Posibilidades del concreto

C O N C R E T O_ L A N Z A D O

Apuntes acerca del tópico

El uso del Concreto Lanzado (CL) está en continuo crecimiento en el mundo, gracias a los avances que se han venido experimentando en materia de equipamiento y en el conocimiento de los materiales. Para una exitosa aplicación, es necesario dominar las características distintivas de este material, así como su técnica de colocación. En la actualidad el CL constituye un elemento relevante en la construcción de obras subterráneas, siendo sus principales ventajas la flexibilidad, la velocidad de colocación y la economía.
Por otra parte, la adición de fibras al CL le otorga gran ductilidad y tenacidad permitiendo redistribuir esfuerzos y obtener condiciones más seguras durante el avance de la excavación. El reemplazo de mallas por fibras es cada vez más frecuente debido, entre otros elementos, a que la correcta instalación de las mallas suele ser complicada, lo que redunda en un mayor consumo de tiempo.
Haciendo un poco de historia, fue en los años 30 del siglo pasado que se introdujo el término genérico de shotcrete, para denominar el proceso de lanzado del concreto sobre una determinada superficie, cuyo primer antecedente data de 1910 en los Estados Unidos. En 1951 el American Concrete Institute (ACI) adoptó este término para describir el método de proyectado por vía seca. Actualmente, éste se hace extensivo también para el proceso de proyección por vía húmeda. Durante la década de los cincuentas se introdujeron pistolas para la aplicación por vía seca que permitió aplicar concretos con agregados gruesos. También se diseñaron equipos para la colocación por vía húmeda con pistola rotativa, lo que permitió tener un sistema de alimentación continuo. Estas innovaciones aseguraron la utilidad, flexibilidad y efectividad general del proceso. Cabe acotar que la European Federation of National Associations Representing Producers and Applicators of Specialist Building Products for Concrete (EFNARC) define al Concreto Lanzado como una “mezcla de cemento, agregados y agua lanzados neumáticamente desde una boquilla hacia una superficie para producir una masa densa y homogénea”.
Este tipo de concreto es diferente de uno convencional, por: 1. Tener mayor contenido de material cementiceo para lograr mayor cohesión y reducir así el efecto del desprendimiento del material una vez que este impacta sobre la superficie. 2. Por su pequeño tamaño máximo del agregado a fin de garantizar lo definido en la diferencia anterior, y adicionalmente a que la conducción del material se realiza por mangueras flexibles. 3. Por el uso de aditivos estabilizadores del fraguado para garantizar la fluidez sin que se afecten las propiedades finales, cuando por alguna razón no sea posible aplicarlo inmediatamente. 4. Por el uso de un aditivo acelerante instantáneo para que una vez que se proyecte sobre una superficie con cualquier inclinación, permanezca adherido; para ello el material debe comenzar a tener rigidez inmediatamente, lo que se logra con la adición de este tipo de aditivo. Existen dos técnicas para la aplicación del CL: vía seca y vía húmeda. En el método por vía seca, los materiales cementiceos y los agregados son dosificados y mezclados en una máquina fabricada para tal efecto. La mezcla es presurizada mediante aire comprimido y conducida a través de mangueras hasta una boquilla de proyección, donde se agrega el agua de hidratación y se lanza en forma continua sobre la superficie. Este sistema permite regular la consistencia del material fácilmente, pero genera una mayor dispersión en sus propiedades. Por su parte, el método por vía húmeda consiste en dosificar y mezclar conjuntamente los materiales cementiceos, los agregados y el agua. Luego la mezcla es introducida en un equipo que la conduce a una boquilla y es proyectada neumáticamente. Ambas técnicas tienen sus ventajas y desventajas; la selección de una u otra metodología dependerá de los requisitos del proyecto, de la disponibilidad del equipamiento y del personal encargado de ejecutar los trabajos.

