3º Relación Agua/Cemento de Hormigones de Alta Resistencia.

La relación A/C debe ser muy baja y, por tratarse de hormigones de elevadas resistencias, resulta imprescindible medirla con gran precisión. Para ello es necesario tener en cuenta el agua que contengan, no sólo los áridos, sino también el superfluidificante, así como la posible agua residual que pueda contener la amasadora tras proceder a su limpieza. Por otra parte, si se incorporan adiciones a la masa (microsílice o cenizas volantes), es conveniente referirse a la relación agua/(cemento + adición), ya que las adiciones actúan como un conglomerante más,

En teoría, el valor mínimo de la relación A/C que se requiere para una hidratación completa del cemento es del orden de 0,25 a 0,28. De la experiencia existente en obras efectuadas con HAR se deduce que dicha relación no debe superar el valor 0,35, si bien el Código Modelo CEB-F1P 90 admite valores de hasta 0,40. Como siempre, el valor óptimo habrá de determinarse en cada caso mediante ensayos previos de laboratorio, habida cuenta de la resistencia especificada en proyecto, de la forma de puesta en obra y de las restantes características de la obra en cuestión.

2º Agua y Áridos para Hormigones de Alta Resistencia.

Tanto para el amasado como para el curado del hormigón es prohibitivo utilizar aguas de mar ni aguas salinas. En cuanto a los áridos, además de cumplir estrictamente las características indicadas para hormigones convencionales, deben reunir los siguientes requisitos.
El árido grueso debe ser una gravilla inerte que posea como mínimo la misma resistencia que se exige al hormigón, y que tenga una densidad no inferior a 2,60 kg/dm3. Son muy Convenientes los áridos de machaqueo procedentes de rocas basálticas, ofitas o incluso calizas si son de buena calidad, siendo deseable que su coeficiente de desgaste en el ensayo de Los Ángeles no sea superior a 20. Diversos ensayos efectuados por JNTEMAC demuestran que es posible obtener mejores resultados con áridos calizos que con áridos silíceos, debido probablemente a la mayor absorción de agua de los primeros, lo que mejora la adherencia puta.. árido y, con ello, la resistencia.

El tamaño máximo del árido grueso debe ser de 10 a 12,5 mm, si bien se han empleado CO éxito gravillas de 20 milímetros. Tamaños mayores conducen a hormigones de docilidad j adecuada para su correcta colocación en obra y debilitan, por efecto pared, la interfaz árido pasta. El coeficiente de forma debe ser lo más elevado posible.

El árido fino tiene la mayor importancia, pues de él depende en gran parte la trabajabilidad y resistencia del hormigón. La mayoría de los autores recomiendan  arena silícea de río, CQ módulo granulométrico no inferior a 3 y exenta de finos, ya que las titas dosis de cemento y las eventuales adiciones sustituyen eficazmente esa falta de finos.
La composición granulométrica  del árido total está formada, generalmente, por los dos grupos indicados anteriormente. Si se emplea superfluidificante, la cantidad de árido fino más conveniente se sitúa en torno al 60% de la de árido grueso.

Consistencia del Hormigón y Cantidades de Agua y Cemento.

En función del tipo de elemento y sus características (tamaño de la sección, distancia entre barras, etc.) y teniendo en cuenta la forma de compactación prevista, se fija la consistencia que ha de tener el hormigón. A tal efecto, pueden ser útiles las indicaciones de la tabla 3.6.

TABLA 3.6
CONSISTENCIAS Y FORMAS DE COMPACTACIÓN
(HORMIGÓN SIN ADITIVOS)

Conviene, además, tener en cuenta las dos observaciones siguientes:

1.’ La consistencia a pie de tajo de colocación puede ser bastante diferente de la de salida de hormigonera, especialmente si el transporte interior es apreciable y las condiciones ambientales son rigurosas.

2.’   Si la densidad de armaduras es grande, resultan muy preferibles Las masas de mayor asiento bien compactadas, ya que las de menor asiento provocan el riesgo de coqueras.

Fijada la consistencia, se determina la cantidad de agua por metro cúbico de hormigón, según los valores de la tabla 3.7.

TABLA 3.7
LITROS DE AGUA POR METRO CUBICO

* Hormigones sin aditivos

Es interesante tener en cuenta, al fijar la cantidad de agua, la influencia, en términos relativos, que ésta tiene en la resistencia del hormigón. En condiciones medias y a título de orientación, puede servir la relación establecida por Abrams, que se muestra en la figura 3.2.

 

Figura 3.2 Influencia de la cantidad de agua en la resistencia del hormigón.

Una vez fijada la cantidad de agua, y conocida la relación agua/cemento según el apartado 32, se determina la cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón. Dicho contenido no debe ser inferior a los valores indicados en la tabla 3.3, de acuerdo con las condiciones ambientales a que vaya a estar sometida la estructura, ni superior a 400 kg salvo casos especiales. Esta última limitación es orientativa y tiene por objeto evitar valores altos del calor de fraguado y la retracción en las primeras edades, factores que dependen de la temperatura ambiente, clase y finura del cemento, proceso de curado, etc.

4º Anális del Agua.

En general, las Normas obligan a analizar las aguas solamente cuando no se posean antecedentes de su utilización o en caso de duda. Las limitaciones incluidas en las Normas (en particular, en la española) suelen ser prudentes y conservadoras, no siendo raro encontrar en la literatura especializada valores límites más tolerantes.

En la tabla 2.1 se ofrecen las limitaciones de la Instrucción española, con un breve comentario a cada una de ellas. 

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TABLA 2.1 

ANÁLISIS DEL AGUA DE AMASADO.

