Síntesis

Es un producto obtenido de la mezcla del Clinker de Cemento Portland y la escoria granulada de alto horno, partículas de naturaleza cerámica pulverizadas. Éstas mejoran sus propiedades de resistencia a los sulfatos principalmente. La escoria se obtiene por medio de la reducción del mineral de hierro en el horno alto, luego de pasar por un proceso de enfriamiento. Suele usarse este agregado en un 50% aproximadamente como reemplazo del Cemento Portland a la hora de generar la mezcla del hormigón. Tarda más en asentarse que el hormigón sin este agregado, pero es una opción mucho más sustentable a causa de su menor emisión de gases dañinos al ambiente,  su mayor durabilidad y menor mantenimiento. Se suele usar en fundaciones y estructuras de gran tamaño ubicadas  en ambientes abrasivos, ya que protege al acero que puede tener en su interior. Su color final es blanquecino. Marcas tales como Holcim Fuerte y Loma Negra se pueden encontrar en Argentina.

Contexto histórico, social y económico

En 1824 el empresario  Joseph Aspdin fabrica y patenta por primera vez el cemento artificial, conocido como cemento Portland. Esto sucede en Gran Bretaña, después de años de experimentación con mezclas de caliza y arcilla. Es un tipo de cemento hidráulico, lo que le otorga excelentes cualidades aglutinantes, formando masas pétreas resistentes y duraderas. A causa de su mayor temperatura de calcinación, la cual producía una sintonización parcial de la mezcla cruda, este nuevo cemento resultó muy superior al anterior cemento romano. La evolución tecnológica que fue surgiendo después de que Aspdin patentó al Cemento Portland fue y sigue siendo extensa. Esto dio lugar hace aproximadamente unos cien años a la aparición del cemento Portland con escoria granulada de alto horno.(1)

Este cemento siderúrgico tiene algunas propiedades y características que lo ponen en una mejor posición que el cemento Portland ordinario, ellas son: alta resistencia a los sulfatos y agua de mar, menos calor de hidratación y una reducción a la reacción árido-álcalis. 

Es utilizado en construcciones masivas donde la composición del cemento se vea afectada debido al contacto con elementos químicos. Tales como construcciones marítimas, es decir, tuberías, presas, alcantarillado, columnas, bloques y puentes.

En la actualidad existen más de 1500 fábricas de cemento repartidas por todo el mundo y la producción en el año 2000 se estima en torno a 1500 millones de toneladas, esto genera un alto impacto negativo en el medio ambiente. El cemento portland con escoria agregada provee una oportunidad de reducir significativamente la energía utilizada y  las emisiones de dióxido de carbono. Producir 100m3 de hormigón usa 32 toneladas de cemento, si se reemplaza el 50% de ese cemento por escoria granulada se reducían 12,96 toneladas de dióxido de carbono. También produce muy bajas emisiones de gases tóxicos tales como dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno. (2)

La escoria granulada suele reemplazar al cemento portland en un 50% aproximadamente a la hora de realizar la mezcla para el hormigón. Esto es posible ya que la escoria y el cemento contienen los mismos óxidos y actúan de similar manera ante el agua.

También es una opción sustentable y con beneficios económicos ya que la escoria proviene de un mineral generado a causa de la industria siderúrgica como residuo, por lo tanto al incorporarlo a la hora de la fabricación del hormigón pasa a tener una utilidad. El uso de esta alternativa tiene un impacto positivo a la hora de incrementar la durabilidad del hormigón y reducir los costos y gastos energéticos que implicaría mantenimientos en hormigón sin la escoria agregada.

Este tipo de cemento genera que el hormigón tarde aproximadamente media hora más en asentarse que el hormigón sin él, lo que puede proveer mayor posibilidad de trabajarlo. A causa de esta lentitud de la reacción, las condiciones del curado tales como la temperatura y humedad pueden afectar el desarrollo de la resistencia del hormigón. La temperatura de curado óptima dependerá de las proporciones de cemento y escoria, teniendo en cuenta que a medida que aumente el contenido de adición se deberá incrementar la temperatura de curado de la mezcla. (3)

En general, el uso del CAH se recomienda para todos aquellos morteros y hormigones donde resultan importantes la resistencia final y la durabilidad, pero se restringe su uso en aquellas aplicaciones donde resulte importante una alta resistencia inicial, como premoldeados curados a temperatura ambiente y uso de encofrados deslizantes. Se recomienda extremar las precauciones de protección y curado del hormigón de manera de permitir la adecuada hidratación de las partículas de cemento. (4)

Definición ciencia

Del cemento portland: Silicato dicálcico Ca2SiO4 (32%), Silicato tricálcico Ca3SiO5 (40%), Aluminato tricálcico Ca3Al2O6 (10%), Ferroaluminato tetracálcico Ca4Al2Fe2O10 (9%), Sulfato de calcio  CaSO4 (2-3%) (5)

