MATERIALES
CONSTITUYENTES DE LOS HAD La producción de un
HAD que cumpla fehacientemente con los requerimientos de trabajabilidad y desarrollo de
resistencia, da lugar a controles y exigencias mayores para la selección de materiales
que para los hormigones de resistencias menores.
Es decir: se requieren materiales de buena calidad y un cumplimiento estricto de las
especificaciones respectivas.
CEMENTO
El cemento, como se conoce, es muy importante como material constituyente de un Hormigón
de Alto Desempeño es por eso que se le deben brindar a sus características y
propiedades, la mayor atención antes y durante la construcción de la estructura
respectiva.
PASTA DE CEMENTO
Esta pasta tiene la función de cubrir a los agregados finos y gruesos en toda su
superficie, además de llenar los vacíos que por efectos de granulometría existen en
mayor o menor cantidad.
En la pasta de cemento, según Mehta , se diferencian dos zonas:
Pasta de Cemento propiamente dicha :
Esta zona comprende a la pasta en sí.- Es la matriz que contiene a los agregados y en
conjunto forman el hormigón.- Aquí, los productos de hidratación del cemento tales como
hidratos de sulfoaluminato de calcio, hidratos de silicato de calcio e hidróxidos de
calcio,comienzan a cristalizar y llenar espacios originalmente ocupados por el agua.
La resistencia de la pasta de cemento se debe principalmente a fuerzas de atracción
molecular a nivel superficial del tipo de Van der Waal's.- Si las partículas se
encuentran mas cercanas entre si, con menos cristalinidad, la resistencia será mayor.-
Por eso se desea obtener en su mayoría estructuras del tipo compacto y amorfo como los
productos internos.
Zona de Transición :
Esta corresponde a la interfase pasta-agregado. Normalmente el agregado grueso ejerce un
efecto de pared en la mezcla, lo que ocasiona que parte del agua de exudación se acumule
alrededor de él, aumentando considerablemente la relación agua-cemento de la pasta que
se encuentra alrededor del agregado, en comparación con la pásta en la matriz.- Esto
ocasiona una discontinuidad en el material que afecta seriamente a la resistencia.-
También se verifica que, al tener más espacio disponible, algunos compuestos van a
cristafizar como productos externos, es decir con menor resistencia.
Los esfuerzos deben encaminarse entonces a la obtención de una zona de transición con
características similares a las de la matriz, para evitar discominuidades y poder
transmitir correctamente las tensiones entre los componentes de la mezcla.
SELECCIÓN DEL CEMENTO
La selección del cemento portland para un HAD es muy importante.- A menos que se desee
resistencias iniciales altas, como en hormigón precomprimido, no hay necesidad de
utilizar un cemento ARI.- Mas aún, dentro de un tipo de cemento dado,las diversas marcas
tendrán características de desarrollo de resistencia diferentes debido a las variaciones
en la composición y finura que permiten las Normas respectivas.
Si el contenido de silicato tricálcico varía ,entre ensayos del mismo cemento, en más
del 4%, la pérdida por calcinación en más de O.5%, o la finura en más de 37.5 m2/kg (
Blaine ), pueden surgir problemas en mantener una alta resistencia uniforme.- Los niveles
de sulfato (S03) deben ser mantenidos en lo óptimo, limitando las variaciones a ± 0.20%.
Cuando se tengan contenidos altos de cemento, se puede esperar una elevación de
temperatura significativa en los elementos estructurales. Si esto representa un problema,
se pueden usar cementos con adiciones activas, siempre que cumplan con los requerimientos
de desarrollo de resistencia.
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ADICIONES MINERALES
Y CEMENTO DE ESCORIA
Se han utilizado en hormigones de alta resistencia cementos de escoria y adiciones
minerales muy finas consistiendo éstas principalmente en cenizas volantes y humo de
sílice.
Por medio del uso de éstas adiciones minerales de extrema finura y químicamente
reactivas, se logran llenar los microvacíos del empaquetamiento granular conformado por
agregados y cemento, mejorando la compacidad del material y a la vez, las propiedades
reológicas de la mezcla fresca.- Se deduce de aquí que la cantidad de agua necesaria
puede ser reducida, mejorando la resistencia del hormigón.- Por otra parte, éstas
adiciones reaccionan a mediano y largo plazo con el hidróxido de calcio producido en la
hidratación del cemento portland, dando como resultado compuestos de mucha mayor
resistencia.
CENIZA VOLANTE
Esta ceniza se divide, para su utilización en hormigón, en dos clases: Ceniza volante de
clase F es la que se produce normalmente de la combustión de la antracita o carbón
bituminoso, la cual posee propiedades puzolánicas, pero pocao ninguna propiedad
cementicia.
La ceniza volante de clase C resulta de la combustión de lignita o carbón subbituminoso
la cual ademá de las propiedades puzolánicas, posee propiedades cementicias autógenas.
