Formigón

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Formigonáu.
Allugamientu de formigón frescu n'obra. El material que s'arrama ye una masa pastoso. El trabayadores con botes impermeables mover por él ensin muncha dificultá.
El formigón dexa rellenar un molde o encofráu con una forma primeramente establecida. Nesti casu, ye un encepado, un elementu que xune les cabeces d'un grupu de pilotes, fincaos o enfiñíos fondamente nel terrén.

El formigón (del llatín formicō, 'moldiáu, conformáu') o, n'América, concretu (del inglés concrete, de la mesma del llatín concrēlos tos, 'agregáu, entestáu') ye un material compuesto emplegáu en construcción, formáu esencialmente por un aglomerante al que s'añedir partícules o fragmentos d'un amestáu, agua y aditivo específicos.

El aglomerante ye na mayoría de les ocasiones cementu (xeneralmente cementu Portland) entemecíu con una proporción fayadiza d'agua por que se produza una reacción d'hidratación. Les partícules d'agregaos, dependiendo fundamentalmente del so diámetru mediu, son los grebus (que se clasifiquen en grava, gravilla y arena).[1] El solu amiestu de cementu con sable y agua (ensin la participación d'un agregáu) denominar morteru. Esisten formigones que se producen con otros conglomerantes que nun son cementu, como'l formigón asfálticu qu'utiliza betume pa realizar l'amiestu.

El cementu ye un material pulverulento que por sigo mesmu nun ye aglomerante, y que, entemecíu con agua, al hidratarse convertir nuna pasta moldeable con propiedad adherentes, qu'en poques hores fragua y endurezse, tornándose nun material de consistencia pedresa. El cementu consiste esencialmente en silicatu cálcicu hidratado (S-C-H). Esti compuestu ye'l principal responsable de les sos característiques adesives. Denominar cementu hidráulicu cuando'l cementu, resultante de la so hidratación, ye estable en condiciones de redolada aguacientes. Amás, pa poder modificar delles de les sos característiques o comportamientu, pueden añedir aditivo y amiestes (en cantidaes inferiores al 1 % de la masa total del formigón), esistiendo una gran variedá d'ellos: colorantes, aceleradores y retardadores de cuayáu, fluidificantes, impermeabilizantes, fibres, etc.

El formigón o concretu convencional, de normal usáu en pavimentos, edificios y otres estructures, tien un pesu específicu (densidá, pesu volumétrico, masa unitario) que varia de 2200 hasta 2400 kg/m³ (137 hasta 150 llibres/piés3). La densidá del concretu varia dependiendo de la cantidá y la densidá del agregáu, la cantidá d'aire atrapáu (ocluido) o intencionalmente incluyíu y les cantidaes d'agua y cementu. Per otru llau, el tamañu máximu del agregáu inflúi nes cantidaes d'agua y cementu. Al amenorgase la cantidá de pasta (aumentar la cantidá d'agregáu), auméntase la densidá. Dellos valores de densidá pal formigón frescu presentar na Tabla 1-1. Nel diseñu del formigón armáu (reforzáu), el pesu unitariu de la combinación del concretu cola armadura de normal considérase 2400 kg/m³ (150 lb/ft³).

Dependiendo de les proporciones de cada unu de los sos constituyentes esisten dellos tipos de formigones. Considérase formigón pesáu aquel que tien una densidá de más de 3200 kg/m³, debíu al empléu d'agregaos trupos (emplegáu protección contra les radiaciones), el formigón normal, emplegáu n'estructures, que tien una densidá de 2200 kg/m³, y el formigón llixeru, con densidaes de 1800 kg/m³.

La principal característica estructural del formigón ye qu'aguanta perbién los esfuerzo de compresión, pero nun tien bon comportamientu frente a otros tipos d'esfuerzos (tracción, flexón, cortante, etc.), y por esti motivu ye habitual usalo acomuñáu a ciertes armadures de aceru, recibiendo nesti casu la denominación de formigón armáu, o concretu prerreforzado en dellos llugares. Esti conxuntu pórtase bien favorablemente ante les diverses solicitaciones o esfuerzos mentaos enantes. Cuando se proxecta una estructura de formigón armáu establécense les dimensiones de los elementos, el tipu de formigón, los aditivos y l'aceru qu'hai qu'asitiar en función de los esfuerzos que tendrá de soportar y de les condiciones ambientales a que va tar espuestu.

A finales del sieglu XX, yá yera'l material más emplegáu na industria de la construcción. Dáse-y forma por aciu l'empléu de moldes ríxidos denominaos: encofráus. El so empléu ye habitual n'obres d'arquitectura ya inxeniería, tales como edificios, pontes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Inclusive naquelles edificaciones que la so estructura principal realizar n'aceru, el so usu ye imprescindible pa conformar la cimentación. La variedá de formigones que fueron apaeciendo a finales del sieglu XX, dexó qu'esistan por casu: hormigón reforzaos con fibres de vidriu (GRC), formigones celulares que s'allixeren con aire, allixeraos con fibres naturales, autocompactantes.

Etimoloxía[editar | editar la fonte]

«Formigón» procede del términu formicō (o formáceo), palabra llatina qu'alude a la cualidá de «moldiable» o «dar forma». El términu concretu, definíu nel diccionariu de la RAE como americanismu, tamién ye orixinariu del llatín: vien de la palabra concretus, que significa «crecer xuníos», o «xunir». Concretus ye una palabra compuesta na'l so prefixu ye com- (unión) y el participiu pasáu del verbu crĕscere (crecer). El so usu en idioma español tresmitir por vía de la cultura anglosaxona,[2] como anglicismu (o calcu semánticu), siendo la voz inglesa orixinal concrete. Etimológicamente concretu ye sinónimu de concrecionado y concreción que ye la unión de diverses partícules pa formar una masa.

Hestoria del formigón[editar | editar la fonte]

Ficheru:Maler der Grabkammer deas Rechmirê 002.jpg
Trabayadores del Antiguu Exiptu.
Pintura na tumba de Rejmira.

La hestoria del formigón constitúi un capítulu fundamental de la hestoria de la construcción. Cuando s'optó por llevantar edificaciones utilizando materiales magrizos o pedreses, surdió la necesidá de llograr pastes o morteros que dexaren xunir dichos mampuestos pa poder conformar estructures estables. Primeramente emplegar pastes ellaboraes con magre, yelsu o cal, pero deteriorábense rápido ante les inclemencies atmosfériques. Escurriéronse diverses soluciones, entemeciendo agua con roques y minerales esmagayaos, pa consiguir pastes que nun se degradaren fácilmente. Asina, nel Antiguu Exiptu utilizáronse diverses pastes llograes con amiestos de yelsus y caliars eslleíes n'agua, pa poder xunir sólidamente los sillares de piedra; como les qu'entá perduren ente los bloques caliares del revestimiento de la Gran Pirámide de Guiza.

Formigones de cementos naturales[editar | editar la fonte]

PANTEÓN DE ROMA (SIEGLU II)
Pantheon.drawing.jpg
DesgodetzPantheon.jpg
La cúpula semiesférica del Panteón de Roma, de 43,44 m de diámetru aguantó diecinueve sieglus ensin reformes o refuerzos. El gruesu aníu murario ye de opera latericia (formigón con lladriyu) y la cúpula allixeróse utilizando piedra pómez como grebu.

Na Antigua Grecia, escontra'l 500 a. C., entemecíense compuestos de caliar xamuscada con agua y arena, añediendo piedres esmagayaes, texas rotes o lladriyus, dando orixe al primer formigón de la hestoria, usando tobas volcániques estrayíes de la isla de Santorini. Los antiguos romanos emplegaron tierres o cenices volcániques, conocíes tamién como puzolana, que contienen xil y alúmina, que, al combinase químicamente col cal, daben como resultáu'l denomináu cementu puzolánico (llográu en Pozzuoli, cerca del Vesubio). Añediendo a la so masa cachos de cerámiques o otros materiales de baxa densidá (piedra pómez) llograron el primer formigón allixeráu.[3] Con esti material construyir dende tuberías a instalaciones portuaries, que los sos restos entá perduren. Destaquen construcciones como los diversos arcos del Coliséu romanu, los nervios de la bóveda de la Basílica de Majencio, con lluces de más de 25 metros,[4] les bóvedes de les Termes de Caracalla, y la cúpula del Panteón de Agripa, d'unos 43 metros de diámetru, la de mayor lluz mientres sieglos.[5]

Tres la cayida del Imperiu romanu, el formigón foi pocu utilizáu, posiblemente por cuenta de la falta de medios técnicos y humanos, la mala calidá de la cocción del cal, y la falta o alloñanza de tobas volcániques. Nun s'atopen amueses del so usu en grandes obres hasta'l sieglu XIII, en que se vuelve a utilizar nos cimientos de la Catedral de Salisbury, o na célebre Torre de Londres, en Inglaterra. Mientres el Renacimientu el so empléu foi escasu y bien pocu significativu.

