemento - CEM I - CEM II (Todos los del tipo, con adición L, S, V, P, D, M, preferentemente los CEM II/A) - CEM III/A - CEM IV/A y CEM V - Bl I; BL II (si es necesario por condicionantes estéticos).

b.2) Para el caso de exposición química fuerte (Qc), el Cuadro 3 del Anexo III- EHE recomienda - CEM III; CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P) - CEM II/A-D - CEM IV (Preferentemente CEM IV/A) - CEM V - CEM I Los cementos anteriormente recomendados deberán poseer la característica adicional SR.


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Los cementos recomendables serían los que verifican los apartados b.1) y b.2) anteriores: - CEM I

- CEM II/P (Preferentemente CEM II/B-P), CEM II/A-D, CEM II/S; CEM II/V (Preferentemente CEM II/B-V) - CEM III/A - CEM IV/A - CEM V Deberán poseer la característica adicional SR. c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa y Qc - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,45; Mínimo contenido de cemento = 325 kg/m3 d) Resistencia a compresión mínima del hormigón: Tabla 37.3.2 B-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa y Qc


e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa y Qc Para el caso de hormigón armado con 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 40 mm Elementos prefabricados y láminas: 35 mm. f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE Elegimos la condición más restrictiva para el caso de exposición Clase IIa y Qc


Nota: Silos de Hormigón para almacenamiento de sulfato de aluminio La concentración de sulfatos en la disolución comercial de sulfato de aluminio utilizada como coagulante excede ampliamente el valor límite de 600 mg/l (expresado como SO3 ) recogido en la norma como límite inferior a partir del cual se deben utilizar cementos resistentes a los sulfatos. Se justifica a continuación: ( PM ( Al2(SO4)3 · 18 H2O ) = 666,4 g/mol ) Riqueza de la disolución de sulfato de aluminio = = 485 g de sulfato de alúmina / kilogramo de disolución = 485 /666,4 = 0,728 mol sulfato de aluminio / kilogramo de disolución = 3 * 0,728 = 2,183 mol de S / kilogramo de disolución = 2,183 mol de SO3 / kilogramo de disolución ( 1 mol de SO3 = 32+3*16 = 80 g) = 2,183 * 80 g de SO3 / kilogramo de disolución = 174,67 g de SO3 / kilogramo de disolución (Densidad de la disolución de sulfato de aluminio: 1,33 kg/litro; 0,75 litros/kg) = 174,67 / 0,75 g de SO3 / litro de disolución = 232,31 g de SO3 / litro de disolución = 23230 mg de SO3 / litro de disolución.

Esta misma conclusión podría aplicarse al caso del hormigón utilizado en la construcción de las cubetas de recogida de vertidos de los silos donde se almacenan el sulfato de aluminio.


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8. Hormigón para interiores de edificios, no sometidos a condensaciones y elementos de hormigón en masa.

a) Clase de exposición ambiental I: No agresiva (Tabla 8.2.3 A -EHE)

b) Selección del tipo de cemento: Cuadro 3 del Anexo III- EHE En este caso son aplicables todos los tipos de cemento c) Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento: Tabla 37.3.2 A-EHE - Hormigón en masa: Máxima a/c = 0,65; Mínimo contenido de cemento = 200 kg/m3 - Hormigón armado: Máxima a/c = 0,65; Mínimo contenido de cemento = 250 kg/m3 - Hormigón pretensado: Máxima a/c = 0,60; Mínimo contenido de cemento = 275 kg/m3

d) Resistencia a compresión mínima del hormigón : Tabla 37.3.2 B-EHE

- Hormigón en masa: 20 N/mm2 - Hormigón armado: 25 N/mm2 - Hormigón pretensado: 25 N/mm2

e) Recubrimientos mínimos de las armaduras: Tabla 37.2.4-EHE - 25 ≤ fck < 40 ( fck en N/mm2 ) General: 20 mm Elementos prefabricados y láminas: 15 mm. - fck ≥ 40 ( fck en N/mm2 ) : 15 mm f) Valores máximos de la abertura de fisura ( mm) Tabla 49.2.4-EHE

- Hormigón armado: 0,4 mm - Hormigón pretensado: 0,2 mm


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4. PROTECCIÓN Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

Se consideran los siguientes apartados: 4.1 PROTECCIÓN SUPERFICIAL DEL HORMIGÓN 4.2 MORTEROS DE REPARACIÓN

4.1 PROTECCIÓN SUPERFICIAL DEL HORMIGÓN

Se consideran los siguientes apartados: 4.1.1 INTRODUCCIÓN 4.1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS SEGÚN SU FUNCIÓN 4.1.3 SISTEMA DE IMPREGNACIÓN HIDRÓFUGA 4.1.4 SISTEMA PROTECTOR DE LA CARBONATACIÓN 4.1.5 SISTEMA CON CAPACIDAD DE PUENTEO DE FISURAS 4.1.6 SISTEMA RESISTENTE A AGRESIONES QUÍMICAS

4.1.1 Introducción Este apartado está dedicado a los productos que intervienen en los sistemas de protección superficial del hormigón para aumentar su durabilidad. La necesidad de proteger algunas estructuras de hormigón puede deberse a su baja calidad, o por estar sometidas a unas agresiones físico-químicas que el hormigón no resiste. El producto a aplicar estará en función, por una parte, de las caracteríticas del hormigón ( sobre todo de su capa superficial) y de las solicitaciones físico-químicas a que vaya a estar expuesto, y por otra, de las prestaciones que aporte cada producto. Las propiedades que confiere al hormigón el tratamiento con un producto dependen principalmente de su aglutinante y de la concentración del mismo. Lo normal no es aplicar un solo producto, sino varios por lo que se habla de “sistema de protección”. Los sistemas de protección del hormigón más utilizados son: 1. Sistema de impregnación hidrófuga. 2. Sistema protector de la carbonatación. 3. Sistema con capacidad de puenteo de fisuras. 4. Sistema resistente a agresiones químicas.


