Hormig ón: Propiedades del hormig ón endurecido

UNIVERSIDADE DA CORUUNIVERSIDADE DA CORUÑÑA A E.T.S.IE.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos. Caminos, Canales y Puertos

HormigHormigóónn: Propiedades en estado endurecido: Propiedades en estado endurecido

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HormigHormigóón:n:Propiedades del hormigPropiedades del hormigóón endurecido.n endurecido.1.- Introducción2.- Propiedades generales

2.1.- Porosidad2.2.- Densidad2.3.- Permeabilidad2.4.- Propiedades térmicas

3.- Retracción3.1.- Introducción3.2.- Tipos de retracción3.3.- Factores que influyen en la retracción3.4.- Efectos de la retracción

4.- Propiedades mecánicas4.1.- Resistencia del hormigón4.2.- Deformabilidad del hormigón

Propiedades en estado endurecido. Índice Bloque 6.6

5.- Ensayos sobre hormigón endurecido5.1.- Introducción5.2.- Fabricación de probetas5.3.- Ensayos de resistencia5.4.- Ensayos de deformabilidad5.5.- Extracción de testigos5.6.- Ensayos no destructivos



22


HormigHormigóónn: Fabricaci: Fabricacióón, transporte y puesta en obran, transporte y puesta en obra

11

HormigHormigóón: Fabricacin: Fabricacióón, transporte n, transporte y puesta en obra.y puesta en obra.

1. Fabricación: amasado1.1. Amasadoras1.2. Plantas de hormigón

2. Transporte3. Puesta en obra

3.1. Hormigonado3.1.1. Hormigonado bajo el agua3.1.2. Hormigonado en tiempo frío3.1.3. Hormigonado en tiempo caluroso

3.2. Compactación3.3. Juntas de hormigonado

4. Curado4.1. Definición y descripción4.2. Procedimientos de curado

Fabricación, transporte y puesta en obra. Índice Bloque 6.5



11









33

Materiales de Construcción. Ciencia y Tecnología de los Materiales.

HormigHormigóón:n:

Propiedades del hormigPropiedades del hormigóón endurecido.n endurecido.



44

1.- Introducción2.- Propiedades generales




Propiedades en estado endurecido. Índice




55

1- introducción

MATERIALES

CementoÁridosAgua

Aditivos

DOSIFICACIÓN

Resistencia futuraConsistencia

Tiempo de fraguadoRelación a/cEconomía

PUESTA EN OBRA

VertidoCompactado

Curado

HORMIGÓNENDURECIDO

Puesta en servicioRequisitos técnicos

⇒ PROPIEDADES



66









77

2- Propiedades generales. Porosidad y densidad

• Porosidad: Vp/Ve– Proporción de huecos (en volumen).

– Generalmente poros capilares

– Factores:

• a/c (exudación): control

• Compactación: control

• Edad

• Agresiones

– Consecuencias:

• fc

• Densidad

• Permeabilidad

� Durabilidad – Aireantes: excepción



88

2- Propiedades generales. Porosidad y densidad

• Densidad: M/Ve– Relación masa y volumen elemental

– Factores:

• Áridos (densidad y compacidad)

• Porosidad

– Valores convencionales:

• 24 kN/m3 para hormigón en masa, fck ≤ 50 MPa

• 25 kN/m3 para hormigón en masa, fck > 50 MPa

• Añadir 1 kN/m3 para hormigón armado o pretensado

– Hormigones especiales (0,5-6 t/m3� extremos)

• Hormigón ligero: entre 9 y 20 kN/m3

• Hormigón pesado: más de 28 kN/m3

– Hormigón fresco � ¡Atención a empujes sobre encofrados verticales!

– 25 kN/m3 mínimo



99

• Permeabilidad– Hormigón sano atravesado por un fluido (líquido o gas)

– Factores:

• Porosidad capilar (fisuras)

• 1-2% � impermeables

– Consecuencias:

• Durabilidad

• Respuesta técnica

– (10(-8) – 10(-11)) m/s

2- Propiedades generales. Permeabilidad



1010

• Propiedades térmicas– Coeficiente de dilatación térmica:

• (∆L/L) al aumentar la temperatura 1ºC– αáridos = 7·10-6 - 13·10-6 ºC-1 (calizos... silíceos)

– αpasta = 11·10-6 - 20·10-6 ºC-1

• EHE: αhormigón intermedio = 10·10-6 (-15ºC < t <50ºC)

