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ImpermeabilizaciónSoluciones para obras subterráneas4

ImpermeabilizacionesSoluciones para obras subterráneas

Manual técnico

IMPERMEABILIZACION_ES_Layout 1 03/07/17 15:12 Página 1

ImpermeabilizaciónSoluciones para obras subterráneas4

BASF Construction Chemicals,gracias a la experiencia adquirida en el sector de la construcción y a las avanzadas tecnologías químicas del Grupo BASF, puede ofrecer soluciones y servicios quevan desde la colaboración técnica aplicada en obras, hasta cursos de información técnica y soporte de proyectos através de un enfoque sistemático y eficaz frente a las problemáticas.


3Impermeabilización

Soluciones para obras subterráneas

ImpermeabilizaciónSoluciones para obras subterráneas

Impermeabilizaciones

Índice

Introducción 5

Características principales 6

Preparación del soporte 7

Tratamiento de las infiltraciones de agua 9

Aplicación 11

Control de calidad 15

Aplicación del hormigón proyectado u hormigonado in situ 16

sobre la membrana proyectable MasterSeal 345

Sistema de interposición entre láminas de impermeabilización 17

de PVC y la membrana proyectable MasterSeal 345

Seguridad en el trabajo y respeto del medio ambiente 18

Modelado de un revestimiento de túnel de hormigón proyectado 18

y membrana impermeable: definición del problema e hipótesis de cálculo

Breve comentario sobre los hormigones proyectados (una sola capa o single shell) 21

Ventajas principales del sistema de una sola capa “single shell” 22


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IntroducciónMasterSeal 345 es una membrana proyectable que sirve para impermeabilizar estructuras subterráneas, aunque también puede utilizarse en otros tipos de operaciones no específicamente relacionadas con el ámbito de las construcciones subterráneas.

Las aplicaciones típicas consisten:� En la ejecución de estructuras en sándwich (single shell) entre capas de hormigón proyectadas u

hormigonadas in situ (ya sea con o sin fibras) o en la realización de estructuras que incluyan conductos laminares de agua de filtración.

� En la ejecución de revestimientos que contribuyan a eliminar cualquier posibilidad de circulación de agua entre el sistema impermeable y el soporte (por ejemplo, si se comprueba que se ha roto el manto). En este tipo de aplicación, el uso de MasterSeal 345 hace innecesaria la implementación de un sistema de compartimentado que normalmente sirve para limitar la posible circulación de agua en los sistemas tradicionales. De ese modo pueden lograrse impermeabilizaciones continuas y homogéneas sin tener que recurrir a “soldaduras”.

� En la impermeabilización de estructuras nuevas o existentes que deban renovarse a nivel localizado o generalizado (pasos inferiores, túneles de autopista y otros, etc.).

espesor definitivo

espesor definitivo

Malla electrosoldada

Hormigón proyectado de 1a fase

Lámina de geotextil

Lámina de membrana de PVC(unión de doble soldadura)

Hormigón proyectado de 2a fase Hormigón proyectado de 1a fase

MasterSeal 345

Hormigón proyectado definitivo de 2a

fase (reforzado con fibras)

Revestimiento estructural existente

Rezumado de aguageneralizado

Agua por las juntasSurgimientos de agua puntuales

Hidrodemolición

Aplicación de membrana proyectable

MasterSeal 345

� Hormigón proyectado por vía húmeda� Acelerantes libre de alcalis� Baja relación agua-cemento

(uso de superplastificantes)� Fibras

Nueva tecnología con MasterSeal 345



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� En la ejecución de estructuras subterráneas con configuraciones y geometrías difíciles (nichos, galerías, pozos de cimentación, etc.) donde sea complicado llevar a cabo impermeabilizaciones tradicionales.

� En la impermeabilización de estructuras subterráneas que presenten recubrimientos de baja calidad, como túneles artificiales “cut and cover”.

� En estructuras para la conducción de agua como canales, túneles hidráulicos, balsas, etc., sometidas sobre todo a presiones internas.

Características principales� Alta resistencia a la presión hidráulica hasta 20 bar (de conformidad con la UNE 12390-8).� Alta adherencia al hormigón: 1,2 ± 0,2 MPa (de conformidad con la UNE 1542). � Adherencia al acero: 0,65 ± 0,05 MPa.� Resistencia contra rotura por tracción máxima de 4 MPa (de conformidad con la DIN 53504).� Alargamiento a la rotura entre el 80% y el 140% con una temperatura entre -20°C y +20°C

(de conformidad con la ASTM D638-08).� Ausencia de componentes tóxicos.� Autoextinción en caso de incendio (de conformidad con la DIN 4102).� Larga vida útil.

