Composición del Hormigón Ligero

Los hormigones ligeros han sido utilizados tradicionalmente como hormigones decorativos sin ninguna función estructural, sino debido a sus buenas propiedades térmicas y acústicas.

No es hasta los años 70 del siglo XX cuando el desarrollo del hormigón y sus componentes permiten utilizarlos con función estructural. Fernández Cánovas define los hormigones ligeros estructurales como aquellos cuya resistencia a compresión no debe bajar nunca de 15N/mm2 a 28 días y con una densidad que no debe exceder de 1.800kg/m3.

La Instrucción EHE, actualmente en vigor, contempla en su articulado este tipo de hormigones en su anexo 16 “Recomendaciones para el uso de Hormigones Ligeros” y define como hormigón ligero estructural (HLE) aquel hormigón de estructura cerrada, cuya densidad aparente, medida en condición de seco hasta peso constante, es inferior a 2000kg/m3, pero superior a 1200kg/m3 y que contiene una cierta proporción de árido ligero, tanto natural como artificial, y que tiene una resistencia mínima de 15 o 20MPa, en tanto que la resistencia máxima depende del tipo de árido ligero del que se trate y del diseño particular de la mezcla. Si bien existen aplicaciones de hormigones ligeros de alta resistencia, la resistencia máxima del hormigón ligero estructural se limita a 50MPa. Por último, cabe mencionar que en el articulado del Eurocódigo 2 se establece el límite de resistencia mínima de 12MPa y un máximo de 50MPa.

Si el hormigón ha de utilizarse como aislante térmico y no de forma estructural deberá contener un gran volumen interno de huecos y, por consiguiente, sus resistencias mecánicas se descentrarán de una forma notable, así en estos hormigones la densidad puede llegar a 800kg/m3 mientras que las resistencias no pasarán de 7N/mm2.

Densidad hormigón ligero

La reducción de densidad puede conseguirse mediante tres procedimientos:

1- Eliminando de un hormigón normal las fracciones más finas del árido, en general toda la fracción granulométrica 0-5mm, arena, con lo que quedaría un hormigón de tipo poroso con gran cantidad de huecos. Este hormigón también se denomina hormigón sin finos.

2- Dentro de la composición del hormigón ligero, si se incorporan altos porcentajes de aire al hormigón con la adición de aire o espumantes, formando burbujas de gran tamaño con diferente proporción y diámetro que los del aire ocluido que se incorpora para mejorar determinadas propiedades de los hormigones de densidad normal. Este tipo de hormigón está prohibido para la construcción de estructuras armadas debido a la pérdida de adherencia entre este tipo de hormigones y el acero. Este hormigón recibe el nombre de hormigón celular, hormigón aireado, hormigón espuma, etc.

3- Utilizando áridos de reducido peso específico, en general con densidades sensiblemente inferiores a 2.600kg/m3, denominándose estos hormigones como hormigones con áridos ligeros. Estos materiales pueden ser áridos convencionales o materiales artificiales que pueden llegar a aportar densidades finales inferiores a 300 kg/m3.

 El hormigón compuesto con algunos de estos áridos ligeros es el único apto para construir estructuras ya que, debido al desarrollo de sus propiedades, está clasificado dentro de los llamados hormigones de altas prestaciones. En estos hormigones, la resistencia a compresión que se consigue mediante la incorporación de áridos ligeros naturales es por lo general baja. Sin embargo, la introducción de áridos ligeros manufacturados, como por ejemplo la arcilla expandida, ha permitido revolucionar los hormigones ligeros, ya que llega a alcanzar resistencias de hasta 100MPa con densidades inferiores a 2.000kg/m3. Como dato importante cabe resaltar que la densidad aparente (o peso unitario) en el estado fresco de este tipo de hormigones es superior a la del hormigón de árido normal, ya que el peso en fresco depende del grado de saturación del árido ligero y del contenido de agua de amasado.

Objetivos

El cometido del hormigón ligero es doble:

1- Ligereza: En relación con la densidad media del hormigón estándar de 2400 Kg/m3, la reducción hasta los 1200 Kg/m3 supone el 50% de lo que revierte en una menor carga muerta en forjados y menores secciones estructurales en general. Esta característica es importante también para reducir costes de transporte en piezas prefabricadas. Por ello, puede emplearse para luces medias y grandes, voladizos, rehabilitación y también aislamiento térmico. Fachadas y cubiertas.