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4.1.2 Clasificación De Los Productos Según Su Función 1) Productos para impregnación hidrófuga 2) Productos para una impregnación selladora 3) Productos para recubrir Entre los diversos productos a emplear en la protección del hormigón, los hay para ser aplicados con el fin de lograr una impregnación, más o menos profunda, y los que se aplican para formar un recubrimiento, que puede ser fino (hasta 0,25 mm) o grueso, pero sin superar los 2 mm. Dentro de los productos de impregnación, hay que distinguir entre aquellos que sólo cumplen la función de reducir la absorción de agua (impregnación hidrófuga), de aquellos que pueden consolidar un soporte poroso y mejorar así el anclaje del recubrimiento (impregnación selladora). En la figura siguiente se representan los tratamientos anteriores:


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1) Productos para impregnación hidrófuga (Vease Agresiones_del_agua_al_hormigón)

Su finalidad es la de mantener seco el material impregnado, ya que, sin agua, no puede deteriorarse el hormigón. Están basados en compuestos organosilíceos, siendo los más utilizados los siloxanos, diluidos en disolventes en concentraciones del orden del 7%. Una vez evaporado el disolvente, reaccionan con la humedad formándose unos productos intermedios — silanoles —, que re accionan entre sí y con los grupos hidroxilo existentes en el hormigón. El resultado final es la adherencia al soporte de los enlaces siloxanos mientras que los grupos orgánicos — repelentes al agua —, se orientan hacia el aire

A veces también se aplican en forma de monómeros —silanos— en altas concentraciones, pero su volatilidad y elevado precio limitan su aplicación a casos especiales. 2) Productos para una impregnación selladora Los productos para una impregnación selladora contienen, generalmente, el mismo aglutinante que el recubrimiento que va a ser aplicado posteriormente. Por ello, la descripción de sus aglutinantes se haga en el apartado siguiente (Productos para Recubrir). Debido a que tienen que ser fluidos para poder penetrar en el hormigón se aplican diluidos con disolvente y no se podrá aplicar el recubrimiento, hasta que no se hayan evaporado todos sus componentes volátiles. Con modernas formulaciones, bien a base de aglutinantes epoxi o de poliuretano, que a pesar de su fluidez tienen un contenido en sólidos del 100%, se pueden conseguir impregnaciones exentas de productos volátiles, pero su capacidad de penetración está limitada a una viscosidad que difícilmente es menor de 100 cps. A una impregnación selladora se la puede denominar imprimación, si coincide en ser la primera capa que se aplica al hormigón, pero las imprimaciones que no penetran en el hormigón no son impregnaciones Para que un producto pueda impregnar un hormigón con un determinado diámetro de capilares, el tamaño de las partículas del producto debe ser menor al diámetro de sus capilares. En la tabla siguiente figura el tamaño de las partículas —moléculas— de algunos materiales que se emplean para imprimar materiales porosos. (Nota: una micra son 1.000 nanómetros.)


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Se sabe que en un hormigón pueden coexistir poros de muy diferente tamaño, según se trate de poros de gelificación (2,5-10 nm), de capilaridad (200-500 nm) o de aire (0,01-0,2 mm), y que además se pueden formar microfisuras. De lo anteriormente expuesto se deduce que los poros de gelificación, sólo se pueden hidrofugar con siloxanos y silanos. 3) Productos para recubrir Su finalidad es evitar el contacto del hormigón y los agentes agresivos a éste. Los empleados para formar recubrimientos delgados, se les conoce como pinturas o barnices, mientras que los que forman capas gruesas se las denomina simplemente recubrimientos y corresponden a productos con un alto contenido en sólidos. Para que un recubrimiento pueda cumplir su misión es imprescindible que quede bien adherido al hormigón y que proteja a éste de la carbonatación y la agresividad química ambiental. La eficacia en evitar o frenar la penetración de gases, especialmente del anhídrido carbónico depende, para un mismo espesor de película seca, del aglutinante utilizado en la fabricación de la pintura o recubrimiento y de su concentración. De ahí surge el factor µ, que indica, para un mismo espesor, cuántas veces es más grande la resistencia a la difusión de un gas a través del recubrimiento, comparado con la resistencia a la difusión que presentaría el mismo espesor de aire. Esta cuestión ha sido muy estudiada en la Universidad de Dormund (Alemania), donde se ha determinado el factor µ de una extensa lista de productos para la protección del hormigón. Conociendo el factor µ de diversos recubrimientos, en relación a la penetración del CO2 y del vapor de agua, sabremos su grado de protección frente al CO2 desde el exterior y su comportamiento a la difusión en forma de vapor, del agua existente en el hormigón. En la lista siguiente se indica el valor del factor de resistencia µ, frente a los gases citados, de algunos recubrimientos, así como también los correspondientes a un revoque y un aplacado de fibrocemento. El valor µ del aire vale 1.

Como primera conclusión de dicha tabla, hay que resaltar la elevada resistencia a la a la difusión del CO2 de las pinturas a base de polímeros en dispersión, en relación a un revoque de mortero de cemento. Si se multiplica µ por el espesor de película seca en metros E, se obtiene el espesor equivalente (frente a la difusión) de de una capa de aire Ea en metros. Ea = µ · E Klopfer considera que un recubrimiento protege de la carbonatación si su espesor equivalente de aire supera 50 metros. Esto significa, que bastaría un espesor de 50 micras (5·10-5 m) con un µ de 1·106 para proteger un hormigón la carbonatación. Para conseguir el mismo resultado con un revoque de cemento, haría falta que éste tuviera un espesor de 0,78 m (64 x 0,78 = 50).


