¿Qué es el hormigón ligero?

CONCRETO LIGERO

El uso de LWC (hormigón ligero) ha sido una característica en la industria de la construcción durante siglos, pero al igual que otros materiales, las expectativas de rendimiento han aumentado y ahora esperamos un material consistente, confiable y características predecibles.

El LWC estructural tiene una densidad en el lugar (peso unitario) del orden de 90 a 115 lb / ft³ (1440 a 1840 kg / m³) en comparación con el hormigón de peso normal, una densidad en el rango de 140 a 150 lb / ft³ (2240 ​​a 2400 kg / m³). Para aplicaciones estructurales, la resistencia del concreto debe ser mayor a 2500 psi (17.0 MPa). La mezcla de hormigón está hecha con un agregado grueso liviano. En algunos casos, una partición o todos los agregados finos pueden ser un producto liviano. Los agregados livianos utilizados en concreto estructural liviano son típicamente materiales de pizarra, arcilla o pizarra expandidos que se han cocido en un horno rotativo para desarrollar una estructura porosa. También se utilizan otros productos como la escoria de alto horno enfriada por aire. Existen otras clases de LWC no estructurales con una densidad más baja hecha con otros materiales agregados y mayores huecos de aire en la matriz de pasta de cemento, como en el concreto celular.

HISTORICO DE LWC

En general, las propiedades de LWC pueden indicarse mediante pruebas de laboratorio, pero el rendimiento general del material solo puede demostrarse adecuadamente por su rendimiento en el campo al probar la estructura de LWC en servicio. LWC se ha utilizado con éxito para aplicaciones marinas y en la construcción naval. Los barcos LWC se produjeron en los EE. UU. Durante la guerra de 1914-1918, y su éxito llevó a la producción del USS Selma (un barco de guerra). Tanto en 1953 como en 1980, se evaluó la durabilidad de Selma tomando muestras con núcleo del área de la línea de flotación. En ambas ocasiones se observó poca corrosión.

En 1984, Thomas A. Holm estimó que había más de 400 puentes de LWC en todo el mundo, especialmente en Estados Unidos y Canadá. La investigación realizada por The Expanded Clay and Slate Institute demuestra que la mayoría de los puentes parecían estar en buenas condiciones. Según ACI Material Journal de Diona Marcia, Andrian Loani, Mihai Filip e Ian Pepenar (1994), se descubrió que en Japón LWC se había utilizado desde 1964 como plataforma de la estación de ferrocarril. El estudio sobre durabilidad realizado en 1983 ha demostrado que LWC exhibió profundidades de carbonatación similares a las del concreto normal. Aunque se informaron algunas grietas, estas no plantearon problemas de estructura. Se examinó la penetración de sal en una segunda estructura que comprendía tanto LWC como hormigón normal que había estado en agua de mar durante 13 años.

CLASIFICACIÓN DE LWC

Es conveniente clasificar los diferentes tipos de concreto liviano por su método de producción. Estos son:

  1. Mediante el uso de agregado liviano poroso de baja gravedad específica aparente, es decir, inferior a 2.6. Este tipo de concreto se conoce como concreto agregado liviano.
  2. Al introducir grandes huecos dentro de la masa de concreto o mortero; Estos vacíos deben distinguirse claramente de los vacíos extremadamente finos producidos por el arrastre de aire. Este tipo de hormigón se conoce como hormigón celular, celular, espumado o gaseoso.
  3. Al omitir el agregado fino de la mezcla para que haya una gran cantidad de vacíos intersticiales; generalmente se usa agregado grueso de peso normal. Este concreto como concreto sin finos .

El LWC también se puede clasificar de acuerdo con el propósito para el que se va a usar: puede distinguir entre concreto estructural liviano (ASTM C 330-82a), concreto usado en unidades de mampostería (ASTM C 331-81) y concreto aislante (ASTM C 332-83). Esta clasificación de concreto estructural liviano se basa en una resistencia mínima: de acuerdo con ASTM C 330-82a, la resistencia a la compresión del cilindro de 28 días no debe ser inferior a 17 MPa (2500 psi). La densidad (unidad de peso) de dicho concreto (determinada en estado seco) no debe exceder los 1840 kg / m³ (115 lb / ft³), y generalmente está entre 1400 y 1800 kg / m³ (85 y 110 lb / ft³). Por otro lado, el concreto de mampostería generalmente tiene una densidad entre 500 y 800 kg / m³ (30 y 50 lb / ft³) y una resistencia entre 7 y 14 MPa (1000 y 2000 psi).

