3.16 Hormigones Especiales
TEMAS TRATADOS:

3.16.1. Hormigones livianos
3.16.2. Hormigones pesados
3.16.3. Hormig贸n bombeado
3.16.4. Hormig贸n proyectado (shotcrete)
3.16.5. Hormig贸n compactado con rodillo
3.16.6. Hormig贸n masivo
3.16.7. Hormig贸n bajo agua
3.16.8. Hormig贸n con 谩ridos precolocados
3.16.9. Hormig贸n con fibras
3.16.10. Hormig贸n al vac铆o
3.16.11. Hormig贸n autocompactante
3.16.12. Hormig贸n drenante
3.16.13. Hormig贸n pre y postensado

3.16.1. HORMIGONES LIVIANOS

Con bajo peso propio son menores las cargas que se transmiten y se facilitan las operaciones de manejo, transporte y colocaci贸n; por otra parte, se obtiene buena aislaci贸n t茅rmica. La misma porosidad tambi茅n est谩 relacionada con baja resistencia y es necesario encontrar un balance entre densidad, aislaci贸n y resistencia. En general, el hormig贸n liviano tiene una densidad inferior a 1.800 kg/m3.

Se puede distinguir dos tipos de hormigones livianos:

A) HORMIGONES LIVIANOS DE 脕RIDOS LIVIANOS

Los 谩ridos livianos pueden ser naturales o artificiales.

Dentro de los primeros est谩 la piedra p贸mez, abundante en Chile, pero de dif铆cil acceso, lo que ha impedido su desarrollo. En el mismo grupo se pueden considerar los desechos de madera (lana de madera), estabilizada con cal y aglomerada con cemento, empleada en la fabricaci贸n de paneles. Un 谩rido intermedio, entre natural y artificial, es el ladrillo machacado, usado desde el tiempo del imperio romano.

El poliestireno expandido es el 谩rido liviano artificial m谩s difundido. Combin谩ndolo con diferentes proporciones de arena y dosis de cemento de 300 a 350 kg/m3 se logran resistencias de 0,5 a 6 MPa y densidades entre 600 y 1.200 kg/m3. Se emplea en paneles no soportantes y en sobrelosas; para 茅stas debe cuidarse que la resistencia, o densidad, est茅 de acuerdo al recubrimiento: mayor mientras m谩s r铆gida sea la carpeta (cer谩mica, madera, alfombra u otra). Ver Figura 3.93.

FIGURA 3.93

POLIESTIRENO EXPANDIDO

Para uso estructural se emplea arcilla expandida, no disponible en el mercado nacional, aunque hay abundancia de arcillas aptas. En un plato granulador se forman bolas de arcilla fresca que se llevan a un horno horizontal en que se van acercando poco a poco a la zona de m谩s temperatura; es com煤n el empleo de viejos hornos cementeros. Al interior del horno, el aire al interior de las bolas se expande y el resultado es un 谩rido de diferentes tama帽os, con una c谩scara muy dura (como el baldos铆n cer谩mico) con aire en su interior, lo que disminuye la densidad. Las resistencias pueden llegar a 60 MPa con densidades de hasta 1800 kg/m3.

B) HORMIGONES CELULARES

Es una mezcla de cemento, una arena muy fina (se muele en planta), cal (que se emplea para generar calor) y agua en abundancia formando una mezcla l铆quida. Cuando se logra una temperatura adecuada, se agrega polvo de aluminio. El polvo de aluminio reacciona con el agua y desprende hidr贸geno que al irse a la superficie expande considerablemente la mezcla que se rigidiza r谩pidamente. Los productos se cortan y tienen curado en autoclave, lo que elimina el riesgo de contracciones posteriores. Por eso se conocen como hormig贸n celular autoclavado. Ver Figura 3.94.

FIGURA 3.94

HORMIG脫N CELULAR AUTOCLAVADO

Los productos tienen buena aislaci贸n t茅rmica y ac煤stica, buena resistencia al fuego. Son aserrables y aceptan sin problemas tornillos y clavos. En general se pegan con adhesivos especiales.

Las resistencias var铆an de 2,5 a 6 MPa y las densidades de 500 a 600 kg/m3.

Los productos m谩s conocidos son bloques y tabique. Los bloques est谩n regidos por la norma NCh2432.

3.16.2 HORMIGONES PESADOS

Convencionalmente se definen como aquellos con densidad superior a 3.000 kg/m3.

