Categoría: construcción

Hormigón precolocado: Prepakt y Colcrete

Figura 1. Hormigón precolocado. https://mvalarezo.files.wordpress.com/2014/01/fierro_valarezo.pdf

El hormigón precolocado, también llamado hormigón inyectado o «empaquetado previo», es un procedimiento de construcción que consiste en disponer inicialmente áridos gruesos en el encofrado o molde previsto y, posteriormente, rellenar los huecos. Para obtener un hormigón de calidad, es fundamental asegurar el relleno completo de todos los espacios, evitar la separación debida a la retracción del árido precolocado, prevenir la segregación y garantizar la retención adecuada de la humedad en la mezcla. Además, se requiere una fluidez óptima que evite obstrucciones en los conductos de inyección.

En la última etapa de la década de los cuarenta del siglo pasado, se alcanzó un hito significativo con la introducción de morteros de tipo coloidal, que lograron una dispersión eficaz de las partículas en la fase líquida y una estabilidad óptima tras la inyección. Estas suspensiones coloidales se lograban mediante métodos químicos, como en el caso de Prepakt, o bien mediante procesos mecánicos, como los empleados en Colcrete o Colgrout.

En el procedimiento Colcrete, el mortero se batía en una máquina para laminarlo y evitar la formación de racimos de partículas de cemento, lo que permitía obtener una suspensión uniforme. Por otro lado, en el hormigón Prepakt, el mortero estaba compuesto por cinco elementos: cemento, arena, agua, un agente químico y un polvo mineral o fíller con características fisicoquímicas específicas. El agente químico se utilizaba en cantidades mínimas para conferir al mortero una suspensión coloidal altamente fluida, inducir una ligera incorporación de aire y reducir la retracción. El fíller, en proporciones variables entre el 30 % y el 60 %, reemplazaba al cemento y presentaba un alto contenido de sílice amorfa, que reaccionaba con la cal liberada durante el proceso de fraguado. Esta sustitución reducía la retracción y disminuía la pérdida de calor durante el fraguado, aunque también reducía la resistencia inicial, mientras que la resistencia final permanecía inalterada. Además, aumentaba la resistencia frente a las aguas agresivas. La característica coloidal de la inyección facilitaba el hormigonado subacuático, sin ocasionar problemas de disolución apreciables.

El hormigón Prepakt presenta una serie de características distintivas: tiene una resistencia final equiparable a la del hormigón convencional y permite un ahorro de cemento notable, entre el 30 % y el 60 %. Además, destaca por su elevada impermeabilidad y su mínima retracción endógena, que puede ser nula en algunos casos. Su retracción exógena es inferior al 50 % de la convencional y su menor contenido de cemento se traduce en una disminución significativa del desprendimiento de calor durante la hidratación. Asimismo, presenta una excelente adherencia tanto a superficies de hormigón antiguas como a rocas, y una resistencia elevada a los ciclos de hielo y deshielo. En particular, demuestra una alta resistencia frente a aguas agresivas, incluida la salina.

Durante la década de 1940, el hormigón Prepakt se utilizó en las labores de reparación de los túneles-aliviaderos de la presa Hoover, en Estados Unidos. La experiencia acumulada en los años posteriores, especialmente en proyectos de presas, consolidó al Prepakt como material de elección para la construcción de estas estructuras, lo que incluso superó su uso en obras marítimas. En España, durante la década de los 60, este hormigón se utilizó en la presa bóveda de Matalavilla y en la presa de gravedad de Tiétar, específicamente para la inyección de las juntas.

A continuación, se describe el procedimiento constructivo de este tipo de hormigón inyectado. El árido grueso, exento de arena, se asienta, si es posible, mediante vibradores. A continuación, se rellenan los espacios vacíos entre los áridos mediante una inyección de mortero de arena y cemento, de gran docilidad y plasticidad, que une los granos gruesos en contacto. Esta inyección puede realizarse tanto en el aire como en el agua, siempre de abajo hacia arriba. Para ello, se instalan tubos entre los encofrados, que se van retirando a medida que la superficie de inyección asciende. A medida que el mortero fluye hacia la superficie, se controlarán las posibles fugas para garantizar que toda la masa quede uniformemente rellenada con el mortero de inyección.

A medida que el mortero sube, desplaza el agua, quedando una clara línea de separación entre ambos, lo que indica que el primero no se diluye y que la mezcla se conserva sin variación alguna. La compacidad del árido grueso debe ser la mayor posible y el mortero o la papilla de inyección debe tener una plasticidad específica para rellenar con facilidad todos los huecos. Para ello, se prepara este mortero con fluidificantes. De esta manera, se obtiene un hormigón similar al convencional, pero mucho más compacto y con una retracción significativamente menor, aproximadamente la mitad que la del hormigón convencional.

Figura 2. Procedimiento de ejecución del hormigón precolocado

El árido grueso, que se dispone antes del proceso, puede variar de tamaño entre 6 y 10 mm, o incluso más si es necesario. Ya sea de origen natural o producto de trituración, el tamaño y la forma de sus componentes no afectan a la facilidad de manipulación ni a las propiedades finales. Esta disposición previa del árido genera un entramado rígido entre sus elementos, ya que se establece un contacto puntual entre ellos. Este entramado ayuda a evitar la retracción del hormigón, ya que el mortero lo envuelve. Además, el porcentaje de huecos en el árido es considerablemente menor que en el hormigón convencional, aunque el módulo de elasticidad es ligeramente mayor, ya que las propiedades del árido grueso tienen un mayor efecto en el hormigón precolocado.

Inicialmente, se empezó a utilizar en las reparaciones de estructuras de hormigón debido a su extraordinaria capacidad de adhesión a hormigones más antiguos, así como en casos en los que se requiere un hormigón con baja retracción. Conforme se fueron destacando sus cualidades, su aplicación se amplió a nuevas construcciones, en particular en pilares de puentes, túneles y diques marítimos. También se ha empleado en estructuras muy armadas frente a sismos u otras causas.

Este método es especialmente útil en situaciones en las que el acceso al área encofrada resulta complicado, en lugares con corrientes de agua fuertes que atraviesan la zona de vertido del hormigón, o en trabajos sujetos a la acción de las olas, donde el uso de métodos tradicionales de hormigonado bajo el agua está prohibido. También se utiliza para el recalce de cimentaciones o el relleno de cavidades de cimentación, que son poco comunes en la construcción convencional.

Para la inyección del mortero, se emplean tuberías que se insertan en la masa de árido grueso. Normalmente, tienen un diámetro de 20 a 30 mm en el hormigón estructural y de hasta 40 mm en el hormigón en masa. Estas tuberías deben colocarse verticalmente a menos de 150 mm de la base de la masa de árido, aunque también pueden insertarse horizontalmente a través del encofrado en distintos niveles.

Se trata de una técnica delicada, por lo que conviene emplear procedimientos ya probados. En cualquier caso, requiere mano de obra altamente especializada, especialmente dado que, en muchas ocasiones, resulta imposible inspeccionar el trabajo.

