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Curado al vapor del hormigón e índice de madurez

Figura 1. Ejemplo de proceso de curado al vapor

El empleo de vapor es uno de los métodos más eficaces para el curado del hormigón, acelerando considerablemente su endurecimiento. Este tipo de curado se emplea casi exclusivamente en 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, la eficacia del curado es la misma 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 los productos, se mantenga constante.

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

Dependiendo del tipo de elemento, el curado al vapor puede realizarse a baja o alta presión. La variante a baja presión se lleva a cabo típicamente a presión atmosférica y se emplea en estructuras encerradas construidas en el lugar o en grandes unidades prefabricadas de hormigón. Por otro lado, el curado con vapor a alta presión se realiza utilizando autoclaves y se aplica en pequeñas unidades prefabricadas.

El proceso de curado al vapor comienza una vez que ha transcurrido la etapa de prefraguado, elevando gradualmente la temperatura hasta alcanzar un límite establecido. Esta temperatura se mantiene durante un período determinado, después del cual se reduce de manera continua hasta igualar la temperatura ambiente. Es importante evitar que el hormigón experimente choques térmicos durante este proceso.

Cada tipo de cemento presenta una curva de curado ideal, la cual puede determinarse experimentalmente para conocer las velocidades óptimas de variación de temperatura, el valor de la temperatura límite y el tiempo de permanencia en esta última. En términos generales, la duración del prefraguado oscila entre 2 y 5 horas; la velocidad de calentamiento y enfriamiento no debe exceder los 20 °C por hora; y la temperatura límite óptima se sitúa entre 55 °C y 75 °C, sin superar los 80 °C. Es recomendable que el primer período 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 constantemente saturado de humedad. Además, el curado con vapor requiere un control meticuloso, dado que su aplicación descuidada puede ocasionar cambios volumétricos excesivos que afecten la acumulación de la resistencia inicial del hormigón.

El curado al vapor ofrece diversas ventajas significativas en comparación con otros métodos de curado convencionales. Entre las principales ventajas se encuentran:

  • Endurecimiento rápido en climas fríos: Es especialmente útil en climas fríos, ya que promueve un rápido endurecimiento del hormigón, lo que facilita la construcción en estas condiciones.
  • Alta resistencia inicial: Permite obtener una alta resistencia inicial en el hormigón, aspecto fundamental para la fabricación de unidades prefabricadas y pretensadas.
  • Aumento de la velocidad de construcción: Al acelerar el proceso de 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 de curado convencionales, lo que acorta los tiempos de construcción y permite una mayor rotación de proyectos.

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

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

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

A continuación os dejo un documento de Hilti donde 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.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 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

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Productos desencofrantes de desmoldeo

Figura 1. Aplicación de un producto desencofrante. https://www.libreriaingeniero.com/2019/06/desencofrantes-tipos-usos-y-ventajas.html

El desencofrante es un producto químico diseñado para evitar que el hormigón o el mortero se adhieran al retirar el encofrado, lo que permite mantener la superficie encofrante en óptimas condiciones. Su uso proporciona una serie de ventajas significativas: ofrece un desencofrado rápido y eficaz, sin ser tóxico ni dañar el medio ambiente. Además, no mancha el hormigón y contribuye a prolongar la vida útil del encofrado, reduciendo el desgaste de la madera. Un punto importante es que no ataca ni afecta a los moldes metálicos ni a las partes de goma que conforman cualquier tipo de encofrado. Al ser altamente eficiente, su rendimiento es notable y, por ende, resulta económico. Utilizar este desencofrante ahorra tiempo y mano de obra en la limpieza posterior de los encofrados, lo que lo convierte en una opción valiosa y conveniente para proyectos de construcción y obras de hormigón.

Es fundamental emplear exclusivamente productos desencofrantes de fabricación industrial, proporcionando al director de ejecución información detallada sobre su marca, tipo y composición. Estos productos deben seleccionarse cuidadosamente para asegurar que no afecten la calidad ni el aspecto del hormigón, y su aplicación debe llevarse a cabo de forma meticulosa para evitar cualquier contacto con las armaduras activas o pasivas.

La razón principal para emplear estos productos radica en su capacidad para evitar la adherencia entre el hormigón y el encofrado, creando una película hidrófuga sobre la superficie del hormigón. No obstante, es crucial tener en cuenta que en ningún caso deben entrar en contacto con las armaduras, pues podría perjudicar la adherencia adecuada con el hormigón. Para mitigar cualquier riesgo asociado, se deben usar separadores que garanticen una correcta distancia y eviten cualquier posibilidad de contacto no deseado entre el producto desencofrante y las armaduras. Al seguir estas precauciones, se asegura un acabado óptimo y duradero en las estructuras de hormigón.

