hormigón – El blog de Víctor Yepes

Puesta en obra del hormigón en tiempo frío

Figura 1. Hormigonado en tiempo frío. https://www.cotecno.cl/precauciones-para-el-hormigonado-en-climas-frios/

El hormigón no adquiere la resistencia necesaria cuando su fraguado y primer endurecimiento ocurren a temperaturas muy bajas. Esto se debe principalmente a la acción expansiva del agua intersticial. En el mejor de los casos, se observa una disminución en la velocidad de hidratación de los componentes activos del cemento, como se explicó en un artículo anterior sobre los efectos del frío en el fraguado del hormigón.

En condiciones de frío, el hormigón debe colocarse en los encofrados y compactarse de manera rápida y sin interrupciones. Antes de verter el hormigón, se debe retirar toda la nieve, hielo, escarcha y agua derretida del equipo, encofrado y terreno donde se coloque. Para ello se pueden utilizar chorros de aire caliente. A menos que el área de trabajo esté cubierta, se debe limpiar inmediatamente antes de verter el hormigón.

La temperatura de las superficies en contacto con el hormigón fresco (equipos de colocación, encofrados, terreno) no debe ser inferior a 3 °C ni superar la temperatura del hormigón en más de 5 °C. La superficie del terreno de cimentación puede descongelarse cubriéndola con material aislante durante unos días, pero en la mayoría de los casos es necesario aplicar calor externo con aire seco porque el vapor puede hacer que el agua se condense y posteriormente se congele. Son muy recomendables los encofrados de madera. Los equipos de colocación y los encofrados metálicos pueden estar dotados de aislamiento térmico (más espesor en las esquinas) o pueden precalentarse.

La temperatura de las armaduras también debe ser ligeramente superior a 0 °C cuando se vierte el hormigón. Colocar el hormigón en zonas con alta congestión de armaduras a temperaturas muy bajas puede causar la congelación local del hormigón alrededor de las barras, lo que puede disminuir la adherencia si esta persiste después de la vibración. Si se calientan las armaduras, este proceso no debería afectar a las propiedades del acero.

Se recomienda evitar el uso de canaletas y cintas transportadoras, a menos que estén debidamente aisladas. Estos elementos tienden a perder una gran cantidad de calor y pueden formar hielo durante los intervalos de colocación.

En general, se suspenderá el hormigonado o se adoptarán medidas especiales si se prevé que la temperatura pueda descender por debajo de 0 °C dentro de las próximas 48 horas. Dado que la temperatura del hormigón durante el fraguado depende del tipo de cemento y del espesor de las partes o piezas a hormigonar, estas medidas se implementarán si, a las nueve de la mañana (hora solar), se registran temperaturas inferiores a las siguientes, de acuerdo con los tipos de obras:

Para estructuras de hormigón con cemento Portland:

4 °C para estructuras ordinarias sin más condiciones.
1 °C para estructuras de gran masa o con protección aislante.

Para estructuras de hormigón con cemento siderúrgico o puzolánico:

9 °C para estructuras ordinarias sin más condiciones.
6 °C para estructuras de gran masa o con protección aislante.

No obstante, si se produce una helada justo después del vertido del hormigón y antes de su fraguado, el problema es reversible. En este caso, el fraguado no ha comenzado porque el agua se ha congelado, y una vez que el hielo se derrita, el hormigón podrá fraguar normalmente, previa nueva vibración. Por ejemplo, tomando valores aproximados, a una temperatura de 5 °C, el tiempo de fraguado es de unas 14 horas, mientras que a 20 °C se reduce a 6 horas y a 40 °C a apenas 1,5 horas.

Es necesario asegurarse de que el hormigón no se coloque en los encofrados a un ritmo superior al que permite su correcta compactación y acabado final. En la puesta en obra del hormigón en forjados y elementos superficiales, es fundamental realizar la colocación en frentes reducidos.

Una alternativa para superar los problemas del hormigonado en tiempo frío es calentar el hormigón antes de su colocación, o calentar las armaduras o moldes que lo recibirán, además de usar protecciones aislantes suficientes para evitar una pérdida excesiva de calor. También se pueden calentar los áridos, el agua o la mezcla en la hormigonera. Si se calienta el agua, lo cual es especialmente útil, no debe superar los 70 °C para evitar un fraguado rápido. Este calentamiento suele requerir un mayor tiempo de amasado para evitar la formación de grumos. Además, es recomendable utilizar bajas relaciones agua/cemento y cementos de alto calor de hidratación. Si el encofrado actúa como aislante, como en el caso de la madera, se puede retrasar el proceso de desencofrado para retener el calor durante el mayor tiempo posible.

El problema descrito se agrava si, además de las bajas temperaturas, se presentan fuertes vientos, lluvias, humedad, u otras condiciones climáticas adversas.

El Código Estructural establece las condiciones para hormigonar en tiempo frío en su artículo 52.3.1:

“La temperatura de la masa de hormigón, en el momento de verterla en el molde o encofrado, no será inferior a 5 °C.

Se prohíbe verter el hormigón sobre elementos (armaduras, moldes, etc.) cuya temperatura sea inferior a cero grados centígrados.

En general, se suspenderá el hormigonado siempre que se prevea que, dentro de las cuarenta y ocho horas siguientes, pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los cero grados centígrados.

En los casos en que, por absoluta necesidad, se hormigone en tiempo de heladas, se adoptarán las medidas necesarias para garantizar que, durante el fraguado y primer endurecimiento de hormigón, no se producirán deterioros locales en los elementos correspondientes, ni mermas permanentes apreciables de las características resistentes del material. En el caso de que se produzca algún tipo de daño, deberán realizarse los ensayos de información necesarios para estimar la resistencia realmente alcanzada, adoptándose, en su caso, las medidas oportunas.

El empleo de aditivos aceleradores de fraguado o aceleradores de endurecimiento o, en general, de cualquier producto anticongelante específico para el hormigón, requerirá una autorización expresa, en cada caso, de la dirección facultativa. Nunca podrán utilizarse productos susceptibles de atacar a las armaduras, en especial los que contienen ión cloro”.

Los comentarios a este artículo dicen lo siguiente:

“Se entiende por tiempo frío el periodo durante el cual existe, durante más de tres días, las siguientes condiciones:

- - la temperatura media diaria del aire es inferior a 5 °C,
  - la temperatura del aire no supera los 10 °C durante más de la mitad del día.

La hidratación de la pasta de cemento se retrasa con las bajas temperaturas. Además, la helada puede dañar de manera permanente al hormigón poco endurecido si el agua contenida en los poros se hiela y rompe el material. En consecuencia, deben adoptarse las medidas necesarias para asegurar que la velocidad de endurecimiento es la adecuada y que no se producen daños por helada.

Cuando existe riesgo de acción del hielo o de helada prolongada, el hormigón fresco debe protegerse mediante dispositivos de cobertura o aislamiento, o mediante cerramientos para el calentamiento del aire que rodee al elemento estructural recién hormigonado, en cuyo caso deberán adoptarse medidas para mantener la humedad adecuada”.

Os dejo un vídeo al respecto del hormigonado al tiempo frío.

También comparto un artículo que, espero, sea de vuestro interés.

Descargar (PDF, 685KB)

Referencias:

AA. VV. (2002). Hormigones de ejecución especial (seis tipos). Colegio de Ingenieros de Caminos, Madrid, 114 pp.

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.

