Tema 7: Microestructura y propiedades del Hormigón. 1. El proceso conglomerante. 2. Propiedades en estado fresco. 3. Microestructura en estado fresco endurecido. 4. Propiedades en estado endurecido.

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A. Propiedades físicas B. Propiedades mecánicas

5. Caracterización: Ensayos de hormigones TÉCNICA DEL HORMIGÓN Y SUS APLICACIONES Curso 2007-2008. EUAT. Campus de Guadalajara Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes del Tema 7: • “Conocer el proceso de elaboración, evolución y cambios microestructurales que condicionan y determinan las propiedades tecnológicas del hormigón en estado fresco y endurecido.” • “Conocer los procedimientos de ensayo de caracterización de hormigones.” • “Aplicar las relaciones principales entre los parámetros de caracterización de hormigones en estado fresco y endurecido.”

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Propiedades del hormigón • Son diferentes en estado fresco (plástico) y en estado endurecido (rígido). • En estado fresco, debe ser fácil de colocar en molde, limitando la energía de compactación (trabajabilidad). • El proceso de hidratación del cemento produce el cambio en la microestructura y del comportamiento. • Endurecido, debe alcanzar resistencia mecánica y frente a acciones exteriores (durabilidad). • La correcta hidratación del cemento condiciona las propiedades en estado endurecido (protección y curado) • Dependen de la dosificación y componentes, amasado, compactación, curado, ambiente y edad del hormigón.

El proceso conglomerante Cemento + agua + áridos (se añaden los aditivos y adiciones) Amasado (mezclado) Hormigón en estado fresco (comportamiento plástico) Fraguado (hidratación) Hormigón fraguado (rigidez y poca resistencia) Endurecimiento Hormigón en estado endurecido (rigidez y resistencia, fractura frágil)

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Propiedades del hormigón en estado fresco • Tiempo de amasado: para obtener una masa homogénea se requiere energía mecánica (amasadora). • Trabajabilidad: facilidad para conformar el material (consistencia y docilidad). Determina el tipo y tiempo de compactación. • Segregación: Separación de los componentes por una incorrecta dosificación o excesiva compactación. • Retracción: El fraguado y la evaporación de agua no combinada modifica el volumen del hormigón (merma). Pueden aparecer tensiones que, si superan la resistencia a tracción, pueden romper el hormigón (fisuración).

Docilidad • Es la facilidad con que el hormigón fresco es manejado, transportado, colocado y compactado en los moldes y encofrados con la mínima pérdida de homogeneidad. • La docilidad de un hormigón aumenta con el contenido de árido fino, con la dosificación de cemento, con el empleo de cenizas volantes, con el uso de aditivos plastificantes y con el aumento del agua de amasado. • Depende de la forma y tamaño del molde y de los medios de compactación • Se valora determinando la consistencia y el tiempo de vibrado.

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Consistencia • Es la oposición que presenta el hormigón fresco a experimentar deformaciones. Se mide por el asiento de la masa en el cono de Abrams (UNE-EN 12350:06) • Depende de la forma, granulometría y tamaño máximo del árido, de la dosificación de cemento, de la cantidad de agua de amasado y del eventual empleo de aditivos. • Propiedad muy sensible al agua de amasado. Un 3% más de agua produce incrementos de asiento de 2,5 cm.

Consistencia del hormigón en estado fresco

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Consistencia de mezclas secas (Vebe)

Consistómetro Vebe

Modificadores de la Consistencia Mecanismo de defloculación (fludificantes)

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Microestructuras del hormigón A edades tempranas (< 24 horas) el hormigón pasa por tres estados diferentes: 1. Plástico: estado líquido en el que tiene comportamiento viscoelástico 2. Semiplástico: tras el inicio de fraguado se comienza a formar un esqueleto sólido. Pasa de comportarse como un líquido a hacerlo como sólido. 3. Rígido: tras el fin de fraguado, el hormigón es rígido y empieza a adquirir resistencia conforme se completa la hidratación (inicio del endurecimiento).

Evolución de la microestructura

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Proceso de hidratación del cemento

Fraguado e hidratación

Evolución del aporte calorífico del proceso de hidratación de una pasta de cemento (Mindess y Young, 1981 en Weiss, 2002)

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Tiempo de fraguado FRAGUADO

ENDURECIMIENTO

SCHINDLER, Prediction of Concrete Setting

Grado de hidratación y resistencia

Evolución de las propiedades mecánicas en función del grado de hidratación del cemento (Gutsch, 1995 en Altoubat y Lange, 2001).

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Productos de hidratación del cemento Porlandita

Ettringita

Hidratación del hormigón

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Hormigón en estado endurecido

ÁRIDO

ZONA DE TRANSICIÓN

MATRIZ DE CEMENTO

Hormigón en estado endurecido

ÁRIDO

ZONA DE TRANSICIÓN

MATRIZ DE CEMENTO

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Propiedades físicas en estado endurecido • Porosidad: Depende de la granulometría y tipo de los áridos y de la cantidad de pasta y de agua (relación a/c). Condiciona la densidad, comportamiento higrotérmico, permeabilidad, resistencia y durabilidad. • Densidad: – – – –

Hormigón ligero (d