Puede encontrar una descripción más detallada del hormigón precolocado en la norma ACI 304.

Os dejo un artículo que creo que os puede resultar de interés.

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Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Técnicas de colocación del hormigón bajo el agua

Figura 1. https://tecnologiadelhormigonarmado.blogspot.com/p/hormigon-armado-en-ambientes-marinos.html

El hormigón sumergido o bajo el agua se utiliza en estructuras que deben estar en contacto continuo con este líquido. La construcción de cimentaciones de hormigón bajo el agua no es una novedad. Ya en el tratado De Arquitectura de Vitruvio (88-26 a. C.) se encuentran referencias a este método. Actualmente, este procedimiento se utiliza con frecuencia, especialmente en la cimentación de obras marítimas. Sin embargo, su aplicación debe ser precisa y cuidadosa. Antes de decidirse por esta forma de hormigonar, es preferible tratar de efectuar el hormigonado en seco o utilizar uno u otro de los diversos procedimientos existentes para eliminar el agua, o incluso resolver la construcción con elementos prefabricados.

Un hormigón sumergido debe tener características especiales en sus componentes, como el tipo de árido, el agua de amasado, el cemento y los aditivos. Este tipo de hormigón debe mantenerse inerte en las condiciones ambientales (el cemento y los áridos no deben reaccionar con el agua) y ser impermeable para evitar la corrosión en el caso del hormigón armado. Además, deberá contar con la resistencia requerida.

En primer lugar, el hormigón utilizado debe tener una dosificación más rica (una sobredosis de cemento del 25 %), con cementos de alto poder aglutinante que garanticen una buena compacidad bajo el agua. Es posible mejorar su capacidad aglutinante añadiendo aireantes y plastificantes para lograr la docilidad deseada sin necesidad de aumentar el contenido de agua (asiento en cono de Abrams de 150 mm). Cuando se trabaja en aguas en movimiento, puede ser necesario recurrir a aceleradores de fraguado, algunos de los cuales están diseñados específicamente para evitar la penetración del agua en el hormigón.

Para sumergir hormigón de manera efectiva, es fundamental asegurar su resistencia al lavado durante su colocación, lo cual requiere mantener una consistencia y homogeneidad adecuadas de la mezcla. Sin embargo, este objetivo se enfrenta a dos desafíos derivados de factores adversos. En primer lugar, el movimiento del agua, ya sea por las corrientes fluviales o las mareas marinas, puede erosionar el hormigón, arrastrando parte de su cemento y generando lechadas. Estas lechadas dificultan la adhesión entre capas, aumentan la permeabilidad del conjunto y debilitan los morteros, lo que se traduce en una disminución de su resistencia. Además, la disparidad en la densidad de los componentes del hormigón puede provocar su separación por la fluidez de la mezcla. Los áridos más pesados tienden a acumularse en el fondo y son más propensos al deslavado, ya que quedan protegidos únicamente por una delgada película de aglomerante.

Todo lo anterior implica minimizar al máximo el contacto del hormigón con el agua durante su transporte, así como durante los procesos de vertido y de extendido. Para lograrlo, se suelen emplear técnicas como el método de talud en avance, el uso de cubas especializadas y la canaleta (tubo tremie). No obstante, también existen otros procedimientos como el bombeo directo del hormigón, el hormigón prepakt (inyección con un mortero de áridos gruesos colocados en un molde) o el uso de hormigón ensacado. A continuación se describen las técnicas habituales.

Procedimiento de talud en avance

Cuando el agua no supera los 0,80 m de profundidad, pueden sumergirse las masas de hormigón por el procedimiento llamado de talud, análogo al que se emplea para la construcción de terraplenes. Este método solo resulta efectivo en aguas poco profundas, generalmente con un espesor inferior a 80 cm. La operación comienza depositando el hormigón en la región A, que se incorpora por su propio peso con la masa B en flujo, la cual progresa con un talud C, el único en contacto directo con el agua y susceptible al deslavado. Se requiere una vigilancia constante para evitar que el agua interfiera con este talud, donde pueden formarse suspensiones de lechada que no fraguan y podrían generar superficies de deslizamiento y roturas en el macizo.

Figura 2. Hormigonado bajo el agua con talud de avance.

Después de cada interrupción, se limpia el talud con cepillos de acero para descarnar la superficie y eliminar los excesos de lechada. Cuando el cimiento está rodeado por el terreno o por alguna estructura, es necesario eliminar las lechadas que se filtran del hormigón, ya sea mediante cubos o mediante bombas. Asimismo, al unir una masa de hormigón ya fraguada con otras posteriores, es necesario limpiar las lechadas. Es importante destacar que la masa en avance no puede compactarse ni vibrarse. Durante los períodos de aguas agitadas, como crecidas u oleajes, es necesario suspender los trabajos.

Procedimiento con cuba

Este método es adecuado para profundidades superiores a 0,80 m. El hormigón se transporta en una cuba completamente estanca que desciende lentamente hacia el área a hormigonar mediante un cabrestante o una grúa. Una vez depositadas sobre el macizo, un buzo las abre y, después, las eleva suavemente para permitir que el hormigón fluya en aguas tranquilas. La función de los buzos se limita a colocar la cuba sobre el área a hormigonar y abrir sus compuertas, y luego enviar la cuba a la superficie para repetir el proceso. Sin embargo, este procedimiento no es apropiado cuando se necesita verter hormigón en un encofrado de dimensiones reducidas, pues su movimiento ascendente y descendente puede provocar agitación en el agua, actuando como un pistón (Figura 3).

Figura 3. Cuba bajo el agua en un encofrado de dimensiones reducidas (Galabru, 1964). https://tecnologiadelhormigonarmado.blogspot.com/p/hormigon-armado-en-ambientes-marinos.html

Las cubas son estancas y cuentan con paredes inclinadas para facilitar la evacuación del hormigón. Se abren en la parte inferior mediante sistemas hidráulicos o neumáticos. Además, cuentan con patas que garantizan su estabilidad al posarse sobre el terreno, de modo que las puertas pueden pivotar libremente. La capacidad de las cubas suele oscilar entre 0,20 y 1,00 m³.

Durante la operación, las cubas descargan su contenido primero en el fondo y luego sobre las capas previamente vertidas y aún frescas, evitando así el contacto directo del hormigón con el agua y logrando una adecuada trabazón. Para áreas extensas, las cubas se subdividen en secciones pequeñas, generalmente no mayores de 6 x 6 m, ya que el hormigón tiene un radio de extensión de unos 30 cm y las cubas no se abren a más de 30 cm de altura.

Una variante de este sistema, utilizada en obras con poco volumen de hormigón, consiste en el uso de bolsas de lona impermeabilizadas que se bajan boca abajo, se amarran por el fondo y se cierran en la boca con un nudo, lo que permite su apertura manual. Estas bolsas tienen una capacidad máxima de 0,10 m³.

