FERROCEMENTO

INTRODUCCIÓN

En el presente blog mostrare los requisitos para el uso del ferro cemento como sistema constructivo  de viviendas sin embargo por la versatilidad del mismo, las aplicaciones del mismo son diversas.

Las especificaciones técnicas que se muestran son tomadas de la ASTM  y NTP

RESEÑA HISTÓRICA

Aunque el ferro cemento nace junto con el concreto u hormigón armado hace más de un siglo, éste fue relegado durante mucho tiempo hasta 1943 que es retomado para la construcción de cascos de barcos; a partir de esa fecha la ingeniería ha sido testigo de los magníficos resultados y la enorme versatilidad al emplear el ferro cemento en diversas edificaciones de distintos países   (Olvera , 2003)

Barco de ferro cemento 

Como obra arquitectónica tenemos el Hall de la exposición mundial de Turín de 1949 con piezas pre moldeadas las mismas que no superan el espesor de 40 milímetros ademas cubrió una luz de 98 metros, lo caracteriístico es que no dispone de apoyos intermedios

Salón de Turín
Fuente: Obras y protagonistas N210

EL FERRO CEMENTO Y SUS APLICACIONES (En papel)ALFONSO L. OLVERA ,ALFAOMEGA GRUPO EDITOR, 2003

HIERRO DE HORMIGÓN

-  Es un tipo de construcción de concreto reforzado, con espesores delgados, en el cual generalmente el mortero está reforzado con capas de malla la cual puede ser metálica la misma que permite una mayor trabajabilidad y resistencia.

-    - Una vez endurecido, el ferro cemento presenta propiedades químicas, físicas y mecánicas consistentes con un material de acción compuesta. Esta constitución hace que esta sea adecuada para la fabricación de elementos de pared delgada, no mayores de 50 mm.

Las estructuras de ferro cemento como propósito será utilizadas para obras de saneamiento básico cuya utilización signifique una disminución de los costos de construcción.

Las propiedades mecánicas de este material funcionan de igual manera que los del hormigón armado puesto que las especificaciones técnicas son las mismas 

Características

- Es un material liviano, flexible y con una alta resistencia a la tracción y a la compresión.

- Es un buen aislante térmico y acústico. También es impermeable y resistente a la corrosión de la armadura al tener menos fisuras y es de bajo costo, debido a su facilidad de construcción y reparación sin necesidad de mano de obra calificada.

-Las propiedades mecánicas de este material funcionan mejor que las del hormigón armado. 

- Se comporta muy bien ante sismos e incendios.

Materiales para la construcción del ferro cemento

1. Acero de las cuadernas: El acero ideal es uno que tenga gran elasticidad laminada en frío. Es posible utilizar las barras normales o deformadas pero existe un problema ya que podría complicar el trabajo cuando son soldadas por operarios sin experiencia.

2. Acero de refuerzo

Brinda la resistencia a que se comben durante la construcción o que se deforme la soldadura. Para la conformación de el esqueleto o armazón de la estructura se emplearán barras lisas, corrugadas o mallas electro soldadas. Generalmente se emplean para el armazón de una estructura de ferro cemento. barras de acero liso de 1/4 a 9/4 (6.35 a 19 mm respectivamente)

Acero de refuerzo 

Tabla de diámetro de acero de refuerzo
Norma NEC

Malla de refuerzo 

La  malla ideal es la de 13 x 13 de alambre de calibre 19 (1mm) soldada sin embargo pueden utilizarse mallas de calibre 18-22. Pero la de 19 presenta un mejor uso práctico.
Es importante tomar en cuenta los climas donde se desee hacer uso del sistema de construcción puesto que en climas fríos y poco húmedos se utiliza la malla sin galvanizar, pero en climas tropicales requiere de una malla galvanizada.

Los refuerzos a emplearse en las estructuras se seleccionarán de acuerdo al tipo de solicitaciones al que va a estar sometida la estructura.

Tabla de especificaciones del diámetro de malla
Fuente: NTP

4. Grapas y alambres de enlace: Los más utilizados son los de acero suave recocido y desgrasado. Estos deben adaptarse a la construcción procurando que los brazos de la grapa tengan la separación adecuada.