Se emplean principalmente como escudo protector contra radiaciones (rayos X y gamma) en plantas nucleares (ver Figura 3.95 del reactor nuclear de La Reina, construido con hormig贸n pesado) y centros m茅dicos con equipos de alta energ铆a.

En su confecci贸n se emplean minerales pesados (de fierro, hematita, o de bario, barita) o desechos met谩licos, alcanz谩ndose densidades entre 4.000 y 4.800 kg/m3.

Es m谩s com煤n el empleo de arena normal y 谩rido grueso pesado bajando los costos y la densidad, pero aumenta la tendencia a la segregaci贸n.

Las resistencias de estos hormigones son similares a las de hormigones tradicionales.

El mayor peso es una exigencia adicional para la betonera y los moldajes y aumenta las dificultades en el transporte, colocaci贸n y compactaci贸n. Los 谩ridos pesados producen mayor desgaste de las aspas de la betonera o cami贸n mixer. Los 谩ridos gruesos de minerales de hierro son extremadamente rugosos.

FIGURA 3.95

CENTRO DE ESTUDIOS NUCLEARES LA REINA

3.16.3 HORMIG脫N BOMBEADO

Es un hormig贸n transportado a presi贸n, a trav茅s de una tuber铆a, y que se descarga directamente en el 谩rea deseada.

Es especialmente 煤til en lugares de dif铆cil acceso (ver Figura 3.96) y es ampliamente empleado en edificios. A pesar del mayor costo del hormig贸n bombeable y del costo del bombeo, en edificios altos, resulta m谩s econ贸mico que la combinaci贸n capacho-gr煤a.

FIGURA 3.96

BOMBEO A ZONA DE DIF脥CIL ACCESO

Normalmente se utiliza tuber铆a r铆gida y debe hacerse un estudio del tendido de la tuber铆a, la que va creciendo con el crecimiento del edificio, para evitar al m谩ximo la presencia de codos, cambios de direcci贸n, cambios de secci贸n y otros que disminuyen el rendimiento, aumentan la presi贸n necesaria y facilitan el atasco del hormig贸n dentro de la tuber铆a.

Las bombas m谩s utilizadas son las estacionarias, que quedan en obra. Tambi茅n est谩n las bombas plumas, montadas sobre cami贸n que tienen la limitaci贸n de distancia a cubrir.

Las bombas usuales pueden transportar a m谩s de 120 m en vertical y m谩s de 450 m en horizontal; en casos especiales se ha llegado a m谩s de 250 m verticales en el pa铆s. Los di谩metros habituales de las tuber铆as son de 100 y 150 mm. Dependiendo del equipo y la instalaci贸n se pueden alcanzar rendimientos de hasta 120 m3/h. La presi贸n necesaria depende del rendimiento que se requiera, del di谩metro de la tuber铆a y de las caracter铆sticas del hormig贸n.

Es conveniente usar asentamientos iguales o superiores a 10 cm. El tama帽o m谩ximo debe ser, como m谩ximo, 1/3 del di谩metro de la tuber铆a.

Para tener una buena lubricaci贸n entre el hormig贸n y las paredes de la tuber铆a, el hormig贸n debe ser m谩s arenoso que el hormig贸n tradicional, en particular es mayor la cantidad de finos; en general se recomienda que, incluido el cemento, haya 410 kg de material inferior a 0,25 mm si el tama帽o m谩ximo es 40 mm y 480 kg para 20 mm.

Al inicio de la faena, las tuber铆as deben lubricarse, normalmente, con mortero y posteriormente, al t茅rmino de la jornada, deben limpiarse, usualmente con una bola de goma que se hace circular por la tuber铆a.

En lo posible hay que asegurar un abastecimiento continuo y una buena comunicaci贸n entre el operador de la bomba y la cuadrilla de colocaci贸n.

3.16.4 HORMIG脫N PROYECTADO (SHOTCRETE)

Es una mezcla de cemento, 谩ridos, agua y aditivo acelerante ultra r谩pido, que se lanza neum谩ticamente a alta velocidad contra una superficie determinada para producir una masa densa y homog茅nea. Con esto se logra una alta compacidad cualquiera que sea la inclinaci贸n de la superficie.

Estas caracter铆sticas lo hacen muy beneficioso en distintas aplicaciones como:

Estructuras: Sostenimiento de t煤neles. Estanques, embalses y piscinas. Revestimientos de canales. Techos plegados o curvos.
Reparaci贸n: Estructuras de muelles, puentes, t煤neles, silos.
Consolidaci贸n y refuerzo: Entibaci贸n. Revestimiento de taludes y estructuras met谩licas.

