1propiedades Del Hormigón Endurecido

Tecnologa del hormign Pgina 1/25

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Santa Fe Ctedra: Tecnologa del Hormign - Ingeniera Civil Profesor: Ing. Ma. Fernanda Carrasco UNIDAD 7. PROPIEDADES DEL HORMIGN ENDURECIDO El hormign presenta caractersticas favorables en el estado endurecido que le permiten ser un material de uso masivo en las construcciones civiles. La ms importante de las propiedades de este material en ese estado, es la durabilidad. Aunque siempre se hace hincapi en la resistencia, tal vez por que es ms fcil de evaluar y resulta muy til a los proyectistas para el clculo y diseo de una estructura de hormign armado. Los procesos de deterioro del hormign y del acero de refuerzo generalmente se discuten en un mbito que no incluye a los calculistas. La durabilidad del material en s mismo es un punto importante, pero debemos realizar estructuras que resulten durables. Este concepto es ms amplio y no slo debemos analizar las caractersticas del medio ambiente y de los componentes del hormign, sino que debemos proyectar las etapas de colocacin, compactacin y curado, que unidas a la eleccin de recubrimiento y. disposicin de armaduras adecuados, nos permitir asegurar la durabilidad de la obra. Una durabilidad deficiente implicar incrementar los costos de mantenimiento y reparacin de la estructura.

Los reglamentos de construccin de estructuras de hormign especifican relaciones a/c mximas, contenido y tipo de cemento, uso de aditivos, caractersticas de los agregados, etc., para obtener una estructura durable. Pero, hasta el momento no existe un reglamento que permita asegurar una definida vida en servicio de la misma. Este es un criterio moderno de diseo por durabilidad. Esto involucra definir o adoptar algn parmetro del material relacionado con el coeficiente de difusin para diferentes especies (por ejemplo cloruros) y revalorizar la funcin del hormign de recubrimiento.

UNIFORMIDAD DEL HORMIGN EN ESTADO ENDURECIDO En todas las etapas del proceso de construccin se debe mantener la uniformidad del material, de manera de lograr que el mismo se encuentre controlado. La falta de uniformidad en el hormign implica diferencias entre distintos puntos de un elemento estructural, en su capacidad de deformarse, en los niveles de resistencia, en su durabilidad y en su densidad. La uniformidad depende del grado de, control empleado en la elaboracin, colocacin y curado, etapas previas a la puesta en servicio. Es necesario controlar la granulometra del agregado fino, el tamao mximo del agregado grueso, las caractersticas del cemento, el grado de humedad de los agregados, la medicin en peso de los materiales, la exudacin y la segregacin, el vibrado y el curado.

DURABILIDAD Se define como durabilidad a la habilidad del material para resistir la accin de la intemperie, los ataques qumicos, abrasivos y cualquier otro proceso de deterioro. Es indispensable que el hormign mantenga su forma original, su calidad y serviciabilidad cuando esta expuesto al


medio ambiente, tal cual ha sido proyectado. Cuando esto ocurre se afirma que el hormign es durable.

Los factores que alteran esta propiedad pueden ser externos o internos. Las primeras causas pueden ser originadas por condiciones atmosfricas desfavorables, temperaturas extremas, abrasin, ataques por lquidos o gases. Las causas internas son la reaccin lcali-agregado, cambios volumtricos y, sobre todo, la permeabilidad del hormign. Este factor determina en gran medida la vulnerabilidad del hormign a los agentes externos y, por ello, un hormign durable deber ser relativamente impermeable.

Permeabilidad La penetracin de iones en solucin puede afectar adversamente la durabilidad del hormign; por lixiviacin del Ca(OH)2, ataque a las armaduras de refuerzo, por reacciones deletreas o cristalizacin de sales. Este ingreso depende de la permeabilidad del hormign y est determinado por la facilidad con que el hormign puede saturarse de agua, por lo tanto, la permeabilidad se asocia directamente con la vulnerabilidad del hormign. La permeabilidad es una propiedad que se debe acotar en los hormigones para estructuras que contienen lquidos: presas y reservorios de agua. El ingreso de lquidos al interior del hormign se puede originar por dos mecanismos:

Absorcin: es la capacidad de un material de retener agua en su masa. Permeabilidad: es la propiedad de permitir la circulacin de agua a travs de l. La absorcin valora la porosidad del material, y la permeabilidad da un ndice de la cantidad tamao de vacos que dicho material posee, del grado y tipo de interconexin que existe entre ellos.

Para el hormign elaborado con agregado de peso normal, la permeabilidad es controlada por la porosidad de la pasta de cemento, pero la relacin no es tan simple como la distribu-cin del tamao del poro, que es un factor. Por ejemplo, aunque la porosidad del gel del cemento es de 28 %, su permeabilidad es muy baja (7 x 10-6 m/s), por la textura del gel extremadamente fina y el tamao pequeo de los poros del gel. La permeabilidad de la pasta de cemento hidratada es mayor por la presencia de poros capilares ms grandes y, de hecho, su permeabilidad es generalmente una funcin de la porosidad capilar (Figura 1). Como la porosidad capilar es controlada por la relacin a/c y por el grado de hidratacin, tambin la permeabilidad de la pasta de cemento depende principalmente de esos parmetros. En la figura 2 se muestra que, para un grado determinado de hidratacin, la permeabilidad es ms baja para pastas con menores relaciones de a/c, especialmente cuando es inferior a 0.6, en la cual los capilares llegan a ser segmentados o discontinuos. Para una relacin a/c dada, la permeabilidad disminuye al continuar el cemento hidratndose y llenando algunos de los espacios de agua originales; en estos casos la reduccin en permeabilidad es ms rpida mientras ms baja es la relacin a/c. La gran influencia de la segmentacin de capilares sobre la permeabilidad ilustra el hecho de que la permeabilidad no es una simple funcin de porosidad. Es posible que dos cuerpos porosos tengan porosidades similares, pero permeabilidades diferentes, como se muestra en la figura 3. De hecho, slo un gran paso que conecte a los poros capilares dar como resultado una gran permeabilidad, mientras que la porosidad permanecer virtualmente sin cambio.


Figura 1: Relacin entre porosidad y permeabilidad de la pasta de cemento (Neville)

Figura 2: relacin entre el grado de hidratacin y razn a/c con la permeabilidad de la pasta de cemento (AATH)

Figura 3: Representacin esquemtica de materiales de porosidad similar: a) permeabilidad alta y poros capilares

interconectados; b) permeabilidad baja y poros capilares segmentados (Neville)

Ensayo de Permeabilidad (IRAM 1554:1983) Se utilizan probetas de seccin cuadrada o circular de dimetros o lados de 15, 20 o 30 cm y con un espesor mnimo de 15 cm, asegurando en todos los casos que las dimensiones sean mayores al triple del tamao mximo del agregado grueso. La superficie de estas probetas que no est afectada al ensayo se sella mediante dos capas de pasta de agua y cemento con una razn a/c de 0.4.