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Otra conclusión que se puede deducir de la citada tabla, es que una mayor protección frente a la carbonatación trae como contrapartida una mayor barrera contra la difusión de vapor de agua, y por consiguiente un mayor riesgo de condensación de agua y de presión al revestimiento por detrás que puede ocasionar una pérdida de adherencia. Para evitar esta problemática, Klopfer considera que el Ea del revestimiento para el vapor de agua debería ser menor de 4 m. Este criterio, en contraste con el propuesto para la carbonatación, no coincide con el de otros autores ya que los efectos de la difusión del vapor de agua en un recubrimiento es mucho más complejo. Según Kunzel, en los resultados influye mucho el coeficiente de absorción de agua del soporte que debería ser menor de 0,5 mm/h1/2. La solución está en preparar el soporte de acuerdo al recubrimiento a aplicar. Cuanto más impermeable es el recubrimiento, más seco ha de estar el soporte y mayor su resistencia a tracción superficial. Lo ideal es que el recubrimiento se comportase como una membrana semipermeable.Por una parte, debería evitar la penetración desde el exterior de agua líquida hacia el soporte que recubre , por otra parte debe ser permeable al vapor de agua interior, de forma que la humedad que haya penetrado en el soporte hormigón ( por muy diversos motivos: grietas, cubiertas mal impermeabilizadas, ascensión capilar, humedad o vapor en la cara interior del soporte, etc ) pueda salir y evitar su efectos nocivos. Por tanto, es de gran importancia que el recubrimiento no impida la evacuación del vapor de agua existente en un hormigón, ya que de lo contrario puede ocasionarse su condensación. Ello, además de favorecer la corrosión de la armadura, puede causar la rotura del hormigón si se helase. Una alta resistencia a la difusión del vapor de agua, obligaría a aplicar el revestimiento sobre un soporte seco, y que no pueda recibir humedad a través de las zonas no revestidas. Si ello ocurriera – por ejemplo en depósitos de agua con algún orificio en el revestimiento-, una adherencia al soporte superior a 1 N/mm2, impediría que el revestimiento se desprendiese. Todos los Aglutinantes para el tratamiento protector del hormigón han de ser resistentes a la alcalinidad del mismo, ya que ésta no puede neutralizarse con ácido porque ello favorecería la corrosión de la armadura del hormigón. Por ello, la mayor parte de los aglutinantes, a partir de los cuales se ha de fabricar un producto protector del hormigón, corresponden a los polímeros sintéticos, que pueden ser clasificados en cuatro grupos: 1. Polímeros en dispersión acuosa Corresponden a diversos polímeros o copolímeros termoplásticos, base de las pinturas denominadas “plásticas”. Se caracterizan por su facilidad de aplicación, incluso en soportes húmedos, y por su secado rápido al evaporarse el agua que contienen. La máxima resistencia a la intemperie se logra con aglutinantes basados en polímeros acrílicos, dado su excelente comportamiento frente a la radiación ultravioleta. Algunos polímeros en dispersión, se han desarrollado para ser mezclados con cemento portland, y obtener así pinturas o recubrimientos hidráulico-poliméricos. 2. Polímeros en disolución Muchos de ellos corresponden a los polímeros anteriormente indicados, pero en vez de presentarse en una dispersión acuosa, están en disolución. Secan por evaporación del disolvente que contienen. Inversamente, puestos en contacto con el mismo, se ablandan y en ello se basa su buena repintabilidad. El estar en solución es por una parte una ventaja, al poder alcanzar una buena penetración en soportes porosos y por otra, un inconveniente, dado el olor e inflamabilidad de sus disolventes. Los polímeros en solución de mayor uso son los acrílicos, los copolímeros acrílico-estireno y los de caucho dorado.


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3. Polímeros reactivos en disolución o en emulsión Después de su aplicación, se inicia al principio la evaporación de los componentes volátiles y seguidamente una reacción de poliadición entre sus constituyentes o una reacción de polimerización con la humedad del aire. Al primer caso pertenecen los productos de dos componentes denominados epoxi o poliuretano, y al segundo los prepolímeros de poliuretano, que terminan de reticular con la humedad. En los productos epoxi, la reacción tiene lugar entre los “grupos epoxi” y los “hidrógenos activos” existentes en el otro componente. En los poliuretanos, la reacción tiene lugar entre los “grupos isocianato” y los “hidroxilo” de los polioles. El resultado final de reacción es un polímero termoestable. Las principales ventajas de los recubrimientos a base de epoxi, radica en su buena adherencia y la de los poliuretanos, en que con alguna de sus formulaciones se pueden lograr acabados elásticos y con otras una alta resistencia a la intemperie. 4. Polímeros reactivos 100% en sólidos Se diferencian de los anteriores en que al estar exentos de materias volátiles logran grandes espesores en una capa y el proceso de reticulación se alcanza en breve tiempo.

4.1.3 SISTEMA DE IMPREGNACIÓN HIDRÓFUGA Su principal función es reducir la absorción de agua por el hormigón. Con ello se impide la penetración de los cloruros y lluvias ácidas, se mejora la resistencia del hormigón a los ciclos de hielo-deshielo y se evitan los riesgos de acumulación de humedad por detrás de un posible recubrimiento que se aplicara. Estas impregnaciones no producen ningún cambio visible en el hormigón y reducen muy poco la permeabilidad al vapor de agua del hormigón. Como desventajas tienen la de no ofrecer ninguna protección química o mecánica al hormigón y la de no impedir la entrada de agua si el hormigón se fisura. Los productos hidrófugos más utilizados están basados en soluciones de siloxanos y en silanos.

Técnicas de ejecución 1) Preparación del soporte Como mínimo, la superficie de hormigón que vaya a recibir un tratamiento protector, debe estar exenta de aquellas sustancias, como por ejemplo las grasas y aceites empleados en los desencofrados, que impidan la penetración de la impregnación en el hormigón. El procedimiento a seguir para eliminar las manchas de grasa o aceite, así como en general la suciedad atmosférica depositada, suele ser una limpieza acuosa con ayuda de agentes tensoactivos. La profundidad que se alcanza con una impregnación de siloxanos o silanos, será tanto mayor cuanto más seco esté un mismo hormigón. Si después de la impregnación hidrófuga está prevista la aplicación de un recubrimiento, el grado de solidez del soporte ha de corresponder al que requiere el citado recubrimiento. 2) Aplicación El soporte de hormigón ha de estar seco y la temperatura en su superficie ha de ser inferior a 25°C, lo que obliga a trabajar en unas condiciones ambientales de poca humedad y evitando la impregnación en horas de mucho calor. El producto se aplica con brocha o cepillo o por proyección “air-less”. La aplicación de silanos es compatible con algo de humedad en el hormigón y reticula mejor si éste no está totalmente carbonatado.


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Dada la inflamabilidad y toxicidad de los materiales volátiles que habitualmente contiene el producto se tomarán las adecuadas medidas de seguridad e higiene, por parte del personal aplicador.

4.1.4 Sistema Protector De La Carbonatación Su principal función es la de lograr una alta reducción de la difusión del anhídrido carbónico, pero permitiendo la difusión del vapor de agua que pudiera contener el hormigón. Además de reducir la absorción de agua y la de otros agentes agresivos en solución acuosa, si el tratamiento está pigmentado, confiere a la superficie de hormigón un acabado uniforme. Este sistema no es aplicable sobre hormigón expuesto a acciones mecánicas. Un sistema bien simple frente a la carbonatación se lograría con una impregnación de copolímero acrílico en solución. Lo más usual, sin embargo, es el empleo de pinturas basadas en polímeros termoplásticos dispersión. El recubrimiento suele tener un espesor del orden de 100 micras de película seca y se obtiene aplicando dos capas de pintura. En algunas obras, será necesaria la aplicación previa de una impregnación hidrófuga o selladora.

