10.1 Introducción
Numerosos ensayos se han desarrollado para determinar las propiedades del hormigón proyectado en estado fresco y endurecido. La experiencia en el uso regular de estos métodos aumenta la confiabilidad de los resultados. En Chile, los ensayos definidos para hormigón proyectado no están completamente normalizados y se han adaptado de la experiencia extranjera o de recomendaciones de proveedores. Es fundamental que el laboratorio encargado de los ensayos esté acreditado y que sus técnicos estén capacitados y certificados por organismos competentes.
El Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (ICH) desarrolla programas de capacitación y certificación en ensayos y supervisión de proyectos de shotcrete, mejorando las capacidades de técnicos y profesionales. En esta guía se recomiendan los métodos de ensayo más adecuados, siguiendo prácticas de la industria nacional e internacional (Europa, Australia). En la bibliografía se encuentra un listado de normas aplicables.
Los ensayos se agrupan según el estado del hormigón: fresco, en fraguado inicial (resistencia temprana) y endurecido. También se incluyen ensayos para verificar otros requisitos del hormigón ya colocado o de la faena asociada. Para cada ensayo se citan normas chilenas, ASTM, UNE u otras reconocidas internacionalmente.
10.2 Métodos para la medición del hormigón fresco
Para realizar los ensayos en hormigón fresco, se debe extraer una muestra desde el medio de transporte, según NCh171 o ASTM C172. Se recomienda una cantidad no inferior a 30 litros; una carretilla estándar suele ser suficiente para los ensayos recomendados.
10.2.1 Asentamiento de cono
La docilidad del hormigón proyectado se mide igual que en el hormigón convencional, conforme a NCh1019 o ASTM C143. El aparato de ensayo (cono troncocónico) se coloca en un terreno liso y húmedo. El hormigón se coloca en tres capas, cada una compactada con 25 golpes de varilla de acero. Tras enrasar la superficie, se levanta el cono verticalmente en unos 2,5 minutos. El descenso del hormigón se mide como “asentamiento” y se expresa en cm (norma chilena) o mm (ASTM).
10.2.2 Ensayo de la mesa de sacudidas
Normado bajo UNE-EN 12350-5, este ensayo determina la consistencia del hormigón fresco midiendo el esparcimiento sobre la mesa de sacudidas. El hormigón se vierte en un recipiente cónico en dos capas, se compacta y se enrasa. Tras retirar el recipiente, la mesa se levanta y deja caer 15 veces. Se mide la dimensión máxima del hormigón esparcido en dos direcciones. Este método permite observar el “asentamiento dinámico” y las características que el hormigón podría desarrollar en la línea de bombeo.
10.2.3 Temperatura del hormigón
Normado bajo ASTM C1064, este método mide la temperatura del hormigón fresco. La medición debe hacerse en un contenedor donde el sensor esté cubierto al menos 10 cm en todas las direcciones. La temperatura registrada es representativa solo del momento del ensayo.
10.2.4 Densidad del hormigón fresco
Las normas NCh1564 y ASTM C138 establecen los procedimientos para determinar la densidad aparente y el rendimiento del hormigón fresco. El método consiste en llenar un recipiente en tres capas (compactadas con varilla) o dos capas (si se usa vibrador), enrasar y pesar. La densidad normal del hormigón varía entre 2.100 y 2.500 kg/m³.
10.2.5 Contenido de aire
La norma ASTM C231 permite determinar el contenido de aire en el hormigón fresco mediante el método de presión. Este ensayo es importante, ya que los aditivos incorporadores de aire pueden mejorar el bombeo y la durabilidad del hormigón, especialmente en zonas expuestas a ciclos de hielo y deshielo.
10.2.6 Contenido de fibras
Normado bajo UNE-EN 14488-7, este método determina el contenido de fibras en el hormigón proyectado a partir de una muestra fresca o endurecida. Para fibras poliméricas, solo es apropiado el método con muestra fresca; para fibras de acero, ambos métodos son válidos. El resultado se expresa como peso de fibras por metro cúbico de hormigón proyectado. La dispersión de la fibra durante la proyección y la toma de muestras puede afectar los resultados.