Grapas de enlace 

5. Cemento: Por lo general se utiliza el cemento Portland pero cuando se utilice el cemento con agregados en polvo se debe tener cuidado con la compatibilidad ya que este método es utilizado tanto para la construcción de viviendas

Para una mejor trabajabilidad se usa cemento Portland de fraguado mas rápido es importante tener en cuenta el clima en donde se encuentra puesto que también se hace uso de cementos contra la corrosión o también en casos se hace uso de cementos resistentes a los ataques de sulfatos 

Gráfica de relación agua cemento
Fuente: ESPE Homigón

      

6. Arena
    Dentro de las especificaciones técnicas de las normas que exige una calidad de granulometría del polvo de roca o arena, además de ellos se debe tener suma importancia de la limpieza del grano libre de elementos orgánicos o químicos que contengan minerales cristalinos.
       La importancia del cuidado de árido permite obtener mejor adherencia y resistencia a largo plazo. Las pruebas de los agregados están establecidas en las normas ASTM C/289, ASTM C-227 y ASTM C-295

   

Tabla de relación de áridos


Aditivos

Son compuestos químicos añadidos en pequeñas cantidades modifican las propiedades del hormigón. Entre los mas usuales existen acelerantes, retardantes y plastificantes. Los aditicos siempre deber ser probados previamente a su utilización en obra


•     En caso de emplearse puzolanas como aditivos, deberán cumplir con lo estipulado en la ASTM C618
•      En caso de emplearse aditivos reductores de agua, acelerantes, retardantes, reductores de agua  deben regirse a lo estipulado en la norma ASTM C494-71
•      La cantidad de aditivo a emplearse, no debe exceder más del 1% del peso del cemento en la mezcla.

    Agua

  El agua de mezclado del mortero que conforma la estructura del ferro cemento debe ser potable, debe tener cuidado para evitar las impurezas para no interferir en las propiedades del mortero.

   Si no se llega a disponer de agua potable se debe cumplir con los siguientes requisitos:

   

•     Ser limpia libre de sustancias perjudiciales como sales, ácidos, aceites, materia orgánica puesto que pueden alterar la adherencia del mortero a acero de armazón y refuerzo.
•       Las proporciones de los componentes del mortero, estarán en función de los ensayos 
•     Los cilindros de prueba deben cumplir la resistencia a los esfuerzos obteniendo en muestras similares a los 7 y 28 días, preparadas con el agua potable.
•     En ningún caso se debe usar el agua de mar por la corrosión que se produce con el acero de refuerzo.

    PROCESO EN OBRA 

    Encofrado: 

   Los encofrados y elementos de soporte deberán diseñarse tal que al construirse sean seguros y capaces de soportar las sobre cargas producidas en el proceso de colocación del mortero.

    En el caso de muros debe tener mayo cuidado en la verticalidad de los encofrados para tener secciones uniformes. Podrán emplearse planchas metálicas, ladrillo, madera, fibra de aluminio, etc.

• 
  

c   CALIDAD DEL REFUERZO

    Los valores mínimos de resistencia a la fluencia y módulo efectivo de mallas no deben ser menores que los especificados en la tabla de acero de refuerzo 

   Colocación del refuerzo

1.     La malla e refuerzo y el acero del armazón deberán estar sujetos de tal forma que se mantengan en posición, durante la aplicación del mortero y vibrado 
2.      El rango de longitud de traslape en el caso de las mallas deberá estar 25cm y 30 cm. Para el caso de acero de traslape no deberá ser menos de 40 veces el diámetro del elemento.
3. 
   

•     Las mallas de refuerzo deberán amarrarse a las arillas de acero del armazón, con alambre galvanizado o alambre de amarre N 16 en intervalos de 15 cm a 30cm.

     MORTERO

     En las estructuras de ferro cemento, se optará como mínimo de f´c equivalente a 210kg/cm2. Para la preparación  del mortero, la proporción en peso equivalente deberá ser una parte de cemento por 1,5 a 2 partes de arena.

     La relación agua cemento deberá se la más baja posible. Para estructuras de retención de agua como tanques de reserva, mantener la relación agua cemento en peso de 0.3 a 0.4

     La proporción de los aditivo que fueran necesario utilizarse estará de acuerdo con a norma ASTM C618.

