ESTUDIO COMPARATIVO CON LA INSTRUCCIÓN DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL EHE

En este apartado se van a comparar las prescripciones de la Instrucción EHE con las recogidas en las normas y recomendaciones anteriormente citadas.

7.2.8.1. Características del hormigón

a) RELACIÓN AGUA/CEMENTO:

La máxima relación agua/cemento permitida por la EHE oscila entre 0,45 y 0,50, según el ambiente y que el hormigón sea armado o pretensado.

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En cuanto a las demás normas internacionales, en este aspecto hay bastante dispersión de valores: exigen valores menores de la relación agua/cemento el ACI (0,40 a 0,45, según el ambiente) y las recomendaciones FIP (0,45, pero preferiblemente 0,40); valores similares a la EHE son exigidos por la norma británica, por la RILEM y por la Universidad de Kyoto; la norma japonesa, por el contrario, admite relaciones agua/cemento de hasta 0,65.

b) CONTENIDO DE CEMENTO:

En la EHE el contenido mínimo de cemento se sitúa entre 300 y 350 kg/m3_{, en} función del ambiente. En las otras normas consultadas, los contenidos mínimos son algo mayores, situándose entre 350 y 400 kg/m3 tanto la norma británica como las recomendaciones del ACI, de FIP y de RILEM. En el documento preparado por la Universidad de Kyoto, el contenido mínimo de cemento indicado es similar al de la EHE (300 a 330 kg/m3)

c) TIPO DE CEMENTO Y UTILIZACIÓN DE ADICIONES:

La EHE exige que si el hormigón va a estar en contacto directo con el agua de mar, el cemento tenga la característica adicional de resistencia al agua de mar (cementos pórtland cuyo clinker tenga un contenido de C3A menor o igual del 5%). Además el contenido de cloruros no debe ser mayor del 0,1%.

En los otros documentos consultados, se recogen unas prescripciones más amplias del cemento. Así, tanto la norma británica como el ACI indican que el contenido de C3A no debería ser inferior al 4% para proteger suficientemente a la armadura, y no debería ser superior al 10% para obtener un hormigón resistente a los sulfatos; otra posibilidad que admite la norma británica consiste en sustituir al menos el 25% del cemento pórtland por cenizas volantes o el 70% del cemento pórtland por escorias.

La norma japonesa indica que los cementos con buena resistencia al agua de mar son el cemento pórtland con calor de fraguado moderado, el cemento pórtland con escorias y el cemento pórtland con cenizas, cuidando en todos ellos el curado inicial;

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además señala que el mejor es el de escorias, pero no se recogen porcentajes de sustitución. En esta misma línea se manifiesta el FIP, que no fija valores cuantitativos pero sí señala que se obtiene una mayor resistencia a este ataque por sales empleando un cemento con un contenido de C3A moderado y que no se debe usar un cemento con alto contenido de alúmina; asimismo, para mejorar la resistencia, durabilidad y trabajabilidad, se pueden añadir materiales puzolánicos de alta calidad, como algunos humos de sílice especiales.

Por último, las recomendaciones RILEM indican que todos los cementos son válidos para las construcciones en agua de mar si presentan resistencias a compresión a 28 días ≥ 35 N/mm2 _{y, en el caso de cementos pórtland, presentan un contenido de C}

3A ≤ 10%; son especialmente adecuados los OPC con C3A ≤ 8%, CLK con un contenido de escorias ≥ 60% y los cementos puzolánicos.

d) ADITIVOS:

La EHE no indica nada acerca del empleo de aditivos para mejorar el comportamiento del hormigón situado en ambiente marino.

Según la norma japonesa, se debería usar hormigón con aire ocluido, y como media el contenido de aire debería ser del 4,5%. En zonas con peligro de heladas se podría aumentar el contenido de aire ocluido; el asiento del cono será de 8, 12 ó 15 cm.

El U.S. Army Coastal Engineering indica que el empleo de aditivos para reducir la relación a/c y para reducir el tamaño de los poros produce hormigones más durables en agua de mar.

e) RESISTENCIA A COMPRESIÓN:

La EHE no exige una resistencia mínima a compresión, sino que da unos valores indicativos de cuáles serán las resistencias mínimas (30 ó 35 N/mm2) que se obtienen a partir de los contenidos mínimos de cemento y las máximas relaciones agua/cemento, que sí son exigidas por la Instrucción.

