concrete túneles y obras subterráneas - Sika Chile · Diseño y ensayos del hormigón de...

tneles y obras subterrneasconcrete

3Tneles y obras subterranas

en 2010 se celebr el aniversario 100 de sika. Fue un buen momento para la empresa de echar la vista atrs y observar los maravillosos resultados obtenidos y mirar con esperanza hacia el futuro.

Desde hace 104 aos, sika es sinnimo de servicio y pro-greso. su distintivo tringulo personaliza desde hace dcadas la continuidad y solidez de la empresa. Preci-samente, el slogan del centenario Innovation & consis-tency since 1910, alude a la innovacin y la consistencia, caractersticas principales de sika y sus productos desde su fundacin en 1910.

Kaspar Winkler, impulsado por un espritu emprende-dor, sent las bases de la compaa sika en 1910. Haba nacido en una familia de zapateros y emigr a una corta edad desde austria a suiza, donde invent el sika, adi-tivo impermeabilizante de fraguado rpido para mortero, empleado en la impermeabilizacin del tnel de san Go-tardo, que permiti a la compaa suiza de trenes elec-trificar esta importante conexin entre el norte y el sur de europa. Winkler supo reconocer una demanda global para sus aditivos pioneros y cre filiales en toda europa. ya en los aos 30 del siglo XX existan 15 filiales sika en

tneles y obras subterrneas

europa, estados unidos, brasil y Japn, estableciendo nuevos mercados para los productos qumicos para la construccin.

la compaa continu creciendo a lo largo del siglo XX por todo el planeta hasta convertirse en suministrador l-der mundial de productos qumicos para la construccin, con especial relevancia de sus sistemas completos de so-luciones. la posterior diversificacin de la empresa hacia el campo de los adhesivos industriales lleg a principios de la dcada de 1980, impulsada por el xito del verstil sikaflex.

en el futuro de sika los principios del desarrollo sosteni-ble jugarn un papel importante. son la respuesta a los desafos actuales y futuros, que tienen como cuestiones fundamentales el suministro de agua, el ahorro energ-tico y la proteccin del clima. temas que condicionarn los aspectos econmicos y el crecimiento prximo de nuestra sociedad. el xito como empresa, por lo tanto, depende de las soluciones inteligentes aportadas con respecto a estas grandes cuestiones.

sika puede estar orgullosa de su historia y mirar con op-timismo hacia el futuro, sabiendo que su know how, su servicio y sus productos son ms necesarios que nunca.

4 Tneles y obras subterranas

HItos en la HIstorIa De sIKa1906 Kaspar Winkler comienza a desarrollar nuevos materiales de construccin.1910 Kaspar Winkler se instala por su cuenta e inventa sika (sika-1).1911 se registra comercialmente Kaspar Winkler & co. 1918 la compaa nacional suiza de trenes realiza pruebas para impermeabilizar los tneles del Gotardo con sika (sika-1). esto supone el gran salto empresarial para Kaspar Winkler & co. entre 1918 y 1922, se impermeabilizan con sika 67 tneles a lo largo de todo el Gotardo.1921 la primera filial en el sur de alemania.1932 lanzamiento al mercado de Plastiment, el primer retardante y reductor de agua para hormign.1934 Primera filial en sudmerica: brasil.1949 transferencia de la compaa por parte de Kaspar Winkler (+1951) a Fritz schenker.1959 Filial en nueva Zelanda; la primera vez que sika tiene representacin en todos los continentes.1968 Fundacin de sika Finanz aG (hoy sika aG).1968 Inauguracin de la planta en Ddingen, Friburgo.1968 Invencin del sikaflex.1971 reestructuracin: sika Finanz aG se convierte en la compaa holding del Grupo. Por primera vez el Grupo es dirigido por alguien ajeno a la familia propietaria.1974 cotizacin de sika Finanz aG en la bolsa.1975 lanzamiento de sikadur, sikagard y sikafloor 1983 Decisin de puesta en marcha de sika Industria como segunda divisin de la empresa.1990 retirada de romuald burkard como Presidente del consejo de Directores; desde entonces el consejo ejecutivo es controlado por personas no pertenecientes a la familia propietaria. 1994 lanzamiento del sistema sika carboDur .1996 la Distribucin se convierte en negocio estratgico para la empresa.2000 lanzamiento de sika Viscocrete tecnologa de hormign autocompactable.2000 Formulacin de los 5 campos de aplicacin fundamentales: sellado, pegado, impermeabilizacin, refuerzo, proteccin.2002 se cambia el nombre de sika Finanz aG por sika aG.2005 sika adquiere sarna Kunststoff Holding aG (nmero de empleados +12%, Facturacin +14%).2006 estructura matricial con 4 unidades de negocio: Hormign, aplicadores, Distribucin e Industria.2008 Puesta en marcha de la ultramoderna fbrica de adhesivos elsticos Kapaflex en Ddingen.2008 Inauguracin del nuevo centro tecnolgico de I+D en tffenwies, Zurich.


PreFaceDear reader, 100 years ago the swiss company sika was founded by a real pioneer Kaspar Winkler. the first products were used to waterproof the existing railway tunnels during the electrification of the european railway system.

the history of the company is a source of pride and satisfaction for all of the members of the sika family who have set an exam-ple of pioneering spirit, innovation, high quality and excellent professional relationship.

the history of sika runs parallel to the development of tunnelling because switzerland always has been a tunnelling country due to its geographical location in the centre of europe.

at the time the Gotthard base tunnel is under construction and when completed with a total length of 57 km, it will be the lon-gest railway tunnel in the world. the total tunnel system con-sists of 153.3 km of access tunnels, shafts, railway tunnels, con-necting galleries and auxiliary structures.

conventional tunnelling as well as excavation by tbM has been used new quality standards with a durability design of >100 years have been set in a more and more mechanised construc-tion procedure.

Many engineers from spanish Main contractors have taken the opportunity to visit this impressive tunnel site.

tuneles y obras subterraneas has been overhauled and is pu-blished in a new edition. take your time to read this book or use it as a reference book. the technical consultants from our sika tunnelling team will always be willing to support you.

sika services aG Dr. Gustav bracher corporate Key Project Manager

Impermeabilisation of ltschberg (switzerland) railway tunnel

sika s.a.u.

este documento es propiedad exclusiva de sika, s.a.u., teniendo su direccin en carretera de Fuencarral, 72, Polgono Industrial de alcobendas, 28108 alcobendas (Madrid). el uso de este documento est expresamente prohibido para copiarlo, o de alguna manera reproducirlo total o parcial-mente, sin el consentimiento por escrito de sika, s.a.u. cualquier abuso de estas indicaciones ser perseguido legalmente.


INTRODUCCIN 09

GENERALIDADES 10 nuevo Mtodo austriaco (natM) 10 excavacin de tneles con mquinas tuneladoras 13

HORMIGONES PROYECTADOS 15 sistema de proyeccin por va seca 16 sistema de proyeccin por va hmeda 16 sistema de proyeccin por va semihmeda 17 el arte de gunitar 17 Materiales 18 ridos 18 cementos 19 agua 20 aditivos 20 adiciones 21 tipos de hormign proyectado 23 Propiedades y nomenclatura 24 normativa actual, control de calidad y ensayos 26 Fabricacin, dosificacin, transporte y puesta en obra 29 criterios de consumo y mediciones 37 Dosificaciones tipo y parmetros de trabajo 37 comparativa de sistemas de proyeccin 44 acelerantes libres de lcali (aF) 45 referencias 47

HORMIGN DE REVESTIMIENTO DE TNELES 79 Introduccin 79 Diseo y ensayos del hormign de revestimiento 88 Gama sika para hormign de revestimiento 92

REPARACIN DE TNELES 93 resistencia a compresin 93 Impermeabilidad 93 Durabilidad 94 bajo mdulo de elasticidad 95 resistencia al fuego 96 Hormign resistente al fuego para revestimientos estructurales y reparacin de tneles 97

INYECCIONES 101 tipos de inyeccin 101 Productos sika para inyecciones 101

nDIce


IMPERMEAbILIzACIN DE TNELES 103 Influencia del terreno y del sistema constructivo 103 Influencia del agua 104 Influencia del uso del tnel 105 requisitos para una correcta impermeabilizacin 106 soporte para la impermeabilizacin 107 sistemas de impermeabilizacin 107 Impermeabilizacin primaria 108 Impermeabilizacin intermedia 108 Impermeabilizacin principal 109 Impermeabilizacin posterior 113 nuevo sistema oberhasli sika 113 objeto y campo de aplicacin 113 normas para consulta 114 requisitos de la impermeabilizacin de un tnel 114 sistema de impermeabilizacin materiales 115 aplicacin del sistema 116 sistemas de impermeabilizacin de tneles bajo presin de agua con membranas flexibles 119 Introduccin 119 concepto de la impermeabilizacin completa 121 conclusiones del sistema 125 conclusiones de la impermeabilizacin de tneles 125

CONSTRUCCIN DE TNELES CON MQUINAS TUNELADORAS 126 Introduccin 126 tneles con mquinas tuneladoras tbM 127 Productos sika en tuneladoras 129 Fabricacin de dovelas 130 ejemplos y casos prcticos de dosificaciones para fabricacin de dovelas 131 Hormign de alta resistencia para dovelas Ha-120 132 Mortero de inyeccin de trasdos 139 espumas para mquinas tuneladoras 142 simulador de tbM o.s.c.a.r. 145

TENDENCIAS, DESARROLLO E INNOVACIN EN MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIN 150

bIbLIOGRAFA 153


en el sector de la Ingeniera civil, uno de los segmentos en los que se ha producido un mayor empuje y desarro-llo en espaa es el de la construccin de tneles y obras subterrneas.

en los ltimos 25 aos se ha producido un desarrollo y una evolucin tcnica espectacular en la perforacin me-cnica de los tneles.

la utilizacin de mquinas de perforacin a seccin com-pleta o parcial en terrenos duros se est generalizando. los procedimientos de excavacin han sido ampliamen-te desarrollados, producindose constantemente nuevos avances tcnicos.

al igual que se han realizado numerosos avances tecno-lgicos en la maquinaria utilizada en los tneles, tam-bin se han producido sustanciales mejoras en los dife-rentes mtodos de sostenimientos y revestimientos.

siempre que la naturaleza del suelo y la dimensin del tnel lo permitan, se deber dar una mayor prioridad a la perforacin mecnica ante la excavacin convencional con explosivos. Dentro de las numerosas ventajas de es-tos procedimientos, las principales son los grandes ren-dimientos que se obtienen, adems de economizar los costos de produccin.

en los ltimos tiempos, el desarrollo en la utilizacin de escudos de perforacin (tbM) con revestimientos prefa-bricados (dovelas), es sinnimo de una fabricacin indus-trial de tneles, que se caracteriza por unos rendimientos ptimos y por una calidad excepcional.

sin embargo, estos procedimientos tambin tienen sus lmites cuando las condiciones geolgicas y las caracte-rsticas geomecnicas de los materiales son desfavora-bles, y se unen en un tnel de gran espesor de recubri-miento.