En delles ciudaes y grandes estructures, construyíes por mayes y azteques en México o les de Machu Pichu nel Perú, utilizáronse materiales cementantes.[3]

Nel sieglu XVIII alícase l'enfotu pola investigación. John Smeaton, un inxenieru de Leeds foi comisionado pa construyir per tercer vegada un faru nel cantil de Edystone, na mariña de Cornualles, emplegando piedres xuníes con un morteru de cal xamuscáu pa conformar una construcción monolítica que soportara la constante acción de les foles y los húmedos vientos; foi concluyíu en 1759 y la cimentación entá perdura.

El sieglu XIX: cementu Portland y formigón armáu[editar | editar la fonte]

Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, llográu de caliar magriza y carbón xamuscaos a alto temperatura –denomináu asina pol so color gris verdosu escuru, bien similar a la piedra de la isla de Pórtland. Isaac Johnson llogra en 1845 el prototipu del cementu modernu ellaboráu d'un amiestu de caliar y magre xamuscáu a alta temperatura, hasta la formación del clinker; el procesu de industrialización y l'introducción de fornos rotatorios favorecieron el so usu pa gran variedá d'aplicaciones, escontra finales del sieglu XIX.[6]

El formigón, poles sos característiques pedreses, soporta bien esfuerzo de compresión, pero se fisura con otros tipos de solicitaciones (flexón, tracción, torsión, cortante); la inclusión de banielles metáliques que soportaren dichos esfuerzos favoreció optimizar les sos característiques y el so empléu xeneralizáu en múltiples obres de inxeniería y arquitectura.

La invención del formigón armáu suelse atribuyir al constructor William Wilkinson, quien solicitó en 1854 la patente d'un sistema qu'incluyía armadures de fierro pa «la meyora de la construcción de viviendes, almacenes y otros edificios resistentes al fueu». El francés Joseph Monier patentó dellos métodos na década de 1860, pero foi François Hennebique quien escurrió un sistema convincente de formigón armáu, patentáu en 1892, qu'utilizó na construcción d'una fábrica de filaos en Tourcoing, Lille, en 1895.[7] Hennebique y los sos contemporaneos basaben el diseñu de les sos patentes en resultancies esperimentales, por aciu pruebes de carga; los primeres apurras teóricos realizar prestixosos investigadores alemanes, tales como Wilhelm Ritter, quien desenvuelve en 1899 la teoría del «Reticuláu de Ritter-Mörsch». Los estudios teóricos fundamentales van xestar nel sieglu XX.

El sieglu XX: puxanza de la industria del formigón[editar | editar la fonte]

Ponte de formigón sobre'l ríu Ulla, en Vedra, Galicia, España. L'arcu principal presenta la ventaya de ser un arco catenario.
Ópera de Sídney, edificiu diseñáu pol arquiteutu danés Jørn Utzon en 1957 ya inauguráu nel añu 1973, en Sídney, Australia.

A principios del sieglu XX surde la rápida crecedera de la industria del cementu, por cuenta de dellos factores: los esperimentos de los químicos franceses Louis Vicat y -y Chatelier y l'alemán Michaélis, que llogren producir cementu calidable homoxénea; la invención del fornu rotatoriu pa calcinación y el molín tubular; y los métodos de tresportar formigón frescu escurríos por Juergen Hinrich Magens que patenta ente 1903 y 1907. Con estos adelantos pudo ellaborase cementu Portland en grandes cantidaes y utilizase ventaxosamente na industria de la construcción.[3]

Robert Maillart proxecta en 1901 una ponte n'arcu de 38 metros de lluz sobre'l ríu Inn, en Suiza, construyíu con vigues cajón de formigón armáu; ente 1904 y 1906 diseña'l ponte de Tavanasa, sobre'l ríu Rin, con 51 metros de lluz, el mayor de Suiza. Claude A.P. Turner realiza en 1906 l'edificiu Bovex de Mineápolis (Estaos Xuníos), colos primeres pilastraes fungiformes (d'amplios capitelye).

-y Corbusier, nos años 1920, reclama en Vers xune Architecture una producción lóxica, funcional y constructiva, desaposiada de retóriques del pasáu; nel so diseñu de Casa Apodero, de 1914, la estructura ta conformada con pilastres y forxáus de formigón armáu, faciendo posible fachadas totalmente diáfanas y la llibre distribución de los espacios interiores.[8]

Los hangares de Orly (París), diseñaos por Freyssinet ente 1921 y 1923, con 60 metros de lluz, 9 de flecha y 300 de llargor, construyir con llámines parabóliques de formigón armáu, esaniciando la división funcional ente parés y techu. En 1929 Frank Lloyd Wright constrúi'l primera rascacielos en formigón.

Na década de 1960 apaez el formigón reforzáu con fibres, incorporaes nel momentu del amasáu, dando al formigón isotropía y aumentando les sos cualidaes frente a la flexón, tracción, impactu, fisuración, etc. Nos años 1970, los aditivos dexen llograr formigones d'alta resistencia, de 120 a más de 200 MPa; la incorporación de monómeros xenera formigones casi inatacables polos axentes químicos o indestruyibles polos ciclos xelo-destemple, apurriendo múltiples meyores en diverses propiedaes del formigón.

Los grandes progresos nel estudiu científicu del comportamientu del formigón armáu y les meyores tecnolóxiques, fixeron posible la construcción de rascacielos más altos, pontes de mayor lluz, amplies cubiertes ya inmenses preses. El so empléu va ser insustituible n'edificios públicos que tengan d'allugar ensames: estadios, teatros, cines, etc. Munches naciones y ciudaes competirán por alzar la edificación de mayor dimensión, o más bella, como símbolu del so progresu que, de normal, va tar construyida en formigón armáu.

Los edificios más altos del mundu tienen estructures de formigón y aceru, tales como les Torres Petronas, en Kuala Lumpur, Malaisia (452 metros, 1998), l'edificiu Taipei 101 en Taiwán (509 metros, 2004), o'l Burj Dubai de la ciudá de Dubái (818 metros, 2009), nel sieglu XXI.

El sieglu XXI: la cultura medioambiental[editar | editar la fonte]

L'usu de Reciclaje de cementu materiales reciclaos como ingredientes del formigón hai ganando popularidá por cuenta de la cada vez más severa lexislación medioambiental, según la progresiva concienciación de la sociedá. Los ingredientes reciclaos más emplegaos son les cenices volantes, un subproductu de les centrales termoeléctriques alimentaes por carbón. El impactu ambiental de la industria del cementu ye significativu, pero por aciu l'empléu d'estos nuevos materiales facer# posible l'amenorgamientu de canteras y vertideros, yá que actúen como sustitutos del cementu, y amenorguen la cantidá necesaria pa llograr un bon formigón. Cuidao que unu de los efectos nocivos pal mediu ambiente ye que la producción de cementu xenera grandes volumes de dióxidu de carbonu, la tecnoloxía de sustitución del cementu desempeña un importante papel nos esfuerzos por amenorgar les emisiones de dióxidu de carbonu. Suelse incluyir nos amiestos ciertos catalizadores que dexen la so 'autolavado' como ye'l casu del dióxidu de titaniu.

Tamién s'utiliza pa confinar refugayes radiactives. Ente ellos, el más importante ye'l del reactor nuclear que colapsó na central de Chernobil, que foi cubiertu de formigón pa evitar fugues radiactives.

Característiques y comportamientu del formigón[editar | editar la fonte]

El formigón amuesa nuna de les sos secciones munches esguiles d'agregamientu. Resulta necesariu investigar nes propiedaes microscópiques del formigón si deseyar conocer les sos propiedaes mecániques.

El formigón ye'l material resultante de xunir grebos cola pasta que se llogra al añedir agua a un conglomerante.[9] El conglomerante puede ser cualesquier, pero cuando nos referimos a formigón, xeneralmente ye un cementu artificial, y ente estos postreros, el más importante y habitual ye'l cementu portland.[9] Los grebos vienen de la desintegración o trituración, natural o artificial de roques y, según la naturaleza de les mesmes, reciben el nome de grebos xilizos, Carbonatu de calciu caliares, graníticos, etc. El grebu que'l so tamañu sía cimeru a 5 mm llámase grebu gruesu o grava, ente que l'inferior a 5 mm llámase grebu finu o sable.[10] El tamañu de la grava inflúi nes propiedaes mecániques del formigón.

