Las propiedades del hormigón proyectado se pueden especificar y medir utilizando los siguientes parámetros.
3.1 Docilidad
La docilidad se mide utilizando el ensayo de asentamiento de cono, que corresponde al descenso del hormigón en estado plástico colocado en un cono de metal normalizado. Tras llenar, compactar y levantar el cono según las normas ASTM C143 o NCh 1019, se obtiene el valor de docilidad. En la práctica, la docilidad se usa como un indicador aproximado de la trabajabilidad, pero para hormigón proyectado no debe considerarse como indicador de la capacidad de bombeo o proyección de la mezcla.
El asentamiento es principalmente un indicador de la consistencia y uniformidad entre lotes. La magnitud absoluta del asentamiento requerido depende de las características del proyecto. Mezclas con asentamiento bajo (60–100 mm) son adecuadas para aplicaciones sin acelerantes, mientras que asentamientos mayores (180–220 mm) se usan cuando se emplean acelerantes de fraguado. La docilidad puede ajustarse mediante reductores de agua o superplastificantes, sin afectar la resistencia a los 28 días.
Factores como la adición de fibras, temperatura ambiente, tiempo desde el mezclado, granulometría de los áridos y aditivos afectan el asentamiento. La pérdida de docilidad por fibras no indica necesariamente una reducción en la capacidad de colocación.
3.2 Resistencia a la compresión
La principal propiedad especificada para el hormigón proyectado es la resistencia a la compresión, que mide la capacidad del material frente a una fuerza de aplastamiento axial. Esta propiedad es un indicador de la calidad del hormigón, aunque solo está indirectamente relacionada con otras propiedades como tenacidad, permeabilidad y durabilidad.
Es importante distinguir entre la resistencia antes y después de la colocación. La resistencia puede verse afectada por variables como temperatura, adición de acelerantes, técnica de proyección y curado. La resistencia de diseño debe basarse en el comportamiento in situ, siendo los testigos extraídos en obra la medida más apropiada.
No se debe determinar la resistencia a la compresión proyectando hormigón en moldes cilíndricos, ya que esto puede causar recolección de rebote. La diferencia de resistencia entre hormigón moldeado y proyectado debe determinarse mediante ensayos de pre-construcción, tolerándose generalmente una variación del 20%. La resistencia a la compresión depende fuertemente de la relación agua/cemento, que varía según el tipo de aplicación y método de proyección.
3.3 Resistencia temprana
El shotcrete para soporte de rocas o suelos, especialmente en túneles, debe alcanzar una resistencia mínima a edad temprana, a menudo dentro de las primeras horas tras la proyección. Existen métodos indirectos, como el uso de penetrómetros, para estimar esta resistencia, ya que los testigos y cilindros suelen ser inadecuados para edades tempranas.
3.4 Resistencia a la flexión
El shotcrete está solicitado en flexión en la mayoría de sus aplicaciones, como estabilización de taludes, túneles o piscinas. La resistencia a la flexión, o módulo de rotura, corresponde a la tracción máxima en la fibra extrema de una viga bajo carga puntual. Suele ser entre 7% y 15% de la resistencia a la compresión y se mide con vigas cargadas en los tercios. Si se requiere tenacidad post-fisuración, puede no ser necesario especificar la resistencia a la flexión.
3.5 Tenacidad
La tenacidad mide la resistencia del hormigón después de la fisuración, especialmente en hormigón proyectado reforzado con fibra. Se evalúa en términos de capacidad de carga residual o absorción de energía, normalmente mediante ensayos en vigas o paneles. La tenacidad depende principalmente del contenido y tipo de fibra, pero también de la calidad de la matriz.
En Australia y América del Norte se utiliza la prueba del panel redondo (ASTM C1550), mientras que en Europa se emplean las normas EN 14488-3 y EN 14488-5. Los valores requeridos dependen de la aplicación y deben ser especificados por un ingeniero o experto geomecánico.
En minería, es común especificar el comportamiento en términos de resistencia a partir de pruebas de panel, mientras que en obras civiles se definen valores para anchos de fisura bajos.