Técnicas de ejecución 1) Preparación del soporte E1 hormigón ha de estar exento de cualquier materia que impida o dificulte 1a adherencia del tratamiento. Además de las grasas y aceites, tendrán que eliminarse las partes débiles existentes en la superficie del hormigón, como por ejemplo la lechada de cemento o pinturas desconchadas. El procedimiento más usual sería una limpieza con agua a presión, y si así no fuera suficiente, se aumentaría aún más la presión o se incorporaría árido silíceo. La resistencia a tracción superficial ha de ser como mínimo de 0,5 N/mm2. 2) Aplicación Sobre soportes todavía húmedos, bien a causa de lluvias o por haberse empleado un procedimiento de limpieza acuosa, sólo se pueden aplicar pinturas al agua pero éstas no terminarán de endurecer hasta que la humedad del soporte se haya evaporado. Sobre soportes secos se puede aplicar una impregnación selladora y nada más, o después de la citada imprimación proceder a aplicar un recubrimiento. Ejemplos del primer caso son los tratamientos basados en aplicar polímeros acrílicos en solución a un hormigón expuesto a la intemperie. La impregnación selladora antes del recubrimiento está justificada tanto para fijar polvo que todavía existiese sobre el hormigón como para aminorar un exceso de porosidad, y con ello mejorar la adherencia del recubrimiento. Cuando se prevea que pueda entrar humedad por detrás del recubrimiento, se deberá aplicar previamente una impregnación hidrófuga, sobre el soporte seco. Con ello además se evita que, si hay sales éstas actúen.

4.1.5 Sistemas Con Capacidad De Puenteo De Fisuras

Su principal función es la de absorber movimientos de las fisuras existentes o puentear las nuevas fisuras que aparezcan. Según el ancho de la fisura a puentear se establecen tres tipos de sistemas: 1) Puenteo hasta 0,15 mm. 2) Puenteo hasta 0,30 mm. 3) Sistemas con alta capacidad de puenteo de fisuras


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1) Puenteo de Fisuras Hasta 0,15 mm. Se obtienen con recubrimientos elásticos a base de polímeros en dispersión y en espesores superiores a 300 micras. También se pueden lograr con cemento modificado con polímeros en dispersión en espesores superiores a 2 mm. En ambos casos, el coeficiente de resistencia a la difusión del vapor de agua no es muy alto, por lo que no se prevén problemas de retención de humedad en el hormigón. La resistencia a acciones mecánicas de estos recubrimientos es baja. 2) Puenteo de Fisuras Hasta 0,30 m Pueden obtenerse con recubrimientos elásticos a base de polímeros en dispersión, pero reforzados con tejidos o con recubrimientos basados en elastómeros de poliuretano en espesores superiores a 1 mm. Estos tipos son más resistentes a la difusión del vapor de agua y presentan una mayor resistencia a las acciones mecánicas.

Técnicas De Ejecución 1. Preparación del soporte El hormigón a tratar ha de tener como mínimo una resistencia a tracción superficial de 0,8 N/mm2 Ello obligará, en algunas ocasiones, a un saneado del hormigón más severo, como un chorreado de arena u otros procedimientos mecánicos. 2. Aplicación Requieren un soporte sin huecos, por lo que si los hubiere deberán masillarse previamente. Para los recubrimientos elásticos a base de polímeros en dispersión, sirven las indicaciones dadas para el Sistema de protección contra la carbonatación, en relación a los posibles tratamientos previos de impregnación. El refuerzo del recubrimiento con un tejido, además de obligar a un espesor más uniforme, mejora la capacidad de puenteo. Para los denominados “cementos elásticos”, es importante que la mezcla de los dos componentes se ajuste a las indicaciones del fabricante, recomendándose también el refuerzo con una malla. La mayor elasticidad se logra con las formulaciones basadas en poliuretanos —en las que ha habido grandes avances en los últimos años—, tendentes a aminorar los poros que pudieran formarse a causa de la presencia de humedad en el sopor te o en la mezcla a aplicar. Una elasticidad intermedia y que tiene buena adherencia se ha logrado en formulaciones mixtas de epoxi y poliuretano. La mayor seguridad para puentear la aparición de una fisura, se logra aumentando la cohesión del recubrimiento y debilitando ligeramente su adherencia. Normalmente se utilizan recubrimientos elásticos, generalmente armados con fibra, lo que conlleva que su cohesión supere a la adherencia al hormigón. 3) Sistemas Con Alta Capacidad De Puenteo De Fisuras Su principal función es la de puentear fisuras de 1 mm, bien procedentes de movimientos de las existentes o por formación de unas nuevas. Según se tenga o no que recubrir con aglomerado asfáltico se establecen dos tipos de sistemas:

- Con capa de rodadura asfáltica. - Sin capa de rodadura asfáltica.

En el primer caso, el recubrimiento no debe ser afectado por el aglomerado extendido en caliente, y se obtiene con formulaciones basadas en epoxi. En el segundo, deberá resistir a la abrasión a que va a estar expuesto y en algunas ocasiones a la acción de la intemperie. Se obtiene generalmente con formulaciones basadas en los elastómeros de poliuretano. En ambos casos el espesor de recubrimiento ha de superar los 2 mm.


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Técnicas De Ejecución

La resistencia a tracción superficial del hormigón debe ser como mínimo de 1 N/mm2. Una vez aplicada la impregnación selladora, se masillan los orificios superiores a 5 mm con un mortero basado en epoxi u otro polímero reactivo. Finalmente se extiende el recubrimiento elástico.

4.1.6 Sistems Resistente A Agresiones Químicas Su principal función es proteger al hormigón de los ataques químicos a que va a estar expuesto y también de las posibles acciones mecánicas, por lo que se derivan dos tipos de sistemas: a) No resistentes a acciones mecánicas. b) Resistentes a acciones mecánicas. a) No resistentes a acciones mecánicas Se caracterizan por su impermeabilidad al agua exterior y por reducir mucho la difusión de vapor de agua. El recubrimiento suele tener un espesor mínimo de 500 micras y una resistencia aceptable a la abrasión. Este sistema se logra, generalmente, aplicando productos a base de polímeros reactivos epoxi o poliuretano. b) Resistente a acciones mecánicas Requiere un mayor espesor - entre 1 y 3 mm - y la incorporación de áridos al aglomerante del recubrimiento para conseguir una mayor resistencia al impacto y a las acciones mecánicas en general.