Posteriormente, se aplica agua a presin: 0.1 MPa durante las primeras 48 hs, 0.3 MPa las siguientes 24 hs y 0.7 MPa las ltimas 24 hs. (Figura 4)

Una vez cumplido el ciclo de aplicacin de agua a presin, se dividir la probeta en dos mitades (aplicando carga con una prensa), determinado sobre cada superficie la penetracin mxima de agua en el hormign.


Figura 4: Esquema de ensayo de permeabilidad (IRAM)

Succin capilar La succin capilar puede explicarse como un proceso mediante el cual el exceso de energa de la superficie de los poros del hormign, debido a la falta de enlace con las molculas cercanas, tiende a compensarse adsorbiendo molculas de agua sobre dichas superficies. La tendencia del material a absorber agua crea una succin capilar que es funcin de la tensin superficial del lquido, y de la geometra y dimensiones de los poros.

La capacidad y la velocidad de succin del hormign y particularmente del hormign de recubrimiento es un parmetro asociado con la durabilidad de las estructuras de hormign.

Este comportamiento se ajusta a la siguiente expresin:

I= C+ S t1/2

donde I es la cantidad acumulada de agua absorbida, S la tasa de succin, t el tiempo de inmersin y C una constante que tiene en cuenta la perturbacin inicial provocada por las condiciones de ensayo y que depende de la terminacin de la superficie.

El ensayo de succin capilar se representa en forma grfica como la cantidad de agua absorbida por unidad de rea en funcin de la raz cuadrada del tiempo como puede observarse en la Figura 5, en la misma el valor final indica la cantidad total de agua absorbida por el material. Algunos autores afirman que en los primeros instantes del ensayo los poros capilares dominan el proceso de succin y luego la tasa de flujo es limitada por los poros del gel. En consecuencia, la parte de esta curva comprendida entre 0 y 1 hora representa la cantidad de agua necesaria para llenar los poros grandes y se denomina succin inicial (SO); en tanto que, la segunda parte de la curva es la cantidad de agua necesaria para llenar los poros ms finos. En esta ltima es posible determinar mediante un anlisis de regresin la velocidad de succin de los hormigones como la pendiente de la curva en dicha zona.

Figura 5: representacin resultados de ensayo de succin capilar (Menndez et. Al)


Ensayo de succin capilar (IRAM 1871:2004) El mtodo consiste en registrar el incremento de masa de una muestra, constituida por una probeta o testigo de hormign endurecido, sometido a la accin del contacto con agua en una de sus bases.

Las muestras de ensayo estn constituidas por probetas y/o testigos calados de hormign endurecido sobre los cuales se realiza un primer aserrado a 3 cm del extremo correspondiente a la base de contacto de la probeta con el molde, se descarta el corte realizado y se reitera el aserrado de la probeta a una distancia de 50 mm 2 mm, esta seccin conforma la probeta de ensayo (figura 6).

Se sella con pintura impermeabilizante toda la superficie lateral de las probetas o testigos para evitar la absorcin en ese sector no contemplado en los clculos y se secan en estufa a 50 C 2 C hasta masa constante.

Las probetas se introducen en un recipiente cerrado, sobre la base de apoyo, con una altura de agua respecto de la base de absorcin de 2 mm 1 mm y a una temperatura de 20 C 2 C (figura 7). Este instante se registra como el tiempo inicial del ensayo (t=0) y luego, peridicamente, se retira cuidadosamente cada probeta o testigo, se enjuga con un pao la base de absorcin y la superficie lateral y se determina la masa hmeda.

Figuras 6: obtencin de probetas (IRAM) Figura 7: esquema de ensayo de succin (Menndez et. Al)

ESTABILIDAD VOLUMTRICA El hormign es inestable volumtricamente y especficamente la pasta es la responsable de los cambios que sufre el material, cuando se modifica el grado de humedad o se halla sometido a un esfuerzo permanente. Un buen hormign puede tener variaciones de 150 a 200 m/m, y cuando existe un exceso de agua de mezclado puede alcanzar los 400 500 m/m. Estas dilataciones y contracciones que sufre el hormign generan tensiones de compresin y de traccin, respectivamente, si los vnculos (fundacin, capa de hormign de mayor edad) se las restringen. Los esfuerzos de compresin no crean problemas, pero si los de traccin, debido a la poca capacidad que tiene el hormign para resistir este tipo de esfuerzos. El agua, al ingresar al hormign provoca un incremento de volumen por la presin que genera, luego, al evaporarse el efecto es contrario, el material se contrae.


Factores que Influyen sobre la Contraccin y el Creep De la Pasta Porosidad de la pasta (Edad, relacin a/g y grado de hidratacin) Temperatura de curado Composicin del cemento Contenido de humedad Aditivos presentes Del Hormign Rigidez del agregado Contenido de agregado (contenido de cemento) Relacin Volumen/superficie Densidad Del Medio Ambiente Humedad relativa Velocidad de secado Tiempo de secado Carga aplicada (solo para creep) Duracin de la carga (solo para creep) Contraccin por secado Las variaciones de humedad en el hormign endurecido estn indefectiblemente acompaadas por variaciones volumtricas. La reduccin de volumen que se produce durante el secado se denomina contraccin por secado y el aumento de volumen, como resultado de un rehumedecimiento, hinchamiento o expansin. Parte de esta deformacin es irreversible y debe distinguirse de la parte reversible, llamada movimiento por humedad.

Cuando el hormign se seca, en primera instancia se pierde el agua libre, es decir, el agua contenida en los poros capilares que no est qumicamente combinada. Este proceso induce gradientes de humedad en la pasta de cemento, de modo que, con el tiempo las molculas de agua se transfieren de la superficie del C-S-H hacia los capilares vacos y luego fuera del hormign y como consecuencia, la pasta de cemento se contrae. Sin embargo, la reduccin de volumen que experimenta la pasta no es equivalente al volumen de agua perdida, ya que existen restricciones impuestas a la consolidacin de la estructura del C-S-H y al hecho de que la salida del agua libre no causa contracciones volumtricas significativas de la pasta.

Contraccin por carbonatacin Adems de la contraccin por secado, en el hormign endurecido se produce una contraccin por carbonatacin. Muchos datos experimentales incluyen ambos tipos de contraccin, pero sus mecanismos son diferentes.

