01 - Generalidades
02 - Materiales para el Hormigón
03 - Propiedades del Hormigón Fresco
04 - Propiedades del Hormigón Endurecido
05 - Uso del Hormigón en Obra
06 - Uso de Aditivos
07 - Dosificación de Hormigones
08 - Control de Calidad de Obras de Hormigón
09 - Hormigones Especiales
10 - Aplicación Práctica
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05 – Uso del Hormigón en Obra

CAPITULO 5. USO DEL HORMIGON EN OBRA.

5.1. Generalidades

El empleo del hormigón en la construcción de obras de ingeniería se produce normalmente durante la etapa en que mantiene su condición plástica.

En ella sufre diversas manipulaciones y procesos, que le comunican energía externa, induciendo en él deformaciones y desplazamientos. destinados a llevarlo hasta su punto de destino final en el elemento del cual formará parte, y darle la forma y dimensiones previstas en el diseño.

En la ejecución de todos estos procesos está permanentemente presente la pugna entre las fuerzas de inercia, que tienden a separar los componentes del hormigón (segregación) y las fuerzas cohesivas que tratan de mantenerlos unidos. El equilibrio podrá mantenerse en forma adecuada si las primeras son reducidas a la mínima expresión compatible con el empleo del hormigón en la obra y si paralelamente se confiere al hormigón una adecuada trabajabilidad, que garantice su facilidad de manejo (fluidez) y una buena cohesión (consistencia), a través de una dosificación bien estudiada para estos fines (1).

Estas características deben ser tenidas en cuenta durante todo el proceso de uso del hormigón en obra, en el cual éste pasa por una serie de etapas sucesivas, siempre presentes en toda construcción que lo utilice como material constituyente, que son las siguientes:

  • Almacenamiento de los materiales
  • Fabricación del hormigón
  • Ejecución del hormigonado
  • Curado del hormigón

cuyas características y condiciones se analizarán en los párrafos que siguen.

5.2. Almacenamiento de los Materiales.

En el almacenamiento de los materiales deben tomarse las precauciones que aseguren que ellos mantengan su calidad y homogeneidad en forma conveniente.

Para este objeto es necesario tener en consideración una serie de precauciones, características de cada tipo de material, las que pueden resumirse como sigue

5.2.1. Almacenamiento del Cemento.

Debe estar dirigido a prevenir su humedecimiento, ya que éste produce su hidratación y fraguado parcial en forma de grumos y terrones, los que al ser incorporados en la masa del hormigón no participarán en el proceso de su endurecimiento, dañando en consecuencia sus propiedades y, en particular, su resistencia.

Para lograr esta finalidad, deben tomarse las siguientes precauciones:

  • Cuando el cemento se almacena en bolsas, deberá contarse con bodegas cerradas, sin aberturas en sus paredes, con techumbres que tengan una pendiente adecuada para el escurrimiento del agua de lluvia, cubiertas que garanticen impermeabilidad y aleros de unos 80 cm de longitud.

(1) Ver Capítulo 3, punto 3.1.

El piso debe ser preferentemente entablonado y separado del suelo natural en, por lo menos, 20 cm para evitar el paso de humedad a las bolsas de cemento.

Las bolsas se almacenarán en pilas de hasta 12 unidades, manteniéndose separaciones entre ellas y sin quedar en contacto con las paredes exteriores.

El cemento debe utilizarse cronológicamente, por orden de llegada, para lo cual es conveniente fechar las partidas para evitar sacos rezagados.

Cuando el cemento se almacena a granel debe mantenerse en silos, cuidando que éstos no tengan roturas o aberturas a través de las cuales pueda penetrar la humedad. Además, los silos deben limpiarse periódicamente, con el objeto de utilizar el cono muerto que se forma normalmente en torno a su boca de vaciado, antes que éste haya permanecido un tiempo excesivo en su interior.

5.2.2. Almacenamiento del Agua.

El agua debe almacenarse en estanques o depósitos limpios y protegidos de manera que se impida su contaminación.

5.2.3. Almacenamiento de los Áridos.

Los áridos deben acopiarse de manera que se evite su segregación, contaminación y fragmentación, para lo cual es recomendable:

Situar los acopios lo más próximo posible a la planta de hormigón para evitar un excesivo transporte.

Limpiar el suelo que cubrirán los acopios, eliminando los materiales orgánicos y arcillosos, sustituyéndolos por una capa del mismo material por acopiar, debidamente compactada. El piso deberá tener una ligera pendiente para permitir el drenaje.

Dejar una neta separación entre los acopios de los distintos áridos.

Formar los acopios mediante capas horizontales con taludes terminales de 3H:1V.

Evitar el movimiento excesivo de los áridos dentro de sus respectivos acopios, en especial su arrastre en horizontal, para limitar su fragmentación y segregación.

No lavarlos mediante riego en los acopios, pues ello provoca la acumulación en las capas inferiores del material lino procedente desde las capas superiores.

5.3. Fabricación del Hormigón.

La fabricación del hormigón es la etapa en la cual se miden sus materiales constituyentes y luego se mezclan hasta formar una masa homogénea.

5.3.1. Medición de los Materiales.

La medición de los materiales está destinada a asegurar que los materiales se incorporarán en las cantidades previstas al estudiar la dosificación del hormigón, para lo cual debe efectuarse con una adecuada precisión.

La medición de los materiales puede efectuarse en peso o en volumen.

La primera consiste en, como su nombre lo indica, en medir las cantidades de los materiales mediante pesaje. Permite obtener una mayor precisión y, en consecuencia, una menor variabilidad en la medición.

Para obtener una adecuada precisión, el elemento de pesaje debe permitir la medida de los materiales dentro de ciertos límites de tolerancia, que generalmente se fijan en valores que no exceden de 1 % para la cantidad a pesar para el cemento, agua y aditivos y 3% para los áridos.

La obtención de una precisión como la señalada hace necesario que los elementos de pesaje estén en buenas condiciones de mantención y que, además, sean calibrados con cierta periodicidad.

En la medición en volumen, el peso de material a introducir en la amasada se determina indirectamente a través de la medición de su volumen, lo cual implica que el material debe tener la densidad aparente prevista, para que el peso así determinado sea correcto.

Esta condición se cumple con suficiente precisión en los elementos líquidos, en los cuales su densidad aparente coincide con su densidad real, siendo, por lo tanto, un método tan preciso como el pesaje para la medición del agua y de los aditivos líquidos.

En relación con estos últimos, debe señalarse que, como su dosis es normalmente pequeña, para lograr una adecuada medición se acostumbra a diluirlos en parte del agua de amasado, con lo cual ella se efectúa sobre una mayor cantidad de producto, ganándose en precisión. La posibilidad de dilución debe ser consultada con el proveedor del aditivo, pues existen algunos en que este procedimiento no es aplicable.

En lo que concierne a los materiales sólidos, la medición en volumen introduce una causa de imprecisión y variabilidad, pues la densidad aparente es función de algunas de las características del material, en particular de su contenido de humedad, de su granulometría y de su grado de compactación, las que están permanentemente variando de una amasada a otra.

En el cemento, esta última particularidad es extremadamente significativa e introduce un gran factor de variabilidad, motivo por el cual su medición en volumen no debe ser utilizada, recurriéndose, en caso de no ser posible su pesaje, a la fabricación de amasadas de un volumen tal que permitan el uso del cemento en cantidades que sean múltiplos del peso contenido en un saco de cemento (42.5 kg).

En los áridos, la humedad produce una variación significativa de su volumen aparente, la cual se denomina esponjamiento, y es especialmente importante mientras más finos sean los áridos. En la Figura 5.1 se señalan algunas cifras de esponjamiento características para arenas dé distinta granulometría, la cual permite ver el importante valor que puede alcanzar este parámetro.   Por este motivo, al emplear este Método de medida es conveniente proceder a una calibración previa mediante pesaje, utilizando para ello una muestra de los áridos y de los elementos de medida que se emplearán.Diagrama, Dibujo de ingeniería

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Un procedimiento aproximado para determinar el esponjamiento de las arenas consiste en medir en una probeta calibrada un determinado volumen de arena en su estado real de humedad y, a continuación, saturarla totalmente y medir nuevamente el volumen resultante, en la forma que se indica en la Figura 5.2. El esponjamiento será la relación entre la variación de volumen producido y el volumen inicial medido.  

Finalmente, otro aspecto que debe considerarse en la medición de los áridos es el contenido de humedad que ellos presentan normalmente. Para ello es necesario efectuar la adición del peso correspondiente a su contenido de humedad y, a su vez, proceder a descontar esta cantidad del agua de amasado que se empleará para la fabricación del hormigón. En el Capítulo 10, Aplicación Práctica, se indicará la forma cómo se efectúa esta corrección.

5.3.2. Amasado.

Una vez medidos los materiales en las cantidades previstas para constituir un determinado volumen de hormigón, denominado amasada, éstos deben ser sometidos a un proceso de mezcla y homogenización, el cual se efectúa por amasado en un elemento mecánico especialmente diseñado para este objeto, designado como hormigonera (betonera en nuestro país).

Existen diversos tipos de hormigoneras, las cuales se acostumbra clasificarlas por la inclinación de su eje de giro en verticales, inclinadas y horizontales.

Las hormigoneras de eje vertical producen un buen amasado del hormigón y, además, tienen la ventaja de permitir la fácil observación del hormigón, lo cual permite efectuar correcciones de fluidez en forma rápida. Presentan, en cambio, limitaciones de capacidad y para su rapidez de vaciado.

Las hormigoneras de eje inclinado son empleadas en las plantas de mayor capacidad. Como, además, generalmente son basculantes, su vaciado es fácil y rápido.

Presentan, en cambio, una menor calidad de amasado, por lo que deben considerarse mayores tiempos de revoltura y, además, son de difícil visibilidad durante su operación, lo que dificulta la ejecución de correcciones de fluidez del hormigón.

Las hormigoneras de eje horizontal son menos utilizadas, debido a que presentan limitaciones de capacidad y su vaciado es lento. Actualmente se han desarrollado hormigoneras de este tipo equipadas. con tornillos helicoidales giratorios, que producen el amasado y la descarga del hormigón, las cuales han superado las limitaciones señaladas.

Para el amasado en hormigonera, los materiales deben ser incorporados a ella en un cierto orden de carguío, recomendándose el siguiente:

1 ° 80% del agua

2° materiales sólidos de más grueso a más fino

3° resto del agua, incluyendo el aditivo, si se empleara

En las instalaciones de carguío automático, la introducción de los materiales en la hormigonera se efectúa en forma simultánea, lo cual es favorable para su homogenización usando el menor tiempo de amasado posible.

La cantidad de materiales incorporados debe ser la necesaria para producir un volumen de hormigón consecuente con la capacidad especificada por el fabricante para la hormigonera, la que no deberá ser excedida por ningún motivo.

Una vez incorporados los materiales en la hormigonera, debe procederse a su revoltura durante un lapso que asegure su total homogenización. Este lapso varía de un tipo de equipo a otro, dependiendo en particular de su capacidad, pero normalmente oscila alrededor de un tiempo que puede calcularse mediante la expresión t (min) – 1 + V(m3)/3 ≥1.25 min para una hormigonera de volumen V .

Igualmente, la velocidad de revoltura debe ser la especificada por el fabricante, estando generalmente comprendida entre 10 y 20 r.p.m.