TIPOS DE LWC

  1. CONCRETO LWA

A principios de la década de 1950, el uso de bloques de concreto livianos fue aceptado en el Reino Unido para la carga de la hoja interior de las paredes de la cavidad. Poco después del desarrollo y la producción de nuevos tipos de LWA artificial (agregado ligero) hizo posible introducir LWC de alta resistencia, adecuado para trabajos estructurales. Estos avances alentaron el uso estructural del concreto LWA, particularmente cuando la necesidad de reducir el peso en una estructura era una consideración importante para el diseño o la economía.

A continuación se enumeran varios tipos de LWA adecuados para concreto estructural reforzado:

yo. Piedra pómez : se utiliza para losas de techo de hormigón armado, principalmente para techos industriales en Alemania.

ii) Escoria Espumada : fue la primera LWA adecuada para hormigón armado que se produjo en gran cantidad en el Reino Unido.

iii) Arcillas y lutitas expandidas : capaces de lograr una resistencia suficientemente alta para el hormigón pretensado. Bien establecido bajo los nombres comerciales de Aglite y Leca (Reino Unido), Haydite, Rocklite, Gravelite y Aglite (EE. UU.).

iv. Pulverizado sinterizado (agregado de cenizas de combustible ) se está utilizando en el Reino Unido para una variedad de propósitos estructurales y se comercializa bajo el nombre comercial Lytag.

  1. HORMIGÓN AIREADO

El concreto de este tipo tiene la menor densidad, conductividad térmica y resistencia. Al igual que la madera, se puede aserrar, atornillar y clavar, pero no son combustibles. Para trabajos in situ, los métodos usuales de aireación son mezclar espuma estabilizada o incorporar aire con la ayuda de un agente de arrastre de aire. Los productos prefabricados generalmente se hacen mediante la adición de aproximadamente un 0,2 por ciento de polvo de aluminio a la mezcla que reacciona con sustancias alcalinas en el aglutinante formando burbujas de hidrógeno. El concreto aireado curado con aire se usa donde se requiere poca resistencia, por ejemplo, soleras de techo y revestimiento de tuberías. El desarrollo de resistencia completa depende de la reacción de la cal con los agregados silíceos, y para las densidades iguales, la resistencia del concreto curado a vapor a alta presión es aproximadamente el doble que la del concreto curado al aire, y la contracción es solo un tercio o menos.

El hormigón celular es un material celular ligero que consiste en cemento y / o cal y arena u otro material silicioso. Se realiza mediante un proceso físico o químico durante el cual se introduce aire o gas en una suspensión, que generalmente no contiene material grueso. El concreto aireado utilizado como material estructural generalmente se cura con vapor a alta presión. Por lo tanto, está fabricado y disponible para el usuario solo en unidades prefabricadas, para pisos, paredes y techos. Los bloques para colocar en mortero o pegamento se fabrican sin ningún tipo de refuerzo. Las unidades más grandes están reforzadas con barras de acero para resistir daños a través del transporte, la manipulación y las cargas superpuestas. El hormigón celular autoclavado, desarrollado originalmente en Suecia en 1929, ahora se fabrica en todo el mundo.

  1. HORMIGÓN SIN MULTAS

El término concreto sin finos generalmente significa concreto compuesto de cemento y un agregado grueso (9-19 mm) solamente (al menos el 95 por ciento debe pasar el tamiz BS de 20 mm, no más del 10 por ciento debe pasar el tamiz BS de 10 mm y nada debe pasar el Tamiz BS de 5 mm), y el producto así formado tiene muchos huecos distribuidos uniformemente en toda su masa. El concreto sin finos se utiliza principalmente para soportar cargas, paredes internas y externas fundidas in situ, paredes sin carga y relleno debajo del piso para pisos sólidos (CP III: 1970, BSI). El concreto sin multas se introdujo en el Reino Unido en 1923, cuando se construyeron 50 casas en Edimburgo, seguido unos años más tarde por 800 en Liverpool, Manchester y Londres.

Esta descripción se aplica al concreto que contiene solo un agregado grueso de 10 mm a 20 mm (ya sea un agregado denso o un agregado de peso liviano como el PFA sinterizado). La densidad es de aproximadamente dos tercios o tres cuartos de la del hormigón denso hecho con los mismos agregados. El concreto sin finos casi siempre se moldea in situ principalmente como muros de carga y no de carga, incluso en muros de relleno, en estructuras enmarcadas, pero a veces como relleno debajo de suelos sólidos y en soleras de techo.