La pasta formada por cementu y agua ye la que confier al formigón el so cuayáu y endurecimientu, ente que'l grebu ye un material inerte ensin participación directa nel cuayáu y endurecimientu del formigón.[10] El cementu se hidrata en contactu cola agua, empecipiándose diverses reacciones químicas d'hidratación que la converten nuna pasta maleable con bones propiedaes adherentes, que nel intre d'unes hores, deriven nel cuayáu y endurecimientu progresivu del amiestu, llográndose un material de consistencia pedresa.

Una característica importante del formigón ye poder adoptar formes distintes, a voluntá del proyectista. Al asitiase n'obra ye una masa plástico que dexa rellenar un molde, primeramente construyíu con una forma establecida, que recibe'l nome de encofráu.[9]

Característiques mecániques[editar | editar la fonte]

La principal característica estructural del formigón ye aguantar perbién los esfuerzos de compresión. Sicasí, tantu la so resistencia a tracción como al esfuerzu cortante son relativamente baxes, polo cual débese utilizar en situaciones onde les solicitaciones por tracción o cortante sían bien baxes. Pa determinar la resistencia prepárense ensayo mecánicos (ensayos de frayatu) sobre probetas de formigón.

Pa superar esti inconveniente, se "arma" el formigón introduciendo barres de aceru, conocíu como formigón armáu, o concretu reforzáu, dexando soportar los esfuerzos cortantes y de tracción coles barres d'aceru. Ye avezáu, amás, disponer barres d'aceru reforzando zones o elementos fundamentalmente estruyíos, como ye'l casu de los pilastraye. Los intentos de compensar los defectos del formigón a tracción y cortante aniciaron el desenvolvimientu d'una nueva técnica constructiva a principios del sieglu XX, la del formigón armáu. Asina, introduciendo antes del cuayáu alambres d'alta resistencia enterriaos nel formigón, esta queda estruyíu al cuayar, colo cual les tracciones que surdiríen p'aguantar les acciones esternes, convertir en descompresiones de les partes primeramente estruyíes, resultando bien ventaxosu en munchos casos. Pal pretensado utilícense aceros de bien alto llende elástica, cuidao que el fenómenu denomináu fluyencia lenta anularía les ventayes del pretensado. Darréu investigóse la conveniencia d'introducir tensiones nel aceru de manera apostada y previa al cuayáu del formigón de la pieza estructural, desenvolviéndose les técniques del formigón pretensado y el formigón postensado.

Los aditivo dexen llograr formigones d'alta resistencia; la inclusión de monómeros y amiestes pa formigón apurren múltiples meyores nes propiedaes del formigón.

Cuando se proxecta un elementu de formigón armáu establécense les dimensiones, el tipu de formigón, la cantidá, calidá, aditivos, amiestes y disposición del aceru qu'hai qu'apurrir en función los esfuerzos que tendrá d'aguantar cada elementu. Un diseñu racional, la fayadiza dosificación, amiestu, allugamientu, afitamientu, acabáu y curáu, faen del formigón un material aparente pa ser utilizáu en construcción, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y riquir escasu caltenimientu. Como pue ser moldeado fácilmente n'amplia variedá de formes y adquirir variaes testures y colores, utilizar n'ensame d'aplicaciones.

Característiques físiques del formigón

Les principales característiques físiques del formigón, en valores averaos, son:

  • Densidá: en redol a 2350 kg/m³
  • Resistencia a compresión: de 150 a 500 kg/cm² (15 a 50 MPa) pal formigón ordinariu. Esisten formigones especiales d'alta resistencia qu'algamen hasta 2000 kg/cm² (200 MPa).
  • Resistencia a tracción: proporcionalmente baxa, ye del orde d'un décimu de la resistencia a compresión y, xeneralmente, pocu significativa nel cálculu global.
  • Tiempu de cuayáu: dos hores, aprosimao, variando en función de la temperatura y el mugor del ambiente esterior.
  • Tiempu d'endurecimientu: progresivu, dependiendo de la temperatura, mugor y otros parámetros.
    • De 24 a 48 hores, adquier la metá de la resistencia máxima; nuna selmana 3/4 partes, y en 4 selmanes prácticamente la resistencia total de cálculu.
  • Cuidao que el formigón dilátase y contrai en magnitúes asemeyaes al aceru, pos tienen asemeyáu coeficiente de dilatación térmicu, resulta bien útil el so usu simultáneu n'obres de construcción; amás, el formigón protexe al aceru de la oxidación al anubrilo.

Cuayáu y endurecimientu[editar | editar la fonte]

Diagrama indicativu de la resistencia (en %) qu'adquier el formigón a los 14, 28, 42 y 56 díes.

La pasta del formigón fórmase entemeciendo cementu artificial y agua teniendo d'enfiñir totalmente a los grebos. La principal cualidá d'esta pasta ye que fragua y endurez progresivamente, tantu al aire como so l'agua.[11]

El procesu de cuayáu y endurecimientu ye la resultancia de reacciones químiques d'hidratación ente los componentes del cementu. La fase inicial d'hidratación llámase cuayáu y caracterízase pol pasu de la pasta del estáu fluyíu al estáu sólidu. Esto reparar de forma senciella por simple presión con un deu sobre la superficie del formigón. Darréu siguen les reacciones d'hidratación algamando a tolos constituyentes del cementu que provoquen l'endurecimientu de la masa y que se caracteriza por un progresivu desenvolvimientu de resistencies mecániques.[11]

El cuayáu y endurecimientu nun son más que dos estaos separaos convencionalmente; en realidá solo hai un únicu procesu d'hidratación continuu.[11]

Nel cementu portland, el más frecuente emplegáu nos formigones, el primera componente en reaccionar ye'l aluminato tricálcico con una duración rápido y curtio (hasta 7-28 díes). Dempués el silicatu tricálcico, con una aportación inicial importante y continua mientres bastante tiempu. De siguío el silicatu bicálcico con una aportación inicial débil y bien importante a partir de los 28 díes.[11]

El fenómenu físicu d'endurecimientu nun tien fases definíes. El cementu ta en polvu y les sos partícules o granos se hidratan progresivamente, primeramente por contactu de l'agua cola superficie de los granos, formándose dellos compuestos cristalinos y una gran parte de compuestos microcristalinos asimilables a coloides que formen una película na superficie del granu. A partir d'entós l'endurecimientu continua apoderáu por estes estructures coloidales qu'envolubren los granos del cementu y al traviés de les cualos progresa la hidratación hasta'l núcleu del granu.[11]

El fechu de que pueda regulase la velocidá con que'l cementu amasáu pierde'l so fluidez y endurezse, facer un productu bien útil en construcción. Una reacción rápida d'hidratación y endurecimientu enzancaría'l so tresporte y una cómoda puesta n'obra rellenando tolos buecos nos encofraos. Una reacción lenta aplazaría de forma importante'l desenvolvimientu de resistencies mecániques. Nes fábriques de cementu consíguese controlando la cantidá de yelsu que s'añedir al clinker de cementu. Na planta de formigón, onde s'entemez la pasta de cementu y agua colos grebos, tamién pueden añedir productos que regulen el tiempu de cuayáu.[11]

En condiciones normales un formigón portland normal empieza a cuayar ente 30 y 45 minutos dempués de que quedó en reposu nos moldes y termina el cuayáu trascurridas sobre 10 ó 12 hores. Dempués empieza l'endurecimientu que lleva un ritmu rápidu nos primeros díes hasta llegar al primer mes, pa dempués aumentar más amodo hasta llegar al añu onde prácticamente s'estabiliza.[12] Nel cuadru siguiente reparar la evolución de la resistencia a compresión d'un formigón tomando como unidá la resistencia a 28 díes, siendo cifres emponedores:[13]

Evolución de la Resistencia a compresión d'un Formigón Portland normal
Edá del formigón en díes 3 7 28 90 360
Resistencia a compresión 0,40 0,65 1,00 1,20 1,35

Resistencia[editar | editar la fonte]

Ficheru:Probetas formigón 01.jpg
Pa comprobar que'l formigón asitiáu n'obra tien la resistencia riquida, rellenar col mesmu formigón unos moldes cilíndricos normalizaos y calcúlase la so resistencia nun llaboratoriu realizando ensayos de frayatu per compresión.

