Conceptos básicos del Cemento y el Hormigón (Concreto)

Para los que están iniciando en la Ingeniería Civil presentamos 20 preguntas sobre Conceptos básicos del Cemento y el Hormigón (Concreto).

1. ¿Que es el Cemento?

El cemento es un producto de origen mineral, fabricado con alta tecnología, que se usa para unir firmemente diversos materiales de construcción, permitiendo hacer obras resistentes y durables. Se presenta como un material pulverizado que al agregarle agua forma una pasta plástica, suave y aglomerante, capaz de endurecer tanto al aire como bajo agua.

2. ¿Como se almacena el Cemento?

Lo principal en el almacenamiento del cemento es prevenir su hidratación, aislándolo de la humedad. Para ello se proponen las siguientes medidas:

a) Cuando el Cemento se acopia en bolsas:

• Deberá contarse con bodegas cerradas, sin aberturas en las paredes, con techumbre que tengan pendientes adecuadas para el escurrimiento del agua de lluvia, cubiertas que garanticen impermeabilidad y aleros de unos 80 cm. Para obras de cierta duración, en ambientes húmedos es conveniente que las paredes sean dobles.
• El piso debe estar separado del suelo natural, por lo menos en 20 cm. para evitar el paso de humedad a las bolsas de cemento. Las bolsas formarán pilas de hasta 12 unidades, sin que queden en contacto con las paredes. El cemento deberá emplearse cronológicamente por orden de llegada.

b) Cuando el cemento se acopia a granel:

– Debe mantenerse en silos y cerciorarse que éstos sean herméticos.

3. ¿Cómo está compuesto el Cemento Portland?

El cemento Portland corresponde a una mezcla finamente molida de clínker más un porcentaje de entre 3 y 5 % de yeso.

En el clínker se pueden identificar 4 fases:

Nombre	Nomenclatura	Contenido (%) en Cemento Portland
Silicato Tricálcico		48
Silicato Bicálcico		28
Aluminato Tricálcico		12
Ferroaluminato Tetracálcico		8

En Chile se fabrica principalmente cementos con adiciones, tales como Puzolanas Naturales o Escoria Granulada de Alto Horno.

4. ¿ Cuál es la clasificación de los cementos según sus componentes?

Los Cementos se clasifican en:

1. Cementos PORTLAND, si están compuestos por clínker y un bajo porcentaje de yeso.
2. Cementos SIDERURGICOS, compuestos de clínker más escoria básica granulada de alto horno y yeso.
   • Cementos Portland Siderúrgicos: Si el porcentaje de escoria granulada de alto horno es inferior al 30%.
   • Cementos Siderúgicos: si el porcentaje de escoria granulada de alto horno está presente en porcentajes comprendidos entre 30 y 75 %.
3. Cementos PUZOLANICOS, compuestos por clínker, puzolana y yeso.
   • Cemento Portland Puzolánico: si el porcentaje de puzolana es inferior a 30 %.
   • Cementos Puzolánicos: si el porcentaje de puzolana está entre 30 y 50 %.

5. ¿Qué es el hormigón de cemento?

El hormigón es una mezcla cuidadosamente preparada con cemento, arena, árido grueso y aditivos, en proporciones adecuadas, que con cierta cantidad de agua se transforma en una masa plástica que puede ser moldeada en cualquier forma y tamaño y que, por efecto de la hidratación del cemento, adquiere en corto tiempo resistencia y dureza.

6. ¿Qué es el hormigón Autocompactante, HAC?

El hormigón Autocompactante es un nuevo concepto de hormigón que ofrece fácil colocación de la mezcla, suprimiendo la obligatoria fase de compactación por vibrado.

7. ¿Qué ventajas tiene el HAC?

Facilidad de operación de una faena pesada, mejor terminación de las superficies, mayor rapidez de hormigonado, menos contaminación acústica, ahorro en personal y equipos, y óptima calidad de los elementos hormigonados. También permite obtener altas resistencias a corto plazo, baja relación agua/cemento, alta impermeabilidad y durabilidad.

