9.1. Generalidades
Este capítulo está destinado a dar algunos antecedentes generales en relación con algunos hormigones de tipo especial, designando como tales a aquellos que presentan características distintas de las habituales en lo que concierne a los materiales constituyentes, a su dosificación o en las condiciones de su uso en obra.
Entre ellos se incluirán los siguientes:
- Hormigón Liviano
- Hormigón Pesado
- Hormigón Proyectado
- Hormigón Bajo Agua
- Hormigón Compactado con Rodillo Vibratorio
- Hormigón de Alta Resistencia
- Hormigón Preparado
- Ferrocemento
Los cuales se analizan en los párrafos que siguen.
9.2. Hormigón Liviano
Se designa convencionalmente como hormigones livianos a aquellos que poseen una densidad inferior a 1.9 kg/dm³.
Los hormigones livianos tienen un amplio campo de uso en los casos en que se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica y también para rebajar el peso muerto actuante sobre los elementos estructurales resistentes.
Tienen como principal limitación su baja resistencia y su alta retracción hidráulica, aspectos que deben ser debidamente considerados al contemplar su uso.
Densidades como las indicadas para los hormigones livianos se obtienen con la incorporación de aire en el hormigón, lo cual puede efectuarse introduciéndolo por dos caminos distintos: a través de los áridos, es decir, empleando áridos livianos, o bien directamente en la masa del hormigón.
9.2.1. Hormigones de Áridos Livianos
Los áridos livianos pueden ser de origen natural o bien producidos artificialmente.
a. Áridos Livianos de Origen Natural. Corresponden a materiales en los cuales ha quedado aire atrapado en su interior durante su proceso de formación. Esta situación se presenta, por ejemplo, en las rocas de origen volcánico, como las lavas y la piedra pómez, siendo este último el árido liviano de origen natural más utilizado.
Con estos materiales de origen natural, el rango de densidades obtenidos es más bien alto, cercano al límite superior de la densidad definida como máxima para los hormigones livianos.
Otro tipo de áridos de origen natural constituyen los originados mediante desechos de la madera, entre los cuales se cuentan las virutas y el aserrín.
La obtención de hormigones livianos con este tipo de áridos debe considerar especialmente el efecto retardador que algunos tipos de madera ejercen sobre el fraguado de la pasta de cemento, debiendo preverse en algunos casos el tratamiento de estos materiales para atenuar o inhibir los efectos señalados.
b. Áridos Livianos de Origen Artificial. Los áridos de origen artificial corresponden a materiales especiales, tales como pizarras, arcillas, esquistos, los que al ser tratados mediante calor hasta su fusión incipiente y producirse en su interior desprendimiento de gases de los materiales que los constituyen, se expanden, disminuyendo su densidad. La producción de este tipo de áridos requiere de una metodología muy estudiada para definir si un determinado material tiene características que lo transformen en expandible y las condiciones en que esta expansión puede producirse.
Se cuentan también en este tipo de áridos los provenientes de la escoria granulada de alto horno, la cual en condiciones apropiadas de enfriamiento puede producir áridos de baja densidad. En este tipo de árido debe examinarse con cuidado su contenido de cenizas, pues éstas pueden ejercer efectos nocivos sobre la pasta de cemento.
Los áridos livianos de origen artificial permiten obtener hormigones de menor densidad y mayor resistencia que los de origen natural, estando su rango de uso comprendido entre 0.6 y 1.0 kg/dm³.
9.2.2. Hormigones con Aire Incorporado en su Masa
La incorporación de aire en la masa del hormigón puede efectuarse por dos métodos principales: mediante una granulometría cavernosa o bien por el uso de aditivos incorporadores.
a. Hormigones Cavernosos. Los hormigones cavernosos se constituyen empleando áridos con una granulometría que tenga un contenido mínimo de granos finos. Para ello es frecuente emplear un solo árido grueso, cuyas partículas se ligan mediante la cantidad estrictamente necesaria de pasta de cemento como para recubrirlas y adherirlas entre sí.
El rango de densidades posible de obtener con este tipo de áridos es más bien alto, del orden de 1.8 a 1.9 kg/dm³. Estos hormigones tienen la ventaja de poseer baja retracción hidráulica.
b. Hormigones con Aire Incorporado mediante Aditivos. Para este objeto se emplean aditivos similares a los descritos anteriormente para incorporar aire en el hormigón con fines de protección de los procesos de hielo-deshielo, sólo que en este caso la proporción empleada es significativamente más alta.