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. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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

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

Recomendaciones para el vertido del hormigón

Figura 1. Vertido del hormigón. https://constructivo.com/noticia/siga-estos-pasos-para-llevar-a-cabo-un-correcto-proceso-de-vibrado-en-la-fundicion-de-concreto-1582900765

Una vez que el hormigón se encuentra en el lugar de colocación, se procede a su puesta en obra, la cual se realizará de acuerdo con el tipo de hormigón y las condiciones del espacio y los medios de colocación disponibles. El método más simple de puesta en obra consiste en verter el hormigón directamente desde el dispositivo de transporte al encofrado, molde o lugar designado. En ocasiones, el acceso del transporte al punto de colocación puede ser difícil; en estos casos, el bombeo soluciona el problema, proporcionando además un flujo continuo de hormigón que aumenta la eficiencia del trabajo.

Antes del vertido, es necesario prever la ubicación de las juntas de hormigonado. Asimismo, es fundamental verificar si los encofrados podrán resistir las presiones generadas por el hormigón fresco, considerando la consistencia del hormigón, el tipo de cemento utilizado, la altura del hormigonado, la temperatura ambiente, entre otros factores. La velocidad de colocación debe ser lo suficientemente alta para evitar la formación de juntas frías, pero no tan alta que cause una segregación excesiva o genere altas presiones sobre los encofrados. Las juntas frías se producen cuando una capa de hormigón se ha fraguado antes de que se vierta otra capa sobre ella, resultando en una unión débil entre ambas capas.

El vertido puede considerarse como la operación final del transporte del hormigón antes de su colocación definitiva. Al llegar a la obra, el punto de vertido puede encontrarse a nivel del terreno o a mayor altura. En ambos casos, lo más conveniente es que la descarga se realice directamente desde el medio de transporte utilizado, como camiones hormigonera, camiones abiertos o autobombas. Sin embargo, en ocasiones es necesario verter el hormigón en recipientes auxiliares para luego acercarlo y dirigirlo mediante tolvas o canaletas hasta el molde o encofrado. En cualquier caso, como norma general, debe procurarse que el punto de descarga esté lo más cercano posible al de colocación, evitando operaciones innecesarias que puedan aumentar la segregación del hormigón fresco.

El ritmo de vertido debe ser uniforme y compatible con el equipo y la mano de obra presente en el proceso de colocación y acabado. Cuando una interrupción en el vertido del hormigón constituya un problema potencial, se debe considerar el aprovisionamiento de un equipo de apoyo.

Para garantizar la calidad y uniformidad del hormigón durante el vertido, es fundamental evitar su segregación. Además, se debe proceder con cuidado para no desplazar las armaduras, las vainas del pretensado o el atado de los encofrados, debiéndose adoptar las medidas oportunas para evitarlo. El hormigón ha de verterse verticalmente, lo más cerca posible de su posición definitiva, sin obstáculos que tamicen el flujo y evitando desplazamientos laterales posteriores a su colocación. Además, nunca se deberán verter masas que acusen principio de fraguado, segregación o desecación.

Seguidamente, se presentan algunas recomendaciones para las operaciones de vertido.

No efectuar el vertido desde una gran altura (máximo 2 m de caída libre). Procurar que la dirección de caída sea vertical, evitando desplazamientos horizontales de la masa. Durante el vertido, el hormigón debe ser dirigido para impedir su choque libre contra el encofrado o las armaduras. Para lograr esto, se utilizarán canaletas que permitan encauzar el hormigón como si fuera un embudo. Por ello, la carga de cubas, carretillas y tolvas no debe hacerse directamente desde la amasadora.
Colocar el hormigón en capas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la masa (generalmente entre 20 y 70 cm), facilitando así el “cosido” de las capas. Las distintas capas se consolidarán sucesivamente, uniendo cada capa a la anterior con el medio de compactación elegido (normalmente vibrado) y sin que transcurra mucho tiempo entre las capas para evitar que la masa se seque o empiece a fraguar, a menos que esté prevista una junta de hormigonado. Por ello, el espesor de la capa debe ser algo inferior a la longitud del elemento vibrador para que este atraviese todo el espesor de la capa y llegue a introducirse lo suficiente en la siguiente capa.
No se debe arrojar el hormigón con pala ni a gran distancia, ni distribuirlo con rastrillos o vibradores que provoquen su disgregación. No se debe hacer avanzar más de un metro dentro de los encofrados.
En el hormigonado de superficies inclinadas, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
- El hormigón fresco tiende a correr o deslizar hacia abajo, especialmente bajo el efecto del vibrado.
- Se produce segregación por la distinta velocidad de los áridos en la superficie inclinada.
- Es preferible hormigonar de abajo hacia arriba, colocando una superficie que contenga el hormigón y lo encauce a modo de embudo. Si se utiliza vibrado, su acción debe ser lo más breve posible.
- Para minimizar los efectos del vibrado, también es recomendable hormigonar de abajo hacia arriba, en secciones cuyo volumen y distancia de la parte compactada sean tales que el hormigón ocupe su lugar después de una breve acción de vibrado.
- Ajustar la velocidad de vertido al espesor de las capas, a los períodos necesarios de vibración y a las juntas de hormigonado previstas.

A continuación, se recogen algunas figuras que permiten conocer algunas de las malas prácticas en la colocación incorrecta del hormigón.

Figura 2. Cargas y descargas en vertical y centradas

Figura 3. Las compuertas inclinadas de las tolvas son en realidad canaletas con un final sin control que origina segregación al llenar las carretillas

Figura 4. El empleo de una cacera elimina los riesgos de segregación al vaciar una hormigonera

Figura 5. Falta de control al final de la cinta. La pantalla simplemente cambia la dirección de la segregación

El hormigón no debe encontrar restricciones hasta el punto de su colocación en el encofrado. Si se vierte la masa en la parte superior con una tubería flexible de caída o tubo central, se evita la segregación y los encofrados y armaduras se mantienen limpios hasta que los cubre el hormigón (Figura 6).

Figura 6. Hormigonado en parte superior con un tubo central.

Cuando se utiliza una lámina de plástico que se enrolla a medida que se hormigona, se logra un efecto similar (Figura 7). No debe dejarse que el faldón se sumerja más de 500 mm en el hormigón para facilitar su extracción.

Figura 7. Hormigonado en parte superior con láminas de plástico.

No hay que permitir que el hormigón choque y rebote contra el encofrado y armaduras, pues origina la segregación y nidos de grava en el fondo (Figura 8).

Figura 8. Vertido incorrecto del hormigón

En la Figura 9 se comprueba que, en losas, es conveniente que el avance del frente de hormigonado abarque todo el espesor. En estas superficies horizontales, la colocación del hormigón debe realizarse contra la masa ya colocada. Un vertido correcto ocurre cuando el hormigonado se realiza en retroceso del operario, aunque resulta algo incómodo. De esta forma atraviesa solo una capa, amortigua la capa viscosa y existe cierta compactación.

Figura 9. Recomendación de vertido contra el hormigón

En la Figura 10 se puede observar que, en caso de detectarse segregación, es posible añadir el árido grueso al hormigón y mezclarlo con una pala. Es importante no añadir mortero ni hormigón al árido grueso.