8. ¿Cómo se logra el HAC?

Este hormigón se logra utilizando aditivos químicos de última generación que actúan por diferentes mecanismos. Mediante su absorción superficial, y el efecto de separación espacial de las partículas de cemento, en paralelo al proceso de hidratación se obtiene una alta fluidez, con un fuerte comportamiento autocompactante, junto con una alta cohesión de la mezcla, permitiendo el vaciado y escurrimiento del hormigón sin segregación o exudación.

9. ¿Qué se entiende por Densidad del Hormigón (Concreto)?

La densidad del hormigón es la masa del hormigón dividida por el volumen conocido del recipiente que lo contiene, se expresa en kg/m³ o en kg/dm³ (kg/L).

10. ¿De qué dependen las variaciones en la densidad del Hormigón (Concreto)?

Esto depende de la densidad real y de la proporción en que participan cada uno de los diferentes materiales constituyentes del hormigón.

Para los hormigones convencionales formados por materiales granulares provenientes de rocas no mineralizadas de la corteza terrestre su valor oscila entre 2,35 y 2,55 kg/dm3.

También la densidad experimenta ligeras variaciones con el tiempo, provenientes de la evaporación del agua de amasado y que pueden significar una variación de hasta alrededor de un 7% de su densidad inicial.

11.¿Con qué otras propiedades del Hormigón (Concreto) se relaciona su densidad?

La densidad del hormigón está relacionada con otras propiedades, en particular con su resistencia, con la aislación térmica, acústica y con la capacidad de contribuir a impedir el paso de radiaciones.

Por lo anterior, puede ser variada artificialmente, ya sea por debajo o sobre los valores de un hormigón convencional, constituyendo los denominados hormigones livianos o pesados, respectivamente.

12. ¿Qué son los hormigones Livianos?

Se designa convencionalmente como hormigones livianos a aquellos que poseen una densidad inferior a 1,9 kg/dm³.
Los hormigones livianos tienen un amplio campo de uso en casos donde se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica y también para disminuir el peso muerto actuando sobre los elementos estructurales resistentes.

Tienen como principal limitación su baja resistencia y su alta retracción hidráulica, aspectos que deben ser debidamente considerados al contemplar su uso.

Densidades como las indicadas para los hormigones livianos se obtienen con la incorporación de aire en el hormigón, lo cual puede efectuarse introduciéndolo por dos caminos distintos: a través de los áridos, es decir empleando áridos livianos, o bien directamente en la masa del hormigón.

13. ¿Cuales son las características de los áridos para hormigones livianos?

Los áridos livianos pueden ser de origen natural o bien producidos artificialmente.

Aridos Livianos de Origen Natural. Corresponden a materiales en los cuales ha quedado aire atrapado en su interior durante su proceso de formación. Esta situación se presenta, por ejemplo, en las rocas de origen volcánico, como las lavas y la piedra pómez, siendo este último el árido liviano de origen natural más utilizado.

Con estos materiales de origen natural, el rango de densidades obtenidos es más bien alto, cercano al límite superior de la densidad definida como máxima para los hormigones livianos.
Otro tipo de áridos de origen natural lo constituyen los originados mediante desechos de la madera, entre los cuales se cuentan las virutas y el aserrín.

La obtención de hormigones livianos con este tipo de áridos debe considerar especialmente el efecto retardador que algunos tipos de madera ejercen sobre el fraguado de la pasta de cemento, debiendo preverse en algunos casos el tratamiento de estos materiales para atenuar o inhibir los efectos señalados.

Aridos Livianos de Origen Artificial. Los áridos de origen artificial corresponden a materiales especiales, tales como pizarras, arcillas, esquistos, los que al ser tratados mediante calor hasta su fusión incipiente y producirse en su interior desprendimiento de gases de los materiales que los constituyen, se expanden, disminuyendo su densidad. La producción de este tipo de áridos requiere de una metodología muy estudiada para definir si un determinado material tiene características que lo transformen en expandible y las condiciones en que esta expansión puede producirse.