En los casos en que el tiempo de amasado condiciona el avance de la obra, puede verificarse experimentalmente si es posible una disminución del tiempo mínimo antes recomendado. Para este objeto puede verificarse cuál es el tiempo óptimo por medio del 0egistro del consumo instantáneo de la energía eléctrica consumida por la hormigonera durante su ejecución, alcanzándose el punto óptimo cuando éste se estabiliza en su valor mínimo.

Alternativamente, es posible efectuar también un ensayo de verificación de uniformidad de mezcla mediante el ensayo establecido en NCh 1789, el que permite definir si el amasado es suficiente o debe prolongarse, aun cuando debe señalarse que la aplicación de este sistema requiere de la ejecución de una serie sucesiva de ensayos con distintos tiempos de amasado, lo que puede dificultar apreciablemente la determinación del tiempo óptimo.

Por otra parte, tampoco es conveniente alargar excesivamente el tiempo de amasado, pues ello conduce a la fragmentación de los áridos del hormigón, lo que hace variar su granulometría, produciendo un aumento de su consistencia por sobre la prevista, y exigiendo un aumento de la cantidad de agua de amasado para mantener la fluidez del hormigón.

Finalmente, en relación con el uso de elementos mecánicos para el amasado del hormigón deben señalarse algunas otras condiciones adicionales para su empleo, tales como las siguientes:

  • La hormigonera debe limpiarse interiormente al término de cada jornada de trabajo, eliminando todos los restos adheridos en su interior antes que endurezcan.
  • Deben efectuarse revisiones periódicas, destinadas a eliminar los restos de mortero u hormigón endurecidos que hubiesen quedado y examinar las piezas sometidas a desgaste, en particular las paletas, las cuales no deberán presentar un desgaste superior a un 10% de su dimensión.

El amasado puede ser también efectuado manualmente. Sin embargo, las Normas Chilenas aceptan su empleo sólo para hormigones de baja resistencia especificada (H5 o menor).

Si se emplea amasado manual, éste deberá ejecutarse en las siguientes condiciones:

  • Utilizar una cancha de revoltura constituida por una superficie horizontal, lisa, limpia y no absorbente.
  • Mezclar primeramente la arena y el cemento en seco hasta que la mezcla tenga un aspecto uniforme, agregando a continuación la grava y mezclando el conjunto, siempre en seco. La cantidad de hormigón amasado en cada oportunidad no deberá exceder de 0.5 m3. Formar una torta achatada, dejando un hueco en el centro para colocar ahí el agua.
  • Agregar el agua en pequeñas porciones, amasando con pala hasta tener un hormigón de aspecto uniforme y con la fluidez requerida.

5.4. Transporte del Hormigón.

Esta etapa incluye las operaciones necesarias para llevar el hormigón desde el punto de fabricación hasta el de su colocación, incluyendo su vaciado en este último. Durante todas estas operaciones debe existir una preocupación especial para lograr que el hormigón mantenga la homogeneidad obtenida en su amasado, ejecutando todas las manipulaciones de manera que no puedan inducirse procesos de segregación de sus componentes.

Su ejecución requiere de elementos especialmente adaptados para cumplir esta función, existiendo una gran variedad, cada uno de distintas capacidades, dimensiones y rendimientos, que los hacen más o menos adecuados según sea la naturaleza de la obra o del elemento a hormigonar. En los párrafos que siguen se da una descripción resumida de los principales, señalando sus características y rango de capacidades y los rendimientos que es posible obtener con ellos.

Carretillas. Consisten en una tolva metálica con, rueda, accionada en forma manual por un operario. Su capacidad de transporte está normalmente comprendida entre unos 50 a 70 litros de. hormigón, pudiendo alcanzarse un rendimiento de alrededor de 0.5 m3/h.

Su empleo está, además, limitado a obras en superficie o con poca elevación sobre el terreno, pues para su tránsito requiere pendientes no superiores a 15%.

Por estas razones, su uso está restringido a obras de pequeña magnitud y poca altura (edificios de no más de dos pisos de altura). (Fig. 5.3)

Capachos. Los capachos consisten en tolvas metálicas de gran dimensión, equipadas con una compuerta de fondo, cuya apertura puede ser accionada con un dispositivo manual, hidráulico o con aire comprimido.

Su capacidad es variable entre 0.2 y 6 m’, empleándose generalmente accionado por una grúa.

Debido a las características señaladas, se presta para la colocación en sitios elevados y de acceso difícil, pudiendo alcanzarse rendimientos que, de acuerdo a la capacidad del capacho empleado, oscilan entre 5 y 50 m3/h.

En obras de gran magnitud, como son por ejemplo los muros de embalse, se les acciona mediante cables-rieles o rieles de gran magnitud, los que permiten lograr rendimientos cercanos a 100 m3/h.

Los capachos, si cuentan con un diseño adecuado del embudo inferior y de la boca de descarga, pueden transportar hormigones de cualquier fluidez. (Fig. 5.4)

Camión-Hormigonera (Mixer). Tal como su nombre lo indica, consiste en un camión equipado con una hormigonera. Debido a esta disposición, le es posible transportar hormigón al mismo tiempo que procede a su amasado.

La hormigonera posee una capacidad que oscila normalmente entre 3 y 8 m3, siendo más frecuentes en la actualidad valores cercanos a este último. La hormigonera posee dos velocidades: una rápida para el amasado y una más lenta para agitación del hormigón.

Mediante el giro en reversa de la hormigonera, ésta vacía el hormigón contenido en su interior.

Por estas características múltiples. el camión hormigonera no es totalmente efectivo como equipo de amasado, debiendo examinarse con cuidado este aspecto si se desea emplearlo como tal, en particular si la hormigonera presenta desgaste en sus paletas interiores.

El camión-hormigonera es un excelente medio de transporte en obras constituidas por volúmenes significativos de hormigón, siendo, además, ampliamente utilizado por las plantas productoras de hormigón premezclado. Por cuanto en algunos casos no puede llegar hasta el punto mismo de colocación, debe ser combinado con otros elementos de transporte que lo suplementen en este aspecto.

Además, debe considerarse que es más apropiado para el transporte de hormigones de asentamiento que tengan una fluidez igual o superior a unos 6 cm de asentamiento de cono, ya que de lo contrario se dificulta la operación de vaciado. (Fig. 5.5)

Camión-Tolva. El camión de volteo es también empleado para el transporte de hormigón, representando un medio que, en algunas ocasiones, puede significar una solución práctica y accesible.

La capacidad de transporte quedará en este caso limitada por la carga admisible del camión, valor que normalmente estará comprendido entre 3 y 7 m3.

El camión tolva debe ser exclusivamente utilizado con hormigones de baja fluidez, no superior a 5 cm de asentamiento de cono, para evitar la segregación y compactación que se produce por efecto de la trepidación causada por las irregularidades de la pista de rodado.

Al igual que el camión-hormigonera requiere de elementos adicionales para el traslado del hormigón hasta su punto de destino. (Fig. 5.6)

Bomba de Hormigón. La bomba de hormigón consiste en un dispositivo mecánico, con la disposición general que se observa en la (Fig. 5.7)

El hormigón es vaciado en el depósito superior, desde donde es traspasado a un cilindro inferior, en el cual mediante pistones es impulsado a través de una tubería hasta el punto de colocación.

El hormigón empleado para la bomba debe tener preferentemente una alta fluidez, comprendida entre 8 a 12 cm de asentamiento de cono.

Debe señalarse adicionalmente que la granulometría total del hormigón debe incluir una proporción

de granos de tamaño inferior a 0.1 mm no inferior a unos 400 kg/ m3, incluido el cemento, requisito necesario para obtener un buen escurrimiento del hormigón por la tubería.

En condiciones normales, la bomba permite el transporte en horizontal de hasta unos 300 m y de hasta 90 m en vertical, valores que varían de acuerdo al trazado en planta y en elevación de la tubería, y a las características del hormigón, obteniéndose rendimientos que oscilan normalmente entre 30 y 60 m3/h.

Cinta Transportadora. La cinta transportadora; tal como se ve en la (Fíg: 5.8) , consiste en una banda de caucho reforzada, que se desplaza mediante accionamiento por motores eléctricos, sobre la cual se deposita el hormigón en una capa de pequeño espesor.

La cinta es un elemento apropiado para cortas distancias de transporte, combinada con otros elementos que pudieran requerirla como complemento.

En su empleo debe cuidarse de darle una pendiente adecuada a la fluidez del hormigón, la que no es conveniente que exceda de unos 7 cm de asentamiento de cono, y evitar la segregación que se produce en su extremo de vaciado, debido al mortero que tiende a retomar adherido a la cinta, para lo cual debe disponerse un raspador apropiado.

Canoas. Las canoas consisten en canaletas de sección rectangular o semicircular, generalmente metálicas o de madera forradas en hojalata. El hormigón escurre en ellas gravitacionalmente, sí se les da una pendiente adecuada para este objeto, la cual normalmente debe estar comprendida entre 15 y 30% según sea la fluidez del hormigón.

Para su empleo, el hormigón debe tener una fluidez mediana a alta, no inferior a unos 6 cm de asentamiento de cono.

Al igual que con las cintas debe cuidarse la segregación del hormigón en su extremo de vaciado, causado por la diferente trayectoria de las partículas de mayor tamaño con respecto a las más finas, en su caída.

Por sus características, las canoas son adecuadas como elemento complementario para distribución del hormigón en la zona adyacente al punto de colocación. (Fig. 5.9)

Tubos. El empleo de tubos para el transporte del hormigón resulta de gran utilidad en dos circunstancias principalmente:

  • Cuando existe una fuerte pendiente y un desnivel importante entre el punto de abastecimiento de hormigón y el punto .de colocación.
  • Para la colocación de hormigón en sitios estrechos y de gran altura, como ser muros y pilares esbeltos.

Para su empleo debe, preverse el cumplimiento de las siguientes condiciones:

La fluidez del hormigón debe ser más bien alta, no inferior a unos 7 cm de asentamiento de cono, debiendo aumentarse cuanto más largo sea el recorrido del hormigón en su interior.

El diámetro del tubo debe estar comprendido entre ocho veces el tamaño máximo del árido más grueso del hormigón en sus dos metros superiores y seis veces en la parte inferior del tubo.

El trazado del tubo debe ser vertical y continuo, sin cambios de dirección.

El extremo inferior de descarga debe estar muy cercana a la superficie del hormigón ya colocado y de preferencia continuamente embebido en el hormigón, para disipar la energía producida en la caída del hormigón y evitar su segregación. (Fig. 5.1 O)

5.5. Ejecución del Hormigonado.

La ejecución del hormigonado comprende una serie de operaciones sucesivas que deben ser ejecutadas en el elemento a hormigonar, tanto previas, durante o posteriores a la colocación del hormigón, las cuales pueden desglosarse en las que se indican :

Preparación previa

• Tratamiento de la superficie a recubrir

• Colocación de moldajes, armaduras e insertos

• Limpieza final

Colocación del hormigón

Compactación del hormigón

Tratamiento de la superficie final las cuales se analizan en los párrafos que siguen.

5.5.1. Preparación Previa.

En esta etapa se considera la preparación de la superficie que va a quedar cubierta o en contacto con el hormigón fresco, la cual depende de la naturaleza de esa superficie: terreno natural u hormigón colocado en etapas anteriores.

En el caso de tratarse de -terreno natural, el procedimiento dependerá de si está formada por suelo o roca.

El suelo debe quedar sometido a un proceso de compactación superficial, de manera que el hormigón se apoye sobre suelo denso, que no experimente asentamientos perjudiciales para la estructura.

