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Apropiadamente aplicado, el hormi-gón proyectado es un material estruc-turalmente resistente y durable, con altaadherencia a: roca, hormigón, albañile-rías, acero y otros materiales. La obtenciónde estas propiedades favorables es fruto deuna adecuada planificación, supervisión yhabilidad de la cuadrilla de aplicación.

En la construcción de túneles, la deman-da de más alta calidad y economía en elhormigón proyectado se ha incrementadofuertemente en los últimos años en todo elmundo. El desarrollo de la moderna tecno-logía del hormigón proyectado ha toma-do lugar a través de una estrecha colabo-ración entre usuarios y fabricantes de equi-pos y aditivos, lográndose que el actualrango de equipos y productos disponibleen diversos países satisfaga la demanda poralta calidad y economía de este material.

La calidad de los materiales a utilizar,los áridos y sus granulometrías, el cemen-to y su dosificación, el lugar y las condi-ciones de trabajo y, por último, el equipoempleado, influyen en la calidad del hor-migón proyectado. Se deberán realizarensayos previos, tanto del funcionamientode los equipos como de los materiales aemplear, para determinar así la composi-ción más idónea y la calidad del equipo autilizar.

Bernardo De la Peña R.Subgerente TécnicoSika Chile

El hormigón proyectado juega un rol importante en la moderna tecnologíadel hormigón. Ampliamente usado en obras de ingeniería y en construc-ción en general, su mayor campo de aplicación es la construcción de túne-les, donde forma una parte vital en el sistema de soporte y revestimiento.

Debido a sus ventajas técnicas y eco-nómicas, los aditivos se han vuelto indis-pensables para obras donde se utiliza elhormigón proyectado. Actualmente existeuna amplia gama de productos y sistemasde alta tecnología que se han desarrolla-do especialmente para esta técnica dehormigonado. Los aditivos de mayor usoen hormigón proyectado son los acele-rantes de fraguado, los cuales se hacenimprescindibles en faenas de túneles yobras que requieren hormigones de muyrápido fraguado.

Máquinas y Equipos para HormigónProyectado

Los equipos de hormigón proyectadodisponen hoy en día de los procedimien-tos más avanzados y estudiados, y se com-plementan con modelos autónomos quedisponen de todos los servicios complemen-tarios para el hormigón proyectado comoaire, energía eléctrica, bombas de agua,dosificadores, cintas transportadoras, ca-rro móvil y brazos robot hidráulicos, lo cualpermite una movilidad fácil para el desa-rrollo de cualquier trabajo.

El tipo de máquina empleado en lapráctica dependerá del tipo de hormigónque se requiera, pero casi todas las má-

Consideraciones Básicas:Hormigón Proyectadoen Túneles

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Estanque y

dosificador de

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montado en móvil

de proyección.

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quinas permiten que se adapte en algunamedida su producción. Las propiedades delhormigón pueden modificarse cambiandola salida acoplada al rotor, el tamaño dela manguera, o el diámetro de la boquillao pistola.

En general se recomendará, si es posi-ble, la proyección automatizada por me-dio de brazos robot hidráulicos. Con suutilización se mejorará la calidad del hor-migón, se disminuirán los porcentajes derebote, se mejorarán en gran medida lascondiciones de trabajo y la seguridad delmismo, además de obtenerse dispersionesmenores en los resultados de resistenciasde dicho hormigón. En el hormigón pro-yectado por vía húmeda, es obligada lautilización de dichos brazos hidráulicos,debido a los rendimientos que se obtieneny a los empujes soportados por los siste-mas de transporte que imposibilitan su pro-yección manual.

En cualquier caso, independientemen-te del sistema de proyección escogido (víaseca, vía húmeda, vía semihúmeda), lamáquina de proyección deberá asegurarun transporte continuo del hormigón conel fin de conseguir una colocación unifor-me del mismo, descartándose así las má-quinas estucadoras con velocidades deproyección escasas.

Las máquinas de hormigón proyecta-do por vía seca/semihúmeda de flujo di-luido, disponen de un tambor o rotor per-forado con una serie de cilindros, a travésde los cuales baja la mezcla procedentede la tolva de alimentación de la máqui-na. En la parte inferior del rotor, la mezclaentra en la tubería de transporte, en la cualse le añade el aire comprimido que empujaal hormigón en seco hasta la boquilla desalida, adicionándose el agua en la mismaboquilla (vía seca), o a 4-5 m de la misma(vía semihúmeda). El aditivo acelerante,cuando es en polvo, se agrega directamen-te en la tolva de alimentación, y cuando eslíquido se agrega junto con el agua.

Las máquinas de hormigón proyecta-do por vía húmeda flujo diluido, son simi-lares a las de vía seca, con un diámetrode los cilindros algo superior para permi-tir la bajada del hormigón ya húmedo

(cono 10-12 cm), por lo cual ya no se leadiciona el agua en la boquilla de salida.El aditivo acelerante líquido se agrega jun-to con el aire comprimido en la boquillade salida.