Figura 10. Forma correcta de añadir árido grueso al hormigón

En artículos anteriores hemos explicado con cierto detalle la puesta en obra del hormigón para casos especiales como el hormigonado en tiempo caluroso, hormigonado en condiciones de viento, hormigonado de pilares y muros, hormigonado mediante bombeo, grandes vertidos de hormigón, hormigonado bajo el agua, o el hormigonado en tiempo frío, entre otros. Dejo los enlaces para los lectores interesados.

El Artículo 52.1 del Código Estructural establece las condiciones de vertido y colocación del hormigón.

“En ningún caso se tolerará la colocación en obra de masas que acusen un principio de fraguado.

En el vertido y colocación de las masas, incluso cuando estas operaciones se realicen de un modo continuo mediante conducciones apropiadas, se adoptarán las debidas precauciones para evitar la disgregación de la mezcla.

No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa.

No se efectuará el hormigonado en tanto no se obtenga la conformidad de la dirección facultativa, una vez que se hayan revisado las armaduras ya colocadas en su posición definitiva.

El hormigonado de cada elemento se realizará de acuerdo con un plan previamente establecido en el que deberán tenerse en cuenta las deformaciones previsibles de encofrados y cimbras”.

Los comentarios de este artículo son los siguientes:

“El vertido en grandes montones y su posterior distribución por medio de vibradores noes, en absoluto, recomendable, ya que produce una notable segregación en la masa del hormigón.

Se tendrá especial cuidado en evitar el desplazamiento de armaduras, conductos de pretensado, anclajes y encofrados, así como el producir daños en la superficie de estos últimos, especialmente cuando se permita la caída libre del hormigón.

El vertido del hormgión en caída libre, si no se realiza desde pequeña altura (inferior a dos metros), produce inevitablemente la disgregación de la masa, y puede incluso dañar la superficie de los encofrados o desplazar éstos y las armaduras o conductos de pretensado, debiéndose adoptar las medidas oportunas para evitarlo.

El empleo de aditivos superplastificantes y el elevado contenido de finos en hormiones de alta resistencia, los hace muy fluidos, permitiendo unas tongadas de mayor espesor que en un hormigón convencinal, si bien results necesaria una mayor energía de compactación”.

Os dejo una Guía de Aplicación de la puesta en obra del hormigón de consistencia fluida en edificación según el Código Estructural.

Descargar (PDF, 2.98MB)

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.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

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

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

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

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

Hormigoneras con inversión de marcha y eje horizontal

Figura 1. Hormigonera de eje horizontal e inversión de marcha. https://www.linosella.com/es/producto/modelo-hopper-s-1500-22

Las hormigoneras de eje horizontal presentan ventajas significativas en comparación con las hormigoneras de tambor basculante. Su capacidad puede ser considerablemente mayor y el hormigón producido suele ser de mejor calidad. Estas máquinas pueden ser fijas o móviles; las móviles se montan sobre un chasis de dos ejes con ruedas neumáticas.

Estas hormigoneras cuentan con una cuba de gran diámetro, de forma cilindro-cónica y con eje horizontal, que posee dos bocas opuestas. Una de las bocas es para la carga, que recibe el material cuando la cuba gira en un sentido, facilitando el amasado de la mezcla. La otra, para la descarga, a diferencia de las hormigoneras de tambor basculante, que solo tienen una boca.

En su interior, la cuba incluye una cámara central de trabajo equipada con de paletas helicoidales inclinadas, fijas a la cuba, que aseguran un buen mezclado. La salida del hormigón generalmente se realiza mediante la inversión rápida del giro de la máquina. Estas máquinas tienen una capacidad de hasta 5 m³, con una producción de 250 m³/h. El tiempo mínimo de amasado, en segundos, para una hormigonera de diámetro D, en metros, se calcula con la fórmula t = 90 √D. La velocidad de giro de la cuba, en r.p.m., se determina aproximadamente mediante la fórmula N = 20 / √D.

Las hormigoneras de eje horizontal suelen tener una velocidad de descarga lenta, lo que puede provocar, en ocasiones, la segregación del hormigón. Este problema es especialmente frecuente cuando se utilizan áridos grandes, pues el mortero mezclado con los áridos de tamaño intermedio tiende a salir primero, dejando los áridos gruesos para el final. Este inconveniente también puede presentarse en las hormigoneras de eje basculante.

La carga de los componentes de la mezcla se realiza generalmente de forma mecánica, utilizando un skip. Este dispositivo recibe los materiales y asciende por unas guías inclinadas hasta encajar en la tolva de descarga. Luego, se abre una compuerta ubicada en el fondo de la cuba y los materiales se introducen en la hormigonera.

El tambor está montado sobre dos aros de rodadura que se apoyan en cuatro rodillos colocados en el bastidor que lo sustenta. La rotación en un sentido u otro se logra mediante la acción de un piñón de ataque montado en un grupo motorreductor, que actúa sobre una corona dentada alrededor de la cuba. Los sistemas de arrastre incluyen:

Un conjunto de corona atornillada al tambor y un piñón de ataque acoplado al motor.
Un sistema de fricción en el que unos rodillos con bandaje de goma arrastran el tambor, siendo estos rodillos impulsados por el motor. Estas ruedas están montadas sobre dos ejes y reciben el movimiento de un motorreductor a través de ruedas dentadas y cadenas.

El equipo de la hormigonera se completa con un armazón metálico montado sobre un eje, una tolva de fondo abatible para el llenado, enganchada al cable de un torno eléctrico, que se desplaza a lo largo de unos carriles inclinados (skip). Todos los movimientos se controlan remotamente mediante pulsadores.

El amasado se produce mediante el giro del tambor, complementado por la acción de las paletas que impulsan el material hacia el centro de la cuba. Un inconveniente frecuente de estas hormigoneras, incluidas las de eje inclinado, es que durante la primera amasada, parte del mortero del hormigón queda adherido a las paredes. Esto hace que la primera mezcla sea de menor calidad que las siguientes y deba ser desechada. Para evitar este problema, se debe realizar una pequeña amasada de mortero antes de iniciar la producción del hormigón. Parte de este mortero recubrirá las paredes de la hormigonera, eliminando el exceso y mejorando la calidad de las mezclas subsiguientes.

La descarga puede realizarse de varias formas, dependiendo del modelo:

Cambiando el sentido de giro del tambor. La inversión del sentido de la marcha dirige la mezcla hacia los álabes del cono para ser evacuada al exterior. Antes de invertir el sentido de marcha del motor eléctrico, es necesario detenerlo. La inversión se logra mediante el cambio de polaridad. Cuando se utiliza un motor diésel, se requiere un inversor-reductor para cambiar el sentido de la marcha del tambor.
A través de una canaleta que se introduce por la boca de descarga dentro de la cuba o cambiando el ángulo de las paletas, aunque estos dos métodos están en desuso.

Os dejo un vídeo explicativo que espero os sea de interés.

Referencias:

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

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

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

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

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

Hormigonado en tiempo caluroso

Figura 1. https://www.carboncure.com/es/esquina-del-concreto/las-mejores-practicas-para-trabajar-con-el-concreto-en-climas-calidos/

Las altas temperaturas del hormigón y del ambiente, la exposición solar, el viento fuerte y la baja humedad del aire son factores que, individualmente o combinados, provocan una rápida evaporación. Este fenómeno aumenta considerablemente la probabilidad de que la superficie del hormigón se agriete por retracción plástica. En climas más húmedos, esta posibilidad se reduce y la alta temperatura del hormigón se vuelve menos crítica para la formación de este tipo de fisuras.

