El hormigón proyectado está constituido por cemento, árido fino (arena) y árido grueso (hasta 10 mm), agua, aditivos y eventualmente adiciones finas complementarias como la microsílice. La relación a/c (agua/cemento) es un parámetro importante, especialmente en especificaciones tradicionales de durabilidad, aunque en Chile se está reemplazando por mediciones directas de permeabilidad.
4.1 Cemento
El cemento normalmente utilizado es el cemento portland puzolánico o portland siderúrgico de alta resistencia, que debe cumplir con la norma NCh148.
4.2 Materiales finos complementarios
4.2.1 Microsílice
La microsílice o humo de sílice (silica fume) es una forma de sílice amorfa, finamente dividida, que se puede añadir para mejorar propiedades en estado fresco y/o endurecido. Sus beneficios incluyen mayor durabilidad, reducción de la permeabilidad, menor rebote, mejor adherencia, mayor capacidad de bombeo y cohesión, permitiendo capas más gruesas. La dosis típica es de 5% a 10% en peso respecto al cemento, pero se recomienda consultar a un especialista para cada aplicación.
4.3 Áridos
Los agregados deben cumplir con la norma NCh163 y clasificarse según la granulometría recomendada. Se pueden usar granulometrías fuera de NCh163 si se demuestra que cumplen con el comportamiento requerido. Arenas más finas aumentan la retracción, mientras que arenas gruesas aumentan el rebote. Es fundamental ensayar los áridos antes de su uso. Consulta la tabla 4.1 para los requisitos establecidos en la norma.
4.4 Agua de mezclado
La calidad del agua de mezclado afecta significativamente el comportamiento del hormigón proyectado. Debe cumplir con la norma NCh1498, siendo ideal el uso de agua potable. Si no está disponible, se requieren pruebas adicionales. Contenidos de sólidos disueltos superiores a 3000 ppm pueden afectar la durabilidad. Puede ser necesario usar agua refrigerada o calentada para controlar la temperatura del hormigón durante el mezclado.
4.5 Aditivos químicos
Los aditivos químicos deben cumplir con la norma NCh2182. Si ciertas características no están cubiertas, se recomienda considerar normas ASTM o UNE. Los ensayos de desempeño deben realizarse con mezclas de prueba y comparar los resultados con mezclas patrón. Si se usan varios aditivos, se debe probar su compatibilidad antes de su uso.
Los aceleradores y otros aditivos deben ser dosificados con sistemas mecánicos calibrados y no exceder las dosis recomendadas. La readición de aditivos tiene efectividad decreciente con el tiempo. Los aditivos deben almacenarse según las indicaciones del proveedor, en espacios cerrados y controlados en temperatura, con control de lote y vencimiento.
Existen cuatro categorías principales de aditivos químicos para hormigón proyectado, que se utilizan para mejorar aspectos como la capacidad de bombeo, el control del fraguado, la hidratación y la resistencia.
4.5.1 Reductores de agua de bajo rango
Se utilizan para mejorar la trabajabilidad y/o reducir la relación agua/cemento. Pueden retrasar el fraguado, por lo que se recomienda consultar al fabricante y realizar ensayos específicos.
4.5.2 Reductores de agua de alto rango (hiperplastificantes)
No están incluidos en la norma NCh2182, por lo que su uso queda a criterio del proveedor y la constructora. Permiten usar relaciones agua/cemento muy bajas, logrando mayores resistencias y mejor trabajabilidad. Se añaden normalmente solo en hormigón proyectado por vía húmeda, en dosis de 0,5% a 2% del peso del cemento.
4.5.3 Aditivo controlador de hidratación
Permiten mantener la trabajabilidad del hormigón durante largos periodos, cubriendo los granos de cemento y deteniendo temporalmente la hidratación. La hidratación puede reactivarse con un acelerante de fraguado. Es importante remezclar el hormigón antes de su uso para evitar segregación.
4.5.4 Acelerantes
Se utilizan para acelerar el fraguado y el desarrollo de resistencia inicial. Deben ser tipo álkali-free y no cáusticos, con pH cercano a 3, para mayor seguridad. Los acelerantes pueden reducir la resistencia a largo plazo, por lo que es importante controlar las dosis y usar la cantidad mínima necesaria. Las dosis varían entre 3% y 8% del peso del cemento. Los acelerantes para hormigón proyectado y para hormigón moldeado son diferentes y no deben confundirse.