Los aditivos más empleados son principalmente de dos tipos: aditivos que producen su acción mediante reacciones químicas con los componentes del cemento y aditivos que producen su acción por efectos físicos.
Entre los primeros se cuentan los basados en el uso de polvo de aluminio, el cual reacciona con los álcalis del cemento, produciéndose desprendimiento de gas hidrógeno, que es el que queda atrapado en forma de burbujas, produciendo la porosidad buscada.
Entre los segundos se cuentan los aditivos espumantes, que ejercen su acción de incorporación de burbujas al ser amasados en la hormigonera.
Estos tipos de procesos permiten obtener una amplia gama de densidades dependiente del tipo de aditivo y de las características del hormigón de base.
9.2.3. Propiedades de los Hormigones Livianos
Los hormigones livianos presentan características significativamente distintas de las de los hormigones convencionales en los aspectos que se señalan a continuación.
a. Resistencia. La resistencia está directamente relacionada con la densidad del hormigón en la forma que se señala en la Figura 9.1 para el caso de la resistencia a compresión. Los valores señalados en ella deben ser considerados sólo como referenciales pues están fuertemente influidos por la razón agua/cemento del hormigón y el tipo de árido empleado, parámetro este último que adquiere mayor importancia mientras menor sea la resistencia de la pasta de cemento, es decir, mientras más alta sea la razón agua/cemento.
La resistencia del hormigón liviano es un factor que debe ser analizado en cada caso, particularmente cuando se trate de hormigones que van a ser empleados con fines estructurales.
b. Aislación Térmica. Está directamente relacionada con la densidad, en la forma que señala la Figura 9.2. La aislación térmica no varía, en cambio, significativamente con el tipo de árido empleado.
c. Retracción Hidráulica. No existen estudios sistemáticos al respecto, pudiendo señalarse que su valor es aproximadamente del orden del doble del de los hormigones convencionales.
d. Durabilidad. Tampoco ha sido estudiada sistemáticamente, pero puede señalarse que los hormigones livianos son más susceptibles a los ataques agresivos externos y a los fenómenos de corrosión que los hormigones convencionales.
En cambio, su resistencia a los procesos de hielo-deshielo es similar al de los hormigones convencionales con aire incorporado.
9.3. Hormigones Pesados
Los hormigones pesados se definen convencionalmente como aquellos que tienen una densidad superior a 3.0 kg/dm³.
Este tipo de hormigones ha alcanzado un amplio uso como protección contra las radiaciones producidas en las plantas en base a energía nuclear.
La obtención de hormigones pesados queda condicionada al empleo de áridos de alto peso específico, para lo cual se les obtiene normalmente de rocas mineralizadas o bien, aunque con menor frecuencia, se recurre a áridos constituidos por granalla o trozos metálicos.
De los primeros, las variedades más usadas provienen de los minerales de fierro, tales como la magnetita, la ilmenita y la hematita, los cuales son sometidos a un proceso de chancado y selección, obteniéndose áridos cuyos pesos específicos oscilan entre 4.2 y 4.8 kg/dm³. Se utilizan también dentro de este tipo de áridos los provenientes de la barita, que proporciona áridos con pesos específicos comprendidos entre 4.0 y 4.4 kg/dm³.
Los áridos obtenidos a partir de desechos metálicos se obtienen a partir de trozos de barras de acero redondo, recortes de planchas de acero o granalla. Su peso específico es similar al del fierro, es decir, 7.5 a 7.8 kg/dm³.
Estos áridos deben cumplir en líneas generales las mismas condiciones estipuladas para los áridos convencionales.
Sin embargo, para su empleo debe tenerse en consideración que los áridos provenientes de minerales de fierro son muy fracturables debido a su constitución interna, por lo que están expuestos a variaciones importantes de sus características durante su uso en obra, en especial de su granulometría y contenidos de finos.
Es importante destacar que la resistencia de los hormigones pesados queda condicionada por la naturaleza de los áridos, no estando en relación estricta con su mayor densidad. Existe, sin embargo, consenso entre los investigadores de la especialidad que, a igualdad de razón agua/cemento, dan resistencias algo superiores a las de los hormigones convencionales, como puede observarse en la Figura 9.3.