El éxito del hormigonado en climas cálidos radica en la planificación meticulosa tanto de los procesos internos en la planta como de los procedimientos externos en el sitio de trabajo. Con suficiente antelación, se deben planificar todas las operaciones para mitigar los efectos adversos del calor y evitar la improvisación. Es crucial que el personal de obra sea consciente de los daños que el calor puede causar al hormigón. Es recomendable contar con datos climáticos registrados, como temperaturas, insolación, vientos y evaporación, para estimar las condiciones a las que estará expuesto el hormigón y adoptar las medidas oportunas tanto para el hormigón fresco como para el sistema de colocación en obra. Dado que el hormigón se endurece más rápidamente en condiciones calurosas, las operaciones que deben realizarse con el hormigón aún fresco o poco endurecido, como el corte y preparación de juntas o la aplicación de retardadores superficiales, son más críticas. Por lo tanto, estas operaciones deben estar cuidadosamente previstas y planificadas.

En condiciones calurosas, es fundamental asegurarse de que el hormigón no se coloque en los encofrados a un ritmo superior al que permite su correcta compactación y acabado final. Durante el vertido en forjados y elementos superficiales, es necesario trabajar en frentes reducidos. Los encofrados metálicos y las armaduras expuestas a la radiación solar pueden alcanzar temperaturas elevadas, provocando un rápido endurecimiento del hormigón antes de su correcta compactación. Por esta razón, antes del vertido, se deben humedecer sin permitir que el agua se condense sobre las armaduras o se encharque el fondo del encofrado. En caso de hormigonar directamente sobre el terreno, es crucial que la explanación esté húmeda, pero sin formar láminas de agua o charcos. Es recomendable utilizar pulverizadores que generen una fina nube de agua para enfriar el aire circundante, los encofrados y las armaduras, y así evitar la rápida evaporación en la superficie del hormigón. Sin embargo, debe evitarse una pulverización excesiva que pueda lavar la superficie del hormigón fresco.

Sin la pulverización adecuada antes y después de las operaciones de acabado, especialmente cuando la humedad es baja, el agua de la superficie puede evaporarse más rápido que la difusión del agua desde el interior del hormigón hacia la superficie que se está secando. Esto genera tensiones crecientes en la superficie que frecuentemente resultan en fisuras por retracción plástica. Cuando estas fisuras aparecen antes de que el fraguado esté completo, pueden cerrarse mediante el uso de una llana para alisar la superficie a ambos lados de la fisura.

Para evitar que el hormigón eleve su temperatura antes de colocarlo en el encofrado, es fundamental protegerlo del sol. Las unidades de transporte, como cintas, bombas y tuberías de bombeo, deben mantenerse a la sombra y pintadas de blanco. Las tuberías pueden enfriarse cubriéndolas con arpilleras húmedas y regándolas con mangueras u otros medios auxiliares.

Se pueden emplear agua fría e incluso hielo picado en el amasado del hormigón como medidas adicionales. El uso de agua fría es muy eficaz, ya que su calor específico es cinco veces mayor que el del cemento y los áridos, y su temperatura es más fácil de controlar. Sin embargo, debido a su baja proporción en la masa del hormigón, su influencia no es muy significativa. Por otro lado, el uso de hielo picado es mucho más ventajoso, ya que aprovecha el calor latente de fusión del hielo (334 kJ/kg). El hielo se utiliza para sustituir parte del agua en el amasado.

Para garantizar una colocación rápida del hormigón, es relevante contar con equipos de gran capacidad y en perfecto estado. Si se utiliza una grúa con cubas, estas deben tener una boca ancha y paredes muy inclinadas para facilitar una descarga rápida y completa del contenido. Es crucial establecer una comunicación efectiva entre el personal que carga las cubas y el que coloca el hormigón, para evitar que el hormigón permanezca en la cuba sin ser colocado. En caso de utilizar bombas, estas deben estar adecuadamente dimensionadas para bombear el hormigón de la clase especificada a lo largo de toda la línea con la velocidad requerida.

La compactación del hormigón también debe realizarse lo más rápidamente posible. Para lograrlo, es necesario contar con un número adecuado de equipos de compactación y suficiente personal. Además, se deben tener agujas vibradoras de reserva y generadores de emergencia para prevenir problemas por cortes eléctricos. Puede ser conveniente colocar el hormigón en capas más delgadas, de manera que la capa inferior todavía responda a la vibración cuando se coloque la siguiente capa.

Las operaciones de acabado deben comenzar tan pronto como el hormigón esté listo, sin ningún retraso. Las fisuras por retracción plástica son difíciles de reparar, pues extender pasta sobre ellas no funciona bien y tienden a reaparecer. Una posible solución es revibrar el hormigón antes de que alcance su fraguado final, aunque esta técnica no es recomendable en condiciones de calor porque puede dañar el hormigón si ya ha comenzado a endurecer. Otra opción es golpear la superficie con una llana a ambos lados de la fisura. Después, se debe volver a fratasar el área afectada para nivelar el acabado y protegerla de inmediato para evitar la evaporación.

En la Figura 2, cuyos datos han sido tomados de la norma ACI 305, se muestran las temperaturas del hormigón que pueden ser críticas para la fisuración plástica en función de diferentes niveles de humedad relativa del aire ambiente. No obstante, se remite al lector al nomograma de Menzel para una mejor aproximación a este efecto.

Figura 2. Temperaturas del hormigón potencialmente críticas para la retracción plástica, para diversas humedades relativas.

En la Figura 3 se muestran, resumidas, las precauciones que deberían adoptarse cuando se hormigona en tiempo caluroso.

Figura 3. Precauciones a tomar cuando se hormigona en tiempo caluroso. https://hormigonaldia.ich.cl/recomendaciones-tecnicas/hormigonado-en-tiempo-caluroso/

El Código Estructural, en su artículo 52.3.2 establece las condiciones de hormigonado en tiempo caluroso.

“Cuando el hormigonado se efectúe en tiempo caluroso, se adoptarán las medidas oportunas para evitar la evaporación del agua de amasado, en particular durante el transporte del hormigón y para reducir la temperatura de la masa. Estas medidas deberán acentuarse para hormigones de resistencias altas.

Para ello, los materiales constituyentes del hormigón y los encofrados o moldes destinados a recibirlo deberán estar protegidos del soleamiento.

Una vez efectuada la colocación del hormigón se protegerá este del sol y especialmente del viento, para evitar que se deseque.

Si la temperatura ambiente es superior a 40 °C o hay un viento excesivo, se suspenderá el hormigonado, salvo que, previa autorización expresa de la dirección facultativa, se adopten medidas especiales”.

Los comentarios a este artículo dicen lo siguiente:

“Del contenido de este artículo se desprende que debe entenderse por tiempo caluroso, aquel en que se produzca cualquier combinación de altas temperaturas, baja humedad relativa y alta velocidad del viento, que tiendan a empeorar la calidad del hormigón o que puedan conferir propiedades no deseadas.

Las propiedades del hormigón pueden verse influidas de manera desfavorable en tiempo caluroso. Las temperaturas elevadas del hormigón fresco aceleran el fraguado, aumentan la velocidad de hidratación y la exigencia de agua, y conducen a una resistencia final más baja. Además, se dificultan las condiciones de puesta en obra y aumenta la aparición de fisuras de retracción plástica.

