El hormigón armado (RC) es un material compuesto en el que la resistencia a la tensión y la ductilidad relativamente bajas del hormigón se contrarrestan mediante la inclusión de refuerzo que tenga una mayor resistencia a la tracción o ductilidad. El refuerzo suele ser, aunque no necesariamente, barras de refuerzo de acero (armadura) y generalmente se incrusta pasivamente en el hormigón antes de que el hormigón fragüe. Los esquemas de refuerzo generalmente están diseñados para resistir tensiones de tensión en regiones particulares del concreto que pueden causar grietas inaceptables y / o fallas estructurales. El hormigón armado moderno puede contener materiales de refuerzo variados hechos de acero, polímeros o material compuesto alternativo junto con barras de refuerzo o no. El hormigón armado también puede estar sometido a tensión permanente (en compresión), para mejorar el comportamiento de la estructura final bajo cargas de trabajo.
Composición de hormigón armado de cemento
El concreto es una mezcla de agregados gruesos (piedras o ladrillos) y finos (generalmente arena o piedra triturada) con una pasta de material aglutinante (generalmente cemento Portland) y agua. Cuando el cemento se mezcla con una pequeña cantidad de agua, se hidrata para formar redes cristalinas opacas microscópicas que encapsulan y bloquean el agregado en una estructura rígida. Los agregados utilizados para fabricar concreto deben estar libres de sustancias nocivas como impurezas orgánicas, limo, arcilla, lignito, etc. Las mezclas de concreto típicas tienen una alta resistencia a las tensiones de compresión (aproximadamente 4,000 psi (28 MPa)); sin embargo, cualquier tensión apreciable ( p. ej., debido a la flexión) romperá el entramado rígido microscópico, resultando en grietas y separación del concreto. Por esta razón, el concreto no reforzado típico debe estar bien soportado para evitar el desarrollo de tensión.
Si un material con alta resistencia a la tensión, como el acero, se coloca en el concreto, entonces el material compuesto, el concreto reforzado, resiste no solo la compresión sino también la flexión y otras acciones de tracción directa. Una sección de concreto reforzado donde el concreto resiste la compresión y el acero resiste la tensión puede hacerse en casi cualquier forma y tamaño para la industria de la construcción.
Caracteristicas claves
Tres características físicas dan al hormigón armado sus propiedades especiales:
- El coeficiente de expansión térmica del concreto es similar al del acero, eliminando grandes tensiones internas debido a diferencias en la expansión o contracción térmica.
- Cuando la pasta de cemento dentro del concreto se endurece, esto se ajusta a los detalles de la superficie del acero, permitiendo que cualquier tensión se transmita de manera eficiente entre los diferentes materiales. Por lo general, las barras de acero son rugosas o corrugadas para mejorar aún más la unión o cohesión entre el concreto y el acero.
- El ambiente químico alcalino proporcionado por la reserva alcalina (KOH, NaOH) y la portlandita (hidróxido de calcio) contenida en la pasta de cemento endurecido hace que se forme una película pasivante en la superficie del acero, haciéndola mucho más resistente a la corrosión de lo que lo haría. estar en condiciones neutras o ácidas. Cuando la pasta de cemento se expone al aire y el agua meteórica reacciona con el CO2 atmosférico, la portlandita y el hidrato de silicato de calcio (CSH) de la pasta de cemento endurecida se carbonatan progresivamente y el pH alto disminuye gradualmente de 13.5 – 12.5 a 8.5, el pH de agua en equilibrio con calcita (carbonato de calcio) y el acero ya no está pasivado.
Como regla general, solo para dar una idea sobre órdenes de magnitud, el acero está protegido a un pH superior a ~ 11 pero comienza a corroerse por debajo de ~ 10 dependiendo de las características del acero y las condiciones fisicoquímicas locales cuando el hormigón se carboniza. La carbonatación del hormigón junto con la entrada de cloruro se encuentran entre las principales razones del fracaso de las barras de refuerzo en el hormigón.
El área de sección transversal relativa del acero requerida para el concreto reforzado típico es generalmente bastante pequeña y varía del 1% para la mayoría de las vigas y losas al 6% para algunas columnas. Las barras de refuerzo son normalmente redondas en sección transversal y varían en diámetro. Las estructuras de hormigón armado a veces tienen disposiciones tales como núcleos huecos ventilados para controlar su humedad y humedad.
La distribución de las características de resistencia del hormigón (a pesar del refuerzo) a lo largo de la sección transversal de los elementos verticales de hormigón armado no es homogénea