14.¿Qué es la Puzolana?

La puzolana es un material silícoso o silico-aluminoso, que por sí solo posee poco o ningún valor cementante, pero que finamente dividido y en medio húmedo a temperatura ordinaria, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio, formando un compuesto con propiedades cementantes.

Se emplea en la fábrica de cemento como adición al clínker para obtener cemento con puzolanas o como sustitución del contenido requerido de cemento en algún determinado tipo de hormigón.

15. ¿Qué factores rigen la resistencia mecánica del hormigón?

Los principales factores que rigen la resistencia del hormigón son las características y cantidad de cemento, cantidad de agua, razón A/C, edad, condiciones de curado, características de los áridos, tiempo de mezclado, condiciones de ensayo y presencia de aire en la masa del hormigón.

16. ¿Qué son los aditivos?

Se consideran aditivos a aquellos productos que introducidos en el hormigón permiten modificar sus propiedades en una forma susceptible de ser prevista y controlada.

Para lograr esto, se incluyen al momento de fabricar la mezcla del hormigón, en cantidades generalmente pequeñas y adecuadas a la obtención de las propiedades que se desea.

Su empleo permite controlar algunas propiedades del hormigón, tales como:

• Trabajabilidad, reducción de agua y exudación en estado fresco.
• Tiempo de fraguado y resistencia inicial de la pasta de cemento.
• Resistencia, impermeabilidad y durabilidad en estado endurecido.

Al contemplar su uso se debe tener especial consideración que ellos no solo influyen sobre las propiedades que se desea modificar, sino colateralmente sobre otras, produciendo efectos que pueden ser indeseables o nocivos para el comportamiento que se espera del hormigón.

17. ¿Cuánto tiempo se debe mezclar el Hormigón (Concreto)?

En mezcladoras estacionarias de 0,75 m³ de capacidad o menos, generalmente se necesitan 1,5 minutos después de que todos los materiales estén en la mezcladora. Para capacidades mayores, el tiempo debe ser incrementado entre 15 a 30 segundos por cada 0,75 m³ o fracción de capacidad adicional.

En todo caso este tiempo se podrá variar siempre que la mezcla tenga la uniformidad requerida, medida según la norma Chilena NCh 1789 Of 1986.

18.¿Se obtienen valores más altos de resistencia en probetas húmedas que en probetas secas?

El secado de la probeta, inmediatamente antes del ensayo, incrementa la resistencia a la compresión, pero disminuye la de flexión. Un secado parcial o superficial en probetas para ensayar a la flexión, dejan a las fibras exteriores en estado de tracción, aún antes de aplicar la carga, con lo cual se reduce el valor de la resistencia medida.

19. ¿Por qué se agrieta el hormigón?

El hormigón, como todos los materiales, cambia ligeramente su volumen cuando se seca. En un hormigón convencional el cambio es de alrededor de 900 a 1200 µ/m.

La razón por la cual el constructor hace cortes en los pavimentos y en losas industriales es para permitir que el hormigón se agriete en forma ordenada y en línea con la junta cuando éste cambia su volumen.

20. ¿Es recomendable el uso de POLIETILENO bajo losas de Hormigón (Concreto)?

No es recomendable utilizar polietileno bajo la losa de hormigón porque esto produce un mayor alabeo producto de secado diferencial de la parte superior con respecto a la inferior, así como todos los problemas asociados que esto conlleva (fisuración, reducción de capacidad de soporte, etc.).

Sin embargo, se justifica la colocación de polietileno pero bajo la sub-base del pavimento, para evitar que exista traspaso de humedad desde ella a la losa de hormigón, en situaciones en las cuales la sub-base estará constantemente húmeda. Esto le produciría a la losa que en su parte baja se produzca expansión del hormigón y en la superior secado, acentuándose más el problema de alabeo.

Visto en: www.ich.cl