Se requiere de un equipo especial que consta de una c谩mara sometida a presi贸n por aire comprimido; de ella sale un chorro continuo de hormig贸n a presi贸n, a trav茅s de una manguera con boquilla especial o pit贸n. Hay dos m茅todos de aplicaci贸n.

1. V铆a seca: el hormig贸n se fabrica s贸lo con la humedad de los 谩ridos, la que se controla, usa aditivo acelerante en polvo y el agua necesaria la agrega el operador (pitonero) a la salida de la boquilla. Los equipos son m谩s sencillos, m谩s econ贸micos, de menor rendimiento, producen mayor rechazo (hormig贸n que no se adhiere a la superficie), mayor desgaste de equipos de mezclado y requiere operadores de gran experiencia. La falta de agua permite transportar el hormig贸n a grandes distancias.
2. V铆a h煤meda: se emplea un hormig贸n fabricado en planta, en general premezclado, con las ventajas de control que ello acarrea: mucho mejor control, posibilidad de empleo de otros aditivos, adiciones o fibras. El aditivo acelerante l铆quido se agrega en la boquilla. Las resistencias alcanzadas son muy superiores a v铆a seca, menor rechazo, menor contaminaci贸n. La homogeneidad del hormig贸n permite que la operaci贸n se robotice (ver Figura 3.97). Los equipos son m谩s caros, de mantenci贸n m谩s compleja. Para distancias largas se requiere de aditivos especiales.

FIGURA 3.97

SHOTCRETERA ROBOTIZADA

En general los tama帽os m谩ximos empleados son 10 y 20 mm.

Para el control de calidad de shotcrete normal se hace mediante la extracci贸n de testigos tomados desde paneles con el hormig贸n proyectado que se analiza (Figura 3.98). En casos especiales se realiza ensayos de penetraci贸n, a los minutos de colocado, y de arrancamiento a las horas de la proyecci贸n, ver Figura 3.99.

FIGURA 3.98

PREPARACI脫N DE PANELES DE SHOTCRETE

FIGURA 3.99

CONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE

3.16.5 HORMIG脫N COMPACTADO CON RODILLO

Hasta el proceso de mezclado de los componentes (cemento, 谩ridos, agua, aditivos y adiciones) es un hormig贸n, pero en cuanto a transporte, colocaci贸n, compactaci贸n y control se trata como suelo y su caracter铆stica m谩s relevante es que se compacta mediante rodillos vibratorios.

Para que el hormig贸n sea capaz de soportar al rodillo vibratorio, de al menos 10 toneladas de peso est谩tico, debe ser extremadamente seco. La trabajabilidad se controla mediante el consist贸metro Vebe (ver 3.12 C3). El empleo de poca agua se traduce en que se necesita menos cemento para alcanzar la resistencia lo que, adem谩s de bajar los costos, disminuye el calor generado en la hidrataci贸n.

El uso principal es en grandes represas. Las tres m谩s grandes centrales hidroel茅ctricas del pa铆s (Ralco, Pangue y Angostura) se realizaron con cemento de Polpaico usando esta tecnolog铆a en faenas continuas para evitar juntas. Ver Figura 3.100.

Tambi茅n se emplea en pavimentos de tr谩nsito menor o como base de pavimentos de hormig贸n o de asfalto.

La vibraci贸n del hormig贸n tradicional es un proceso lento, lo que constituye una traba en la operaci贸n. Esta combinaci贸n hormig贸n-suelo hace que se pueda alcanzar muy altos rendimientos de construcci贸n; para lograr esto se requiere un ritmo de abastecimiento de hormig贸n muy alto. El hormig贸n normalmente se fabrica con equipos de fabricaci贸n continua o bater铆a de betoneras de grandes dimensiones. El transporte se realiza en camiones tolva, tra铆llas o cintas transportadoras; en terreno se esparce con bulldozer en represas o con tornillo en pavimentos, se compacta con rodillos vibratorios y en pavimentos se termina con rodillos neum谩ticos.

FIGURA 3.100

CENTRAL HIDROEL脡CTRICA RALCO

En terreno, el control consiste en determinar la densidad mediante dens铆metro nuclear, como se muestra en Figura 3.101. Usualmente en represas la exigencia es alcanzar una densidad del orden del 95 al 98% de la densidad te贸rica de la mezcla y en pavimentos, en general, la exigencia es 95% de la densidad m谩xima seca Proctor modificado.

