Hormigón celular: material, propiedades, ventajas y métodos de fabricación.

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El hormigón celular es un tipo de hormigón ligero fabricado con cemento, arena o cenizas volantes, agua y espuma. El hormigón celular se presenta en forma de lechada de espuma o mortero de espuma. El hormigón celular se puede definir como un material cementoso que consta de al menos un 20% de espuma incorporada mecánicamente a un mortero plástico. La densidad seca del hormigón celular varía de 300 a 1600 kg/m3. La resistencia a la compresión del hormigón celular a los 28 días oscila entre 0,2 y 10 N/mm.² o puede ser mayor.

El hormigón celular se distingue del hormigón con aire incorporado por la cantidad de aire incorporado. El concreto aireado incorpora 3-8% de aire. También difiere del mortero retardado y el concreto aireado por la misma razón que tiene un porcentaje de aire incorporado. 15-22% para sistemas de mortero retardado. Las burbujas de aire se forman químicamente en el caso del hormigón celular.

Historia del hormigón celular

El hormigón celular tiene una larga historia y se puso en uso práctico en 1923. Inicialmente se utilizó como aislante térmico. Las mejoras en los equipos de fabricación y los agentes de soplado de mayor calidad en las últimas dos décadas han llevado al uso extensivo de hormigón celular.

Fabricación de hormigón celular

Para la producción de hormigón celular, los tensioactivos se diluyen con agua y se pasan a través de un generador de espuma que produce una espuma estable. La espuma producida al mezclarlo con mortero de cemento o lechada producirá un volumen de espuma de la densidad requerida. Estos tensioactivos también se utilizan para fabricar rellenos de baja densidad. Estos también se denominan materiales de baja resistencia controlados (CLSM). Aquí, la espuma se agrega directamente a una mezcla de bajo contenido de cemento y arena rica para obtener un contenido de aire del 15 al 25 por ciento. Cabe señalar que algunos fabricantes suministran rellenos de baja densidad como hormigón celular, lo cual es engañoso.
Se utilizan dos métodos principales para la producción de hormigón celular.

• método en línea y
• Método de construcción de preformas

Método en línea de producción de hormigón celular

Se agrega a la unidad una mezcla básica de cemento y arena. En esta unidad, la mezcla se mezcla completamente con la espuma. El proceso de mezcla se realiza bajo un control adecuado. Esto ayuda con grandes cantidades de mezcla. Un método en línea consta de dos procesos.

• Método húmedo – sistema en línea
• Método seco – Método en línea

Proceso húmedo del sistema en línea: Los materiales utilizados en el proceso húmedo son inherentemente húmedos. El sustrato y la espuma se alimentan y se mezclan con la ayuda de una serie de mezcladores estáticos en línea. Se utiliza un monitor de densidad incorporado continuo para verificar la mezcla en toda la mezcla. El rendimiento depende de la densidad del hormigón celular y no del camión mezclador en vivo.es uno 8m³ La entrega de sustrato produce 35m³ 500 kg/m de hormigón celular³ densidad. Método de construcción en seco para sistema en línea: aquí utilizamos materiales secos. Se llevan en silos a bordo. Desde aquí se pesan y mezclan correctamente con la ayuda de mezcladores a bordo. Luego, el sustrato mezclado se bombea a la cámara de mezcla. En el método húmedo de producción de hormigón celular, la espuma se agrega y se mezcla. Este método utiliza una gran cantidad de agua para mezclar. Una sola entrega de mezcla de cemento o cenizas volantes puede producir 130 metros cúbicos de hormigón celular.

Método de preformas para la fabricación de hormigón celular.

Aquí, los camiones premezclados llevan el material base al sitio de trabajo. Desde el otro extremo de la pista, se inyecta espuma preformada en la pista mientras gira el mezclador. Por lo tanto, se pueden producir pequeñas cantidades de hormigón celular para trabajos pequeños, como lechada y relleno de zanjas. Este método proporciona hormigón celular con densidades que van desde 300 a 1200 kg/m.³Las entradas de formulario serán 20-60% de aire. El volumen final de la espuma se puede calcular reduciendo la cantidad de otros sustratos. Esto se hace en la pista. El control estable del aire y la densidad es difícil con este método. Por lo tanto, es necesario especificar y permitir un grado por encima o por debajo del rendimiento. Una vez formada la espuma, se mezcla con una mezcla de mortero de cemento con una relación agua-cemento de 0,4-0,6. La espuma será inestable si el mortero está húmedo. Demasiado seco y la preforma será difícil de mezclar.

Composición del hormigón celular.

La composición del hormigón celular depende de la densidad requerida.Hormigón celular, normalmente con una densidad inferior a 600 kg/m³ Se añaden cemento, espuma, agua, cenizas volantes o polvo de piedra caliza. La arena se puede utilizar para aumentar la densidad del hormigón celular. Para hormigón celular más pesado, la mezcla base es de 1:1 a 1:3, que es la proporción de relleno a cemento Portland (CEM I).Para densidades más altas, digamos más de 1500 kg/m³ Se emplea más relleno y arena media. Para bajar la densidad, se debe reducir la cantidad de relleno. Se recomienda eliminar el hormigón celular con una densidad inferior a 600 kg/m.³.