Nel proyectu previu de los elementos, la resistencia característica (fck) del formigón ye aquella que s'adopta en tolos cálculos como resistencia a compresión del mesmu, y dando por fechu que'l formigón que se va executar va aguantar esi valor, se dimensionan les midíes de tolos elementos estructurales.[14]

La resistencia característica de proyectu (fck) establez por tantu'l llende inferior, teniendo de cumplise que cada amasada de formigón asitiada tenga esa resistencia a lo menos. Na práctica, na obra realicen ensayos estadísticos de resistencies de los formigones que s'asitien y el 95 % de los mesmos ten de ser cimeru a fck, considerándose que col nivel actual de la tecnoloxía del formigón, una fracción defectuosa del 5 % ye perfectamente aceptable.

La resistencia del formigón a compresión llograr n'ensayos de frayatu per compresión de probetas cilíndriques normalizaes realizaos a los 28 díes d'edá y fabricaes coles mesmes amasaes puestes n'obra.[14] La Instrucción española (EHE) encamienta utilizar la siguiente serie de resistencies característiques a compresión a 28 díes (midíes en Newton/mm²): 20; 25; 30, 35; 40; 45 y 50.[14] Por ello, les plantes de fabricación de formigón suministren davezu formigones que garanticen estes resistencies.

Ficheru:Conu de Abrams 05.jpg
Ensayu de consistencia en formigón frescu por aciu el Conu de Abrams que mide l'asientu que se produz nuna forma troncocónica normalizada cuando se desmolda.

Consistencia del formigón frescu[editar | editar la fonte]

La consistencia ye la mayor o menor facilidá que tien el formigón frescu pa deformarse y consiguientemente pa ocupar tolos buecos del molde o encofráu. Inflúin nella distintos factores, especialmente la cantidá d'agua d'amasáu, pero tamién el tamañu máximu del grebu, la forma de los grebos y el so granulometría.[15]

La consistencia afítase antes de la puesta n'obra, analizando cual ye la más fayadiza pal allugamientu según los medios que se dispon de compactación. Tratar d'un parámetru fundamental nel formigón frescu.

Ente los ensayos qu'esisten pa determinar la consistencia, el más emplegáu ye el conu de Abrams. Consiste n'enllenar con formigón frescu un molde troncocónicu de 30 cm d'altor. La perda d'altor que se produz cuando se retira'l molde, ye la midida que define la consistencia.[15]

Los formigones clasificar pola so consistencia en secos, plásticos, blandios y fluyíos tal como s'indica na tabla siguiente:[16]

Consistencia de los formigones frescos
Consistencia !

width="170 px" style="background:Lavender; color:Black"|Asientu en conu de Abrams (cm)

Compactación
Ensuga 0-2 - Plástica 3-5 - Blanda 6-9 - Fluyida 10-15 - Líquida 16-20 -

Durabilidad[editar | editar la fonte]

Les preses de formigón son una tipoloxía habitual na construcción de banzaos. Nes imaxes la presa de Hoover construyida n'Estaos Xuníos en 1936 ta diseñada con forma parabólica pa optimizar la capacidá del formigón de soportar esfuerzos a compresión.

La durabilidad del formigón definir na Instrucción española EHE como la capacidá pa portase satisfactoriamente frente a les acciones físiques y químiques agresives a lo llargo de la vida útil de la estructura protexendo tamién les armadures y elementos metálicos enfiñíos nel so interior.[17]

Prueba de compresión.

Por tantu non solo hai que considerar los efectos provocaos poles cargues y solicitaciones, sinón tamién les condiciones físiques y químiques a les que s'espón. Por ello considérase'l tipu d'ambiente en que se va a atopar la estructura y que puede afectar al escomiu de les armadures, ambientes químicos agresivos, zones afectaes por ciclos de xelu-destemple, etc.[17]

Pa garantizar la durabilidad del formigón y la protección de les armadures frente al escomiu ye importante realizar un formigón con una permeabilidá amenorgada, realizando un amiestu con una relación enagua/cementu baxa, una compactación aparente, un pesu en cementu fayadizu y l'hidratación abonda d'ésti añediendo agua de curáu pa completalo. D'esta forma consíguese qu'haya los menos poros posibles y una rede capilar interna pocu comunicada y asina s'amenorguen los ataques al formigón.[17]

Nos casos d'esistencia de sulfatos nel terrén o d'agua de mar tienen d'emplegase cementos especiales. Pa prevenir l'escomiu d'armadures hai que curiar el recubrimientu mínimu de les mesmes.[17]

Tipos de formigón[editar | editar la fonte]

Na Instrucción española (EHE), publicada en 1998, los formigones tán tipificados según el siguiente formatu siendo obligatoriu referise d'esta forma nos planos y demás documentos de proyectu, según na fabricación y puesta n'obra:[18]

Formigón T – R / C / TM / A

T: va denominase HM cuando sía formigón en masa, HAI cuando sía formigón armáu y HP cuando sía formigón pretensado.
R: resistencia característica del formigón espresada en N/mm².
C: lletra inicial del tipu de consistencia: S Seca, P plástica, B Blanda, F Fluyida y L Líquida.
TM: tamañu máximu del grebu espresáu en milímetros.
A: designación del ambiente a que va tar espuestu'l formigón.

Tipos de Formigón
Formigón ordinariu !

width="400 px" style="text-align:left;"|Tamién se suel referir a él denominándolo a cencielles formigón. Ye'l material llográu al entemecer cementu portland, agua y grebos de dellos tamaños, cimeros ya inferiores a 5 mm, esto ye, con grava y sable.[19]

Formigón en masa !

style="text-align:left;"|Ye'l formigón que nun contien na so interior armadures d'aceru. Esti formigón solo ye aptu p'aguantar esfuerzos de compresión.[19]

Formigón armáu Ye'l formigón que nel so interior tien armadures d'aceru, debidamente calculaes y asitiaes. Esti formigón ye aptu p'aguantar esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de tracción aguantar les armadures d'aceru. Ye'l formigón más habitual.[19]
Formigón pretensado Ye'l formigón que tien nel so interior una armadura d'aceru especial tensionadas a la tracción darréu al arramáu del formigón.[19] Puede ser pre-enterriáu si l'armadura enterrióse antes d'asitiar el formigón frescu.
Formigón postensado Ye'l formigón que tien nel so interior una armadura d'aceru especial sometida a tracción.[19] L'enterriáu de l'armadura ye posterior al cuayáu y endurecíu del formigón, fondiando con posterioridá les armadures al formigón.
Formigón autocompactante Ye'l formigón que de resultes d'una dosificación estudiada y del empléu d'aditivos superplastificantes específicos, amacerar pola acción del so propiu pesu, ensin necesidá d'enerxía de vibración nin de cualesquier otru métodu de compactación.[19] Usar en formigones a la vista, n'elementos de xeometría complicaes, espesures delgaes o con armaos mestos, qu'enzanquen el cimbláu.
Morteru Ye un amiestu de cementu, agua y arena (grebu finu), esto ye, un formigón normal ensin grebu gruesu.[9]
Formigón ciclópeo Ye'l formigón que tien enfiñíos nel so interior grandes piedres de dimensión non inferior a 30 cm.[19]
Formigón ensin finos Ye aquel que solo tien grebu gruesu, esto ye, nun tien arena (grebu menor de 5 mm).[19]
Formigón ventiláu o celular Llógrase incorporando al amiestu enrite o otros gases derivaos de reacciones químiques, resultando un formigón baxa densidá.[19]
Formigón d'alta densidá !

style="text-align:left;"|Fabricaos con grebos de densidaes cimeres a los habituales (de normal barita, magnetita, hematita…) El formigón pesáu utilizar pa blindar estructures y protexer frente a la radiación.