su seccin de perforacin modificada por las tensiones primarias del terreno se traduce en deformaciones de rotura que evolucionan con el tiempo, lo que supone la necesidad de utilizar otros mtodos complementarios de sostenimiento.

la construccin de un tnel conlleva el planteamiento de una serie de problemas relacionados con las disposicio-nes a adoptar en las obras, ya sea con los mtodos de ejecucin, los sistemas y sus equipos. las soluciones de-pendern especialmente de la naturaleza y composicin del terreno, de su resistencia y de la posible presencia de agua.

la ejecucin de tneles y obras subterrneas se impone en la construccin de:

carreteras Ferrocarriles y lneas de alta Velocidad canales Pasos inferiores en canales, ros, estrechos o brazos

de mar (carreteras y ferrocarriles) obras hidrulicas (galeras de derivacin, tuberas de

carga o descarga, centrales subterrneas) obras urbanas (alcantarillado, galeras para cables o

tuberas, ferrocarriles metropolitanos, pasos subterrneos de peatones)

refugios subterrneos (construcciones militares) explotaciones mineras

la construccin de tneles y obras subterrneas, es uno de los mercados ms costosos en la industria de la cons-truccin, debido a la necesidad de realizacin de inves-tigaciones iniciales tanto geolgicas como geofsicas del terreno, as como a las predicciones empricas de los cos-tes de perforacin.

sika s.a.u., consciente de la importancia tcnica y tecno-lgica que acompaa a la ejecucin de un tnel, y de los constantes desarrollos a los que est sometido este mer-cado, dispone de una amplia gama de productos idneos para esta industria de la construccin, y mantiene desde hace ya ms de 100 aos su apuesta de mejora continua y constante innovacin.

IntroDuccIn

Un tnel es una excavacin subterrnea lineal normal-mente horizontal, pero que en algunos casos, por moti-vos especiales, tiene un ngulo superior a 30 con res-pecto a la superficie terrestre, en cuyo caso se denomina pozo (inclinado o vertical).

Un tnel que da acceso desde la superficie a una cons-truccin subterrnea se conoce con el nombre de venta-na. Los tneles destinados al paso de tuberas, cables, desages, abastecimiento de aguas, calefaccin y ven-tilacin se denominan galeras, al igual que los tneles de carcter provisional, que se llaman galeras de avance.

La excavacin de tneles ha ido evolucionando con el tiempo, dando paso a nuevos sistemas y mtodos desa-rrollados regionalmente en funcin de las caractersticas geomecnicas de los materiales existentes. As por ejem-plo, en cuanto a tneles ejecutados por fases, se pueden diferenciar el Nuevo Mtodo Austriaco de Construccin de Tneles (NATM), el Mtodo Alemn, y el Mtodo Bel-ga, en los que la seccin completa se divide en secciones ms pequeas, que se excavan y estabilizan para dar lu-gar a la seccin completa posteriormente.

En cuanto a los tneles excavados a seccin completa (TBM), los sistemas parcial o totalmente mecanizados tienen un importante potencial de desarrollo.

2.1 NUEvo MTodo AUsTriACo (NATM)Los diferentes tipos de secciones de tneles y galeras ms utilizados quedan reflejados a continuacin en la Figura 1.

Los recientes progresos en el campo de la construccin de tneles, as como el desarrollo de nuevas tcnicas de perforacin, tiende a buscar un solo objetivo antes de ini-ciar la ejecucin del tnel; perturbar lo mnimo posible las condiciones del terreno excavado.

gENErALidAdEs

Foto 1.- Emboquille convencional complejo y montaje de TBM.Figura 1.-

Tipos de secciones de tneles

Al comenzar la excavacin de un tnel, el terreno se en-cuentra en un estado de equilibrio. Como consecuencia del avance de la excavacin, este estado de equilibrio se ve alterado y se produce una descompresin del terreno. Por este motivo, ser necesario adoptar mtodos cons-tructivos que permitan evitar y limitar al mximo los efectos de dicha descompresin en la zona de la exca-vacin.

Esta descompresin del terreno va acompaada de un efecto de dilatacin y de una prdida irremediable de sus caractersticas geomecnicas, de tal forma, que en un terreno descomprimido, la estabilidad del conjunto slo puede ser asegurada mediante la ejecucin de un sos-tenimiento del terreno adecuado a su comportamiento tenso-deformacional.


Una excavacin del tnel sin la utilizacin de explosivos, ejecutado mediante pica, pala mecnica o rozadora limi-ta estas perturbaciones en el terreno, y propicia una me-nor descompresin del medio.

Mediante la realizacin de un sostenimiento previo po-dremos asegurar el terreno y limitar su descompresin al mnimo posible. Con esta filosofa naci lo que se conoce como sistema NATM o Nuevo Mtodo Austriaco de cons-truccin de Tneles.

Este mtodo fue patentado en 1.958 por A. Brunner (pa-tente Austraca N 197851), dndose a conocer al mundo por los Profesores L. Mller y L.v. rabcewicz en el ao 1959.

En el NATM la formacin perimetral de la roca o terreno se integra dentro del arco resistente total. de esta mane-ra, el terreno forma parte en s mismo de la estructura.

dentro del sistema NATM debern tenerse en cuenta los siguientes principios bsicos: Los estados adversos de tensin y deformacin en el

terreno, se debern corregir mediante un mtodo de sostenimiento apropiado para cada tipo de terreno. En casos desfavorables, la ejecucin de una contrab-

veda aportar el arco resistente deseado, obtenindo-se as, unas propiedades estticas similares a las de un tubo.

El tipo de sostenimiento se ir optimizando de acuer-do con las deformaciones mximas admisibles que presente el terreno.

deber llevarse un seguimiento exhaustivo de las mediciones generales de control (convergencias), rea-lizando constantes ensayos de optimizacin del sos-tenimiento.

Como consecuencia de todo ello, la correcta utilizacin del NATM supone: 1. Ejecucin de procedimientos de excavacin cuidadosos. 2. Eleccin de la mejor seccin de excavacin posible, per-mitiendo adems su adaptacin a las condiciones espec-ficas mecnicas de la roca y la distribucin de tensiones. 3. El sistema de excavacin deber de adaptarse a las propiedades del terreno encontrado. La estabilidad del frente sin sostenimiento, la eleccin correcta de la vola-dura y la longitud del avance, juegan un importante papel para elegir el mtodo operacional ms factible y econ-mico.

Los principios especficos del NATM son:A) El sistema est concebido como una estructura com-binada, consistente en una formacin del terreno alrede-dor de la excavacin, y varios mtodos de sostenimiento, tales como, hormign proyectado, refuerzos y armados, pernos, cerchas, etc.

B) El estado tridimensional de la tensin y los esfuerzos son compatibles con las propiedades geomecnicas del terreno.

C) Necesidad de realizacin de ensayos sobre muestras del terreno tanto in situ como en el laboratorio. En todo momento se debern tener en cuenta los valores geomecnicos del terreno, su variabilidad a largo plazo as como los efectos producidos por las filtraciones de agua existentes.

d) En algunas ocasiones ser importante que la propia estructura del soporte tenga una suficiente elasticidad, por lo que en dichos casos ciertas zonas del revestimien-to se debern realizar con un sostenimiento ligero.

Figura 2.- Comparativas entre mtodos tradicionales y el NATM


E) La ejecucin del sostenimiento y la colocacin de los pernos de anclaje se realizar en el momento apropiado, con el fin de formar una estructura combinada con el te-rreno circundante prximo.

F) El perodo de excavacin sin sostenimiento, as como la ejecucin de una contrabveda, se considerar en funcin de la distribucin de las presiones del terreno, y teniendo en cuenta las caractersticas reolgicas del mismo, adems de los tiempos de las operaciones de ex-cavacin.

g) Las constantes mediciones e inspecciones visuales del terreno, as como los diferentes tipos y secciones de sostenimiento, caracterizan el NATM.

El predimensionamiento del sostenimiento y su optimi-zacin de acuerdo con las deformaciones admisibles del terreno garantizarn las operaciones de excavacin y la seguridad de los trabajos. Estas mediciones de optimi-zacin no solo sern vlidas para los aspectos de evalua-cin operacional, sino que servirn posteriormente como documentacin geomecnica e informativa del tnel.

H) El revestimiento definitivo se dimensionar de acuer-do con los cambios de presin resultantes de la altera-cin del terreno.

Figura 3.- instrumentacin del NATM

Hoy en da, la aplicacin del NATM est generalizada en casi todos los proyectos de realizacin de tneles, y una de las herramientas fundamentales incluida entre los sistemas de sostenimiento, como es el hormign proyec-tado, forma parte de la tecnologa sika.

Por otra parte, los desarrollos tcnicos de los procedi-mientos de excavacin, transporte, sostenimiento y re-vestimiento han avanzado tan rpidamente que necesi-tan de la qumica de la construccin para conseguir los fines deseados.


2.2 ExCAvACiN dE TNELEs CoN MqUiNAs TUNELAdorAsLa proliferacin de obras subterrneas en los ltimos tiempos, ha permitido el desarrollo de nuevos equipos de excavacin, ms verstiles y seguros.

La excavacin de tneles con mquinas integrales a sec-cin completa (Tunnel Boring Machine) se divide funda-mentalmente en dos grupos, en funcin del tipo de ma-terial a excavar, y de las necesidades de sostenimiento.En primer lugar, estaran los Topos, diseados funda-mentalmente para rocas duras y medias, y por otro lado, los Escudos, empleados en rocas blandas y suelos. Un desarrollo posterior sera el doble Escudo, capaz de tra-bajar con las dos tipologas de terreno descritas.

dentro de los Escudos se puede diferenciar entre Escudos abiertos, con frentes estables y afluencias de agua redu-cidas, y Escudos cerrados para terrenos difciles, satura-dos, no cohesivos, y con frentes inestables.

Asimismo, en la denominacin de Escudos cerrados, se agrupan; Escudos mecanizados de rueda con cierre me-cnico, Escudos presurizados con aire comprimido, Hi-droescudos, y EPB (Earth Pressure Balance).

Por todo ello, sika consciente de la importancia tcni-ca que suponen estas tecnologas, ha desarrollado una gama de productos idneos para esta industria de la construccin. En funcin del tipo de TBM empleado, dis-ponemos de una amplia gama de productos y equipos auxiliares.

Hormign proyectado: Equipos y robots montados en la TBM, aditivos superplastificantes, acelerantes de fraguado, estabilizantes, humo de slice, etc.

Espumas: Agentes espumgenos para el transporte del material extrado, desestructurantes de arcillas, reductores de abrasin, antipolvo, antiespumantes sintticos para tratamientos posteriores, etc.

Foto 2.- detalle de mquina tuneladora y robot de hormign proyectado


Fabricacin de dovelas: superplastificantes, sistemas de reparacin, sistema de proteccin Hormign de 100 aos, desencofrantes, etc.