En consecuencia, debe tratarse de asegurar que la temperatura del hormigón en el momento del vertido sea inferior a 35ºC en el caso de estructuras normales, y menor que 15ºC en el caso de grandes masas de hormigón.

Se recomienda tomar medidas especiales para evitar retracciones plásticas cuando exista peligro de evaporaciones superficiales superiores a 1 kg/m2/h, lo que puede producirse cuando concurren circunstancias meteorológicas indicadas en la tabla 52.3.2.”

Tabla 52.3.2 Condiciones atmosféricas para riesgo de retracción plástica

Temperatura atmosférica (ºC)	Velocidad del viento (km/h)	Humedad relativa
40 ºC	10	≤ 35 %
	25	≤ 45 %
	40	≤ 55 %
35 ºC	25	≤ 25 %
35 ºC	40	≤ 35 %

Os dejo algunos vídeos al respecto:

Referencias:

AA. VV. (2002). Hormigones de ejecución especial (seis tipos). Colegio de Ingenieros de Caminos, Madrid, 114 pp.

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.

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

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

Hormigoneras de tambor basculante y eje inclinado

Figura 1. Hormigonera de tambor basculante. https://www.archiproducts.com/es/productos/lino-sella-world/hormigonera-hidraulica-con-tambor-basculante-skipper-s-360_652525

Las hormigoneras de tambor basculante y eje inclinado son las más comunes en pequeñas obras, para mezclas de hasta 0,5 m³ y para una producción de hormigón plástico de calidad media. No obstante, también existen máquinas grandes capaces de producir hasta medio metro cúbico de hormigón. Estas hormigoneras están formadas por una cuba o tambor, que gira alrededor de su eje, con una parte superior troncocónica y una inferior cilíndrica.

La cuba está fabricada con chapa de acero soldada, reforzada en la boca de carga. En su interior, lleva atornilladas unas paletas deflectoras cuya función es arrastrar hacia el centro de la cuba los componentes más pesados de la mezcla, que tienden a situarse en la periferia debido al movimiento centrífugo. El conjunto generalmente está montado sobre un chasis principal provisto de un eje con dos ruedas neumáticas y una lanza de tiro para facilitar su remolque por carretera.

El tambor puede ajustar su inclinación según la operación en curso, ya sea llenado, amasado o descarga. Tanto el llenado como la descarga del aparato se realizan a través de una única abertura centrada en el eje de rotación del tambor. No obstante, existen ciertos modelos con dos aberturas: una para el llenado y otra para la descarga. En posición de amasado, su eje es horizontal y la descarga por gravedad se realiza inclinando la cuba. Para la descarga, la cuba se inclina alrededor de un eje horizontal con la ayuda de un volante o de un motor. Este volante hace pivotar la cuba y su abrazadera mediante un mecanismo de piñones dentados. El principio del tambor basculante permite una alimentación rápida y un vaciado completo. Este sistema también facilita una limpieza conveniente al final de la jornada laboral.

El movimiento de la cuba se produce mediante el engranaje de un piñón motor, cuyo eje coincide con el de la cuba, sobre una corona dentada. El conjunto motor, que puede ser eléctrico o térmico, y los elementos de reducción de velocidad están montados en una carcasa lateral. Los motores de gasolina se usan con capacidades de 80 a 150 litros, mientras que los diésel para capacidades mayores. La mezcla de los elementos se optimiza al reducir la inclinación del eje de la cuba respecto a la horizontal. No obstante, esta inclinación no debe exceder los 15º a 20º aproximadamente. Superar estos valores puede reducir el volumen del tambor, ya que aumenta su capacidad útil; sin embargo, aunque esto disminuye el precio de compra, empeora la calidad del amasado. Por lo tanto, el ángulo de inclinación es uno de los factores principales que el comprador debe considerar.

Este problema también ocurrirá si la pared interior del tambor no tiene ninguna paleta. Inicialmente, los materiales se acumulan en el fondo de la cuba y se arrastran al principio del amasado por la fricción generada por el giro. Sin embargo, después de algunas vueltas, especialmente si se ha añadido mucha agua, la mezcla se vuelve muy plástica y se desliza a lo largo de la pared de la cuba en lugar de subir y caer nuevamente. En este caso, no se puede considerar un verdadero amasado. La presencia y disposición de las paletas facilitan la elevación de los materiales, permitiendo una buena agitación de los componentes. Además, la fijación de las paletas al tambor debe diseñarse cuidadosamente para asegurar un impulso constante durante el amasado.

Un inconveniente frecuente de estas hormigoneras y las de eje horizontal es que, durante la primera amasada, parte del mortero del hormigón queda adherido a las paredes, lo que hace que esta primera mezcla sea de menor calidad que las siguientes y deba ser desechada. Para evitar este problema, se debe realizar una pequeña amasada de mortero antes de arrancar la producción del hormigón. Parte de este mortero recubrirá las paredes de la hormigonera, eliminando el exceso. Para facilitar el amasado, se debe introducir el árido grueso en último lugar. Si se introduce primero, la mezcla será deficiente y el hormigón corre el riesgo de ser heterogéneo. El tiempo mínimo de amasado, en segundos, para una hormigonera de este tipo y diámetro D, se calcula mediante la fórmula t = 120 √D.

Estas hormigoneras pueden estar equipadas con un cargador elevable para la alimentación de los materiales y con dispositivos de suministro de agua, como depósitos, dosificadores o contadores de agua. Se embraga para subir el cargador y al desembragar baja por gravedad. El cargador puede ser de los siguientes tipos:

Basculante mediante cilindro hidráulico. Sin cargador para capacidades de 120 a 200 litros, con o sin cargador para 250 a 500 litros.
Skip, accionado por cable, que se enrolla en un cabrestante, accionado por el mismo motor que impulsa la hormigonera, con su correspondiente embrague. Al activar el embrague, el cargador se eleva, y al desactivarlo, desciende por gravedad.
Radio rascante, con un conjunto de cangilones de alimentación continua.

Os dejo algunos vídeos al respecto de esta hormigonera.

Referencias:

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

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

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

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

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

El amasado del hormigón en tiempo caluroso

https://hormigonaldia.ich.cl/recomendaciones-tecnicas/hormigonado-en-tiempo-caluroso/

El proceso de amasado no difiere del realizado en condiciones normales. Es importante amasar el tiempo necesario para obtener una mezcla homogénea, pero no más, para evitar el calor generado por el rozamiento del hormigón con la cuba y las palas. Para lograr un mezclado eficaz en poco tiempo, se debe asegurar que la amasadora esté libre de adherencias y que las paletas de los camiones amasadores estén en buen estado. Una vez que se ha conseguido un hormigón homogéneo, la rotación debe mantenerse a la velocidad mínima de agitación de la unidad. No obstante, no es conveniente detener la cuba durante largos periodos, pues existe el riesgo de un falso fraguado del hormigón.

Proteger la amasadora de la luz solar directa ayuda a evitar un aumento innecesario de la temperatura. Pintar su superficie de blanco también minimizará el efecto de la radiación solar. Además, cuando se utiliza un aditivo retardante, su efecto será mayor si se añade al final del amasado en lugar de al principio.

Es importante controlar cuidadosamente la fluidez del hormigón a la salida de la amasadora para asegurar que llegue a la obra en las condiciones necesarias para su uso. También es posible enfriar el hormigón en la amasadora mediante la evaporación de un producto inerte, aunque esta instalación es compleja.