Los acelerantes modernos tipo libre de álcalis (alkali-free) son preferidos por seguridad y durabilidad. Los acelerantes alcalinos pueden causar quemaduras y están siendo reemplazados. Los acelerantes para hormigón moldeado no son lo suficientemente rápidos para aplicaciones sobre cabeza. Tanto los acelerantes basados en aluminato de calcio como en sulfato de aluminio promueven la rápida formación de cristales de etringita, lo que puede comprometer la durabilidad si se usan en exceso.
4.5.5 Otros aditivos: Sílice coloidal / Nanosílice
La sílice coloidal o nanosílice es una forma sintética de sílice amorfa, de tamaño nanométrico, que mejora la cohesión, reduce la segregación y exudación, mejora la bombeabilidad y reduce el rebote. Además, disminuye la permeabilidad y aumenta la durabilidad y resistencia, especialmente a edades tempranas. La dosis recomendada varía entre 0,5% y 1,5% del peso del cemento.
4.6 Fibras de refuerzo
Concepto: Según ASTM C1116, una fibra es un filamento alargado y esbelto, en forma de manojo, malla o hebra, de material natural o manufacturado, distribuido en el hormigón fresco.
Clasificación de fibras:
- Tipo I: Fibras de acero (inoxidable, de aleación o al carbón).
- Tipo II: Fibras de vidrio (deben ser resistentes a los álcalis).
- Tipo III: Fibras sintéticas (como polipropileno virgen).
Las fibras suelen ser cortas (hasta 65 mm) y delgadas (menos de 1 mm de diámetro), con alta capacidad a la tracción. Se añaden para mejorar la resistencia al impacto y controlar la retracción, pero su función principal es proporcionar capacidad de carga después de la fisuración, usando macro fibras de acero o sintéticas. Generalmente, no aumentan la resistencia a la tracción o flexión de la matriz con dosificaciones normales.
Ventajas de las fibras frente a la malla de acero:
Distribución más uniforme del refuerzo, mayor economía, reducción del rebote, mejor compactación, mayor eficiencia en perfiles irregulares, y simplificación logística y de seguridad.
Las características de las fibras que afectan el comportamiento del hormigón proyectado son: relación de aspecto (longitud/diámetro), resistencia a la tracción, forma y dosis (kg/m³). Si el comportamiento post-fisuración es relevante, el criterio principal a especificar es la tenacidad.
Materiales típicos de refuerzo de fibra:
Alambre de acero, láminas de acero cortadas o polipropileno (monofilamento o fibrilado). También se usan, aunque menos comúnmente, nylon, vidrio y carbono.
Las fibras pueden clasificarse como estructurales (acero y macro fibras sintéticas) y no estructurales (micro fibras sintéticas). El comportamiento post-fisura estructural debe especificarse en términos de tenacidad. Las micro fibras sintéticas se usan para controlar el agrietamiento por retracción plástica y reducir el rebote, además de contribuir a la liberación de gases y reducir el desconche bajo cargas de fuego. La dosificación de micro fibras sintéticas suele ser de 1 a 2 kg/m³.
Aunque no se recomienda especificar el recuento de fibras, la verificación de la adición real puede hacerse mediante ensayos de lavado o recuento en testigos triturados (solo para fibras metálicas).
4.7 Malla de acero o armadura
Al igual que en el hormigón convencional, el refuerzo de acero se utiliza cuando se requiere que el hormigón proyectado resista esfuerzos de tracción. La cantidad de armadura necesaria debe calcularse según los códigos de diseño. El tamaño de malla recomendado es de un mínimo de 50×50 mm o 100×100 mm de espaciado. Se obtiene una estructura más robusta cuando el acero de refuerzo está diseñado y colocado para causar la menor interferencia con la colocación del hormigón. Se deben usar diámetros de barra reducidos (máximo 16 mm) para facilitar el encapsulamiento. Si se requieren barras de mayor diámetro, se debe tomar especial cuidado en envolverlas con el hormigón proyectado. El refuerzo debe estar apoyado y separado de la superficie a proyectar al menos 25 mm, o según los requisitos de recubrimiento de los planos de diseño. Para evitar la vibración de las barras durante la proyección, estas deben estar amarradas rígidamente en su lugar.