Morteros proyectados refractarios: Para la proteccin del hormign

Aditivos Tixotrpicos: Aditivos tixotropantes para morteros de inyeccin, acelerantes de fraguado.

inyecciones: resinas sintticas y poliuretanos para inyecciones de impermeabilizacin y consolidacin.

Equipos auxiliares: Bombas dosificadoras, recircula-dores, depsitos,etc.

Foto 3.- Acopio de dolevas. Bombas sika-Aliva en una TBM


El hormign proyectado es uno de los procedimientos de ejecucin de sostenimientos ms importante dentro del llamado Nuevo Mtodo Austriaco, por lo que ser nece-sario definir convenientemente diferentes trminos o vocablos.

gunitar se define como la puesta en obra de un mor-tero u hormign a gran velocidad, que es transportado a travs de una manguera y proyectado neumticamente sobre un soporte.

El hormign proyectado se define como un hormign que aplicado a mquina, se proyecta a gran velocidad so-bre una superficie a travs de una manguera y boquilla.

Gunitado por va seca: Procedimiento en el que todos los componentes del hormign o mortero proyectado son previamente mezclados, a excepcin del agua, que es incorporada en la boquilla de salida antes del lanza-miento de la mezcla. El transporte de la mezcla sin agua se realiza a travs de las mangueras especiales de forma neumtica (flujo diluido) hasta la boquilla.

Gunitado por va hmeda: Procedimiento mediante el cual todos los componentes del hormign o mortero proyectado, incluyendo el agua, se mezclan previamente antes de ser incorporados a la manguera, a travs de la cual sern transportados (mediante flujo diluido o flujo denso) hasta la boquilla de proyeccin.

La palabra gunita no est registrada bajo patentes y actualmente tiene un sitio seguro en el vocabulario tc-nico. se conoce en todo el mundo y algunos equivalentes son:

shotcrete / sprayed concrete en UsA y UK Beton Project en Francia y Blgica spritzbeton en Alemania y pases germnicos Mortero y Hormign Proyectado en Espaa

En Espaa se disponen de las siguientes Normas para el gunitado: Norma UNE 83.607 - recomendaciones de uti-lizacin. UNE 83.600 - Clasificacin y definiciones. UNE 83.602 - Preparacin de muestras. UNE 83.603 - deter-minacin rC Penetrmetro. UNE 83.604 - determinacin rC Arrancamiento. UNE 83.605 - Preparacin probetas testigo. UNE 83.606 - Ensayo Flexotraccin. UNE 83.608 - determinacin del rechazo. UNE 83.609 - determina-cin rC in situ.Asimismo, se han elaborado nuevas Normas Europeas para Hormign Proyectado:

UNE EN 14487-1 (definiciones y diseo) UNE EN 14487-2 (Ejecucin) UNE EN 14488-1 a UNE EN 14488-6 (Ensayos)

Existen tres procedimientos distintos de proyeccin, que se conocen como; va seca, va hmeda y va semihme-da. El sistema de proyeccin por va seca y ha sido hasta hace unos 15 aos el mtodo ms empleado.

Por su parte, el sistema de proyeccin por va hmeda se ha generalizado completamente y supone el empleo de ms servicios.

El sistema de proyeccin por va semihmeda es una va-riante de la va seca que consiste en la adicin del agua a la mezcla de hormign aproximadamente a 5 m de la boquilla de proyeccin, es un proceso que evita funda-mentalmente que la mezcla seca (sobre todo el cemento) se disperse a la hora de realizar la proyeccin.

HorMigoNEs ProYECTAdos


3.1 SiStema de proyeccin por va Secael sistema de proyeccin por va seca consta de una serie de fases y requiere la utilizacin de una serie de equipos especializados. Las diferentes fases de este sistema son las siguientes.

Figura 4.- Sistema de proyeccin por va seca

3.2 SiStema de proyeccin por va Hmedael hormign proyectado posee propiedades especficas que se manifiestan especialmente a travs de la natura-leza del mtodo de colocacin. La gunita proyectada por va seca posee estas propiedades, mientras que en la gu-nita proyectada por va hmeda se consiguen morteros y hormigones de propiedades equivalentes con tcnicas de dosificacin y aditivos.

Las mquinas de proyeccin por va hmeda existentes en el mercado pueden ser de dos tipos: Flujo diluido y Flujo denso, (transporte por aire comprimido o transpor-te por bombeo respectivamente).

dichas mquinas proporcionan unos elevados rendi-mientos, superiores en todos los casos a los ofrecidos por los equipos de va seca.

el sistema ms utilizado en la actualidad es el mtodo de proyeccin por va hmeda y flujo denso. dichas m-quinas se limitan a un bombeo de la mezcla de hormign a travs de mangueras especiales hasta una boquilla de proyeccin en la que se incorpora el aire comprimido y el aditivo acelerante lquido de fraguado.

con el empleo de este sistema de proyeccin, y los re-cientes desarrollos de aditivos superplastificantes, adi-tivos acelerantes, maquinaria, bombas dosificadoras,

Foto 4.- equipo Sika aliva para va seca

1 el cemento y los ridos se mezclan adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogeneidad de la mez-cla. Lo normal es utilizar un cemento portland tipo i 42.5 r / i 52.5 r aunque en ocasiones se emplean cementos especiales de otro tipo, junto con diferentes clases de ri-dos (artificiales o naturales, de ro o machaqueo).

2 La mezcla de cemento/ridos en seco se introduce en la mquina de proyeccin a travs de la tolva de alimen-tacin.

3 La mezcla entra en la manguera de transporte me-diante una rueda o distribuidor (rotor). en esta fase se puede aadir el aditivo acelerante de fraguado en polvo a la mezcla para conseguir resistencias iniciales altas y favorecer la disminucin de rebote.

4 La mezcla se transporta mediante aire comprimido hasta una boquilla o pistola especial. esta boquilla va equipada con un distribuidor mltiple perforado a travs del cual se pulveriza el agua a presin y/o el aditivo ace-lerante de fraguado lquido, que se mezcla con el conjun-to cemento/ridos.

5 La mezcla ya hmeda se proyecta desde la boquilla sobre la superficie del soporte.


etc., se ha conseguido un sistema de altas prestaciones en cuanto a rendimientos, mnima formacin de polvo y de rebote de proyeccin, as como un mayor control de la relacin agua/cemento.

el sistema de proyeccin por va hmeda requiere de una serie de equipos especializados, y consta de las siguien-tes fases:1 el cemento, los ridos, el agua y los aditivos y las adi-ciones se mezclan en la planta de hormign adecuada-mente hasta conseguir una perfecta homogeneidad de la mezcla resultante.

Lo normal es utilizar un cemento portland tipo i 42.5 r / i 52.5 r aunque en ocasiones se emplean cementos espe-ciales de otro tipo, junto con diferentes clases de ridos (artificiales o naturales, de ro o machaqueo).

adems, es conveniente estudiar el cono de salida del hormign as como el tiempo de transporte para conse-guir en el momento de la alimentacin a la mquina una consistencia adecuada durante toda la operacin (conos 12-18 cm). Se suelen aditivar superplastificantes o esta-bilizadores, segn las propiedades requeridas.

2 La mezcla hmeda se introduce en la tolva de alimen-tacin de la mquina de proyeccin.

3 La mezcla entra en la manguera de transporte me-diante una rueda o distribuidor/rotor (flujo diluido), o en los pistones de la bomba (flujo denso).

4 La mezcla se transporta mediante aire comprimido (flujo diluido) o por bombeo (flujo denso) hasta la boqui-lla de proyeccin.

Los aditivos acelerantes de fraguado lquidos se adicio-nan en dicha boquilla de proyeccin, con el fin de conse-guir resistencias iniciales altas y favorecer la disminucin del rebote de proyeccin. La boquilla va equipada con un distribuidor de aire, para favorecer el mezclado y la pro-yeccin.

5 La mezcla se proyecta desde la boquilla sobre la su-perficie que debe gunitarse.

3.3 SiStema de proyeccin por va SemiHmedaeste sistema, idntico en sus primeras fases al sistema de proyeccin por va seca, nicamente se diferencia de l en que la adicin del agua se efecta a una distancia de 4-5 m de la boquilla de proyeccin, mejorndose as las propiedades de la mezcla al llegar a la boquilla de la que saldr el mortero u hormign proyectado.

otra de las ventajas de este sistema es que evita el pol-vo resultante de la proyeccin por va seca, as como la prdida de cemento de la mezcla al salir de la boquilla. tambin se puede considerar que el agua aadida se in-corpora perfectamente durante esos 4-5 m a la mezcla, hacindola ms homognea y lo que es ms importante, manteniendo una relacin agua/cemento adecuada.

3.4 eL arte de gunitarun aspecto importante del uso del hormign proyectado es el arte de la aplicacin, es decir las reglas de la proyec-cin, que redundar en tres aspectos importantes:

comparacin de resultados calidad del hormign Homogeneidad de sus caractersticas durante la obra

estos aspectos influirn en el coeficiente de variacin de dicha homogeneidad, dato muy importante sobre la ca-lidad de la obra ejecutada. un valor inferior al 10 % es un coeficiente de variacin muy aceptable.

Acelerante Acelerante defraguado lquido

Mezcla hmeda

Airecomprimido

Aire

Sigu

nit A

lcal

ino

Sigu

nit A

lcal

i fre

e

Alim

enta

cin

neum

tic

a(fl

ujo

dilu

ido)

80 c

m -

120

cm

Figura 5.- Sistema de proyeccin por va hmeda


3.5 materiaLeSLa calidad de los materiales a utilizar, los ridos y sus granulometras, el cemento y su dosificacin, el lugar y las condiciones de trabajo, y por ltimo el equipo em-pleado influyen en la calidad del hormign proyectado.

Se debern realizar ensayos previos, tanto del funciona-miento de los equipos como de los materiales a emplear, para determinar as la composicin ptima de la mezcla.

3.5.1 ridoSLos ridos a emplear en los morteros y hormigones pro-yectados se obtendrn por la seleccin y clasificacin de materiales naturales o procedentes de machaqueo, o por una mezcla de ambos. pueden emplearse ridos que no cumplan con la granulometra citada, siempre que en los ensayos preliminares se obtengan buenos resultados.

La arena para las capas de acabado y otras aplicaciones especiales, puede ser tambin ms fina que la granulo-metra especificada. no obstante, deber tenerse siem-

pre en cuenta que las arenas ms finas favorecen la re-traccin y las ms gruesas incrementan el porcentaje de rebote.

estos ridos estarn compuestos de partculas limpias, duras, resistentes y de una calidad uniforme. Su forma ser redondeada o cbica y contendr menos del 15% de partculas planas, delgadas o alargadas, definiendo como una partcula alargada aquella que tiene su mxima di-mensin cuatro veces mayor que la mnima.

el empleo de ridos finos o gruesos, o una mezcla de ambos, se har de acuerdo con el espesor a aplicar en el mortero u hormign proyectado.

como norma general en ningn caso se emplearn tama-os superiores a 15 mm, ya que se aumentaran conside-rablemente los porcentajes de rebote de proyeccin, a la vez que dificultara el bombeo de la mezcla a travs de las mangueras de transporte.

