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 se producen 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, el hielo, la escarcha y el agua derretida del equipo, el encofrado y el 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 que estén 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, ya que el vapor puede hacer que el agua se condense y posteriormente se congele. Se recomienda el uso de 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 en 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 de verter el hormigón y antes de que fragüe, 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 derivados del hormigonado en tiempo frío consiste en calentar el hormigón antes de su colocación o las armaduras o moldes que lo recibirán, así como en 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, algo que resulta especialmente útil, su temperatura 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, se recomienda 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.

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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

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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 sencillo de colocación 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 y, además, proporciona 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, lo que da como resultado 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 al mismo 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 los trabajadores presentes en el proceso de colocación y acabado. Cuando exista la posibilidad de una interrupción en el vertido del hormigón, 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 tener cuidado para no desplazar las armaduras, las vainas del pretensado o el atado de los encofrados, para lo cual se deben adoptar las medidas oportunas. El hormigón se debe verter verticalmente, lo más cerca posible de su posición definitiva, sin obstáculos que tamicen el flujo y evitando desplazamientos laterales una vez colocado. Además, nunca se deberán verter masas que acusen el principio de fraguado, la segregación o la desecación.

A continuación, se ofrecen recomendaciones para las operaciones de vertido.

  • El material no debe verterse desde una gran altura (como máximo 2 m de caída libre). Se debe procurar que la dirección de caída sea vertical, evitando desplazamientos horizontales de la masa. Durante el vertido, el hormigón debe dirigirse para impedir que choque libremente 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.
  • El hormigón se debe colocar 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 un vibrador) y sin que transcurra mucho tiempo entre ellas 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, de manera que este atraviese todo el espesor de la capa y llegue a introducirse lo suficiente en la siguiente.
  • 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 de hormigón 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.
    • Hay que 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 antes de colocarlo en el encofrado. Si se vierte la masa en la parte superior mediante una tubería flexible de caída o un tubo central, se evita la segregación y los encofrados y las armaduras se mantienen limpios hasta que el hormigón los cubre (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 vierte el hormigón, se logra un efecto similar (Figura 7). No se debe permitir 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 se debe permitir que el hormigón choque y rebote contra el encofrado y las armaduras, pues origina la segregación y la formación de nidos de grava en el fondo (Figura 8).

Figura 8. Vertido incorrecto del hormigón

Como se puede comprobar en la Figura 9, en las 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. El vertido correcto se produce cuando el operario coloca el hormigón retrocediendo, aunque resulta algo incómodo. De esta forma, atraviesa solo una capa, amortigua la capa viscosa y se produce 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 hormigón 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 convencional, si bien resultas 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.

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

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