hormigón proyectado – El blog de Víctor Yepes

Hormigón proyectado por vía seca

Durante muchos años, se utilizó la técnica de proyección en seco con acelerantes en polvo o líquidos, que ofrecía varias ventajas, pero también generaba una considerable cantidad de polvo. En los últimos años, se ha adoptado el método semihúmedo, en el cual se añade agua a unos 5 m antes de la boquilla de proyección. Este enfoque permite humedecer la mezcla de manera adecuada, lo que reduce el polvo y mejora la homogeneidad del mortero u hormigón proyectado.

Para la fabricación de hormigón proyectado por vía seca, se requiere una instalación que suministre aire y agua a presión, además del equipo de proyección. Estos equipos permiten mezclar en seco los áridos y el cemento, así como añadir agua para el fraguado en la boquilla de salida a través de un anillo perforado.

En el proceso de mezcla seca, se añade el agua necesaria en la boquilla de aplicación, y el material seco de cemento (cenizas, escorias, humo de sílice, etc.) y los áridos se entregan a través de la pistola. El proceso de mezcla húmeda emplea hormigón preparado, con exclusión de los aceleradores necesarios. Los ingredientes se suministran con camiones hormigoneras de hormigón, listos, como se hace con el hormigón normal. La dosificación de cemento oscila entre 300 y 375 kg/m³, con relaciones agua/cemento de alrededor de 0,40 y 0,56, con la limitación del tamaño máximo de árido, que generalmente es inferior a los 10 mm, en función del tamaño de la manguera y la boquilla empleadas.

Figura 2. Esquema gunitado vía seca. https://www.concretonline.com/images/pdf/hormigon/articulos/sika05.pdf

Durante la mezcla en seco, es fundamental controlar que la temperatura del cemento no sea elevada y que no contenga humedad, ya que esto podría provocar fraguados prematuros. Se recomienda utilizar cementos de fraguado rápido, con poca o ninguna adición. Los áridos deben estar limpios y tener una humedad adecuada, generalmente entre el 2 % y el 6 %. En algunos casos, será necesario humedecer los áridos previamente, pero es importante no excederse, ya que un exceso de humedad podría obstruir la boquilla durante la proyección. El tamaño máximo del árido dependerá del equipo de proyección utilizado, especialmente de las mangueras y la boquilla, y generalmente no debe superar los 12 mm, aunque en grandes espesores puede llegar hasta los 20 mm.

Figura 3. Esquema de gunitado por vía semihúmeda. https://www.concretonline.com/images/pdf/hormigon/articulos/sika05.pdf

En el método de proyección en seco, el operario comienza introduciendo solo aire comprimido en la manguera de distribución y, gradualmente, va añadiendo la mezcla en seco a la boquilla. Es fundamental que el operario mantenga un equilibrio adecuado entre el flujo de aire y el material para asegurar una aportación constante e ininterrumpida. Además, se debe regular la cantidad de agua en la boquilla para lograr la humedad adecuada. Al detener la operación, es necesario cortar tanto la alimentación de material como el suministro de agua.

En la técnica de proyección en seco, la habilidad del operario es crucial para asegurar un suministro constante y uniforme de material. Si no se mantiene un equilibrio adecuado entre la cantidad de aire y de agua, pueden producirse interrupciones en la proyección, atascos, variaciones en la velocidad de salida de la boquilla o un exceso de material rebotado. Estas interrupciones pueden provocar una falta o un exceso de agua en la mezcla, lo que requiere un ajuste rápido del suministro de agua por parte del operario. La mala calidad del hormigón resultante de estos problemas puede incluso obligar a retirar el material del paramento.

En el método de proyección en seco, se añade agua en la boquilla para conferir un leve brillo a la superficie final. El operario debe ajustar la cantidad de agua de inmediato según sea necesario. Un exceso de agua puede causar descuelgues y pérdidas de material, especialmente en trabajos en altura, donde se proyecta una gran cantidad de material en un área específica de una sola vez. Por otro lado, una cantidad insuficiente de agua da como resultado una superficie seca, oscura y sin brillo, lo que aumenta el rechazo del material, favorece la formación de bolsas de arena y eleva el riesgo de puntos débiles y estratificación del hormigón. Para un control efectivo del agua, la presión en la boquilla debe estar entre 100 y 200 kPa en comparación con la presión del aire. En el método de proyección en seco, las variaciones en el contenido de agua pueden afectar a la uniformidad de la resistencia del hormigón.

En la proyección por vía seca, la velocidad de aplicación depende de varios factores: el volumen y la presión del suministro de aire, el diámetro y la longitud de la manguera, el tipo de boquilla y las características de los áridos utilizados. Estas variables proporcionan una mayor flexibilidad y versatilidad en las operaciones. Como resultado, el operario puede ajustar con mayor precisión el flujo, la velocidad y el contenido de agua de la mezcla proyectada.