El concreto sin finos es, por lo tanto, una aglomeración de partículas de agregado grueso, cada una rodeada por un recubrimiento de pasta de cemento de hasta aproximadamente 1 · 3 mm (0 · 05 in.) De espesor. Existen, por lo tanto, grandes poros dentro del cuerpo del concreto que son responsables de su baja resistencia, pero su gran tamaño significa que no puede tener lugar el movimiento capilar del agua. Aunque la resistencia del concreto sin finos es considerablemente menor que la del concreto de peso normal, esta resistencia, junto con la menor carga muerta de la estructura, es suficiente en edificios de hasta 20 pisos de altura y en muchas otras aplicaciones.

CLASIFICACIÓN LWC

LWC puede ser clasificación: –

yo. Hormigón de baja densidad

ii) Hormigón de resistencia moderada

iii) Concreto estructural

  1. HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD

Estos se emplean principalmente para fines de aislamiento. Con un peso unitario bajo, rara vez superior a 800 kg / m³, el valor de aislamiento térmico es alto. La resistencia a la compresión es baja, con respecto a aproximadamente 0,69 a 6,89 N / mm2.

  1. HORMIGÓN MODERADO

El uso de estos hormigones requiere un alto grado de resistencia a la compresión y, por lo tanto, caen a medio camino entre el hormigón estructural y el de baja densidad. Estos a veces están diseñados como hormigón de ‘relleno’. La resistencia a la compresión es de aproximadamente 6.89 a 17.24 N / mm² y los valores de aislamiento son intermedios.

  1. CONCRETO ESTRUCTURAL

El concreto con eficiencia estructural completa contiene agregados que caen en el otro extremo de la escala y que generalmente están hechos con lutita expandida, arcilla, pizarras, escoria y cenizas volantes. La resistencia a la compresión mínima es 17.24 N / mm². La mayoría de los LWC estructurales son capaces de producir hormigón con una resistencia a la compresión superior a 34,47 N / mm². Dado que el peso unitario del LWC estructural es considerablemente mayor que el del concreto de baja densidad, la eficiencia del aislamiento es menor. Sin embargo, los valores de aislamiento térmico para LWC estructural son sustancialmente mejores que los de NWC.

EL USO DE LWC

  1. Reglas y espesadores para fines generales, especialmente cuando tales reglas o espesamientos y el peso de los techos de los pisos y otros miembros estructurales.
  2. Soportes y muros donde se debe unir madera mediante clavos.
  3. Fundición de acero estructural para protegerlo contra incendios y corrosión o como recubrimiento para fines arquitectónicos.
  4. Aislamiento térmico en tejados.
  5. Tuberías de agua aislantes.
  6. Construcción de tabiques y paneles en estructuras de marco.
  7. Reparación de ladrillos para recibir clavos de carpintería, principalmente en construcción doméstica o doméstica.
  8. Muros aislantes generales.
  9. Superficie renderizada para paredes externas de casas pequeñas.
  10. También se está utilizando para hormigón armado.

VENTAJAS DE USAR LWC

  1. La reducción de la carga muerta de concreto húmedo permite que el tramo más largo se vierta sin apuntalar. Esto ahorra trabajo y tiempo de círculo para cada piso.
  2. Reducción de la carga muerta, tasas de construcción más rápidas y menores costos de transporte y manejo. El ocho del edificio en términos de las cargas transmitidas por los cimientos es un factor importante en el diseño, en particular para el caso de los edificios altos. El uso de LWC a veces ha permitido proceder con el diseño que de otro modo habría sido abandonado debido al peso excesivo. En las estructuras de marco, se pueden lograr ahorros considerables en el costo al usar LWC para los pisos de construcción, la partición y el revestimiento externo.
  3. En la mayoría de los materiales de construcción, como los ladrillos de arcilla, la carga de transporte no está limitada por volumen sino por peso. Con contenedores de diseño adecuados, volúmenes mucho más grandes de LWC pueden transportar económicamente.
  4. Una característica menos obvia pero importante de LWC es su conductividad térmica relativamente baja, una propiedad que mejora con la disminución de la densidad en los últimos años, con el aumento del costo y la escasez de fuentes de energía, anteriormente se ha prestado más atención a la necesidad de reducir el combustible. consumo mientras se mantiene, y de hecho mejora, las condiciones de confort de los edificios El hecho se ilustra con el hecho de que una pared sólida de hormigón celular de 125 mm de espesor proporcionará un aislamiento térmico aproximadamente cuatro veces mayor que el de una pared de ladrillo de arcilla de 230 mm.