Cabe puntualizar que, por carbonatacin se entiende a la reaccin del CO2, proveniente del medio ambiente, con el cemento hidratado. El gas CO2 est presente en la atmsfera (aproximadamente 0.03 % en el aire rural; 0.1 % en laboratorios no ventilados y generalmente ms de 0.3 % en ciudades) y en proporciones suficientes para causar una reaccin considerable con la pasta de cemento, a largo plazo. En presencia de humedad, el CO2 forma cido carbnico que reacciona con el Ca(OH)2 para formar CaCO3; adems, otros compuestos del cemento tambin se descomponen y forman slice hidratada, almina y xido frrico.


Figura 8. Comportamiento tpico del hormign sometido a secado y rehumedecimiento. [adaptado de

Mindes]

Figura 9. Relacin entre la contraccin por fraguado y el tiempo para hormigones almacenados a diferente

humedad relativa. Tiempo calculado desde el final del curado hmedo a la edad de 28 das [Neville]

El hormign expuesto a la carbonatacin pierde agua y se comporta como si hubiera sido secado a una humedad relativa inferior de aquella a la que fue sometido realmente. Adems, la contraccin por carbonatacin es totalmente irreversible.

Uno de los mecanismos propuestos corresponde a Powers quien atribuye la contraccin a la disolucin del hidrxido de calcio mientras los cristales estn sometidos a presin. Segn este modelo esta disolucin incrementa temporariamente las tensiones en los slidos remanentes de la pasta, provocando la contraccin y el depsito del carbonato de calcio resultante no produce cambios de volumen porque se produce en espacios que no estn sujetos a presin alguna.

En la figura 10 se observa que la carbonatacin aumenta la contraccin en niveles intermedios de humedad relativa, pero no para el 100 % o 25 %. La explicacin para este


fenmeno radica en que en el ltimo caso, no hay cantidad suficiente de agua en los poros de la pasta de cemento para formar el cido carbnico y para una humedad relativa muy elevada, los poros estn llenos de agua y la difusin del CO2 resulta muy lenta.

Figura 10. Contraccin por secado y por carbonatacin de morteros a diferente

humedad relativa. [Neville]

Ensayo contraccin por secado (IRAM 1597:1992) En Argentina, la norma IRAM 1597:1992 establece la metodologa para evaluar los cambios de longitud de probetas de mortero y hormign. En este documento no se establecen dosificaciones de los materiales componentes de las mezclas, pero se requieren consistencias a travs de la exigencia de ndices de fluidez entre 100 y 115 % para los morteros y de un asentamiento, medidos con el tronco de cono, de 7,5 1,5 cm para el hormign. Las probetas utilizadas son de seccin cuadrada de 25 mm de lado y 250 mm de longitud efectiva para el caso de los morteros y de 100 mm de lado en el caso de los hormigones. En este caso se define a la longitud efectiva como la distancia entre las caras internas de los puntos de referencia que se colocan en los extremos de las piezas. Las probetas se desmoldan una vez transcurridas 24 horas, durante las que se mantienen a 23 2 C y no menos de 90 % de humedad relativa. En ese momento se toma la lectura inicial y se las mantiene luego, hasta completar el perodo de 28 das, en una cmara con 100 % de humedad relativa o sumergidas en una solucin saturada de hidrxido de calcio a 23 1 C. La norma permite variar la duracin de este perodo de curado cuando sea necesario.

Una vez concluido el perodo de curado se registra nuevamente la longitud de las probetas y se almacenan en una cmara que mantiene una humedad relativa del 50 2 % y una temperatura de 23 2 C, a menos que se establezcan condiciones diferentes. Las lecturas posteriores de la longitud de las probetas se realizan a las edades de 3; 7; 28 y 56 das y de 3; 6; 9; y 12 meses a partir de la finalizacin del curado hmedo.


Contraccin restringida y fisuracin Desde un punto de vista prctico, lo que resulta relevante no es la ocurrencia de la contraccin en s, sino la fisuracin que sta provoca. Como las tensiones y las deformaciones ocurren en forma simultnea, cualquier restriccin al movimiento induce una tensin correspondiente a la deformacin restringida, que resulta de la diferencia entre la deformacin libre y la efectivamente medida. Si estas tensiones y deformaciones restringidas se desarrollan hasta exceder la capacidad resistente o de deformacin del hormign, es de esperar que se produzca la fisuracin del material.

Estas restricciones pueden inducir tanto tensiones de traccin como de compresin, pero en la mayora de los casos es la traccin la que causa inconvenientes. Adems, las restricciones pueden ser de carcter externo o interno. Las restricciones externas se presentan cuando el movimiento de una pieza de hormign est total o parcialmente impedido por vnculos externos y las internas se producen cuando existen gradientes de humedad en la seccin de la pieza o debido a la presencia de los agregados, ya que la contraccin es una propiedad de la pasta de cemento y que los agregados limitan los cambios volumtricos que se producen en la pasta.

Por lo tanto, si una seccin delgada de hormign se restringe externamente de modo que se evite la deformacin debida a la contraccin, las tensiones elsticas inducidas son atenuadas por los efectos de la fluencia lenta o creep del hormign.

Figura 11. Patrn esquemtico de desarrollo de una grieta cuando el esfuerzo a traccin debido a la contraccin

restringida es aliviado por la fluencia lenta. [Neville]

En el caso de pieza gruesas, sin restricciones externas pero con presencia de gradientes de humedad en su seccin, la contraccin de las capas superficiales se ver impedida por la zona interior y se desarrollarn tensiones de traccin en el exterior y de compresin en el interior (Figura 12). La fluencia lenta nuevamente atenuar las tensiones, pero si estas exceden la capacidad resistente del hormign, se producir la fisuracin.


Figura 12: Variacin de la contraccin con la distancia a la superficie de una pieza (UNCPBA)

Ensayo contraccin restringida Es conocido el hecho de que cuando las estructuras y elementos de hormign se encuentran restringidos, las deformaciones por contraccin originan fisuras anteriores a la puesta en servicio. Por este motivo, los ensayos de contraccin libre no son suficientes para brindar una idea acabada de la resistencia del material a la fisuracin inducida por contraccin.

El desarrollo de fisuras en el tiempo depende de factores tales como la magnitud de la contraccin libre, la relajacin producida por efectos de fluencia lenta (creep), el mdulo de elasticidad del material, la resistencia a tensiones de traccin y la tenacidad a la fractura, razn por la cual el fenmeno de fisuracin del hormign est ms relacionado con la energa de fractura que con la resistencia a la traccin del material.

El ensayo del anillo provoca un alto y constante grado de restriccin de las deformaciones y permite alcanzar resultados representativos, tanto cuando se trata de pastas, como de morteros y hormigones. En este ltimo tipo de ensayo la probeta de hormign se moldea alrededor de un aro de acero que provee la restriccin a la contraccin producida por efecto del secado y adems funciona como un dinammetro que evala las tensiones inducidas en el hormign mediante la medicin de las deformaciones en el acero a travs de strain gauges, tal como se muestra en la figura 13.