El método de inmersión en cubas presenta ventajas, como una operación sencilla y una ejecución rápida del hormigonado, lo que da como resultado hormigones de buena calidad con una notable trabazón. Además, no se necesita más equipo especializado que el depósito para sumergir el hormigón.

Procedimiento con canaleta (tubo tremie)

La canaleta o vertedera, conocida como tubo-tolva o tubo tremie, consiste en un tubo especial de acero rígido con un diámetro de 20 a 45 cm, que asegura que el hormigón se vierta directamente sobre otra masa de hormigón, sin dejar una capa intermedia de lodos u otros materiales. Las paredes de la tubería deben ser lisas y contrapesadas para prevenir la flotación, especialmente si se utiliza una placa para sellar la boca de la tubería y esta se sumerge estando vacía. El tubo se sumerge con un tapón que se extrae (método de cierre de fondo) o se desplaza (tapón deslizante) al verter el hormigón. Para evitar la entrada de agua, el tubo debe mantenerse constantemente sumergido en el hormigón a una profundidad de 1,00 o 1,50 m por debajo de la superficie del material. Las velocidades ideales de elevación del hormigón oscilan entre 0,3 y 3 m/h. Es crucial mantener una colocación continua, ya que los retrasos pueden provocar el endurecimiento del hormigón, lo que dificultaría la reanudación del flujo. El hormigón debe ocupar automáticamente el espacio entre el tubo y el encofrado sin necesidad de mover el tubo horizontalmente. En caso de utilizar varios tubos, se recomienda mantener una separación de entre 3 y 5 m entre ellos.

Un puente grúa equipado con cabrestantes móviles sostiene estos tubos, lo que permite subirlos y bajarlos. Todo el montaje está instalado en un andamio con plataforma de servicio. En la parte superior del tubo hay una tolva o un embudo para verter el hormigón. Se utiliza una tolva cuando se realizan aportaciones intermitentes de hormigón, como en el transporte en cubas. Se emplea un embudo cuando se realiza una aportación continua de hormigón, como en el caso del hormigón bombeado. En la Figura 4 se observa el método del desplazamiento, que puede realizarse utilizando un carrito o suspendiendo el tubo mediante una grúa.

Figura 4. Colocación sumergida: método del desplazamiento

Esta técnica se emplea en diversas aplicaciones, entre las que se incluyen hormigones sumergidos, estructuras submarinas, reparaciones de hormigones sumergidos, construcción y unión de secciones de túneles submarinos, pilotes para cimentaciones de puentes y plataformas mar adentro. Se utiliza especialmente cuando se busca una calidad estructural muy alta. Se han realizado operaciones de hormigonado con éxito a profundidades de hasta 50 m. Este procedimiento consiste en verter el hormigón in situ mediante un tubo, cuyo extremo inferior permanece siempre sumergido en el hormigón fresco, lo que ayuda a prevenir lavados y segregaciones significativas.

El proceso de hormigonado con tubo tremie consta de tres etapas: el cebado del tubo, la formación del bulbo y el vertido del hormigón.

Figura 5. Etapas del proceso de hormigonado con tubo tremie
  • Cebado del tubo: Es fundamental llenar por completo el tubo con hormigón, sin que entre en contacto con el agua circundante. Para lograrlo, existen varios métodos, desde el uso de aire comprimido hasta otros más simples. Uno de los métodos más directos implica dejar caer un tapón que actúe como sello hermético dentro del tubo, asegurando así que la columna de hormigón descienda gradualmente, evitando el contacto con el agua y reduciendo la posibilidad de segregación debido a la caída libre. Otra opción es utilizar una cámara inflable tipo pelota en lugar del tapón, que se recupera tras cada proceso de cebado.
  • Formación del bulbo: Bajo el peso de la columna de hormigón fresco, el bulbo se extiende gradualmente alrededor del tubo debido a la tensión superficial. Es importante que la parte inferior del tubo no se eleve más de 30 cm por encima del fondo para evitar la segregación y el lavado del hormigón. Posteriormente, debido a la resistencia ejercida en el fondo y en la masa, la superficie del hormigón adquiere una forma de cúpula. Con el tubo hundido a la profundidad deseada, se forma el bulbo en la base de la cúpula (Figura 1).
  • Vertido: Se realiza desplazando el tubo con el cabestrante y el puente grúa. Para impedir que entre agua, el tubo debe estar siempre lleno y la carga de hormigón debe realizarse de manera regular y continua para garantizar que no se vacíe. El peso del hormigón dentro del tubo debe ser siempre mayor que la presión del agua en su base.

Las técnicas de colocación por tremie suelen emplearse para el bombeo directo bajo el agua, aunque presentan algunas diferencias menores. En este método, el flujo se genera mediante la presión de la bomba, en lugar de depender de la gravedad. La dosificación del material debe permitir el bombeo y el flujo una vez que la tubería se retira. Se utilizan tuberías más pequeñas, con secciones flexibles para la porción que queda embebida en el hormigón. El funcionamiento de la bomba puede provocar movimientos laterales que generan una lechada en la superficie de contacto entre la tubería y el hormigón. En algunos casos, puede ser necesario instalar una válvula de escape cerca del punto más alto de la tubería para evitar un bloqueo por vacío.

Os dejo a continuación unos vídeos que, espero, os resulten de interés.

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Hormigón al vacío

Figura 1. Hormigón al vacío. https://www.solitec.eu/2021/11/11/il-vacuum-concrete-una-tecnica-ancora-valida/

El hormigón al vacío (vacuum concrete, en inglés) es una técnica ideada por Billner en Estados Unidos en 1935, aunque no se empezó a utilizar en Europa hasta los años cincuenta del siglo pasado. Esta técnica busca mejorar la resistencia y durabilidad del material, y consiste en eliminar el exceso de agua de hidratación del cemento mediante presión de vacío antes de que comience el fraguado del hormigón. Esta acción conlleva una notable disminución de la relación agua/cemento (a/c) efectiva, lo que se traduce en una mejora significativa del rendimiento del hormigón. Aunque la reacción química entre el cemento y el agua requiere una relación a/c inferior a 0,38 para alcanzar una resistencia óptima, la relación empleada suele ser mayor para mejorar la manejabilidad, y esa agua adicional sirve para lubricar los componentes del hormigón fresco. Este exceso de agua crea poros capilares en el hormigón, lo que aumenta su permeabilidad y reduce su resistencia.

La tecnología del hormigón al vacío resuelve este dilema al permitir conservar la trabajabilidad y alcanzar una alta resistencia. Utiliza una bomba de vacío para aspirar el exceso de agua después de colocar y compactar el hormigón, lo cual puede suponer extraer entre el 10 % y el 25 % del agua y aumentar la resistencia a compresión entre un 20 % y un 40 %. Las resistencias a los 7 días bajo vacío son aproximadamente las mismas que las obtenidas a los 21 días. Esta técnica es efectiva para diversas aplicaciones, como suelos industriales, aparcamientos y losas de puentes. Tras aplicar el vacío, es posible caminar sobre la losa sin dejar rastro alguno, lo que elimina la necesidad de esperar. Los componentes clave incluyen una bomba aspiradora, un separador de agua, una almohadilla de filtración y un vibrador de placa de solera, que trabajan en conjunto para controlar la cantidad de agua eliminada y garantizar la calidad del hormigón resultante.