Los áridos obtenidos de desechos metálicos presentan también algunas características de heterogeneidad, provenientes principalmente del estado de su superficie, la cual debe presentar algún grado de oxidación incipiente para favorecer la adherencia.
Por estas razones, no es posible dar valores promedio de las características de los hormigones pesados, sino que cada caso debe ser estudiado en forma particular.
El principal uso de los hormigones pesados ha sido como escudo protector contra las radiaciones provenientes de las instalaciones que funcionan en base a elementos radiactivos, tales como las plantas de energía nuclear.
La captación de estas radiaciones depende del tipo de emisión de que se trate, pudiendo indicarse que para las ondas de corta longitud (rayos X, rayos gamma) se necesita la interposición de un elemento de la mayor densidad posible, para lo cual los hormigones pesados de cualquier tipo proveen una solución económica, al permitir disminuir el espesor de la pantalla de protección.
En cambio, la captación de partículas atómicas, como son los neutrones, requiere, además, la presencia de un alto contenido de átomos de hidrógeno en la pantalla, condición que es bien cumplida por los hormigones pesados provenientes de áridos de minerales de hierro hidratado, con un alto contenido de agua de cristalización y hormigones preparados con la mayor dosis de agua posible.
9.4. Hormigón Proyectado
9.4.1. Generalidades
El procedimiento constructivo denominado hormigón proyectado consiste en la colocación de un hormigón o mortero mediante disparo por medios neumáticos contra la superficie que se desea recubrir. La máquina colocadora usada para este objeto, que se señala en la Figura 9.4, consta de una mezcladora que recibe los materiales sólidos componentes del hormigón y alimenta una cámara sometida a presión de aire comprimido, desde la cual se produce el disparo de un chorro continuo de material a gran presión y velocidad a través de una manguera provista de una boquilla especial.
El agua puede ser adicionada en la mezcladora recién mencionada, constituyendo el así llamado “método húmedo” o bien directamente en la boquilla, en el “método seco”.
9.4.2. Colocación del Hormigón Proyectado
Cuando el chorro de hormigón es dirigido hacia una superficie dura y rugosa, y tiene una consistencia adecuada, se adhiere hasta formar una capa que puede autosoportarse, cualquiera sea la inclinación hasta alcanzar un espesor de unos tres centímetros.
De esta manera, si se colocan capas sucesivas en la misma forma, pueden formarse revestimientos de hormigón del espesor que se desee.
Sin embargo, la forma de su colocación incide en que parte del material, constituido por partículas de tamaño superior a 5 mm recubiertas con cemento, rebote y no se adhiera a la superficie a recubrir, motivo por el cual el hormigón que queda en sitio posee una granulometría más fina y una dosis de cemento más alta que las teóricas previstas al dosificarlo. La cantidad de material rechazado oscila entre un 10 y un 30% del peso total de materiales sólidos.
El hormigón proyectado queda sometido a los mismos conceptos generales que se han explicado anteriormente para los hormigones convencionales.
Sin embargo, el proceso descrito para su colocación le confiere ciertas características particulares, que deben necesariamente tenerse en consideración para su adecuado empleo, las cuales se analizan en los párrafos que siguen.
a. Tamaño Máximo. El tamaño máximo y la forma de las partículas del árido grueso deben ser adecuadas para su transporte a través de la manguera y la boquilla del aparato colocador.
Por este motivo, dicho tamaño máximo, para un árido compuesto por partículas de forma regular, no debe exceder los 20 mm.
Por otra parte, el fenómeno de rechazo antes descrito depende en gran medida del tamaño máximo del árido grueso empleado, aumentando con él. Por este motivo, la práctica aconseja disminuir por este concepto el tamaño máximo utilizado, limitándose en la actualidad a valores cercanos a los 10 mm.
b. Preparación de la Superficie de Colocación. Para que el hormigón proyectado se autosoporte sobre la superficie que se está recubriendo durante el lapso en que permanece en estado fresco, es necesario que se cuente con una buena adherencia. Ello obliga a ser especialmente cuidadoso en su limpieza, eliminando todo elemento extraño que pueda dañarla mediante el uso de agua, y si es posible aire a presión y captando y drenando los afloramientos o escurrimientos de agua existentes en el sitio de colocación.