Para asegurar un secado unidireccional, una vez concluido el perodo de curado, se sella la superficie superior de las probetas utilizando un sellador siliconado que impida la evaporacin del agua y se estaciona en una atmsfera seca.

A partir de este mtodo, algunos autores han evaluado, no slo la edad de aparicin de la primera fisura, sino su distribucin, y la evolucin de las aberturas en funcin del tiempo.


Figura 13. a y b) Configuracin de probetas para ensayos de tendencia a la fisuracin. c)

distribucin de tensiones internas [Tazawa et. al. ]

Prediccin de la contraccin por secado De acuerdo a lo expuesto en los puntos anteriores, si no se preven deformaciones por contraccin en el diseo de la estructura, puede ocurrir una fisuracin no deseada. Consecuentemente, se han desarrollado algunas ecuaciones para predecir la magnitud de estas deformaciones, siendo las propuestas por el American Concrete Institute (ACI) las ms difundidas.

Se recomienda un grupo de ecuaciones empricas que permiten estimar la contraccin como una funcin del tiempo de secado y la humedad relativa ambiente. La contraccin para un determinado tiempo (esh)t, posterior a los 7 das de curado hmedo del hormign est dada por la siguiente ecuacin, donde (esh)ult es la contraccin para un tiempo infinito para un secado a 40 % de humedad relativa y t es el tiempo de secado:

( ) ( )ultshtsh tt

e+

=e35

El efecto de la humedad relativa ambiente (H) se considera en las siguientes correcciones:

Sobre 80 % H.R. (C.F.)H = 3.00 0.03 H

Debajo de 80 % H.R. (C.F.)H = 1.40 0.01 H

Se debe considerar que hay que adoptar un valor de contraccin para tiempo infinito (esh)ult. Para la mayora de los hormigones este valor estar entre 415 y 1070 m/m, y ACI recomienda adoptar 730 m/m cuando no existen resultados experimentales.

Fluencia Lenta o Creep La reologa en el hormign endurecido comprende el estudio de la relacin entre la deformacin, tensin del hormign y tiempo. El hormign como todo cuerpo slido sometido


a la accin de cargas se deforma, y estas deformaciones pueden ser elsticas o plsticas. Si la carga se mantiene constante durante un determinado tiempo, el material sigue deformndose a temperatura ambiente (fluencia lenta o creep). El hormign an sin estar cargado sufre variaciones dimensionales: contraccin plstica y contraccin por secado. La fluencia lenta y la contraccin tienen un comportamiento similar y estn afectadas por los mismos parmetros. La relajacin del acero y la fluencia del hormign provocan en estructuras pretensadas un incremento en las deformaciones y en las tensiones de traccin y en consecuencia la disminucin del grado de seguridad.

El origen del creep est en la pasta hidratada de cemento, la cual no permanece dimensionalmente estable cuando se expone a ambientes con humedad menor que la de saturacin. Cuando la pasta se somete a un esfuerzo sostenido, dependiendo de la magnitud y la duracin de la carga, el silicato de calcio hidratado pierde agua fsicamente adsorbida y la pasta sufre una deformacin por creep. Esta es la principal causa del creep, aunque otros factores tambin inciden. El proceso consta de una parte reversible y de otra irreversible, (figura 14). Al dejar de actuar la carga aparece una recuperacin instantnea y, otra diferida, formando ambas el creep reversible. Esta parte del creep puede atribuirse a la deformacin elstica del agregado, la cual es completamente recuperable. El contenido de agregado influye sobre el creep.

Figura 14: Curva de creep en compresin uniaxial (UNCPBA)

Prediccin de la fluencia lenta o creep Si bien existen desacuerdos importantes entre las diferentes formulaciones propuestas para la estimacin de la deformacin por creep, se presenta a continuacin las frmulas dadas por el American Concrete Institute (ACI).

La ecuacin bsica de creep es:

ultt CtBtC 6.0

6.0

+=

donde Ct es el coeficiente de creep para un tiempo t, Cult es el coeficiente de creep para un tiempo infinito y B es una constante (igual a 10 cuando el hormign tiene ms de 7 das al ser aplicada la carga). El coeficiente de creep es la deformacin diferida (ecr) divida por la deformacin instantnea (ee):


e

crtC e

e=

Tal como en el caso de la prediccin de la contraccin por secado, el problema reside en la seleccin de un valor adecuado de Cult. Cuando el hormign se seca bajo la aplicacin de carga a 40 % de humedad relativa, Cult vara entre 1.30 y 4.15, y ACI recomienda adoptar un valor de 2.35 si no existen datos experimentales. Los factores de correccin por humedad relativa ambiente y edad de curado son:

(C.F.)H = 1.27 0.0067 H, H 40 %

(C.F.)tc = 1.25 tc 0.118

donde H es la humedad relativa ambiente, y tc es el tiempo de aplicacin de carga en das.

MECANISMOS DE ROTURA EN HORMIGN El proceso de rotura El mecanismo de falla del hormign, tanto bajo cargas de compresin como de traccin, involucra un proceso progresivo de deterioro interno del material. Este dao interno, se caracteriza por un incremento y propagacin de micro y macrofisuras que en trminos de balance energtico reconocen dos estados: uno de crecimiento estable, donde la energa necesaria para que se produzca la propagacin de las fisuras debe ser suministrada al material a travs de un incremento de la solicitacin externa y otro de crecimiento inestable, donde el nivel energtico alcanzado resulta suficiente para que la fisura se propague por s sola sin mayor demanda de energa. El estudio del inicio y propagacin de fisuras en un material, y de las variables que los gobiernan, constituye un tema de anlisis de significativa importancia. Hemos analizado anteriormente la estructura del hormign concluyendo que nos encontramos en presencia de un material multifsico tanto a nivel visual como microscpico. Para estudiar su mecanismo de rotura debemos situarnos en el mesonivel en el cual es posible distinguir una fase continua porosa (el mortero), inclusiones (los agregados gruesos) y las zonas de transicin entre la matriz y agregados (interfaces). Adems hemos observado que en el hormign aparecen microfisuras entre agregados y mortero an antes de ser cargado. Cuando el material es solicitado, las fisuras, poros e interfaces actan como focos de concentracin de tensiones, acumulando en su entorno energa de deformacin. Cuando esta energa alcanza un valor mnimo (que depender de la geometra de la discontinuidad y de la energa de la superficie del medio) la fisura comienza a propagarse. En su crecimiento la fisura puede interceptar zonas ms resistentes o poros que disminuyen el nivel de concentracin de tensiones; ambos efectos actan como freno a dicho crecimiento. El mecanismo de iniciacin y propagacin de fisuras se diferencia conforme el tipo de solicitacin aplicada, pudiendo ser modificado en cada caso por diversas variables como el nivel de resistencia, el tamao de los agregados, etc. Analicemos en primer lugar el caso de traccin. Aunque el hormign se usa fundamentalmente para sobrellevar solicitaciones de compresin sabemos que an en tal caso la rotura se origina en realidad por fuerzas de traccin. El estudio de las curvas tensin deformacin permite evaluar en forma indirecta el desarrollo de fisuras dentro del material. A escala microscpica se ha observado que la desviacin de la linealidad de la curva se encuentra asociada al crecimiento de fisuras de interfaz preexistentes.