Referencia: Xargay, H. (Facultad de Ingeniería UBA); Balzamo, H. M. (BASF Argentina), “Hormigón proyectado con macrofibras. Su aplicación en la industria”. (Primera parte), en Hormigonar, Revista de la Asociación Argentina del Hormigón Elaborado, núm. 20, abril de 2007

C O N C R E T O S _A _A L T A S _T E M P E R A T U R A S

Variación de las propiedades

Durante su vida de servicio y debido a factores que pueden ser accidentales, como de diseño, los elementos estructurales de concreto pueden verse sometidos a altas temperaturas. Así, suelen generarse alteraciones en la estructura interna del material produciéndose micro o macrofisuraciones que se traducen en reducciones de resistencia y, en mayor medida, en un aumento de la deformabilidad. Estos cambios dependen principalmente del nivel de temperatura alcanzado, del tiempo de exposición y de las propiedades de los materiales componentes. Dado que los agregados ocupan el mayor volumen dentro de la masa del concreto, y que gran parte de los daños por exposición a altas temperaturas se deben a diferencias entre los coeficientes de expansión térmica de la matriz y los agregados, es razonable suponer que sus características resultan de una considerable importancia.
Para evaluarla, en La Plata (Argentina), como parte de un proyecto de investigación, se estudió hace tiempo la resistencia y deformabilidad de los concretos elaborados con distintos tipos de agregados gruesos. Al ser expuestos a temperaturas de hasta 500ºC, se observó el efecto de las altas temperaturas sobre el esfuerzo a compresión de rotura, el módulo de elasticidad estático y la relación de Poisson de estos concretos.
En el estudio de referencia se elaboraron 5 mezclas de concretos con relación agua-cemento a/c de 0.50 utilizando cemento Pórtland normal, arena silícea de río y distintos tipos de agregado grueso de 19mm de tamaño máximo: 4 agregados triturados de diferente origen (granítico, basáltico, calcáreo y cuarcítico) y una arcilla expandida. También se estudió el comportamiento de un mortero de igual relación a/c. Con las mezclas referidas, se moldearon probetas cilíndricas de 150 x 300 mm, curadas durante los primeros 28 días en cámara húmeda y luego mantenidas en ambiente de laboratorio durante 60 días. Las probetas de referencia, identificadas por el tipo de agregado grueso, se expusieron por grupos a temperaturas de 150, 300, y 500ºC; posteriormente se enfriaron en forma lenta. En el primer caso, la temperatura máxima se mantuvo durante 24 h, mientras que en los restantes el tiempo de exposición fue de 1 h, siendo la velocidad de calentamiento del orden de 100 °C/h. Adicionalmente, un grupo de probetas fue precalentado durante 6 h a 150ºC; luego fue sometido al ciclo de calentamiento a 500°C (500°C c/prec). Finalmente, se evaluó otro grupo de probetas, que no fueron expuestas a ningún régimen de altas temperaturas.
Experimentalmente se obtiene la resistencia a compresión (f´c), el módulo de elasticidad (E) y el coeficiente de Poisson (µ), como resultado del ensayo de tres probetas para cada serie y condición. El módulo de elasticidad fue calculado tomando en cuenta la curva que relaciona esfuerzos y deformaciones en el rango comprendido entre el 5 y el 40 % del esfuerzo de rotura y µ se obtuvo para un esfuerzo igual al 40% del esfuerzo último. Del análisis de los resultados obtenidos se concluye que bajo ninguna condición empleando agregados normales, se obtuvieron resistencias residuales inferiores al 75%, así como en todas las series, hasta los 300ºC la caída de resistencia fue inferior al 10% En el caso de las probetas elaboradas con arcilla expandida se manifestó una situación particular caracterizada por el estallamiento durante el proceso de calentamiento a 500°C.
A diferencia de lo que ocurre con la resistencia, a partir de los 150ºC se observa una caída del E y de µ, independientemente del tipo de agregado. Es importante referir que en las probetas expuestas a 500ºC, que fueron precalentadas eliminando parte de la humedad, se obtuvieron mejoras de la f´c y de E respecto de los mismos grupos sin precalentar.