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En general, en los documentos recogidos se indican unas resistencias similares; así, el ACI y la RILEM recomiendan una resistencia mínima de 35 N/mm2 en los tres ambientes con cloruros, y la FIP de 32 N/mm2.

Por el contrario, la norma japonesa reduce esta resistencia mínima exigida a 24 N/mm2.

f) CONTENIDO DE CLORUROS:

La EHE fija un contenido máximo de cloruros totales (0,4% en peso de cemento para el hormigón armado y 0,2% para el hormigón pretensado), al igual que la norma japonesa (0,30 kg/m3, que equivale al 0,1% en peso de cemento para hormigones con 300 kg de cemento por m3) y la recomendación elaborada por la Universidad de Kyoto (0,30 kg/m3 para hormigones armados en los que se precise una durabilidad especialmente elevada, para hormigones pretensados con sistemas de postesado que vayan a estar sometidos al ataque por cloruros y a la corrosión electrolítica, y para los hormigones pretensados con sistemas de pretesado; 0,60 kg/m3, para el hormigón armado y para el pretensado con sistemas de postesado). En cualquier caso, estos dos documentos exigen un contenido máximo de cloruros que es bastante menor que el que indica la EHE.

El ACI por el contrario limita el contenido de cloruros solubles en agua.

g) AGUA:

La EHE (artículo 27) exige que el agua utilizada, tanto para el amasado como para el curado del hormigón en obra, no contenga más de 3 g/l de cloruros para el hormigón armado o con armaduras contra fisuración ni más de 1 g/l de cloruros para el hormigón pretensado. Permite emplear agua de mar para el amasado o el curado de hormigones que no tengan armadura alguna, pero prohíbe expresamente el empleo de esta agua para el amasado o curado de hormigón armado o pretensado, salvo estudios especiales.

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La norma británica también permite curar con agua de mar el hormigón en masa, pero no el armado. Para el hormigón situado en ambiente marino, exige aumentar en un 50% los periodos normales de curado. El FIP recomienda curar el hormigón con agua dulce siempre que sea posible, para asegurar que la superficie del hormigón se mantiene húmeda; el agua de mar no debería usarse para curar hormigones armados o pretensados, aunque, si así lo exige el programa de construcción, el hormigón se puede sumergir en agua de mar siempre que haya alcanzado suficiente resistencia como para evitar daños físicos por olas, etc., lo que normalmente exige un 90% de la resistencia característica de proyecto.

En este mismo sentido se expresa la RILEM, además de indicar que, tras un curado adecuado, antes de sumergir el hormigón en agua de mar debería pasar el mayor tiempo posible si está fabricado con cemento pórtland, pero debería ser preferiblemente breve si se ha empleado cemento con escorias (con más del 65% de escorias) o cemento puzolánico; cualquier fisura que pudiera aparecer durante el curado debería ser reparada antes de ser expuesto al agua de mar. Además no permite el empleo de agua de mar como agua de amasado en las estructuras de hormigón armado.

La norma japonesa permite usar el agua de mar como agua de amasado para el hormigón en masa sólo cuando resulte complicado conseguir agua dulce; no lo permite para el hormigón armado.

h) ÁRIDOS:

Para los hormigones que van a estar situados en un ambiente con corrosión por cloruros (III), la EHE en su artículo 28 exige que el porcentaje de finos sea como máximo del 6% para áridos de machaqueo no calizos y del 10% si se trata de árido de machaqueo calizos. Además el contenido de cloruros aportados por los áridos no será mayor del 0,05% para el hormigón armado o con armaduras contra fisuración ni del 0,03% para el hormigón pretensado.

La recomendación RILEM sólo exige que el contenido de cemento más finos sea menor o igual que 450 kg/m3.

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La norma japonesa se fija en cambio en el árido grueso, cuyo tamaño máximo será de 20, 25 ó 40 mm.

La norma inglesa es la que da más especificaciones relativas a los áridos: no se deben emplear áridos ligeros; los áridos empleados deben pasar el ensayo de resistencia frente a soluciones de sulfato de sodio y de sulfato de magnesio; la absorción máxima permitida en los áridos es del 3%; los áridos deben seleccionarse de modo que no se supere el contenido de cloruros en el hormigón estipulado por la BS 5328. Si es posible una abrasión severa del hormigón por arena o piedras, el árido grueso debe ser al menos tan duro como el material causante de la abrasión, y el contenido de árido fino en la mezcla debe ser el mínimo compatible con la obtención de un hormigón denso e impermeable.