Característiques de los componentes del formigón[editar | editar la fonte]

Cementu[editar | editar la fonte]

Los cementus son productos qu'amasaos con agua cuayen y endurecen formándose nuevos compuestos resultantes de reacciones d'hidratación que son estables tantu al aire como somorguiaos n'agua.[20]

Hai dellos tipos de cementos. Les propiedaes de cada unu d'ellos tán íntimamente acomuñaes a la composición química de los sos componentes iniciales, que s'espresa en forma de los sos óxidos, y que según cualos sían formaren compuestos resultantes distintos nes reacciones d'hidratación.[20]

Cada tipu de cementu ta indicáu pa unos usos determinaos; tamién les condiciones ambientales determinen el tipu y clase del cementu afectando a la durabilidad de los formigones. Los tipos y denominaciones de los cementos y los sos componentes tán normalizaos y suxetos a estrictes condiciones. La norma española establez los siguientes tipos: cementos comunes, los resistentes a los sulfatos, los resistentes a l'agua de mar, los de baxu calor d'hidratación, los cementos blancos, los d'usos especiales y los de aluminato de calciu. Los cementos comunes son el grupu más importante y dientro d'ellos el portland ye l'habitual. N'España solo pueden utilizase los cementos legalmente comercializaos na Unión Europea y tán suxetos a lo previsto en lleis específiques.[21]

Amás del tipu de cementu, el segundu factor que determina la calidá del cementu, ye la so clase o resistencia a compresión a 28 díes. Esta determinar nun morteru normalizáu y espresa la resistencia mínima, que tien de ser siempres superada na fabricación del cementu. Nun ye lo mesmo, nin tien de confundise la resistencia del cementu cola del formigón, pos la del cementu correspuende a componentes normalizaos y la del formigón va depender de toos y cada unu de los sos componentes. Pero si'l formigón ta bien dosificado a mayor resistencia del cementu correspuende mayor resistencia del formigón.[20] La norma española establez les siguientes clases de resistencies:[21]

Especificaciones de les diverses clases de cementos
Clase de resistencia !

width="225 px" style="background:Lavender; color:Black" align="center" colspan=3|Resistencia (N/mm²)

Cuayáu !

width="75 px" style="background:Lavender; color:Black"|Espansión (mm)

a 2 díes a 7 díes a 28 díes Entamu (minutos) Final (hores)
32,5N <o>></o>16,0 32,5—52,5 <o>></o>75,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0
32,5R <o>></o>10,0 32,5—52,5 <o>></o>75,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0
42,5N <o>></o>10,0 42,5—62,5 <o>></o>60,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0
42,5R <o>></o>20,0 42,5—62,5 <o>></o>60,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0
52,5N <o>></o>20,0 <o>></o>52,5 <o>></o>45,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0
52,5R <o>></o>30,0 <o>></o>52,5 <o>></o>45,0 <o><</o>12,0 <o><</o>10,0

N = Resistencia inicial normal. R = Alta resistencia inicial.
Esti cuadru ye aplicable a los cementos comunes, esto ye, al portland,
a los portland con amiestes, a los siderúrxicos, a los puzolánicos y a los compuestos.

El cementu atopar en polvu y la finura del so molíu ye determinante nes sos propiedaes conglomerantes, influyendo decisivamente na velocidá de les reacciones químiques del so cuayáu y primer endurecimientu. Al entemecese cola agua los granos de cementu se hidratan solo nuna fondura de 0,01 mm, polo que si los granos fueren bien gruesos el rendimientu de la hidratación sería pequenu al quedar nel interior un núcleu inerte. Sicasí una finura escesiva provoca una retracción y calor d'hidratación elevaos. Amás cuidao que les resistencies aumenten cola finura hai que llegar a una solución de compromisu, el cementu tien de tar finamente molíu pero non por demás.[20]

L'almacenamientu de los cementos a granel realízase en silos estancos que nun dexen la contaminación del cementu y tienen de tar protexíos del mugor. Nos cementos suministraos en sacos, l'almacenamientu tien de realizase en locales cubiertos, ventilados, protexíos de l'agua y del sol.[21] Un almacenamientu enllargáu puede provocar la hidratación de les partícules más fines por meteorización perdiendo'l so valor hidráulicu y que supon un retrasu del cuayáu y amenorgamientu de resistencies.[22]

Cementu Portland[editar | editar la fonte]

El cementu Portland llograr al xamuscar a unos 1500 °C amiestos preparaos artificialmente de caliares y magres. El productu resultante, llamáu clinker, muelse añediendo una cantidá fayadiza de regulador de cuayáu, que suel ser piedra de yelsu natural.[23]

Esquema d'un fornu rotativu onde s'entemez y xamusca la caliar y el magre pa formar el clinker de cementu.
Clinker de cemento antes de la so molienda.

La composición química media d'un portland, según Caleya, ta formada por un 62,5 % de CaO (cal combinao), un 21 % de SiO2 (xil), un 6,5 % d'A el2O3 (alúmina), un 2,5 % de Fe2O3 (fierro) y otros minoritarios. Estos cuatro componentes son los principales del cementu, de calter básicu'l cal y de calter acedu los otros trés. Estos componentes nun s'atopen llibres nel cementu, sinón combinaos formando silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que son los componentes hidráulicos del mesmu o componentes potenciales. Un clinker de cementu portland de tipu mediu contien:[23]

Los dos principales reacciones d'hidratación, qu'anicien el procesu de cuayáu y endurecimientu son:

2(3CaO·SiO2) + (x+3)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + 3Ca(OH)2
2(2CaO·SiO2) + (x+1)H2O → 3CaO·2SiO2 x H2O + Ca(OH)2

El silicatu tricálcico ye'l compuestu activu por excelencia del cementu pos desenvuelve una resistencia inicial elevada y un calor d'hidratación tamién eleváu. Fragua amodo y tien un endurecimientu bastante rápidu. Nos cementu d'endurecimientu rápidu y nos d'alta resistencia apaez nuna proporción cimera a l'habitual.[23]

El silicatu bicálcico ye'l que desenvuelve nel cementu la resistencia al llargu plazu, ye lentu nel so cuayáu y nel so endurecimientu. La so estabilidá química ye mayor que la del silicatu tricálcico, por ello los cementos resistentes a los sulfatos lleven un altu conteníu de silicatu bicálcico.[23]

El aluminato tricálcico ye'l compuestu que gobierna'l cuayáu y les resistencies a curtiu. La so estabilidá química ye bona frente a l'agua de mar pero bien débil a los sulfatos. En visu a frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico cola agua y regular el tiempu de cuayáu del cementu añedir al clinker piedra de yelsu.[23]

El aluminatoferrito tetracálcico nun participa nes resistencia mecániques, la so presencia ye necesaria pol apurra de fundentes de fierro na fabricación del clinker.[23]

Otros cementos[editar | editar la fonte]

N'España esisten los llamaos «cementos portland con amiestes actives» qu'amás de los componente principales de clinker y piedra de yelsu, contienen unu d'estos componentes adicionales hasta un 35 % del pesu del cementu: escoria siderúrxica, fumu de xil, puzolana natural, puzolana natural xamuscada, ceniza volante xiliza, ceniza volante caliar, esquistus xamuscaos o caliar.[21]

Los cementos d'alta resistencia inicial, los resistentes a los sulfatos, los de baxu calor d'hidratación o los blancos suelen ser portland especiales y pallos y llinden o potencien dalgunu de los cuatro componentes básicos del clinker.[24]

El cementu siderúrxicu llograr por molturación conxunta de clinker de portland y regulador de cuayáu en proporción de 5-64 % con escoria siderúrxica en proporción de 36-95 %.[21] Constitúi la familia de los cementos fríos. La escoria llógrase esfreciendo sópito n'agua la ganga fundida procedente de procesos siderúrxicos; nesti enfriamientu la escoria se vitrifica y vuélvese activa hidraúlicamente pol so conteníu en cal combinao. La escoria por sigo sola fragua y endurez amodo, polo que p'aceleralo añedir el clinker de portland.[24]

El cementu puzolánico ye un amiestu de clinker de portland y regulador de cuayáu en proporción de 45-89 % con puzolana en proporción del 11-55 %.[21] La puzolana natural tien orixe volcánicu y anque nun tener propiedaes conglomerantes contien xil y alúmina capaz d'afitar el cal en presencia d'agua formando compuestos con propiedaes hidráuliques. La puzolana artificial tien propiedaes análogues y atópense nes cenices volantes, la tierra de diatomees o los magres activos.[24]

El cementu aluminoso llograr por fusión de caliar y bauxita. El constituyente principal d'esti cementu ye'l aluminato monocálcico.[24]

Grebos[editar | editar la fonte]

Ver tamién: Grava y Arena (formigón)
Atroxu de grebos de tamañu
6-10 mm pa la fabricación de formigón.