Referencia: Della Croce G.; Giaccio G.; Villa I.; Zerbino R., ”Resistencia y deformabilidad en compresión de hormigones afectados por altas temperaturas”, LEMIT-CIC. Argentina, en Jornadas SAM 2000, IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, 2000.

M A M P O S T E R I A

Sistema Integral AllWall/BLOC+

Este documento se refiere a una técnica constructiva novedosa para armar vertical y horizontalmente cualquier tipo de muros de mampostería, independientemente del tipo de pieza empleada (macizo, hueco, perforado, ladrillo o bloque, cerámica o concreto). Con esta técnica se logran construir placas armadas en las 3 direcciones espaciales, con cualquiera de dichos materiales, utilizando sólo mortero. El Sistema de Albañilería Integral (SAI) AllWall, está diseñado para facilitar la ejecución con economía, además de controlar la fisuración de la mampostería e incrementar sus aplicaciones técnicas.
La tecnología original, habitualmente empleada en España desde 1992, parte de emplear refuerzo horizontal en “escalerilla” distribuido de manera homogénea en el muro, con una cuantía de acero del 0,03% en la sección de la mampostería. Éste se coloca con el objetivo de controlar la fisuración al emplear mortero.
El SAI utiliza componentes metálicos como: cerchas, anclajes y costillas; igualmente cuenta con piezas de cerámica y de concreto. Añade a la tecnología original la posibilidad de armar los muros verticalmente con o sin mortero, ya que las costillas (armaduras verticales) que se emplean son autorresistentes, y no requieren del mismo para transmitir sus esfuerzos entre sí (pues se sujetan arriba y abajo del sistema de piso con las correspondientes fijaciones). Recientemente se ha potenciado el sistema constructivo AllWall, con su nuevo bloque de concreto BLOC+, que tiene la particularidad de facilitar la puesta en obra de los muros por acceso lateral, al armado previamente situado en vertical.
El SAI AllWall/BLOC+, contempla junto con la pieza de bloque de concreto Hueco BLOC+ las costillas verticales con sus fijaciones en los extremos, el refuerzo horizontal en “escalerilla”, además de los anclajes AllWall con uno o dos grados de libertad de movimiento para los muros, según se considere su comportamiento.
Para lograr el entrecruzado de los armados vertical y horizontal, las costillas verticales se enhebran con las armaduras horizontales. El sistema contempla además, las fijaciones inferiores y/o superiores de las costillas para asegurar la transmisión de esfuerzos a los sistemas de piso.
Construyendo con el SAI, se levantan muros estructurales que tienen armado homogéneo con cerchas horizontales cada 40 ó 60 cm como máximo (2 ó 3 hiladas de bloques), y un armado vertical concebido a base de costillas distanciadas cada 7 bloques, equivalente a 2,80 m para muros de cerramiento y cada 14 bloques, equivalente a 5,6 m para particiones interiores industriales. Una vez decidida la ubicación de las costillas y replanteada su distribución en función de la distribución de los bloques, se procede a la fijación al sistema de piso; para luego levantar la mampostería entre ellas. Se introducen las piezas dentro de los bloques, o dejando las costillas entre dos piezas contiguas; aunque perfectamente trabadas horizontalmente por medio de la mampostería armada.
Este sistema no necesita concreto armado ya que las costillas tienen su sistema de fijación propio y son autorresistentes, siendo éstas sus ventajas principales. Debe resaltarse que las diagonales de las cerchas de las costillas absorben el esfuerzo cortante en los apoyos. Al ser las costillas galvanizadas no se corroen al recubrirlas sólo con mortero. Es habitual aplicar el sistema en muros de gran altura, interiores o exteriores, así como para edificios industriales o de grandes superficies. c

Referencia: Adell, J.M.; Lauret, B., “El Sistema de Albañilería Integral ALWALL con BHH/BLOC+”, en Informes de la Construcción, vol. 56, núm 495, UPM. España, 2005.