• ααααpasta >>>> ααααáridos � posibles tensiones

• ααααhormigón ~ ααααacero � no hay tensiones

2- Propiedades generales. Propiedades térmicas



1111

– Conductividad térmica: susceptibilidad a transmisión de calor

• Aumento con el contenido de agua (60-80% sat)

• Disminución con el contenido en aire (aireantes)

� baja en general

– Resistencia a la helada

• Efecto: tensiones (pueden ser cíclicas)

• Protección: – Diseño constructivo

– Impermeabilización (reducir porosidad)

– Aireantes (obstrucción red / lubrifican)




1212

– Resistencia al fuego

• Efecto: cambio de propiedades

• Acciones posteriores: – Evaluación

– Rehidratación (T<500ºC � 90% fc)


TEMPERATURA EFECTO

< 100 ºC Evaporación del agua libre (retarda el calentamiento)

100 ºC - 300 ºC Evaporación completa del agua libre, sin daños en el hormigón. Color gris

300 ºC - 400 ºC Se pierde agua combinada. Disminución de resistencia hasta 75º de la inicial. Aparición de fisuras. Color rosa

400 ºC - 600 ºC El Ca(OH)2 se transforma en CaO. Sigue disminuyendo la resistencia hasta el 50% de la inicial. Color rojo

> 600 ºC Dilatación diferencial de los áridos frente a la pasta (silíceos sobre todo). Descomposición mineralógica de algunos áridos

A partir de los 1000 ºC el hormigón se calcina totalmente y se deshace con facilidad, tomando un color entre gris rojizo y amarillo.

100%100%

60%60%

30%30%



1313









1414

– Variación de volumen unitaria por efecto del agua interna. Deformación bajo carga nula. Opuesto: entumecimiento

3- Retracción. Introducción



1515

– agua

3- Retracción. Introducción



1616

– Plástica:

• Antes del fin de fraguado

• Causa: evaporación>exudación.

• Efecto: fisuras afogarado

– Endógena

• Tras el fraguado

• Causa: cemento + agua (sin pérdida de agua)

– Por secado

• Endurecido

• Causa: secado desde exterior a int.

– 1er año 65-85% del total

• Armadura: menor pero con fisuras

– Por carbonatación

• Endurecido

• Ca(OH)2 + CO2 + H2O ⇒CaCO3 + 2H2O

3- Retracción. Tipos de retracción



1717

– Cemento:

• Tipo: más rápidos � más agua

• Cantidad: más pasta � más retracción

– a/c: más agua � más retracción

– Áridos:

• Más cantidad � más coacción�menor retracción

• Finos: más agua no combinada �más retracción

– Edad: más joven � más retracción

– Forma:

• Superficie: más evaporación

• Espesor: menos evaporación

– Ambientales: temperatura y humedad

3- Retracción. Factores que influyen en la retracción



1818

– 0,35 / 0,25 / 0,30 (masa/armado/pretensado) mm/m

– Fisuración:

• Resistencia, permeabilidad, durabilidad, resistencia a la helada.

• Estético

– Tipos de fisuras:

• Afogarado (retracción plástica): superficiales, anchas, aleatorias

• Coacción mov. (movimientos exteriores impedidos): perp. al mov.

• Retracción diferencial (mov. interiores impedidos):perp. al mov.

• Excesiva longitud (acumulación tensiones)

– Prevención de fisuras:

• Juntas retracción

• Ejecución y curado

• Armadura de piel

3- Retracción. Efectos de la retracción



1919



2020









2121

• Resistencia a compresión– Solicitación de compresión

– Variable aleatoria � ¿valor representativo?

• Media

• Características

• Introducción– Máxima tensión capaz de soportar

– Rotura: tensión > resistencia

F

dF

dS S

∑=

=n

i

cicm fn

f1

1

%5)(;%95)( =<=> ckcckc ffPffP

fcmfck

5%

RESISTENCIAS fci

FR

EC

UE

NC

IA D

ELO

S R

ES

ULT

AD

OS

( )δ64,11−= cmck ff

∑

∑

=

=

−=

=

n

i cm

cmci

n

i

cicm

f

ff

n

fn

f

1

2

1

1

1

δ

4- Propiedades mecánicas. Resistencia



2222

– Factores que influyen:

• Materiales: cemento, agua, áridos, adiciones, aditivos

• a/c: porosidad

• Esqueleto granular: compacidad, Ømax

• Edad: curvas endurecimiento

– Rotura: tensión > resistencia


30

33

36

39

42

45

0 20 40 60 80 100 120Edad (días)

Re

sist

enci

a co

mpr

esió

n m

edia

(M

Pa)

HC

HCS

HR

HRS



2323

– Designación:

T - R / C / TM / A

• T: Tipo: HM, HA, HP

• R: Resistencia característica en N/mm2 a 28 días, medida en probeta cilíndrica de 150 mm de diámetro y 300 mm de altura.