Las máquinas de hormigón proyectadopor vía húmeda flujo denso son adaptacio-nes de las bombas de hormigón tradiciona-les. Estas máquinas se limitan a un bombeode la mezcla húmeda (cono 10-12 cm),empujada por émbolos hasta la boquillade salida, en la cual se le adiciona el airea presión y el aditivo acelerante.

Rebote en la Proyección

El rebote de proyección está formadopor los componentes que no se adhieren ala capa de hormigón, y que salen rebota-dos fuera del lugar adecuado. La propor-ción de rebote es mayor inicialmente por-que el chorro de mezcla rebota directa-mente en el soporte, antes que se formeuna capa de hormigón amortiguadora, ytambién cuando está dirigido a las arma-duras. Por ello, los espesores gruesos tie-nen una menor proporción de rebote encontra de los espesores delgados.

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El porcentaje de rebote en todos loscasos dependerá de la relación agua/ce-mento, del tipo de granulometría de losáridos, de la cantidad de árido gruesopresente en la mezcla de hormigón, de lapresión de agua (vía seca), de la veloci-dad de proyección (caudal de aire), delángulo de proyección, de la distancia deproyección, del diseño del robot y, sobretodo, de la habilidad y experiencia delpitonero. Como experiencia, se puedenestablecer los siguientes parámetros com-parativos de porcentajes de rebote en losdiferentes sistemas de proyección:

• Vía seca: 30 - 35%• Vía húmeda: 8 - 12%• Vía semihúmeda: 12 - 16%

La reducción del rebote es una consi-deración muy importante a tener en cuen-ta en una obra, para lo cual se debe ha-cer un estudio serio y exhaustivo de losfactores enumerados con anterioridad, yutilizar además adiciones a base de micro-sílice o aditivos especiales reductores delrebote.

Aplicación de hormigón proyectado

con brazo robotizado.

Aditivos y Adiciones para HormigónProyectado en Túneles

El aditivo principal utilizado tanto enel hormigón proyectado por vía seca comopor vía húmeda es el aditivo acelerantede fraguado. Este producto se presenta enpolvo o en líquido. La acción del aditivoacelerante en el fraguado inicial y en elendurecimiento del cemento, difieren mu-cho en función de la clase y tipo de ce-mento, de la cantidad de agua añadida yde la temperatura ambiente, por lo que sehace imprescindible la realización de en-sayos previos. Estos ensayos previos delaboratorio deben complementarse conpruebas preliminares en obra para teneren cuenta la influencia de todas las varia-bles de la misma.

En el hormigón proyectado por vía secapueden emplearse otros aditivos como porejemplo retardadores de fraguado, reduc-tores del rebote, etc.

En el hormigón proyectado por víahúmeda es necesario y obligatorio el em-pleo de aditivos superfluidificantes, y enalgunos casos estabilizadores de fragua-do, con el fin de conseguir la trabajabi-lidad y la transportabilidad del hormigón,utilizándose además otros tipos de aditi-vos tales como reductores del rebote,facilitadores de bombeo, etc.

El humo de sílice o microsílice mejoraconsiderablemente la adherencia del hor-migón proyectado, disminuye su rebote,mejora la trabajabilidad y la impermea-bilidad, y aumenta las resistencias inicia-les y finales. El uso de microsílice comoadición en el hormigón proyectado debeir acompañado con el empleo de un su-perfluidificante, ya que por una parte seobtiene la defloculación de dicha micro-sílice y por lo tanto un buen reparto en lapasta de cemento y, por otra, para la pro-pia defloculación del cemento.

Las fibras metálicas incorporadas alhormigón proyectado mejoran la resisten-cia a la fisuración, su ductilidad, la absor-ción de energía y su resistencia al impac-to. La presencia de las fibras de acero trans-

forma el comportamiento frágil del hormi-gón en un comportamiento dúctil, sopor-tando deformaciones importantes sin per-der su capacidad portante. La superficiede dichas fibras deberá estar limpia, y noincorporará lubrificantes u otros productosque puedan impedir una buena adheren-cia al hormigón. La fibra estará conforma-da para obtener un buen anclaje al hormi-gón. La distribución de fibras en la mezcladeberá ser homogénea, no permitiendo laformación de erizos. Las fibras podrán es-tar encoladas en peines para facilitar supuesta en obra. Su dosificación variará enfunción de la resistencia requerida, aun-que normalmente se suelen emplear unos30-35 kg. por m3 de hormigón, con el finde facilitar su mezclado en el hormigón.