Los productos de este tipo deben cumplir con una serie de características fundamentales. En primer lugar, deben permitir una aplicación sencilla en capas continuas y uniformemente delgadas, sin provocar coqueras, variaciones de color u otros defectos en la superficie del hormigón. Es esencial que no se mezclen con el agua para evitar que penetren en el hormigón y alteren el fraguado. Asimismo, es importante que no reaccionen ni con el hormigón ni con el encofrado. Además, se espera que proporcionen una mayor durabilidad al encofrado, permitiendo un aumento en el número de usos. Durante su aplicación, no deben generar efectos nocivos como dermatitis o alergias en los operarios que los manipulan. Por último, deben facilitar la limpieza de los moldes, garantizando así un proceso más eficiente y efectivo en su utilización.

No obstante, la acción aislante de estos productos desmoldantes se ve limitada por la baja resistencia de la película a los efectos de temperatura y abrasión. Los desmoldantes basados en procesos químicos forman películas que ofrecen una mayor resistencia, pues la reacción entre la pasta de cemento y el producto crea una capa jabonosa que asegura una clara separación entre el hormigón y el encofrado. Para seleccionar el desmoldante adecuado, se realizan pruebas en un muro de muestra, teniendo en cuenta todos los factores que puedan influir en un proyecto específico.

Existen distintos tipos de desmoldantes, entre ellos:

  1. Aceites: Los desmoldantes de aceites minerales puros tienden a dejar residuos en el hormigón y su efecto separador es pequeño, basándose principalmente en procesos físicos. Se recomiendan para tareas simples de desencofrado con poca exigencia en la calidad del acabado superficial del hormigón. Algunos productos de aceite mineral incorporan aditivos para mejorar su efecto separador mediante la combinación de procesos físicos y químicos para lograr un mejor rendimiento.

  2. Emulsiones: Las emulsiones se dividen en dos tipos: agua en aceite y aceite en agua, siendo estas últimas más estables. Las emulsiones de aceite en agua se suministran como concentrados de aceite a los cuales se les agrega un determinado volumen de agua in situ. El efecto separador de estas emulsiones depende del índice de concentración. Al agregar agua a los desencofrantes más comunes del mercado, se observa que en ninguno de los casos es fácil removerlos con agua, pues el líquido resbala sobre la película formada.

La forma más sencilla de aplicar estos productos es mediante nebulización a presión, aunque en muchas ocasiones también se utilizan métodos convencionales como brocha o rodillo, siempre buscando obtener una capa delgada y uniforme. Es imprescindible que la superficie de los encofrados sobre los que se aplicará el producto esté completamente limpia y preparada. En el caso de encofrados de madera, es necesario saturarlos previamente con agua antes de aplicar el producto de desmoldeo. Si se trata de hormigones vistos, se recomienda realizar ensayos previos antes de seleccionar los productos adecuados. La elección cuidadosa y la correcta aplicación de estos productos son fundamentales para obtener un resultado óptimo y garantizar la calidad del acabado.

El artículo 48.4 del Código Estructural indica lo siguiente respecto a los productos desencofrantes:

“Salvo indicación expresa de la dirección facultativa, el constructor podrá seleccionar los productos empleados para facilitar el desencofrado y el fabricante de elementos prefabricados los correspondientes al desmoldeo. Los productos serán de la naturaleza adecuada y deberán elegirse y aplicarse de manera que no sean perjudiciales para las propiedades o el aspecto del hormigón, que no afecten a las armaduras o los encofrados, y que no produzcan efectos perjudiciales para el medioambiente. No se permitirá la aplicación de gasóleo, grasa corriente o cualquier otro producto análogo.

Además, no deberán impedir la posterior aplicación de revestimientos superficiales, ni la posible ejecución de juntas de hormigonado.

Previamente a su aplicación, el constructor facilitará a la dirección facultativa un certificado, firmado por persona física, que refleje las características del producto desencofrante que se pretende emplear, así como sus posibles efectos sobre el hormigón.

Se aplicarán en capas continuas y uniformes sobre la superficie interna del encofrado o molde, debiéndose verter el hormigón dentro del período de tiempo en el que el producto sea efectivo según el certificado al que se refiere el párrafo anterior”.