2- Aislamiento: El hormigón ligero aporta en todos los casos cierta capacidad aislante (la conductividad térmica del hormigón ligero medio ronda los 0,5-0,7 W/mºK, aunque puede ser inferior), menos de la mitad que el hormigón convencional y colabora en el aislamiento térmico de la envolvente y de las divisiones interiores, particiones y forjados.

Para resolver por sí mismo sus necesidades de aislamiento (como fachadas con muros monolíticos) deberá alcanzar valores de unos 0,20 W/mºK. Como referencia, la madera se sitúa entre 0,15 y 0,20 W/mºK para cumplir con un espesor razonable de 25 a 30 cm los límites fijados por la normativa.

Llegados a este punto cabe diferenciar tres grandes grupos dentro del hormigón ligero:

- El hormigón ligero estructural, perfectamente acotado y tipificado en la actual normativa en materia de estructura (EHE, Eurocodigo2).

- El hormigón ligero no estructural; mucho más ligero y aislante que el anterior pero sin requerimientos de resistencia previos. Un ejemplo de este tipo es el que podemos utilizar a modo de muro de cerramiento no portante. De los de este tipo nos interesan fundamentalmente su bajo peso y su coeficiente de aislamiento térmico.

- Hormigón de muy baja densidad, hormigón celular, espumado o de polímeros ligeros. Hormigones de muy bajo peso y prácticamente nula resistencia que se utiliza habitualmente en rellenos y elementos decorativos.

Composición del hormigón ligero

La densidad seca del hormigón ligero puede variar entre 300 y 2000kg/m3, dependiendo de la dosificación, de sus componentes y de su cometido (estructural como elemento de cerramiento o de relleno). Las materias primas a emplear en este tipo de hormigones, así como sus limitaciones y características, se describen a continuación.

   1- Cemento

 Debe satisfacer las exigencias para hormigones tradicionales, sin que exista ningún tipo de restricción adicional a las especificaciones de la Instrucción vigente para las aplicaciones usuales. Para hormigones ligeros estructurales es recomendable que el contenido mínimo de cemento no sea inferior a 300kg/m3, mientras que el límite máximo, en principio, no debe superar los 500kg/m3, para evitar así un excesivo desarrollo de calor y provocar, por tanto, una posible microfisuración del hormigón. No obstante, el desarrollo de esta patología es normalmente mucho menor en estos hormigones, debido al menor coeficiente de expansión térmica de los áridos ligeros y a la mejor compatibilidad de los módulos de elasticidad de los áridos y la matriz. Los tipos de cemento más recomendables para estos hormigones son los II, III, y IV, de resistencia 42,5MPa. Otro dato a tener en cuenta es la mayor cantidad de cemento necesaria, con respecto a los hormigones normales, para conseguir una resistencia determinada.

   2- Agua

Para la fabricación de hormigones ligeros se seguirán tanto las recomendaciones del hormigón tradicional como las prescripciones de la Instrucción EHE vigente, así en el agua de amasado como en el agua de curado.  La cantidad de agua necesaria para la mezcla va a depender de la capacidad de absorción de los áridos, o sea en función de la porosidad de los mismos, su densidad, su contenido de humedad en el momento de su uso, etc., así como también de las condiciones de fabricación y transporte. Es importante determinar por tanto, el agua efectiva y el agua de absorción necesaria para los áridos.

  3- Arenas y áridos

 En los áridos empleados en la elaboración de los hormigones ligeros es donde estriba la mayor diferencia con los hormigones convencionales. En la fabricación de los hormigones ligeros los áridos son la parte más importante. Estos áridos deberán tener la densidad más baja posible en función de los recursos a emplear y de las necesidades de utilización.  Existe para ello una gran variedad de áridos con bajas densidades, tanto naturales como industriales. En la actualidad, estos hormigones son fabricados con áridos procedentes fundamentalmente de arcillas expandidas, de vidrio celular y de cenizas volantes sinterizadas. Estos áridos son los más utilizados debido a sus grandes ventajas.