TÉCNICAS DE EJECUCIÓN 1) Preparación del soporte Se requiere un hormigón bien sólido y seco. La solidez es cuantificable en una resistencia a la tracción superficial mínima de 1 N/mm2. Si no fuera así, habría que lograrlo bien mediante un saneado mecánico y con una impregnación previa del aglutinante del recubrimiento. Bien diluido con disolvente o con aglutinantes 100% de sólidos con baja viscosidad. Si el hormigón sólo va a estar expuesto a ácidos, es posible preparar el soporte con una limpieza ácida, seguida de un enjuagado con agua a presión que eliminase los restos de ácido. 2) Aplicación a) No resistente a acciones mecánicas Si se tratase de proteger de una atmósfera ligeramente ácida, podría ser suficiente con varias capas de pintura al caucho clorado o de epoxi en emulsión, pero cuando la agresión química es superior, el espesor mínimo de recubrimiento ha de ser de 500 micras y para lograrlo de una forma mas rápida, se hace uso de formulaciones con un contenido en sólidos del 100%, a base de epoxi o poliuretano.


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b) Resistente a acciones mecánicas Se llevan a cabo con formulaciones epoxi con un contenido en sólidos del 100%. Después de una impregnación con un producto de baja viscosidad, se procede a la aplicación del recubrimiento en espesores de entre 1 y 3 mm. De acuerdo a las necesidades, se puede conferir un acabado de fácil limpieza o con propiedades antideslizantes.


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4.2 MORTEROS DE REPARACIÓN

Se consideran los siguientes apartados: 4.2.1 INTRODUCCIÓN 4.2.2 TÉCNICAS DE REPARACIÓN COMUNES 4.2.3 MORTEROS HIDRÁULICOS 4.2.4 MORTEROS HIDRÁULICOS POLIMÉRICOS

4.2.5 MORTEROS POLIMÉRICOS TERMOESTABLES 4.2.6 ELECCIÓN DEL SISTEMA DE REPARACIÓN 4.2.1 Introducción Una estructura de hormigón puede presentar fisuras provocadas por la oxidación de la armadura o simplemente, haber tenido una apreciable pérdida de material. En estas circunstancias, y una vez saneado el hormigón, se hace necesaria la reposición del volumen de hormigón desaparecido, siendo esa la función de los morteros de reparación. Morteros, entendidos en el amplio sentido de la palabra, ya que incluyen desde productos para rellenar espesores delgados (masillas), hasta grandes gruesos (microhormigones). El presente apartado tratará sobre los sistemas de reparación con estos morteros. La CEN considera como morteros de reparación “tanto a los productos que se aplican sobre una superficie de hormigón para restaurar el aspecto geométrico o estético de la estructura y su durabilidad, como a aquellos que además restauran la integridad estructural”. La aplicación de los primeros es relativamente sencilla ya que su finalidad es la de evitar futuros deterioros en la es estructura y al propio tiempo conferirle un mejor aspecto. Los segundos, al cumplir una función estructural resistente, requieren una mayor tecnología en los productos a emplear y en el proceso de ejecución. En un principio podría considerarse que, para la reparación de un hormigón, debería emplearse un mortero de la misma naturaleza o sea una simple mezcla de cemento portland y áridos amasado con agua. La experiencia confirma que estos morteros pueden ocasionar muchos problemas, siendo el más frecuente, su falta de adherencia como resultado de la retracción de fraguado. Para evitar éste y otros problemas y sobre todo conseguir la reparación más idónea para cada caso, se ha desarrollado una extensa gama de morteros de reparación que, atendiendo a la composición de su conglomerante, se han clasificado ni tres grandes grupos: 1) Morteros Hidráulicos (MH) 2) Morteros Hidráulicos Poliméricos (MHP) 3) Morteros de Poliméricos termoestables (MPT)


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4.2.2 TÉCNICAS DE REPARACIÓN COMUNES Dentro de las técnicas de ejecución hay dos que son comunes y previas a la aplicación de cualquiera de los tipos de morteros: 1) Saneado del hormigón a reparar 2) Protección antioxidante de la armadura. 1) Saneado Del Soporte Es la base de una buena reparación. Con frecuencia, se observan fallos en trabajos de reparación de estructuras, que han sido causadas por no habérsele prestado la atención requerida durante la preparación del soporte. En el saneado de una estructura de hormigón hay que eliminar, como mínimo, todo lo que no sea sólido así como también el hormigón, que recubre la armadura oxidada o tenga un porcentaje de cloruros superior al 0,1%. La armadura debe quedar al descubierto en toda su superficie. 2) Protección Antioxidante De La Armadura La armadura que ha quedado a la vista, bien porque ya lo estaba o como resultado del saneado del hormigón, deberá limpiarse, y recibir un tratamiento que la proteja de la oxidación. La mejor preparación del acero se logra con un chorreado de arena hasta alcanzar un grado Sa 2,5. Ello, es tanto más necesario, cuanto más expuesta esté la obra a un ambiente marino o industrial. En ambientes menos agresivos y para espesores de recubrimiento superiores a 20 mm, se puede limpiar con un cepillo metálico. A continuación y antes de cuatro horas y si está al lado del mar antes de una hora, ha de recibir un tratamiento que impida su oxidación y al mismo tiempo sea compatible con el material de relleno. Hay dos procedimientos para evitar la oxidación de la armadura y cada uno de ellos está relacionado con el material de relleno a emplear. Uno de ellos tiene como función el de volver a pasivar la armadura y se aplica cuando el mortero de relleno es hidráulico. Para ello se aplica un recubrimiento a base de cemento portland modificado con polímeros para mejorar substancialmente la adherencia y frenar la carbonatación del cemento (ver 4.5.1). Se aplica en dos capas y la segunda, cuando todavía permanece fresca, sirve de imprimación del mortero. El otro procedimiento tiene como función el de impermeabilizar la armadura para evitar que el agua y los cloruros lleguen a la misma. Es el que se aplica cuando se tiene que rellenar con un mortero epoxi. La impermeabilización se logra con dos capas epoxi con un contenido en sólidos del 100%. Hay dos formas de llevarlo a cabo, que dependen del tipo de trabajo a realizar. Si después de chorrear conviene reparar con mortero epoxi, la segunda capa epoxi es la que también sirve de imprimación del hormigón para el mortero epoxi, que ha de ser aplicado mientras se mantiene pegajoso, o sea, dentro de su tiempo abierto de adherencia (TAA). Si no da tiempo a aplicar el mortero dentro de su TAA, hay que espolvorear árido silíceo de un tamaño entre 0,2 y 0,4 mm después de la primera capa, y esperar a cuando se tenga que rellenar con mortero epoxi, para volver de nuevo a aplicar la capa epoxi. Previamente se eliminarían con un cepillo los áridos mal adheridos. La protección antioxidante epoxi, es imprescindible en las reparaciones con mortero epoxi y está justificada en aquellas reparaciones hidráulicas, en las que se prevea que puedan permanecer en el hormigón de la estructura iones cloruros o puedan entrar de nuevo. Si la sección de la armadura ha disminuido en más de un 10% o no es suficiente para las cargas a que va a estar expuesta la estructura, habrá que aumentar dicha armadura o sustituirla por una nueva.