Se define como rido fino para morteros y hormigones el material compuesto por partculas duras y resistentes del que pasa por el tamiz (n4 aStm) un mnimo del 95 % en peso. este rido fino estar exento de cualquier sus-tancia que pueda reaccionar perjudicialmente con los l-calis que contengan el cemento (eHe).

Se define como rido grueso para hormigones, la fraccin de rido mineral de la que queda retenida en el tamiz (n 4 aStm) un mnimo de 70% en peso.

Los ridos gruesos podrn ser rodados o de machaqueo, debiendo en ambos casos estar constituidos por partcu-las limpias, slidas, resistentes y duraderas, de una gra-nulometra uniforme y estar exentas de polvo, suciedad, arcilla, materia orgnica u otras materias perjudiciales. asimismo, este rido grueso estar exento de cualquier sustancia que pueda reaccionar perjudicialmente con los lcalis.

Las curvas granulomtricas 0-4, 0-8, 0-12, 0-15, 0-20 y 0-25 utilizadas por Sika para determinar la composicin de los ridos se han obtenido a partir de las normas que reflejan un compendio amplio basado en la experiencia de trabajos ejecutados durante un perodo de muchos aos:

en el arte de gunitar, las reglas geometrcas de la proyec-cin son un aspecto crtico del proceso. Se debe por ello mantener una distancia desde la boquilla hasta el sopor-te entre 1 y 1,5 m con un ngulo de proyeccin de 90.

por otro lado, una aplicacin mal ejecutada supone un mayor consumo de materiales como causa del aumen-to del rebote, independientemente de los problemas propios del hormign colocado como causa de una mala aplicacin.

Figura 6.- Huso granulomtrico 0-12


Figura 8.- Huso granulomtrico 0-12 para hormign proyecta-do por va hmeda

3.5.2 cementoSSe usarn los cementos expresamente indicados en los planos o especificaciones de acuerdo a la definicin que figura en el pliego general de condiciones para la recep-cin de conglomerantes Hidrulicos. tambin debern cumplir las recomendaciones y prescripciones contenidas en la eHe, y las que en lo sucesivo, sean aprobadas con carcter oficial por la administracin.

normalmente los cementos a utilizar en los morteros u hormigones proyectados sern del tipo cem i categoras 42,5 r y 52,5 r. en caso de que las condiciones especiales locales lo aconsejaran, se podrn utilizar otros cementos, una vez ensayados, con la aprobacin de los proyectistas. a ser posible, el cemento ser de un mismo tipo y de la misma marca, y se fabricar en una misma planta. en los casos en que la gunita vaya a ser expuesta a la accin de suelos o aguas subterrneas con una alta concentracin de sulfatos, deber emplearse cemento resistente a sul-fatos (sulforesistente Sr).

en los tratamientos para revestimientos refractarios, se deber emplear cemento aluminoso (endurecimiento r-pido), que confiera resistencia al calor y proporcione una mayor resistencia a determinados cidos. Sin embargo, su empleo requiere una serie de precauciones, debido a su elevado calor inicial de hidratacin.

estas precauciones incluyen una limitacin del volumen de la carga y la limpieza frecuente de la maquinaria, equi-po y mangueras. tambin necesitar el empleo de arena muy seca y un fratasado rpido.

en la mezcla de hormign proyectado, el cemento acta como un pegamento que aglutina y embebe a los ri-dos dentro de la matriz del cemento. el cemento tambin es el principal lubricante para un correcto bombeo del hormign proyectado. adems el cemento ser el princi-pal responsable de las caractersticas resistentes finales del hormign proyectado una vez colocado.

Sin embargo, aqu existe un requerimiento adicional fun-damental que no existe en el hormign tradicional, y es que el cemento que se emplee en el hormign proyectado deber tener un fraguado extremadamente rpido y pro-porcionar unas resistencias iniciales muy elevadas.

une 83.607-94 aStm c 3 BS 882 (normas inglesas) a.c.i. (publicacin Sp-14) curvas granulomtricas de Linder curvas granulomtricas de drgSLer

Las curvas para va seca y va hmeda 0-12 son las ms utilizadas actualmente para la confeccin de hormigones proyectados y se reflejan en las figuras siguientes.

Figura 9.- Huso granulomtrico 0-12 para hormign proyecta-do por va seca

010

20

25,4 19,0 12,7 9,52 4,76 2,38 1,19 0,59 0,29 0,14 0,07 0,00

30405060708090

100

% P

asa

Tamices

HUSO GRANULOMETRCO 0-12Hormign Proyectado Va UNE 83-607

Pasa % MinPasa % Max

010

20

25,4 19,0 12,7 9,52 4,76 2,38 1,19 0,59 0,29 0,14 0,07 0,00

30405060708090

100

% P

asa

Tamices

HUSO GRANULOMETRCO 0-12Hormign Proyectado Va UNE 83-607

Pasa % MinPasa % Max


un cemento que no reaccione bien con los aditivos ace-lerantes de fraguado o con las posibles adiciones que se puedan incluir, o un cemento lento, con adiciones, no sera adecuado para la fabricacin de un hormign proyectado a aplicar en el frente de excavacin para realizar un sos-tenimiento correcto.

La situacin actual de disponibilidad de cementos, debi-da en parte a las exigencias del protocolo de Kyoto y a las fluctuaciones en la demanda del mercado, se ha conver-tido en una variable ms en el proceso.

el comportamiento del hormign proyectado en los pri-meros segundos es crtico desde el punto de vista de su puesta en obra.

La menor oferta de cementos del tipo cem i (ricos en clinker), el suministro desde diferentes centros de pro-duccin y la proliferacin de cementos cem ii 42,5 a para la elaboracin de hormigones proyectados producen va-riaciones en el comportamiento del hormign proyectado a esas edades muy tempranas.

estas variaciones provocan en muchos casos, un ajuste de la frmula de trabajo, especialmente en meses de clima fro en los que se retrasa el inicio y final de fraguado de-bido a la baja temperatura de la mezcla.

3.5.3 aguael agua para mezclar y curar deber estar limpia y exenta de sustancias que puedan daar al hormign o al acero. en los casos en que revista importancia la esttica, el agua de curado deber carecer de elementos que produz-can posibles manchas.

el agua de amasado est constituida fundamentalmente por la directamente aadida a la amasada y por la proce-dente de la humedad de los ridos. el agua deber cum-plir las prescripciones de la eHe vigente.

en cualquier caso, antes de emplear cualquier clase de aguas en el lavado de ridos, amasado y curado, ser nece-sario efectuar cuantos ensayos se consideren precisos para que resulte idnea.

3.5.4 aditivoStanto en los procedimientos por va seca como por va hmeda, Sika, S.A.U. pone a disposicin de sus clientes un servicio de asistencia tcnica para la confeccin del hormign proyectado a medida.

dados unos datos iniciales sobre la gunita y el hormign proyectado, es importante definir qu son los aditivos a medida para el hormign proyectado?

cuando se confecciona un proyecto en el que se especifi-ca una de resistencia a compresin caracterstica para un hormign proyectado, se suelen definir las resistencias a 24 horas, 3 das, 7 das y 28 das, para cumplir las necesi-dades del sostenimiento.

asimismo, la composicin del hormign conlleva la eleccin de unos ridos, la dosificacin de cemento y la adicin de aditivos para reducir el rechazo, bajar la for-macin de polvo, establecer la relacin agua/cemento, conseguir los rendimientos previstos y dosificar adecua-damente los aditivos.

todos estos parmetros dependern de: ridos cementos personal especialista / maquinaria aditivos: acelerantes, superplastificantes, estabiliza-

dores, etc.

Sika S.a.u., dispone de una completa gama de productos y sistemas para el Hormign proyectado, as como una tecnologa que comprende:

aditivos va Seca SIGUNITA49AF va Hmeda SIGUNITAL-22R SIGUNITAL-26R SIGUNITAL53AFS SIGUNITAL72AF SIKAMENTT-3402 SIKAMENTT-3412 SIKAMENTT-1405 SIKAVISCOCRETE5980 SIKAVISCOCRETE5720 SIKAVISCOCRETESC-305 SIKATARD930 SIKAFUMES-92D SIKATELL200


maquinaria (grupo aliva, alianza Sika - putzmeister) especialistas monitores experiencia en trabajos de Hormign proyectado

nuestro proceso arranca del estudio granulomtrico de los ridos utilizados para definir la mezcla de los mismos de acuerdo con curvas granulomtricas propias, proponer dosificaciones de cemento para llegar a la mezcla pti-ma (calidad/precio), eleccin del sistema de proyeccin, tipos de aditivos, y puede incluir cursos de formacin y entrenamiento en el manejo de nuestros productos.

Las soluciones que se aportan para alcanzar los resulta-dos que establezcan las especificaciones como mnimo comprenden:

curvas granulomtricas, con especificacin de las pro-porciones de mezcla de los ridos

dosificacin ptima-mnima de cemento Sistema de aditivos a utilizar Sistema de proyeccin

3.5.5 adicioneSi) Humo de sliceLos antiguos griegos y romanos ya conocan las propie-dades hidrulicas de las cenizas de creta, y las emplea-ban en la fabricacin de sus cementos. un tipo de ce-niza particularmente interesante se localiz en la ciudad italiana de puzzoli, de donde se ha tomado el trmino de puzolana, para aquellos productos de caractersticas y composicin similares.

Las puzolanas contienen los mismos elementos qumi-cos principales del cemento portland como son: calcio, Silicatos y aluminatos. actualmente podemos dividir las puzolanas en dos grupos:

naturales artificiales

Las puzolanas naturales estn formadas por el enfria-miento rpido de la slice contenida en la lava de las erupciones volcnicas, siendo sustancias ricas en xido de slice.

Las puzolanas artificiales las podemos dividir a su vez en dos grupos:

cenizas volantes Humo de slice

Las primeras, se obtienen en el filtrado de los humos de las centrales trmicas, mientras que el humo de slice se obtiene como un subproducto en el filtrado de los humos de los hornos de arco elctrico de produccin de slice o silicatos metlicos. en estos hornos se mezcla xido de slice y carbn, dando la siguiente reaccin:

2 Sio2 + c ------> Si + Sio2 + co2

en la depuracin de los gases obtenemos el Sio en par-tculas muy finas de un dimetro aproximado de 0,1 m. este dimetro es aproximadamente 100 veces menor que las partculas de cemento. al conjunto de estas partcu-las tambin se les conoce por el nombre de harina de sli-ce, microslice, slice pirognico, etc.