Esta última condición resulta de difícil cumplimiento cuando existe escurrimiento superficial generalizado. En estas condiciones, si no es posible su captación y drenaje, resulta imprescindible el empleo de aceleradores ultra rápidos, que produzcan el endurecimiento del hormigón proyectado apenas colocado, de manera que el agua existente no alcance a afectar su consistencia y adherencia.
Otro cuidado que debe tenerse es la eliminación del material de rechazo producido durante la colocación a medida que ésta avanza, en especial en los sitios donde es susceptible que se acumule, ya que de lo contrario puede quedar recubierto por el hormigón recién colocado, disminuyendo su espesor y adherencia.
c. Dosificación del Hormigón Proyectado. Para su dosificación son válidos los conceptos generales correspondientes al hormigón convencional, siempre que se respeten condiciones adecuadas de tamaño máximo y de trabajabilidad.
El primero ha sido reseñado en un párrafo anterior y en lo que concierne al segundo pueden seguirse las siguientes recomendaciones, basadas en los criterios establecidos en el Método de Faury para dosificación de hormigones descrito en el Capítulo 7:
- Para una fluidez adecuada puede emplearse el coeficiente K correspondiente a una compactación excepcionalmente potente.
- La consistencia puede ser establecida con el valor de M correspondiente a la misma compactación antes señalada, aumentado en dos puntos, para compensar la pérdida de granos finos causada por el rechazo.
- La dosis de cemento debe ser también aumentada en el porcentaje previsible para el rechazo, de acuerdo al procedimiento de colocación que se empleará.
El hormigón proyectado ha encontrado amplia aplicación en la práctica, pudiendo citarse como tales la sustentación de excavaciones subterráneas, el revestimiento de canales de pequeña sección transversal, el hormigonado de bóvedas cáscara, reparaciones superficiales de hormigones defectuosos, etc.
9.5. Hormigonado Bajo Agua
En las oportunidades en que debe colocarse hormigón en sitios inundados y no es posible agotar el agua gravitacionalmente o mediante bombeo, puede ser necesario recurrir a la colocación del hormigón bajo agua.
En estos casos, el procedimiento habitual consiste en el empleo de tubos en forma similar a la descrita en el 5.4.
Sin embargo, dado que en este caso la colocación adquiere algunas características particulares inherentes al hecho de que no existe visibilidad del hormigón en sitio, lo cual impide ejercer un control efectivo que permita corregir los defectos que pudieran producirse, es necesario tomar precauciones especiales de dosificación y colocación, tales como las que se analizan en los párrafos siguientes.
En primer término, la dosificación del hormigón empleado debe considerar las siguientes características generales:
- Alta fluidez, con un asentamiento de cono comprendido entre 15 y 20 cm.
- Consistencia muy cohesiva, con un alto contenido de arena, pudiendo utilizarse para este objeto el coeficiente M del Método de dosificación de Faury correspondiente a compactación nula.
- Tamaño máximo del árido más grueso no superior a 40 mm.
- Dosis de cemento mínima de 350 kg/m³ o, en caso de definirse ésta por resistencia, un 25% superior a la correspondiente por este concepto.
Previamente al inicio de la colocación, debe efectuarse una planificación que establezca el sentido de avance y la cantidad de hormigón a colocar en cada punto de ubicación del tubo o los tubos que se utilicen. La colocación se inicia en cada punto de ubicación del tubo empleando un tapón flotante ubicado en la parte superior del tubo, en la forma que se señala en la Figura 9.5. Una vez lleno el tubo, se levanta unos diez centímetros del fondo para permitir el escurrimiento del hormigón que lo llena, alimentando en forma constante de manera que éste se produzca a boca llena, sin incorporación ni arrastre de aire, y a nivel superior lo más constante posible. El extremo inferior del tubo debe permanecer constantemente embebido en el hormigón depositado en el fondo hasta completar la cantidad prevista.
A continuación, el tubo debe ser desplazado a una nueva ubicación, o bien recomenzar el proceso en un tubo adyacente si se emplean varios, repitiendo el mismo proceso antes descrito.
9.6. Hormigón Compactado con Rodillo Vibratorio
Desde aproximadamente el año 1975 se ha venido utilizando en forma cada vez más extendida la técnica del hormigón compactado con rodillo vibratorio u hormigón rodillado.