Las variaciones en las propiedades físicas o químicas de estas adiciones mìnerales,
aún dentro de las tolerancias de las especificaciones, pueden causar variaciones
aprecìables en las propiedades de los hormigones de alta desempeño.- Dichas variaciones
pueden ser minimizadas por medio de ensayos apropiados y por el aumento de la frecuencia
de los mismos.- Es muy importante que a éstas adiciones minerales se les realice ensayos
de aceptación y uniformidad, se investiguen minuciosamente sus propiedades en el
desarrollo de resistencias y su compatibilidad con los otros materiales de la mezcla de
hormigón, antes de su utiliración en la estructura respectiva.
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HUMO DE SÍLICE
El humo de sílice es un subproducto que resulta de la reducción del cuarzo de alta
pureza con carbón en calderos de arco eléctrico en ia producción de silicio y
aleaciones de ferrosilicio-. El humo, consistiendo de partículas esféricas muy finas y
cuyo contenido de sílice amorfo es muy elevado, es extraído de los gases de escape de
los calderos.
El humo de sílice consiste de partículas vidriosas muy finas con una superficie
específica del orden de los 20.000 m2/kg, la cual es medida mediante técnicas de
adsorción de nitrógeno.
La distribución del tamaño de las partículas de un humo de sílice típico indica que
la mayoría de las mismas son menores a un micrón (1 mm), con un diámetro promedio de
casi 0,1 mm. que es menor , casi, en 100 veces a la partícula promedio de cemento.- El
peso específico típico es 2,2 pero puede Ilegar hasta 2,5.- La densidad volumétrica tal
como se extrae es de 160 a 320 kg/m3; sin embargo, también se lo consigue en formas
densificada y de barro (slurry) para aplicaciones comerciales.
Este material, a causa de su extrema finura y su alto contenido de sílice, cumple un
papel muy importante en la estructura de la pasta de cemento.-Actúa como relleno físico
o filler, aumentando la compacidad de la mezcla.
Reduce considerablemente la exudación en el hormigón fresco debido a su gran superficie
específica y capacidad para retener el agua.- Se convierte en agente para la nucleación
de los hidratos de cemento, reaccionando puzolánicamente con la cal durante su
hidratación para formar los compuestos cementicios estables de silicato de calcio
hidratado ( S-C-H ).-Asimismo, al reducir el espacio disponible para la formación del
S-C-H, se favorece la formación de compuestos internos, de mayor resistencia.
La disponibilidad de reductores de agua de alto rango ha facilitado el uso del humo de
sílice como parte del material cementante para producir hormigones de alto desempeño.-
Los contenidos normales de humo de sílice varían entre 5 y 15 % del peso del cemento.
La utilización del humo de sílice en la producción de hormigones de alto desempeño se
incrementó notoriamente en los últimos años.- Experiencias de laboratorio y obra
indican que el hormigón con humo de sílice tiene un tendencia marcada a desarrollar
fisuras por contracción plástica.- Entonces, se hace necesario cubrir rápidamente las
superficies expuestas del homigón con humo de sílice para prevenir pérdidas rápidas de
agua por evaporación.
El humo de sílice, llamado también microsílice y los aditivos que lo contienen han sido
utilizados en homigones para propósitos estructurales, aplicaciones superficiales y como
material de reparación en situaciones en donde se requiere resistencia a la abrasión y
baja permeabilidad.
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CEMENTO DE ESCORIA
Este cemento se fabrica cuando existen altos hornos para la producción del acero.- Las
especificaciones para la escoria de alto horno están dadas en el ASTM C 989 y para el
cemento portland que utiliza esta escoria se encuentran en el ASTM C 595.- La escoria
apropiada para hormigón es un producto no metálico que se desarrolla en la fundición
simultáneamente con el acero en un alto horno.- Correctamente apagada y procesada, la
escoria actuará hidráulicamente en el homigón como reemplazo parcial del cemento
portland.- La escoria puede ser molida conjuntamente con el cemento o utilizada como un
material adicional.- Está constituida esencialmente de silicatos v aluminosilicatos de
calcio y otras bases.- La investigación en uso de estas escorias ha demostrado un futuro
muy promisosio para su utilización en homigones de alta desempeño.
EVALUACIÓN Y SELECCIÓN
Las adiciones minerales y cementos de escoria, como cualquier material en un hormigón de
alto desempeño, debe ser evaluado utilizando mezclas de ensayo de laboratorio para
establecer las cualidades deseables óptimas.- Deben usarse materiales representativos de
los que se utilizarán posteriormente en la obra.- Debe tenerse un cuidado particular en
asegurar que las muestras de adición mineral provengan de acopios a granel y que sean
representativas.
Generalmente se utilizan pastones de prueba variando el factor cemento y cantidad de
aditivo para establecer curvas que pueden servir para determinar cantidades óptimas de
los mismos, para así obtener determinados resultados.
Cuando se utiliza ceniza volante, se recomienda que como mínimo cumpla con la
especificación ASTM C 618.- Aunque esta especificación pemite una pérdida por
calcinación más alta, un valor de 3% o menos es deseable.- Una alta finura, uniformidad
de producción, alta actividad puzolánica y compatibilidad con los otros ingredientes de
la mezcla son propiedades de primordial importancia.
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Ho. DE ALTO DESEMPEÑO 
