Calculo del Acortamiento por Retracción.

Como valores medios del acortamiento por retracción, cuando no sea necesaria su determinación precisa, pueden tomarse 0,35 mm por metro para hormigón en masa y 0,25 mm por metro para hormigón armado.

Para una evaluación más afinada, puede determinarse el acortamiento por retracción haciendo intervenir las variables que más influyen en el fenómeno. A continuación se indica un procedimiento sencillo, basado en trabajos del CEB, que da valores suficientemente aproximados en la mayor parte de los casos de la práctica.

a) El valor e, de la retracción de un elemento de hormigón en masa, desde el momento de su acabado hasta el instante t, viene dado por. 

en donde ε1  que depende del medio ambiente, viene dado en la tabla 5.2: ε2, que depende del espesor ficticio de la pieza e, se da en el párrafo siguiente, y β1, que refleja la evolución en el tiempo, viene dado en el gráfico de la figura 5.3 para distintos valores de e.

b) A continuación se indican los valores del espesor ficticio e y del coeficiente ε2: 

siendo α  el coeficiente dado en la tabla 5.2; A el área de la sección transversal del elemento; y u el perímetro de la sección transversal que está en contacto con la atmósfera. Si una de las dimensiones de la sección es muy grande con respecto a la otra, el espesor ficticio (abstracción hecha del coeficiente corrector por ambiente, α) coincide con el real,

La fórmula anterior de ε2, da valores aceptables para espesores ficticios e iguales o mayo-res de 10 cm. En el caso poco habitual en que el espesor ficticio e sea menor de dicha cantidad, conviene tomar para ε2, un valor superior al dado por la fórmula (como orientación, se recomienda tomar ε2=1,20 para e =5 cm).

TABLA 5.2
VALOR MEDIO DE LA RETRACCIÓN Y VALOR DEL COEFICIENTE α 

 

Figura 5.3 Evolución de la Retracción en Tiempo

c) En el eje de abscisas del gráfico de la figura 5.3 aparece la edad teórica del hormigón en días, t. Si el hormigón está sometido a temperaturas normales, la edad teórica coincide con la real. Si no es así, se tomará como edad teórica 1 la dada por la expresión: 

donde j es el número de días durante los cuates el endurecimiento se efectúa a una temperatura media diaria de T grados centígrados.

d) Si la influencia de la retracción va a ser efectiva, no desde el sino a partir de una edad de j días, el valor que interesa determinar en el instante t es:

con los mismos significados que anteriormente.

e) Sí el hormigón ha sido amasado con gran exceso de agua, o con un cemento rápido de gran finura, la retracción puede alcanzar valores mayores de los indicados en este procedimiento, al menos en un 25 por 100. especialmente en las primeras edades.

Por el contrario, en hormigones muy secos, la retracción calculada debe disminuirse en un 25 por 100, para encontrar valores más concordantes con los medidos experimentalmente.

f) A partir de la deformación ε1, correspondiente a hormigón en masa, puede calcularse la deformación εn correspondiente a hormigón armado mediante la relación: 

3º Efectos de la Retracción del Hormigón en Elementos Estructurales.

La retracción no es una fuerza sino una deformación impuesta, que provocará tensiones de tracción y, por consiguiente, fisuras, únicamente en el caso en que se encuentre impedido el libre acortamiento del hormigón; por ello, tiene tanta más influencia cuanto más rígida es una estructura. Este es el caso de los arcos muy rebajados y de poca luz, de hormigón en masa, en donde suelen aparecer grietas de retracción; o de las vigas de luz media o grande si están fuertemente coartadas en sus extremos (fig. 5.2a). 

Figura 52 Ejemplos de fisuras de retracción

Un caso típico es el del muro de cimentación, en el que la coacción exterior esta representada por el terreno.

Si no se han dejado juntas de retracción, el muro acaba por fisurarse cada 10 6 12 m, pudiendo aparecer con el tiempo una segunda familia de fisuras intermedias (fig. 5,2b).

En los elementos de tipo superficial las fisuras de retracción son muy frecuentes, especialmente si aparecen asociados Con vigas o nervios que actúan de líneas de coacción en el conjunto (fig. 5.2c).

Las armaduras suponen tambien impedimento interior al libre acortamiento del hormigón. Por ello, en vigas muy armadas con recubrimiento grande, este puede fisurarse por retracción, dado el gradiente que existe entre la superficie libre (donde la retracción es máxima) y la armadura que impide su coacción al hormigón circundante. Favorece al fenómeno el hecho habitual de que el recubrimiento es mucho más rico en pasta que el interior de la pieza, a causa del vibrado del hormigón.