Esta técnica consiste básicamente en el empleo de un hormigón de una muy baja fluidez, no medible mediante el asentamiento de cono, por lo que es posible utilizar rodillos vibratorios para su compactación.
Estas características marcan una serie de diferencias con respecto a los hormigones convencionales, las que pueden esquematizarse en la forma que se resume a continuación.
a. Dosificación
Para el hormigón rodillado no son directamente aplicables los métodos de dosificación del hormigón convencional.
En primer término, el tamaño máximo del árido grueso se fija principalmente por condiciones de segregabilidad del hormigón, oscilando éste entre 3/4″ y 3″, según sea la aplicación que se le dará.
Por su parte, para obtener la baja fluidez antes señalada, la dosis de agua normalmente necesaria varía alrededor de las cantidades que se señalan en la tabla siguiente según sea el tamaño máximo empleado en el hormigón:
Dado que no es posible el empleo del asentamiento de cono para medir la fluidez, como referencia debe señalarse que las cantidades señaladas corresponden aproximadamente a un tiempo de 30 a 40 segundos en el plasticímetro VeBe mencionado en 3.2.
Para determinar la granulometría más adecuada para el hormigón puede utilizarse como punto de partida alguna curva de referencia similar a las del hormigón convencional, pero tal que el contenido de partículas de árido grueso mayor que 5 mm no supere, ni que el contenido total de partículas de tamaño inferior a 0.05 mm, incluido el cemento, sea inferior a los valores de la siguiente tabla en primera aproximación:
Estas características del hormigón deben ser verificadas, por lo que antes de su uso en obra debe partirse empleando dosificaciones tentativas y verificar su comportamiento real en terraplenes de prueba, empleando los mismos equipos y técnicas constructivas que se emplearán en la obra.
Esta verificación debe apuntar principalmente a la verificación del grado de compactación obtenido y de su segregabilidad.
b. Métodos Constructivos
Debido a las características antes señaladas, para el hormigón rodillado es posible emplear tanto para el transporte, la colocación y la compactación del hormigón los métodos usados habitualmente para el movimiento de tierras, lo que, unido a métodos potentes de fabricación, como son los de producción continua de hormigón, deriva en la obtención de muy altos rendimientos de construcción.
De esta manera, el proceso constructivo normalmente considera las siguientes etapas:
- Fabricación mediante equipos de producción continua tipo “pug-mill”.
- Transporte mediante camiones tolva, traíllas, cintas transportadoras o similares.
- Esparcido mediante bulldozer en capas de 20 a 40 cm de espesor.
- Compactación mediante rodillo vibratorio de peso estático de diez toneladas.
- Terminación superficial, cuando corresponde, mediante rodillos de neumáticos.
La metodología señalada ha hecho el hormigón rodillado especialmente apto para su empleo en obras masivas, como son las presas gravitacionales y los pavimentos, en las cuales con el desarrollo de procedimientos específicos de diseño y de construcción se ha logrado un uso muy intensivo en este tipo de aplicaciones.
c. Control de Calidad
El principal parámetro a controlar en relación con el hormigón rodillado es su densidad. Para este objeto, posteriormente a la compactación del hormigón se efectúan determinaciones de la densidad en sitio, generalmente empleando densímetros nucleares. De esta manera, es posible establecer el grado de compactación obtenido y, eventualmente, aumentar el número de pasadas del rodillo hasta obtener la densidad mínima prevista.
Por otra parte, durante la ejecución de los ensayos previos para determinación de la compactación óptima en sitio se efectúan ensayos en laboratorio que conduzcan a las mismas densidades, los cuales se emplean posteriormente para medir la incidencia de las variaciones de calidad de los constituyentes del hormigón.
Paralelamente con los ensayos de densidad se realizan ensayos de resistencia, para cuya evaluación se emplean los mismos criterios señalados en el Capítulo 8 para el hormigón convencional.
9.7. Hormigón de Alta Resistencia
La construcción de obras de cada vez mayor envergadura, especialmente en el área de las obras de edificación, ha impulsado la obtención de resistencias cada vez más elevadas en el hormigón.
La literatura técnica sobre esta materia informa que en los países de mayor desarrollo económico como Estados Unidos y Japón ya se está haciendo frecuente el empleo de hormigones con resistencias especificadas cercanas a los 800 kg/cm² o superiores.