Figura 9.- representacin del proceso


Las pequeas partculas de humo de slice rellenan los huecos existentes entre los granos de cemento a la vez que reaccionan con la cal libre del cemento, la cual repre-senta un 25 % de la pasta de cemento y forma silicato clcico creando una red cristalina entrelazada con la cal del cemento.

ca (oH)2 + Sio2 Sio3 ca + H2o

de esta forma, la cal libre del cemento tan perjudicial en la pasta de cemento, pasa a ser silicato clcico, que es un compuesto estable con resistencias propias.

al entrelazarse su red cristalina con la del cemento, for-ma una pasta de cemento mucho ms resistente a los esfuerzos fsicos, a la vez que el silicato clcico forma-do, hace que sea tambin ms resistente a los ataques qumicos y atmosfricos. de esta forma, se consigue una mayor durabilidad y cumplir los requerimientos de los hormigones proyectados exigidos hoy en da.

el uso del humo de slice SiKa Fume S92 d como adicin al hormign debe siempre de emplearse junto con un superplastificante ya que, por una parte se obtiene una defloculacin de dicho humo de slice y por lo tanto, un buen reparto en la pasta de cemento, y por otra, la deflo-culacin del cemento favoreciendo as la introduccin del humo de slice en el mismo.

ii) Fibras metlicasLas fibras metlicas incorporadas en el hormign proyec-tado mejoran la resistencia a la fisuracin, la ductilidad, la absorcin de energa y la resistencia al impacto. La presencia de las fibras de acero, transforman el compor-tamiento frgil de un hormign en un comportamiento dctil, soportando deformaciones importantes sin per-der su capacidad portante.

algunos de los aspectos ms importantes a tener en cuenta son:

relacin Longitud/dimetro (l/d) concentracin (n fibras / kg fibras) configuracin geomtrica alta resistencia a la traccin

cuanto mayor sea la relacin l/d y la concentracin de volumen, ms alta ser su resistencia a la fisuracin y

al impacto. en conclusin, hace falta un buen equilibrio entre todos estos parmetros para llegar a una alta pres-tacin de la fibra.

La utilizacin ms comn en el hormign proyectado es de fibras de 30 o 40 mm de longitud y 0,50 mm de di-metro.

Las fibras de acero tendrn una resistencia mnima a la traccin de 1100 n/mm. La superficie de dichas fibras deber estar limpia y no incorporarn lubrificantes u otros productos que puedan impedir una buena adheren-cia al hormign. La fibra estar conformada para obtener un buen anclaje en el hormign.

La distribucin de fibra en la mezcla deber ser homo-gnea evitando la formacin de erizos. Las fibras po-drn estar encoladas en peines para facilitar su puesta en obra. La dosificacin de la fibra ser facilitada por el fabricante en base a la resistencia requerida y su propia experiencia (en general ser necesario realizar ensayos en la obra). Su mezclado se realizar:

va seca: en la mezcladora, camin hormigonera, cinta transportadora de carga o durante el transporte.

va hmeda: en la mezcladora, dosificadora, camin hormigonera o durante el transporte. especial cuida-do habr que tener con la consistencia de la mezcla para evitar problemas de trabajabilidad, y posibilitar un reparto homogneo en el hormign.

Su adicin depender de las propiedades requeridas, nor-malmente se utilizan entre 30 y 50 kg/m3 de fibra met-lica.

iii) Fibras sintticasrecientemente, se ha incorporado un nuevo tipo de fi-bras estructurales al proceso del hormign proyectado. Se trata de las nuevas fibras sintticas de poliolefina Sika Fiber t.

estas fibras se incorporan sin problemas a la masa del hormign, sin flotar en la superficie, y no quedan suspen-didas en el aire durante la proyeccin.

Las fibras metlicas, dependiendo de la procedencia (tipo i procedente de hilo como semielaborado o tipo ii


3.6 tipoS de Hormign proyectadoadems del hormign proyectado tradicional, existen los hormigones proyectados especiales que tienen propieda-des particulares, obtenidas en general gracias al empleo de mezclas especiales o de aditivos.

una posible clasificacin segn su uso sera: Hormign proyectado estructural Hormign proyectado de sostenimiento en excavacio-

nes Hormign proyectado para sostenimientos provisio-

nales Hormign proyectado para reparaciones

y atendiendo a sus caractrsticas se clasificaran en: mortero proyectado Hormign proyectado Hormign proyectado refractario Hormign proyectado ligero Hormign proyectado con fibras

Hoy en da, debido a la mejora espectacular de la calidad final del proceso (reduccin de a/c, empleo de aceleran-tes libres de lcali, etc), acompaada de una reduccin de las prdidas por rebote, de un aumento apreciable de los rendimientos de aplicacin, y de una reduccin de la formacin de polvo en el tajo, se puede decir que existe adems una nueva categora.

Hormign proyectado de altas prestaciones

Las propiedades del hormign proyectado se determinan por las caractersticas del procedimiento utilizado, y mu-chas veces estn subordinadas a cierto nmero de facto-res que dependen entre s (hasta 25 factores).

composicin, manejabilidad y temperatura de la mezcla

relacin agua/cemento

procedente de corte de chapa laminada), y dependiendo del proceso de conformado, pueden tener una resistencia a traccin de entre 1.100 1.300 mpa.

Las fibras de poliolefina, tienen una resistencia a trac-cin de entre 300 y 400 mpa. Siendo su resistencia a traccin inferior a la alcanzada por las metlicas, estas nuevas fibras basan la capacidad de refuerzo en la inte-raccin (adherencia) con el conglomerante.

a igualdad de tamao de fibra, el nmero de fibras de poliolefina por kilo es muy superior al nmero de fibras metlicas, puesto que la relacin de densidades es del orden de 8,5:1 (7,85 g/cm3 frente a 0,91 g/cm3).

cuando la rotura por traccin del sistema fibro reforza-do se produce por pull-out (prdida de adherencia), la cantidad de fibras influye en la proximidad entre ellas y en la redistribucin de tensiones, as como en la superfi-cie total de contacto.

garantizar la continuidad de las propiedades durante la vida til de una estructura se ha convertido en uno de los principales objetivos de cualquier construccin. Las fibras metlicas en un pH alcalino como es el hor-mign, mantienen sus propiedades, ya que se impide su oxidacin, que provocara la prdida de las propiedades con las que han sido diseadas.

Sin embargo, la oxidacin de cualquier fibra metlica se puede producir:

Bien en el proceso previo de almacenamiento y distribucin

Bien por carbonatacin del hormign, que provoca una disminucin del pH y una va de ataque para cual-quier fibra metlica

Bien por la entrada de agua y aire a travs de micro-fi-suras, que provoca la oxidacin de las fibras

en cualquier caso, los recubrimientos fijados en la nor-mativa para el hormign armado, que son los que garan-tizan la durabilidad o la no oxidacin durante la vida til de la construccin, no se pueden cumplir en un hormign reforzado con fibras metlicas, ya que la distribucin de la fibras es aleatoria y no es habitual aplicar una capa fi-nal sin fibra.

Las fibras Sika Fiber t no sufren procesos de oxidacin y son ms estables qumicamente frente a todos los tipos de ataque conocidos. Las fibras de poliolefina garantizan de manera efectiva la durabilidad del sistema (manteni-miento de propiedades durante su vida de servicio). en funcin de la energa de absorcin requerida, la cantidad de este tipo de fibras variar entre 4 y 9 kg/m3.


menor y la compacidad alta, se crean poros bajo forma de inclusiones de aire (filler = 0,2 mm) que no se comunican entre s.

Densidad aparente. el contenido de cemento y la poro-sidad determinan la densidad aparente, que vara entre 2.100 a 2.300 kg/m3.

Resistencia a compresin. esta resistencia se rige se-gn los principios de la tecnologa del hormign. dicha resistencia a compresin es, la mayora de las veces, li-geramente inferior a la de un hormign normal de gra-nulometra 0-30 mm, debido a la finura del hormign proyectado.

como dato standard se alcanzan resistencias a compre-sin no inferiores a 30 n/mm a los 28 das. Sin embargo una caracterstica fundamental del hormign proyectado es la evolucin de las resistencias con el tiempo a causa de su elevado contenido de cemento, 50 n/mm a los 12 meses y 60 n/mm a los cuatro aos.

Resistencias iniciales y finales. Segn las caractersticas impuestas en los pliegos de condiciones ser necesario adecuar el tipo de hormign proyectado al fin que se per-siga en cuanto a las resistencias solicitadas.

es muy importante resaltar que unas resistencias inicia-les altas por necesidades en sostenimientos obligan a la utilizacin de acelerantes, lo que conlleva a unas prdi-das de resistencias finales (28 das) importantes, con lo cual se cumple con los requerimientos iniciales pero no con el resultado final.

Hoy en da se puede utilizar un conjunto de aditivos o adiciones que permiten estos usos, pudindose definir como la elaboracin de un hormign proyectado a la me-dida.

para ello, es necesario estudiar las dosificaciones de ce-mento, la granulometra de los ridos y los aditivos como el humo de slice, superplastificantes y acelerantes, que dosificados convenientemente permitan cumplir con las exigencias tcnicas que en cada caso se soliciten.

experiencia del gunitador y tipo de equipo velocidad de proyeccin y espesor de capa estado y naturaleza del soporte y su inclinacin resistencias a compresin simple iniciales solicitadas

3.6.1 propiedadeS y nomencLaturaLas propiedades de un hormign proyectado se podran definir de la siguiente manera:

Aspecto. La superficie natural del hormign proyectado es rugosa. esta rugosidad depende sobre todo del tama-o del rido grueso utilizado y de la tcnica de proyec-cin. el gunitador determina el aspecto final del mismo.

Coloracin. Sobre todo en la va seca, aparece una varia-cin de tonalidades grises en la superficie debidas a la distribucin del agua en la superficie, y sobre todo, cuan-do se utilizan acelerantes o cuando se ejecuta el trata-miento en varias fases.

Adherencia. La propiedad ms llamativa del hormign proyectado es su adherencia al soporte de aplicacin, con la condicin de que el mismo est slido, limpio y exento de partes sueltas.

La mezcla impacta contra el soporte a una velocidad ele-vada taponando las irregularidades, las fisuras y los po-ros con la ayuda de las partculas ms finas, es decir el cemento y los fillers.

al mismo tiempo sobre el soporte se forma una capa fina de pasta de cemento, en la cual se incrustan los granos de rido grueso, efectundose un puente o lechada de adherencia (bonding bridge) lo que garantiza despus del endurecimiento una fijacin slida al soporte.

Su resistencia al desprendimiento vendr dada por esta cualidad, variando segn la naturaleza de la superficie de aplicacin. esta resistencia al desprendimiento puede variar entre 0,3-2,0 n/mm.

Porosidad. el hormign proyectado generalmente con-tiene ms cantidad de ridos finos y ms cantidad de cemento que el hormign tradicional, por lo que la poro-sidad es menor. Si adems la relacin agua/cemento es


Resistencia a traccin. La resistencia a traccin obtenida en un hormign proyectado vara entre:1,6 - 2,1 n/mm (28 das) y 3,3 - 5,3 n/mm (3 aos)

Permeabilidad. un hormign es estanco segn la nor-ma, si su coeficiente de permeabilidad darcy es igual a:50 x 10 -10 m/s. en el caso del hormign proyectado, es inferior alcanzando valores de: 6 a 20 x 10 -10 m/s

esta permeabilidad es habitualmente ms acusada en la direccin paralela a las capas de proyeccin.