Los grebos tienen de tener a lo menos la mesma resistencia y durabilidad que s'esixa al formigón. Nun se deben emplegar caliares blandies, feldespatos, yelsos, piritas o roques friables o poroses. Pa la durabilidad en medios agresivos van ser meyores los grebos xilizos, los procedentes de la trituración de roques volcániques o los de caliares sanes y trupes.[25]

El grebu que tien mayor responsabilidá nel conxuntu ye'l sable. Según Jiménez Montoya nun ye posible faer un bon formigón ensin un bonu sable. Les meyores arenes son les de ríu, que de normal son cuarzu puru, polo qu'aseguren la so resistencia y durabilidad.[25]

Con grebos naturales rodaos, los formigones son más trabajables y riquen menos agua d'amasáu que los grebos de machaqueo, teniéndose amás la garantía de que son piedres dures y llimpies. Los grebos machucaos procedentes de trituración, al tener más cares de quebra cuesta más ponelos n'obra, pero trábense meyor y refléxase nuna mayor resistencia.[25]

Si los grebos rodaos tán contaminaos o entemecíos con magre, ye imprescindible llavalos pa esaniciar la camisa qu'envolubra los granos y que menguaría la so adherencia a la pasta de formigón. D'igual manera los grebos de machaqueo suelen tar arrodiaos de polvu de machaqueo que supon una medría de finos al formigón, precisa más agua d'amasáu y van dar menores resistencies polo que suelen llavase.[25]

Los grebos que s'empleguen en formigones llógrense entemeciendo trés o cuatro grupo de distintos tamaños p'algamar una granulometría óptima. Tres factores intervienen nuna granulometría fayadiza: el tamañu máximu del grebu, la compacidad y el conteníu de granos finos. Cuando mayor sía'l tamañu máximu del grebu, menores van ser les necesidaes de cementu y d'agua, pero'l tamañu máximu vien llindáu poles dimensiones mínimes del elementu a construyir o pola separación ente armadures, una y bones esos buecos tienen de quedar rellenos pol formigón y, por tanto, polos grebos de mayor tamañu. Nun amiestu de grebos una compacidad elevada ye aquella que dexa pocos buecos; consiguir con amiestos probes en sables y gran proporción de grebos gruesos, precisando poca agua d'amasáu; la so gran dificultá ye consiguir amacerar el formigón, pero si disponer de medios abondos pa ello la resultancia son formigones bien resistentes. En cuanto al conteníu de granos finos, estos faen l'amiestu más trabajable pero precisen más agua d'amasáu y de cementu. En cada casu hai qu'atopar una fórmula de compromisu teniendo en cuenta los distintos factores. Les paráboles de Fuller y de Bolomey dan dos families de curves granulométricas bien utilizaes pa llograr fayadices dosificaciones de grebos.[25]

Agua[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Agua (formigón)

L'agua d'amasáu intervien nes reacciones d'hidratación del cementu. La cantidá de la mesma ten de ser la estricta necesaria, pos la sobrante que nun intervien na hidratación del cementu se evaporará y va crear buecos nel formigón menguando la resistencia del mesmu. Puede envalorase que cada llitru d'agua d'amasáu d'escesu supon anular dos quilos de cementu nel amiestu. Sicasí un amenorgamientu escesivu d'agua aniciaría un amiestu seco, pocu afechiscu y bien malo d'asitiar n'obra. Por ello ye un datu bien importante afitar afechiscamente la cantidá d'agua.[26]

Les característiques de l'agua pal formigón tienen de ser evaluaes por que nun produza reacciones adversar nel amiestu, ye por ello que se debe realizar analís físicu-químicos pa garantizar la so calidá. Na práctica un indicador simple ye la potabilidad de l'agua, con ello podemos determinar si l'agua ye afecha pal so usu nel amiestu o non.

Mientres el cuayáu y primer endurecimientu del formigón añede l'agua de curáu pa evitar la desecación y ameyorar la hidratación del cementu.[26]

Dambes, l'agua destinada al amasáu, como la destinada al curáu tienen de ser aptes pa cumplir la so función. L'agua de curáu ye bien importante que sía apta pos puede afectar más negativamente a les reacciones químiques cuando se ta endureciendo'l formigón. De normal l'agua apto suel coincidir cola potable y tán normalizaos una serie de parámetros que tien de cumplir. Asina na normativa ta llindáu'l pH, el conteníu en sulfatos, en ion cloru y los hidratos de carbonu.[26]

Cuando una masa ye descomanadamente fluyida o bien seca hai peligru de que se produza'l fenómenu de la segregación (separación del formigón nos sos componentes: grebos, cementu y agua). Suel presentase cuando se hormigona con cayíes de material cimeru a los 2 metros.[16]

Otros componentes minoritarios[editar | editar la fonte]

Artículos principales: amiestes pa formigón y aditivos pa formigón

Los componentes básicos del formigón son cementu, agua y grebos; otros componentes minoritarios que pueden incorporase son: amiestes, aditivos, fibres, cargues y pigmentos.

Pueden utilizase como componentes del formigón los aditivos y amiestes, siempres que por aciu los oportunos ensayos, xustifíquese que la sustanza amestada nes proporciones y condiciones previstes produz l'efectu deseyáu ensin alteriar descomanadamente les restantes característiques del formigón nin representar peligru pa la durabilidad del formigón nin pal escomiu de les armadures.[27]

Les amiestes son materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que, finamente molíos, pueden ser añedíos al formigón nel momentu de la so fabricación, col fin d'ameyorar dalguna de les sos propiedaes o conferi-y propiedaes especiales. La EHE recueye namá l'usu de les cenices volantes y el fumu de xil, determinando les sos llimitaciones. ta compuestu de piedra caliar esmagayada en cachos bien pequenos como'l polvu, y d'otru materiales como químicos HQR (herqiros) ente otros

Los aditivo son sustances o productos que s'incorporen al formigón, antes o mientres l'amasáu, produciendo'l cambéu de dalguna de les sos característiques, de les sos propiedaes habituales o del so comportamientu. La EHE establez una proporción non cimera al 5 % del pesu del cementu y otros condicionantes.

Diseñu, fabricación y puesta n'obra Normativa =[editar | editar la fonte]

Introducción

Nel sieglu XVIII, la resistencia de los elementos estructurales de formigón armáu yera calculada esperimentalmente. Navier, a principios del sieglu XIX, plantegó la necesidá de conocer y establecer les llendes hasta onde les estructures portábense elásticamente, ensin deformaciones permanentes, pa poder llograr modelos físicu-matemáticos fiables y fórmules coherentes. Darréu, dada la complexidá del comportamientu del formigón, riquióse utilizar métodos basaos nel cálculu de probabilidaes pa llograr resultancies más realistes. Na primer metá del sieglu XX, calculábense los elementos estructurales pol métodu de les tensiones almitibles.

Seguridá estructural
Ficheru:Estructures Edificación.JPG
Les estructures de los edificios, que la so función ye aguantar les acciones a que tán sometíos, suelen ser de formigón armáu.

Nos años 1960, empecipióse'l desenvolvió la teoría de la seguridá estructural respectu de los Estaos llendes, estableciéndose valores máximos nes fleches y na fisuración de los elementos estructurales, acutando los riesgos.

Estaos llendes

El conceutu de Estáu llende tuvo la so puxanza nos años 1970, como conxuntu de requerimientos que tenía de satisfaer un elementu estructural pa ser consideráu aptu. Los reglamentos centrar en dos tipos: los Estaos llendes de serviciu y los Estaos llendes de solicitación.

Coeficientes de seguridá Los

reglamentos de los años 1970, pa poder simplificar los complexos cálculos de probabilidaes, establecieron los Coeficientes de seguridá, en función de la calidá de los materiales, el control de la execución de la obra y la dificultá del proyectu. Introduciéronse los Coeficientes de mayoración de cargues o acciones, y los Coeficientes de minoración de resistencia de los componentes materiales.[28]

Reglamentos

A mediaos del sieglu XX los reglamentos teníen decenes de páxines, nel sieglu XXI tienen cientos. La introducción de programes informáticos fai posible cálculos bien complexos, rabiones y soluciones más precises. Los reglamentos faen especial fincapié en estaos últimos de serviciu (fisuración, deformaciones) comportamientu (detalles constructivos) y durabilidad (recubrimientos, calidaes), llindando'l resolvimientu esperimental con múltiples condicionantes. Asina, el Eurocódigo 1 establez situaciones avezaes y accidentales (como sismos), qu'impliquen Coeficientes de seguridá parciales pa les más variaes solicitaciones y resistencies. Delles normatives específiques por ámbitos xeográficos son EHE (España), Eurocódigo 2 (Europa), ASCE/SEI (Estaos Xuníos).

Cálculu y proyectu[editar | editar la fonte]

Salginatobelbruecke suedwest quer.jpg
Esplanade Bridge 4, Dec 05.JPG
NOB-RioParaguai.jpg
La construcción de pontes realízase mayoritariamente en formigón. Nes imaxes, el Salginatobel construyíu en Suiza en 1930, el Esplanade en Singapur de 1997 y el terceru ye una ponte ferroviaria de 1947 nel Ríu Paraguay que xune Brasil y Bolivia.