El efecto del vacío no se limita a la eliminación del exceso de agua, sino que también contribuye a llenar posibles vacíos mediante la presión atmosférica. El vacío se logra mediante una bomba capaz de generar una depresión de entre 0,7 y 0,8 atmósferas. La duración de la aplicación del vacío varía en función de la consistencia inicial y el espesor del hormigón empleado. En la práctica, para elementos delgados como losas, muros o tuberías, el tiempo de aplicación del vacío suele ser de 10 a 20 minutos, mientras que para elementos de mayor grosor puede extenderse hasta 40 minutos. La temperatura mínima requerida para este proceso con hormigón es de 10 °C. Sin embargo, no todos los tipos de hormigón son adecuados para su uso en vacío. Existe el riesgo de bloqueo superficial, que se refiere a la congestión de finos en la superficie, lo cual puede impedir el desarrollo del proceso. Por esta razón, el contenido máximo de cemento se limita a 350 kg/m³.

En este procedimiento, el hormigón se vierte en encofrados con una cara perforada y el exceso de agua se extrae por succión a través de dichas perforaciones mediante una bomba de vacío. Los encofrados especiales empleados en este proceso consisten en una cámara delgada de baja altura cuya superficie en contacto con el hormigón es permeable, ya sea mediante una rejilla metálica o un tejido de caucho perforado. Las otras caras de la cámara son impermeables, salvo unas aberturas estratégicamente ubicadas a través de las cuales se genera el vacío en su interior. Estas aberturas, por lo general, se ubican en la cara inferior del encofrado. Este método proporciona al hormigón una notable cohesión, lo que facilita un desencofrado rápido.

Figura 2. Deshidratación al vacío del hormigón. https://industrysurfer.com/blog-industrial/construccion/hormigon-al-vacio-tecnologia-equipamiento-ventajas/

En una masa de hormigón recién vertida en un encofrado, existe cierto nivel de presión, derivado de la carga del hormigón fresco por encima del nivel considerado y de la presión atmosférica. Esta presión se divide en dos componentes: una presión intergranular, sostenida por el armazón o esqueleto formado por los áridos, y una presión intersticial, sostenida por el líquido que ocupa los espacios vacíos, es decir, el agua en la que están suspendidas las partículas de cemento.

El principio del tratamiento consiste en eliminar o, al menos, reducir significativamente la presión intersticial al comunicar la matriz fluida del hormigón fresco, a través de un filtro, con una fuente de vacío. Sin embargo, es importante destacar que la presión total en el hormigón no se ve alterada, dado que la aplicación del vacío no afecta ni a la masa de hormigón sobre el nivel considerado ni a la presión atmosférica externa.

En estas circunstancias, la primera componente, es decir, la presión intergranular, experimenta un aumento repentino, lo que provoca que el armazón rígido se vea obligado a soportar lo que previamente sostenía el líquido. Como resultado, el esqueleto se compacta en busca de un nuevo equilibrio, reduciendo sus espacios intersticiales y expulsando el exceso de agua, que se desplaza entre los granos hacia el filtro. Esta contracción persiste hasta que los áridos alcanzan la máxima compacidad compatible con su granulometría, momento en el que cesa la compactación. En el caso de un recipiente, se observa que la superficie libre del hormigón desciende unos centímetros durante la contracción.

El hormigón al vacío ofrece una serie de ventajas significativas, como un aumento de su resistencia final, la posibilidad de retirar los encofrados de los muros más temprano y la combinación de trabajabilidad y resistencia gracias a la deshidratación por vacío. Además, presenta alta durabilidad y densidad, junto con una reducción notable de la permeabilidad y del tiempo requerido para el acabado final. También se observa un aumento del 20 % en la resistencia de adherencia, lo que facilita su aplicación en trabajos de repavimentación y reparación. Asimismo, al reducirse el agua, se reduce notablemente la retracción, lo que permite separar las juntas hasta 20 m en los pavimentos. Sin embargo, estas ventajas van acompañadas de algunos inconvenientes, como el consumo de energía y la necesidad de equipos específicos, lo que conlleva un coste inicial elevado y la necesidad de contar con mano de obra especializada. Además, la porosidad del hormigón puede permitir la filtración de agua, aceite y grasa, lo que podría debilitar la estructura con el tiempo.

Como se observa en la Figura 3, el beneficio de la deshidratación del hormigón es más acusado en la capa superior que en la inferior. Por encima de 150 mm de profundidad, el efecto de este procedimiento es poco significativo. Por tanto, en lo que respecta a la mejora de la resistencia, la reducción de poros y el aumento de la durabilidad, esta mejora es particularmente evidente en las áreas donde más se necesita. De hecho, este procedimiento permite aumentar la capa superficial de las soleras de hormigón, que puede, en algunos casos, competir con capas de rodadura.

Figura 3. Efecto de la deshidratación por vacío en el hormigón. https://theconstructor.org/concrete/vacuum-concrete-techniques-equipments-advantages/6867/

El siguiente vídeo os puede resultar de interés.

A continuación, os dejo un artículo interesante sobre los primeros años de esta técnica en Colombia.

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Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Secuencia del curado del hormigón y duración de las diferentes etapas

https://www.yura.com.pe/blog/curado-concreto-primera-parte/

Tradicionalmente, se ha considerado el curado un proceso que tiene lugar después de colocar el hormigón y de haberlo acabado. Sin embargo, es esencial comprender que el curado debe iniciarse en el momento en que la superficie del hormigón empieza a secarse. Esto sucede cuando el agua de exudación se evapora más rápido de lo que puede ascender a la superficie. Estas condiciones pueden presentarse incluso antes de completar el acabado del hormigón, lo que permite distinguir diversas fases del proceso de curado. La norma ACI 308 R señala que, debido a las distintas etapas que atraviesa el hormigón desde su elaboración hasta que la estructura adquiere las propiedades de diseño, es necesario distinguir tres fases de curado a lo largo del tiempo: curado inicial, curado intermedio y curado final.

Curado inicial

El curado inicial abarca el periodo desde la colocación hasta el acabado del hormigón y busca evitar la pérdida de humedad en la superficie. Si el acabado se realiza justo después de que desaparezca el agua de exudación, no es necesario aplicar medidas de curado iniciales. Sin embargo, suele ser imprescindible cuando el secado de la superficie comienza antes del fraguado, o incluso antes de que se complete el acabado. Hay que considerar que la velocidad de evaporación del agua es máxima justo antes del fraguado del cemento, pues posteriormente el agua se desplaza por difusión en el interior del hormigón, un proceso muy lento. Por lo tanto, resulta de suma importancia evitar el secado en las primeras horas posteriores a la colocación del hormigón.

