viernes, 15 de abril de 2011

El Hormigón y la Temperatura.

El hormigón se comporta frente a las bajas temperaturas como si se tratase de una piedra natural siendo su porosidad (cuantía y estructura de los capilares), así como su grado de saturación en agua, las características que determinan su comportamiento frente a la helada. En efecto, al helarse el agua introducida en los capilares, ésta aumenta de volumen y ejerce un efecto de cuña que fisura al hormigón.

La mejor defensa contra este efecto reside en la confección de un hormigón lo más compacto posible. El empleo de aireantes (apartado 2.3-6.°) mejora apreciablemente la resistencia a la helada, ya que las pequeñas burbujas de aire ocluido actúan como cámaras de expansión y palían o anulan el efecto destructor de la presión interna ejercida por el agua al congelarse. También son eficaces las impregnaciones de la superficie de hormigón con aceite de linaza, tratamiento que se emplea en la técnica de pavimentos rígidos.

Un caso excepcional de muy bajas temperaturas (cercanas a -273 °C) lo constituye el almacenamiento de gas licuado en depósitos de hormigón, que en muchos casos pueden sustituir con ventaja a los tradicionales depósitos metálicos. El hormigón pretensado resulta ser así un excelente material crinogénico.

En cuanto a las altas temperaturas, el hormigón se comporta frente a ellas experimentando una serie de fenómenos lisico-químicos que, en lo esencial, se resumen en la tabla 5.3.

El coeficiente de dilatación térmica, a, del hormigón varía con el tipo de cemento y áridos, con la dosificación y con el rango de temperaturas, oscilando entre 9,2 x 10^-6  y 11 x 10^-6 para
temperaturas comprendidas entre — 13 °C y 50 C. Como valor medio para los cálculos puede tomarse el de α=10^-5, es decir, 0,01 mm por metro y grado de temperatura, aproximadamente igual al del acero. Por tanto, este valor es igualmente válido para el hormigón armado y puede aceptarse hasta una temperatura de 150 °C.

En general, los áridos calizos proporcionan valores de a más bajos que los áridos silíceos.

TABLA 5.3
ACCIÓN DE LAS ALTAS TEMPERATURAS SOBRE EL HORMIGÓN 

Como los coeficientes de dilatación térmica de las diversas rocas que constituyen los áridos y de la pasta de cemento, no son iguales, las variaciones de temperatura provocan en la masa de hormigón movimientos térmicos diferenciales que pueden amplificar su sistema interno de microfisuras. Por ello, en los hormigones que hayan de estar sometidos a variaciones importantes de temperatura, conviene escoger los materiales componentes de forma que su compatibilidad térmica sea la mayor posible.

En el proyecto de estructuras de hormigón es necesario tener en cuenta los movimientos térmicos, bien estableciendo juntas de dilatación a distancias adecuadas (del orden de los 30 metros), bien tomando en consideración los esfuerzos que aparecen si la estructura no tiene libertad de movimiento. En estructuras a la intemperie, Ja carrera de temperaturas (diferencia entre la temperatura media y cada una de las extremas) que suele suponerse, oscila entre 15 C y 10°C, según la ubicación de la obra y, sobre todo. según el espesor de los elementos, ya que de el depende su mayor o menor inercia térmica.

Una evaluación más precisa de la carrera de temperaturas puede obtenerse mediante la fórmula:


siendo e el espesor del elemento en centímetros y supuesta la estructura al exterior. Si está abrigada de la intemperie, el valor dado por la fórmula puede reducirse a la mitad. En elementos enterrados, puede incluirse en su espesor el de la capa de terreno que los recubre y aísla del exterior.

En estructuras metálicas suelen suponerse carreras bastante mayores, del orden de + 30 °C, debido a su mayor conductividad. Hay que tener en cuenta que las temperaturas extremas, tanto diarias como estacionales, penetran muy lentamente en la nasa del hormigón, reduciéndose pronto su valor a poca distancia de la superficie.

El coeficiente de conductividad térmica del hormigón cs mucho más bajo que el del acero, siendo sus valores respectivos, 1,1 y 45 kcal/m2 h ºC por término medio.

La contracción producida por un descenso de temperatura es análoga a la originada por la retracción (y viceversa esta equivale a un descenso de temperatura del orden de los 25 C) y ambos efectos se suman, siendo a menudo difícil distinguir uno de otro. Existe, no obstante, la diferencia ese a1 de que, en el primer caso, los dos materiales, hormigón y acero, se deforman por igual. .10 surgen tensiones entre ellos, al contrario de lo que sucede con la retracción.

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