A continuación os dejo un catálogo de la empresa Fuchs que incluye los desencofrantes.

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Os dejo un par de vídeos sobre desencofrantes. Espero que os sean de interés.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

MONTERO, E. (2006). Puesta en obra del hormigón. Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, 750 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.

Cursos:

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

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Terminación, texturado y curado del pavimento de hormigón

Figura 1. Fratás automático http://www.imcyc.com/revistacyt/jul10/pavimentos.htm

La terminación o acabado final del hormigón es una tarea crítica en la construcción de un pavimento, pues tiene la importante misión de corregir las irregularidades o defectos producidos durante la colocación y compactación del material. Para lograr una superficie adecuada en el hormigón fresco, se pueden llevar a cabo diferentes trabajos, que van desde un ligero fratasado manual hasta intervenciones más significativas como reparaciones de bordes.

El fratasado es una técnica que se utiliza para nivelar la superficie del hormigón, eliminar la capa superficial de lechada, así como los puntos altos y bajos, sumergir las partículas de árido más gruesas, remover y corregir pequeñas imperfecciones, y presentar mortero en la superficie para el texturizado. Esta técnica puede ser realizada de forma manual o mecánica, y puede ser longitudinal o transversal.

En las carreteras de alta velocidad en España, se logra una textura superficial longitudinal mediante el estriado del hormigón con cepillos metálicos o de plástico y una arpillera húmeda y lastrada para conseguir una microtextura áspera en toda la superficie. La arpillera también se emplea para eliminar las marcas de la bailarina. En los bordes de las carreteras se suele crear una textura transversal. En otros países, la macrotextura se logra mediante técnicas como la denudación química o la incrustación de gravilla en el hormigón fresco.

Después de que la pavimentadora haya terminado su trabajo, el carro de texturizado y curado (Figura 2) se acerca para aplicar la textura deseada con un cepillo de cerdas o flejes, mientras que se rocía líquido de curado como última operación. Si se desea una textura de árido visto, el carro extiende el retardador de fraguado y, en algunos casos, el compuesto de curado. Algunos productos pueden realizar ambas funciones simultáneamente. En regiones lluviosas, se protege el retardador de superficie con una lámina de plástico desplegada desde un rollo montado en el carro. Después de retirar el mortero sin fraguar, se aplica el producto de curado sobre el pavimento.

Figura 2. Equipo de texturizado y curado (Calo et al., 2015)

El curado del pavimento es esencial para evitar la pérdida de agua necesaria para el fraguado y endurecimiento del hormigón, así como la aparición de fisuras por retracción que pueden debilitar su resistencia. Aunque es posible usar agua para el curado en carreteras con poco tráfico, se recomienda utilizar productos de calidad que creen una capa impermeable sobre el pavimento para evitar la evaporación del agua. Estos productos suelen tener un pigmento blanco que, además de reducir la ganancia de calor por incidencia de la radiación solar, ayudan en la inspección visual de la uniformidad de la aplicación. Después, al sellar las juntas, es necesario volver a aplicar el producto en la ranura correspondiente.

Figura 3. Tren de curado (Calo et al., 2015)

Las membranas químicas de curado están formuladas a base de resinas y solventes de rápida evaporación que no son solubles en agua. Estas membranas permiten ser aplicadas inmediatamente después de la finalización de las tareas de texturizado y terminación del hormigón, incluso si hay agua presente en la superficie. Al aplicarse por aspersión sobre la superficie del pavimento, se forma una película protectora en pocos minutos, impidiendo la evaporación del agua de exudación y mejorando su acción preventiva al adherirse a la superficie del hormigón. Debido a estas características, son especialmente útiles en la pavimentación con encofrados deslizantes.

Referencias:

CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, Madrid.

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Componentes principales de un pavimento de hormigón

Figura 1. Estructura típica de un pavimento rígido (Calo et al., 2015)

Una sección común de un pavimento rígido se compone de una capa superior, conocida como calzada de hormigón, que es responsable de proporcionar la mayor parte de la capacidad estructural del pavimento. Esta capa se apoya sobre una base de material seleccionado, que puede o no estar tratada con un ligante, y a su vez descansa sobre el suelo natural o la explanada (ver Figura 1).