Las superficies rocosas, por su parte, se someterán a un tratamiento que elimine las zonas demasiado fracturadas o alteradas hasta el límite que indiquen la Especificaciones Técnicas o el proyectista de la obra.

Debe considerarse, además, la captación y drenaje del agua que aflore o fluya hacia la zona donde se colocará el hormigón fresco.

Si el hormigón va a ser colocado en contacto con hormigón endurecido, la superficie de contacto deberá haber recibido el tratamiento que se explica posteriormente al analizar el tratamiento de la superficie terminal del elemento.

A continuación debe procederse a la colocación de los moldajes para dar forma al elemento que se va a hormigonar, las armaduras y los elementos insertos en el hormigón, según corresponda de acuerdo a los planos del proyecto de la obra.

Para la colocación de estos elementos deben cuidarse los siguientes aspectos:

Resistencia, estanquidad y posicionamiento de los moldajes.

Recubrimiento y disposición de las armaduras.

Ubicación y afianzamiento de los elementos insertos.

Para la ubicación de estos elementos pueden tomarse como referencia 10s siguientes valores de tolerancias:

Terminadas las operaciones descritas e inmediatamente antes del inicio de la colocación del hormigón, es necesario efectuar la limpieza final del elemento a hormigonar. Esta limpieza debe permitir eliminar todos los restos de suciedad acumulados en el sitio, para lo cual debe contarse con implementos que permitan efectuarla en forma enérgica y accesible a todos los puntos del elemento.

Para este objeto, el método más adecuado es recurrir al empleo de una mezcla de agua y aire comprimido, utilizando un implemento como el señalado en la Figura 5.11.   Sin embargo, dado que estos recursos no existen en todas las obras, particularmente en las de tamaño mediano o pequeño, en sustitución puede emplearse exclusiva mente agua a la máxima presión disponible.  

FIG. 5.11. Lanza para Lavado con Agua y Aire Comprimido,

5.5.2. Colocación del Hormigón.

A Colocación en Condiciones Normales.

El hormigonado de toda obra de ingeniería y de cada uno de los elementos que lo constituyen necesita de un cierto grado de planificación previa a su ejecución, tanto más compleja cuanto más irregular sea su forma geométrica.

Esta planificación debe considerar, con mayor o menor detalle, como mínimo los siguientes puntos:

a Etapas de hormigonado

b Acceso a cada elemento

c Distribución del hormigón

en la forma que se señala a continuación.

a Etapas de hormigonado. De preferencia antes de iniciar el hormigonado de la obra, debe efectuarse un estudio de las etapas en que se subdividirá para su construcción. Estas etapas quedarán definidas por algunas de las superficies que limitan la obra por condiciones de su diseño, terreno natural o superficies terminales de la obra, y por juntas de construcción elegidas voluntariamente.

Para la ubicación de las juntas de construcción deben considerarse principalmente dos aspectos:

  • que el volumen que definan para cada etapa sea adecuado a la capacidad de hormigonado disponible en la obra, de manera que alcance a ser colocado en un turno de trabajo como máximo ·
  • que se dispongan de acuerdo a las especificaciones del proyecto o a buenas prácticas estructurales. Para este último objeto, es conveniente tener en consideración que las juntas de construcción, por muy buen tratamiento que reciban, constituyen puntos débiles para la transmisión de esfuerzos, principalmente de corte y de tracción, motivo por el cual su ubicación debe ser de preferencia donde dichos esfuerzos sean mínimos para las obras de hormigón armado y simple, respectivamente.

En la Figura 5.12 se indica un ejemplo de definición de etapas de hormigonado correspondiente a una estructura de una obra de edificación.

b Acceso a cada elemento. Los equipos previstos para el transporte del hormigón deben tener acceso a todas las etapas consideradas para la construcción de la obra. Estos accesos deben planearse de acuerdo al alcance de dichos equipos y a la forma en que se ha previsto distribuir el hormigón en el interior de la etapa.

c Distribución del hormigón. El hormigón debe ser distribuido en todo el volumen de la

etapa, de manera que se cumplan las siguientes condiciones:

que en ningún punto se produzca el endurecimiento del hormigón ya colocado, antes de quedar cubierto por hormigón fresco. Es decir, deben evitarse las así denominadas “pegas frías”, pues éstas atentan contra el monolitismo y, por ende, la seguridad estructural del elemento

que la distribución se efectúe en forma ordenada y avanzando en capas de un espesor compatible con el equipo de compactación utilizado, en la forma que se indica posteriormente en el párrafo 5.5.3, de manera que no haya puntos en que el hormigón no haya recibido una adecuada compactación.

El cumplimiento de estas condiciones puede hacer necesario disponer en el interior de la etapa de elementos adicionales para la distribución del hormigón, tales como canoas cortas, tubos o mangas o, en su defecto, efectuarla mediante paleo.

Adicionalmente, debe planificarse la forma de efectuar el avance de cada capa de hormigonado, que se ejecuta principalmente de dos maneras:

  • mediante capas que abarquen toda la superficie de la etapa
  • mediante capas colocadas en forma escalonada en la forma que se describe en la Figura 5.13.

La elección de la modalidad queda condicionada por la forma del elemento y la capacidad de hormigonado disponible, puesto que la primera, si bien requiere de mayor capacidad, conduce normalmente a una mayor simplicidad en la colocación del hormigón.

B Colocación en Condiciones Especiales.

Cuando las condiciones de temperatura de colocación del hormigón se apartan de los valores medios normales o en tiempo lluvioso es necesario prever las medidas que se describen a continuación.

Para el primer caso, debe considerarse como valor medio normal la temperatura que las Normas definen para la ejecución de los ensayos, principalmente los relacionados con los procesos de fraguado y resistencia del hormigón, que en el caso de las Normas nacionales es de 20°c.

En consecuencia, los mencionados efectos adquirirán importancia cuando la temperatura ambiente se aleje del valor mencionado.

a Colocación en tiempo frío. Las bajas temperaturas afectan las propiedades en estado fresco, así como el fraguado y endurecimiento posterior del hormigón.

Estos efectos empiezan a ser significativos en obra cuando se registran temperaturas promedio diarias inferiores a 5°C en uno o más días durante los 7 días anteriores al hormigonado, períodos en los cuales se hace necesario tomar medidas preventivas, que dependerán del valor previsible para dichas temperaturas y de la importancia estructural de los elementos, las cuales pueden resumirse en la forma que se indica en los párrafos siguientes.

Efectos sobre el hormigón fresco. El principal efecto ejercido por las bajas temperaturas sobre el hormigón en su estado fresco consiste en un aumento significativo del proceso de exudación. Este debe ser tenido especialmente en consideración en las superficies no moldeadas que deban ser sometidas a un proceso de terminación.

Para paliar estos efectos, los hormigones utilizados en tiempo frío deben ser dosificados con las menores dosis de agua compatibles con su manipulación en obra.

Por otra parte, el retardo ejercido sobre el fraguado de la pasta de cemento permite disponer de mayores tiempos para la ejecución de los procesos de colocación y compactación, evitando la producción de “pegas frías”.

En esta etapa, además, es necesario considerar una protección inicial que impida el congelamiento del agua del hormigón, para lo cual debe preverse un aumento de la temperatura de fabricación, el que puede conseguirse mediante la adición de agua caliente, siempre que la temperatura de ésta no sobrepase los 60oC.

Efectos sobre el hormigón endurecido. Las bajas temperaturas inducen también un efecto retardador sobre el endurecimiento del hormigón, lo que incide en que su resistencia se desarrolle en forma más lenta. Este efecto debe ser tenido en consideración particularmente en los elementos de naturaleza estructural.

Para este objeto, las Normas han previsto períodos designados de protección, adicionales al período de curado, durante los cuales el hormigón debe ser mantenido a temperaturas no inferiores a valores mínimos que dependen del grado del cemento empleado y de la importancia estructural del elemento. Pueden obtenerse detalles en NCh 170 o, en forma más completa, en ACI 306.

  • entre 1 y 3 días para elementos no estructurales
  • entre 3 y 6 días para elementos estructurales cuya dimensión mínima sea inferior a 80 cm y para los cuales se tome medidas que permitan mantenerlos a temperaturas superiores a 10°C.

Estos plazos deben aumentarse a medida que las temperaturas medias diarias·descien en, llegando a lapsos de tres a cuatro semanas si son inferiores a – 10°C.

El período de protección puede precisarse en base a ensayos de resistencia efectuados a la temperatura ambiente existente. Puede suspenderse si la resistencia obtenida alcanza un determinado porcentaje de la resistencia especificada, el cual oscila entre 50% para una temperatura media diaria superior a 0°C y 95% para una temperatura media diaria inferior a -10°C.

Estos mismos conceptos son válidos para la determinación del tiempo de descimbre de elementos estructurales que quedan sometidos a las solicitaciones derivadas de su peso propio y las cargas de construcción al proceder a, retiro de los soportes respectivos.

Debe señalarse que las precauciones indicadas son adicionales a las explicadas en 4.6.1 a sobre los efectos del proceso de hielo-deshielo sobre el hormigón.

b Colocación en Tiempo Caluroso. Los efectos sobre el hormigón en periodos de alta temperatura son inversos a los antes señalados para los de baja temperatura, alcanzando significación cuando la temperatura del hormigón excede de 30 °C.

Ellos inciden básicamente en la rápida pérdida de fluidez que se produce en el hormigón por efecto de la evaporación del agua de amasado y el comienzo prematuro del fraguado de la pasta de cemento. La recuperación de la fluidez perdida hace necesario el empleo de una dosis de agua adicional que sobrepasa la inicialmente prevista al estudiar la dosificación del hormigón, induciendo una baja de resistencia.

Estos efectos pueden ser paliados parcialmente mediante el uso de aditivos retardadores en la forma que se señala en el Capítulo 6 y deben ser complementados con medidas que permitan mantener la temperatura del hormigón bajo los 30°C antes señalados.

Para este objeto es necesario disminuir la temperatura de los componentes del hormigón, por ejemplo, protegiendo los áridos del calor del sol y empleando agua y el cemento a la menor temperatura posible al incorporar/os en la hormigonera.

Las consecuencias de la alta temperatura ambiente se acrecientan cuando, además, el hormigón fresco está expuesto a la acción del viento, pues ello incide en un proceso acelerado de resecamiento superficial que se traduce en el agrietamiento plástico descrito en el punto 3.3.2.

Para obviar este efecto, la superficie expuesta deberá cubrirse tan pronto se haya colocado el hormigón o humedecerse superficialmente mediante una neblina de agua, pero evitando que se produzca escurrimiento del agua, pues ello puede ocasionar el lavado del cemento y de los granos finos.

La alta temperatura debe ser además considerada en la planificación del hormigonado, dado que la disminución del tiempo de fraguado acorta los tiempos disponibles para el avance de las capas de colocación sin que se produzcan “pegas frías”.

Este menor tiempo puede ser normalizado mediante el uso de un aditivo retardador, en la forma que se señala posteriormente en el Capítulo 6.

c Colocación en tiempo lluvioso. Como principio general, no debe efectuarse colocación de hormigón en tiempo lluvioso, pues, si bien una lluvia ligera no produce efecto directo sobre el hormigón, es difícil evitar que el tránsito de personas sobre el hormigón fresco conduzca a la incorporación de agua en su parte superior.

Sin embargo, existen situaciones en que la colocación debe efectuarse necesariamente en un ambiente lluvioso. La experiencia demuestra que en estos casos la colocación puede efectuarse sin consecuencias nocivas si la intensidad de la lluvia no supera los 4 mm/hora, se toma precauciones para que el agua acumulada se drene hacia los sitios en que el hormigón ya ha sido compactado y se proteja el hormigón del tránsito de las personas que trabajan en el sitio.