20 (HM) - 25 - 30 - 35 - 40 - 45 – 50 - 55 - 60 - 70 - 80 - 90 - 100

• C: Consistencia: S, P, B, F , L

• TM: Tamaño máximo de árido en mm

• A: Ambiente: I, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IIIc, IV + Qa, Qb, Qc, H, F, E

Ejemplos: HM-20/B/18/IIa, HA-25/B/16/IV+Qa, HP-45/B/12/IIa




2424

• Resistencia a tracción– Solicitación de tracción

– fct ~ 0,1 fc

– fct,k = 0,7 fct,m

• Fatiga– Disminución de fc por cargas - descargas

– Límite de fatiga: máx. tensión que infinitas veces no ocasiona rotura (el hormigón no tiene � convencional (107)~60% fc

• Cansancio – Disminución de resistencia por efecto de carga cte (puede rotura)

– 15-20%~80% fc


MPafsiff

MPafsiff

ckckmct

ckckmct

5058,0

5030,0

2,

3 2

,

>⋅=

≤⋅=



2525

• Diagrama tensión – deformación – Diagrama noval: descarga: recta – no

recuperable- vuelta recta

– A: 0.4 fc recto – parabólico

– C: Máx fc1 � εc1 (2%o)

– D: compresión rotura

fcu � εcu (3.5%o)

– Velocidad de carga: Impacto

– Cansancio (rotura para tensión cte σ>0.85 fc)

– Tensión cte <0,85fc �fluencia

– Variación con edad: mayor � rigidez (apretadas)

4- Propiedades mecánicas. Deformabilidad



2626

• Módulo de deformación – Hormigón viscoelastoplástico

σ = E (σ,t,T,H..) ε– E = repuesta longitudinal

• Et: tangente dσ/ dε

• Ec: secante σ/ε

• Eo: tg a origen (dσ/ dε)o

– Factores:

• Áridos (rigidez)

• Hormigón (edad, resistencia)

• Ambiente (húmedo, elev. Tª)

3,

3,0

500.8

000.10

jcmcj

jcmj

fE

fE

=

=– Estimación según EHE


MPaff ckcm 828,28, +=



2727

– Poisson

• Valor: 0,15 ≤ ν ≤ 0,20

• EHE: en servicio, y bajo deformaciones elásticas = 0,20

– Deformaciones bajo carga constante en el tiempo. Ciclos: superposición

LL

DD

l

t

/

/

∆∆

−=

=−=εε

ν

∆∆∆∆D/2

∆∆∆∆L

• Fluencia básica

– Factores

• a/c: mayor cuanta más agua

• Árido/cemento: mayor cuanta más pasta

• Edad: menor con la edad

• σ: >40% fc fuencia no lineal

• Tª: más Tª supone más fluencia (retracción)




2828









2929

No destructivos: Determinan las propiedades sin destruir la pieza de ensayo

Previos: para establecer la dosificación

Característicos: comprueban la dosificación, determinan fck y fcm antes de usar el hormigón

De control: sobre probetas fabricadas en obra durante la ejecución, para comprobar el material

Resistencia

De información: para conocer aspectos específicos (tiempo de desencofrado, acción de una helada, resistencia real de una pieza...). Se pueden realizar sobre testigos

Instantáneo: Sobre probetas instrumentadas. Obtención de la curva tensión-deformación a velocidades de carga rápidas (del orden de kN/s) Deformación

Fluencia: aplicación de cargas constantes por espacios largos de tiempo (meses, años)

Porosidad: recuento estadístico de poros observados con lupa sobre una sección.