Calzada de hormigón

La capa superior del pavimento está conformada por la calzada de hormigón, la cual tiene la responsabilidad de proporcionar tanto las características funcionales como gran parte de la capacidad estructural requerida. En cuanto a las características funcionales, es la encargada de brindar las condiciones superficiales necesarias, como el drenaje superficial, la fricción y la regularidad, de acuerdo con el tipo de vía y las condiciones de servicio, a fin de garantizar una conducción segura y cómoda. En lo que respecta a su capacidad estructural, debe ser lo suficientemente resistente para soportar las cargas durante el periodo de servicio y actuar como una barrera impermeable para las capas inferiores del pavimento, minimizando la entrada de agua desde la superficie hacia el interior de la estructura.

El espesor de la calzada dependerá en gran medida del nivel de tránsito pesado previsto, oscilando entre 15 cm y 20 cm para vías urbanas o de bajo tránsito pesado y de 20 cm a 30 cm en rutas de mayor volumen de vehículos pesados.

Base

La capa fundamental en el comportamiento del firme de un pavimento rígido es su base, pues proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable a lo largo del tiempo. Si no se cumple esta condición, las losas del pavimento se ven sometidas a tensiones y deformaciones significativas debido a las cargas del tráfico. Esta capa se encuentra ubicada justo debajo de la calzada de hormigón y su función principal es prevenir la erosión en la interfaz entre la losa y el apoyo, lo que la convierte en un elemento obligatorio en las vías con tránsito pesado.

Además de esta función principal, la incorporación de la base en la estructura del pavimento ofrece varios beneficios, tales como mejorar la distribución de cargas, reducir las tensiones en las capas inferiores de la estructura, contribuir al drenaje subsuperficial del agua de infiltración, proteger los suelos de la explanada de la acción de las heladas, garantizar un soporte uniforme para la calzada de hormigón y proporcionar una plataforma de trabajo adecuada que no sea susceptible a las condiciones climáticas y sea apta para la circulación de vehículos de obra.

Una de las causas que puede provocar la falta de uniformidad en la base es lo que se conoce como bombeo de finos (pumping, en inglés): si hay agua debajo de la losa, la base contiene una proporción significativa de finos y la intensidad del tráfico pesado es relativamente alta, la circulación de estos vehículos y el paso de una losa a otra contigua puede provocar el bombeo de la mezcla de agua y finos en la zona de juntas o bordes del pavimento, lo que conduce a la erosión de la base y al descalce de las losas.

En el caso de tráficos medios y ligeros, se suelen utilizar las bases granulares tradicionales, como el macadam o la zahorra artificial (que consisten en gravas y arenas trituradas). No obstante, cuando se trata de tráficos pesados, es necesario emplear materiales granulares tratados con un ligante o conglomerante, como las bases de gravacemento.

Subbase

La subbase es una capa de firme que se ubica debajo de la base en la explanada, también conocida como subrasante. En algunos casos, esta capa puede no ser necesaria si la explanada ya cuenta con una elevada capacidad de soporte granular. Su principal función es proporcionar una base uniforme para la colocación y compactación de la capa de base, además de constituir una plataforma adecuada para su construcción. Es importante que esta capa tenga una función drenante, para lo cual es necesario que los materiales empleados no contengan finos. En cualquier caso, esta capa es generalmente necesaria como capa de transición. Las subbases granulares se componen de gravas y arenas naturales o trituradas, suelos estabilizados con cemento, gravaescoria, entre otros materiales.

Explanada

La subrasante o explanada es la superficie sobre la que se asienta la superestructura del pavimento. Es crucial que esta superficie tenga la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas, pues es el soporte directo del pavimento. Además, la explanada puede estar compuesta por la capa superior del terraplén o el fondo de las excavaciones en terreno natural, y es responsable de soportar la estructura del pavimento. Para asegurar la estabilidad y el óptimo estado de la explanada, se seleccionan suelos con características aceptables y se compactan en capas para crear un cuerpo estable capaz de resistir la carga de diseño del tránsito.

Subdrenaje

En ciertas situaciones, es posible mejorar el sistema de drenaje de una estructura, incluyendo estructuras de subdrenaje. Esto permite eliminar rápidamente el agua que se filtra inevitablemente por las juntas y fisuras, evitando los efectos perjudiciales que podría causar su acumulación en la estructura del pavimento. Los subdrenes se componen de una red colectora de tuberías perforadas o ranuradas que se alojan en zanjas para recolectar el agua subterránea. El objetivo es controlar y retirar el agua, minimizando su efecto negativo en las capas estructurales del pavimento.