5.5.3. Compactación del Hormigón.

El hormigón en el momento de ser depositado en el punto de colocación posee un alto contenido de aire, el cual debe ser disminuido al mínimo posible, puesto que de lo contrario se verían afectadas en forma apreciable su resistencia, durabilidad y, en general, todas sus principales propiedades.

Un alto grado de eliminación puede obtenerse sometiendo el hormigón a un proceso de compactación, que, en líneas generales, consiste en someter a las partículas sólidas a un movimiento que permita la ascensión del aire y su eliminación por la superficie superior del elemento.

Para la compactación se utilizan dos métodos principales: el varillado y la vibración.

El primero consiste en introducir en la masa del hormigón una barra o varilla, moviéndola alternativamente hacia arriba y abajo, en la forma que señala esquemáticamente en la Figura 5.14.

Para lograr una buena compactación con este sistema, el hormigón debe tener una alta fluidez y, además, para obtener un resultado satisfactorio, la introducción de la varilla debe efectuarse en puntos situados a corta distancia entre si, normalmente a no más de unos 1 O cm, condición que lo hace de bajo rendimiento. Por esta razón actualmente sólo es utilizada en obras de muy pequeña magnitud.

La vibración se efectúa mediante el empleo de un equipo mecánico que permite transmitir una vibración de alta frecuencia (sobre 5000 rpm) y baja amplitud (inferior a 1,5 mm), Los vibradores utilizados son normalmente de los tipos siguientes:

De inmersión, Consiste en una botella cilíndrica de acero, que recibe la vibración producida por una excéntrica rotatoria, La botella se sumerge en el hormigón, al cual comunica la vibración, comprometiendo una cierta zona, que se denomina radio de acción del vibrador, Existen vibradores de inmersión de diversas características, las que se resumen en la Tabla 5,2 :

CAPITULO 5. USO DEL HORMIGON EN OBRA.

5.1. Generalidades

El empleo del hormigón en la construcción de obras de ingeniería se produce normalmente durante la etapa en que mantiene su condición plástica.

En ella sufre diversas manipulaciones y procesos, que le comunican energía externa, induciendo en él deformaciones y desplazamientos. destinados a llevarlo hasta su punto de destino final en el elemento del cual formará parte, y darle la forma y dimensiones previstas en el diseño.

En la ejecución de todos estos procesos está permanentemente presente la pugna entre las fuerzas de inercia, que tienden a separar los componentes del hormigón (segregación) y las fuerzas cohesivas que tratan de mantenerlos unidos. El equilibrio podrá mantenerse en forma adecuada si las primeras son reducidas a la mínima expresión compatible con el empleo del hormigón en la obra y si paralelamente se confiere al hormigón una adecuada trabajabilidad, que garantice su facilidad de manejo (fluidez) y una buena cohesión (consistencia), a través de una dosificación bien estudiada para estos fines (1).

Estas características deben ser tenidas en cuenta durante todo el proceso de uso del hormigón en obra, en el cual éste pasa por una serie de etapas sucesivas, siempre presentes en toda construcción que lo utilice como material constituyente, que son las siguientes:

  • Almacenamiento de los materiales
  • Fabricación del hormigón
  • Ejecución del hormigonado
  • Curado del hormigón

cuyas características y condiciones se analizarán en los párrafos que siguen.

5.2. Almacenamiento de los Materiales.

En el almacenamiento de los materiales deben tomarse las precauciones que aseguren que ellos mantengan su calidad y homogeneidad en forma conveniente.

Para este objeto es necesario tener en consideración una serie de precauciones, características de cada tipo de material, las que pueden resumirse como sigue

5.2.1. Almacenamiento del Cemento.

Debe estar dirigido a prevenir su humedecimiento, ya que éste produce su hidratación y fraguado parcial en forma de grumos y terrones, los que al ser incorporados en la masa del hormigón no participarán en el proceso de su endurecimiento, dañando en consecuencia sus propiedades y, en particular, su resistencia.

Para lograr esta finalidad, deben tomarse las siguientes precauciones:

  • Cuando el cemento se almacena en bolsas, deberá contarse con bodegas cerradas, sin aberturas en sus paredes, con techumbres que tengan una pendiente adecuada para el escurrimiento del agua de lluvia, cubiertas que garanticen impermeabilidad y aleros de unos 80 cm de longitud.

(1) Ver Capítulo 3, punto 3.1.

El piso debe ser preferentemente entablonado y separado del suelo natural en, por lo menos, 20 cm para evitar el paso de humedad a las bolsas de cemento.

Las bolsas se almacenarán en pilas de hasta 12 unidades, manteniéndose separaciones entre ellas y sin quedar en contacto con las paredes exteriores.

El cemento debe utilizarse cronológicamente, por orden de llegada, para lo cual es conveniente fechar las partidas para evitar sacos rezagados.

Cuando el cemento se almacena a granel debe mantenerse en silos, cuidando que éstos no tengan roturas o aberturas a través de las cuales pueda penetrar la humedad. Además, los silos deben limpiarse periódicamente, con el objeto de utilizar el cono muerto que se forma normalmente en torno a su boca de vaciado, antes que éste haya permanecido un tiempo excesivo en su interior.

5.2.2. Almacenamiento del Agua.

El agua debe almacenarse en estanques o depósitos limpios y protegidos de manera que se impida su contaminación.

5.2.3. Almacenamiento de los Áridos.

Los áridos deben acopiarse de manera que se evite su segregación, contaminación y fragmentación, para lo cual es recomendable:

Situar los acopios lo más próximo posible a la planta de hormigón para evitar un excesivo transporte.

Limpiar el suelo que cubrirán los acopios, eliminando los materiales orgánicos y arcillosos, sustituyéndolos por una capa del mismo material por acopiar, debidamente compactada. El piso deberá tener una ligera pendiente para permitir el drenaje.

Dejar una neta separación entre los acopios de los distintos áridos.

Formar los acopios mediante capas horizontales con taludes terminales de 3H:1V.

Evitar el movimiento excesivo de los áridos dentro de sus respectivos acopios, en especial su arrastre en horizontal, para limitar su fragmentación y segregación.

No lavarlos mediante riego en los acopios, pues ello provoca la acumulación en las capas inferiores del material lino procedente desde las capas superiores.

5.3. Fabricación del Hormigón.

La fabricación del hormigón es la etapa en la cual se miden sus materiales constituyentes y luego se mezclan hasta formar una masa homogénea.

5.3.1. Medición de los Materiales.

La medición de los materiales está destinada a asegurar que los materiales se incorporarán en las cantidades previstas al estudiar la dosificación del hormigón, para lo cual debe efectuarse con una adecuada precisión.

La medición de los materiales puede efectuarse en peso o en volumen.

La primera consiste en, como su nombre lo indica, en medir las cantidades de los materiales mediante pesaje. Permite obtener una mayor precisión y, en consecuencia, una menor variabilidad en la medición.

Para obtener una adecuada precisión, el elemento de pesaje debe permitir la medida de los materiales dentro de ciertos límites de tolerancia, que generalmente se fijan en valores que no exceden de 1 % para la cantidad a pesar para el cemento, agua y aditivos y 3% para los áridos.

La obtención de una precisión como la señalada hace necesario que los elementos de pesaje estén en buenas condiciones de mantención y que, además, sean calibrados con cierta periodicidad.

En la medición en volumen, el peso de material a introducir en la amasada se determina indirectamente a través de la medición de su volumen, lo cual implica que el material debe tener la densidad aparente prevista, para que el peso así determinado sea correcto.

Esta condición se cumple con suficiente precisión en los elementos líquidos, en los cuales su densidad aparente coincide con su densidad real, siendo, por lo tanto, un método tan preciso como el pesaje para la medición del agua y de los aditivos líquidos.

En relación con estos últimos, debe señalarse que, como su dosis es normalmente pequeña, para lograr una adecuada medición se acostumbra a diluirlos en parte del agua de amasado, con lo cual ella se efectúa sobre una mayor cantidad de producto, ganándose en precisión. La posibilidad de dilución debe ser consultada con el proveedor del aditivo, pues existen algunos en que este procedimiento no es aplicable.

En lo que concierne a los materiales sólidos, la medición en volumen introduce una causa de imprecisión y variabilidad, pues la densidad aparente es función de algunas de las características del material, en particular de su contenido de humedad, de su granulometría y de su grado de compactación, las que están permanentemente variando de una amasada a otra.

En el cemento, esta última particularidad es extremadamente significativa e introduce un gran factor de variabilidad, motivo por el cual su medición en volumen no debe ser utilizada, recurriéndose, en caso de no ser posible su pesaje, a la fabricación de amasadas de un volumen tal que permitan el uso del cemento en cantidades que sean múltiplos del peso contenido en un saco de cemento (42.5 kg).

En los áridos, la humedad produce una variación significativa de su volumen aparente, la cual se denomina esponjamiento, y es especialmente importante mientras más finos sean los áridos. En la Figura 5.1 se señalan algunas cifras de esponjamiento características para arenas dé distinta granulometría, la cual permite ver el importante valor que puede alcanzar este parámetro.   Por este motivo, al emplear este Método de medida es conveniente proceder a una calibración previa mediante pesaje, utilizando para ello una muestra de los áridos y de los elementos de medida que se emplearán.Diagrama, Dibujo de ingeniería

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Un procedimiento aproximado para determinar el esponjamiento de las arenas consiste en medir en una probeta calibrada un determinado volumen de arena en su estado real de humedad y, a continuación, saturarla totalmente y medir nuevamente el volumen resultante, en la forma que se indica en la Figura 5.2. El esponjamiento será la relación entre la variación de volumen producido y el volumen inicial medido.  

Finalmente, otro aspecto que debe considerarse en la medición de los áridos es el contenido de humedad que ellos presentan normalmente. Para ello es necesario efectuar la adición del peso correspondiente a su contenido de humedad y, a su vez, proceder a descontar esta cantidad del agua de amasado que se empleará para la fabricación del hormigón. En el Capítulo 10, Aplicación Práctica, se indicará la forma cómo se efectúa esta corrección.

5.3.2. Amasado.

Una vez medidos los materiales en las cantidades previstas para constituir un determinado volumen de hormigón, denominado amasada, éstos deben ser sometidos a un proceso de mezcla y homogenización, el cual se efectúa por amasado en un elemento mecánico especialmente diseñado para este objeto, designado como hormigonera (betonera en nuestro país).

Existen diversos tipos de hormigoneras, las cuales se acostumbra clasificarlas por la inclinación de su eje de giro en verticales, inclinadas y horizontales.

Las hormigoneras de eje vertical producen un buen amasado del hormigón y, además, tienen la ventaja de permitir la fácil observación del hormigón, lo cual permite efectuar correcciones de fluidez en forma rápida. Presentan, en cambio, limitaciones de capacidad y para su rapidez de vaciado.

Las hormigoneras de eje inclinado son empleadas en las plantas de mayor capacidad. Como, además, generalmente son basculantes, su vaciado es fácil y rápido.

Presentan, en cambio, una menor calidad de amasado, por lo que deben considerarse mayores tiempos de revoltura y, además, son de difícil visibilidad durante su operación, lo que dificulta la ejecución de correcciones de fluidez del hormigón.