FIGURA 3.101

MEDICI脫N DE DENSIDAD EN CENTRAL RALCO

3.16.6 HORMIG脫N MASIVO

En los procesos de hidrataci贸n del cemento se genera calor. En hormigones con gran superficie expuesta esto no es problema ya que el calor generado se disipa f谩cilmente.

Si la secci贸n del hormig贸n es peque帽a respecto al volumen, el calor desarrollado exceder谩 la rapidez con que se pierde el calor, y la temperatura dentro del hormig贸n aumentar谩. El consecuente enfriamiento natural del hormig贸n hasta alcanzar la temperatura del medio ambiente induce a cambios volum茅tricos.

Si estos cambios volum茅tricos son restringidos interna o externamente, se generar谩n tensiones de tracci贸n y habr谩 agrietamiento.

Los casos m谩s importantes son:

muros de contenci贸n restringidos en su parte inferior por la fundaci贸n
estribos de puentes
fundaciones masivas de m谩quinas con un alto grado interno de restricci贸n
grandes represas con restricci贸n tanto en la fundaci贸n como interna

En el caso de hormig贸n masivo, la superficie se enfr铆a m谩s r谩pido que el n煤cleo gener谩ndose adem谩s tensiones diferenciales en la secci贸n.

Para disminuir el riesgo, debe emplearse cementos con bajo calor de hidrataci贸n y en la menor cantidad posible compatible con la resistencia requerida, la que debe estudiarse detenidamente para disminuirla. Los cementos m谩s finos desprenden m谩s calor y favorecen el agrietamiento. Los aditivos aceleradores aumentan el problema. Los retardadores demorar谩n el proceso de hidrataci贸n, la generaci贸n de calor se hace m谩s lenta pero probablemente no reducir谩n el total de calor generado. Se debe emplear el menor asentamiento posible compatible con la colocaci贸n; con eso la resistencia se puede conseguir con menos cemento.

El hormig贸n debe colocarse con la menor temperatura posible. Es recomendable seguir las recomendaciones indicadas para hormigonado en condiciones de alta evaporaci贸n de agua, ver 3.14.2.

Despu茅s de descimbrar el hormig贸n, 茅ste no debe ser curado con agua mediante pulverizadores, puesto que esto disminuir谩 la temperatura de la superficie del hormig贸n. Para minimizar las diferencias de temperatura dentro de una misma secci贸n de un hormig贸n masivo, usualmente se mantienen las superficies exteriores calientes mediante aislaciones.

En hormigones muy masivos tales como represas, la temperatura interna del hormig贸n debe mantenerse baja usando para ello tuber铆as de enfriamiento que se colocan en la superficie del hormig贸n, antes de colocar la nueva capa.

Se han desarrollado softwares, los que, con la geometr铆a de la estructura, las caracter铆sticas y dosis de cemento y el ritmo de las operaciones, pueden dibujar mapas de calor dentro de las estructuras. Esto permite predecir las posibles dificultades y, por ejemplo, disponer de armaduras que tomen las tracciones generadas.

3.16.7 HORMIGONADO BAJO AGUA

Los principales problemas de operaci贸n son la falta de visibilidad, el efecto de lavado que ejerce el agua sobre los finos, incluido el cemento, la casi nula compactaci贸n y las dificultades de control.

En cuanto a materiales y dosificaci贸n se tiene:

脕ridos: el tama帽o m谩ximo es 20 mm y si es densamente armado se debe bajar a 12,5 mm. Por la menor cantidad de huecos que dejan, son preferible los 谩ridos rodados que los chancados.
Cemento: Se emplean altas dosis, por lo que es recomendable el uso de cementos de bajo calor de hidrataci贸n. Dado el ataque al que va a estar expuesto, es conveniente el empleo de cementos de alta resistencia al ataque de sulfatos.
Aditivos: Es recomendable el empleo de aditivos incorporadores de aire hasta estructuras de 15 m de altura. En general se emplean superplastificantes. La colocaci贸n es lenta, por lo que se debe usar retardantes. Es com煤n la aplicaci贸n de aditivos antilavado y aditivos anticorrosi贸n.
Dosificaci贸n: Dado el efecto de lavado del agua, se debe emplear dosis de cemento m铆nima de 500 kg/m3 o un 25% superior a la necesaria para obtener la resistencia requerida. El hormig贸n debe ser m谩s arenoso que el hormig贸n tradicional, con un m铆nimo de 45% de 谩rido fino. El hormig贸n debe ser fluido, con asentamiento mayor o igual a 18 cm o autocompactante.