Juntas

Las juntas son cruciales para determinar las dimensiones de las losas del pavimento y controlar la formación de fisuras tanto en la etapa temprana como en servicio. Existen dos tipos de juntas: las de contracción, que implican debilitar la sección de hormigón, y las de construcción, que se moldean. La opción más común es utilizar el aserrado para crear las juntas, aunque también pueden formarse en fresco con la creación de surcos en el hormigón. En este último caso, puede haber manipulaciones posteriores que afecten la regularidad superficial, lo que limita su uso en juntas transversales en carreteras con tráfico intenso. El serrado de las juntas debe realizarse antes de que se formen las fisuras, pero no demasiado pronto, pues los bordes podrían dañarse. El momento adecuado depende del tipo de cemento y las condiciones de humedad y temperatura. Según el PG-3, se debe hacer el serrado de las juntas transversales dentro de las primeras 24 horas después de la puesta en obra del hormigón, mientras que para las longitudinales, el serrado debe hacerse entre 24 y 72 horas después. La profundidad mínima del corte debe ser de un tercio o un cuarto del espesor de la losa para las juntas longitudinales y transversales, respectivamente. Es recomendable sellar las juntas, especialmente en áreas con mucha lluvia, y para ello se utilizan productos de sellado, preferiblemente perfiles preformados de materiales elastoméricos que se introducen a presión.

Transferencia de carga

La transferencia de carga se refiere a la capacidad de una junta para transmitir una parte de la carga aplicada en una losa a la losa adyacente. Esta transferencia se puede lograr mediante la trabazón de áridos, que se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla por debajo de la junta, o mediante el uso de pasadores. En algunos casos, se pueden emplear ambas técnicas en conjunto para lograr una transferencia de carga óptima.

Pasadores

Los pasadores son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales para transferir cargas sin restringir el movimiento horizontal de las losas. Además de colaborar en la disminución de las tensiones y deflexiones en el hormigón, reducen el potencial de escalonamiento, bombeo y rotura de esquinas en las losas.

Figura 2. Canastilla de pasadores (Calo et al., 2015)

Barras de unión

Los pasadores son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales para transferir cargas sin restringir el movimiento horizontal de las losas. Su función principal es disminuir las tensiones y deflexiones en el hormigón, al mismo tiempo que reducen el riesgo de escalonamiento, bombeo y rotura de esquinas en las losas.

Figura 3. Barras de unión (Calo et al., 2015)

Arcenes

Aunque no forma parte de la estructura, la condición de soporte en los bordes de la calzada es fundamental en los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con una estructura de hormigón, la calzada puede transferir una parte de las cargas aplicadas a su estructura, lo que reduce las tensiones y deflexiones debidas a las cargas. Además, minimiza la infiltración de agua desde la superficie del pavimento. Además de los arcenes, existen otras alternativas estructurales, como la incorporación de bordillos (en pavimentos urbanos) o la ejecución de sobreanchos de calzada, que también contribuyen significativamente a mejorar la condición de soporte en los bordes.

Referencias:

CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, Madrid.

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Pavimento de hormigón armado con fibras para carreteras

Figura 1. https://blog.laminasyaceros.com/blog/hormigon-armado

El hormigón reforzado con fibras es aquel hormigón en el que se han incluido fibras en una proporción adecuada para mejorar alguna de sus propiedades respecto al hormigón convencional. Aunque el costo de este tipo de hormigón es alto, se compensa por sus características, como el aumento de la resistencia a la tracción y a la fatiga, el mejor comportamiento a flexotracción, la ductilidad, la resistencia al impacto y la durabilidad, así como disminuir y controlar la fisuración. La transmisión de esfuerzos fibra-matriz se produce por adherencia, superponiendo acciones que involucran fenómenos de adhesión, fricción y entrecruzamiento mecánico. Para asegurar una correcta utilización de fibras en el hormigón, es necesario seleccionar materiales con módulos de elasticidad comparables o superiores a los del hormigón.

La utilización de hormigón con fibras en pavimentos no es algo reciente. Durante la década de 1980, se popularizó su uso al reducir el espesor del pavimento, aumentar la distancia entre las juntas y aumentar su vida útil de cinco a ocho veces en comparación con los pavimentos tradicionales. Desafortunadamente, esta tendencia no se mantuvo y el hormigón con fibras desapareció silenciosamente de la escena de la construcción de pavimentos. A pesar de esto, la investigación en la construcción de soleras industriales continuó especialmente con el empleo de fibras de acero. En España, se han construido miles de metros cuadrados de pavimentos en naves industriales, talleres de mantenimiento de helicópteros, parques de contenedores, suelos de talleres de fábricas de automóviles, entre otros.