Para retardar el fraguado del hormigón, aunque no es una práctica corriente, se pueden dosificar los materiales sólidos en la planta y premezclarlos, añadiendo el agua y los aditivos líquidos en la obra, seguido de un mezclado posterior en el camión de suministro. Sin embargo, esto puede causar una pérdida de uniformidad entre las amasadas. Dado que es complicado controlar la dosificación de líquidos y el mezclado en obra, es necesario preparar adecuadamente todo el proceso si se elige este método.

Cuando se utilizan aditivos plastificantes, superplastificantes y retardadores, su efecto es más prolongado si se introducen al final del amasado, mezclados con una pequeña cantidad del agua de amasado. Los superplastificantes pueden añadirse parcialmente en la planta para obtener la fluidez necesaria para la carga y el transporte del hormigón, y el resto en la obra para compensar la pérdida de asiento durante el transporte. Para un control preciso, el aditivo puede dosificarse previamente en recipientes. Es necesario un amasado posterior en el camión antes del vertido en el encofrado o el sistema de colocación en obra.

La fabricación del hormigón según las especificaciones requeridas es esencial para evitar rechazos que provoquen la formación de juntas de hormigonado o problemas en el acabado. Por ello, es recomendable realizar una inspección previa antes del transporte. En la planta, el hormigón puede inspeccionarse visualmente durante la descarga. En el caso de utilizar un camión amasador, se recomienda realizar un amasado inicial en la planta y verificar el asiento antes de proceder al transporte.

Referencias:

AA.VV. (2002). Hormigones de ejecución especial (seis tipos). Colegio de Ingenieros de Caminos, Madrid, 114 pp.

ACI COMMITTEE 305. Guide to Hot Weather Concreting. ACI 305R-10.

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.

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

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

Hormigonado en condiciones de viento

Se tomarán medidas de precaución especiales al hormigonar en condiciones de viento, pues puede causar serios problemas durante el proceso. Al igual que en condiciones de calor, especialmente cuando ambas se combinan, el viento aumenta la tasa de evaporación más allá de la cantidad de agua necesaria para el endurecimiento del hormigón, lo que acelera su fraguado. Esto provoca un curado inadecuado, grandes retracciones y problemas de resistencia a largo plazo. En la Figura 1 se puede apreciar cómo la velocidad del viento, junto con la temperatura del hormigón y la humedad relativa del aire, influyen en la cantidad da agua evaporada en el hormigón. Dejamos al lector un enlace para ampliar información sobre el agrietamiento plástico durante el fraguado del hormigón.

La fisuración plástica ocurre durante las primeras horas del fraguado del hormigón, cuando aún se encuentra en estado plástico. Es causada por la disminución de volumen en la pasta de cemento al hidratarse. Esta hidratación natural puede verse agravada por una rápida evaporación del agua de la mezcla (retracción hidráulica) durante esta fase plástica del hormigón.

Los casos de fisuración plástica incluyen la fisuración en “piel de cocodrilo”, que aparece en losas y forjados como un cúmulo de pequeñas fisuras sin dirección dominante, y las fisuras en elementos alargados como losas, forjados y zapatas corridas, que son perpendiculares a la longitud mayor del elemento hormigonado y pueden llegar a cortar completamente su sección.

Para evitar la aparición de fisuras, es esencial:

Solicitar hormigón con un contenido menor de finos y agua que el acostumbrado, aunque esto implique una reducción en la trabajabilidad.
Humedecer generosamente los encofrados o soportes (terreno natural) que recibirán el hormigón.
Proteger el elemento hormigonado inmediatamente después del vertido para evitar la evaporación, especialmente en condiciones de altas temperaturas y viento fuerte.
Iniciar las tareas de curado lo antes posible.

En el caso de condiciones de frío extremo, el viento puede agravar los problemas asociados a las bajas temperaturas, pues favorece la congelación por efecto adiabático.

Os dejo un vídeo donde se explican algunas de estas patologías.

Referencias:

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

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

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

Vertido y compactación de hormigón en soportes de sección reducida

Figura 1. Hormigonado de un pilar. https://docplayer.es/61072005-Protecciones-en-obras-de-construccion-fases-de-obra.html

El vertido y la colocación del hormigón en soportes de sección reducida, como puede ser un pilar, debe realizarse de manera que se evite la disgregación de la mezcla, además de desplazamientos en armaduras o encofrados. También debe evitarse la formación de juntas, coqueras o planos de debilidad. Antes de iniciar el hormigonado, se monta un caballete o andamio, según corresponda, para facilitar el acceso de los operarios hasta la parte superior del pilar. Para alturas superiores a 2 m y cuando no se utiliza una bomba de hormigón ni es posible ejecutar el pilar en dos fases, se emplea un embudo metálico con una manguera para evitar caídas libres mayores de 1,50 m. Durante el vertido, el hormigón debe dirigirse mediante trompas de hormigonado u otros dispositivos para evitar que golpee directamente contra el encofrado o las armaduras.

El hormigón se coloca de forma continua o en capas, cuidando que no se formen juntas frías. Se espera que cada capa esté en estado plástico cuando se coloca la siguiente. La compactación del hormigón se realiza con vibradores de aguja, introduciendo la aguja verticalmente en la masa de manera rápida y profunda. Posteriormente, se retira lentamente y de forma constante hasta que la lechada fluya a la superficie. El vibrador debe estar siempre en el fondo del encofrado antes de comenzar con la primera capa de hormigón. Esta primera capa es la más crítica, pues debe adherirse al hormigón endurecido, y una compactación inadecuada puede provocar la aparición de coqueras, una permeabilidad excesiva o la formación de una capa superficial débil por compactación excesiva.

El método óptimo para colocar y compactar hormigón en columnas pequeñas consiste en verterlo de forma continua a una velocidad que permita al vibrador realizar la compactación mientras se retira lentamente con una velocidad constante. La velocidad de vertido no debe superar los 300 mm en 30 segundos. Para una columna de 25 cm x 25 cm de sección y 3 m de altura, esto equivale a un tiempo total de aproximadamente 5 minutos. Si las circunstancias no permiten ejecutarlo de esta forma, es necesario limitar el espesor de cada capa a unos 300 mm. La aguja del vibrador se introduce entre 10 y 15 cm en la capa inferior.

El vertido desde tolvas móviles solo está permitido si el operador puede controlar el inicio y la parada de la descarga, asegurando que no se viertan más de tres cubetas por soporte. Si no se puede garantizar este control, es preferible verter el hormigón sobre una plataforma situada encima del soporte y distribuirlo cuidadosamente con una pala. Aunque también se puede utilizar un balde, aunque este método puede ser más lento.

Para asegurar una buena compactación en secciones pequeñas al trabajar con columnas, un vibrador de 40 mm de diámetro es suficiente, siempre que haya espacio para insertarlo en el centro. El vibrado se debe extender hasta los vértices, aristas y fondos. Es fundamental asegurarse de que el vibrador no entre en contacto con las armaduras. Es recomendable sumergir el vibrador en diferentes puntos cercanos durante períodos cortos (5 a 15 segundos) en lugar de prolongar el tiempo de vibrado en puntos más distantes. Al verter las capas de 300 mm de espesor, es crucial garantizar que cada capa esté completamente compactada antes de proceder con la siguiente. Además, se recomienda verificar la superficie del hormigón para asegurar su visibilidad; en caso contrario, se aconseja utilizar una fuente de luz adecuada.

