Las propiedades del hormigón son una lista de las cualidades que posee el hormigón. Definir estas propiedades ayuda a aclarar la capacidad del hormigón para proporcionar integridad estructural, durabilidad y funcionalidad en diversos proyectos de construcción o diseño. Debido a que el hormigón es un material tan utilizado, conocer sus variadas propiedades es esencial para los profesionales de la construcción y los propietarios de viviendas que lo utilizan de forma regular o periódica.
Comprender estas cualidades del concreto permitirá a cualquiera considerar el diseño vital y la integridad estructural, la selección correcta de materiales, garantizar el rendimiento y la durabilidad y permitir la innovación y la optimización.
¿Cuáles son las propiedades del hormigón?
Las propiedades del hormigón se pueden dividir en dos grupos principales: las que presenta en su estado líquido y las que presenta en su estado endurecido.
Propiedades del hormigón fresco (forma líquida)
El hormigón exhibe ciertas cualidades inmediatamente después del proceso de hidratación, que son los cambios químicos que comienzan después de que el cemento se mezcla con agua. Las propiedades del concreto en su forma líquida o pastosa son trabajabilidad, tiempo de fraguado, sangrado y segregación.
Trabajabilidad
La propiedad de trabajabilidad describe la facilidad con la que se puede mezclar, transportar, colocar y compactar sin excesiva segregación o sangrado. Esta propiedad mide la facilidad con la que se puede moldear y dar forma al hormigón durante el proceso de construcción. Varios factores, incluido el contenido de agua, el tipo y tamaño del agregado, el tipo y cantidad de cemento, los aditivos y el tiempo y método de mezclado, influyen en la trabajabilidad del concreto.
Diversos proyectos requieren diferentes medidas de viabilidad. Al evaluar la trabajabilidad del concreto, los profesionales de la construcción pueden decidir qué concreto es mejor para un proyecto en particular. La trabajabilidad se aborda mediante varias medidas, incluida una prueba de asentamiento, una prueba Vee-bee o una prueba de factor de compactación, según el tipo de hormigón.
Ajuste de tiempo
El tiempo de fraguado del concreto es la cantidad de tiempo que le toma al concreto líquido alcanzar un estado sólido. Esta es una propiedad importante porque determina el manejo, colocación y acabado de un proyecto. Muchos factores pueden afectar el tiempo de fraguado del concreto, incluido el tipo de concreto, la proporción de agua, la temperatura ambiente y los aditivos adicionales.
El tiempo de fraguado tiene dos fases diferenciadas: el tiempo de fraguado inicial y el tiempo de fraguado final. El tiempo de fraguado inicial es el tiempo que le toma al concreto pasar de su forma plástica a una forma que ya no se puede cambiar. Esta es la fase inicial donde el hormigón va ganando resistencia y rigidez. Los fabricantes miden el tiempo de fraguado inicial utilizando una aguja Vicat u otras pruebas de resistencia a la penetración.
El fraguado final es el tiempo que tarda el hormigón en volverse completamente rígido y en estar listo para soportar cargas pesadas. Este tiempo marca el final del proceso de fraguado y el comienzo de otros procesos como el curado o el desmolde. Los fabricantes de hormigón miden esto mediante pruebas de resistencia a la penetración.
Sangrado
La propiedad de sangrado explica el fenómeno en el hormigón líquido o plástico donde el agua se separa de la mezcla de hormigón y sube a la superficie. Esto crea una acumulación de agua en la superficie del hormigón. El sangrado en el hormigón es causado por la sedimentación de partículas sólidas debido a la gravedad, lo que provoca el desplazamiento del agua. El sangrado excesivo no es beneficioso para el concreto ya que puede causar deformación de la superficie y reducción de la resistencia y durabilidad.
Los fabricantes de concreto prueban sus productos para determinar sus cualidades de sangrado mediante pruebas particulares como una prueba de cilindro de sangrado o una prueba de placa de presión. Los constructores pueden determinar y mitigar el sangrado según el tipo de concreto, menor cantidad de agua, uso de un agregado más fino y uso de aditivos reductores de agua.
Segregación
La segregación en el hormigón se refiere a la distribución no uniforme de los ingredientes en toda la mezcla de hormigón. Esto sucede cuando las partículas sólidas de la mezcla, como el agregado, se separan de los demás ingredientes como la pasta de cemento.
Múltiples factores pueden afectar la segregación en el concreto, incluido el tamaño y la densidad del agregado, las proporciones de la mezcla de concreto, el manejo y/o transporte inadecuado y la consolidación o vibración inadecuada. Las consecuencias de la segregación en el hormigón son la falta de uniformidad de la mezcla, lo que puede afectar la integridad estructural y la durabilidad. También puede provocar defectos superficiales. Algunas de las pruebas que utilizan los fabricantes para determinar la segregación en el hormigón son la prueba de estabilidad del tamiz y la prueba de la mesa de flujo.
Propiedades del hormigón endurecido
Los fabricantes de concreto prueban el concreto endurecido a intervalos periódicos para probar sus propiedades específicas, generalmente después de que se ha dejado curar el concreto.
Fortaleza
La propiedad de resistencia del hormigón mide su capacidad para resistir fuerzas manteniendo su integridad estructural. Esta es una de las propiedades más importantes para determinar su uso y la gama de proyectos adecuados. Para el hormigón estándar, la resistencia se mide después de 28 días, que es un tiempo suficiente para desarrollar una resistencia significativa.