Materiales para hormigón celular

Cemento para hormigón celular

El cemento Portland ordinario se usa comúnmente, pero también se puede usar cemento de fraguado rápido si se desea. El hormigón celular puede incorporar varios cementos y otras combinaciones, como 30 % de cemento, 60 % de cenizas volantes y 10 % de piedra caliza. El contenido de cemento es de 300-400 kg/m3.

para arena hormigón celular

El tamaño máximo de arena utilizado es de 5 mm. Uso de arena más fina, hasta 2 mm, en el rango de 60-95% pasando por un tamiz de 600 micras.

puzolanas

Los materiales cementicios complementarios, como las cenizas volantes y la escoria de alto horno molida, se utilizan ampliamente en la producción de hormigón celular. La cantidad de cenizas volantes utilizada es del 30-70%. El GGBFS blanco oscila entre el 10 % y el 50 %. Es económico porque utiliza menos cemento. Se puede agregar humo de sílice para aumentar la resistencia. En una cantidad del 10 por ciento en peso.

forma

Las proteínas hidrolizadas o los tensioactivos sintéticos son las formas más comunes sobre las que se fabrican las espumas. Los agentes de soplado de base sintética son fáciles de trabajar y económicos. Se pueden almacenar durante mucho tiempo. Se requiere menos energía para producir estas formas. Las espumas a base de proteínas son caras, pero ofrecen una gran resistencia y rendimiento. Hay dos tipos de espuma: espuma húmeda y espuma seca. Las espumas húmedas con densidades inferiores a 100 kg/m3 no se recomiendan para la producción de hormigón celular. Tienen una gran estructura celular que está dispuesta de forma muy suelta. Una malla fina se rocía con productos químicos y agua. Este proceso produce una espuma con celdas de 2-5 mm de tamaño. La espuma seca es inherentemente muy estable. La solución de agua y agente de soplado es forzada a entrar en la cámara de mezcla por la restricción del aire del compresor. La espuma producida tiene un tamaño de burbuja más pequeño que la espuma húmeda. Es menos de 1 mm. Estos dan una estructura de burbujas espaciadas uniformemente.
BS 8443:2005 cubre mezclas efervescentes.

Otros materiales y áridos para hormigón celular

No se pueden utilizar agregados gruesos ni otros sustitutos de agregados gruesos. Esto se debe a que estos materiales se hunden en la espuma ligera.

Detalles de la mezcla de hormigón celular

Las propiedades del hormigón celular dependen de los siguientes factores:

• cantidad de espuma
• Contenido de cemento en la mezcla
• relleno
• edad

El efecto de la relación agua-cemento, a diferencia del contenido de espuma y cemento, tiene poco efecto sobre las propiedades del hormigón celular.

Propiedades del hormigón celular.

Las propiedades del hormigón celular en estado fresco y endurecido se describen a continuación.

Apariencia de hormigón celular.

Una comparación precisa de las espumas fabricadas para producir hormigón celular es similar a la espuma de afeitar. Cuando esto se mezcla con un mortero estándar, la mezcla final tiene una consistencia similar a la de un yogur o un batido.

Propiedades frescas del hormigón celular.

La trabajabilidad del hormigón celular es muy alta y el valor de asentamiento por colapso es de 150 mm. Tienen un fuerte efecto plastificante. Esta propiedad del hormigón celular lo hace muy exigente en la mayoría de las aplicaciones. Si el flujo de la mezcla permanece estacionario por un largo período de tiempo, será muy difícil que regrese a su estado original. El hormigón celular en su estado fresco es de naturaleza tixotrópica. El alto contenido de aire reduce la posibilidad de sangrado en el hormigón celular. A medida que aumenta la temperatura de la mezcla, la expansión del aire crea un buen relleno y contacto. La segregación puede ocurrir si se usa una gran cantidad de arena o si se usa un agregado grueso diferente a las especificaciones estándar. Esto también puede provocar el colapso de la burbuja, lo que reduce el volumen y la estructura general de la burbuja. Tenga cuidado al bombear hormigón celular fresco. La caída libre del hormigón celular con turbulencia al final puede colapsar la estructura celular.

Propiedades de endurecimiento del hormigón celular.

Las propiedades físicas del hormigón celular están claramente relacionadas con la densidad seca. Las variaciones se pueden ver en los agregados que se muestran en la siguiente tabla.

Tabla.1: Propiedades típicas del hormigón celular en estado curado

La conductividad térmica del hormigón celular varía de 0,1 W/mk a 0,7 W/mk. La contracción por secado varía de 0,3% a 0,07% a 400 y 1600 kg/m3 respectivamente. El hormigón celular no tiene la misma resistencia que los bloques esterilizados en autoclave de densidad similar. Bajo carga, se genera una presión hidráulica interna dentro de la estructura, que deforma el hormigón celular. El hormigón celular endurecido tiene una excelente resistencia a la congelación y descongelación. Se observó que la aplicación de hormigón celular en un rango de temperatura de -18 grados centígrados a 25 grados centígrados no mostró signos de daño./m rango.³.

Ventajas del hormigón celular.

• Las mezclas de hormigón celular no se asientan.Entonces no se necesita compresión
• El hormigón ligero reduce el peso muerto
• El hormigón celular en su estado fresco tiene una consistencia fluida. Esta propiedad ayuda a llenar los vacíos por completo.
• Las estructuras de hormigón celular tienen una excelente distribución de carga y capacidades de dispersión.
• Hormigón espumado No aplicar grandes cargas laterales
• propiedades de absorción de agua
• Los lotes de hormigón celular son fáciles de fabricar, lo que facilita los controles y controles de calidad.
• El hormigón celular es más resistente a la congelación y descongelación.
• Terminación de trabajo rápida e inofensiva
• Rentable y de bajo mantenimiento

Desventajas del hormigón celular.

• El hormigón celular es muy sensible a la presencia de humedad en el material mezclado.
• Dificultad para terminar
• mayor tiempo de mezcla
• La resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión disminuyen al aumentar la densidad.

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