De la escoria: CaO (30-45%), SiO2 (30-48%), Al2O3 (15-25%), Fe2O3 (0.5-2%), y otros óxidos de menor cantidad.  2.5% y 4.0% como las cantidades máximas de sulfuros (S) y de sulfatos respectivamente. (6)

Procesamiento

En las fábricas de siderurgia integral por medio del alto horno se reduce el mineral de hierro. El alto horno es un horno de cuba al cual se le introduce un gas reductor a presión (generalmente CO) y una carga de materia de minerales de hierro, coque y fundentes, lo que generaría la separación del hierro y las impurezas de los fundentes (escoria primaria), formando los dos materiales finales: arrabio y escoria, los cuales se separan a causa de su diferencia de densidad. La escoria sale del horno a una temperatura de aproximadamente 1500ºc y se vuelve granulada a causa de su técnica de enfriamiento, el cual es brusco. Se deja caer la escoria líquida sobre un potente chorro de agua fría para que se expanda mientras se transporta hacia las balsas de decantación. Para su empleo en la industria del cemento se debe secar (en tambores rotatorios) y luego moler (en molino de bolas, prensas de rodillos o con un sistema combinado) hasta obtener una finura similar a la del cemento Portland. (7)

Propiedades

Normas

Puesta en obra

Proveedores

Bibliografía

Síntesis

El Hormigón Armado es un material compuesto por una pasta adhesiva de cemento portland y agua, también conformado por agregados finos, es decir arena, y gruesos, gravas. Además, la utilización de armadura de acero, la cual le aporta mayor resistencia a los esfuerzos de tracción, y así mismo el acero se protege con el hormigón de la corrosión.  Otro de los elementos que se pueden incorporar en la mezcla son aditivos, para mejorar las propiedades del material, dependiendo la utilidad del mismo.  Este material puede ser fabricado tanto en obras pequeñas mezclado en hormigoneras, o en obras grandes, las cuales se utiliza el hormigón fabricado en planta y trasladado a obra. La ventaja principal es la alta disponibilidad de los elementos que lo componen, lo que implica que sea uno de los más recurrentes en todo el mundo. Además, se adapta con bastante facilidad a cualquier estilo o forma arquitectónica, porque posee un estado fresco que le permite fluir y así llenar moldes de diferentes geometrías y dimensiones.

Contexto histórico, social y económico

La invención del hormigón armado se suele atribuir a Joseph Louis Lambot, que, en 1848 en Francia, produjo el primer barco de hormigón armado conocido y patentado en 1855. Simultáneamente fue patentado por un grupo de personas en Europa. En 1854 William. B. Wilkinson en Inglaterra, Francois Coignet en 1861 y Joseph Monier en 1867. Este descubrimiento para la construcción se basó fundamentalmente en aumentar la resistencia a la flexión del hormigón al colocarle armaduras de aceros. El hormigón surge en Roma, gracias a la gran habilidad para la construcción de los Romanos, y la facilidad de conseguir en sus cercanías arenas volcánicas con propiedades cementicias con el que preparaban un mortero que era mezclado con grandes piedras naturales y se utilizaban en estructuras enormes que probaron ser muy durables. En el año 1848, el industrial Lambot descubre el interesante hecho, es decir: el aumento de resistencia mecánica del hormigón al armarlo con hierro. Construye la primera embarcación, que aún se conserva y se exhibe en el Parque de Miraval. En 1861 el Ing. Coignet obtiene una patente ya para la ejecución de ciertas estructuras de hormigón armado. En 1867, J. Monier, obtiene también la patente para la construcción de cubos y tuberías con este material y consigue reducir notablemente los espesores de las estructuras, debido a la adecuada y razonable distribución de la armadura metálica. Recién en 1884 una Empresa constructora de Alemania adquiere los derechos de la patente perfeccionada de Monier para aplicar el hormigón armado en ese país. En E.E.U.U. en el año 1875 se inician los ensayos de aplicación de este nuevo material en las construcciones, el primero fue el trabajo de Thaddeus Hyatt, comenzado en 1855 y publicado en 1877, donde define con claridad la función del acero a tracción y del hormigón a compresión. Pero recién en el año 1890 se generaliza y se adopta este sistema de construcción en las obras en general. Actualmente el hormigón armado es de amplio uso en la construcción y además se caracteriza por su comportamiento al fuego los convierte en el material estructural más seguro. El conocimiento de sus debilidades permite elaborar estructuras seguras y duraderas, y estructuras de hormigón relativamente baratas. Es el material de mayor consumo en el mundo después del agua, La producción mundial alcanza los 12 billones de toneladas anuales, ello convierte a esta industria en el usuario más importante de recursos naturales del planeta. Hay involucrado un gasto considerable de energía, lo que también se debe evaluar en el impacto ambiental. Aún Si bien hay gran abundancia de áridos, este recurso no es renovable a corto o medio plazo. Por otro lado, su extracción produce impactos ambientales como cambio en el paisaje y en la forma del caudal del río. En la actualidad el Ministerio de Fomento de España está trabajando en la elaboración de normas específicas que regulen la utilización de estos derribos de la construcción. Para fabricar este hormigón reciclado se utilizarán escombros procedentes de hormigón estructural, triturado y procesado en una planta de reciclaje, y convertidos en un nuevo producto granulado reciclado. Así mismo en Argentina se encuentra el centro experimental de la producción, arquitectura, y tecnología de la Fadu UBA el cual realizan investigaciones por parte de docentes y alumnos, sobre la construcción con hormigón proveniente de residuos. En España en el año 2003 se recicló un 10% del total de los residuos procedentes de la construcción y demolición. El objetivo es llegar al nivel de Alemania u Holanda, donde ya se reutiliza el 90% del hormigón.