3.6 Densidad (masa / unidad de volumen)
La densidad es un indicador de la calidad del hormigón proyectado, normalmente entre 2.200 y 2.400 kg/m³. Sin embargo, no es un buen indicador del nivel de compactación sin datos históricos. La variación relativa entre la densidad del hormigón proyectado y la de probetas moldeadas indica la calidad de la proyección, debiendo ser mayor al 98%. Una compactación insuficiente reduce significativamente la resistencia.
3.7 Módulo de elasticidad
El módulo de elasticidad (Ec), o Módulo de Young, mide la rigidez mecánica del hormigón proyectado, situándose generalmente entre 25 y 30 GPa al año de edad. El uso de acelerantes reduce la rigidez. El módulo depende del tipo de agregado grueso y rara vez se especifica en aplicaciones de hormigón proyectado.
3.8 Retracción por secado
La retracción por secado es la reducción en longitud del hormigón al perder humedad. Depende del contenido de agua, tipo y tamaño de los agregados y proporciones de la mezcla. El hormigón proyectado suele tener mayor retracción que el hormigón convencional, lo que puede requerir juntas de control más cercanas.
3.9 Fluencia lenta (Creep)
La fluencia lenta es la deformación en el tiempo bajo carga. Se expresa como un coeficiente respecto a la deformación elástica inicial. El hormigón proyectado suele tener mayor fluencia que el hormigón moldeado debido a su mayor contenido de pasta. Una mezcla bien diseñada, con baja relación agua/cemento, tendrá una fluencia similar a la de hormigones tradicionales de buena calidad.
3.10 Coeficiente de expansión térmica
El coeficiente de expansión térmica indica cuánto se expande o contrae el hormigón con los cambios de temperatura. Normalmente se estima en 11 μstrain/ºC. Este valor depende principalmente del agregado grueso y su contenido de sílice.
3.11 Durabilidad
3.11.1 Generalidades
La durabilidad es la capacidad del hormigón proyectado para resistir influencias agresivas del entorno, como clima, temperaturas extremas, agua de mar, productos químicos, impacto y abrasión. El shotcrete puede tener una durabilidad comparable al hormigón convencional, aunque el uso de altas dosis de acelerante puede ser perjudicial si no se considera en el diseño de la mezcla.
3.11.2 Contenido de cloruro y sulfato
Los cloruros pueden estar presentes por agregados contaminados, agua de mar o aditivos, afectando la corrosión del refuerzo y la retracción. Los sulfatos pueden provenir de los materiales componentes y afectar la solidez, tiempos de fraguado y resistencia a edades tardías.
3.11.3 Permeabilidad del shotcrete
La permeabilidad mide la resistencia al paso de gases o líquidos. Se suele medir mediante la profundidad de penetración de agua, según normas DIN 1048 Parte 5 o NCh 2262. La profundidad máxima permitida varía entre 30 y 50 mm, con una variabilidad normal de 15 a 20 mm.
3.11.4 Absorción de agua y ensayos de compactación
La absorción es la cantidad de agua que el hormigón absorbe a través de vacíos y poros. Es una medida indirecta del volumen de vacíos y se utiliza para comprobar el grado de compactación in situ, generalmente en testigos extraídos de paneles de prueba.
3.11.5 Reactividad álcali-sílice (ASR)
La reacción álcali-sílice ocurre entre sílice reactiva del agregado y álcalis del cemento, formando un gel que puede hincharse y causar fisuración. El uso de cementos con adiciones ayuda a reducir este fenómeno.
3.11.6 Aguas ácidas
El deterioro por aguas ácidas (pH 6 o menor) resulta de la reacción entre ácidos y el hidróxido de calcio del cemento. Los cementos con adiciones suelen comportarse mejor, pero ningún cemento resiste ataques prolongados con pH 3 o menor, requiriendo barreras especiales de protección.
3.12 Unión al sustrato
La resistencia de la unión entre el hormigón proyectado y el sustrato depende de muchas variables, incluyendo el tipo y condición del sustrato. La superficie debe estar limpia y sin residuos para maximizar la adherencia. La preparación por hidrolavado y el uso de agentes promotores pueden mejorar la adherencia.
No se recomienda especificar una resistencia mínima de adherencia, sino un método de preparación de la superficie. Internacionalmente, se recomienda el método de prueba de adherencia de EFNARC. La adherencia de un revestimiento sobre un sustrato que se deforma se reducirá a cero con el tiempo, por lo que se suelen usar pernos entre el revestimiento y el sustrato.