La rotura por traccin del hormign se caracteriza por la formacin de una superficie perpendicular a la direccin de la carga. En hormigones convencionales (resistencias de hasta aproximadamente 30 MPa) la fisura se propaga a travs de la matriz y/o de las interfaces. A medida que se incrementa el nivel de resistencia o en el caso de agregados de menor resistencia (por ej. agregados livianos) puede producirse su propagacin a travs de los agregados. Las fisuras en los materiales cementceos se desarrollan en forma tortuosa. An en observaciones sobre pastas de cemento portland se ha verificado este hecho. A diferencia de lo que ocurre en un material frgil ideal en el que una nica fisura se propaga rpidamente, el hormign muestra fisuracin mltiple. En morteros y hormigones, la presencia de los agregados generan mecanismos de control del crecimiento de fisuras dando lugar a ramificaciones y desvos. En la vecindad de la superficie de fractura aparecen numerosas microfisuras por lo que la superficie real de fisuracin es mayor que la aparente. Algunos autores han estimado las siguientes relaciones (superficie real/ superficie aparente): pasta de cemento 1-2 : 1 ; mortero 5-10: 1 y hormign 15-20 : 1. Analizaremos ahora el comportamiento tensin deformacin de una probeta cuando se le aplica una carga de compresin uniaxial (Figura 15).

Figura 15. Curva tensin deformacin de una probeta de hormign bajo una carga de compresin uniaxial.

Desarrollo de la fisuracin.

Es posible observar que el hormign presenta un comportamiento prcticamente lineal hasta una tensin relativa del 30 al 50% de la carga ltima. Durante esta etapa las fisuras preexistentes permanecen estables o presentan un crecimiento poco significativo. Por encima del 50% de la carga de rotura las fisuras comienzan a propagarse en las interfaces matriz agregado y a internarse dentro del mortero. Las curvas se apartan de la linealidad y la relacin entre las deformaciones transversales y longitudinales (coeficiente de Poisson) comienza a crecer. La tensin a la cual ocurre este comportamiento se la denomina tensin de iniciacin. Para una tensin relativa del orden del 70 al 85% se desarrolla el crecimiento rpido de fisuras y el sistema se vuelve inestable. En este perodo es posible detectar un mnimo en la curva de deformaciones volumtricas, el volumen aparente de la probeta no contina decreciendo sino que, debido a una extensa fisuracin interna, comienza a crecer. La tensin para la cual se produce este cambio en la variacin del volumen aparente, se denomina tensin crtica y como fuera dicho corresponde al inicio de una propagacin inestable de las fisuras a travs de la matriz (Figura 16).


Figura 16. Comportamiento tensin deformacin del hormign bajo una carga de compresin uniaxial

El mecanismo descripto de formacin y propagacin de fisuras est fuertemente influenciado por las caractersticas de los agregados, su tamao, forma y textura, rigidez, resistencia relativa respecto a la de la matriz, etc. adems de los fenmenos que se vinculen con la mayor o menor adherencia en las interfaces. La presencia de los agregados afecta el mecanismo descripto a travs de dos fenmenos de efecto contrapuesto. Por un lado introduce discontinuidades o zonas de mayor debilidad dentro del material en las que se inician las fisuras y por otro controla la propagacin de las mismas a lo largo de la matriz generando ramificaciones, bifurcaciones, etc. que pueden incrementar la capacidad de carga y las deformaciones inelsticas del material. La magnitud de tales fenmenos vara conforme el nivel de resistencia relativa entre el mortero y los agregados, el tipo de solicitacin y, por supuesto, el agregado empleado. En base a lo expuesto, compararemos los mecanismos de rotura de diferentes hormigones (Figura 17). La Figura 17a esquematiza el desarrollo de la fisuracin en un hormign convencional. Las fisuras se originan en las interfaces, crecen en tamao, algunas se internan en la matriz para luego interconectarse con otras fisuras, para finalmente propagarse dentro de la matriz bordeando los agregados formando una red mucho ms extensa hasta alcanzar un nivel en el que se produce la falla. En el hormign convencional la resistencia propia de los agregados es en general muy superior a la de la matriz, por eso desvan, y ramifican las fisuras e incluso pueden detener el crecimiento de algunas de ellas. Todo esto conduce a que se incremente la energa consumida en el proceso. Segn sea su forma, tamao y textura se acentuar el efecto de control impuesto por los agregados. En la superficie de fractura expuesta aparecen entonces numerosas fallas de interfaces, matriz y muy pocos agregados partidos. Sin embargo, si las resistencias relativas de matriz y agregados se asemejan pueden surgir alternativas diferentes. En el caso de un hormign de alta resistencia (Figura 17b), el proceso se inicia de igual forma que en el hormign convencional, pero ahora al ser mucho mayor la resistencia de la matriz el efecto de control de crecimiento de fisuras impuesto por los agregados disminuye. Entonces la propagacin de las fisuras a travs de los agregados puede resultar la forma ms fcil de crecimiento. De este modo, en la superficie de fractura expuesta aparecen fallas de interfaces, matriz y agregados. Si en el primer caso, el hormign convencional hubiera sido elaborado con agregados livianos (por ejemplo arcillas expandidas), el camino de fisuras tambin se hubiera modificado substancialmente (Figura 17c). Las fisuras se inician nuevamente en las zonas ms dbiles; aunque ahora stas no necesariamente coinciden con las interfaces dado que la adherencia puede haber mejorado notablemente (la porosidad del agregado hace que la pasta pueda penetrar en el mismo). Se propagan a travs de la matriz y es muy frecuente observar que al encontrar un agregado en su camino en lugar de bordearlo lo atraviesan. La


fractura se produce en una forma ms abrupta con superficies planas constituidas prcticamente en su totalidad por matriz y agregados. A medida que adquiere mayor peso el mecanismo de control de crecimiento de fisuras de los agregados las curvas tensin deformacin se apartan cada vez ms de la linealidad y las superficies de fractura son ms tortuosas. Al mismo tiempo aumenta la tenacidad relativa del hormign. Tambin se debe destacar que existen factores externos al material que modifican en forma significativa el proceso de iniciacin y control de propagacin de fisuras. El mecanismo de control de fisuras desarrollado en el hormign normal se incrementa cuando aparecen tensiones de confinamiento, extendiendo el perodo de crecimiento de fisuras, y conduciendo a una mayor tensin ltima. Este fenmeno se hace ms importante a medida que se incrementa el tamao mximo del agregado, ya que ste impone mayores restricciones a la propagacin de las fisuras.