Si se utiliza una bomba para el vertido del hormigón, la manguera flexible debe llegar hasta el fondo y retirarse al mismo tiempo que el vibrador. Es fundamental reducir la velocidad de descarga de la bomba para permitir una correcta compactación con el vibrador. Para obtener un acabado superficial de calidad, se aconseja volver a vibrar los últimos 450 mm media hora después del vertido. Si la caída es libre desde la parte superior del encofrado, el mortero se adhiere parcialmente al encofrado y a las armaduras, alterando la dosificación del hormigón que llega a la base.

Después del hormigonado, se verifica el aplomado del pilar tras un período aproximado de 30 minutos para asegurarse de que no haya habido ningún desplazamiento. Conviene no olvidar que, durante el fraguado y el primer período de endurecimiento del hormigón, es crucial mantener adecuadamente su humedad mediante un correcto proceso de curado.

Dejo algunos vídeos al respecto.

Os dejo un documento que puede complementar la información que os he ofrecido.

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Referencias:

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

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

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.

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

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

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

Mesa vibrante de hormigón

Figura 1. Mesa vibrante para compactar hormigón. https://www.eralki.com/maquinas/mesas-compactacion/

Por lo general, una mesa vibrante está compuesta por una superficie de acero u hormigón armado, con vibradores externos montados en el marco de soporte (ver Figura 1). Tanto la mesa como el marco están aislados de la base mediante resortes de acero, juntas aislantes de neopreno u otros dispositivos similares. La propia mesa puede formar parte del molde. Sin embargo, normalmente se coloca un molde separado sobre la mesa. La vibración se transmite desde la mesa al molde y luego al hormigón. Existen diferentes opiniones sobre la conveniencia de sujetar el molde a la mesa.

Normalmente, se prefiere una vibración de baja frecuencia (por debajo de 100 Hz) y alta amplitud (más de 0,13 mm), al menos para mezclas más rígidas. La efectividad de la vibración de mesa depende en gran medida de la aceleración impartida al concreto por la mesa. Generalmente, se recomiendan aceleraciones en el rango de 3 g a 10 g (30 m/s² a 100 m/s²), siendo necesarios valores más altos para las mezclas más rígidas. Además, la amplitud no debe ser inferior a 0,025 mm para mezclas plásticas, ni a 0,050 mm para mezclas más rígidas.

Se trata de mesas conformadas por un tablero rígido, comúnmente de acero, que se sostiene de manera elástica sobre una base fija adecuadamente aislada. La vibración se genera mediante generadores ubicados debajo del tablero. En mesas de dimensiones pequeñas (aproximadamente L = 1,50 m), un solo vibrador es suficiente, pero si las dimensiones son mayores, se requiere aumentar proporcionalmente el número de vibradores.

Estas mesas vibrantes se utilizan tanto en laboratorios como en la compactación de elementos prefabricados de hormigón. Por lo tanto, la amplitud y la frecuencia del vibrador deben ser ajustables para adaptarse a los diferentes tipos de hormigón. Es esencial que el tablero sea completamente rígido para garantizar una transmisión uniforme de las vibraciones a toda la pieza.

Figura 2. Movimiento de las masas excéntricas.

Los vibradores, similares a los vibradores externos de encofrado, cuentan con dos masas excéntricas que giran en direcciones opuestas, generando fuerzas vibratorias perpendiculares a la mesa. Deben tener una amplitud elevada y baja frecuencia, ya que los hormigones utilizados en la prefabricación suelen ser secos.

Al igual que con los vibradores de encofrado, la fuerza centrífuga del vibrador puede calcularse aproximadamente en función de los pesos del hormigón y del molde o encofrado, mediante la siguiente fórmula:

donde:

PM: peso de la mesa (más el del molde si es solidario a ella)
Pm: peso del molde (apoyado y convenientemente fijado a la mesa)
Ph: peso del hormigón
k: coeficiente variable, que va de 0,5 a 4 según la rigidez de la mesa.

Cuando se vayan a vibrar secciones de hormigón de diferentes tamaños, la mesa debe tener una amplitud variable. Una frecuencia variable es una ventaja adicional. Si la mesa vibratoria tiene un elemento vibrante que contiene solo un excéntrico, puede generarse un movimiento vibratorio circular que imparte un movimiento rotacional no deseado al hormigón. Esto puede evitarse montando dos vibradores uno al lado del otro, de tal manera que sus ejes giren en direcciones opuestas. Esto neutraliza la componente horizontal de la vibración, de modo que la mesa esté sujeta únicamente a un movimiento armónico simple en la dirección vertical. De esta manera, se pueden obtener amplitudes muy altas. Para lograr una buena consolidación de mezclas muy rígidas, con frecuencia es necesario aplicar presión sobre la superficie superior durante la vibración.

Os dejo algunos vídeos sobre mesas vibradoras.

Referencias:

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

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

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

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

Vibradores de aguja para compactar el hormigón

Figura 1. Vibrador de aguja. https://www.kiloutou.com/es/c/vibrador-hormigon/

La vibración interna o por inmersión se realiza introduciendo en la masa de hormigón un elemento tubular, conocido como vibrador de aguja. Este dispositivo está compuesto por una cabeza cilíndrica metálica, resistente al desgaste y fácilmente intercambiable, que alberga en su interior el mecanismo vibratorio. Estos son los más utilizados en obras de carácter general. En la mayoría de situaciones, los vibradores internos requieren el efecto refrigerante del hormigón para prevenir el sobrecalentamiento, es decir, el hormigón actúa como un refrigerante.

La vibración por inmersión es una forma de compactación eficiente, pues el vibrador está en contacto directo con el hormigón. Esto permite que el vibrador actúe y cambie de posición según sea necesario, adaptándose al tipo de hormigón. Presentan la ventaja de ser sencillos de manejar y llevar de un lugar a otro. Su efecto se restringe a una masa contenida en un tronco de cono con un diámetro mayor en la superficie que en el fondo, efecto causado por la mayor viscosidad del hormigón en las capas inferiores. Esta situación requiere insertar el vibrador en distintos puntos para que las zonas de acción se superpongan. Por lo general, la separación entre los pinchazos, en centímetros, es equivalente al tamaño de la aguja en milímetros. La distancia entre los puntos de inmersión también depende de la consistencia del hormigón, la forma y tamaño de la pieza, y el tipo específico de vibrador. Además, el radio de acción de un vibrador interno es significativamente menor en el caso del hormigón armado en comparación con el hormigón en masa. Esta reducción puede alcanzar hasta un 50 %.

Los vibradores internos utilizados en la actualidad son de tipo rotativo. Los impulsos vibratorios se generan desde la cabeza del vibrador en ángulo recto. Esta maquinaria suele operar a altas frecuencias (entre 200 Hz y 300 Hz) para producir vibraciones intensas y radios de acción suficientes, gracias a su peso reducido. Con el paso del tiempo, ha habido una tendencia a emplear vibradores de aguja con diámetros más pequeños, incrementando la frecuencia de vibración para conseguir una mayor eficacia. Este cambio también se debe a la demanda de herramientas ligeras y la construcción de obras con secciones delgadas y armaduras cada vez más densas.