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4.2.3 Morteros Hidráulicos 1) Definición y tipos Son productos basados en un conglomerante hidráulico en polvo y áridos, que cuando se mezcla con la cantidad adecuada de agua, endurecen por una reacción de hidratación para dar un mortero u hormigón con unas determinadas propiedades mecánicas al cabo de unas horas o días. Generalmente el conglomerante empleado es el cemento portland. y se suministra en dos tipos que se distinguen con la denominación PA o P, según contengan o no aditivos activos, y en tres categorías(35, 45 y 55, corresponden a la resistencia a compresión en N/mm2 que se exige a un mortero preparado con cada uno de esos cementos a los 28 días). Cuando se requiere un mortero que fragüe rápido se ha empleado cemento aluminoso que tiende a ser sustituido, y principalmente para trabajos a bajas temperaturas, por cementos a base de fosfato de magnesio. De la misma forma que en una obra de hormigón nuevo, a la mezcla de cemento y áridos, se le añaden diversos aditivos y fibras para hacerlo más resistente y duradero, éstos también pueden incorporarse a los morteros de reparación. De todos ellos hemos de destacar aquellos que modifican la composición del cemento y que se conocen por “polvos activos”. Están constituidos por óxido de sílice, que al reaccionar con el hidróxido cálcico que se libera en el fraguado del cemento portland forma silicato cálcico mucho más resistente al agua. E1 polvo activo más empleado es el que se añade en la fabricación del cemento tipo PA durante la molienda del clinker. Suele ser ceniza volante procedente de las centrales térmicas. El polvo activo más eficaz es el humo de sílice, llamado también microsílice, que procede de las acerías y que se caracteriza por su pureza en óxido de sílice y por su pequeño tamaño de partículas - 0,1 micras - que al rellenar huecos que pudieran crearse entre los gránulos de cemento confiere una alta resistencia mecánica y una baja permeabilidad al agua. Los morteros pueden extenderse y alisarse manualmente —a llana—, o ser vertidos dentro de unos moldes o encofrados, o ser proyectados. 2) Técnicas de ejecución Dependen mucho de la profundidad que alcanza el deterioro del hormigón. Se consideran daños ligeros cuando no superan los 5 mm y graves cuando alcanzan la armadura. Entre ambos se situarían los daños medios. Hay dos cuestiones que afectan a las diversas técnicas de aplicación de los morteros hidráulicos de reparación estructural. Una está relacionada con el espesor a reparar, ya que si supera los 20 mm y no hay armadura, habrá que fijar al hormigón a tratar un mallazo soldado. La otra con la adherencia. Para que ésta sea aceptable, sin necesidad de aplicar un adhesivo epoxi al hormigón, éste debe tener una rugosidad de al menos 5 mm. De ahí que el chorro de arena no sea suficiente para preparar el soporte y se requieran otros medios mecánicos como el picado neumático o el agua a alta presión.


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4.2.4 Morteros Hidráulicos Poliméricos Se diferencian fundamentalmente de los hidráulicos en que su conglomerante, el cemento portland, está modificado con unos polímeros en un porcentaje en sólidos igual o superior al 5% pero sin sobrepasar el 20%. Ello repercute favorablemente durante el proceso de aplicación y fraguado, así como en las propiedades finales que, para un buen MHP son las siguientes: - Mayor adherencia sobre la superficie a reparar. - Mayor resistencia a ambientes ácidos. - Mayor resistencia a tracción y a flexotracción. - Menor permeabilidad al agua. - Menor permeabilidad al CO2 y por tanto una reducción de la carbonatación. La resistencia a la compresión también puede ser superior, si el mortero hidráulico carece de agentes reductores de la relación agua/cemento. El módulo de elasticidad a compresión y el coeficiente de dilatación térmica prácticamente no se modifican. En capas de mortero inferiores a 2 cm, la presencia de polímeros en dispersión favorece la retención de agua, y con ello un menor riesgo de fisuración durante el secado y un mejor curado. La confirmación de ésta y otras ventajas es tanto más espectacular cuanto más delgada sea la capa a aplicar. Como ejemplo tenemos la protección antioxidante de armaduras. Si se aplican dos lechadas de cemento sobre una plancha de acero, en la que una sólo se ha mezclado con agua y a la otra se le ha añadido el polímero adecuado, una vez transcurridas las 48 horas, se puede observar como la lechada con agua se puede “llevar con la mano” y la modificada con polímeros, no sólo resiste al frote húmedo, sino que además presenta una elevada adherencia al acero. Aunque es posible fabricar morteros hidráulicos poliméricos en la propia obra, incorporando el polímero en dispersión acuosa al mortero hidráulico, la tendencia es a emplear MHP preparados en fábrica; bien predosificados en dos componentes, o en un solo componente, en el que el polímero está en forma de polvo redispersable junto con el cemento y áridos. Para casos muy especiales, como por ejemplo en morteros que requieran adherirse sobre soportes húmedos, se modifica el cemento con emulsiones de adhesivos epoxi, resultando un conjunto de tres componentes.