La probabilidad de fisuración por retracción esta íntimamente ligada con la elongabilidad del hormigón, de la que se trata en el apartado 5.6-5.

Cuando el hormigón se combina con otros materiales, debe recordarse el fenómeno de b retracción y estudiar la compatibilidad de deformaciones del conjunto. Es el caso de los revestimientos sobre hormigón aplicados prematuramente, en los que, al contraerse éste, el revestimiento queda sometido a compresión, acabando por agrietarse e incluso desprenderse.

Para evitar los efectos de la retracción, o paliarlos, pueden disponerse juntas permanentes (muros, pavimentos) o temporales (presas, arcos); estas últimas se hormigonan después, cuando las dos partes aisladas han experimentado la mayor parte de su retracción. La protección y ci curado prolongado de superficies, especialmente en tiempo seco, es fundamental para disminuir la retracción en las primeras edades. 

Siempre es conveniente disponer armaduras repartidas de pequeño diámetro, en forma de malla superficial (forjados) o armaduras de piel (vigas esbeltas), con objeto de distribuir las fisuras y disminuir su anchura, consiguiendo que lleguen a ser inapreciables al ojo desnudo, Habrá veces, en fin, en que se podrán aceptar las fisuras por retracción, cuando no perjudiquen fundamentalmente aL elemento afectado.

Otras indicaciones sobre fisuras por retracción pueden encontrarse en el apartado 21.10-1.

2º Factores que Influyen en la Retracción del Hormigón.

Aparte del grado de humedad ambiente, en el fenómeno de retracción influyen los siguientes factores:

a) El tipo, clase y categoría del cemento influyen en el sentido de dar más retracción los más resistentes y rápidos, a igualdad de las restantes variables.

b) A mayor finura de molido del cemento corresponde una mayor retracción.

c) Lo presencia de finos en el hormigón aumenta apreciablemente la retracción.

d) La cantidad de agua de amasado está en relación directa con la retracción. Por ello, a igualdad de dosis de cemento por m’ de hormigón, la retracción aumenta con la relación agua/cemento; y a igualdad de relación A/C, aumenta con la dosis de cemento.

e) La retracción aumenta cuando disminuye el espesor del elemento en contacto con el medio ambiente, por ser entonces mayor el efecto de desecación con respecto al volumen de la pieza.

f) El hormigón armado retrae menos que el hormigón en masa, ya que las barras de acero se oponen a] acortamiento y lo disminuyen, tanto más cuanto mayor sea la cuantía (véase apartado 21.8). La relación entre un valor y otro de la retracción viene a ser del orden del 80 por 100.

A pesar de los esfuerzos que se realizan, no ha podido conseguirse fabricar un cemento que no experimente retracción. Los llamados cementos sin retracción y cementos expansivos son, en realidad, cementos en los que se trata de compensar la retracción con una expansión equivalente (o superior), a base de piedra de yeso y otras materias, o empleando como aditivo polvo de aluminio. Pero la retracción y la expansión no son concomitantes, ya que ésta precede a aqu6lla al verificarse durante el fraguado y primer endurecimiento. Se trata, en definitiva, de cementos especiales cuyo empleo es muy limitado y no aconsejable sin un riguroso control.

1º Fenomeno de Retracción del Hormigón.

Durante el proceso de fraguado y endurecimiento, el hormigón contrae de volumen cuando tal proceso se verifica en el aire; y se entumece si se verifica en el agua. Al primer fenómeno se denomina retracción.

La retracción puede explicarse por La pérdida paulatina de agua en el hormigón. Aunque el fenómeno es complejo, de una forma simplificada se podría decir que el hormigón contiene agua en cinco estados distintos:

• el agua combinada químicamente o de cristalización;
• el agua de gel;
• el agua zeolítica o intercristalina;
• el agua adsorbida, que forma meniscos en la periferia de la pasta de cemento que une los granos de árido;
• el agua capilar o libre.

De estos estados, el agua capilar y parte de la adsorbida pueden evaporarse a la temperatura ordinaria. Si el hormigón no está en un ambiente permanentemente húmedo, va perdiendo el agua capilar, lo que no produce cambios de volumen, y parte del agua adsorbida (e incluso, según algunos autores, de la zeolítica), lo cual origina una contracción de meniscos que obliga a que los granos de árido se aproximen entre sí. Esta es la causa de la retracción.