El curado inicial previene la fisuración debida a la retracción plástica en hormigones con muy poca exudación o que no exuden. Un ejemplo son los hormigones que contienen cementos finos u otros materiales cementantes finos, como el humo de sílice, las cenizas volantes o la escoria. También se incluyen en esta categoría los hormigones con una baja relación agua-cemento, con alto contenido de aire o con aditivos reductores de agua. Además, se recomienda su aplicación en ambientes con alta evaporación de la superficie del hormigón, como en condiciones de calor intenso.

Se pueden emplear diversos métodos que no dañen ni deformen la superficie del hormigón fresco, como la nebulización, el uso de reductores de evaporación o la modificación del entorno mediante sombras, barreras de viento o cerramientos. En caso de que el proceso de acabado involucre varias operaciones que se extiendan en el tiempo, es fundamental mantener las medidas de curado iniciales o volver a aplicarlas hasta que el acabado esté completo.

El curado inicial debe realizarse justo después de que desaparezca el brillo del agua de exudación, lo cual puede ocurrir tras el nivelado y, en algunos casos, incluso antes del alisado. Es importante eliminar el exceso de agua procedente del rociado de neblina o de los reductores de evaporación, o bien permitir que se evapore antes de finalizar el acabado de la superficie.

Curado intermedio

El curado intermedio es necesario cuando la superficie del hormigón se ha acabado antes de que se complete el fraguado. Esto puede ocurrir cuando se alcanza rápidamente la textura superficial, cuando hay retraso en el fraguado o en ambos casos.

Si se ha realizado un curado inicial, el curado intermedio puede mantener la nebulización continua o aplicar retardadores de evaporación. En caso contrario, los métodos empleados no deben dañar la superficie del hormigón, ya que aún no ha alcanzado su fraguado final y no es capaz de resistir el daño mecánico. Por lo tanto, el agua debe aplicarse con suavidad.

Después de la última pasada de acabado, se pueden aplicar compuestos de curado mediante aspersores. Estos compuestos tienen la ventaja de poder aplicarse antes de que el hormigón haya completado su fraguado y, a menudo, se aceptan como método final de curado. Si, justo después del acabado, se cubre la superficie del hormigón con arpillera, por ejemplo, para reducir su resistencia a las sales fundentes; esto puede afectar a su calidad. Por ello, es preferible cubrir suavemente la superficie con láminas de plástico tras el acabado y reemplazarlas por arpillera una vez que el hormigón haya alcanzado su fraguado final.

Curado final

El curado final comprende los procedimientos aplicados después del acabado y una vez que el hormigón ha fraguado y ha comenzado a desarrollar resistencia. Es crucial no demorar las medidas de curado una vez completado el acabado, ya que puede ocasionar una pérdida significativa de agua por evaporación, especialmente cuando la textura del acabado da lugar a una amplia superficie expuesta, como ocurre con el cepillado o el ranurado. El curado final puede efectuarse mediante la extensión de los métodos utilizados en el curado inicial o intermedio, o mediante la aplicación de otros métodos, como la aspersión, el uso de arpilleras u otros materiales absorbentes humedecidos o el riego con manguera, entre otros.

Una vez examinadas las tres acciones que conforman el proceso de curado, se comprende la importancia de planificar meticulosamente el curado de una estructura significativa, así como la relatividad de la afirmación «el mejor curador es el agua». La elección del método de curado adecuado, entre las numerosas opciones disponibles, dependerá, como se ha señalado, de la rapidez con la que se esté secando la superficie del hormigón, de si ya se han producido los fraguados inicial y final, y de si las operaciones de acabado han concluido o no. Esto implica conocer aproximadamente el tiempo de curado del hormigón en cuestión, considerando las condiciones climáticas específicas de la obra.

Os dejo un documento de Sika sobre el curado del hormigón.

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Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.

LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Hormigoneras transportadoras o camiones hormigonera

Figura 1. Camión hormigonera. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cami%C3%B3n-hormigonera_Mercedes-Benz_2224.jpg

El hormigón producido en una planta de hormigón se transporta a las obras de construcción donde se utilizará en camiones hormigonera (Figura 1). Estos vehículos, aunque están diseñados para agitar, se utilizan con mucha frecuencia como mezcladores. Consisten principalmente en una cuba cilindro-cónica construida con chapa de alta resistencia al desgaste y de gran capacidad (de 6 a 10 m³), cuyo eje está inclinado aproximadamente 15º respecto a la horizontal. Estos camiones tienen dos modos de rotación: uno para cargar y mezclar, y otro opuesto para descargar. La mayoría de las autohormigoneras se utilizan en centrales de venta de hormigón.

El principio de amasado es similar al de las mezcladoras de tambor horizontal con inversión de marcha. En el interior de la cuba hay dos hileras de espirales helicoidales de acero con piezas de desgaste fijadas a la pared. El material entra en la cuba a través de una tolva situada en la parte superior de la boca y sale por la parte inferior, cayendo primero en una tolva y luego en una canaleta de distribución plegable y orientable para el transporte.

La cuba está montada sobre un chasis general que se sitúa en la plataforma del camión. Los componentes giratorios incluyen una banda zunchada en la parte superior que se apoya en dos rodillos y un eje en la parte inferior de la cuba que gira en un cojinete montado en un contrafuerte del chasis.

Figura 2. Detalle de las espiras de un camión hormigonera

La cuba presenta dos capacidades operativas distintas (eje 8/6,6):

  • En su función de agitador, se utiliza para recibir el hormigón previamente mezclado en la central y agitarlo durante el transporte, con una capacidad mayor de 8 m³.
  • En su papel de mezcladora, recibe la mezcla seca de la central de dosificación y la amasa durante el transporte, con una capacidad menor de 6,6 m³.

El volumen del tambor o cuba debe ser mayor, con una relación aproximada de 10 m³/8 m³/6,6 m³.

Para las operaciones de amasado o simplemente de agitación, la cuba gira en dirección que desplaza los productos hacia el fondo de la misma. La rotación en sentido contrario garantiza un vaciado total. Es habitual contar con dos velocidades para el proceso de amasado y una para el de descarga:

  • La primera velocidad, más lenta, se emplea para agitar el material durante el transporte, cuando ya está amasado, ya sea porque se ha cargado hormigón mezclado en la central o porque se ha amasado durante parte del trayecto un material previamente cargado sin amasar.
  • La segunda velocidad, más rápida, se utiliza durante la carga de la hormigonera, que debe realizarse lo más rápido posible. También se emplea para el amasado en el caso de que se haya cargado dosificación sin amasar.
Tabla. Velocidades de rotación de la cuba para distintas operaciones

Los sistemas utilizados para mover la cuba son los siguientes:

  • Motor auxiliar, generalmente diésel, independiente del camión, lo que conlleva las siguientes ventajas:
    • Mayor durabilidad del motor del camión.
    • En caso de que el camión se averíe, la hormigonera puede seguir funcionando sin que el hormigón fragüe.
  • Utiliza el mismo motor que el camión. La caja de cambios cuenta con una salida lateral a la que se acopla una transmisión hidráulica que acciona el tambor. El inconveniente es que requiere camiones con una potencia considerablemente mayor, pero las ventajas son las siguientes:
    • Se utiliza un solo motor diésel, lo que implica un menor consumo de combustible.
    • Se reducen los costes y es necesario realizar menos reparaciones y compras de repuestos.
Figura 3. Partes de un camión hormigonera

El sistema de agua está compuesto por los siguientes elementos:

  • Depósito de agua con una capacidad de 500 a 700 litros, en función de la capacidad requerida. Cuando no se realiza el mezclado en la central, el agua de amasado se añade al final del trayecto, unos minutos antes del vaciado. Esta práctica optimiza las ventajas del conjunto formado por las centrales y las hormigoneras.
  • Bomba de agua de tipo centrífugo.
  • Contador de agua y tuberías de distribución.