Aun cuando el hormigón de alta resistencia no es propiamente un tipo distinto del convencional, requiere del uso de la tecnología del hormigón en su más alto nivel, por lo que es conveniente tener un conocimiento de sus características.
Por definición, un hormigón de alta resistencia es aquel que, estando constituido por los materiales de uso habitual, tiene una resistencia especificada superior a los de producción normal.
En nuestro país, bajo la definición anterior, puede estimarse que un hormigón de alta resistencia es el que tiene una resistencia especificada superior a 500 kg/cm².
Para analizar las condiciones que debe cumplir un hormigón de alta resistencia es conveniente tomar como referencia los mecanismos por los cuales se produce la falla a compresión del hormigón.
En los párrafos siguientes se describen estos mecanismos y se sacan las conclusiones relativas a los hormigones de alta resistencia.
a. Falla por Rotura del Mortero del Hormigón. Para superar este tipo de falla es necesario elevar al máximo posible la resistencia del mortero, para lo cual deben tomarse las siguientes medidas:
- Elegir un cemento que proporcione la mayor resistencia a la edad especificada. Esto plantea la conveniencia de considerar los cementos Portland para este objeto.
- Utilizar la mínima razón agua/cemento con la mínima dosis de cemento posible. Para esta finalidad es importante considerar el empleo de un superplastificador.
- Optimizar el tamaño máximo del árido grueso. Este influye indirectamente sobre la resistencia del mortero al inducir concentraciones de tensiones. Este punto debe ser evaluado cuidadosamente al estudiar un hormigón de alta resistencia, pues la experiencia indica que este óptimo está comprendido entre 3/8″ y 1″.
- Cuidadosa compactación para eliminar el aire normalmente atrapado en el hormigón.
- Emplear una arena de granulometría gruesa, resultando adecuado para este objeto una que se acerque al límite superior aceptado en NCh 163.
b. Falla por Adherencia entre el Árido Grueso y el Mortero. Este aspecto es el que resulta más difícil de mejorar. Para ello puede visualizarse que el árido grueso presenta las siguientes características generales:
- Superficie rugosa, preferentemente obtenidos por chancado.
- Superficie limpia.
- Buena forma, preferentemente cúbica.
- Módulo de elasticidad similar al del mortero del hormigón.
- Áridos de buena calidad, pero no excesivamente duros.
c. Falla por Rotura del Árido Grueso. Esta falla es menos común y para preverla es necesario que el árido grueso presente una adecuada resistencia a la compresión. A título referencial puede considerarse como adecuado que el árido presente una resistencia algo superior a la especificada para el hormigón.
Las condiciones señaladas indican adicionalmente que la mantención de las características exigidas a un hormigón de alta resistencia hacen necesario un permanente control de calidad, pues, especialmente cuando la resistencia especificada es alta, cualquier falla en el cumplimiento de esas condiciones pone en peligro su mantención en forma permanente.
9.8. Hormigón Preparado
La construcción de una obra de hormigón puede realizarse directamente por el constructor o bien subcontratando la ejecución de algunos de los procesos que han sido analizados en este mismo texto.
De estos procesos, está siendo habitual la contratación de la producción del hormigón con empresas especializadas en el rubro, de las cuales existen ya varias en nuestro país que atienden en diferentes ciudades y que en el año 1991 superaron el millón de metros cúbicos de producción.
Dada la magnitud que este servicio ha alcanzado, ha sido sometido a normalización a través de NCh 1934 a partir de 1990, en particular en lo que concierne a sus aspectos técnicos, pues la adopción de este procedimiento de suministro implica varias consecuencias para la ejecución de la obra, aspectos que deben ser analizados con respecto a lo que significa la autoproducción. Entre ellos pueden mencionarse:
a. Costo del Hormigón Preparado. En general, esta comparación es difícil, puesto que existen diversos aspectos que no son fáciles de ponderar, pero que tienen incidencia significativa en el costo, tales como:
- Simplificación del costo del transporte interno.
- Ganancia de espacios para la ejecución de la obra.
- Simplificación en las labores de administración y supervisión de la obra.
- Disminución en instalaciones para el personal.
- Disminución de imprevistos.
- Disminución del costo del control de calidad.