Os dejo algunos vídeos explicativos.

Referencias:

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

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.

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. (1998). 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.

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

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Hormigón proyectado por vía húmeda

El hormigón proyectado por vía húmeda (en inglés, wet spraying) es un tipo de hormigón de granulometría fina que se bombea y se mezcla con aire comprimido. Este aire comprimido impulsa el hormigón a una velocidad de salida aproximada de 12 m/s, lo que facilita su proyección. Las modernas máquinas de proyección de hormigón y los últimos avances en tecnología de aditivos han permitido alcanzar altos rendimientos en la proyección de hormigón por vía húmeda. Estos avances garantizan una formación mínima de polvo, reducen significativamente el rebote y no afectan a las resistencias a compresión requeridas. Sin embargo, en volúmenes pequeños de proyección, el método en vía húmeda puede incrementar el coste de la obra debido al precio de los equipos.

Existen dos sistemas de proyección por vía húmeda: el de flujo diluido (rotor) y el de flujo denso (pistón). En la actualidad, se prefiere el sistema de flujo denso. El sistema de flujo diluido es adecuado para rendimientos de entre 5 y 20 m³/h, mientras que el sistema de flujo denso es más apropiado para rendimientos de 5 a 25 m³/h. En el sistema de flujo denso, la mezcla de hormigón se transporta hidráulicamente mediante bombas de pistones, que utilizan movimientos rápidos de la válvula de salida o un movimiento compensado electrónicamente de los pistones para evitar discontinuidades en el chorro de salida del hormigón durante la proyección.

En la vía húmeda, si el hormigón se suministra desde la planta, es esencial utilizarlo en un plazo de menos de 45 minutos. Si no es posible cumplir con este plazo, se deben emplear retardadores compatibles con los acelerantes utilizados en la boquilla.

Figura 2. Esquema de gunitado por vía húmeda. https://es.scribd.com/document/362308363/Shotcrete

En el método de proyección en húmedo, el hormigón o mortero premezclado, con un asentamiento en cono de entre 4 y 8 cm, se carga en una tolva remezcladora de la máquina de proyección. La mezcla se transfiere luego a la boquilla, donde se le añade aire a presión para aumentar la velocidad de salida y convertirla en un aerosol. El operario regula el flujo de aire, mientras que la mezcladora controla el contenido de agua y la consistencia de la mezcla. Los tiempos de respuesta a las variaciones en los sistemas de control son más largos en comparación con el método en seco, lo que significa que el ajuste de la proyección no es tan instantáneo.

El volumen de aire necesario es relativamente bajo, de alrededor de 10 m³/min, para lograr un rendimiento de aproximadamente 12 m³/h. La incorporación de aire se realiza mediante una boquilla conectada a tres mangueras: una para el hormigón bombeado, otra para el aire comprimido y una tercera para el acelerante.

En el método de proyección en húmedo, las interrupciones en el suministro no afectan al contenido de agua de la mezcla y la dependencia del operario respecto a la bomba es menor. Sin embargo, el operario debe supervisar la humedad de la mezcla en la bomba para garantizar un suministro uniforme.

En el método de proyección en húmedo, el operario no puede ajustar el contenido de agua de la mezcla directamente en la boquilla. El asentamiento en cono de la mezcla debe estar entre 38 y 75 mm: valores inferiores a 38 mm pueden incrementar el rebote, mientras que valores superiores a 75 mm pueden causar descuelgues y desprendimientos.

En la vía húmeda, el contenido de agua de la mezcla viene determinado por el tipo de aplicación y las exigencias de trabajabilidad de la bomba.

Os dejo algunos vídeos explicativos:

Referencias:

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

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.

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.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Hormigón proyectado: gunitado

https://www.pavireal.es/hormigon-gunitado/

La técnica del gunitado, también conocida como hormigón proyectado, es un sistema constructivo que consiste en proyectar hormigón o mortero con un «cañón» (o manguera a alta presión) sobre cualquier tipo de superficie, inclusive la tierra. Su objetivo es construir un muro continuo, con mayor resistencia y menor espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima gracias a su baja porosidad. Una de las grandes ventajas respecto al hormigón tradicional es que no precisa compactación (tampoco el autocompactante), por lo que se puede adaptar a superficies de todo tipo y geometría. La velocidad de impacto es la que compacta inmediatamente el material. En la actualidad, el hormigón proyectado es un elemento indispensable en los procedimientos de sostenimiento y revestimiento estructural de túneles y taludes.