DURABILIDAD DE LWC

La durabilidad se define como la capacidad de un material para resistir el efecto de su entorno. En un material de construcción como ataque químico, estrés físico y asalto mecánico: –

  1. El ataque químico es como agua subterránea agregada, particularmente sulfato, aire contaminado y derrames de líquidos reactivos. LWC no tiene resistencia especial para estas agencias: de hecho, generalmente se mueve poroso que el cemento Portland ordinario. No se recomienda su uso debajo del curso húmedo. Un aspecto químico de la durabilidad es la estabilidad del material en sí, particularmente en presencia de humedad.
  2. Las tensiones físicas a las que está expuesto el LWC son principalmente la acción de las heladas y las tensiones de contracción y temperatura. La tensión puede deberse a la contracción por secado del hormigón o a movimientos térmicos diferenciales entre materiales diferentes u otros fenómenos de naturaleza similar. El encogimiento por secado comúnmente causa grietas en el LWC si no se toman las precauciones adecuadas.
  3. El daño mecánico puede resultar de la abrasión o el impacto de la carga excesiva de los miembros de flexión. Los grados más ligeros de LWC son relativamente blandos, por lo que están sujetos a cierta abrasión si no estuvieran protegidos por otras razones

Hormigón Agregado Ligero (LWAC)

LWAC es el tipo popular de concreto liviano, en el cual se utilizan agregados livianos. Los agregados livianos son materiales relativamente nuevos. Estos tienen un peso unitario de hasta 12 kN / m3. El LWA puede ser natural o artificial o fabricado. Los agregados naturales incluyen ceniza volcánica, dolomita o piedra pómez. Los agregados artificiales pueden ser escoria de alto horno, cenizas volantes sinterizadas o arcilla hinchada.

Clasificación de agregados livianos

Según BIS, el LWA puede tener la siguiente clasificación.

  1. LWA que ocurre naturalmente
  2. Subproducto industrial LWA
  3. LWA artificial o manufacturada

LWA natural

Los agregados naturales están disponibles de forma natural. Estos agregados son químicamente inertes y generalmente tienen una cantidad relativamente alta de sílice, aproximadamente el 75%. Los ejemplos comunes de este tipo son:

  • Piedra pómez
  • Arena de sílice
  • Tobas volcánicas
  • Grava y Piedra Triturada
  • Escoria volcánica

Subproducto industrial LWA

Estos se clasifican básicamente en agregados artificiales. Pero debido a su disponibilidad, se consideran agregados industriales. Algunos de ellos son:

  • Escoria de alto horno de espuma
  • Cenizas de combustible sinterizado-Pulverizado

LWA artificial o manufacturada

Estos se producen principalmente en el horno rotativo. Las materias primas son arcilla, pizarra, pizarra o cenizas de combustible pulverizado. Estos están sujetos a expansión o aglomeración. Los ejemplos comunes son:

  • Esquisto expandido
  • Arcilla expandida
  • Ladrillo de goma
  • Material peletizado
  • Vermiculado

Propiedades del hormigón agregado ligero

Comúnmente, los LWA tienen una densidad más baja, alta durabilidad, baja contracción y baja conductividad térmica. La resistencia de las partículas de LWA disminuye con la disminución de la densidad. Puede leer el resto en las características físicas y mecánicas del concreto liviano

Los factores que afectan la resistencia y el diseño se explican en el artículo Factores que afectan la resistencia y la densidad del concreto liviano

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Se puede definir como una mezcla de concreto en la cual la espuma, la pizarra, etc. se pueden reemplazar por agregado grueso debido a su naturaleza liviana. Lo que a su vez produce concreto liviano.

Concreto ligero

Los hormigones livianos pueden ser concreto agregado liviano, concreto espumado u hormigón celular autoclavado (AAC). Los bloques de concreto livianos a menudo se usan en la construcción de viviendas.

Hormigón agregado ligero

El concreto agregado liviano se puede producir usando una variedad de agregados livianos. Los agregados livianos se originan de:

  • Materiales naturales, como piedra pómez volcánica.
  • El tratamiento térmico de materias primas naturales como arcilla, pizarra o pizarra, es decir, Leca.
  • Fabricación a partir de subproductos industriales como cenizas volantes, es decir, Lytag.
  • Procesamiento de subproductos industriales como la losa expandida peletizada, es decir, Pellite.

Las propiedades requeridas del concreto liviano influirán en el mejor tipo de agregado liviano para usar. Si se necesitan pocos requisitos estructurales, pero se necesitan altas propiedades de aislamiento térmico, entonces se puede usar un agregado ligero y débil. Esto dará como resultado un hormigón de resistencia relativamente baja.