10.3 Métodos de medición de la resistencia temprana
10.3.1 Generalidades
Las muestras en cilindros y testigos no son adecuadas para medir la resistencia a compresión antes de las 48 horas. Existen métodos indirectos para medir la resistencia temprana, útiles para evaluar la capacidad del shotcrete para soportar terrenos inestables y calcular el tiempo de reingreso seguro al área de trabajo.
10.3.2 Penetrómetro de aguja
Este método mide la fuerza necesaria para empujar una aguja de 3 mm de diámetro hasta 15 mm de profundidad en el hormigón. El penetrómetro indica la fuerza realizada, que se convierte en resistencia a compresión mediante una curva de conversión. Se requieren al menos 10 lecturas rápidas, registrando el tiempo de inicio y término del ensayo.
10.3.3 Hincado del clavo – pistola Hilti
Se hinca un clavo en el hormigón proyectado y se mide la profundidad de penetración y la fuerza de extracción. La relación entre ambas permite estimar la resistencia a compresión. Se recomienda el equipo Hilti DX450. Se deben disparar al menos 10 clavos correctamente insertados, con una distancia mínima de 80 mm entre ellos.
10.3.4 Extracción y ensayo de testigos
Permite medir la resistencia del hormigón a partir de aproximadamente 10 MPa. Se extraen testigos perforados según NCh1171 y se ensayan a compresión.
10.4 Métodos de medición de la resistencia en hormigón endurecido
10.4.1 Tenacidad medida como absorción de energía (Joules)
La tenacidad mide la resistencia del hormigón después de la aparición de una grieta, evaluando la capacidad de absorción de energía. Se determina como el área bajo la curva carga-deformación en Joules.
- Panel cuadrado EN 14488-5: Panel de 600 x 600 x 100 mm, apoyado en los cuatro bordes y cargado en el centro. Se preparan al menos tres muestras, cada una con dos pruebas exitosas. Las probetas se curan por 3 días antes del ensayo.
- Panel redondo ASTM C1550: Panel de 800 mm de diámetro y 75 mm de espesor, apoyado en tres pivotes y cargado en el centro. Se preparan al menos tres muestras por lote. La energía absorbida se toma como la capacidad para redistribuir el esfuerzo tras el agrietamiento.
10.4.2 Resistencia a la flexión y resistencia residual
La resistencia a la flexión (módulo de ruptura) se determina en vigas aserradas de paneles o de la obra, preferentemente de 100 x 100 x 350 mm o 150 x 150 x 500 mm (ASTM C1140, ASTM C78, ASTM C1609). Las vigas EN 14488-3 (125 x 75 x 600 mm) son prácticas para recubrimientos de shotcrete de espesor menor a 100 mm. Se requieren al menos tres probetas por muestra.
10.4.3 Resistencia a la adherencia
La adherencia entre el hormigón proyectado y el sustrato se mide mediante métodos como el de la guía EFNARC (extracción de un testigo en tracción directa) o la norma sueca SS 137243 (dos perforaciones concéntricas y extracción con carga concéntrica).
10.4.4 Resistencia a ciclos de hielo y deshielo
La resistencia a la congelación y descongelación se determina según ASTM C666. Si se espera exposición a sal, se utiliza ASTM C672. Un contenido de aire adecuado asegura buen desempeño frente a estos ciclos.
10.4.5 Medición de la proyección y rebote
Reducir el rebote es clave para la eficiencia y economía. El rebote depende de la experiencia del operador, dirección de proyección, presión de aire, diseño de la mezcla, propiedades del hormigón y condición del sustrato. El rebote se mide recogiendo el material rebotado en una lona y pesándolo, comparando con la masa proyectada.
10.4.6 Control del espesor
El espesor es fundamental para la fortificación. La norma EN 14488-6 recomienda perforar al menos cinco agujeros en una cuadrícula y medir la profundidad. También se pueden usar equipos topográficos o escáner láser para visualizar diferencias de espesor.
10.4.7 Penetración de agua
La impermeabilidad se mide según NCh2262, extrayendo un testigo de 150 mm de diámetro y exponiéndolo a presiones de agua crecientes. Se mide la profundidad de penetración tras el ensayo.
10.4.8 Compatibilidad del cemento aditivo
La guía EFNARC recomienda verificar la compatibilidad entre el acelerante y el cemento mediante el ensayo de tiempo de fraguado con el aparato de Vicat, usando pastas de cemento con y sin aditivo.