Las hormigoneras de eje horizontal son menos utilizadas, debido a que presentan limitaciones de capacidad y su vaciado es lento. Actualmente se han desarrollado hormigoneras de este tipo equipadas. con tornillos helicoidales giratorios, que producen el amasado y la descarga del hormigón, las cuales han superado las limitaciones señaladas.

Para el amasado en hormigonera, los materiales deben ser incorporados a ella en un cierto orden de carguío, recomendándose el siguiente:

1 ° 80% del agua

2° materiales sólidos de más grueso a más fino

3° resto del agua, incluyendo el aditivo, si se empleara

En las instalaciones de carguío automático, la introducción de los materiales en la hormigonera se efectúa en forma simultánea, lo cual es favorable para su homogenización usando el menor tiempo de amasado posible.

La cantidad de materiales incorporados debe ser la necesaria para producir un volumen de hormigón consecuente con la capacidad especificada por el fabricante para la hormigonera, la que no deberá ser excedida por ningún motivo.

Una vez incorporados los materiales en la hormigonera, debe procederse a su revoltura durante un lapso que asegure su total homogenización. Este lapso varía de un tipo de equipo a otro, dependiendo en particular de su capacidad, pero normalmente oscila alrededor de un tiempo que puede calcularse mediante la expresión t (min) – 1 + V(m3)/3 ≥1.25 min para una hormigonera de volumen V .

Igualmente, la velocidad de revoltura debe ser la especificada por el fabricante, estando generalmente comprendida entre 10 y 20 r.p.m.

En los casos en que el tiempo de amasado condiciona el avance de la obra, puede verificarse experimentalmente si es posible una disminución del tiempo mínimo antes recomendado. Para este objeto puede verificarse cuál es el tiempo óptimo por medio del 0egistro del consumo instantáneo de la energía eléctrica consumida por la hormigonera durante su ejecución, alcanzándose el punto óptimo cuando éste se estabiliza en su valor mínimo.

Alternativamente, es posible efectuar también un ensayo de verificación de uniformidad de mezcla mediante el ensayo establecido en NCh 1789, el que permite definir si el amasado es suficiente o debe prolongarse, aun cuando debe señalarse que la aplicación de este sistema requiere de la ejecución de una serie sucesiva de ensayos con distintos tiempos de amasado, lo que puede dificultar apreciablemente la determinación del tiempo óptimo.

Por otra parte, tampoco es conveniente alargar excesivamente el tiempo de amasado, pues ello conduce a la fragmentación de los áridos del hormigón, lo que hace variar su granulometría, produciendo un aumento de su consistencia por sobre la prevista, y exigiendo un aumento de la cantidad de agua de amasado para mantener la fluidez del hormigón.

Finalmente, en relación con el uso de elementos mecánicos para el amasado del hormigón deben señalarse algunas otras condiciones adicionales para su empleo, tales como las siguientes:

  • La hormigonera debe limpiarse interiormente al término de cada jornada de trabajo, eliminando todos los restos adheridos en su interior antes que endurezcan.
  • Deben efectuarse revisiones periódicas, destinadas a eliminar los restos de mortero u hormigón endurecidos que hubiesen quedado y examinar las piezas sometidas a desgaste, en particular las paletas, las cuales no deberán presentar un desgaste superior a un 10% de su dimensión.

El amasado puede ser también efectuado manualmente. Sin embargo, las Normas Chilenas aceptan su empleo sólo para hormigones de baja resistencia especificada (H5 o menor).

Si se emplea amasado manual, éste deberá ejecutarse en las siguientes condiciones:

  • Utilizar una cancha de revoltura constituida por una superficie horizontal, lisa, limpia y no absorbente.
  • Mezclar primeramente la arena y el cemento en seco hasta que la mezcla tenga un aspecto uniforme, agregando a continuación la grava y mezclando el conjunto, siempre en seco. La cantidad de hormigón amasado en cada oportunidad no deberá exceder de 0.5 m3. Formar una torta achatada, dejando un hueco en el centro para colocar ahí el agua.
  • Agregar el agua en pequeñas porciones, amasando con pala hasta tener un hormigón de aspecto uniforme y con la fluidez requerida.

5.4. Transporte del Hormigón.

Esta etapa incluye las operaciones necesarias para llevar el hormigón desde el punto de fabricación hasta el de su colocación, incluyendo su vaciado en este último. Durante todas estas operaciones debe existir una preocupación especial para lograr que el hormigón mantenga la homogeneidad obtenida en su amasado, ejecutando todas las manipulaciones de manera que no puedan inducirse procesos de segregación de sus componentes.

Su ejecución requiere de elementos especialmente adaptados para cumplir esta función, existiendo una gran variedad, cada uno de distintas capacidades, dimensiones y rendimientos, que los hacen más o menos adecuados según sea la naturaleza de la obra o del elemento a hormigonar. En los párrafos que siguen se da una descripción resumida de los principales, señalando sus características y rango de capacidades y los rendimientos que es posible obtener con ellos.

Carretillas. Consisten en una tolva metálica con, rueda, accionada en forma manual por un operario. Su capacidad de transporte está normalmente comprendida entre unos 50 a 70 litros de. hormigón, pudiendo alcanzarse un rendimiento de alrededor de 0.5 m3/h.

Su empleo está, además, limitado a obras en superficie o con poca elevación sobre el terreno, pues para su tránsito requiere pendientes no superiores a 15%.

Por estas razones, su uso está restringido a obras de pequeña magnitud y poca altura (edificios de no más de dos pisos de altura). (Fig. 5.3)

Capachos. Los capachos consisten en tolvas metálicas de gran dimensión, equipadas con una compuerta de fondo, cuya apertura puede ser accionada con un dispositivo manual, hidráulico o con aire comprimido.

Su capacidad es variable entre 0.2 y 6 m’, empleándose generalmente accionado por una grúa.

Debido a las características señaladas, se presta para la colocación en sitios elevados y de acceso difícil, pudiendo alcanzarse rendimientos que, de acuerdo a la capacidad del capacho empleado, oscilan entre 5 y 50 m3/h.

En obras de gran magnitud, como son por ejemplo los muros de embalse, se les acciona mediante cables-rieles o rieles de gran magnitud, los que permiten lograr rendimientos cercanos a 100 m3/h.

Los capachos, si cuentan con un diseño adecuado del embudo inferior y de la boca de descarga, pueden transportar hormigones de cualquier fluidez. (Fig. 5.4)

Camión-Hormigonera (Mixer). Tal como su nombre lo indica, consiste en un camión equipado con una hormigonera. Debido a esta disposición, le es posible transportar hormigón al mismo tiempo que procede a su amasado.

La hormigonera posee una capacidad que oscila normalmente entre 3 y 8 m3, siendo más frecuentes en la actualidad valores cercanos a este último. La hormigonera posee dos velocidades: una rápida para el amasado y una más lenta para agitación del hormigón.

Mediante el giro en reversa de la hormigonera, ésta vacía el hormigón contenido en su interior.

Por estas características múltiples. el camión hormigonera no es totalmente efectivo como equipo de amasado, debiendo examinarse con cuidado este aspecto si se desea emplearlo como tal, en particular si la hormigonera presenta desgaste en sus paletas interiores.

El camión-hormigonera es un excelente medio de transporte en obras constituidas por volúmenes significativos de hormigón, siendo, además, ampliamente utilizado por las plantas productoras de hormigón premezclado. Por cuanto en algunos casos no puede llegar hasta el punto mismo de colocación, debe ser combinado con otros elementos de transporte que lo suplementen en este aspecto.

Además, debe considerarse que es más apropiado para el transporte de hormigones de asentamiento que tengan una fluidez igual o superior a unos 6 cm de asentamiento de cono, ya que de lo contrario se dificulta la operación de vaciado. (Fig. 5.5)

Camión-Tolva. El camión de volteo es también empleado para el transporte de hormigón, representando un medio que, en algunas ocasiones, puede significar una solución práctica y accesible.

La capacidad de transporte quedará en este caso limitada por la carga admisible del camión, valor que normalmente estará comprendido entre 3 y 7 m3.

El camión tolva debe ser exclusivamente utilizado con hormigones de baja fluidez, no superior a 5 cm de asentamiento de cono, para evitar la segregación y compactación que se produce por efecto de la trepidación causada por las irregularidades de la pista de rodado.

Al igual que el camión-hormigonera requiere de elementos adicionales para el traslado del hormigón hasta su punto de destino. (Fig. 5.6)

Bomba de Hormigón. La bomba de hormigón consiste en un dispositivo mecánico, con la disposición general que se observa en la (Fig. 5.7)

El hormigón es vaciado en el depósito superior, desde donde es traspasado a un cilindro inferior, en el cual mediante pistones es impulsado a través de una tubería hasta el punto de colocación.

El hormigón empleado para la bomba debe tener preferentemente una alta fluidez, comprendida entre 8 a 12 cm de asentamiento de cono.

Debe señalarse adicionalmente que la granulometría total del hormigón debe incluir una proporción

de granos de tamaño inferior a 0.1 mm no inferior a unos 400 kg/ m3, incluido el cemento, requisito necesario para obtener un buen escurrimiento del hormigón por la tubería.

En condiciones normales, la bomba permite el transporte en horizontal de hasta unos 300 m y de hasta 90 m en vertical, valores que varían de acuerdo al trazado en planta y en elevación de la tubería, y a las características del hormigón, obteniéndose rendimientos que oscilan normalmente entre 30 y 60 m3/h.

Cinta Transportadora. La cinta transportadora; tal como se ve en la (Fíg: 5.8) , consiste en una banda de caucho reforzada, que se desplaza mediante accionamiento por motores eléctricos, sobre la cual se deposita el hormigón en una capa de pequeño espesor.

La cinta es un elemento apropiado para cortas distancias de transporte, combinada con otros elementos que pudieran requerirla como complemento.

En su empleo debe cuidarse de darle una pendiente adecuada a la fluidez del hormigón, la que no es conveniente que exceda de unos 7 cm de asentamiento de cono, y evitar la segregación que se produce en su extremo de vaciado, debido al mortero que tiende a retomar adherido a la cinta, para lo cual debe disponerse un raspador apropiado.

Canoas. Las canoas consisten en canaletas de sección rectangular o semicircular, generalmente metálicas o de madera forradas en hojalata. El hormigón escurre en ellas gravitacionalmente, sí se les da una pendiente adecuada para este objeto, la cual normalmente debe estar comprendida entre 15 y 30% según sea la fluidez del hormigón.

Para su empleo, el hormigón debe tener una fluidez mediana a alta, no inferior a unos 6 cm de asentamiento de cono.

Al igual que con las cintas debe cuidarse la segregación del hormigón en su extremo de vaciado, causado por la diferente trayectoria de las partículas de mayor tamaño con respecto a las más finas, en su caída.

Por sus características, las canoas son adecuadas como elemento complementario para distribución del hormigón en la zona adyacente al punto de colocación. (Fig. 5.9)

Tubos. El empleo de tubos para el transporte del hormigón resulta de gran utilidad en dos circunstancias principalmente:

  • Cuando existe una fuerte pendiente y un desnivel importante entre el punto de abastecimiento de hormigón y el punto .de colocación.
  • Para la colocación de hormigón en sitios estrechos y de gran altura, como ser muros y pilares esbeltos.

Para su empleo debe, preverse el cumplimiento de las siguientes condiciones:

La fluidez del hormigón debe ser más bien alta, no inferior a unos 7 cm de asentamiento de cono, debiendo aumentarse cuanto más largo sea el recorrido del hormigón en su interior.