Antes de construyir cualquier elementu de formigón tienen de calculase les cargues a que va tar sometíu y, en función de les mesmes, van determinase les dimensiones de los elementos y calidá de formigón, la disposición y cantidá de les armadures nos mesmos.

El cálculu d'una estructura de formigón consta de delles etapes. Primero realícense una serie de simplificaciones na estructura real tresformándola nuna estructura ideal de cálculu. Dempués determinar les cargues que va soportar la estructura, considerando en cada puntu la combinación de cargues que produza l'efectu más desfavorable. D'últimes se dimensiona caúna de les secciones por que pueda soportar les solicitaciones más desfavorables.

Una vegada calculada la estructura redáctase'l proyectu, que ye'l conxuntu de documentos que sirve pa la realización de la obra y que detalla los elementos a construyir. Nel proyectu tán incluyíos los cálculos realizaos. Tamién inclúi los planos onde figuren les dimensiones de los elementos a executar, la tipificación de los formigones previstos y les característiques resistentes de los aceros a emplegar.

Fabricación[editar | editar la fonte]

Ye bien importante consiguir l'amiestu óptima nes proporciones precises de grebos de distintos tamaños, cementu y agua. Nun hai un amiestu óptima que sirva pa tolos casos.[29] Pa establecer la dosificación fayadiza en cada casu tien de tenese en cuenta la resistencia mecánica, factores acomuñaos a la fabricación y puesta n'obra, según el tipu d'ambiente a que va tar sometíu.[30]

Hai munchos métodos pa dosificar primeramente'l formigón, pero son solu emponedores. Les proporciones definitives de cada unu de los componentes suélense establecer por aciu ensayos de llaboratoriu, realizando correcciones a llograr nos métodos teóricos.[31]

Señálense de volao los aspeutos básicos qu'hai que determinar:

  • La resistencia característica (fck) afitar nel proyectu.[31]
  • La selección del tipu de cementu establecer en función de les aplicaciones del hormigonado (en masa, armáu, pretensado, prefabricáu, d'alta resistencia, desencofrado rápido, hormigonados en tiempu fríu o calorosu, etc.) y del tipu d'ambiente a que va tar espuestu.[32]
  • El tamañu máximu del grebu interesa que sía'l mayor posible, pos a mayor tamañu menos agua va precisar yá que la superficie total de los granos de grebos a arrodiar va ser más pequena. Pero'l tamañu máximu va tar llindáu pelos espacios que tien qu'ocupar el formigón frescu ente dos armadures cercanes o ente una armadura y l'encofráu.[31]
  • La consistencia del formigón establecer en función del tamañu de los buecos qu'hai que rellenar nel encofráu y de los medios de compactación previstos.[31]
  • La cantidá d'agua per metro cúbicu de formigón. Conocida la consistencia, el tamañu máximu del grebu y si la piedra ye cantar rodáu o de machaqueo ye inmediatu establecer la cantidá d'agua que se precisa.[31]
  • La relación enagua/cementu depende fundamentalmente de la resistencia del formigón, influyendo tamién el tipu de cementu y los grebos emplegaos.
  • Conocida la cantidá d'agua y la relación enagua /cementu, determinamos la cantidá de cementu.[31]
  • Conocida la cantidá d'agua y de cementu, el restu van ser grebos.
  • Determinar la composición granulométrica del grebu, que consiste en determinar los porcentaxes óptimos de los distintos tamaños de grebos disponibles. Hai dellos métodos, unos son de granulometría continua, lo que significa qu'intervien tolos tamaños de grebos, otros son de granulometría discontinua onde falta dalgún tamañu entemediu de grebu.[31]

Determinada la dosificación más fayadiza, na planta de formigón hai que midir los componentes, l'agua en volume, ente que'l cementu y grebos midir en pesu.[33]

Los materiales amasar en formigonera o amasadora pa consiguir un amiestu homoxéneo de tolos componentes. El grebu tien de quedar bien envueltu pola pasta de cementu. Pa consiguir esta homoxeneidá, primero arrámase la metá d'agua, dempués el cementu y el sable simultáneamente, depués el grebu gruesu y d'últimes el restu d'agua.[33]

Pal tresporte al llugar d'empléu tienen d'emplegase procedimientos que nun varien la calidá del material, de normal camiones hormigonera. El tiempu trescurríu nun tien de ser cimeru a hora y media dende'l so amasáu.[34] Si al llegar onde se debe asitiar el formigón, este empezó a cuayar tien de refugase.[33]

Puesta n'obra[editar | editar la fonte]

Nel formigón armáu emplégase davezu aceru d'alta resistencia d'adherencia ameyorada o barres corrugadas. El corrugado ta normalizáu pola forma del resalto nel perímetru de la barra, el so altor, anchor y separación.
Allugamientu d'armadures

Les armadures tienen de tar llimpies y suxetar al encofráu y ente sigo de forma que caltengan la posición prevista ensin movese nel arramáu y compactación del formigón. Pa ello asítiense calzos o distanciadores en númberu abondu que dexen caltener la rixidez del conxuntu.[35]

Les distancies ente les diverses barres d'armadures tienen de caltener una separación mínima que ta normalizada pa dexar un correctu allugamientu del formigón ente les barres de forma que nun queden buecos o coqueras mientres la compactación del formigón.[35]

D'igual manera l'espaciu llibre ente les barres d'aceru y l'encofráu, llamáu recubrimientu, tien de caltener una separación mínima, tamién normalizada, que dexe'l rellenu d'esti espaciu pol formigón. Esti espaciu controlar por mediu de separadores que s'asitien ente l'armadura y l'encofráu.[35]

Encofráu L'encofráu tien

de contener y soportar el formigón frescu mientres el so endurecimientu calteniendo la forma deseyada ensin que se deforme. Suelen ser de madera o metálicos y esíxese que sían ríxidos, resistentes, estancos y llimpios. Nel so montaxe tienen de quedar bien suxetos de forma que mientres l'afitamientu posterior del formigón nun se produzan movimientos.[36]

Antes de reutilizar un encofráu tien de llimpiase bien con cepiyos d'alambre esaniciando los restos de morteru que se pudieren xuntar a la superficie. Pa facilitar el desencofrado suélense aplicar al encofráu productos desencofrantes; estos tienen de tar exentos de sustances perxudiciales pal formigón.[36]

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La construcción de pontes realizar con encofraos fixos. Tranebergsbron, Estocolmo, 1933.
Weidatalbruecke3 2005-11-02.jpg
Weidatalbrücke en Freivorbau, construyíu en 2005 por aciu encofraos esnidiosos.
Allugamientu y compactación

L'arramáu del formigón frescu nel interior del encofráu tien d'efectuase evitando que se produza la segregación del amiestu. Pa ello debe evitar vertilo dende gran altor, hasta un máximu de dos metros de cayida llibre y nun se debe mover horizontalmente la masa.[37]

Asitiar por capes o tongadas horizontales d'espesura amenorgada pa dexar una bona compactación (hasta 40 cm en formigón en masa y 60 cm en formigón armáu). Les distintes capes o tongadas consolídense sucesivamente, trabando cada capa cola anterior col mediu de compactación que s'emplegue y ensin qu'empezara a cuayar la capa anterior.[37]

Pa consiguir un formigón compactu, esaniciando los sos buecos y por que se llogre un completu zarráu de la masa, hai dellos sistemes d'afitamientu. El picáu con barra, que se realiza introduciéndola sucesivamente, precisa formigones de consistencies blandes y fluyíes y realízase n'obres de poca importancia resistente. La compactación por cuto repitíu d'un pisón emplegar en capes de 15 o 20 cm d'espesura y muncha superficie horizontal. La compactación por cimbláu ye l'habitual en formigones resistentes y ye apoderada en consistencies seques.[37]

El vibrador más utilizáu ye'l de aguyeretia, un cilindru metálicu de 35 a 125 mm de diámetru que la so frecuencia varia ente 3.000 y 12.000 ciclos per minutu. L'aguya disponse verticalmente na masa de formigón frescu, introduciéndose en cada tongada hasta que la punta enfuse na capa anterior y curiando de nun tocar les armadures pos la vibración podría dixebrar la masa de formigón de l'armadura. Por aciu el cimbláu amenórgase l'aire conteníu nel formigón ensin amacerar que s'envalora del orde del 15 al 20 % hasta un 2-3 % dempués del cimbláu.[37]