Mdulo de elasticidad. el mdulo de elasticidad del hor-mign proyectado vara entre 28.000 y 33.000 n/mm

Valores orientativos para un hormign proyectado va seca colocado. Dosificacin 350 kg de cemento por m3 granulometra 0-12 mm

contenido de cemento 450 kg/m3

relacin agua/cemento 0,4-0,5

peso especfico en seco 2.100-2.200 kg/m3

mdulo de elasticidad (e) 28.000-33.000 n/mm

r.c.S. a 28 das (r28) 28 n/mm

r.c.S. a 1 ao (r360) 49 n/mm

r.t. a 28 das (rz) 1,6 - 2,1 n/mm

adherencia sobre roca 0,1 - 2 n/mm

coef. permeabilidad segn darcy (ca)

6 a 20.10-10 m/s

coef. conductividad trmica 1,6 W/m.k

coef. resistencia a las heladas (v1) 10

Factor de resistencia al hielo (Fr) 50 %

La definicin nomenclatura de un hormign proyectado por va seca viene determinada por su dosificacin de ce-mento con respecto a un m3 de ridos en mezcla seca, y por su resistencia a compresin a 3, 7 y 28 das.

La definicin en el caso de la va hmeda se rige por las mismas reglas del hormign tradicional, con la particula-ridad de que las granulometras de los ridos en ningn caso deben sobrepasar los 20 mm de dimetro, siendo importante su resistencia a compresin, al igual que en la va seca.

como complemento de la definicin, es importante de-finir las curvas granulomtricas de los ridos, las cuales determinan fundamentalmente el rechazo o rebote de proyeccin.

Valores orientativos para un hormign proyectado va hmeda colocado. Dosificacin 400 kg de cemento por m3 granulometra 0-12 mm

contenido de cemento 460 kg/m3

relacin agua/cemento 0,45-0

peso especfico en seco 2.300 kg/m3

mdulo de elasticidad (e) 28.000-33.000 n/mm

r.c.S. a 28 das (r28) 30 n/mm

r.c.S a 1 ao (r360) 50 n/mm

r.t. a 28 das (rz) 1,6 - 2,1 n/mm

adherencia sobre roca 0,1 - 2 n/mm

coef. permeabilidad segn darcy (ca) 6 a 20.10-10 m/s

coef. conductividad trmica 1,6 W/m.k

coef. resistencia a las heladas (v1) 10

Factor de resistencia al hielo (Fr) 50 %


3.6.2 normativa actuaL, controL de caLidad y enSayoSHasta hace unos aos, el empleo y control del hormign proyectado era un desconocido para la mayora de los contratistas y administraciones.

En la actualidad existe en Espaa una Normativa amplia y suficiente:une 83600 - clasificacin y definicionesune 83601 - determinacin del tiempo de fraguadoune 83602 - preparacin de muestrasune 83603 - determinacin resistencias por penetr-metroune 83604 - resistencia al arrancamiento une 83605 - preparacin probetas testigoune 83606 - ensayo a flexotraccinune 83607 - recomendaciones de utilizacinune 83608 - determinacin del rechazoune 83609 - ensayo penetracin/extraccin

De acuerdo con la armonizacin de Normativa Europea estn ya vigentes las nuevas Normas EN 14487-1 Defi-niciones y diseo, EN 14487- 2 Ejecucin y EN 14488-1 a 14488-6 Ensayos.

Para el dimensionado de sostenimientos y revestimien-tos en tneles y taludes, es importante tener en cuenta los siguientes criterios de diseo:1.- criterios:

20 cm de hormign proyectado - 400 kg/m2

resistencia a traccin 1,8 mpa mdulo elasticidad 30.000 mpa adherencia 1 mpa

En lo que respecta a las necesidades de excavacin en t-neles, la optimizacin de las caractersticas del hormign proyectado supondra:2.- optimizacin:

r. compresin necesaria para perforacin y voladuras 10 n/mm2

Y en cuanto al control de las caractersticas de resistencia a compresin, un ejemplo para el caso de un hormign proyectado de 25 MPa podra ser:

3.- r. compresin mnimas: 6 horas > 5 mpa 1 da > 10 mpa 7 das > 20 mpa 28 das > 25 mpa 90 das > 30 mpa

Un buen control de calidad es bsico en cualquier proceso industrial moderno y tambin lo es en el caso del hormi-gn proyectado.

La composicin del hormign proyectado debe determi-narse en el curso de una serie de ensayos, y en ellos debe estudiarse las propiedades exigidas.

Dichos ensayos deben realizarse en la obra, durante la ejecucin, y con antelacin al comienzo de la misma, empleando las instalaciones y los componentes del hor-mign definitivos en la fase en prueba con diferentes mezclas y propuestas, incluyendo siempre un hormign de igual composicin sin aditivo acelerante (hormign patrn) con objeto de determinar la cada de resistencias debidas a ste ltimo.

Este hormign patrn se utilizar tambin para compro-bar la mezcla en las condiciones de la obra. Debido a la dispersin de resultados en el hormign proyectado, el diseo de la mezcla debe considerar un hormign de re-sistencia superior a la especificada.

Figura 10.- Curvas J1, J2 y J3 de comportamiento del hormign proyec-

tado

Early Strength Classes (EN 14487-1)

6 10 30 1 2 3 6 9 12 24

0.1

0.2

0.51

2

5

1020

100

Minutes

Com

pres

sive

str

engt

h t

c [xx

x]

Hours

Increase of rebound

Risk of falling down

Class J3

Class J2

Class J1


en este punto cabe recordar que el hormign proyectado se coloca en capas delgadas (>10 cm de espesor), y que cada capa de 10 cm supone 235 kg/m2.

en el caso de un hormign proyectado para tnel, su cur-va de resistencia/tiempo debe estar en todo momento por encima de la J2, y muy prximo a ella en los minutos iniciales.

Es necesario por lo tanto, alcanzar unas resistencias ini-ciales por medio de los acelerantes de fraguado.

Si la mezcla no queda adherida al soporte no ser posible alcanzar rendimientos de trabajo adecuados, adems de suponer un elevado riesgo para el personal por la cada del hormign o incluso de bloques del soporte.

Por todo ello, es necesario evaluar el comportamiento del hormign recin proyectado sobre el soporte antes de ini-ciar las labores, sobre paneles a techo como se muestra a continuacin o en zonas de la obra preparadas para ello.

Una prctica habitual en estos casos es el ensayo visual proyectando a techo un espesor suficiente de hormign en las fases iniciales de la excavacin.

La tecnologa del sostenimiento de tneles y taludes con hormign proyectado, dispone de herramientas de dise-o que contemplan las resistencias a compresin inicia-les (hormign proyectado joven) tal y como se detalla a continuacin en funcin de la resistencia esperada.

Resistencia (MPa) Mtodo de ensayo

0-1 penetrmetro proctor o digital (d=3mm)

1-3 HiLti 450 L (cartucho blanco) (1)

3-16 HiLti 450 L (cartucho verde)

>10 testigos de artesa

Tabla 1.- Mtodo de ensayo de hormign proyectado en funcin de la resistencia

Ensayos del hormign proyectado. Ensayos previos in situ. La composicin del hormign debe determinarse en el curso de ensayos, y en ellos, debe estudiarse las propiedades exigidas. Dichos ensayos deben realizarse

en la obra y con antelacin al comienzo de la misma, em-pleando las instalaciones y los componentes del hormi-gn definitivos.

La evaluacin posterior depender del resultado de los ensayos individuales. Para la determinacin de la com-posicin del hormign, la dosificacin de cemento, los porcentajes de ridos, del superplastificante y del aditivo acelerante de fraguado, se propone ensayar diferentes mezclas.

Adems, se deber ensayar un hormign de igual compo-sicin sin aditivo acelerante (hormign patrn) con obje-to de determinar la cada de resistencias. Este hormign testigo se utilizar tambin para comprobar la premezcla en las condiciones de la obra. Debido a la dispersin de resultados en el hormign pro-yectado, el diseo de la mezcla debe prever el producir un hormign de resistencia superior a la especificada.

En la prctica, para preparar un hormign proyectado con un tamao mximo entre 8 y 15 mm, el contenido de ce-mento debe ser de 360 a 480 kg/m3 (sin tener en cuenta el rebote). Si se reduce el contenido de cemento la adhe-rencia del hormign al soporte se reducir notablemente.

Ensayos de control de calidad. Por medio de los ensayos de control de calidad durante los trabajos de ejecucin, se debe verificar que los testigos (preparados, curados y almacenados segn UNE 83.602 y 83.605), de hormign proyectado alcancen las propiedades exigidas.

(1) en este intervalo de resistencias no hay un sistema ptimo, no obstante se recomienda el mtodo HiLti por ser experimentalmente el ms aproximado a la realidad

Foto 5.- Ensayos previos de adherencia sobre paneles


Se recomienda llevar un control de calidad peridico de las granulometras de los ridos, contenido de cemento y resistencias a compresin.

Ensayos de control del hormign endurecido. Por medio de los ensayos de endurecimiento se examina in situ el hormign y sus propiedades caractersticas. A tal efec-to, se han de realizar ensayos en el hormign joven as como sobre testigos extrados.

Los testigos extrados segn UNE 83.602, deben serlo a su debido tiempo y lo ms cercano posible al momento del ensayo.

Mtodos de ensayo. La resistencia a compresin del hor-mign joven se estudia por mtodos indirectos (curvas de calibracin) basadas en ensayos de endurecimiento. Dichos mtodos facilitan medidas indirectas de la resis-tencia, derivadas de curvas de calibracin.

Por ello, deber disponerse de las curvas de calibrado para cada tipo de hormign que se vaya a ensayar. Cual-quier cambio en la composicin del hormign provocar efectos variables en funcin del mtodo de ensayo que se trate.

Resistencia a la penetracin. En este ensayo, se mide la fuerza requerida para empujar una aguja de dimensiones definidas dentro del hormign proyectado, emplendo-se un penetrmetro de aguja. el ensayo se describe en la norma une 83.603.

Resistencia al arrancamiento (Mtodo HILTI). Sobre la probeta de hormign proyectado o sobre el terreno pro-yectado se disparan clavos especiales HILTI que poste-riormente son extrados para medir la fuerza de extrac-cin.

de acuerdo con la profundidad del clavo posteriormente y de acuerdo con tablas establecidas segn la calibracin de la herramienta de disparo y arrancamiento, se pasan las tracciones a resistencia a compresin, segn norma une 83.604, del material proyectado.

Mtodo HILTI simplificado. recientemente se ha desa-rrollado un nuevo mtodo para determinar la resistencia a edades tempranas del hormign proyectado para el rango de 3 a 16 mpa.