El diámetro del tubo debe estar comprendido entre ocho veces el tamaño máximo del árido más grueso del hormigón en sus dos metros superiores y seis veces en la parte inferior del tubo.

El trazado del tubo debe ser vertical y continuo, sin cambios de dirección.

El extremo inferior de descarga debe estar muy cercana a la superficie del hormigón ya colocado y de preferencia continuamente embebido en el hormigón, para disipar la energía producida en la caída del hormigón y evitar su segregación. (Fig. 5.1 O)

Diagrama, Dibujo de ingeniería

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Diagrama, Dibujo de ingeniería

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5.5. Ejecución del Hormigonado.

La ejecución del hormigonado comprende una serie de operaciones sucesivas que deben ser ejecutadas en el elemento a hormigonar, tanto previas, durante o posteriores a la colocación del hormigón, las cuales pueden desglosarse en las que se indican :

Preparación previa

• Tratamiento de la superficie a recubrir

• Colocación de moldajes, armaduras e insertos

• Limpieza final

Colocación del hormigón

Compactación del hormigón

Tratamiento de la superficie final las cuales se analizan en los párrafos que siguen.

5.5.1. Preparación Previa.

En esta etapa se considera la preparación de la superficie que va a quedar cubierta o en contacto con el hormigón fresco, la cual depende de la naturaleza de esa superficie: terreno natural u hormigón colocado en etapas anteriores.

En el caso de tratarse de -terreno natural, el procedimiento dependerá de si está formada por suelo o roca.

El suelo debe quedar sometido a un proceso de compactación superficial, de manera que el hormigón se apoye sobre suelo denso, que no experimente asentamientos perjudiciales para la estructura.

Las superficies rocosas, por su parte, se someterán a un tratamiento que elimine las zonas demasiado fracturadas o alteradas hasta el límite que indiquen la Especificaciones Técnicas o el proyectista de la obra.

Debe considerarse, además, la captación y drenaje del agua que aflore o fluya hacia la zona donde se colocará el hormigón fresco.

Si el hormigón va a ser colocado en contacto con hormigón endurecido, la superficie de contacto deberá haber recibido el tratamiento que se explica posteriormente al analizar el tratamiento de la superficie terminal del elemento.

A continuación debe procederse a la colocación de los moldajes para dar forma al elemento que se va a hormigonar, las armaduras y los elementos insertos en el hormigón, según corresponda de acuerdo a los planos del proyecto de la obra.

Para la colocación de estos elementos deben cuidarse los siguientes aspectos:

Resistencia, estanquidad y posicionamiento de los moldajes.

Recubrimiento y disposición de las armaduras.

Ubicación y afianzamiento de los elementos insertos.

Para la ubicación de estos elementos pueden tomarse como referencia 10s siguientes valores de tolerancias:

Tabla

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Terminadas las operaciones descritas e inmediatamente antes del inicio de la colocación del hormigón, es necesario efectuar la limpieza final del elemento a hormigonar. Esta limpieza debe permitir eliminar todos los restos de suciedad acumulados en el sitio, para lo cual debe contarse con implementos que permitan efectuarla en forma enérgica y accesible a todos los puntos del elemento.

Para este objeto, el método más adecuado es recurrir al empleo de una mezcla de agua y aire comprimido, utilizando un implemento como el señalado en la Figura 5.11.   Sin embargo, dado que estos recursos no existen en todas las obras, particularmente en las de tamaño mediano o pequeño, en sustitución puede emplearse exclusiva mente agua a la máxima presión disponible.  

FIG. 5.11. Lanza para Lavado con Agua y Aire Comprimido,

5.5.2. Colocación del Hormigón.

A Colocación en Condiciones Normales.

El hormigonado de toda obra de ingeniería y de cada uno de los elementos que lo constituyen necesita de un cierto grado de planificación previa a su ejecución, tanto más compleja cuanto más irregular sea su forma geométrica.

Esta planificación debe considerar, con mayor o menor detalle, como mínimo los siguientes puntos:

a Etapas de hormigonado

b Acceso a cada elemento

c Distribución del hormigón

en la forma que se señala a continuación.

a Etapas de hormigonado. De preferencia antes de iniciar el hormigonado de la obra, debe efectuarse un estudio de las etapas en que se subdividirá para su construcción. Estas etapas quedarán definidas por algunas de las superficies que limitan la obra por condiciones de su diseño, terreno natural o superficies terminales de la obra, y por juntas de construcción elegidas voluntariamente.

Para la ubicación de las juntas de construcción deben considerarse principalmente dos aspectos:

  • que el volumen que definan para cada etapa sea adecuado a la capacidad de hormigonado disponible en la obra, de manera que alcance a ser colocado en un turno de trabajo como máximo ·
  • que se dispongan de acuerdo a las especificaciones del proyecto o a buenas prácticas estructurales. Para este último objeto, es conveniente tener en consideración que las juntas de construcción, por muy buen tratamiento que reciban, constituyen puntos débiles para la transmisión de esfuerzos, principalmente de corte y de tracción, motivo por el cual su ubicación debe ser de preferencia donde dichos esfuerzos sean mínimos para las obras de hormigón armado y simple, respectivamente.

En la Figura 5.12 se indica un ejemplo de definición de etapas de hormigonado correspondiente a una estructura de una obra de edificación.

Diagrama

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b Acceso a cada elemento. Los equipos previstos para el transporte del hormigón deben tener acceso a todas las etapas consideradas para la construcción de la obra. Estos accesos deben planearse de acuerdo al alcance de dichos equipos y a la forma en que se ha previsto distribuir el hormigón en el interior de la etapa.

c Distribución del hormigón. El hormigón debe ser distribuido en todo el volumen de la

etapa, de manera que se cumplan las siguientes condiciones:

que en ningún punto se produzca el endurecimiento del hormigón ya colocado, antes de quedar cubierto por hormigón fresco. Es decir, deben evitarse las así denominadas “pegas frías”, pues éstas atentan contra el monolitismo y, por ende, la seguridad estructural del elemento

que la distribución se efectúe en forma ordenada y avanzando en capas de un espesor compatible con el equipo de compactación utilizado, en la forma que se indica posteriormente en el párrafo 5.5.3, de manera que no haya puntos en que el hormigón no haya recibido una adecuada compactación.

El cumplimiento de estas condiciones puede hacer necesario disponer en el interior de la etapa de elementos adicionales para la distribución del hormigón, tales como canoas cortas, tubos o mangas o, en su defecto, efectuarla mediante paleo.

Adicionalmente, debe planificarse la forma de efectuar el avance de cada capa de hormigonado, que se ejecuta principalmente de dos maneras:

  • mediante capas que abarquen toda la superficie de la etapa
  • mediante capas colocadas en forma escalonada en la forma que se describe en la Figura 5.13.
Diagrama, Dibujo de ingeniería

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La elección de la modalidad queda condicionada por la forma del elemento y la capacidad de hormigonado disponible, puesto que la primera, si bien requiere de mayor capacidad, conduce normalmente a una mayor simplicidad en la colocación del hormigón.

B Colocación en Condiciones Especiales.

Cuando las condiciones de temperatura de colocación del hormigón se apartan de los valores medios normales o en tiempo lluvioso es necesario prever las medidas que se describen a continuación.

Para el primer caso, debe considerarse como valor medio normal la temperatura que las Normas definen para la ejecución de los ensayos, principalmente los relacionados con los procesos de fraguado y resistencia del hormigón, que en el caso de las Normas nacionales es de 20°c.

En consecuencia, los mencionados efectos adquirirán importancia cuando la temperatura ambiente se aleje del valor mencionado.

a Colocación en tiempo frío. Las bajas temperaturas afectan las propiedades en estado fresco, así como el fraguado y endurecimiento posterior del hormigón.

Estos efectos empiezan a ser significativos en obra cuando se registran temperaturas promedio diarias inferiores a 5°C en uno o más días durante los 7 días anteriores al hormigonado, períodos en los cuales se hace necesario tomar medidas preventivas, que dependerán del valor previsible para dichas temperaturas y de la importancia estructural de los elementos, las cuales pueden resumirse en la forma que se indica en los párrafos siguientes.

Efectos sobre el hormigón fresco. El principal efecto ejercido por las bajas temperaturas sobre el hormigón en su estado fresco consiste en un aumento significativo del proceso de exudación. Este debe ser tenido especialmente en consideración en las superficies no moldeadas que deban ser sometidas a un proceso de terminación.

Para paliar estos efectos, los hormigones utilizados en tiempo frío deben ser dosificados con las menores dosis de agua compatibles con su manipulación en obra.

Por otra parte, el retardo ejercido sobre el fraguado de la pasta de cemento permite disponer de mayores tiempos para la ejecución de los procesos de colocación y compactación, evitando la producción de “pegas frías”.

En esta etapa, además, es necesario considerar una protección inicial que impida el congelamiento del agua del hormigón, para lo cual debe preverse un aumento de la temperatura de fabricación, el que puede conseguirse mediante la adición de agua caliente, siempre que la temperatura de ésta no sobrepase los 60oC.

Efectos sobre el hormigón endurecido. Las bajas temperaturas inducen también un efecto retardador sobre el endurecimiento del hormigón, lo que incide en que su resistencia se desarrolle en forma más lenta. Este efecto debe ser tenido en consideración particularmente en los elementos de naturaleza estructural.

Para este objeto, las Normas han previsto períodos designados de protección, adicionales al período de curado, durante los cuales el hormigón debe ser mantenido a temperaturas no inferiores a valores mínimos que dependen del grado del cemento empleado y de la importancia estructural del elemento. Pueden obtenerse detalles en NCh 170 o, en forma más completa, en ACI 306.

  • entre 1 y 3 días para elementos no estructurales
  • entre 3 y 6 días para elementos estructurales cuya dimensión mínima sea inferior a 80 cm y para los cuales se tome medidas que permitan mantenerlos a temperaturas superiores a 10°C.

Estos plazos deben aumentarse a medida que las temperaturas medias diarias·descien en, llegando a lapsos de tres a cuatro semanas si son inferiores a – 10°C.

El período de protección puede precisarse en base a ensayos de resistencia efectuados a la temperatura ambiente existente. Puede suspenderse si la resistencia obtenida alcanza un determinado porcentaje de la resistencia especificada, el cual oscila entre 50% para una temperatura media diaria superior a 0°C y 95% para una temperatura media diaria inferior a -10°C.

Estos mismos conceptos son válidos para la determinación del tiempo de descimbre de elementos estructurales que quedan sometidos a las solicitaciones derivadas de su peso propio y las cargas de construcción al proceder a, retiro de los soportes respectivos.

Debe señalarse que las precauciones indicadas son adicionales a las explicadas en 4.6.1 a sobre los efectos del proceso de hielo-deshielo sobre el hormigón.

b Colocación en Tiempo Caluroso. Los efectos sobre el hormigón en periodos de alta temperatura son inversos a los antes señalados para los de baja temperatura, alcanzando significación cuando la temperatura del hormigón excede de 30 °C.

Ellos inciden básicamente en la rápida pérdida de fluidez que se produce en el hormigón por efecto de la evaporación del agua de amasado y el comienzo prematuro del fraguado de la pasta de cemento. La recuperación de la fluidez perdida hace necesario el empleo de una dosis de agua adicional que sobrepasa la inicialmente prevista al estudiar la dosificación del hormigón, induciendo una baja de resistencia.

Estos efectos pueden ser paliados parcialmente mediante el uso de aditivos retardadores en la forma que se señala en el Capítulo 6 y deben ser complementados con medidas que permitan mantener la temperatura del hormigón bajo los 30°C antes señalados.