P I S O S _D E _C O N C R E T O

Pisos reforzados con fibras de acero

El riguroso seguimiento de cada una de las etapas en la construcción de pisos de concreto reforzado con fibras de acero, es la clave para producirlos con la calidad requerida. Conviene recordar que el concreto reforzado con fibras de acero posee fibras discretas que están uniformemente distribuidas y orientadas al azar dentro de la mezcla de concreto, para mejorar sus propiedades estructurales. Las fibras de acero son muy utilizadas en losas apoyadas sobre el terreno para incrementar las resistencias al impacto, flexión, fatiga y agrietamiento, así como para aumentar la capacidad de absorción de energía y dureza. Las proporciones en las dosificaciones típicas para la construcción de estos elementos, no difieren grandemente de las construidas con concreto convencional; sin embargo, es importante atender determinados aspectos para su adecuada construcción.
La experiencia indica que pueden ser usados concretos que cuenten con agregados con tamaños máximos nominales (TMN) de hasta 38 mm; no es recomendable el uso de agregados con TMN superiores, debido a que generalmente esta situación trae como consecuencia que las fibras se concentren en la superficie de la losa. Las proporciones de la mezcla deben garantizar que haya la suficiente pasta para cubrir, tanto los agregados como las fibras de acero. Las especificaciones normalmente establecen valores de revenimiento, una vez que se agregan las fibras, de entre 10 y 17.5 cm, lo cual indica que el revenimiento de la mezcla previo a la adición de éstas, en función del tipo de fibra y la dosificación, deberá oscilar entre 12.5 y 25 cm.
La relación entre la longitud y el diámetro de las fibras de acero de alto desempeño es mayor a 60, razón por la que éstas tienden a agruparse una vez colocadas. En lo anterior radica la importancia de un buen proceso de mezclado que garantice una distribución uniforme de fibras y de agregados en la mezcla, lo que está estrechamente relacionado con la obtención de los niveles de calidad deseados en el concreto endurecido. Respecto a la colocación y terminación, el concreto reforzado con fibras de acero puede ponerse y terminarse con el equipamiento tradicional.
Si el concreto es bombeado deben evitarse las mezclas demasiado fluidas, con niveles de revenimientos mayores a 17.5 cm, debido a que sería muy probable la ocurrencia de obstrucciones causadas por la separación del mortero, de los agregados y de las fibras a causa de la presión de bombeo. Igualmente es necesario el vibrado luego de la colocación; para evitar la tendencia de asentamiento de las fibras de acero, al tener éstas mayor peso específico que el agregado grueso común. Los vibradores con láser han sido utilizados con buenos resultados, pues garantizan una buena consolidación del concreto sin ejercer elevados niveles de presión sobre las fibras, de la superficie hacia el interior del elemento. Adicionalmente, es conveniente evitar el empleo de herramientas de madera en el proceso de acabado; ya que éstas tienden a desgarrar el concreto reforzado con las fibras y no quedará la superficie lo suficientemente lisa.
En losas de pisos industriales -donde se requieren altas concentraciones de fibras de acero- deberá siempre reducirse el número de fibras visibles en el concreto por medio de la aplicación de un endurecedor de superficie; siendo recomendable el uso de herramientas metálicas de mano para los trabajos de acabado. Durante esta última fase debe dársele terminación a cualquier marca de fibra de acero que haya quedado en la superficie y adicionalmente se debe proceder a aplicar un adecuado proceso de curado. Respecto al corte de las juntas de contracción o de control, la profundidad será de aproximadamente 2.5 cm como mínimo, para las losas de concreto apoyadas sobre el terreno de hasta 22.5 cm de espesor. c

Referencia: Helmink, H.; Schibley, J., “Batching, mixing, placing and finisching steel fiber-reinforced floors”, en Concrete International, julio de 2009.