En cuanto al fraguado del cemento, este depende de la temperatura ambiente y de su calidad. Sin embargo, suele comenzar aproximadamente a los 20 minutos en climas cálidos y a los 40 minutos en invierno.

La norma C94-71 de la American Society for Testing and Materials (ASTM) establece un tiempo máximo de transporte de hormigón de 90 minutos cuando se utiliza un camión con agitador, y de 45 minutos cuando se transporta en camiones basculantes sin agitador. Por otro lado, el Código Estructural recomienda que, en condiciones normales, el intervalo de tiempo entre la adición del agua de amasado al cemento y a los áridos, y la colocación del hormigón, no debe exceder de una hora y media.

En la práctica, cuando las distancias a recorrer superan los 90 minutos, se opta por transportar mezclas secas y añadir agua al final del trayecto. Sin embargo, esta solución compromete la correcta dosificación del agua en la central.

Os dejo algunos vídeos sobre esta máquina.

Os dejo también la NTP 93: Camión hormigonera, una guía de buenas prácticas para el manejo seguro de la máquina.

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Referencias:

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 434 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Curado al vapor del hormigón e índice de madurez

Figura 1. Ejemplo de proceso de curado al vapor

El uso de vapor es uno de los métodos más eficaces para el curado del hormigón, ya que acelera considerablemente su endurecimiento. Este tipo de curado se emplea casi exclusivamente en la prefabricación. En el proceso de curado al vapor y, en general, en cualquier método que involucre calor húmedo, se aplica el concepto de maduración del hormigón. La maduración es el resultado de la temperatura, en grados centígrados, a la que se expone la pieza, multiplicada por el tiempo de exposición, si este es constante. En el caso de una temperatura variable, se calcula la integral de la curva temperatura-tiempo (Figura 2). Se acepta que, para un mismo tipo de hormigón y dentro de ciertos límites, el curado es igualmente eficaz si la maduración también lo es. Es decir, diferentes combinaciones de temperaturas y tiempos producirán resultados similares siempre que el producto de estos, o la suma de sus productos, se mantenga constante.

Figura 2. Evolución de la temperatura con el tiempo (Carino y Lew, 2001)

En función del tipo de elemento, el curado al vapor puede realizarse a baja o alta presión. El método a baja presión se lleva a cabo típicamente a presión atmosférica y se emplea en estructuras encerradas construidas in situ o en grandes unidades prefabricadas de hormigón. Por otro lado, el curado con vapor a alta presión se realiza en autoclaves y se aplica a pequeñas unidades prefabricadas.

El proceso de curado al vapor comienza una vez transcurrida la etapa de prefraguado, elevando gradualmente la temperatura hasta alcanzar un límite establecido. Esta temperatura se mantiene durante un período determinado, tras el cual se reduce de forma continua hasta igualar la temperatura ambiente. Es importante evitar que el hormigón sufra cambios térmicos bruscos durante este proceso.

Cada tipo de cemento presenta una curva de curado ideal, que puede determinarse experimentalmente para conocer las velocidades óptimas de variación de la temperatura, el valor de la temperatura límite y el tiempo de permanencia en ella. En términos generales, la duración del prefraguado oscila entre 2 y 5 horas; la velocidad de calentamiento y de enfriamiento no debe exceder 20 °C por hora, y la temperatura límite óptima se sitúa entre 55 °C y 75 °C, sin superar los 80 °C. Se recomienda que el primer periodo del proceso de curado al vapor no sea inferior a 4 horas cuando la temperatura ambiente es de 20 °C, pudiendo reducirse conforme aumenta dicha temperatura (Figura 1).

Es importante mantener una presión de vapor uniforme a lo largo de la pieza, asegurándose de que el recinto de curado permanezca saturado de humedad. Además, el curado con vapor requiere un control meticuloso, ya que si se aplica de forma descuidada pueden producirse cambios de volumen excesivos que afecten a la resistencia inicial del hormigón.

El curado al vapor ofrece diversas ventajas frente a otros métodos convencionales. Entre las principales ventajas cabe destacar las siguientes:

  • Endurecimiento rápido en climas fríos: Es especialmente útil en climas fríos, ya que acelera el endurecimiento del hormigón y facilita la construcción en estas condiciones.
  • Alta resistencia inicial: Permite alcanzar una alta resistencia inicial en el hormigón, lo cual es fundamental para la fabricación de unidades prefabricadas y pretensadas.
  • Aumento de la velocidad de construcción: Al acelerar el endurecimiento del hormigón, el curado al vapor puede incrementar significativamente la velocidad de construcción, lo que se traduce en una mayor eficiencia y productividad.
  • Rapidez en comparación con otros métodos de curado: Es más rápido que los métodos convencionales, lo que acorta los plazos de construcción y permite una mayor rotación de proyectos.

A pesar de sus ventajas, el curado al vapor también presenta algunas desventajas que deben tenerse en cuenta:

  • Limitaciones en superficies grandes: Puede no ser eficiente en superficies extensas, lo que podría requerir recurrir a métodos de curado alternativos.
  • Se necesitan trabajadores cualificados: El proceso de curado al vapor exige la presencia de personal capacitado y experimentado para garantizar resultados óptimos y evitar problemas como cambios volumétricos excesivos.
  • Costo inicial más elevado: El equipo y los materiales necesarios para el curado al vapor suelen tener un coste inicial más alto que los métodos de curado convencionales, lo que puede ser una consideración importante en proyectos con limitaciones presupuestarias.

Os dejo algunos vídeos sobre el curado al vapor y el método de madurez del hormigón.

A continuación, os dejo un documento de Hilti en el que se explica el método de madurez del hormigón.