Para colocarlo lo m谩s empleado es la t茅cnica del tubo Tremie (ver Figura 3.102). Son tubos de 20 a 30 cm de di谩metro que se van uniendo mediante pernos y empaquetaduras para evitar filtraciones; est谩n provistos con un embudo en la parte superior para recibir el hormig贸n el que, normalmente, es bombeado. Los tubos se disponen cada 4,5 m, aproximadamente. El tubo lleva un tap贸n y se llena de hormig贸n; despu茅s se va levantando el tubo, el que se mantiene siempre lleno y siempre embebido en el hormig贸n ya colocado. Otro sistema empleado es hormig贸n con 谩ridos precolocados.

FIGURA 3.102

TUBO TREMIE

3.16.8 HORMIG脫N CON 脕RIDOS PRECOLOCADOS

Es un hormig贸n producido colocando el agregado grueso en un molde y luego inyectando una lechada de cemento y arena, generalmente con aditivos, para llenar los huecos.

Se utiliza en elementos en que la compactaci贸n es dif铆cil. Es particularmente 煤til para construcci贸n bajo agua, colocaci贸n en 谩reas con refuerzos poco espaciados, reparaciones de hormig贸n y alba帽iler铆a donde el reemplazo es para participar en la distribuci贸n de tensiones, hormigones pesados y, en general, donde se requiera hormig贸n con bajos cambios volum茅tricos. Ver Figura 3.103.

FIGURA 3.103

脕RIDOS PRECOLOCADOS

Tiene mayor cantidad de 谩rido grueso que el hormig贸n tradicional ya que las part铆culas tienen contacto directo. Los 谩ridos pueden ser chancados o rodados, con tama帽os m谩ximo de 37,5 o 20 mm. Debe haber especial preocupaci贸n por lavar los gruesos. Las arenas son menos importantes y son similares a las del hormig贸n tradicional.

Es com煤n el empleo de un aditivo fluidificante de mortero ya que elimina el agua de exudaci贸n que queda debajo de los 谩ridos, fluidifica la lechada y tiene un agente expansor.

La resistencia a compresi贸n, la bombeabilidad y la capacidad de llenar los vac铆os limitan la cantidad de arena que se emplea en el mortero que se inyecta. Para tama帽o m谩ximo 12,5 mm la relaci贸n cemento:arena en peso normalmente es 1:1; con tama帽o m谩ximo 20 mm sube a 1:1,5 y con tama帽o m谩ximo 37,5 mm puede aumentarse a 1:3.

Para la preparaci贸n de la lechada se emplean los equipos que se describen en 6.6.3.

El sistema de colocaci贸n de la lechada m谩s confiable consiste en una l铆nea 煤nica desde la bomba a una tuber铆a de inserci贸n que se extiende hacia el agregado precolocado Para proporcionar un flujo de lechada continuo mientras se cambia una conexi贸n de una tuber铆a a otra, se puede usar un accesorio en Y en las inmediaciones de los insertos.

La l铆nea de alimentaci贸n debe tener un di谩metro suficiente para mantener la velocidad de la lechada en el rango 0,6 a 1,2 m/s. Velocidades demasiado bajas pueden resultar en la segregaci贸n o endurecimiento de la lechada, y en bloqueo de la l铆nea. Las velocidades que son demasiado altas aumentan la presi贸n de bombeo innecesariamente, aumentan el desgaste y desperdician energ铆a.

Los insertos var铆an entre 20 a 40 mm de di谩metro. Deben extenderse verticalmente hasta cerca de 150 mm de la parte inferior de los 谩ridos previamente colocados o pueden extenderse horizontalmente a trav茅s del encofrado en diferentes elevaciones. Usualmente, el espaciado de los tubos de inyecci贸n var铆a de 1,5 a 1,8 m. Como gu铆a conservadora para el dise帽o de tuber铆as, se puede suponer que la superficie de la lechada tendr谩 una pendiente de 1:4 en lugares secos y 1:6 bajo el agua.

3.16.9 HORMIG脫N CON FIBRAS

Al incorporar fibras a los hormigones y morteros se obtienen varios beneficios, entre los que se destaca: reducci贸n de la fisuraci贸n por retracci贸n, mayor resistencia del hormig贸n fisurado, menor fragilidad, mayor resistencia a flexi贸n, tracci贸n a los impactos (tenacidad) y a la fatiga. Con ellas puede haber mayor espaciamiento entre juntas y reducen la permeabilidad por la menor presencia de fisuras.