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4.2.5 Morteros Poliméricos Termoestables Definición y familias Sus aglomerantes están constituidos por unos polímeros líquidos — habitualmente denominados resinas— que se presentan en dos componentes y tras una reacción exotérmica, se solidifican y se transforman en un polímero termoestable. Dentro de las familias de polímeros termoestables, los más utilizados son los epoxi. Se llaman así porque el componente base está formado por un polímero líquido que contiene grupos epoxi y que endurece por adición de otro componente que constituye el endurecedor. La otra familia de morteros poliméricos que se emplea en la reparación, se basa en resinas de poliéster no saturado entre las que se incluyen las acrílicas reactivas. Se caracterizan por contener monómeros que por una parte le confieren baja viscosidad pero también una volatilidad, antes de finalizar el endurecimiento, que varía en función de la temperatura alcanzada durante la reacción y puede perjudicar a su adherencia. Una de sus ventajas es su rápido endurecimiento, pero ello es más bien un inconveniente en zonas calurosas ya que se propciaría una reacción demasiado rápida. El principal uso de los morteros de poliéster es para el anclaje de elementos metálicos. En este apartado sólo nos vamos a referir a los morteros epoxi. Tipos de morteros epoxi Según los componentes que intervienen en la formulación, se pueden obtener aglomerantes con muy diferentes propiedades tanto en lo que se refiere a su proceso de aplicación, como a las que adquiere una vez endurecido. Se podrían diferenciar tres tipos de mortero epoxi: a) Mortero epoxi no estructural. Sería el empleado para cumplir unas funciones más bien cosméticas. b) Mortero epoxi estructural. Requiere un módulo de elasticidad a compresión que sea lo más similar al del hormigón a reparar, o sea alto. Si ha de estar ex puesto a un calor ambiental necesita una buena resistencia a fluencia, o sea, una alta temperatura de termodistorsión (4.9.2). c) Mortero epoxi para suelos. Dado que han de estar sometidos a impactos, el mortero epoxi a emplear deberá tener un módulo de elasticidad a compresión bajo y con ello una alta resistencia al impacto (4.9.4). En cuanto a las necesidades de puesta en obra, tanto puede requerirse una formulación fluida o tixotrópica, como un endurecimiento a bajas o a altas temperaturas. Aplicación del mortero epoxi Sobre un soporte seco y sólido, se aplica una imprimación epoxi, que muchas veces coincide con la composición del aglomerante, y a continuación, mientras permanece pegajosa (TAA), se extiende el mortero. Se recomienda que tanto la imprimación como los tres componentes del mortero sean del mismo fabricante. La técnica del relleno en muros o techos, se realiza a llana y en capas sucesivas por el sistema de “fresco sobre fresco”, o de una sola vez previa colocación de un encofrado y posterior compactación del mortero. Para facilitar la aplicación a llana en techos, se recomiendan morteros de baja densidad, obtenidos con áridos ligeros. El interior de los encofrados deberá tratarse con grasa o recubrirse con una lámina de polietileno, para evitar que el mortero se adhiera a los mismos. En el caso de grandes volúmenes de mortero epoxi, habrá que tener muy en cuenta los problemas derivados de la “retracción de fraguado”. No se trata, como ocurre con los morteros hidráulicos o los de poliéster de una evaporación de volátiles, sino de una retracción por causas térmicas durante el fraguado. Dado que la reacción de los componentes del aglomerante epoxi es exotérmica, la temperatura


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alcanzada por el mortero será, para una misma formulación, tanto más alta cuanto mayor sea el volumen aplicado de mortero y más alta la temperatura ambiental. Después de alcanzar la máxima temperatura, se inicia un enfriamiento y con ello una retracción térmica, que provoca un esfuerzo de cizallamiento en el soporte de hormigón, que si supera a su propia cohesión se produce el desprendimiento del mortero por rotura del hormigón superficial. Fallos como el indicado, se pueden producir en la reparación de grandes volúmenes de morteros en suelos. Para evitarlos, además de una buena preparación del soporte, se requiere el empleo de morteros epoxi de lento fraguado y evitar que de una sola vez se rellenen grandes volúmenes. Valoración de las Propiedades de los Morteros Epoxi a) Resistencias mecánicas Con los morteros epoxi es fácil alcanzar unos valores de resistencia a compresión y a tracción superiores al del hormigón a reparar. Los ensayos se realizan en probetas de 4 x 4 x 16, que se han almacenado a 23°C y 65% de H.R. el primer día, y los 6 días siguientes a 23°C y 50% de H.R. Se rompe primero a flexotracción y a los dos trozos rotos se les adapta una plancha de acero de 4 x 4 y poder así obtener dos valores a compresión.

Si el mortero epoxi se ha de emplear en la reparación estructural de un hormigón que va a estar expuesto a temperaturas superiores a 25°C, habrá que tener en cuenta el módulo de elasticidad E a compresión. El módulo E estático, se obtiene adhiriendo unos extensómetros, strain gauges, a los lados y midiendo las deformaciones que experimenta la probeta al someterla a compresión. Los resultados se van reflejando en una gráfica que expresa la deformación unitaria en función de la carga aplicada. b) Fluencia sometida al calor Aunque con un mortero epoxi, bastante cargado de árido, se puede obtener un módulo de elasticidad a compresión próximo al de un hormigón, las diferencias se acrecientan con el aumento de la temperatura, tal como puede observarse en la figura siguiente:


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De la citada figura, lo más destacable es el rápido descenso en el módulo E cuando se alcanza una temperatura, que se denomina de termodistorsión (TTD) o Heat deflection temperature (HDT). Se trata de dos formulaciones epoxi con un alto TTD. Una para aplicar a llana con un 85% de carga que presenta un TTD de 75°C y la otra autonivelante, con 60% de carga y un TTD de 65°C. c) Coeficiente de dilatación térmica La dilatación o contracción lineal por efectos térmicos de un mortero epoxi con un contenido en carga del 87,5%, es casi el doble del hormigón que va a actuar de soporte. Esta diferencia aumenta a medida que disminuye el porcentaje de carga y se eleva la temperatura, como se observa en la figura anterior. Las diferencias del coeficiente de dilatación entre el hormigón y el mortero epoxi, motivan unas tensiones que pueden afectar a su unión, si no se ha seleccionado el mortero epoxi adecuado y no se han previsto unas juntas a unas determinadas distancias. Para la determinación del coeficiente de dilatación térmica se confeccionan probetas prismáticas, dotadas de índices en sus extremos para la medida de su longitud a diferentes temperaturas. d) Resistencia al impacto Un procedimiento práctico y realizable en la propia obra, es dejar caer una bola metálica de 5 kg desde diversas alturas empezando por 1 metro. Se observa y mide el diámetro de la huella dejado en cada impacto. El ensayo finaliza una vez que se rompe el hormigón soporte o el mortero epoxi. Como ensayo de mayor precisión para realizar en laboratorio está el que se obtiene con la máquina pendular Izod. Seguridad e Higiene El componente epoxi de los morteros epoxi es causa de irritación de la piel. Pero lo peor está en algunos endurecedores, que o bien son tóxicos, o tienen propiedades corrosivas. En las etiquetas de los envases en que se suministra el producto ya figura el perjuicio que puede ocasionar a la salud si no se toman las debidas precauciones durante su aplicación.