Resistencia a la compresión: la propiedad de resistencia a la compresión es la medida de la capacidad de un concreto para resistir la fuerza de compresión sin fallar. Es la carga máxima que el hormigón puede soportar antes de agrietarse, deformarse o colapsar. Los estándares de la industria miden la resistencia a la compresión en términos de megapascales (MPa) o libras por pulgada cuadrada (psi). Resistencia a la tracción: la resistencia a la tracción es la cantidad de estiramiento que el concreto puede soportar antes de sufrir daños. La resistencia a la compresión es la más importante en el hormigón, pero comprender la resistencia a la tracción es vital para determinadas aplicaciones. La resistencia a la tracción del hormigón suele ser mucho menor que su resistencia a la compresión. La resistencia a la tracción es una propiedad importante en los diseños pretensados. Resistencia a la flexión: la resistencia a la flexión es la capacidad del hormigón para resistir fuerzas de flexión o tracción. Esta propiedad depende de la resistencia a la tracción del hormigón. La resistencia a la flexión también se denomina "módulo de rotura". Este término se refiere a la tensión máxima de falla en una prueba de flexión para una viga o prisma de concreto. Resistencia al corte: la resistencia al corte es una propiedad que mide la capacidad del concreto para resistir fuerzas que causan que una capa de concreto se deslice o se deforme paralela a otra capa. Esto puede suceder cuando vigas, pilares o losas de hormigón están sujetos a tensiones de torsión o flexión.
Durabilidad
La durabilidad es la propiedad que explica la capacidad del hormigón para resistir el deterioro y mantener sus cualidades estéticas y funcionales. Esta propiedad es un componente crítico cuando los diseñadores y arquitectos planifican estructuras que perdurarán. La descomposición del hormigón puede ocurrir por causas físicas, químicas o mecánicas. Múltiples factores influyen en la durabilidad del concreto, incluida la exposición ambiental, la mezcla de concreto, la relación agua-cemento, el diseño estructural, el curado adecuado y las prácticas de calidad en transporte y construcción.
Los fabricantes de concreto prueban la durabilidad del concreto mediante pruebas de laboratorio y monitoreo de campo. Prueban la permeabilidad del concreto, la resistencia a la penetración de iones cloruro, la reactividad álcali-sílice, la resistencia a los sulfatos, la resistencia a la carbonatación y la resistencia en ciclos de congelación y descongelación.
Densidad
La propiedad de densidad del hormigón mide su masa por unidad de volumen. Es un número que explica cuánto material se empaqueta en un espacio determinado. La densidad afecta la resistencia, la durabilidad, las propiedades térmicas y el comportamiento estructural del hormigón. Los componentes de una mezcla de hormigón determinan su densidad. Esto incluye el tipo y cantidad de agregados, cemento, agua y cualquier material complementario.
Cuanto mayor sea la densidad del hormigón, mayor resistencia a la compresión y mayor masa térmica. La densidad afectará la trabajabilidad del concreto. El hormigón de mayor densidad requiere más experiencia en mezcla y manipulación.
Contracción
La contracción se refiere a la propiedad que describe la reducción de volumen o dimensión del concreto endurecido debido a la reacción química o al proceso de secado. Este es un fenómeno natural que ocurre cuando el agua se evapora de la mezcla de concreto. La contracción puede provocar grietas y deformaciones en la estructura de hormigón.
Las empresas de hormigón prueban su hormigón para comprender su posible comportamiento de contracción. Pueden hacer recomendaciones para ayudar a los constructores a reducir la contracción de su concreto mediante el diseño de la mezcla y prácticas de curado adecuadas, colocación de juntas vitales, refuerzo adicional y aditivos que reducen la tensión superficial del agua dentro del concreto para permitir un secado más uniforme.
Permeabilidad
La propiedad de permeabilidad se refiere a la capacidad del hormigón para permitir que el agua y otros líquidos pasen a través de su estructura porosa. Esta cualidad afecta directamente la durabilidad y el rendimiento del hormigón. La permeabilidad del concreto se ve afectada por la relación agua-concreto, la gradación de agregados, los materiales cementantes, el tiempo de curado y ciertos aditivos.
Tanto el hormigón de alta como el de baja permeabilidad son valiosos en determinados contextos, aunque el hormigón de baja permeabilidad es más resistente y duradero. El hormigón con alta permeabilidad se denomina hormigón poroso o permeable. Los ingenieros utilizan este tipo de hormigón en aplicaciones de gestión del agua.
Propiedades termales
Las propiedades térmicas se refieren a la capacidad del hormigón para conducir, almacenar y resistir el flujo de calor. La propiedad juega un papel importante en la eficiencia energética y el rendimiento térmico de una estructura. Existen varias medidas que determinan las propiedades térmicas de un tipo particular de hormigón.
Conductividad térmica: la conductividad térmica mide cómo un material conduce el calor. El hormigón no conduce bien el calor, pero cuanto más denso es el hormigón, mejor lo conduce. Resistencia térmica: la resistencia térmica, también el valor R, representa la capacidad del hormigón para resistir el flujo de calor. Esto es lo opuesto a la conductividad. Masa térmica: el hormigón tiene una masa térmica elevada que se refiere a su capacidad para almacenar y absorber calor. Esto es útil para regular la temperatura desde el interior hacia el exterior. Expansión y contracción térmica: el concreto puede expandirse o contraerse con los cambios de temperatura. Si bien estos son cambios relativamente pequeños para el concreto, los ingenieros deben considerar esto en el diseño de la estructura para acomodar estos pequeños movimientos.
Los fabricantes de hormigón utilizan diversas pruebas para determinar las propiedades térmicas del hormigón, incluidas pruebas de conductividad térmica, calorimetría diferencial de barrido (DSC) y cálculos de resistencia térmica.
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