Aditivos Acelerantes para Hormi-gón Proyectado

Los aditivos acelerantes son productossolubles en agua que actúan químicamenteinfluyendo en la velocidad de disolución delos constituyentes del cemento, apresuran-do las reacciones químicas. Los acelerantespermiten disminuir los tiempos de fraguadoy obtener resistencias elevadas a edad tem-prana, aunque la resistencia a largo plazopuede disminuir en mayor o menor medidasegún el tipo de acelerante que se utilice.

Con los acelerantes que se utilizan enhormigón proyectado se logra un fragua-do extraordinariamente rápido. La técnicade aplicación permite que el acelerantereaccione sólo en el momento de la pro-yección, sin riesgo de fraguado prematu-ro en la mezcla inicial.

Las ventajas obtenidas al utilizar ace-lerantes en el hormigón proyectado son lassiguientes :

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La base química de los acelerantes tra-dicionales para hormigón proyectado sonlos aluminatos y los silicatos, siendo lasdosis de 3% a 6% del peso del cementopara los aluminatos y de 10% a 15% delpeso del cemento para los silicatos. Estosaceleradores alcalinos se usan tanto parael sistema vía húmeda como para el siste-ma vía seca, con una reducción de la re-sistencia final respecto al hormigón patrónsin acelerante, que varía según el tipo deaditivo, siendo notoriamente mayor la bajade resistencia al utilizar silicatos en lugarde aluminatos.

Una importante consideración en ladosificación del hormigón proyectado conacelerante convencional es la disminuciónde la resistencia respecto a un hormigónsin el aditivo. Este efecto depende del tipoy dosis de aditivo utilizado; con los ace-lerantes convencionales en general, a ma-yor dosis de aditivo, más rápido es el fra-guado y mayor la disminución de la resis-tencia final. La disminución de resistenciasfinales, con la utilización de silicatos pue-de llegar a 50%; se ha llegado a no reco-mendar el uso de silicatos en el sosteni-miento de túneles por posibles problemasde adherencia a las armaduras. La dismi-nución de resistencia final con el uso dealuminatos alcanza a un 20% en prome-dio. Con los acelerantes libres de álcalisdicha disminución es aún menor.

• Reducción del rechazo y desprendi-mientos al aplicar el hormigón.• Aplicación rápida de capas sucesivas.• El rápido fraguado permite detener lasfiltraciones de agua.• Rápida adquisición de resistencia.• Rápida consolidación de la zona detrabajo en túneles.

Aplicación de hormigón

proyectado en forma manual.

Confección de paneles para ensayos

de resistencia e impermeabilidad.

aplicacionesAplicaciones

El comportamiento de un acelerador de fraguado depende deltipo, contenido y edad del cemento utilizado. Depende tambiéndel método de aplicación del hormigón proyectado, así como dela temperatura ambiente. También la cantidad de agua adiciona-da en el sistema vía seca, así como la razón agua/cemento de lamezcla inicial en el sistema vía húmeda, influyen en el comporta-miento del acelerador.

Acelerantes Libres de Álcalis

Aunque los acelerantes convencionales son cáusticos y fuentede riesgo para la salud de los operarios, ellos se han utilizadosmasivamente por décadas con excelente resultado. Sin embargo,además de la alta calidad del hormigón proyectado, hay actual-mente una creciente demanda a nivel mundial en la construcciónde túneles por productos no cáusticos y ambientalmente seguros.No sólo la calidad del hormigón proyectado es un requisito paragrandes proyectos de túneles. Tan importante como la calidad sonlos aspectos económicos, la compatibilidad ecológica, transportey almacenamiento seguro, y un ambiente de trabajo no dañinopara los operarios.

Con el uso de acelerantes libres de álcalis de reciente desarro-llo, además de una rápida adquisición de resistencia inicial, seobtiene mayor resistencia final en el hormigón proyectado. Se ad-quiere también un ambiente de trabajo más seguro, dado que eluso de estos aditivos no es considerado de riesgo para la salud dela cuadrilla de aplicación. Los aceleradores libres de álcalis sepresentan en forma de polvo o líquido, son de base mineral y pue-den ser usados tanto para la vía seca como para la vía húmeda.Estos nuevos productos no son tóxicos, ni cáusticos y tampoco sonfuente de riesgo para los operarios.

• Gracias a la mayor resistencia y densidad de la matriz decemento, se obtiene un rápido desarrollo de la resistencia du-rante las primeras horas, unido a óptimas propiedadesadhesivas.• Gracias a la mayor resistencia y reducido rebote, se obtie-ne un óptimo resultado desde el punto de vista económico.• Puede ser usado tanto para vía seca como para vía húmeda.• Mayor resistencia final.• No agrega álcalis adicionales a las aguas subterráneas.• Producto no riesgoso para la salud en su uso, almacena-miento y transporte.• No irritante para los ojos.• No dañino en contacto con la piel o cuando es inhalado.

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VentajasLas siguientes ventajas pueden obtenerse al utilizar unacelerador libre de álcalis:

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