HORMIGON

OBJETIVOS:

- Conocimiento de los materiales artificiales en base cemento

- Tipos de cementos y su utilización para elaborar morteros y hormigones

- Diseño, colocación y propiedades de los hormigones

- Reconocer los distintos cementos comerciales y sus aplicaciones específicas

- Tipos y usos de los morteros, especialmente de los preparados en planta y ensacados

- Diseñar, controlar, fabricar y colocar hormigones convencionales

- Características de los hormigones estructurales, armados y pretensados

CONTENIDOS

Bloque I.- CEMENTOS

1.1 Introducción. Tipos de cementos recogidos en la normativa vigente

1.2 Caracterización y propiedades de los cementos

1.3 Usos y aplicaciones de los cementos

Bloque II.- MORTEROS

2.1 Introducción. Dosificación de morteros

2.2 Tipos y aplicaciones de los morteros

Bloque III.- HORMIGONES

3.1 Introducción. Clasificación de los hormigones

3.2 Características de los componentes

3.3 Dosificación de hormigones

3.4 Fabricación y puesta en obra

3.5 Control y propiedades del hormigón

3.6 Hormigones armados y pretensados

3.7 Hormigones para aplicaciones especiales

1.1- Introducción.

En la fabricación de los distintos tipos de cemento portland se utilizan como materias primas el clinker de cemento portland y diversos productos naturales (Tierra de diatomeas, tobas volcánicas, etc.) y artificiales (escoria siderúrgica, cenizas volantes, escorias metalúrgicas, etc.), como se muestra en la tabla 1.1 .La producción mundial de cemento de 1950 a 2001 (aproximadamente tres décadas) paso de 133 millones de toneladas a 1760 millones registrando un aumento de más de 13 veces. Al mismo tiempo ha habido un tremendo progreso tecnológico en el proceso de fabricación, que esta siendo mejorado de forma continua mediante la introducción de nuevas tecnologías para el aumento de la capacidad así como la de nuevos equipos para el ahorro y conservación energética. Estos avances y desarrollos han impuesto inevitablemente mayores responsabilidades a los geólogos e ingenieros de minas encargados de la exploración y explotación de las materias primas necesarias para la fabricación del cemento.

La composición química del CLINKER de cemento portland (o del cemento portland 62/67 % CaO, 18/24 % SiO2, 4/8 % Al2O3 y 1.5/4.5 % Fe2O3), teniendo en cuenta solamente a sus cuatro óxidos principales, cae dentro del sistema cuaternario CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3, siendo el óxido mayoritario el CaO, disminuyendo después en el orden SiO2-Al2O3- Fe2O3 . Esto nos indica que los componentes de las materias primas deben de ser predominantemente calcáreos con cantidades sucesivas más pequeñas de constituyentes silíceos, aluminosos y ferruginosos.

Rocas naturales que tengan los cuatro óxidos principales en las proporciónes adecuadas y que, por tanto, no necesiten ninguna corrección para que mediante su cocción den el clinker, son extremadamente raras. Se pueden mencionar la “portlandstone” en Lehigh, OHIO (USA) y Novorosiisk (Rusia). Por tanto, la elección de las materias primas para fabricar el clinker de cemento Portland cae en una variedad, más o menos grande, de rocas de origen natural y en una escala muy reducida de productos industriales (generalmente subproductos).

El óxido mayoritario (CaO) se obtiene normalmente de la calizas (CaCO3) , la cual puede representar sobre el 70-99 % dependiendo de su calidad (Normalmente el 75-80 %) en peso de las materias primas a mezclar (Componente principal de las materias primas). Aunque la caliza (COMPONENTE CALCAREO), en general, contiene como impurezas cantidades de los otros óxidos del sistema cuaternario mencionado, no los tiene en las proporciones deseadas, por lo que es necesaria una segunda materia prima para ajustar la proporción adecuada de óxidos. Esta segunda materia prima usualmente son las arcillas o las margas (COMPONENTE ARCILLOSO) (Componente secundario o aditivo). Finalmente, es necesario la adición de algunos elementos correctores, principalmente, el hierro.

La localización de las fabricas de cemento, usualmente viene determinada por la disponibilidad de un suministro adecuado de materias primas. La calidad, uniformidad, cantidad y los posibles problemas de extracción, entre los que esta la cantidad de recubrimiento (estéril), que es preciso desmontar y la forma del depósito, deben de ser establecidos mediante los oportunos estudios ,que incluyen sondeos y análisis de las muestras obtenidas. Así mismo y dado el gran volumen de material que procesa una fabrica de cementos , estas deben de estar situadas lo mas cerca posible de las explotaciones, al objeto de minimizar los gastos de transporte.

Lo ideal sería que en la misma formación de caliza o en las inmediaciones existieran las arcillas o el componente arcilloso necesario. En España una situación muy adecuada para una fábrica de cemento es la base del páramo mioceno castellano, donde se pueden utilizar, por una parte, las calizas pontienses del páramo y, por otra, las margas burdigalienses que forman la cuesta. Entre otras fábricas que tienen esta situación se pueden citar las siguientes: la de “Portland” en Zaratán (Valladolid), la de “Asland” en Vlllaluenga (Toledo), etc.

Finalmente hay que resaltar que, generalmente, para fabricar una tonelada de cemento son necesarias 1.6 toneladas de materias primas aproximadamente.

2.- Selección de las materias primas.

En la selección de las materias primas, además de poner énfasis en el aspecto técnico-económico, que puede considerarse como el de mayor peso, así como en consideraciones ecológicas (medio ambientales), debe prestarse atención a la optimización del número de componentes de las materias primas.

El cemento es un material compuesto, formado por una mezcla homogénea de cemento, agregados,agua, aditivos y, a veces, aditivos minerales pulverizados.
La pasta es la combinación del cemento y del agua del hormigón y es la produce su endurecimiento, debido a la reacción química entre ambos . Este proceso proceso se conoce como fraguado.
El cemento se hidrata en contacto con el agua, iniciándose una serie de reacciones químicas que lo convierten en un producto maleable con buenas propiedades propiedades adherentes adherentes, que en
el transcurso de unas horas, derivan en el endurecimiento progresivo progresivo de la mezcla, obteniéndose un material de consistencia pétrea.
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.).
Para superar este inconveniente, se introducen barras de acero, en la masa de hormigón, permitiendo soportar los esfuerzos de tracción tracción y cortantes.  A esta combinación de hormigón y barras de acero se la denomina Hormigón Armado. El hormigón hormigón estructural siempre es armado.
Características físicas del hormigón:
•DENSIDAD: en torno a 2 350 kg/m3
•RESISTENCIA A COMPRESIÓN: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario.
•RESISTENCIA A TRACCIÓN: es del orden de un décimo de la resistencia resistencia a compresión
• TIEMPO DE FRAGUADO: dos horas, aproximadamente, variando variando en función función de la temperatura temperatura y la humedad del ambiente exterior.
• TIEMPO DE ENDURECIMIENTO: ENDURECIMIENTO: en 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia de cálculo; en una semana 3/4 partes y en 4 semanas la resistencia total de cálculo.
Una característica  importante del  hormigón es poder  adoptar formas  distintas, a voluntad  del proyectista. Al  colocarse en obra es  una masa plástica que  permite rellenar un  molde, previamente  construido con una  forma establecida, que  recibe el nombre de  encofrado.