Para este objeto es necesario disminuir la temperatura de los componentes del hormigón, por ejemplo, protegiendo los áridos del calor del sol y empleando agua y el cemento a la menor temperatura posible al incorporar/os en la hormigonera.

Las consecuencias de la alta temperatura ambiente se acrecientan cuando, además, el hormigón fresco está expuesto a la acción del viento, pues ello incide en un proceso acelerado de resecamiento superficial que se traduce en el agrietamiento plástico descrito en el punto 3.3.2.

Para obviar este efecto, la superficie expuesta deberá cubrirse tan pronto se haya colocado el hormigón o humedecerse superficialmente mediante una neblina de agua, pero evitando que se produzca escurrimiento del agua, pues ello puede ocasionar el lavado del cemento y de los granos finos.

La alta temperatura debe ser además considerada en la planificación del hormigonado, dado que la disminución del tiempo de fraguado acorta los tiempos disponibles para el avance de las capas de colocación sin que se produzcan “pegas frías”.

Este menor tiempo puede ser normalizado mediante el uso de un aditivo retardador, en la forma que se señala posteriormente en el Capítulo 6.

c Colocación en tiempo lluvioso. Como principio general, no debe efectuarse colocación de hormigón en tiempo lluvioso, pues, si bien una lluvia ligera no produce efecto directo sobre el hormigón, es difícil evitar que el tránsito de personas sobre el hormigón fresco conduzca a la incorporación de agua en su parte superior.

Sin embargo, existen situaciones en que la colocación debe efectuarse necesariamente en un ambiente lluvioso. La experiencia demuestra que en estos casos la colocación puede efectuarse sin consecuencias nocivas si la intensidad de la lluvia no supera los 4 mm/hora, se toma precauciones para que el agua acumulada se drene hacia los sitios en que el hormigón ya ha sido compactado y se proteja el hormigón del tránsito de las personas que trabajan en el sitio.

5.5.3. Compactación del Hormigón.

El hormigón en el momento de ser depositado en el punto de colocación posee un alto contenido de aire, el cual debe ser disminuido al mínimo posible, puesto que de lo contrario se verían afectadas en forma apreciable su resistencia, durabilidad y, en general, todas sus principales propiedades.

Un alto grado de eliminación puede obtenerse sometiendo el hormigón a un proceso de compactación, que, en líneas generales, consiste en someter a las partículas sólidas a un movimiento que permita la ascensión del aire y su eliminación por la superficie superior del elemento.

Para la compactación se utilizan dos métodos principales: el varillado y la vibración.

El primero consiste en introducir en la masa del hormigón una barra o varilla, moviéndola alternativamente hacia arriba y abajo, en la forma que señala esquemáticamente en la Figura 5.14.

Para lograr una buena compactación con este sistema, el hormigón debe tener una alta fluidez y, además, para obtener un resultado satisfactorio, la introducción de la varilla debe efectuarse en puntos situados a corta distancia entre si, normalmente a no más de unos 1 O cm, condición que lo hace de bajo rendimiento. Por esta razón actualmente sólo es utilizada en obras de muy pequeña magnitud.

La vibración se efectúa mediante el empleo de un equipo mecánico que permite transmitir una vibración de alta frecuencia (sobre 5000 rpm) y baja amplitud (inferior a 1,5 mm), Los vibradores utilizados son normalmente de los tipos siguientes:

De inmersión, Consiste en una botella cilíndrica de acero, que recibe la vibración producida por una excéntrica rotatoria, La botella se sumerge en el hormigón, al cual comunica la vibración, comprometiendo una cierta zona, que se denomina radio de acción del vibrador, Existen vibradores de inmersión de diversas características, las que se resumen en la Tabla 5,2 :

Tabla

Descripción generada automáticamenteEn la Figura 5.15 se observa una vista interna de un tipo de vibrador de inmersión,

  • De superficie. Los vibradores de superficie consisten en una placa que recibe la vibración de un motor equipado con una excéntrica. La placa se aplica directamente a la superficie del hormigón que se va a compactar, por lo que el vibrador de superficie es apropiado para la compactación de capas de espesor no superior a 30 cm, la regla o cercha vibradora, que se detalla en la Figura 5.16, consiste en una lámina angosta y larga, equipada con uno o varios equipos vibradores sobre ella. La regla se aplica a la superficie, deslizándola adherida a ella en forma progresiva, a una velocidad apropiada para permitir la compactación del hormigón situado bajo ella, Son utilizadas principalmente para la compactación de elementos horizontales o de pendiente suave y pequeño espesor, tales como pavimentos, radieres, losas, etc,
  • los vibradores de molde, que aparecen en la Figura 5.17, consisten en la aplicación del motor vibratorio sobre el molde, que recibe así directamente la acción vibratoria y la transmite al hormigón. Son utilizados principalmente para la compactación de revestimientos confinados de espesor no superior a 30 cm, en los cuales, por dificultades de acceso no es posible aplicar la vibración con inmersión.

Cualquiera sea el procedimiento utilizado para compactar el hormigón, su ejecución debe cumplir ciertas condiciones que aseguren su eficacia, las que pueden resumirse en la siguiente forma:

  • el espesor de la capa que se está compactando debe ser adecuado al tipo de vibrador utilizado:

• el largo de botella menos 10 cm para los de inmersión

• 30 cm para los de superficie.

  • la vibración debe efectuarse en forma ordenada y sistemática:

• introduciendo el vibrador de inmersión a distancias similares a su radio de acción

• regulando la velocidad de avance de las reglas vibratorias, de manera de obtener la compactación del hormigón

• distanciando los vibradores de molde a una distancia similar a su radio de acción el tiempo de vibración debe ser el estrictamente necesario para lograr el afloramiento de pasta de cemento a la superficie del hormigón. Ello asegura la máxima compactación, evitando que se produzca segregación, por descenso da las partículas gruesas y ascenso del agua y de las partículas finas en el interior del hormigón.

En la Figura 5.15 se observa una vista interna de un tipo de vibrador de inmersión,

  • De superficie. Los vibradores de superficie consisten en una placa que recibe la vibración de un motor equipado con una excéntrica. La placa se aplica directamente a la superficie del hormigón que se va a compactar, por lo que el vibrador de superficie es apropiado para la compactación de capas de espesor no superior a 30 cm, la regla o cercha vibradora, que se detalla en la Figura 5.16, consiste en una lámina angosta y larga, equipada con uno o varios equipos vibradores sobre ella. La regla se aplica a la superficie, deslizándola adherida a ella en forma progresiva, a una velocidad apropiada para permitir la compactación del hormigón situado bajo ella, Son utilizadas principalmente para la compactación de elementos horizontales o de pendiente suave y pequeño espesor, tales como pavimentos, radieres, losas, etc,
  • los vibradores de molde, que aparecen en la Figura 5.17, consisten en la aplicación del motor vibratorio sobre el molde, que recibe así directamente la acción vibratoria y la transmite al hormigón. Son utilizados principalmente para la compactación de revestimientos confinados de espesor no superior a 30 cm, en los cuales, por dificultades de acceso no es posible aplicar la vibración con inmersión.

Cualquiera sea el procedimiento utilizado para compactar el hormigón, su ejecución debe cumplir ciertas condiciones que aseguren su eficacia, las que pueden resumirse en la siguiente forma:

  • el espesor de la capa que se está compactando debe ser adecuado al tipo de vibrador utilizado:

• el largo de botella menos 10 cm para los de inmersión

• 30 cm para los de superficie.

  • la vibración debe efectuarse en forma ordenada y sistemática:

• introduciendo el vibrador de inmersión a distancias similares a su radio de acción

• regulando la velocidad de avance de las reglas vibratorias, de manera de obtener la compactación del hormigón

• distanciando los vibradores de molde a una distancia similar a su radio de acción el tiempo de vibración debe ser el estrictamente necesario para lograr el afloramiento de pasta de cemento a la superficie del hormigón. Ello asegura la máxima compactación, evitando que se produzca segregación, por descenso da las partículas gruesas y ascenso del agua y de las partículas finas en el interior del hormigón.

5.5.4 Tratamiento de la Superficie Final.
 
La superficie final del elemento recibe normalmente un tratamiento, cuyas características dependen básicamente de si se trata de una superficie moldeada o libre.
En el primer caso, la terminación de la superficie queda definida por la calidad del molde utilizado, pudiendo como máximo efectuarse tratamientos para reparar imperfecciones locales o defectos del hormigón.
En el caso de superficies libres, deben contemplarse dos casos: superficies terminales del elemento o juntas de construcción, para las cuales los tratamientos empleados son los que se describen a continuación.
Superficies terminales. Se designan como tales a aquellas que definen los límites del elemento.
En estas superficies, el tratamiento está destinado a darle una calidad adecuada de terminación superficial, la cual se obtiene generalmente por un afinado de la superficie mediante herramientas manuales o equipos adecuados.
Las herramientas manuales más utilizadas para este objeto son las reglas, las que dan la terminación, avanzando, apoyadas en guías laterales fijas, mediante un movimiento alternativo de aserrado, destinado a desplazar hacia adelante los excedentes de hormigón, rellenando al mismo tiempo los huecos o puntos bajos producidos. La terminación local y el afinado superficial se efectúan mediante llanas o platachos, que consisten en pequeñas planchas, generalmente de madera, las que se deslizan sobre la superficie con un movimiento circular, que produce un efecto similar, pero más fino, que el de las reglas en el espacio abarcado por dicho movimiento. En la Figura 5.18.se esquematiza este procedimiento, que puede ser utilizado en superficies con inclinación de hasta un 20%, máxima pendiente que puede ser compactada sin el soporte de un molde.
Para obtener la terminación de superficies con mayor pendiente puede utilizarse el molde deslizante. Este molde presenta características similares a las descritas para las reglas, pero su ancho es considerablemente mayor, en general 50 centímetros o más. En la Figura 5.19 se representa un equipo simple de este tipo, accionado mediante un elemento mecánico de arrastre, habiéndose desarrollado algunos, destinados a la compactación y terminación de superficies de grandes dimensiones, que abarcan longitudes de varias decenas de metros.
Juntas de construcción. Las juntos de construcción constituyen superficies de ligazón entre etapas de hormigonado de una obra. Para obtener la adecuada adherencia, deben ser sometidas a un tratamiento destinado a eliminar la zona superior, que, por efecto de la compactación, presenta una mayor razón agua/cemento que el del resto del hormigón colocado en el elemento.
Para efectuar este tratamiento, pueden utilizarse procedimientos aplicados sobre el hormigón en estado fresco o endurecido.
Entre los primeros se incluye el lavado del hormigón fresco, el cual consiste en aplicar un chorro de agua y aire a presión, similar al descrito para la limpieza final de superficies endurecidas. Este debe aplicarse hasta eliminar una delgada capa de mortero, de un espesor aproximado a 0.5 cm, dejando a la vista las partículas de un tamaño cercano a 5 mm., prolongándolo durante el tiempo necesario para que el agua aplicada no arrastre material y salga limpia.
Su aplicación se efectúa en las primeras horas posteriores al hormigonado, plazo que debe determinarse experimentalmente en la obra hasta lograr el resultado antes descrito, pues depende estrechamente de la temperatura ambiente y del tiempo de fraguado del cemento utilizado en el hormigón.
 