Hay que considerar que no reemplazan la armadura de refuerzo, no colaboran en la resistencia a compresi贸n e incluso pueden disminuirla, disminuyen considerablemente el asentamiento de cono, por lo que es casi obligatorio el empleo de superplastificante, pueden aparecer en la superficie dificultando las operaciones de acabado.

Sus usos principales son en pisos industriales, en hormig贸n proyectado para t煤neles, muros de contenci贸n y estabilizaci贸n de taludes. Tambi茅n en losas de aeropuertos y elementos prefabricados. Es com煤n el empleo de fibras en tabiques prefabricados revestidos con mortero para disminuir la fisuraci贸n.

Hay b谩sicamente 2 tipos de fibras, las de acero y las pl谩sticas, normalmente de polipropileno. Ver Figura 3.104.

FIGURA 3.104

TIPOS DE FIBRAS

Las fibras de acero son estructurales, de acero normal o inoxidable, y son las adecuadas cuando las exigencias son altas. Normalmente son de 50 a 80 mm de largo y se utilizan en dosis que van de 40 a 80 kg/m3.

Las fibras pl谩sticas estructurales se emplean principalmente para aumentar la resistencia al impacto y la resistencia despu茅s de la fisuraci贸n. Su mayor facilidad de operaci贸n es una ventaja frente a las fibras de acero, aunque sus prestaciones son menores. Son de aproximadamente 5 cent铆metros de largo, 2 mm de ancho y 0,19 mm de espesor. Se usan en dosis de alrededor de 1,2 a 1,4 kg/m3.

Otro tipo de fibras de polipropileno son las microfibras, de espesor despreciable con largo de 6 a 19 mm. Su objetivo es disminuir la fisuraci贸n, en particular de estucos o morteros de recubrimiento de paneles. Se emplean en dosis de 0,7 a 0,9 kg/m3. Su manejo debe ser cuidadoso ya que se pueden respirar o tragar.

3.16.10 HORMIG脫N AL VAC脥O

Es un hormig贸n al que, una vez colocado y compactado, se le extrae parte del agua mediante bombas. Con esto se pretende utilizar las ventajas de un hormig贸n blando (f谩cil colocaci贸n y compactaci贸n) y eliminar las desventajas, bajando la raz贸n agua-cemento del hormig贸n, aumentando las resistencias, en particular a corto plazo, disminuyendo la retracci贸n y la tendencia a la fisuraci贸n. Se aplica principalmente a pavimentos y losas.

El sistema m谩s com煤n consiste en, una vez compactado el hormig贸n, extender un filtro tipo geotextil, sobre 茅l una malla pl谩stica y finalmente una manta que tiene las boquillas que se conectan a la bomba, como se muestra en Figura 3.105.

Con la succi贸n se arrastran finos a la superficie, incluyendo cemento, con lo que queda una capa superficial m谩s rica. Con esto se sella la superficie y no se obtiene mayores beneficios si se sigue succionando; en general el proceso de succi贸n dura aproximadamente 20 minutos.

Lo recomendable es emplear un tama帽o m谩ximo de 20 mm.

La terminaci贸n es muy irregular, lo que obliga a acabado mec谩nico.

FIGURA 3.105

HORMIG脫N AL VAC脥O

3.16.11 HORMIG脫N AUTOCOMPACTANTE

Es un hormig贸n que en estado pl谩stico puede fluir y consolidar por su propio peso, llenando completamente el moldaje, embebiendo las armaduras, aunque haya alta densidad de ellas, sin requerimiento de equipos vibratorios.

Mantiene su homogeneidad durante y despu茅s del transporte, distribuci贸n y colocaci贸n.

Posee baja probabilidad de segregaci贸n y exudaci贸n, a pesar de su fluidez. Ver Figura 3.106.

FIGURA 3.106

HORMIG脫N AUTOCOMPACTANTE

Entre sus caracter铆sticas principales se destaca:

Altas resistencias.
Baja raz贸n agua / cemento.
Alta impermeabilidad.
Alta durabilidad.
Compactaci贸n propia.
Excelente fluidez.
Baja o nula segregaci贸n.

Con las caracter铆sticas se帽aladas, sus principales usos son:

Estructuras densamente armadas.
Estructuras de geometr铆a compleja.
Hormigones masivos.
Elementos vistos o arquitect贸nicos.
Viviendas industrializadas.
Obras de r谩pida colocaci贸n.
Hormigonado bajo agua.
Relleno en socavaciones.