Figura 2. Retirar el vibrador de forma lenta. https://diariodecolima.com/noticias/detalle/2022-08-30-vibrado-de-concreto-cmo-contribuye-a-la-resistencia-de-una-obra

En cuanto al proceso, el vibrador interno se introduce verticalmente en el hormigón de manera rápida, pero no debe permanecer en funcionamiento durante un periodo prolongado para prevenir segregaciones o exudaciones, especialmente en hormigones fluidos. Debe continuarse la vibración hasta que las burbujas de aire grandes aparezcan esporádicamente y comience a formarse una capa muy delgada de mezcla fina. Los tiempos habituales de vibrado son de 10 a 15 segundos, al final de los cuales el vibrador debe retirarse lentamente. Tiempos excesivamente largos pueden causar segregación, especialmente si el hormigón no es muy seco. Prolongar el tiempo de vibración para eliminar todo el aire más allá de lo necesario no es práctico y, en hormigones mal dosificados, puede causar efectos nocivos como la disgregación del material. No obstante, es importante tener en cuenta que un exceso de vibración es menos perjudicial que una vibración insuficiente. La extracción debe ser lenta, para que el orificio que se forma se rellene con hormigón y mortero. Es preferible vibrar menos tiempo en muchos puntos, en vez de mucho tiempo en pocos puntos. La Tabla 1 incluye valores orientativos de amplitud y frecuencia, así como el radio de acción y la velocidad de vertido recomendados para diferentes calibres.

Tabla 1. Valores característicos de vibradores de inmersión

Ø vibrador (mm)	Frecuencia (Hz)	Amplitud (mm)	Radio de acción (cm)	Velocidad de vertido (m³/h)
20 – 40	170 – 250	0,4 – 0,8	8 – 15	0,8 -4
30 – 60	150 – 225	0,5 – 1,0	13 – 25	2,5 – 8
50 – 90	130 – 200	0,6 – 1,3	18 – 35	4,5 – 15
80 – 150	120 – 180	0,8 – 1,5	30 – 50	11- 30

En general, se considera que la capa de hormigón debe tener una altura inferior a la longitud de la aguja del vibrador para poder revibrar la capa inferior al mismo tiempo que se vibra la superior; no obstante, esto puede resultar complicado de conseguir. Al compactar en profundidad las sucesivas capas de hormigón, el vibrador debe introducirse entre 10 y 15 cm en la capa anterior para asegurar la unión entre las capas (Figura 2).

Figura 2. 10 cm de penetración del vibrador en la capa inferior del hormigón. https://www.vibrafrance.fr/es/content/6-conseils-techniques

Las diferentes inserciones deben situarse aproximadamente a vez y media el radio de acción del vibrador interno para generar solapamientos. Como regla práctica, se puede decir que la distancia entre los puntos de inmersión debería ser unas 8 a 10 veces el diámetro de la aguja. Normalmente, no debe excederse los 50 cm entre los puntos de inserción (Figura 3).

Durante la vibración, se debe evitar que el vibrador toque el encofrado. Se debería mantener una distancia de unos 10 cm entre el vibrador y las caras verticales de los encofrados para evitar la formación de burbujas superficiales. En cuanto a las armaduras, aunque la norma tradicional recomienda no tocarlas, puede ser beneficioso vibrarlas para lograr una mayor adherencia y una densidad más alta del hormigón en las zonas con mayor concentración de barras. Tampoco se debe distribuir el hormigón utilizando el vibrador de aguja.

El campo óptimo de actuación de estos aparatos se encuentra con relaciones agua/cemento entre 0,4 y 0,6. Con valores inferiores, el hormigón se vuelve muy rígido, y con valores superiores, muy fluido, lo que puede causar problemas de exudación.

Una vibración inadecuada puede provocar distintos defectos en el hormigón:

Panal de abeja: Se forman bolsas de áridos sin mortero cuando la vibración es incompleta y no sistemática.
Estratos de hormigonado o vetas entre tongadas: Aparecen cuando no se realiza el revibrado y la fusión con la capa anterior, es decir, no se ha llevado a cabo el cosido de capas.
Vetas o regueros de arena en la superficie: Ocurren debido a una mala dosificación del hormigón y a fugas en los encofrados, que permiten la pérdida de lechada por una vibración excesiva.
Aire ocluido no expulsado: Se manifiesta como huecos de aire en la superficie causados por burbujas de aire que no pudieron salir debido a un tiempo insuficiente de vibrado. Los encofrados de madera permiten liberar las burbujas de aire y logrando una mejor apariencia superficial que con los encofrados metálicos.
Fugas en los encofrados y superficies bombeadas: Se producen por un vibrado excesivo o encofrados que no son estancos y resistentes a la vibración.

Desde la perspectiva del tipo de energía, existen tres tipos de vibradores internos: eléctricos, hidráulicos (especialmente utilizados en carreteras y presas), y de aire comprimido.

Las agujas eléctricas operan a 200 Hz y están diseñadas para el vibrado de hormigón en edificaciones e ingeniería civil. Los vibradores con motor eléctrico integrado en la cabeza han ganado popularidad en los últimos años. Al tener el motor ubicado en la cabeza del vibrador, no se necesitan motores o flechas separados. Desde la cabeza, sale un cable eléctrico resistente que también sirve como mango. Estos vibradores suelen tener un diámetro mínimo de 50 mm. Este tipo de vibradores está disponible en dos diseños. Uno de ellos utiliza un motor universal y el otro un motor trifásico de 180 Hz (alta frecuencia). En este último caso, la energía generalmente proviene de un motor a gasolina portátil; sin embargo, también se puede utilizar corriente comercial pasada a través de un convertidor de frecuencia. El diseño con motor de inducción experimenta una ligera disminución de velocidad al sumergirse en el hormigón. Esto permite que pueda rotar con un peso excéntrico mayor y desarrollar una fuerza centrífuga más alta que la que producen los modelos con motores eléctricos en la cabeza de un diámetro similar. En algunos países, se utilizan motores para vibradores de 150 o 200 Hz.
Los vibradores neumáticos presentan el motor neumático típicamente ubicado dentro de la cabeza del vibrador. El diseño más común emplea aspas que sostienen tanto el motor como los elementos excéntricos sobre apoyos. Sin embargo, existen modelos sin apoyos que requieren menos mantenimiento, así como algunos con flecha flexible que colocan el motor neumático fuera de la cabeza. El uso de vibradores neumáticos presenta ventajas cuando el acceso al aire comprimido es fácil. La frecuencia de vibración depende en gran medida de la presión del aire, la cual debe mantenerse siempre dentro de los niveles recomendados por el fabricante. En ocasiones, puede ser conveniente ajustar la presión del aire para obtener una frecuencia diferente. Las agujas neumáticas, aunque presentan características similares a las eléctricas, incluyen modelos que alcanzan los 320 Hz y diámetros de hasta 140 mm.
Los vibradores que funcionan con un motor hidráulico se utilizan ampliamente en las máquinas de pavimentación. Estos vibradores están conectados al sistema hidráulico de la pavimentadora mediante mangueras de alta presión. La frecuencia de vibración puede ajustarse regulando el flujo del fluido hidráulico que pasa a través del vibrador. La eficacia del vibrador depende tanto de la presión como del flujo del fluido hidráulico. Por lo tanto, es crucial realizar revisiones periódicas del sistema hidráulico para garantizar su correcto funcionamiento.

Os dejo algunos vídeos que, espero, sean de vuestro interés.

Os dejo esta presentación que tiene consejos interesantes sobre el vibrado interno del hormigón.

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Referencias:

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

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

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

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