Diagrama

Descripción generada automáticamente
Sobre el hormigón endurecido, la eliminación de la ‘película superficial se efectúa con la aplicación de tratamientos de abrasión, ya sea mediante arena seca o húmeda, chorros de agua de alta presión o desbastado mecánico o manual.
El arenado consiste en someter la superficie a una limpieza profunda, que abarca alrededor de 0.5 cm de profundidad, mediante la aplicación de un chorro de arena impulsado con aire comprimido, utilizando para este objeto equipos ad hoc.
Los chorros de agua de alta presión obtienen un resultado similar mediante el uso de bombas que impulsan agua a presiones superiores a los 200 kg/cm2, lo cual permite fracturar la película superficial y arrastrar el material así desprendido.
El desbastado se efectúa, ya sea mediante herramientas manuales, como ser chuzos, barretillas o picotas, o mecánicas, consistentes en martillos neumáticos, generalmente livianos. Mediante ellos se demuele superficialmente el hormigón, aplicando luego una limpieza con agua, y eventualmente aire a presión, para eliminar el material suelto.
En relación con los procedimientos descritos pueden hacerse los siguientes comentarios comparativos:
Los tratamientos sobre el hormigón fresco resultan de un menor costo directo, pero presentan el inconveniente de que, al ser aplicados tempranamente, permiten la contaminación posterior del hormigón por suciedades acumuladas en el período que transcurre hasta el hormigonado.
Los tratamientos sobre el hormigón endurecido, al ser realizados inmediatamente antes del hormigonado, combinan la ejecución del tratamiento de la junta con la limpieza final, en particular el de chorros de agua de alta presión.
Los tratamientos de desbastado no son recomendables, pues, en general, no abarcan el total de la superficie a tratar y, además, pueden producir un debilitamiento de la adherencia de los áridos gruesos que quedan en sitio y, en general, de la superficie tratada, por la fracturación que inducen en el hormigón.
5.6. Curado del Hormigón.
El curado del hormigón tiene por objeto básico el mantener un grado suficiente de humedad
interna durante un lapso adecuado como para permitir la hidratación del cemento y, en consecuencia, el desarrollo de las propiedades hidráulicas de la pasta de cemento.
Normalmente el plazo mínimo especificado para este objeto es de 14 días, pues como puede observarse en el gráfico contenido en la Figura 4.1, que muestra la influencia de las condiciones ambientales en la resistencia del hormigón, dentro del plazo señalado. el efecto es muy significativo, disminuyendo posteriormente.
Para efectuar el curado del hormigón existen dos procedimientos principales, que consisten respectivamente en mantener en torno al hormigón un ambiente húmedo o bien en impedir que escape hacia la atmósfera la humedad interna propia del hormigón.
Para la ejecución del primer tipo de curado, denominado húmedo, pueden emplearse los tres procedimientos que se señalan a continuación:
a Mantención del hormigón bajo agua. Consiste en la mantención de piscinas o pozas sobre la superficie del hormigón.
Este procedimiento asegura mejor que cualquier otro la finalidad perseguida. Sin embargo, constituye un método de difícil aplicación, pues sólo puede emplearse sobre superficies horizontales, teniendo, además, el inconveniente de dificultar el tránsito en las zonas de la obra donde se está utilizando.
b Riego continuo. Para el riego continuo se emplean aspersores que funcionan en forma permanente, humedeciendo todas las zonas expuestas a su radio de acción. Es también un excelente sistema, pero posee el inconveniente de dificultar el tránsito en los sectores bajo riego.
c Riego periódico. En este sistema el riego es aplicado a intervalos, cuando se observa que el hormigón empieza a secarse superficialmente. Este procedimiento, convenientemente aplicado, conduce a buenos resultados, pero tiene el inconveniente de quedar sujeto al criterio y la responsabilidad de quien lo ejecuta en la obra.
Por su parte, la mantención de la humedad interna del hormigón se efectúa principalmente por dos sistemas: aplicación de compuestos de sellado o de láminas impermeables, en la forma que se describe a continuación.
a Compuestos de sellado. Consisten en ceras o resinas disueltas en un solvente líquido, que se aplican por pulverizado sobre la superficie del hormigón, preferentemente recién seca, en una cantidad que oscila entre 3.5 a 5 m2 /l. Sus propiedades no han sido normalizadas en nuestro país, pero sí lo están en ASTM C 309.
Su principal ventaja consiste en la facilidad de su aplicación. Sin embargo, tienen la limitación de no poder ser usados en superficies de juntas que requieran adherencia, como los son las de construcción, las que vayan a recibir terminación de tipo arquitectónico, o que estén expuestas a tránsito frecuente.
Deben ser sometidas a revisión periódica y repuestas en las zonas en que se detecte pérdida de espesor. Para este objeto es conveniente usar compuestos coloreados, pues es más fácil detectar dichas zonas.
Usados en las condiciones señaladas, los compuestos de sellado representan una buena solución para el curado de los hormigones.
b Láminas impermeables. Como su nombre lo indica, consisten en láminas de material impermeable que se aplican sobre la superficie del hormigón, en el mayor contacto posible con él. Para este objeto se emplean láminas de polietileno, papel impermeable, arpillera o similar, cuya calidad no ha sido especificada en nuestro país, pero sí en ASTM C 171.
Las láminas constituyen también un buen procedimiento de curado, a condición de que se mantengan permanentemente en contacto con la superficie del hormigón y se revisen periódicamente para observar si presentan rasgaduras, debiendo reemplazarse en este caso.
5. 7. Reparación de Hormigones.
Condiciones deficientes de uso en obra del hormigón, muy particularmente en su colocación, o producidas durante el servicio de la obra pueden generar daños, consistentes en fisuras, grietas, imperfecciones superficiales, zonas cavernosas o aun la desintegración de volúmenes importantes.
Ello obliga a la necesidad de efectuar reparaciones del hormigón afectado, cuyo procedimiento de ejecución dependerá de la naturaleza y extensión del daño producido, debiendo, en consecuencia, estudiarse cada caso en particular.
Sin embargo, pueden distinguirse algunos casos característicos de tipo general, los que se analizan a continuación.
5.7.1. Reparación de Fisuras.
Las fisuras y grietas se reparan normalmente mediante inyecciones a baja presión. La primera etapa de su ejecución consiste en el sellado superficial de la grieta y la conexión a ella de pequeños tubos, a través de los cuales se coloca el material de inyección.
Este último consiste en una lechada de cemento, con o sin inclusión de arcilla, de acuerdo a la viscosidad y estabilidad que se desee otorgarle, o bien de una resina epoxica. Su elección dependerá de la importancia estructural de las fisuras por reparar, destinándose las resinas a los casos de mayor exigencia, debido a sus mejores características de adherencia y a su mayor 30costo.
Una vez colocados los tubos, se procede primero a una limpieza de la grieta mediante circulación de agua, procediéndose luego a efectuar la inyección, introduciendo el material a baja presión por cada uno de los tubos colocados en forma sucesiva y ordenada, a medida que éste aflora por el tubo siguiente al que se utiliza para la inyección.
A continuación, una vez endurecido el material de inyección, se procede a retirar los tubos y a sellar las perforaciones.
5.7.2 Reparación de Imperfecciones Superficiales.
Las imperfecciones superficiales más frecuentes consisten en descascaramientos o desbastado efectuados para reparación de desalineamientos de moldajes.
La reparación de este tipo de imperfecciones es de difícil ejecución, principalmente porque los efectos de la retracción hidráulica afectan de manera significativa la adherencia del material de reposición.
Los métodos que otorgan mayor seguridad son el de reposición mediante hormigón proyectado o mediante mortero de estuco en la forma que se indica a continuación:
Reparación mediante hormigón proyectado. El procedimiento general se describe en el punto 9.4 de este texto. Para su aplicación como sistema de reparación debe considerarse el empleo mortero como material de reparación.
Este procedimiento tiene el inconveniente de dejar una superficie de terminación muy rugosa, no apropiada para superficies a la vista, lo que obliga a la colocación de una capa de afinado.
Reparación mediante mortero de estuco. Este procedimiento debe ser ejecutado en forma muy cuidadosa si se desea obtener resultados satisfactorios.
Para este objeto es necesario cuidar en particular el tratamiento superficial y la dosificación del mortero que se utilizará.
En relación con el primero de ellos, el tratamiento debe necesariamente abarcar la totalidad de la superficie a recubrir, hasta eliminar toda traza de suciedad que pueda afectar la adherencia.
En caso necesario, este tratamiento debe considerar un desbastado que permita obtener un espesor adecuado a la colocación del mortero, en todo caso no inferior a medio centímetro o hasta pasar detrás de las armaduras en el hormigón armado.
 
La dosificación del mortero debe ser estudiada de manera de obtener las mayores condiciones de compacidad (mínimo contenido de huecos), con la mínima dosis de cemento compatible con la resistencia prevista para el mortero, la cual debe a su vez ser igual a la especificada para el elemento sometido a reparación.
Finalmente, en la colocación debe cuidarse la compactación del mortero, para lo cual éste debe ser comprimido con la llana empleada para su afinamiento superficial.
5.7.3. Reparación de Zonas Cavernosas.
Para la reparación de· zonas cavernosas, comúnmente denominadas “nidos de piedra”, es necesario proceder en primer término al retiro de toda la zona porosa, picando el hormigón hasta dejar sólo hormigón sano en sitio. Este trabajo deberá efectuarse cuidando que la forma del receso producido en el hormigón sano tenga una forma conveniente para la colocación del material de reposición.
A continuación, se efectuará una limpieza cuidadosa de la zona tratada, eliminando toda traza de suciedad o de material suelto que pudiera haber quedado en sitio y se procederá a saturar con agua durante un mínimo de 24 horas, excepto que se prevea el empleo de un puente de adherencia epóxico, caso en el cual no se efectuará.
El material de reposición deberá elegirse tomando en consideración la forma y dimensiones del espacio a rellenar y, lo que es muy importante, la antigüedad del hormigón dañado, para lo cual deberá tenderse a que la retracción hidráulica diferencial sea la mínima posible. Para ello, la situación más conveniente es efectuar las reparaciones a una edad lo más temprana posible, lo cual favorece, además, la obtención de una mejor adherencia.
El material de reposición más frecuentemente usado lo constituye el hormigón, cuyas características medias corresponden frecuentemente a las que se indican a continuación:
Tamaño máximo: 40 – 20 – 10 mm, elegido según sea la menor dimensión del espacio a
                                rellenar
Fluidez                 : 5 – 7 cm de asentamiento de cono
El hormigón debe ser compactado por vibración, para lo cual es conveniente disponer de vibradores de inmersión de pequeña dimensión, debiendo, además, preverse el espacio necesario para el acceso del vibrador a todo el sector a reponer.
Finalmente, el período de curado debe ·ser estrictamente respetado, empleando de preferencia el curado húmedo.
Si el volumen a reparar es reducido y su forma es tal que la profundidad alcanza a varias veces la menor dimensión de la sección transversal, el método más adecuado lo constituye la reposición mediante mortero seco.
Este consiste en un mortero de razón cemento/arena de aproximadamente 1/2 en peso y una consistencia muy seca, denominada de tierra húmeda, que se caracteriza por permitir la formación de una bola de mortero en la mano, sin que ésta se humedezca. La arena utilizada debe ser de y granulometría fina, con un tamaño máximo no superior a 1 mm.
Este mortero es aplicado en capas de alrededor de 1 cm de espesor, compactadas, golpeando fuertemente con un pisón troncocónico de madera.
La gran ventaja del sistema descrito proviene de la baja retracción hidráulica del mortero y su alta resistencia inicial.