Entre sus ventajas y desventajas se puede mencionar:

Hormigonado m谩s r谩pido y sencillo.
F谩cilmente bombeable.
Relleno perfecto en elementos a hormigonar.
Mejor acabado para hormigones a la vista.
Menor contaminaci贸n ac煤stica.
Reducci贸n de costos en equipos de compactaci贸n y su mantenimiento.
Reducci贸n de costos en mano de obra y faenas.
Reducci贸n de materiales y mano de obra para reparaciones post hormigonado.
Menor esfuerzo de los operarios.
Mayor costo de producto.
Mayor costo por dise帽os de moldajes.
Mayor costo mano de obra para instalaci贸n de moldajes apropiados.
Mayor costo por capacitaci贸n de personal calificado.

Se requiere una gran cantidad de finos para mantener homogeneidad y sin segregaci贸n.

Muchas veces se emplea cemento para aumentar la cantidad de finos, por lo que es muy dif铆cil obtener hormig贸n autocompactante con baja resistencia.

Se emplea bajo tama帽o m谩ximo: 19 鈥 12,5 鈥 10 mm.

Adem谩s del plastificante-retardador de uso habitual, se emplean otros dos aditivos: un hiperplastificante y un viscosante (a veces vienen juntos en uno). Se requiere personal calificado para la preparaci贸n de la dosificaci贸n y para la confecci贸n del hormig贸n; un mal manejo de los aditivos, en particular del hiperplastificante, puede llevar a la inutilizaci贸n del producto.

En obra se controla mediante el escurrimiento de cono, descrito en 3.12.2 C2.

3.16.12. HORMIG脫N DRENANTE

El hormig贸n drenante, permeable o poroso, es dise帽ado para facilitar la evacuaci贸n de aguas directamente hacia terrenos naturales o encauzarlas a trav茅s de elementos predise帽ados.

En el hormig贸n tradicional lo que se busca es lograr la m谩xima compacidad, lo contrario de lo que se persigue en el hormig贸n drenante.

Este tipo de hormig贸n es pobre en cantidades de 谩ridos finos, incluso puede carecer de ellos, lo que lo hace m谩s ligero al ser menos denso producto de su gran 铆ndice de vac铆os que se generan en su creaci贸n, permitiendo as铆 su permeabilidad. Ver Figura 3.107.

Entre sus aplicaciones principales se tiene:

Drenajes longitudinales y laterales.
Drenajes de aguas lluvias para viviendas y edificios.
Drenajes de agua para ciclov铆as.
Drenajes para v铆as de circulaci贸n peatonal.
Drenajes de senderos para parques.

FIGURA 3.107

HORMIG脫N DRENANTE

Es un hormig贸n de f谩cil colocaci贸n, que se compacta con rodillos livianos o placas vibradoras usadas en suelos.

Mitiga considerablemente la formaci贸n de charcos, y como tiene superficie rugosa da mayor seguridad ante deslizamientos.

La idea general es que el agua pase la carpeta de hormig贸n y llegue a las capas inferiores por tanto estas capas, en particular la capa de apoyo del hormig贸n, tambi茅n debe ser porosa; en caso contrario pierde sentido la aplicaci贸n.

Las resistencias son bajas dada la gran cantidad de huecos que contiene. La resistencia aumenta a medida que aumenta el contenido de finos, pero con eso disminuye la permeabilidad que es el objetivo principal.

Es preferible el empleo de 谩ridos gruesos chancados que rodados, ya que tienen mayor cantidad de huecos.

Uno de los problemas principales es la obstrucci贸n que se produce en los huecos del hormig贸n por efecto de los distintos contaminantes a los que est谩 expuesto. Esto implica una mantenci贸n peri贸dica.

3.16.13. HORMIG脫N PRE Y POSTENSADO
A) PRETENSADO

El hormig贸n pretensado es un sistema estructural en el cual se introducen esfuerzos internos de tal magnitud y distribuci贸n, que los esfuerzos resultantes de las cargas externas se equilibran hasta un grado deseado. Gracias a la combinaci贸n del hormig贸n y el acero traccionado es posible producir, en un elemento estructural, esfuerzos y deformaciones que contrarresten total o parcialmente a los producidos por las cargas gravitacionales que act煤an en el elemento y tambi茅n las cargas vivas, logr谩ndose as铆 dise帽os m谩s eficientes.