Figura 11.- Curva de determinacin de resistencia del mtodo HILTI sim-

plificado

el sistema desarrollado por el dr. d. gustav Bracher (Sika Schweiz, a.g), consiste en partir de una serie de medidas (>10) y obtener el resultado trasladndolos sobre la curva emprica correspondiente.

para ello, se empleara la pistola HiLti dX 450 L o la nue-va versin recientemente lanzada al mercado HiLti dX 450-Sct.

Penetracin-extraccin de pernos. Se colocan unos pernos dentro del hormign proyectado para extraerlos posteriormente y medir la fuerza de extraccin al arran-camiento.

El parmetro para medir la resistencia es la relacin entre la fuerza de extraccin y la profundidad de penetracin del perno. Este procedimiento est en desuso por las di-ficultades de colocacin.

Resistencia al arrancamiento. Se colocan elementos compuestos de mango y pasador, proyectndose sobre ellos el hormign; posteriormente son extrados para me-dir la resistencia a cortante, segn norma une 83.604, del material proyectado.

Ensayos directos. Las probetas empleadas para este propsito, son probetas testigo de dimensin apropiada, extradas del hormign proyectado, tomadas in situ (al azar en la estructura) o bien en paneles de ensayo pro-yectados para este fin.

Hilti Calculation Curve (acc. Dr. G. Bracher)

00 20 40 60 80 100

4

8

12

16

20

Nail impression depth [mm], HILTI gun

Hilti : y,=59.727 e-0.0388x

Com

pres

sive

str

engt

h [

xxx]


Las condiciones de realizacin de las muestras, curado, conservacin, corte y rotura estn desarrolladas en las une 83.602 y une 83.605. para determinar la resistencia a compresin se han de ensayar, al menos, tres testigos por ensayo.

por la experiencia acumulada en la realizacin de hormi-gones proyectados por va hmeda, se recomienda que el dimetro de los testigos sea como mnimo de 70 mm. asimismo, la altura de los testigos ser lo ms aproxima-do al doble del dimetro.

3.6.3 FaBricacin, doSiFicacin, tranSporte y pueSta en oBraLas dosificaciones de los hormigones proyectados, tanto por va seca como por va hmeda, estn comprendidas entre 360-480 kg de cemento por metro cbico de mez-cla seca.

Se recomienda que la dosificacin se realice por peso, ahora bien, por volumen es adecuada cuando el equipo se emplee ocasionalmente.

en la tabla siguiente se proporciona la relacin cemento/rido, con la resistencia mnima a la compresin. estas cifras tan solo representan una directriz general.

En cualquier caso, debe hacerse un estudio del porcen-taje de rebote o rechazo en las condiciones de la obra, teniendo en cuenta la naturaleza de los materiales a em-plear, y lo ms importante la experiencia del personal.

Mezclaen volumen

Mezclaen peso

Mezcla in situ

en pesoR.C.S.

(28 das) Uso

1:5,5 1:5 1:3,6 230 kg/cm2 exterior

1:5 1:4,5 1:3,5 240 kg/cm2

1:4,5 1:4 1:3,2 250 kg/cm2 universal

1:4 1:3,5 1:2,8 300 kg/cm2

1:3,4 1:3 1:2 360 kg/cm2

alta re-sistencia y refrac-

tarios

1:2,2 1:1,2 1:1,2 400 kg/cm2

Tabla 2.- Relaciones cemento/ridos para diferentes resistencias y usos

La relacin agua/cemento de los morteros y hormigones proyectados se rige por las mismas leyes que para los hormigones tradicionales (0,36-0,55), y est fuertemen-te relacionada con las variaciones del mdulo de finura de los ridos (2,49 para ridos finos a 3,26 para ridos gruesos).

en el caso de la va hmeda se recomienda una relacin agua/cemento menor de 0,45 para que la qumica de los aditivos acelerantes de fraguado, funcione correctamente. La relacin agua/cemento (a/c), o agua/aglomerante (a/a) en el caso de emplear slice coloidal o adiciones de humo de slice, es uno de los parmetros de diseo del hormign proyectado. al igual que en el caso del conteni-do en cemento, se adjunta a modo orientativo un rango de valores de a/c en la tabla que se muestra a continua-cin.

Resistencia caracterstica (MPa)

Relacin A/C

25 0,45

30 0,43

35 0,41

40 0,38

Tabla 3.- Relacin agua/cemento frente a resistencia caracterstica

La principal dificultad en la determinacin de la relacin A/C aparece de la mano de los ridos. Si bien existen en-sayos normalizados para la determinacin de la hume-dad y coeficiente de absorcin de arenas y gravas, es un hecho que se trata de medidas puntuales, con un nmero finito y limitado de muestras para un proceso con nume-rosas variables en constante cambio.

A/C = (Agua amasado + Agua humedad ridos Absor-cin agua) / Cemento

Por su parte, los sistemas de control de la humedad de los ridos en la planta requieren un mantenimiento ele-vado que no siempre es posible realizar, dando como re-sultado lecturas errneas.

Con todo ello, ser posible determinar la relacin A/C en las etapas de ensayo iniciales o puntualmente en ensa-yos de control durante la obra, pero parece difcil aproxi-


mar al segundo decimal este cociente, cuando los errores en la determinacin de la humedad de los ridos por sis-temas automticos superan ese orden de magnitud.

Una vez en produccin, las plantas modernas disponen de sistemas de control indirecto de la consistencia de la mezcla (resistencia al giro de la amasadora), y la expe-riencia del responsable de la planta ser vital para de-tectar variaciones en el aporte de agua por parte de los ridos y hacer las correcciones necesarias.

Si la planta no dispone de amasadora, es recomendable realizar la carga con una cantidad de agua menor de la terica estimada, aadiendo posteriormente el agua ne-cesaria de forma controlada para ajustar la consistencia del hormign.

En estos casos, es aconsejable realizar previamente un estudio de consistencias para relacionar el indicador de giro del tambor del camin hormigonera con el cono del hormign.

para ello, el estado del tambor de todas las cubas em-pleadas en el transporte debe ser similar y adecuado, es-tablecer unas rpm de referencia para el tambor, y que la carga de hormign sea siempre la misma (una presin adecuada es 60-90 bar).

De esta forma, se dispone de un sistema de control para evitar excesos de agua en la mezcla que afecten a la re-sistencia final del hormign.

una caracterstica importante en la dosificacin son los ridos y su granulometra, tanto en la va seca como h-meda. como norma general no se recomienda emplear tamaos superiores a 15 mm.

La experiencia se refleja en las curvas granulomtricas, por lo que un ensayo preliminar de los ridos a emplear, el estudio de su granulometra y la dosificacin de ce-mento es muy importante tanto en la va seca, como en la hmeda, con el fin de adecuar la mezcla al equipo em-pleado.

Posteriormente se debern ajustar estas dosificaciones con los aditivos y adiciones, tanto en polvo como lqui-dos, necesarios para el fin deseado (acelerantes, retar-

3.6.3.1 FaBricacin: doSiFicacioneS deL Hormign proyectadogeneralmente se recomienda dosificar los materiales en peso. La curva composicin deber tener una granulome-tra que encaje en el huso granulomtrico correspondien-te, normalmente 0-8 0-12 mm.

La dosificacin de cemento ser en general de unos 400-450 kg/m3, dependiendo de las resistencias a compre-sin a 28 das exigidas y del tipo de cemento a emplear, pudindose rebajar si se emplea humo de slice, slice co-loidal (Sikatell 200) o acelerantes libres de lcali. Propueta de cantidad de cemento (kg)

Resistenciacaracterstica (MPa)

Acelerante base aluminato

Acelerantelibre de lcali

25 400 380

30 425 400

35 450 420

40 475 440

tabla 4.- contenidos en cemento de partida en la fase de diseo de la mezcla

en el caso de la va hmeda, la relacin agua/cemento estar comprendida entre 0,36 y 0,45 influenciada por la variacin del mdulo de finura de los ridos y su natura-leza, con el fin de conseguir un cono de proyeccin idneo y adecuado para la mquina de proyeccin.

La dosificacin usual de los acelerantes de fraguado es del 3-5% del peso del cemento tanto en polvo como en lquido, salvo los acelerantes a base de silicato, ya en desuso, que necesitan dosificaciones del 8-12%.

Tipo de acelerante Dosificacin (%)Cada de R.C.S. (28 das) (%)

Base silicato 10 - 15 40 - 50

Base aluminato 3 - 6 15 - 30

Libres de lcali (aF) 3 - 8 5 - 10

Tabla 5.- Dosificaciones medias y repercusin en la resistencia del hor-mign

dadores, estabilizadores, superplastificantes, etc.); re-botes, resistencias, manejabilidad, formacin de polvo, impermeabilidad, etc.


La dosificacin de los superplastificantes y estabilizado-res se establecer mediante pruebas en la misma obra, y depender de los ridos y del tiempo de manejabilidad. La adicin a base de humo de slice se aadir en una dosificacin entre el 4-10% (el equivalente a un 4% de humo de slice en slice coloidal Sikatell 200 sera un 1%), y las cenizas volantes en un porcentaje no superior al 15-20%, dependiendo del tipo de cemento.

La preparacin de la mezcla del hormign tanto en va seca como en va hmeda, necesita efectuarse en una planta adecuada con mezcladora, ya que las exigencias tcnicas y las caractersticas de sostenimiento obligan a una preparacin y mezcla de los componentes homog-nea, sobre todo con la incorporacin de adiciones y aditi-vos, necesarios para la aplicacin del hormign proyec-tado.

Planta de hormign con amasadora. Muchas de las cau-sas del mal funcionamiento de los equipos de proyeccin, son ocasionadas por una mala mezcla en las plantas do-sificadoras, sin amasadora, o por la incorporacin de los aditivos y adiciones en el mismo tajo.

Influencia en:Planta con amasadora

Dosificacin directa a cuba

Homogeneidad de la mezcla

XXX X

control de agua XXX XX

Tabla 6.- Influencia del sistema de carga en la mezcla

El estudio de los ridos utilizados en la mezcla para adap-tarla al huso granulomtrico ideal de cada mquina y la posible correccin de los tamaos de los mismos, es un ejercicio imprescindible en el inicio de la obra, incluyendo como se ha mencionado anteriormente su densidad, hu-medad y el coeficiente de absorcin de agua.

El orden y el tiempo de mezclado de los componentes se debe adecuar a la optimizacin estudiada, teniendo en cuenta el arte de preparacin ideal del hormign, con ins-talaciones de dosificacin apropiadas.

Por otro lado, las mquinas de proyeccin (tanto en flujo denso como diluido) exigen una consistencia compren-

dida en cono de Abrams de 8 a 18 cm. (segn el tipo de bomba), sin contar con la prdida de manejabilidad por el transporte.

Por este motivo, es imprescindible disponer los medios necesarios para lograr una correcta fabricacin del hor-mign proyectado, y no dejar a la casualidad o a la in-corporacin de qumica complementaria la dispersin de resultados o a las opiniones contradictorias del funciona-miento del sistema.