Figura 17. Esquema del desarrollo de l a fisuracin en distintos tipos de hormigones a. hormign convencional, b. Hormign de alta resistencia, c. hormign liviano


Resistencia a compresin Es una de las propiedades ms valiosas del hormign, a pesar que en algunos casos prcticos otras caractersticas, corno la durabilidad o permeabilidad, pueden resultar ms importantes. No obstante, la resistencia ofrece un panorama general de la calidad del hormign, porque esta relacionada directamente con la estructura de la pasta endurecida de cemento. Parmetros que influyen en la resistencia Relacin agua/cemento

La ley de Abrams que expresa: para un determinado conjunto cemento-agregados, y para las mismas condiciones de mezclado, curado y ensayo, la resistencia (fc) de un hormign de consistencia plstica debidamente colocado, depende principalmente de la razn entre la cantidad neta de agua y la cantidad de cemento contenidos en la mezcla, est indicando el grado de dilucin de la pasta, y la mayor o menor porosidad de la misma y, por lo tanto, del hormign de la que es parte (figura 18). Aunque la ley se refiere a las mezclas plsticas, tambin es vlida para las mezclas de bajo asentamiento, siempre que una vez colocadas formen una masa compacta, sin vacos provocados por una inadecuada compactacin.

ca

c KKf

=

2

1

donde K1 y K2 son constantes empricas. La relacin a/c determina la porosidad de la pasta de cemento endurecido en cualquier etapa de la hidratacin, de ah que la relacin a/c y el grado de compactacin afecten al volumen de huecos del hormign. Por lo tanto, la resistencia decrece con el incremento de poros, y en un sentido estricto, del volumen total de huecos que incluye: aire atrapado, poros capilares, poros de gel, y aire intencionalmente incorporado (figura 19)

Figura 18: Relacin entre la resistencia y la razn a/c

(UNCPBA) Figura 19: Relacin entre resistencia, razn a/c y

compactacin (UNCPBA)

La resistencia del hormign depende de las resistencias de la pasta y del agregado y adems, de las caractersticas de la adherencia entre estas dos fases (interfaz). La


resistencia del hormign es menor que la del agregado y de la pasta, siendo la relacin tensin-deformacin de stos ltimos casi lineal. En el hormign no existe linealidad debido a la interfaz agregado-mortero (figura 20).

Figura 20: Relacin tensin-deformacin para pasta,

agregado y hormign (UNCPBA)

Garca Balado establece curvas resistencia-a/c-edad para hormigones de piedra partida, y aconseja que para emplearla en la dosificacin de hormigones de canto rodado se deben restar 30 kg/cm2 a la resistencia a 28 das. Esta, disminucin de la resistencia, para igual a/c, se debe a la menor adherencia que ofrece el canto rodado por su superficie lisa y su forma regular. El hormign de piedra partida ser ms resistente, a igual relacin a/c, pero en el estado fresco la mezcla ser menos trabajable.

Cantidad de agua

Una mayor cantidad de agua empleada en la elaboracin de un hormign produce una pasta de cemento mas porosa, ms dbil y en consecuencia el hormign ser menos resistente. Una parte importante del agua de mezclado no se combina con el cemento y al evaporarse deja vacos que incrementan la permeabilidad del material. El agua necesaria para hidratar al cemento es un 40 % del peso de cemento (a/c=0,40), a pesar que se combina slo un 25 % aproximadamente.

Agregado grueso

En la resistencia del hormign influye el tamao mximo del agregado grueso, la textura superficial, la naturaleza del mismo, la resistencia, y la proporcin en que interviene en la mezcla. A mayor tamao mximo se reduce el requerimiento del agua de mezclado, de manera que, para una trabajabilidad determinada, se puede lograr una menor relacin a/c con el incremento de la resistencia. Este comportamiento se ha verificado experimentalmente con los agregados con hasta de 1,5 (38,1 mm) de tamao mximo y tambin se suele suponer para tamaos mayores.

No obstante algunas experiencias indican que al sobrepasar el tamao mximo de 1,5, el aumento en resistencia derivado de la reduccin de agua se ve compensado por los efectos nocivos de la menor adherencia y las discontinuidades introducidas por las partculas ms grandes, en consecuencia el hormign se vuelve muy heterogneo y disminuye su resistencia.


Edad

El desarrollo de la resistencia del hormign depende del desarrollo de la resistencia del cemento. En general, se mide la resistencia a los 28 das, ya que a esa edad se alcanza el 80 % de la resistencia al ao. Cuando se utilizan cementos de menor velocidad de hidratacin o adiciones minerales activas y tambin en obras que entrarn en servicio en un plazo suficientemente grande, la edad de diseo es superior a 28 das. En otros casos, por problemas de produccin y plazos de ejecucin esta edad se puede reducir.

Influencia del Curado

Se entiende por curado al proceso para promover la hidratacin completa del cemento, y consiste en controlar la temperatura y los movimiento de humedad hacia adentro y fuera del hormign. El objeto del curado es mantener al hormign saturado hasta que los espacios de la pasta fresca de cemento, que originalmente estaban llenos de agua, se colmaten con los productos de hidratacin del cemento. En la obra el curado activo termina mucho antes de que se haya producido la mxima hidratacin posible. La necesidad de curado procede de que la hidratacin del cemento se puede lograr slo en capilares llenos de agua, por lo tanto, debe evitarse la prdida de agua por evaporacin. Ms an, el agua que se pierde internamente por desecacin propia debe ser reemplazada con agua del exterior, es decir, debe hacerse posible el ingreso de agua en el hormign. El curado consiste en cubrir al hormign con arpilleras hmedas, arena hmeda, membranas con productos qumicos, curado con vapor, etc.

La temperatura de curado acelera los procesos de hidratacin y esto afecta benficamente la resistencia inicial del hormign sin efectos contrarios en la resistencia posterior. Sin embargo, una temperatura muy alta durante la colocacin y el fraguado, puede afectar adversamente la resistencia ms all de los 7 das. Esto se debe a que una rpida hidratacin inicial forma productos de estructura fsica ms pobre, probablemente ms porosa, afectando adversamente la resistencia. Cuando la temperatura se acerca a 0 C los procesos de hidratacin se detienen (7 u 8 C). La resistencia depende de la edad y de la temperatura a la cual estuvo sometido, se dice que la resistencia puede ser evaluada por el concepto de Madurez, el que se expresa como una funcin del tiempo y de la temperatura de curado.