En todo caso, si todos los factores son debidamente ponderados, la experiencia real indica que el costo del Hormigón Preparado es competitivo con el producido en obra, particularmente si el consumo de hormigón es importante.
b. Calidad del Hormigón Preparado. En este aspecto resulta evidente que la industrialización del proceso que representa la producción masiva de hormigones permite, por una parte, mecanizar y automatizar todas las etapas del proceso y también efectuar controles de calidad más sistemáticos e intensivos que lo que normalmente es posible al efectuar la producción en la obra, puesto que a las empresas productoras de Hormigón Preparado les resulta proporcionalmente menos gravoso destinar recursos para estos rubros, motivo por el cual la calidad del Hormigón Preparado alcanza normalmente un adecuado nivel de garantía para el usuario.
De todas maneras, NCh 1934 estipula que el proveedor del hormigón debe llevar un registro continuo de su propio control de calidad de resistencias.
Ello permite considerar las características de producción del proveedor en la evaluación global de la calidad del hormigón suministrado. Ello se hace a través del concepto de desviación normal ponderado establecido por NCh 1934, calculada a partir de las desviaciones normales de todas las clases de hormigón producidos por el proveedor, mediante la expresión:
sp=∑(ni⋅si2)∑nis_p = \sqrt{\frac{\sum (n_i \cdot s_i^2)}{\sum n_i}}sp=∑ni∑(ni⋅si2)
en la cual:
- sps_psp es la desviación normal ponderada.
- nin_ini es el número de muestras de cada clase de hormigón.
- sis_isi es la desviación normal de cada clase de hormigón.
El valor de sps_psp debe ser considerado en la evaluación estadística del cumplimiento de la resistencia especificada del hormigón suministrado, de acuerdo al criterio de evaluación por el número total de muestras establecido en NCh 1998, según se describió en 8.2.2 a, considerando el valor del parámetro ttt correspondiente a un número mayor de 30 muestras allí indicado.
c. Coordinación entre Constructor y Proveedor. Este es un aspecto de gran importancia, que debe ser debidamente sopesado al contemplar el empleo del Hormigón Preparado, puesto que el hecho de fabricar el hormigón en un sitio distinto al de la obra implica necesariamente un tiempo de transporte entre ambos y un tiempo de descarga del hormigón en la obra.
De acuerdo a NCh 1934, el tiempo total ocupado no debe exceder de dos horas, de tal manera que necesariamente la obra debe estar preparada para la recepción sin demoras.
La recepción del hormigón debe, además, quedar sujeta a una serie de formalidades en lo relativo al registro de la entrega, cuyos aspectos están también regulados detalladamente por NCh 1934, la que puede ser consultada al respecto.
Por otra parte, el proveedor debe disponer de los recursos necesarios de recepción y despacho de los pedidos para entregar el suministro oportunamente.
De acuerdo a los conceptos resumidos en los párrafos anteriores, puede verse que el empleo del Hormigón Preparado representa ventajas de calidad a un costo adecuado para el usuario, pero implica también responsabilidades compartidas que deben ser necesariamente asumidas por ambas partes para lograr la mayor eficiencia en su utilización.
9.9. Ferrocemento
La tecnología del ferrocemento es tan antigua como el hormigón armado, pues constituye la metodología empleada por Joseph Lambot para sus primeras patentes de hormigón armado en 1852. Sin embargo, sólo adquirió su actual desarrollo a partir de 1945, en que Pier Luigi Nervi la adoptó como solución para la construcción de navíos y edificios de gran envergadura.
La fabricación del material ferrocemento consiste básicamente en la colocación de un mortero plástico ya sea manual o mecánicamente sobre mallas de acero convenientemente dispuestas, de manera que puedan sustentar el mortero y éste penetre en su interior y las recubra totalmente. Con el procedimiento descrito, si, además, las mallas son dispuestas de manera que tengan la forma del elemento que se desea construir, es posible obtener directamente terminados elementos de formas complejas, sin necesidad de recurrir a moldajes complicados.
Esta última es precisamente la característica que hace interesante la aplicación de este sistema constructivo, con el cual se han hecho numerosas aplicaciones, algunas de importante magnitud, entre las cuales pueden mencionarse:
- Elementos prefabricados para viviendas, edificios, galpones y recintos para reunión de personas.