B谩sicamente, la t茅cnica consiste en colocar, adem谩s de la armadura normal, cables de acero de peque帽o di谩metro, normalmente del orden de 4 mm, de alta resistencia y alta ductilidad. Estos cables tienen un anclaje pasivo por un lado y se tensan, dentro de su l铆mite el谩stico, por el otro lado. El elemento se hormigona y compacta de la manera tradicional; cuando adquiere una resistencia adecuada, dada por c谩lculo, se cortan los cables. Estos tratan de volver a su dimensi贸n original y como no pueden hacerlo, crean fuerzas de compresi贸n en el hormig贸n. Es com煤n el empleo de curado a vapor para acelerar el proceso y poder anticipar el corte de los cables; es recomendable el uso de la madurez para determinar la resistencia del hormig贸n. En una viga, la deforman, creando una contraflecha, como se ve en Figura 3.108.

Entre las aplicaciones m谩s usuales est谩n estructuras de puentes, pasos sobre nivel y elementos prefabricados estructurales en general como vigas, losas, muros, columnas, y otros.

Entre los beneficios del pretensado se destaca:

Se tiene una mejor铆a del comportamiento bajo la carga de servicio por el control del agrietamiento y la deflexi贸n.
Mayor luz entre distintos apoyos de estructuras de hormig贸n.
Materiales de alta resistencia y calidad.
Aumenta su capacidad resistente y reduce las deformaciones.
Elementos m谩s eficientes y esbeltos, menos material (ahorro de acero, mayor espacio libre).
El fabricar muchos elementos con las mismas dimensiones permite tener mayor rapidez.
Terminaci贸n de alta calidad, hormigones impermeables, lo que incide en una mayor durabilidad de las estructuras.
Docilidad del hormig贸n, de acuerdo a los requerimientos del proyecto.

FIGURA 3.108

HORMIG脫N PRETENSADO

FIGURA 3.108

B) POSTENSADO

Los objetivos son los mismos que con el pretensado, es decir, tensionar el elemento antes de su puesta en obra.

En el postensado, se dejan ductos dentro de la estructura en la direcci贸n que se fija por c谩lculo. En muchos elementos prefabricados estos ductos son parte de la estructura.

Se hormigona el elemento y, despu茅s, se hacen pasar barras por los ductos. Cuando el hormig贸n tiene suficiente resistencia, la que se puede determinar por medio de la madurez, se traccionan las barras, tensionando la estructura.

Se requiere piezas met谩licas para anclar los torones de postensado en ambos extremos de la estructura. Normalmente las piezas quedan rehundidas en la estructura.

Los usos pueden ser los mismos que en el pretensado. Adem谩s, se emplea para postensar losas de pavimentos industriales, evitando juntas y eliminando fisuras. Otro uso com煤n es la uni贸n de elementos pretensados.

Los elementos postensados permiten salvar grandes luces, logrando vanos m谩s largos, y permitiendo construir espacios con menos columnas.

Posee una alta reducci贸n en deflexiones y control de vibraciones. Debido a la precompresi贸n a la que es sometida el hormig贸n durante el proceso de postensado, se incrementa la rigidez del elemento. As铆, toda la secci贸n de hormig贸n trabaja de manera efectiva.

Ayudan a controlar y a contrarrestar la contracci贸n y las fisuras por flexi贸n. As铆, se evita que el agua y agentes contaminantes ingresen por las fisuras y afecten la matriz del hormig贸n.

En muchas ocasiones las vainas o ductos de los cables de postensado se deben rellenar con una lechada de cemento para proteger a las barras de la corrosi贸n y limitar el efecto de la relajaci贸n del acero. Para ello se deja vac铆o uno o m谩s de los orificios de la pieza met谩lica de anclaje y se inyecta a presi贸n. La lechada normalmente lleva un s煤perplastificante para disminuir la decantaci贸n. A veces se espesa con bentonita u otro fino.

C) DIFERENCIAS

En el pretensado la adherencia es la encargada de transmitir las fuerzas del cable al hormig贸n, en el postensado se transmite mediante los anclajes.

En el postensado pueden obtenerse trayectorias parab贸licas que permiten que la carga equivalente compense la acci贸n del momento de flexi贸n actuante exterior, manteniendo la totalidad de las secciones en el rango de tensiones admisibles.

En el pretensado la trayectoria del cable es siempre recta, lo que limita su uso en determinados rangos de luces, debido a las elevadas tensiones que se generan en las zonas cercanas a los apoyos.

En el pretensado la inversi贸n inicial es m谩s elevada, se requiere una cancha de pretensado, incluyendo macizos y anclajes. Los elementos postensados no requieren este tipo de inversi贸n.

Los postensados necesitan insertos met谩licos (piezas para tensar y conos de traba), los que necesitan protegerse contra la corrosi贸n.

En el postensado los cables son m谩s susceptibles a la corrosi贸n.