El uso de hormigones reforzados con fibras en pavimentos de autopistas y carreteras se ha incrementado debido a su mayor resistencia a la flexotracción, control de fisuración, resistencia a la fatiga dinámica y la posibilidad de hacer juntas cada 15 m o incluso no hacerlas. Además, pueden ser utilizados en la totalidad del espesor del pavimento o en forma de recrecidos sobre pavimentos rígidos o flexibles deteriorados. La ventaja adicional es que estos pavimentos solo requieren un espesor de 7 a 10 cm y se pueden colocar con cualquier extendedora tradicional o simplemente con reglas vibrantes. Sin embargo, su coste es más elevado y solo encuentran justificación en aplicaciones como refuerzos adheridos a pavimentos existentes, pavimentos de puentes y pavimentos que soportan cargas muy pesadas, tales como las que se dan en puertos, aeropuertos y zonas industriales.

Para que las fibras cumplan su función correctamente, es necesario que estén uniformemente distribuidas en la masa del hormigón. Por lo tanto, se recomienda aumentar la proporción de finos hasta llegar a proporciones de pasta del orden del 40%, lo que supone un aumento del 10% en comparación con las dosificaciones normales. También es importante limitar el tamaño máximo de árido a 20 mm. En el caso de los hormigones de pavimentos con áridos de 20 mm, el tamaño máximo debe ser inferior a 100 y la proporción en volumen de fibras debe ser de aproximadamente el 2% de la pasta o el 1% del volumen total. Es posible alcanzar resistencias a compresión de hasta 15 MPa con densidades de 2 t/m³. Sin embargo, es relevante saber que las fibras reducen la docilidad y la trabajabilidad al aumentar la proporción de fibras. Por lo tanto, es necesario incrementar la relación de cemento hasta 0,5-0,6, con dosificaciones entre 350 y 450 kg/m³, o bien emplear un plastificante.

Las fibras pueden ser de distintos materiales, desde microfibras plásticas de muy pequeño diámetro a fibras de acero, que es lo más habitual en pavimentos. Según su naturaleza se consigue controlar el proceso de formación de fisuras o mejorar su comportamiento estructural o la resistencia a la fatiga. La dosificación de microfibras oscila entre 0,6 kg/m³ y 1,0 kg/m³ y la de fibras de acero suele ser superior a los 30 kg/m³. Entre las características más importantes de las fibras metálicas se encuentran la forma de la fibra, que permite un buen anclaje en el hormigón, y la relación entre la longitud y el diámetro equivalente de la fibra. Esta relación es un factor clave que distingue a las fibras metálicas, ya que un valor mayor generalmente proporciona un mejor comportamiento, pero también dificulta la mezcla, el vaciado y el acabado del hormigón. Las fibras de acero mejoran las propiedades de ductilidad, dureza, resistencia al impacto y resistencia al desgaste, según el tipo de fibra y su dosificación. Estas propiedades dependen de la longitud de las fibras, su diámetro, densidad, resistencia a la flexión y módulo de elasticidad. Por lo general, se utiliza acero de bajo contenido en carbono en forma de agujas o pequeños flejes arqueados en los extremos. Las dimensiones comunes son diámetros de 0,15 a 0,75 mm para agujas y anchuras de 0,25 a 0,90 mm con espesores de 0,15 a 0,40 mm para flejes. Las longitudes oscilan entre 6 y 70 mm, con dosificaciones entre 20 y 80 kg/m³.

A continuación os dejo algún vídeo explicativo de este tipo de material.

Os dejo un artículo explicativo que, espero, os sea de interés.

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Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

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Lo que siempre quiso saber sobre el hormigón, pero nunca se atrevió a preguntar

25Estoy convencido de que la experiencia nos ha dado muchas lecciones respecto al uso del hormigón en obra. Sin embargo, parafraseando el título de una famosa película de Woody Allen, os paso a continuación una serie de tuits que puse para mis alumnos durante varios días sobre algunos consejos prácticos relacionados con la fabricación y puesta en obra del hormigón. Estoy convencido de que muchas de las cosas que saqué a colación la sabéis más que de sobra. Pero otras veces, no estoy tan convencido cuando vemos cómo en la práctica se olvidan muchas de las cosas ya sabidas en la teoría. La idea de recoger toda la información en este post es para tenerlos juntos y que no se pierda la información. Si os gustan los tuits, los podéis difundir.

 

 

 

 

 

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