Una herramienta tan utilizada en el sostenimiento de tneles y taludes, como es el hormign proyectado, no depende de milagros sino que necesita instalaciones contrastadas y bien estudiadas que permitan desarrollar una mezcla y un transporte adecuados, segn las normas establecidas, para conseguir las caractersticas finales de dicho hormign proyectado.

No se puede olvidar que un sostenimiento de un tnel o de un talud tiene adems del fin constructivo, una res-ponsabilidad en la seguridad de los equipos y de las do-taciones humanas que intervienen en la obra.

A efectos ilustrativos se especifican algunos ejemplos reales de dosificacin tipo (con la receta de los com-ponentes) y huso granulomtrico (curva composicin re-sultante).

Foto 6.- Detalle de una planta de hormign de obra


Dosificacin Tipo 1. Va seca (25 MPa)aplicacin: estabilizacin de los taludes de un emboquillecem ii 42,5 a-v 400 kgarena 0-4 1072 kggravilla 4-12 560 kgagua aadida en boquilla 140 lacelerante libre de lcali polvo Sigunita 49 aF (4%)

Dosificacin Tipo 2. Va hmeda (HM 30 MPa)Aplicacin: Sostenimiento de tnel con hormign proyectado convencionalcem ii 42,5 a-v 425 kgarena 0-4 1365 kggravilla 4-12 430 kgagua amasado 178 lagua absorcin 29 laditivo Sikament t 1405 (1,8%) 7,65 kgacelerante aluminato lquido - Sigunita L 22 r (4%)

Dosificacin Tipo 3. Va hmeda (HM 40 MPa)Aplicacin: Sostenimiento tnel (hormign proyectado altas prestaciones)cem i 52,5 r 460 kgarena 0-4 1329 kggravilla 4-12 418 kgagua amasado 184 lagua absorcin 29 laditivo viscocrete Sc 305 (1%) 4,65 kgSlice coloidal Sikatell 200 (1%) 4,60 kgacelerante libre de lcali lquido - Sigunita L 53 aFS (4%)

Figura 12.- curva resultante de la dosificacin tipo 1 (va seca)

Figura 13.- curva resultante de la dosificacin tipo 3 (va hmeda)

3.6.3.2 tranSporteen funcin de la tipologa de la obra (distancia, tipo de va, seccin del tnel, etc.) se debe seleccionar el medio de transporte ms adecuado (camin hormigonera, tor-pedo sobre rales, etc.), siendo el medio ms habitual el camin hormigonera.

tanto en la va seca como en la va hmeda, se debern respetar las normas establecidas (estado y control de las aspas interiores de mezclado), no adicionar nunca agua en su recorrido, salvo en casos extremos, ya que se pue-de producir una reduccin apreciable en las resistencias a compresin, y mantener constantemente en movimien-to durante su traslado a la obra.

el tiempo de transporte total (mezclado + transporte + aplicacin), se tendr en cuenta tanto en el diseo de la dosificacin, como en la validez de utilizacin de la mez-cla de acuerdo con lo establecido en la normativa une 83607-94.

conviene efectuar un remezclado rpido durante 1 mi-nuto por metro cbico transportado, antes de servirse al equipo de proyeccin.

Si se detectase una manejabilidad inferior a la requerida por dicha mquina, se deber corregir mediante remez-clado rpido intenso en el caso de la va seca o de la co-rreccin del cono mediante la adicin de aditivo super-plastificante en el caso de la va hmeda.

HUSO 0-12 (mm) UNE 83607 /94

% d

e pa

se

0,00

10,00

10 1 0,1 0,01

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00TANTEO

HUSOS

HUSOS

HUSO 0-12 (mm) UNE 83607 /94

% d

e pa

se

0,00

10,00

10 1 0,1 0,01

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00TANTEO

HUSOS

HUSOS


3.6.3.3 pueSta en oBraLa calidad final de la gunita depende fundamentalmente de los operarios. Es esencial que stos asistan a cursos y reciban una formacin completa de su especialidad. El encargado deber poseer una gran experiencia, y haber trabajado como gunitador al menos durante cinco aos.

El gunitador, debe por lo menos haber pasado por un aprendizaje de un ao de duracin, y poseer experiencia en trabajos de naturaleza semejante. La experiencia del gunitador deber probarse, para ello, se ensayar con un revestimiento de paneles de prueba como parte del pro-grama de ensayos previos a la construccin.

Antes de comenzar el trabajo es fundamental definir las instalaciones, ya que stas servirn de base al funciona-miento posterior y al buen resultado del sistema.

Tambin es muy importante elegir correctamente las zo-nas de acopio de los aditivos acelerantes de fraguado, la ubicacin y distancia de la planta de mezclado (influye directamente en la fase de transporte), as como la co-locacin del propio robot en el tnel para cubrir el pase en abanico cumpliendo con las distancias de proyeccin recomendadas.

TCNICAS DE EJECUCINLas tcnicas de ejecucin que se van a detallar a conti-nuacin, son producto de la experiencia de muchos aos de trabajo en el hormign proyectado, y se recomienda su uso con el fn de unificar criterios y mtodos.

Por lo general, el gunitador trabajar de abajo arriba, re-llenando las armaduras y cuadros de tal manera que que-den completamente embebidas en el hormign evitando la aparicin de arenas sueltas detrs de estos. Tambin colocar las seales, guas o maestras necesarias para llegar al espesor previsto.

El gunitador debe dirigir al maquinista mediante seales con la mano respecto a la produccin y la velocidad del suministro en la tolva de alimentacin. Si ste es dema-siado fuerte, la presin deber disminuirse as como el caudal de hormign, con el fin de mejorar la proyeccin.

Es importante facilitar a los operarios las caractersticas de la maquinaria a emplear, que suele suministrar el fa-bricante, as como las recomendaciones que cubren to-das las combinaciones en caso de duda.

Preparacin de superficies. Todo tratamiento de hormi-gn proyectado necesita una preparacin de las superfi-cies soporte. Esta preparacin se puede realizar con un chorro de aire a presin, chorro de aire y agua a presin o chorro de agua a alta presin con el mismo robot.

Como norma general se debern retirar los restos de ma-teriales sueltos que estn sobre el soporte, evitando la creacin de falsas zonas que no adhieran al revestimien-to posterior. Se recomienda hacer siempre la preparacin de superficies mediante humectacin del soporte para evitar prdidas de cohesin en el soporte por el fraguado del hormign.

Foto 7.- Robot de gunitado Sika PM 500. Proyeccin de talud de emboquille


Colocacin de armaduras. Los sistemas normalmente utilizados de fijacin de mallas se pueden denominar como fijaciones ligeras. En los casos de obras de Ingenie-ra Civil, como tneles, muros y taludes se hace necesario la fijacin por medio de sistemas pesados, como son per-nos, barras, anclajes, etc.

En el caso de que dos o ms capas de armadura vayan a ser gunitadas, la capa externa no se debe asegurar direc-tamente sobre la capa interna, sino que debe ser escalo-nada de manera que permita a la cara interna ser proyec-tada sin interferencia.

Proyeccin. Una vez elegido el tipo de mquina, as como el dimetro de las mangueras de proyeccin, el funciona-miento ser el siguiente:1 Comprobar las mangueras de proyeccin para ver si

estn limpias, para lo cual, se conectan a un compre-sor que disponga de un manmetro. Si ste mostrara una presin superior a la normal significar que las mangueras estn sucias o taponadas.

En este caso debern limpiarse doblndolas, torcin-dolas o golpendolas suavemente con un martillo, volviendo a dar aire y expulsando as el material que pueda estar obstruyendo la manguera.

2 Conectar las mangueras formando el menor nmero posible de curvas y a ser posible sin ningn rizo, ase-gurndo las uniones entre mangueras.

3 Comprobar la salida del agua o del aditivo acelerante, para los casos de va seca o hmeda respectivamen-te, as como el funcionamiento de las bombas dosifi-cadoras del aditivo acelerante de fraguado en el caso de que se utilicen.

Esta comprobacin se realizar quitando la tobera de la boquilla y desatrancando si es preciso los inyectores de agua o de aditivo acelerante, con la boquilla siempre hacia abajo para prevenir que la corriente de agua o de aditivo acelerante vuelva hacia atrs por la manguera.

4 Con la bomba de hormign en marcha y la tolva lle-na de agua junto con la bomba del aditivo acelerante se dar entrada al aire comprimido exclusivamente, examinando el abanico que forma la pistola, viendo inmediatamente si existe algn fallo de suministro en los inyectores.

Si el abanico es dbil quiere decir que no hay suficiente presin de aire, en este caso, se incrementara la misma. Una vez pasada esta operacin, el gunitador est prepa-rado para comenzar el trabajo.

La primera operacin ser la de proyectar una mezcla de aire y agua sobre el soporte, a fin de humedecer la su-perficie. Esta prctica es recomendable para todo tipo de soporte, hormign, madera, arpillera, roca, tierra o acero. La manguera est ahora conectada con la boquilla y la gunitadora, y la proyeccin puede comenzar.

El gunitador mantendr la boquilla (pistola) hacia abajo, en espera del suministro de la mezcla. Cuando la mez-cla llegue regular rpidamente el suministro y dirigir el chorro al soporte al revestir.

La distancia entre el soporte y la boquilla o pistola estar situada entre 0,6 y 1,5 m, moviendo la boquilla rtmica-mente en series de rizos de lado a lado y de arriba abajo, con el fin de trabajar de modo uniforme.

En el caso de que se produzca cualquier irregularidad en el suministro de la mezcla, el gunitador deber dirigir la boquilla fuera de la zona de trabajo, hasta que la alimen-tacin vuelva a ser normal.

Si el chorro disminuye de repente, indica una obturacin parcial o una avera en la boquilla. En el caso de que el abanico de agua se haga desigual, el trabajo se debe pa-rar y limpiar o cambiar la parte afectada (inyectores).

conseguida una uniformidad de proyeccin, el desarrollo del trabajo est ahora en manos del gunitador, que debe dirigir constantemente al maquinista, para que regule el abastecimiento, aumentando o reduciendo tanto la pre-sin, como la velocidad.

al terminar el trabajo se debern limpiar perfectamente las mangueras y la mquina, para lo cual se cortar el su-ministro de la mezcla y se dejar el aire comprimido salir libremente por la manguera, doblando sta antes de la boquilla, disparando de vez en cuando la cantidad de aire para que se limpie en todo su recorrido.

cuando la proyeccin se hace en vertical, es decir, el so-porte est por encima de la boquilla, las mangueras de-ben vaciarse antes de parar el trabajo, ya que si no se


hace as la mezcla caer al fondo al quedar sin presin, y no ser posible moverla.

en este tipo de trabajos es muy conveniente disponer de un doble juego de mangueras, ya que en el caso de una obturacin se puede inmediatamente disponer de otra paralela de repuesto.

Rechazo o rebote. el rechazo es la pesadilla del gunita-dor y del proceso, supone un coste muy elevado en la eje-cucin de un tnel. un gunitador que haya aprendido a controlar el rebote es muy difcil de encontrar.

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