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Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

CARINO, N.J.; LEW, H.S. (2001) El método de la madurez: From Theory to Application. Proceedings of the 2001 Structures Congress & Exposition, Washington, D.C., American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, Peter C. Chang, Editor, 2001, 19 p.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Necesidad del curado del hormigón

Figura 1. Curado del hormigón. https://ingeniero-de-caminos.com/curado-del-hormigon/

El término “curado”, según la DRAE, significa endurecido, seco, fortalecido o curtido. En el ámbito del hormigón, se refiere a las acciones destinadas a facilitar la hidratación del cemento. Esto implica prevenir la pérdida de humedad del hormigón por evaporación y, de ser necesario, proporcionar humedad adicional. Además, se busca mantener una temperatura favorable durante el fraguado y los primeros días de endurecimiento.

Si el hormigón se dejara secar al aire, su resistencia podría disminuir hasta en un 40 %, mientras aumentaría la porosidad y la probabilidad de fisuras debido a la retracción. Los métodos empleados en el proceso de curado deben ser suficientes para evitar la desecación del hormigón, promover un endurecimiento adecuado, prevenir la fisuración por contracción térmica y hacer que el hormigón sea resistente a las heladas prematuras.

Durante la hidratación del cemento, los granos se cubren con un gel de cemento, producto de la reacción que forma una red que une los granos de cemento anhidro. El agua necesaria para la hidratación del cemento Portland es igual a 0,45 veces la masa de cemento hidratado. Esta cantidad se divide entre el agua químicamente combinada (equivalente a 0,25 veces la masa de cemento) y el agua adsorbida en las superficies y espacios de la estructura del gel (0,20 veces la masa de cemento).

Es importante señalar que la hidratación solo ocurre en un entorno casi saturado de agua. Por lo tanto, es necesario agregar agua adicional durante el proceso de curado para mantener saturados los poros capilares de la pasta. De esta manera, el cemento continuará hidratándose hasta que todo el espacio disponible se llene con los productos de la reacción o hasta que se complete la hidratación de todo el cemento.

El desarrollo de la resistencia y la durabilidad del hormigón radica en el relleno de los poros entre las partículas de cemento con los productos de la hidratación. Esto se consigue partiendo de un volumen inicial de poros muy reducido, lo que se logra con una baja relación agua/cemento (a/c) y con un curado húmedo que permita hidratar una cantidad significativa de cemento.

Si el agua de amasado supera considerablemente la cantidad necesaria para la hidratación, es crucial garantizar que no se evapore durante el proceso de curado. En casos en los que la proporción inicial de agua sea menor, será necesario un curado adicional con agua para mantener la hidratación. Por ello, en hormigones con una relación a/c igual o superior a 0,50, el uso de una membrana impermeable, sin necesidad de agregar agua externa, puede ser un método efectivo de curado.

En el hormigón con baja relación a/c, se produce la autodesecación, que consiste en el secado interno del hormigón debido al consumo de agua durante la hidratación. Este problema suele asociarse con mezclas de a/c iguales o inferiores a 0,45, para las cuales se requiere un curado húmedo. No obstante, con valores de a/c tan bajos, la permeabilidad de la pasta suele ser tan reducida que el agua aplicada externamente no penetra más allá de la capa superficial, la única que se beneficia del proceso de curado.

Figura 2. Curado mediante láminas para evitar la desecación. https://deepex.net/curado-del-hormigon/

El curado es una etapa fundamental en la producción de elementos de hormigón, ya que influye significativamente en la resistencia y en el resto de las características del producto final. Carecer de un proceso de curado adecuado puede resultar especialmente perjudicial para la durabilidad de la estructura, puesto que esta depende en gran medida de la impermeabilidad de las capas exteriores del hormigón, las más sensibles a un curado deficiente.

Es esencial tener en cuenta que el interior de las piezas (a menos que sean extremadamente delgadas) retiene la humedad durante periodos prolongados y es menos vulnerable a los efectos de un curado deficiente que las capas superficiales. En consecuencia, si el hormigón no recibe un adecuado proceso de curado, la capa de recubrimiento de las armaduras se verá afectada, volviéndose porosa y permeable, lo que acortará significativamente la vida útil de la estructura.

Por lo general, los métodos que suministran agua son más eficaces que los que buscan evitar su evaporación. La duración e intensidad del proceso de curado dependen principalmente de la temperatura y la humedad ambientales, así como de la acción del viento y de la exposición directa al sol. Otros factores importantes son el tipo y la cantidad de cemento, la relación a/c y, especialmente, las condiciones de exposición de la estructura en servicio. A medida que estas condiciones sean más adversas, se requerirá un período de curado más prolongado.

En un artículo anterior, expusimos el uso del nomograma de Menzel para evitar el agrietamiento plástico durante el fraguado del hormigón. Otro artículo de interés es el relativo a la terminación, el texturizado y el curado del pavimento de hormigón.

Figura 3. Nomograma de Menzel.

Os dejo algunos vídeos que os pueden interesar.

Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.

LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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Toma de decisiones sobre infraestructuras viarias sostenibles: NSGA-II con operadores de reparación para optimización multiobjetivo

Acaban de publicarnos un artículo en Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. El trabajo trata sobre la toma de decisiones en infraestructuras viales sostenibles. Para ello se utiliza una variante personalizada de la técnica NSGA-II con operadores de reparación para una optimización multiobjetivo. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El documento propone un enfoque novedoso que combina la optimización multiobjetivo (MOO) con técnicas de toma de decisiones basadas en criterios múltiples (MCDM) para el diseño y la selección de estructuras modulares prefabricadas de hormigón armado (RCPMF) en infraestructuras viales, con un enfoque en la sostenibilidad. El estudio evalúa la eficacia de tres operadores de reparación a la hora de optimizar los objetivos económicos, ambientales y sociales, y utiliza algoritmos personalizados y un análisis del ciclo de vida (LCA) para una evaluación precisa. Los resultados muestran que el operador de reparaciones basado en estadísticas ofrece soluciones con un menor impacto en todas las dimensiones y demuestra una variabilidad mínima, lo que lo convierte en el más adecuado para cumplir con los requisitos de diseño del RCPMF.

Las contribuciones más importantes de este trabajo son las siguientes:

  • El documento presenta un enfoque novedoso que combina la optimización multiobjetivo (MOO) con técnicas de toma de decisiones basadas en criterios múltiples (MCDM) para el diseño y la selección de estructuras modulares prefabricadas de hormigón armado (RCPMF) en infraestructuras viales, con un enfoque en la sostenibilidad.
  • El estudio evalúa la eficacia de tres operadores de reparación (basados en estadísticas, aleatorios y de proximidad) a la hora de optimizar los objetivos económicos, ambientales y sociales.
  • El artículo presenta una versión personalizada del algoritmo NSGA-II (NSGA-II) de clasificación no dominada, complementada con un análisis detallado del ciclo de vida (LCA), para facilitar la evaluación precisa de las funciones objetivas.
  • El artículo demuestra el uso de dos técnicas de MCDM, a saber, la ponderación aditiva simple (SAW) y (FUCA), para puntuar y clasificar las soluciones MOO.
  • La investigación proporciona una estrategia clara y metódica para integrar el MOO y el MCDM, formando un marco coherente para la implementación práctica en contextos de ingeniería complejos.
  • El estudio destaca la importancia de tener en cuenta los principios de sostenibilidad desde la fase de diseño y de emplear las técnicas de MOO para encontrar soluciones equilibradas y óptimas en la ingeniería civil.