Permeabilidad: se aplica presión de agua sobre una cara del testigo y se mide la cantidad que pasa en un tiempo determinado

Destructivos (determinan las propiedades mediante rotura de probetas o piezas de hormigón)

Otros

Químicos: sobre muestra pulverizada, se determina el contenido de ciertos componentes (Cl-, productos de reacción patológicos)

• Tipos de ensayos

– Mecánicas

– Normalización (EHE, UNE)

5- Ensayos. Introducción



3030

• Fabricación de probetas – Moldes – desencofrante – compactación – enrasado – inmovilización

16h – desmoledeo 24h –identificación – curado (información, iguales condiciones) – refrentado (mortero de cemento o azufre) 2h - ensayo

∅∅∅∅a

2a

Cilíndricos

5- Ensayos. Fabricación de probetas

h

≥≥≥≥ 3,5h

Cúbicos Prismáticos



3131

5- Ensayos. Ensayos de resistencia



3232

– Compresión:

• Probeta cilíndrica (fck), o cúbica

• Prensa a v cte según fig.

• Medida: célula de cara y transductor S

Ffc

max=


Probeta cúbica

Medidas15x15x 15 cm20x20x20 cm

Probeta cílindrica

MedidasDiámetro=15 cmAltura = 30 cm

Rc= P/A

A= a x b (sección cm2)P =carga máxima

ab

D

H

Rc=P/ A

A=3,14 x D2 / 4P=carga máxima

P

P



3333

Cono Columnar Columnar y Cono


Cono y Corte

CorteCompresión excéntrica



3434

– Factores que influyen:

• V. carga: aumenta f

• Dureza platos: indeformables

• Fricción: aumenta f

• Esbeltez: h/D=2, disminuye f

• Forma: prismática < cilíndrica < cúbica

• Tamaño: disminuye f

• Paralelismo: � flexión �disminuye f




3535

2

21

max,

dd

lFf fct

⋅

⋅=

– Tracción indirecta:

• Probeta cilíndrica

• Prensa a v cte según fig

• fct = 0,9 fctb.

– Flexotracción:

• Probeta prismática

• Prensa a v cte según fig.


DL

Ff brasileñoct π

max,

2=

L

P

L/2 L/2 d1

d2



3636




3737

• Relación tensión-deformación– Control del ensayo

– Medidas y resultados

5- Ensayos. Ensayos de deformabilidad



3838

• Módulos de deformación longitudinal y transversal– La “elasticidad” del hormigón

– Tipos de módulo

∆∆∆∆D/2

∆∆∆∆L




3939

• Fluencia– Deformaciones bajo carga y

condiciones de contorno

– Resultados




4040

• Retracción– Tipos de retracción

– Resultados




4141

• Testigos– Hormigón fabricado: información

– Sonda Sacatestigos:

• Perforadoras tubulares:Cilíndricos

• Talla

– Exigencias:

• Tolerancia mayor

• no < 3Dmax ni < 7 cm

• Long : h/D=2 (más tamaño más representativo)

• Edad: más de 14 días (28)

• Presencia de armaduras– Ensayos:

• Como anterior

• fc(testigo) ~ 0.9 fc (elaborado)

5- Ensayos. Extracción de testigos



4242

• Ensayos no destructivos– Esclerómetro:

• Dureza superficial– Rebote: altura martillo

– Dureza: huella martillo

– Penetración: clavo

• Información superficial: dispersión (áridos)

5- Ensayos. Ensayos no destructivos



4343

– Velocidad de propagación de ultrasonidos:

• Relación V ~ cte elásticas (homogéneo e isótropo)

• Ultrasonido

• Impreciso � cualitativo ( )( )2v1,2

211

1v ρ

ννν

ρ≈⇒

−+

−⋅= E

El

5- Ensayos. Ensayos no destructivos



4444

Materiales de Construcción. Ciencia y Tecnología de los Materiales.

HormigHormigóón:n:

Propiedades del hormigPropiedades del hormigóón endurecido.n endurecido.



4545


HormigHormigóónn: Durabilidad: Durabilidad

11

HormigHormigóón: Durabilidad.n: Durabilidad.1.- Introducción

1.1.- Factores que condicionan la durabilidad2.- Agresiones sobre el hormigón

2.1.- Agresiones físicas2.1.1.- Hielo - deshielo2.1.2.- Fuego2.1.3.- Erosión e impactos

2.2.- Agresiones químicas2.2.1.- Lixiviación2.2.2.- Reacciones no expansivas2.2.3.- Reacciones expansivas2.2.4.- Medidas de protección

3.- Corrosión de armaduras3.1.- Descripción3.2.- Medidas de protección

Durabilidad. Índice Bloque 6.7



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Hormig ón: Propiedades del hormig ón endurecido