Hormigón celular

El hormigón celular es un material de baja densidad altamente trabajable que puede incorporar hasta un 50 por ciento de aire arrastrado. Generalmente es autonivelante, autocompactante y puede ser bombeado. El hormigón celular es ideal para llenar vacíos redundantes, como tanques de combustible en desuso, sistemas de alcantarillado, tuberías y alcantarillas, particularmente donde el acceso es difícil. Es un medio reconocido para el restablecimiento de trincheras temporales de carreteras. Las buenas propiedades de aislamiento térmico hacen que el hormigón celular también sea adecuado para sub-soleras y rellenar huecos debajo del piso.

Hormigón estructural ligero

Los hormigones agregados livianos se pueden usar para aplicaciones estructurales, con resistencias equivalentes al concreto de peso normal.

Los beneficios de usar concreto agregado liviano incluyen:

  • Reducción de cargas muertas ahorrando cimientos y armaduras.
  • Propiedades térmicas mejoradas.
  • Resistencia al fuego mejorada.
  • Ahorro en el transporte y manejo de unidades prefabricadas en el sitio.
  • Reducción de encofrados y apuntalamientos.

El módulo elástico de los hormigones livianos es más bajo que el concreto de peso normal de resistencia equivalente, pero cuando se considera la deflexión de una losa o viga, esto se ve contrarrestado por el peso reducido.

El diseño básico para concreto liviano está cubierto en Eurocode 2 Parte 1-1, con la sección 11 que tiene reglas particulares requeridas para concretos agregados livianos. El concreto se considera liviano si la densidad no supera los 2200 kg / m.

3

(se supone que la densidad del concreto de peso normal está entre 2300 kg / m

3

y 2400kg / m

3

) y una proporción del agregado debe tener una densidad inferior a 2000 kg / m

3

. El concreto liviano se puede especificar usando la notación LC para la clase de resistencia, por ejemplo, LC30 / 33, que denota un concreto liviano con una resistencia de cilindro de 30MPa y una resistencia de cubo de 33MPa.

Cuanto más liviano sea el concreto, mayores serán las diferencias que se deben tener en cuenta en las propiedades del concreto. La resistencia a la tracción, las tensiones finales y las resistencias al corte son todas más bajas que un concreto de peso normal con la misma resistencia del cilindro. Los hormigones livianos también son menos rígidos que el concreto de resistencia normal equivalente. Sin embargo, esto se ve mitigado por la reducción del peso propio a transportar, por lo que el efecto general tiende a ser una ligera reducción en la profundidad de una viga o losa.

La fluencia y la contracción de los hormigones livianos son más altas que las del concreto de peso normal equivalente, y esto debe tenerse en cuenta al diseñar la estructura.

El procesamiento por lotes de hormigones livianos normalmente se realiza a partir de productores de concreto premezclado. Con bajas capacidades de trabajo, el hormigón puede colocarse fácilmente por salto o canal inclinado. Se puede lograr el bombeo de concreto liviano, pero se debe tener cuidado para que la mezcla de concreto no se separe. Para las mezclas bombeables, es habitual usar arena natural, es decir, no tener un agregado ligero para la porción fina de la mezcla y tener una alta trabajabilidad para evitar una mayor fricción y bloqueo de la bomba. Esto se logra con el uso de aditivos. La sobre vibración de un concreto liviano tiende a causar segregación, por lo que es mejor usar un concreto que fluye cuando se bombea, ya que solo requiere una vibración mínima. Se puede encontrar más información en Concrete Quarterly Winter 2015.

Hormigón celular autoclavado (AAC)

AAC se produjo por primera vez comercialmente en 1923 en Suecia. Desde entonces, los sistemas de construcción AAC, tales como unidades de mampostería, paneles reforzados de piso / techo y paredes y dinteles se han utilizado en todos los continentes y en todas las condiciones climáticas. AAC también se puede aserrar a mano, esculpir y penetrar con clavos, tornillos y fijaciones.

Concreto ligero

Concreto ligero

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Este concreto tiene una masa por unidad de volumen sustancialmente menor en comparación con el concreto normal que se usa para la construcción.

El agregado ligero se usa como ingrediente. La densidad del concreto liviano es de 420 kg / m³ a 1850 kg / m³.

El aditivo de arrastre de aire también se usa para reducir la masa de concreto.

Este tipo de concreto se usa para estructuras prefabricadas, ya que deben transportarse de un lugar a otro y luego conectarse para que sea necesario tener un peso liviano.