3º Agua de Mar.

No se pueden dar reglas generales acerca del agua de mar utilizada en el amasado de hormigones. En muchos casos se ha empleado con éxito para estructuras de hormigón armado, a pesar de su alto contenido en sulfatos.

La Instrucción españla EHE admite su empleo para hormigón en masa, previniendo acerca de la posible aparición de manchas (eflorescencias producidas por la cristalización de sales) y de la probable caída de resistencia, que puede cifrarse en un 15 por 100 aproximadamente.

El contenido medio en cloruro sódico del agua de mar es del orden de 25 gramos por litro (es decir, unos 15 gramos por litro de ión cloro), lo que la coloca dentro del límite admisible para hormigón en masa y abiertamente fuera para hormigón armado. Las restantes sales están constituidas fundamentalmente por sulfatos magnésico, cálcico y potásico, con contenidos del orden de 1,50; 1,25 y 1,00 gramos por litro respectivamente, lo que da un total de ión SO4 próximo a los 3 g/l. Estos contenidos bastarían para calificar al agua como perjudicial, pero por una serie de razones de índole química (véase punto b del apartado 5.7-3.°) su agresividad real es mucho menor de la que tendría un agua no marina con sulfatos o cloruros en análogas proporciones.

La presencia de algas en el agua no debe admitirse, ya que impiden la adherencia árido- pasta, provocando posteriormente multitud de poros en el hormigón.

El amasado con agua de mar suele ser especialmente perjudicial cuando el hormigón va a estar en contacto con agua de mar. Por ello es norma de buena práctica amasar siempre con agua dulce los hormigones destinados a obras marítimas. En particular, los cementos aluminosos, que resisten bien el agua de mar, no deben ser amasados jamás con agua de mar, la cual puede provocar, aparte de otros perjuicios, un fraguado relámpago.

2º Aguas Perjudiciales y No Perjudiciales.

Un índice útil de carácter general sobre la aptitud de un agua, en la técnica del hormigón, es su potabilidad. 

Las excepciones se reducen, casi exclusivamente, a las aguas de alta montaña, cuya gran pureza les confiere carácter agresivo. No obstante, algunas aguas manifiestamente insalubres pueden también ser utilizadas: aguas bombeadas de minas (que no sean de carbón), algunas de residuos industriales, aguas pantanosas, etc. Las aguas depuradas co ro pueden emplearse perfectamente. 

Entre otras, no conviene emplear aguas cuyo pH sea inferior a cinco, ni las que contengan aceites, grasas o hidratos de carbono. Cuando el agua contiene materias sólidas en suspensión (limos o arcillas) debe proscribirse su empleo, y que esos finos disminuyen notablemente la adherencia pasta-árido.

En casos de duda es necesario efectuar análisis para determinar la aptitud de un agua. Las limitaciones impuestas por la Instrucción española EHE.

Un criterio práctico mediante el cual puede justificarse que un agua de amasado no altera, perjudicialmente las propiedades exigibles al hormigón, puede ser el ensayo comparativo de resistencia, a 28 días de los hormigones amasados con el agua en estudio y con un agua potable de buena calidad.

En Estados Unidos, como resultado de una amplia experimentación (cerca de 6.000 ensayos sobre más de 60 aguas diferentes), utilizan a veces aguas de amasado en principio no aptas, si la pérdida de resistencia que producen en el hormigón, apreciada mediante el ensayo comparativo, no supera el 15 por 1004 El único riesgo que se corre aplicando este criterio es que pueden existir sustancias nocivas (especialmente cloruros) cuyos efectos se manifiestan solamente a largo plazo.

En fin, si es absolutamente obligado emplear un agua sospechosa, convendrá forzar la dosis de cemento (no menos de 350 kg/m3) y mejorar la preparación y puesta en obra del hormigón.

1º Papel del Agua de Amasado y Agua de Curado en el Hormigón.

El agua de amasado juega un doble papel en el hormigón. Por un lado, participa en las reacciones de hidratación del cemento; por otro, confiere al hormigón la trabajabilidad necesaria para una correcta puesta en obra.

La cantidad de agua de amasado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario, ya que el agua en exceso se evapora y crea una serie de huecos en el hormigón (capilares) que disminuyen su resistencia; pero, por otra parte, no puede disminuirse excesivamente el contenido en agua, pues podrían obtenerse masas poco trabajables y de difícil colocación en obra. La figura 2.1 ilustra este fenómeno: en efecto, la parte superior del gráfico indica cómo mejora la trabajabilidad de la masa al aumentar la cantidad de agua por m’ de hormigón, mientras que en la parte inferior puede apreciarse el porcentaje de pérdida de resistencia del hormigón correspondiente.

Puede retenerse la idea de que cada litro de agua de amasado añadido de más a un hormigón equivale a una disminución de dos kilogramos de cemento.

El agua de curado, durante el proceso de fraguado y primer endurecimiento del hormigón, tiene por objeto evitar la desecación, mejorar la hidratación del cemento e impedir una retracción prematura.

Tanto el agua de amasado corno el agua de curado deben reunir ciertas condiciones para desempeñar eficazmente su función. En general, se debe ser más estricto en la aptitud de un agua para curado que en la de un agua para amasado. Mucho más peligrosa es el agua que recibe el hormigón cuando está endureciendo, porque las reacciones que puede originar ya no actúan sobre una masa en estado plástico. Además, la aportación de sustancias perjudiciales en el agua de amasado es limitada en cantidad y se produce de una sola vez, sin renovación; mientras que la aportación del agua de curado es mucho más amplia y de actuación más duradera.