Definición ciencia

El hormigón armado es un material cementicio homogéneo, formado por una pasta adhesiva de cemento portland y agua, denominada pasta cementicia, que mantiene ligadas las partículas de materiales inertes, compuestos por agregados finos, es decir arena y gruesos, gravas. Además de la utilización de armadura de acero, la cual le aporta una mayor resistencia a los esfuerzos de tracción al hormigón debido a que es una aleación de hierro y carbono. Así mismo el acero se protege con el hormigón de los fenómenos de corrosión. Se pueden incorporar aditivos en la mezcla para mejorar las propiedades del material, dependiendo la utilidad del mismo, como colorantes, aceleradores o retardadores de fraguado y demás.   

Procesamiento

El ciclo de vida del hormigón armado empieza con la extracción de materiales para la fabricación del cemento, componente clave de la mezcla. Esta actividad industrial se divide en tres etapas: Obtención y preparación de materias primas, producción de Clinker, molienda y cocción de materias primas, y molienda de cemento. Fabricación del hormigón: Dosificación: Determinar proporciones en la se combinan los componentes, según a los esfuerzos que será sometido. Por ejemplo, la dosificación típica de una columna o viga es de 1:3:3, 1 de cemento, 3 de arena y 3 de piedra, o 1 de cemento, 3 de arena, y 3 de canto rodado. Amasado: Proceso de mezcla y homogeneidad efectuado en botonera (hormigonera) Transporte: Desde la hormigonera a obra, lo más velozmente para mantener homogeneidad y características. Ejecución: verificar previamente que los equipos sean adecuados, controlar moldaje y armaduras. Luego el vaciado debe ser continuo y uniforme. Compacidad: Máxima compacidad reduciendo huecos, rodeando las armaduras y eliminando el aire atrapado. Fraguado: Pasaje de estado del hormigón fresco al hormigón sólido, y tiene una duración de 4 a 10 horas. Endurecimiento: Consigue el 95 % de la resistencia total en el primer mes, y luego continua por unos años. Curado o protección: Efectuado en el periodo inicial de endurecimiento para evitar la pérdida de agua, cambios bruscos de la Tº del hormigón, y preservarlo de acciones externas. Finalmente se deben retirar los moldajes,y se realizan pruebas de resistencia transcurridos los 28 días para verificar la calidad del hormigón.

Propiedades

Normas

Puesta en obra

Proveedores

Bibliografía

Síntesis

El hormigón se clasifica según las diferentes densidades: ligeros, normales y pesados. El hormigón pesado o de alta densidad se compone de áridos pesados (más utilizados son magnetita, hematita o fragmento de chatarra), agregados finos, cemento, agua (se recomienda relaciones agua/cemento bajas para reducir el riesgo de segregación) y aditivos. Para su fabricación se usan los métodos convencionales, teniendo en cuenta no sobrecargar las amasadoras ni camiones de hormigonera. Para su puesta en obra se utiliza el método Onileva que se fundamenta en dos principios: fijación de la densidad del hormigón y llenado de un metro cúbico de mezcla. Este permite el control numérico de las densidades que intervienen y elimina la aleatoriedad ene el resultado final. El hormigón de alta densidad se ha utilizado para blindar estructuras, fundaciones de elementos de excesiva esbeltez evitando el pandeo, escudos protector contra radiaciones provenientes de energía nuclear, permite disminuir el espesor de la pantalla de protección. Se utiliza en instalaciones de terapia médica, aceleradores de partículas y reactores nucleares. Es un material de protección contra la radiación.