  

       Preparación del mortero 

1.     Los materiales que conformen de la mezcla deberán ser dosificados para una mejor calidad de mortero. Al ser colocado en la mezcladora es importante revisar la relación agua - cemento 
2.   El hormigón o concreto se mezclara hasta que exista una homogeneidad de elementos y se verterá por completo hasta volver a cargar 
3.    Es muy importante la relación agua - cemento  y la misma deberá ser baja intentado un óptimo de 0.4 a 0.5 

      Aplicación del mortero

1.     Deberá ser colocado manualmente o mediante un elemento mecánico de una pistola pulverizador a través de la malla. La mezcla deberá penetrar en todas las capas de refuerzo, hasta el encofrado
2.     La aplicación se podrá realizar a través de dos técnicas 

•      Técnica en una capa: El mortero será aplicado de afuera hacia adentro de la malla teniendo como apoyo temporal el encofrado. El recubrimiento fina o capa de acabado que conforma la estructura, se colocara antes de que ocurra el fraguado del mortero principal 
•     Técnica en dos capas:  El mortero será aplicado en dos etapas, la primera capa aplicada afuera de la malla y una vez endurecida luego de 24 horas se colocará la segunda capa. Con este método se evitará los agrietamientos o fisuras en el hormigón.

    CURADO 

     Como se especifica en las normativas del hormigón armado es importante el aplicar la etapa del curado después del fraguado . Este paso es importante al igual que el vibrado. Permite que no se generen fisuras y daños al hormigón 

    El curado del ferro cemento consiste en recuperar el agua del amasado que se pierde durante el fraguado así los cristales cohesivos se generan por todo el mortero.

      Se necesitará de un curado intensivo mínimo de 15  días.

REVESTIMIENTO

-Las estructuras de ferro cemento construidas de forma adecuada, no necesitarán de revestimiento, a menos que las mismas estén expuestas a condiciones ambientales severas, para éstas es necesario tomar en cuenta y el tipo y espesor de recubrimiento contando siempre con las posibles agresiones del entorno.
- Si se desea utilizar algún tipo de revestimiento, se debe preparar la superficie que debe estar libre de polvo y suciedad.

      RECOMENDACIONES

- El espesor de los elementos del Ferro cemento varían entre 12mm y 50mm sin exceder el 10% del espesor total. - Si se utiliza acero del armazón es necesario que dicho refuerzo no ocupe mas del 50% del espesor total. 

      VENTAJAS 

-    Al tener propiedades básicas, este puede brindar soluciones económicas y confiables ante cualquier tipo de amenaza.
    - Ante posibles vientos fuertes, una cubierta de ferro cemento le da la protección necesaria a la vivienda por ser un sistema constructivo basado en elementos ligeros. 
   - De igual manera es resistente a sismos debido a su poco peso, menor consumo de materiales y al ser tan flexible, aprovecha al máximo sus propiedades geométricas.
     - Estas estructuras tienen un adecuado control de deformaciones horizontales.
     - Tienen gran reserva de energía por lo que permite su recuperación estructural.
    - Estas construcciones tienen una larga vida útil, no necesita de mucho mantenimiento y son construidas en menor tiempo en comparación a otros sistemas. 
   - Tiene propiedades acústicas, térmicas y resistencia al fuego. Evita la existencia de humedad. Así como se pueden construir viviendas básicas, también hay construcciones con diferentes formas que solo con el ferro cemento pueden ser construidas.

   

vivienda básica

viviendas con diferentes formas

viviendas de alto estándar

        DESVENTAJAS

      - Tiene baja resistencia a la tracción.

      - Modelación matemática poco confiable para un análisis sísmico.

      - Para proporcionar resistencia y rigidez a los entrepisos, es necesario colocar cinturones sismo resistentes a nivel de los pisos.

    

        CONCLUSIONES 

       El ferro cemento es un sistema constructivo que va en aumento debido a su fácil manejo y por ser económico. 

      Muchas de las construcciones actuales han podido ser posibles gracias a este método ya que al ser flexible se puede dar la forma que queramos, tomando en cuenta sus especificaciones técnicas y su modo de uso. 

    
                               

                                   Casa Gustavo - Arq.Jesus Sanches Luqueño

DETALLE CONSTRUCTIVO

LOSA DE FERRO CEMENTO

-