Abstract:

Integrating sustainability principles into the structural design and decision-making processes for transportation infrastructure, particularly concerning reinforced concrete precast modular frames (RCPMF), is recognized as crucial for ensuring environmentally responsible, economically feasible, and socially beneficial outcomes. In this study, this challenge is addressed, with the significance of sustainable development in modern engineering practices being underscored. A novel approach, which combines multi-objective optimization (MOO) with multi-criteria decision-making (MCDM) techniques, is proposed, tailored specifically for the design and selection of RCPMF. The effectiveness of three repair operators—statistical-based, random, and proximity based—in optimizing economic, environmental, and social objectives is evaluated. Precise evaluation of objective functions is facilitated by a customized Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) algorithm, complemented by a detailed life cycle analysis (LCA). The utilization of simple additive weighting (SAW) and fair un choix adéquat (FUCA) methods for the scoring and ranking of the MOO solutions has revealed that notable excellence in meeting the RCPMF design requirements is exhibited by the statistical-based repair operator, which offers solutions with lower impacts across all dimensions and demonstrates minimal variability. MCDM techniques produced similar rankings, with slight score variations and a significant correlation of 0.9816, showcasing their consistent evaluation capacity despite distinct operational methodologies.

Keywords:

Multi-objective optimization; multi-criteria decision-making; modular structure; life cycle sustainability; NSGA-II; simple additive weighting; fair un choix adéquat.

Reference:

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Sustainable Road Infrastructure Decision-Making: Custom NSGA-II with Repair Operators for Multi-objective Optimization. Mathematics, 12(5):730. DOI:10.3390/math12050730

Os paso el artículo para su descarga, pues se ha publicado en abierto:

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Special Issue: “Energy Efficiency and Innovative Material Application in Sustainable Buildings”

Sustainability (ISSN: 2071-1050) is an international, peer-reviewed, open-access journal on environmental, cultural, economic, and social sustainability of human beings, published semimonthly online by MDPI.

Impact Factor: 3.9 (2022); 5-Year Impact Factor: 4.0 (2022)
Deadline for manuscript submissions: 31 October 2024

Special Issue Editors

Prof. Dr. Víctor Yepes

E-Mail Website
Guest Editor

Construction Engineering Department, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
Interests: multi-objective optimization; structure optimization; lifecycle assessment; social sustainability of infrastructures; reliability-based maintenance optimization; optimization and decision-making under uncertainty
Special Issues, Collections and Topics in MDPI journals
Prof. Lorena Yepes-Bellver E-Mail Website
Guest Editor
Mechanics of Continuous Media and Theory of Structures Department, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain
Interests: multi-objective optimization; structure optimization; lifecycle assessment; social sustainability of infrastructures; metamodels

Special Issue Information

Dear Colleagues:

The Special Issue “Energy Efficiency and Innovative Material Application in Sustainable Buildings” focuses on advancing energy-efficient practices and novel materials in construction, crucial for global sustainability. Buildings account for significant energy use and carbon emissions, necessitating innovations to enhance efficiency and reduce environmental impact. This Special Issue aims to facilitate interdisciplinary dialogue and to highlight cutting-edge research in sustainable architecture and engineering. Aligned with the journal’s scope, it seeks to inspire professionals while promoting sustainable design and construction excellence. Key themes include energy-efficient design, innovative materials, intelligent building technologies, lifecycle assessment, and case studies illustrating best practices. Through these avenues, this Special Issue aims to contribute to a more sustainable and resilient built environment, addressing critical challenges and fostering progress towards a greener future.

In this Special Issue, original research articles and reviews are welcome. Research areas may include (but are not limited to) the following:

  • Energy-Efficient Building Design and Retrofitting;
  • Nanotechnology Applications for Energy-Efficient Building Materials;
  • Integration of Renewable Energy Systems in Urban Buildings;
  • Sustainable Concrete Solutions for Green Construction;
  • Emerging Trends in Energy-Efficient HVAC Systems;
  • Smart Building Systems and Technologies ;
  • Circular Economy Approaches in Building Material Management;
  • The Role of Artificial Intelligence in Optimizing Building Energy Performance;
  • Innovations in Daylighting and Natural Ventilation Strategies;
  • Net-Zero Energy Building Case Studies: Lessons Learned and Future Directions;
  • Case Studies and Best Practices;
  • Regenerative Design in Architecture and Construction.

We look forward to receiving your contributions.

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Prof. Lorena Yepes-Bellver

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Keywords

  • energy efficiency
  • innovative materials
  • sustainable buildings
  • smart buildings
  • green construction
  • circular economy

Encofrados flexibles modulares

Figura 1. Encofrado flexible para muros. Fuente: https://www.infoconstruccion.es/productos/20141103/syflex-el-encofrado-flexible-para-muros-rectos-y-curvos

En la actualidad, se demanda un mayor nivel de exigencia en las formas del hormigón. En este contexto, el encofrado con curvaturas suele plantear un fuerte desafío. La utilización de sistemas de encofrado convencionales para estas tareas resulta laboriosa, costosa y poco adaptable. La manipulación de los voluminosos y pesados tableros de madera consume tiempo y obstaculiza el progreso de los trabajos; por otro lado, el empleo de encofrados especiales implica un coste elevado.

El sistema de encofrado modular flexible ofrece una solución de manejo sencillo, ya que su peso equivale solo a un tercio del de un encofrado de madera similar. Además, se puede montar en poco tiempo y sin necesidad de equipos elevadores. Este sistema permite encofrar rectas, curvaturas y ángulos con un esfuerzo mínimo, y además es reutilizable en múltiples ocasiones (Figura 1).

El sistema de encofrados flexibles y modulares se diseña para estructuras de hormigón con formas curvas u orgánicas. Estos encofrados se componen de paneles de un textil plástico que incluye filamentos de PVC y poliéster o fibra de vidrio, junto con una estructura interna articulada de PVC. El proceso de instalación y uso es sencillo: solo se necesitan insertar los puntos de anclaje o “puntos guía” en los paneles siguiendo la geometría deseada. Son soluciones prácticas, pues son resistentes y reutilizables. Además, contribuye a reducir el desperdicio de materiales generado por la creación de encofrados personalizados para estructuras de hormigón especiales.

Figura 2. Encofrado flexible. Fuente: https://www.isoplam.es/es/encofrado-flexible.php

En el vídeo siguiente se puede ver, paso a paso, la instalación de un encofrado flexible.

A continuación dejo un folleto explicativo de este sistema.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

AFECI (2021). Guía sobre encofrados y cimbras. 3ª edición, Asociación de fabricantes de encofrados y cimbras, 76 pp.

ANDECE (2020). Guía técnica. Elementos prefabricados de hormigón para obras de ingeniería civil, 86 pp.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

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