Contexto histórico, social y económico

El hormigón de alta densidad no es un material nuevo, se ha empleado durante muchos años como contrapeso en puentes levadizos. Su aplicación en la industria de la construcción comienza en los años 60 y coincide con el desarrollo de la energía nuclear. Propiedades novedosas: su densidad proporciona, elevado peso en poco volumen, a construcciones de contrapeso, protecciones de bancos o centrales nucleares. Tiene un frenado de neutrones rápido. Es un material de fácil fabricación, no necesita gran tecnología, es relativamente económico y de gran durabilidad. El proceso de producción de cemento fue mejorado por Isaac Johnson en 1845. En el año 1900 empezó el crecimiento notable de la industria del cemento, debido a dos factores: en primer lugar, los experimentos realizados por los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y por el alemán Michaélis, se logró producir cemento de calidad uniforme, que pudiera ser usado en la industria de la construcción. En segundo lugar, la invención mecánica de los hornos rotatorios para la calcinación y el molino tubular para la molienda. A partir de ese momento, se desarrolla el rápido crecimiento de esta industria, que hoy produce un material de construcción imprescindible. Hoy se utiliza como protección biológica de personas y material frente a los rayos X y rayos gamma en radiografía industrial y en instalaciones de terapia médica, así como en aceleradores de partículas y reactores nucleares. El hormigón, tanto tradicional como pesado, es un material muy adecuado para las instalaciones de protección debido a sus buenas propiedades de absorción, frenado de neutrones rápidos, carácter formáceo y relativo bajo costo en comparación con otros materiales de protección. Los hormigones de alta densidad generalmente suelen usarse cuando el volumen del elemento en construcción es limitado. De esta forma, con un hormigón más denso, conseguimos reducir los espesores necesarios. Durante los años 70, debido a las muchas construcciones de centrales nucleares, se hicieron unos importantes estudios en el laboratorio de materiales y estructuras de la Universidad de Berkeley. El objeto de estas investigaciones era el de proporcionar datos pertinentes de las constantes de los hormigones y para ello hicieron probetas cilíndricas de 15×30 cm. En promedio, el hormigón está compuesto por un 12 % de su peso de cemento, 8 % de agua y el 80 % restante corresponde a los agregados finos (arenas) y gruesos (piedra partida o canto rodado). Es decir, que anualmente en el mundo además de los 1,5 billones de toneladas de cemento, la industria del hormigón consume 9 billones de toneladas de agregados, además de 1 billón de toneladas de agua, lo cual convierte a ese material en el de mayor consumidor de recursos naturales del planeta. Para el año 2050, se espera que alcance una producción mundial de 18 billones de toneladas contra los 12 billones actuales. Los hormigones pesados de cualquier tipo proveen una solución económica, al permitir disminuir el espesor de la pantalla de protección. El impacto ambiental de la industria del hormigón se puede reducir a través de la productividad de los recursos conservando materiales y energía para la fabricación del hormigón y mejorando la durabilidad de sus productos. La tarea es un desafío pero se puede lograr si se la persigue diligentemente. (1)

Definición ciencia

En su confección se emplean minerales pesados o desechos metálicos, alcanzando densidades entre 4.000 y 4.800 Kg/m3. Se emplean áridos pesados, más usados provienen de los minerales de hierro, tales como la magnetita, la ilmenita y la hematita, cuyos pesos específicos oscilan entre 4.2 y 4.8 kg/dm3. Cemento (350 Kg/m3). Agua, el problema frecuente en este tipo de hormigones es la segregación. Para evitarla se utilizan relaciones de agua /cemento de 0,35 a 0,40. Aditivos (evitar la incorporación de airantes ya que se disminuiría la densidad. El clinker se compone de los siguientes óxidos: Óxido de calcio, Óxido de Silicio, Óxido de Aluminio y Óxido de Hierro.

Procesamiento

La fabricación del cemento se divide en tres etapas básicas: Obtención y preparación de materias primas, Molienda y cocción de materias primas y Molienda de cemento. El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la producción de clínker. La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales de partida: Caliza y marga para el aporte de CaO. y Arcilla y pizarras para el aporte del resto de óxidos. La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materia prima para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada. El proceso de fabricación de cemento termina con la molienda conjunta de clínker, yeso y otros materiales denominados “adiciones” con el fin de conferir al hormigón diferentes propiedades. Para el amasado de tipo de hormigón se debe utilizar mezcladoras de eje vertical, debido a la mejor eficacia del amasado de la pasta, sin embargo no es aconsejable utilizar mezcladoras basculantes porque los esfuerzos sobre el eje son muy grandes. El tiempo de amasado, del hormigón pesado es generalmente similar al tiempo de amasado de los hormigones tradicionales se debe descargar cuidadosamente la mezcla de la mezcladora para evitar la segregación.

Propiedades

Normas

Puesta en obra

Proveedores

Bibliografía