Cuando se necesite un hormigón resistente a la abrasión (clase de exposición E), la EHE exige en su artículo 37.3.6 que el árido fino sea cuarzo u otro material de, al menos, la misma dureza, y que el árido grueso tenga un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30.

i) OTRAS PROPIEDADES:

La EHE exige constatar la impermeabilidad del hormigón cuando éste se sitúe en un ambiente marino; un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo cumplen simultáneamente que:

ƒ La profundidad máxima de penetración de agua es menor o igual que 50 mm.

ƒ La profundidad media de penetración de agua es menor o igual que 30 mm.

7.2.8.2. Recubrimientos

En general, las normas internacionales exigen recubrimientos bastante mayores que la EHE (entre 30 y 40 mm para hormigón armado o pretensado), aunque hay que

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tener en cuenta que la EHE exige un recubrimiento mínimo a cualquier armadura, mientras que los valores que a continuación se revisan están referidos a la armadura principal.

El ACI 357R recomienda unos recubrimientos bastante mayores que la EHE (de 50 a 65 mm para hormigón armado, y de 75 a 90 mm sobre tendones de pretensado; 13 mm menos sobre los estribos) para elementos de hormigón de más de 50 cm de espesor; en elementos de menor espesor, los recubrimientos mínimos son del mismo orden que en la EHE, aunque recomienda emplearlos con precaución. Las recomendaciones FIP indican los mismos recubrimientos.

La norma japonesa exige unos recubrimientos mínimos bastante mayores que los de la EHE (50 mm en general, 70 mm en elementos en contacto con agua de mar o sometidos a fuertes vientos marinos); del mismo modo, la norma británica también exige un recubrimiento mínimo de 50 mm, aunque preferiblemente de 75 mm; incluso para el caso de estructuras sometidas a abrasión severa se llega a recubrimientos de 300 mm. Las recomendaciones de la Universidad de Kyoto distingue además de las condiciones ambientales y la resistencia del hormigón, el tipo de elemento de que se trate (losas, vigas o pilares), pero también da valores algo mayores que la EHE.

Las recomendaciones RILEM son más semejantes a la EHE, ya que estipulan un recubrimiento mínimo de 40 mm a cualquier armadura, con un margen de hasta 10 mm más en función de las condiciones de ejecución.

7.2.8.3. Anchura de fisura

El valor de 0,1 mm de anchura máxima de fisura pedido por la EHE en el ambiente marino severo es más conservador que el localizado en la normativa internacional.

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En la norma británica, la Parte 2 está dedicada al diseño de muelles verticales y diques. Para todas estas obras, se indica que la anchura de fisura máxima debe ser de 0,3 mm, y aún menor en la zona de mareas y de salpicaduras.

De entre los demás documentos consultados, únicamente los dos documentos japoneses indican una abertura máxima de fisura, que es del orden de 10 veces superior a la exigida en la EHE.

7.2.8.4. Otras consideraciones

a) DISEÑO DE LA ESTRUCTURA:

En su artículo 37.2.2, la EHE indica que en el proyecto se definirán los esquemas estructurales, las formas geométricas y los detalles que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad de la estructura.

Tanto el FIP, como la RILEM y el U.S. Army Coastal Engineering recomiendan que las estructuras en el mar deberían tener una geometría sencilla, con superficies redondeadas y lisas. En particular en la zona de salpicaduras, se deberían evitar las esquinas angulosas y los detalles de armado complejos.

La norma británica recomienda proporcionar chaflanes amplios en las esquinas interiores de los cajones para evitar fisuraciones locales.

La norma japonesa recomienda reducir al mínimo el número de juntas de construcción, pues son puntos débiles de cara a la durabilidad. Además, la sección transversal del elemento se debe ampliar para soportar la abrasión superficial durante la vida útil, o se debe proteger con un material adecuado.

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7.2.9. CONCLUSIONES

La comparación de los requisitos de la EHE para estructuras sometidas al ambiente marino con la normativa internacional especializada en este tipo de obras indica que:

ƒ La normativa internacional exige mayores requisitos a la dosificación, más cemento, menor relación agua/cemento y especificaciones más completas al tipo de cemento, y en algún caso puntual al tipo de árido.

ƒ El nivel de resistencia pedido al hormigón es, sin embargo, similar al que recomienda la EHE.

ƒ Los recubrimientos que se exigen en la normativa internacional son mayores a los que pide la EHE.

ƒ La anchura de fisura, sin embargo, es más conservadora para el caso español.