Curáu El

curáu ye una de les operaciones más importantes nel procesu de puesta n'obra pola influencia decisiva que tien na resistencia del elementu final. Mientres el cuayáu y primer endurecimientu prodúcense perdes d'agua por evaporación, formándose buecos capilares nel formigón que mengüen la so resistencia. En particular el calor, el secañu y el vientu provoquen una evaporación rápida de l'agua inclusive una vegada amaceráu. Ye precisu compensar estes perdes curando'l formigón añediendo abondosa agua que dexe que se desenvuelvan nuevos procesos d'hidratación con aumentu de la resistencia.[36]

Hai dellos procedimientos habituales pa curar el formigón. Dende los que protexen del sol y del vientu por aciu tejadillos móviles, plásticos; por aciu riegos d'agua na superficie; la inmersión n'agua emplegada en prefabricación; los productos de curáu aplicaos por pulverización; los pulverizaos a base de resines formen una película que torga la evaporación de l'agua, tratar d'unu de los sistemes más eficaces y más costosos.[36]

Desencofrado y acabaos

La retirada de los encofraos realízase cuando'l formigón algamó l'abondu endurecimientu. Nos portland normales sueli ser un periodu que bazcuya ente 3 y 7 díes.[36]

Una vegada desencofrado hai que reparar los pequenos defectos superficiales de normal buecos o coqueras superficiales. Si estos defectos son de grandes dimensiones o tán en zones crítiques resistentes puede resultar necesariu la baltadera parcial o total del elementu construyíu.[36]

Ye bien difícil que queden bien executaes les arestes vives de formigón, por ello ye habitual biselarlas antes de la so execución. Esto fai incorporando nes esquines de los encofraos unos biseles de madera llamaos berenjenos.[36]

Técniques constructives del formigón
Skygate Bridge R.jpg Saitama raiden todoroki bridge.jpg Saitama todoroki bridge.jpg
Na actualidá les avanzaes técniques d'execución de formigón dexen plantegase retos de valumbu como travesar grandes mases d'agua, llevantar espodaes piles o construyir tableros en curva a gran altor.

Producción mundial de formigón[editar | editar la fonte]

La producción mundial del cementu foi de más de 2.500 millones de tonelaes en 2007. Envalorando una dosificación de cementu ente 250 y 300 kg de cementu per metro cúbicu de formigón, significa que podríen producise de 8.000 a 10.000 millones de metros cúbicos, qu'equivalen a 1,5 metros cúbicos de formigón per persona. Nengún material de construcción foi usáu en tales cantidaes y nun futuru nun paez esistir otru material de construcción que pueda competir col formigón en magnitú de volume.[38]

Producción mundial de formigón[editar | editar la fonte]

   Producción mundial de formigón.

   Producción n'Estaos Xuníos

Datos en millones de metros cúbicos.
Producción mundial de formigón (miles de tonelaes)
País 2005 2006 2007 2008
China 1.040.000 1.200.000 1.300.000 1.388.400
India 145.000 155.000 160.000 177.000
Estaos Xuníos 101.000 99.700 96.400 87.600
Xapón 69.600 69.900 70.000 62.800
Rusia 48.700 54.700 59.000 53.600
Rep. Coria 51.400 55.000 55.000 53.900
España 50.300 54.000 50.000 80.100
Italia 46.400 43.200 44.000 43.000
México 36.000 40.600 41.000 47.600
Brasil 36.700 39.500 40.000 51.900
TOTAL MUNDIAL 2.310.000 2.550.000 2.600.000 2.840.000
  • Los datos de 2007 son envaloraos.[39]

Vease tamién[editar | editar la fonte]

Componentes[editar | editar la fonte]

Normativa[editar | editar la fonte]

Ensayos[editar | editar la fonte]

Dellos[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. P. Kumar Mehta & Paulo J.M. Monteru (1986). en Pretince-Hall International: Concrete Structure, Properties, and Materials, Segunda (en Inglés). ISBN 0-13-175621-4.
  2. Cyrille Simonnet (2009). Formigón: Hestoria d'un material. Nerea.
  3. 3,0 3,1 3,2 Hestoria del formigón, FIHP.
  4. Heyman, 2001, pg. 51.
  5. Choisy, 1999, pp. 49-56
  6. Les edaes del cementu, en ciment-catala.org
  7. James Strike, Pérez Regueru, 2004, pp. 66-67.
  8. Solá-Morales Rubió, Ignasi de, y col., 2001, pg. 52.
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 Arredondo, op. cit., p.9
  10. 10,0 10,1 Arredondo, op. cit., p.15
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 Soria, op. cit., p.158-162
  12. Teyeru, op. cit., p.103
  13. Jiménez Montoya, op. cit., p.128
  14. 14,0 14,1 14,2 Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.83-85 y 123-124
  15. 15,0 15,1 Jiménez Montoya, op. cit., p.89-90
  16. 16,0 16,1 Teyeru, op. cit., p.105
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.105-115
  18. Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.124
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 19,5 19,6 19,7 19,8 Arredondo, op. cit.
  20. 20,0 20,1 20,2 20,3 Jiménez Montoya, op. cit., p.11-20
  21. 21,0 21,1 21,2 21,3 21,4 21,5 «Instrucción pa la recepción de cementos (RC-03)». Universidá de Castiella La Mancha. Consultáu'l 14 de setiembre de 2008.
  22. Jiménez Montoya, op. cit., p.26
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 23,4 23,5 Jiménez Montoya, op. cit., p.13-18
  24. 24,0 24,1 24,2 24,3 Jiménez Montoya, op. cit., p.20-25
  25. 25,0 25,1 25,2 25,3 25,4 Jiménez Montoya, op. cit., p.37-43
  26. 26,0 26,1 26,2 Jiménez Montoya, op. cit., p.33-36
  27. Instrucción de Formigón Estructural. EHE, art. 29.
  28. Edgardo Luis Llima, Victorio Hernandez Balat, Juan Francisco Bissio, Seminariu sobre fundamentos de resistencia de materiales.
  29. Arredondo, op. cit., p.32
  30. Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.243
  31. 31,0 31,1 31,2 31,3 31,4 31,5 31,6 Jiménez Montoya, op. cit., p.51-58
  32. Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.308-313
  33. 33,0 33,1 33,2 Jiménez Montoya, op. cit., p.71-87
  34. Instrucción de Formigón Estructural. EHE, op. cit., p.248
  35. 35,0 35,1 35,2 Jiménez Montoya, op. cit., p.171-173
  36. 36,0 36,1 36,2 36,3 36,4 36,5 36,6 Jiménez Montoya, op. cit., p.81-87
  37. 37,0 37,1 37,2 37,3 Jiménez Montoya, op. cit., p.74-78
  38. Aïtcin, Pierre-Claude, Profesor Eméritu de la Universidá de Sherbrooke, Québec Canadá. El futuru del formigón y el formigón del futuru.
  39. O.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. 2004-08.

Bibliografía[editar | editar la fonte]

  • Heyman, Jacques (2001). La ciencia de les estructures. Institutu Juan d'Herrera (Madrid). ISBN 84-95365-98-7.
  • Choisy, Auguste, y col. (1999). L'arte de construyir en Roma. Ed. Reverté. ISBN 84-89977-67-4.
  • James Strike, Salvador; Pérez Regueru, María Jesús (2004). De la construcción a los proyectos. Ed. Reverté. ISBN 84-291-2101-3.
  • Solá-Morales Rubió, Ignasi de, y col. (2001). Introducción a l'arquitectura. Conceutos fundamentales. Edicions UPC. ISBN 84-8301-533-1.
  • Arredondo, F. (1972). Estudio de materiales: V.-Hormigón. Madrid:Conseyu Cimeru d'Investigaciones Científiques. Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cementu.
  • Soria, F. (1972). Estudio de materiales: IV.-Conglomerantes Hidráulicos. Madrid:Conseyu Cimeru d'Investigaciones Científiques. Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cementu.
  • Jiménez Montoya P., García Meseguer A., Morán Voi Caber F. (1987). Formigón Armáu Tomu I. Barcelona: Editorial Gustavo Gili S.A.. ISBN 84-252-0758-4.
  • España. Lleis y decretos. Normes Técniques (1999). Instrucción de Formigón Estructural. EHE. Centru de publicaciones del Ministeriu de Fomentu. ISBN 84-498-0396-9.
  • Teyeru Xuez, Enrique (1987). Formigón Armáu. Colexu Oficial d'Arquiteutos d'Aragón. ISBN 84-600-6347-4.
  • Jürgen MattheiB. (1980). FORMIGÓN armáu armáu allixeráu pretensado. Ed. Reverté S.A.. ISBN 84-291-2057-2.

Referencies dixitales[editar | editar la fonte]

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]

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