Este hormigón se llamó originalmente «gunite» o «gunita» cuando Carl Akeley diseñó un duplicado de pistola de cemento de cámaras en 1910. Su aparato neumático aplicaba una mezcla de cemento y arena a gran velocidad sobre la superficie prevista. El desarrollo de la gunita en Europa siguió a EE. UU. cuando un ingeniero de la empresa CEMENT-GUN CO. americana fundó la TORKRET GmbH en 1921, utilizándose entonces la gunita en reparaciones de muros defectuosos y, en mucho menor medida, en el revestimiento de túneles y galerías.

Podemos distinguir tres procesos distintos de gunitado: mezcla seca, mezcla húmeda y mezcla semihúmeda. En el proceso de mezcla seca, se introduce y se mezcla el agua necesaria en la boquilla de aplicación, y el material seco de cemento (cenizas, escorias, humo de sílice, etc.) y los agregados se entregan a través de la pistola. El proceso de mezcla húmeda emplea hormigón que ha sido entregado y está bien mezclado, con exclusión de los aceleradores necesarios. Los ingredientes suelen entregarse en camiones mezcladoras de hormigón, listos, como se hace con el hormigón normal. La dosificación de cemento oscila entre 300 y 375 kg/m³, con relaciones agua/cemento de alrededor de 0,40 y 0,56, con la limitación del tamaño máximo de árido, que generalmente es inferior a los 10 mm, en función del tamaño de la manguera y la boquilla empleadas.

Os dejo varios vídeos sobre cómo se aplica la técnica. Espero que os gusten.

También os dejo el siguiente artículo por si os resulta de interés.

Descargar (PDF, 1.39MB)

Referencias:

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

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.

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.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Hormigón proyectado con fibras

El uso de fibras como refuerzo en materiales frágiles se remonta a épocas antiguas, a épocas en las que se empleaban paja o crines de caballo para fortalecer arcillas en la producción de ladrillos o para reforzar suelos. No obstante, el enfoque moderno de incorporar fibras discontinuas y discretas en materiales frágiles, como morteros de cemento y hormigón, no se consolidó hasta principios del siglo XX.

La eficacia de este refuerzo se debe no solo a las propiedades mecánicas de la fibra, que contribuyen al cierre de fisuras en planos perpendiculares a las direcciones principales de tracción, sino también a su capacidad de trabajar en conjunto con la matriz del hormigón. Las interacciones entre la fibra y la matriz, la adherencia y la forma de anclaje son factores críticos que inciden en el comportamiento del material compuesto. Por lo tanto, además de investigar diversos tipos de materiales, la literatura técnica también analiza una amplia variedad de formas y acabados superficiales con el fin de optimizar el comportamiento del material compuesto.

En este contexto, cada vez se está imponiendo más, sobre todo en reparación de estructuras de hormigón, el hormigón o mortero proyectado reforzado con fibras. Estas fibras, metálicas o plásticas, al proyectarse quedan distribuidas en todas direcciones, resultando un material con buenas prestaciones a tracción, flexión, impacto, fatiga y fisuración. Las fibras se mezclan en la masa y fluyen sin problema por el cañón de lanzamiento. Se trata de una solución de gran interés en el caso de la fisuración que permite sustituir las soluciones clásicas de mallas electrosoldadas y telas de gallinero.

Una aplicación interesante es la reparación de estructuras dañadas por el fuego, como recrecidos, revestimientos de túneles, consolidación de taludes y reparación de presas. Si se utilizan fibras de acero inoxidable, áridos refractarios y cemento aluminoso, se pueden revestir hornos y conductos de gases a elevadas temperaturas.

Lo habitual es utilizar fibras de acero de bajo contenido en carbono con una longitud de unos 30 mm y un diámetro de entre 0,3 y 0,5 mm. Su proporción es inferior al 1 % en volumen (menos de 80 kg/m³). Las fibras suelen ser rectas o con los extremos conformados, tipo más empleado, pues mejoran el anclaje en la masa y permiten el uso de fibras más cortas y, por tanto, mezclas más dóciles.

Se pueden utilizar fibras distintas al acero. La fibra de carbono tiene propiedades ideales, pero su precio es muy alto para su uso habitual. La fibra de vidrio es adecuada en aplicaciones de partículas finas especiales, siempre y cuando se cumplan los requisitos para su comportamiento a largo plazo. La fibra de polímero se emplea fundamentalmente para reparar el hormigón, pues mejora la cohesión interna del hormigón proyectado y reduce el agrietamiento por contracción durante el desarrollo de la resistencia inicial. La fibra plástica mejora la resistencia al fuego del hormigón en general.

Os dejo un vídeo donde se puede ver la aplicación del hormigón proyectado con fibras.

Os paso a continuación un vídeo de una conferencia de Markus Jahn, Ingeniero de Producto de Sika, donde nos cuenta cuáles son los últimos desarrollos en aditivos acelerantes para el hormigón lanzado y cuáles son las nuevas tecnologías para transportar concretos en largas distancias dentro de túneles. Espero que os sea de interés.

Referencias:

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