- Silos y estanques para almacenamiento de granos y agua, respectivamente.
- Embarcaciones y navíos de diferentes dimensiones.
- Estructuras para muelles y puertos tanto flotantes como submarinas.
- Elementos decorativos y artísticos, tales como esculturas y muebles.
En los párrafos que siguen se describen los principios básicos que rigen su aplicación.
a. Características de los Materiales. Tal como se indicó anteriormente, el ferrocemento está compuesto principalmente por un mortero colocado sobre armaduras de acero.
El mortero está constituido por los materiales que lo conforman habitualmente, es decir, cemento, arena, agua y aditivos, los cuales deben cumplir en principio las características señaladas en el Capítulo 2 para los materiales componentes de los hormigones.
Por su parte, para las armaduras se utilizan dos tipos de materiales:
- El acero normal para hormigón armado, el cual debe, en consecuencia, cumplir la Norma NCh 204.
- Mallas de alambre prefabricadas de diversas disposiciones, tales como:
- Mallas de alambre tejido, hexagonales y cuadradas.
- Malla soldada, cuadrada o rectangular.
- Malla de metal desplegado.
- Malla Watson, consistente en alambres longitudinales rectos, sujetos mediante alambres transversales ondulados.
Las mallas de alambre están normalizadas en nuestro país por NCh 218, pero ella no abarca en su totalidad las señaladas anteriormente, por lo que para su empleo puede tomarse como referencia las normas extranjeras pertinentes, tales como las ASTM.
b. Procedimiento Constructivo
Tal como se indicó anteriormente, la primera fase de la aplicación de este procedimiento constructivo incluye la colocación de las armaduras que van a ser embebidas posteriormente con mortero.
Las armaduras utilizadas para este objeto son de tres tipos principales:
- Las armaduras estructurales, es decir, las necesarias por razones de diseño de la pieza en construcción.
- Armaduras de soporte suplementarias, llamadas también armaduras discretas, que están también constituidas por acero de tipo estructural de pequeño diámetro, generalmente entre 4 y 12 mm. Complementan el rol de las armaduras estructurales, pero su papel principal es servir de soporte a las mallas que se describen en el párrafo siguiente.
- Mallas del tipo de las descritas en el punto a), llamadas también armaduras difusas, que van uniformemente distribuidas en varias capas en la masa del elemento, las cuales sirven de soporte al mortero que rellena finalmente la pieza, apoyándose en las armaduras de soporte.
Su cantidad debe ser fijada de manera que, por una parte, proporcione un soporte adecuado al mortero, pero dejando los huecos necesarios para que éste penetre y rellene con facilidad el espacio interior.
Deben ir, además, firmemente adheridas a las armaduras de soporte mediante amarras de alambre espaciadas a no más de 30 cm entre sí o mediante puntos de soldadura, de manera de constituir un conjunto que mantenga inalterable su posición durante la colocación del mortero. Su cuantía oscila entre 1 y 8% según sea la magnitud de la pieza a construir.
Una vez colocadas las armaduras, se procede a la aplicación del mortero.
Este debe ser dosificado en una proporción cemento/arena = 1:1.5 o 2.5 en peso, la cual se elige de manera de tener una razón agua/cemento que, asegurando la fluidez necesaria para permitir la fácil penetración del mortero, permita obtener la resistencia especificada para el mortero.
Su colocación se efectúa generalmente en forma manual, depositando el mortero sobre las mallas de armadura difusa y presionando con una llana, para lograr la mayor compacidad posible. Esta colocación puede efectuarse en una o dos etapas.
En el primer caso, el mortero atraviesa todo el espesor del elemento, partiendo desde una cara hasta aparecer por la opuesta.
En el método en dos capas, el mortero se coloca desde una cara hasta aproximadamente la mitad del espesor, completando la colocación del resto aproximadamente una semana después de colocada la primera.
La terminación superficial se obtiene alisando la superficie en forma manual o bien con el empleo complementario de moldes provisorios mientras se compacta.
La compactación del mortero se efectúa por vibración, para eliminar al máximo posible el aire atrapado, y se complementa con compactación manual durante la colocación.
La metodología descrita puede ser aplicada directamente en sitio o bien para la construcción de elementos prefabricados, lo cual aumenta el grado de sus posibilidades de aplicación.