( ) ( ) D-=-= tTTdtTTMadurez a 00 Los alemanes establecen T0 igual a 10 C, por que se asume que a esa temperatura el hormign no incrementa su resistencia, siendo entonces ( ) D+= tCTM a 10 . Estas reglas se aplican convenientemente cuando la temperatura inicial del hormign est entre 16 y 27 C y no hay prdida de humedad por secado durante el perodo considerado. Se asume que dos hormigones de igual composicin que endurezcan a temperaturas distintas alcanzan la misma resistencia cuando igualen su madurez. Esta herramienta resulta til en el caso de que la temperatura ha sido menor que la prevista, y se necesita desencofrar una estructura. Con la frmula dada se puede establecer la fecha para desencofrar, cuando el hormign alcance la madurez de proyecto.

Resistencia del Cemento

El cemento es el responsable de la monolitizacin de la estructura granular de agregados, y la unin entre estos y la pasta ser ms resistente cuanto de mejor calidad sea el cemento.


Figura 21: Influencia del curado (S. H. Kosmatka et al) Figura 22: Influencia de la temperatura de curado (S.

H. Kosmatka et al)

Ensayo de compresin (IRAM 1546:1992) La ms comn de todas las pruebas de hormign endurecido es la prueba de la resistencia a la compresin, lo cual en parte obedece a que es una prueba fcil de realizar, y en parte a que muchas de las caractersticas deseables del hormign, aunque no todas, se relacionan cualitativamente con su resistencia; no obstante, la razn principal consiste en la importancia intrnseca que reviste la resistencia a compresin del hormign en la construccin.

Forma y Dimensiones de la Probeta

En la Argentina se utilizan probetas cilndricas de 15 cm de dimetro y 30 cm de altura. Cuando disminuye la esbeltez de la probeta la influencia del efecto de zunchado en los extremos es mayor. Este efecto crea un estado triaxial de compresin en los extremos, aumentando la resistencia de la probeta. El zunchado se debe a que la carga de ensayo origina una deformacin menor en el plato de acero de la mquina que en el hormign, por la diferencia entre los mdulos de elasticidad de los dos materiales. La menor deformacin del acero restringe la deformacin del hormign, originndose tensiones de compresin sobre este ltimo. A medida que disminuye el tamao de la probeta la resistencia se incrementa. Adems, si la probeta en el ensayo est hmeda la resistencia es menor: el agua tiene afinidad con el silicato de calcio hidratado, incrementa el volumen de este gel, las lminas se separan, por lo tanto la resistencia disminuye.

Resistencia cubo de 10 cm = 1,10 x Resistencia cubo de 20 cm Resistencia cubo de 30 cm = 0,90 x Resistencia cubo de 20 cm

Resistencia cilndrica 15x30 = 0,85-0,80 Resistencia cubo de 20 cm Resistencia prisma 15x15x45 = 0,83 x Resistencia cubo de 20 cm

Velocidad de Aplicacin de la Carga

En los ensayos de resistencia del hormign endurecido existen muchas variables que influyen sobre el resultados. Una de ellas es la velocidad de aplicacin de la carga. Las normas acotan la velocidad a 0.4 MPa/s 0.2 MPa/s.


Figura 23: Relacin entre resistencia y esbeltez

(UNCPBA) Figura 24: Relacin entre resistencia y dimetro (UNCPBA)

Mdulo de elasticidad Mdulo de Elasticidad Esttico: La deformacin del hormign no cumple la ley de Hooke. El diagrama tensin-deformacin al comienzo de la carga es casi recto y el mdulo de elasticidad tangente inicial no es un valor prctico debido a que el nivel de esfuerzo aplicado es muy bajo, debido a que en la estructura el hormign trabajar en un rango superior. Tambin se puede determinar el mdulo de elasticidad secante, que esta dado por la recta que une el origen de coordenadas y un punto determinado en la curva. Tiene el inconveniente que el material al no ser lineal, este mdulo depender del valor de carga elegido. El mdulo de elasticidad en la rama de descarga es muy aproximado al tangente inicial (figura 25).

Para superar el efecto de la falta de linealidad de la curva, los reglamentos proponen un mtodo que consiste en aplicar un nmero de ciclos (10-14) de carga y descarga entre dos niveles de carga (1/20-1/3 de la carga de rotura), hasta que la curva se transforme en una recta. Si nmero de ciclos supera los valores indicados, la curvatura se invierte. El reglamento CIRSOC 201 establece una ecuacin que relaciona la resistencia, fc en MPa, y el mdulo de elasticidad (MPa):

Ec= 4700 fc para hormigones de densidad normal

Ec= wc1.5 0.043 fc para hormigones de densidad wc entre 1500 y 2500 kg/m

Figura 25: Curva tensin-deformacin (UNCPBA)

Figura 26: Cargas cclicas de compresin (UNCPBA)


Mdulo de Elasticidad Dinmico: Este mdulo se obtiene por medio de un ensayo no destructivo y se lo utiliza para estudiar los cambios progresivos en la resistencia del hormign sin tener que contar con un gran nmero de probetas. Sobre una sola probeta se pueden realizar todas las determinaciones a travs del tiempo y detectar las modificaciones que se van produciendo. La resistencia est relacionada con el mdulo de elasticidad dinmico, y se somete a la muestra de hormign a una vibracin longitudinal hasta su frecuencia natural, utilizando un excitador electro-magntico. Este ensayo no altera la probeta y permite volver a realizar nuevas determinaciones sobre ella. Este mtodo es empleado en los ensayos de congelacin y deshielo. Se calcula el mdulo de elasticidad dinmico en funcin de la frecuencia fundamental (mnima), la densidad y las caractersticas geomtricas de la probeta. Este valor es proporcional al mdulo tangente inicial.

Figura 27: Equipo para determinar mdulo de

elasticidad dinmico (UNCPBA) Figura 28: UNCPBA

Factores que Influyen en el Mdulo de Elasticidad Relacin agua/cemento: al incrementar a/c la resistencia y el mdulo de elasticidad (E) decrecen. Curado y condiciones de humedad: a mayor HR del curado, mayor E; por una mayor cantidad de productos de hidratacin, y adems, mayor resistencia. Humedad de la probeta durante el ensayo: a mayor humedad el valor de la resistencia es menor debido a que el agua separa los cristal es y tambin E disminuye. Caractersticas del agregado: influye la naturaleza, la forma, la textura y la proporcin.