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4.2.6 Elección del Sistema de Reparación Una vez saneado el soporte y protegida la armadura de la oxidación, habrá que observar si existen fisuras que requieran ser inyectadas y en caso afirmativo proceder a la restauración del hormigón fisurado por inyección. A continuación se ha de recuperar el volumen desaparecido del hormigón. Para decidir el tipo de mortero a utilizar se han de establecer las características que se requieran para cada obra en concreto y contrastarlas con las que pueden ofrecer los diversos materiales de reparación. Las características más relevantes a tener en cuenta son las siguientes: a) Espesor a aplicar y área del mismo. b) Resistencia mecánica requerida y temperatura máxima ambiental a que va a exponerse. c) Agresividad química a que ha de someterse. d) Condiciones de temperatura y humedad, tanto ambiental como en el soporte, durante el proceso de reparación. e) Tiempo disponible para que la reparación pueda llevarse a cabo. f) Coste de los diferentes sistemas de reparación. Una idea orientativa de las propiedades que se pueden lograr con un mortero epoxi en comparación a un mortero hidráulico figura en la tabla siguiente:

El alto margen que se da a la mayoría de los valores se debe a que se incluyen tanto a los morteros con alta tixotropía como los fluidos (grouts). Dentro de los morteros hidráulicos se incluyen los hidráulicos poliméricos y el hormigón. De los morteros epoxi, los únicos valores que pueden ser motivo de preocupación en una reparación estructural, es cuando ésta está expuesta al calor. De ello se trata en el punto siguiente. Una orientación sobre los morteros a aplicar, en función del espesor a rellenar y el tamaño del área a reparar, se puede deducir de la tabla siguiente:


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De las dos tablas y de algunos comentarios indicados anteriormente, se deducen los siguientes puntos: - Los morteros epoxi, tienden a ser usados para pequeños volúmenes o cuando el espesor sobre la armadura es inferior a 12 mm, ya que son los que confieren una mayor impermeabilidad frente al agua. Son imprescindibles en un ambiente químico agresivo y se recomiendan cuando sea prioritario alcanzar altas resistencias en poco tiempo o deba realizarse el trabajo por debajo de 0°C. Son también los morteros que requieren una mano de obra más cualificada para su aplicación. - Los morteros hidráulicos poliméricos constituyen el sistema generalmente más utilizado para espesores comprendidos entre 5 y 25 mm y han ido sustituyendo a los morteros epoxi en algunas de sus aplicaciones. En las lámingas siguientes se muestra con imágenes el proceso de Reparación del Hormigón Aramado


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ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN / PROTECCIÓN Y REPARACIÓN

Fases de la Reparación: Situación Inicial

3. Aparición Daños Externos

2. Corrosión Armadura

SSuullffaattooss

OOttrrooss

CCOO22

AAgguuaa

CClloorruurrooss

1. Ataque Diverso


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1. Saneado, Limpieza y Protección Antioxidante

1) Saneado del Hormigón 2) Limpieza de la armadura

- Debe eliminase todo lo que no sea sólido así como también el hormigón, que recubre la armadura oxidada o que tenga un porcentaje de cloruros superior al 0,1%. - La armadura debe quedar al descubierto en toda su superficie

3) Protección Antioxidante

- Se recomienda un chorreado de arena hasta alcanzar un grado Sa 2,5. - En ambientes menos agresivos y para espesores de recubrimiento superiores a 20 mm, se puede limpiar con un cepillo metálico. - A continuación ha de aplicarse una protección antioxidante a la armadura.

- Ha de ser compatible con el material de relleno. Sistemas de Protección: 1) Recubrimiento a base de cemento portland modificado con polímeros para mejorar la adherencia y frenar la carbonatación. 2) Dos capas epoxi con un contenido en sólidos del 100%, cuando el relleno se realiza con mortero epoxi.



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2. Regeneración: Morteros de Reparación

• Su finalidad consiste en reponer el volumen de hormigón perdido, tanto fisuras provocadas por la oxidación de la armadura como otros casos de apreciable pérdida de material. • Incluyen desde productos para rellenar espesores delgados (masillas), hasta grandes gruesos (microhormigones). De éstos últimos se trata a continuación • La experiencia demuestra que no es adecuado el uso de un mortero de las mismas características del hormigón que va repararse, o sea una simple mezcla de cemento portland y áridos amasado con agua, debido a su falta de adherencia como resultado de la retracción de fraguado • Atendiendo a la composición de su conglomerante, los morteros de reparación se clasifican en tres grupos : 1) Morteros Hidráulicos (MH) 2) Morteros Hidráulicos Poliméricos (MHP) 3) Morteros de Poliméricos termoestables (MPT)

MORTEROS DE REPARACIÓN



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2. Limpieza de la Armadura

1. Saneado del Hormigón

3. Protección Antioxidante de la Armadura

4. Mortero de Reparación

5. Protección Superficial

RESUMEN DE LAS FASES DE REPARACIÓN DEL HORMIGÓN ARMADO


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5. BIBLIOGRAFÍA DE HORMIGÓN

- Instrucción Española de Hormigón Estructural (EHE; Real Decreto 2661/1998)

- Comentarios a la EHE por los miembros de la Comisión Permanente

del Hormigón. - Hormigón Armado

P. Jiménez Montoya – A. García Meseguer – P. Morán Cabré - Corrosión y Degradación de Materiales

Enrique Otero Huerta ( Editorial Síntesis) - Protección y Reparación de Estructuras de Hormigón

M. Carbonell de Masy (Editorial Omega)

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