Resistencia a la traccin Las resistencias a traccin y compresin estn relacionadas, pero no en forma proporcional. A medida que la resistencia a compresin del hormign aumenta la resistencia a traccin tambin se incrementa pero a una velocidad decreciente. Es decir, la relacin traccin-compresin depende del nivel de resistencia, a mayor resistencia a compresin menor es dicha relacin. La misma depende de la interfaz y de las caractersticas de la pasta. Tambin la afectan la relacin agua-cemento, el curado, el tipo de agregado y los aditivos presentes. La resistencia a la traccin se puede evaluar por tres mtodos: traccin directa, traccin por compresin diametral y flexo-traccin. Los diferentes valores se pueden relacionar de acuerdo con la siguiente expresin:

Resistencia a traccin = C x (Resistencia cbica)2/3


Tabla 1. Coeficiente C para estimacin de resistencia a traccin

Resistencia a: Valor de C Flexo-traccin 0.75 1.15 Traccin directa 0.48 0.70 Traccin por compresin diametral 0.36 0.68

Traccin Directa: Esta metodologa de ensayo tiene el inconveniente que al ser aplicado sobre un material frgil, se puedan producir roturas locales en la zona de aplicacin de la carga. Tambin es difcil de lograr la perfecta alineacin del sistema probeta-sujecin-mquina de ensayo, a efecto de evitar excentricidades en la aplicacin de la carga.

Mtodos de aplicacin de las cargas:

Transmisin de las cargas a travs de barras embebidas en el hormign. Sujecin por pegado. Sujecin por ensanche de la seccin en los extremos. Sujecin por friccin lateral.

Traccin por Compresin Diametral: Consiste en comprimir la probeta lateralmente, a travs de una generatriz. Se establece as un diagrama de tensiones, que en la parte central es de traccin. La probeta rompe por traccin porque se alcanza el valor de rotura de este tipo de solicitacin antes que el de compresin (figura 29).

Figura 29: esquema de ensayo y distribucin de tensiones en traccin por compresin diametral.

Flexo-traccin: El ensayo se puede realizar cargando la viga en la mitad o en los tercios de la luz. En el segundo caso los resultados son un 10 - 30 % menores debido a que existe una zona mayor con momento flector mximo, y por lo tanto, hay ms probabilidad de encontrar una seccin con imperfecciones donde comiencen las fisuras, debido a la heterogeneidad del material. En la figura 30 se indica la forma de realizar este ensayo, donde se calcula el mdulo de rotura, como valor de la resistencia a flexo-traccin. En la figura 31 se establece la variacin de la resistencia a traccin en el tiempo, evaluada a travs de diferentes ensayos.


Figura 30: esquema de ensayo de traccin por flexin (IRAM)

Figura 31: variacin de resistencia a traccin de acuerdo al ensayo utilizado (UNCPBA)

La resistencia a la traccin esta influenciada por:

Relacin a/c: al igual que en compresin, a mayor a/c, menor resistencia. Agregado: tipo, textura, forma, granulometra. Edad: despus de los 28 das la resistencia a la traccin aumenta ms lentamente que la resistencia a la compresin, o sea que la relacin ft/fc disminuye con el tiempo. Curado: es ms sensible a un curado inadecuado que en el caso de compresin, debido a la contraccin no uniforme. Aire intencionalmente incorporado: reduce esta resistencia.

Adherencia entre el hormign y el acero

Debido a la baja resistencia de! hormign para soportar esfuerzos de traccin, se colocan en su interior barras de acero, el material as obtenido se denomina hormign armado. Desde el punto de vista de la resistencia lo que hace posible que el hormign y el acero se comporten como un slido nico, es la adherencia. El mdulo de elasticidad del hormign es muy variable oscilando entre 15000 y 40000 MPa, mientras que en el acero este valor es de


210000 MPa y resulta ser constante. La adherencia se produce principalmente por friccin y se aumenta con las nervaduras y filetes que poseen las barras de acero. El ensayo de adherencia se realiza sobre probetas cbicas de 25 cm de arista tales que la barra de acero la atraviesa por su centro. La compactacin del hormign es paralela a la direccin de la barra. Para medir la adherencia se apoya la superficie y se tracciona la barra, midindose el desplazamiento relativo entre el acero y el hormign, con un flexmetro. El valor de la tensin de adherencia se calcula como: P/p..L, donde P es la fuerza de extraccin correspondiente a un deslizamiento de 0.10 mm, el dimetro de la barra y L la longitud de barra en contacto con el hormign. La tensin de adherencia vara con el dimetro de la barra, la textura, la calidad del hormign, la longitud embebida en el hormign, la posicin de la barra. Las barras colocadas en un ngulo menor que 45 C y las ubicadas a menos de 30 cm del borde superior del hormign fresco, por el asentamiento del hormign fresco y por el agua de exudacin que se acumula debajo de las mismas, la adherencia se reduce, debido a que en la parte inferior no hay un buen contacto entre los dos materiales. Esto esta contemplado en los reglamentos, cuando establecen las tensiones admisibles de adherencia para el clculo de las longitudes necesarias de anclajes, efectuando una reduccin de 50 %. En la figura 32 se observa el efecto de la superficie de la barra de acero y la calidad del hormign sobre el valor de la tensin de adherencia.

Figura 32: influencia de la resistencia a compresin sobre la adherencia (UNCPBA)

Nota: Para la preparacin del presente apunte de ctedra se han tomado como base las siguientes publicaciones: Ciencia y Tecnologa del Hormign Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigacin Tecnolgica (LEMIT), Ao 2 N 3. Concrete. Structure, Properties and Materials, P.K. Mehta, P.J.M. Monteiro, Prentice Hall Inc., 1993. CONCRETE. A MATERIAL FOR THE NEW STONE AGE. A MAST Module. Materials Science and Technology, Beth Chamberlain, Newell Chiesl, Jerald Day, Lesa Dowd, Betty Overocker, Denise Pape, Marcia Petrus, Mary Swanson, John Toles, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, 1995. Historia del cemento y el hormign, Instituto del Cemento Portland Argentino. HORMIGN: ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y MATERIALES. Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. A. M. Neville, J.J. Brooks, Tecnologa del Concreto, Trillas, Mxico, 1998. G. Menendez, V. Bonavetti, E.F. Irassar, Absorcin capilar en hormigones con cemento compuesto, Revista Hormign Nro. 38, 2002, pp. 25-34. S. Mindess, J.F. Young, Concrete, Prentice Hall, Inc., E.E.U.U., 1981. E. Tazawa, A. Yonekura, S. Tanaka. Drying Shrinkage and Creep of Concrete containing granulated blast furnace slag, ACI SP 114, 1989, pp. 1325-1343. Diseo y control de mezclas de concreto, S. H. Kosmatka, B. Kerkhoff, W. C. Panarese, J. Tanesi, Portland Cement Association, 2004.

Santa Fe, junio 2014.

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