El espesor mínimo que debe aplicarse es de 2 mm, por término medio de 3 mm.Dicho espesor debe considerarse continuo y uniforme sobre la superficie de aplicación, independiente-mente del grado de rugosidad de ésta.

El método de aplicación de MasterSeal 345 mediante proyección descrito a continuación indica en detalle el procedimiento ejecutivo correspondiente al single shell (una sola capa) ypuede considerarse como método general de referencia para el resto de aplicaciones del producto, en las que podrán aplicarse, si fuese necesario, los ajustes oportunos para satisfacer los requisitos operativos específicos.

Hormigón proyectado definitivo de 1ª fase

(reforzado con fibras o no)

Hormigón proyectado defi-nitivo de 2a fase (reforzado con fibras o no)

MasterSeal 345

Impermeabilización de un bypass deconexión entre dos túneles.



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Preparación del soporteConsideraciones generalesLa preparación correcta del soporte es clave por los tres motivos siguientes:1) para obtener una membrana continua sin interrupciones,2) para optimizar el consumo de material,3) para evitar que las filtraciones de agua produzcan discontinuidades o impidan la correcta polimerización

de la membrana.

Ésto se obtiene principalmente haciendo una superficie lisa y eliminando la entrada de agua excesiva. Estospuntos se tratarán en profundidad a continuación.

Optimización de la rugosidad superficial del soporteMasterSeal 345 puede aplicarse sobre cualquier superficie que ofrezca el suficiente agarre y que sea con-tinua. Para obtener una membrana continua y, particularmente, para limitar el consumo excesivo, la su-perficie de soporte debe ser suficientemente lisa.Esto significa que los orificios, las aristas y las rugosidades macroscópicas deben eliminarse de la superficiecon una capa de alisado de mortero u hormigón proyectado, capa cuya superficie no requiere el uso de llana.Le recomendamos que siga las instrucciones siguientes para la planificación y ejecución del hormigónproyectado antes de la aplicación de MasterSeal 345:

� establezca una curva granulométrica óptima para el árido del hormigón proyectado; si fuese posible, escoja un árido con un tamaño máximo de entre 4 y 8 mm,

� asegúrese de que la combinación de cemento y acelerador logra un fraguado óptimo del hormigón proyectado; un mal fraguado puede dar lugar a la formación de cráteres y macroporosidades en la superficie,

� si fuese imposible lograr una superficie adecuada, suficientemente lisa, le recomendamos que aplique una capa de alisado con mortero (diámetro del material inerte: 0-4 mm).

MasterSeal 345 puede proyectarse directamente sobre hormigones reforzados con fibras.

Uso granulométricopara el hormigónproyectado

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

% q

ue p

asa

ISO tamiz 0,12

5

0,25

0,5

1 2 4 8 16

BS tamiz

0,07

5

0,15 0,

3

0,6

1,18

2,36

3,35 5

6,3 10 14 20

37,5

100100



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Limpieza y temperatura del soporteAntes de proceder a la aplicación de MasterSeal 345, la superficie del hormigón, tanto si se ejecutapor proyección o de manera tradicional, debe limpiarse con chorro de agua a presión.El lavado a alta presión (1400 bar) solo debe contemplarse en casos particulares en los que sea necesariala eliminación física de una capa superficial (por ejemplo, a causa de la presencia de hidrocarburos sinquemar depositados en la superficie de un túnel en funcionamiento o en presencia de residuos de pro-ductos químicos utilizados para acelerar la maduración del hormigón).Cuando se proyecta la membrana, la superficie puede estar húmeda, pero no puede contener entradas de agua.

Durante la aplicación, la temperatura del soporte y del ambiente circundante debe encontrarse entre 5°C y 40°C.

Superficie del hormigón proyectado con buenacabado.Se aplican de 3 a 4 kg/m2 de productopara un espesor medio de membrana de 3 mm.

Acabado moderado.Se aplican de 4 a 6 kg/m2 de productopara un espesor medio de membrana de 3 mm.

Allí donde la superficie del hormigón proyectadosea muy rugosa, poco lisa, se recomienda aplicar una ligera capa de alisado de gunita(árido de 0-4 mm), para reducir el consumo deproducto.

Se aplican de 3 a 4 kg/m2 de producto para unespesor medio de membrana de 3 mm.

El consumo dependede las condicionesde rugosidad del soporte



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Tratamiento de las infiltraciones de aguaHay diferentes métodos para tratar posibles entradas de agua con el fin de posibilitar la aplicación y laperfecta polimerización de la membrana. Dichos métodos forman parte de las categorías siguientes:� drenaje� inyección de resinas

Sistemas de drenajeLos sistemas de drenaje pueden ser permanentes o temporales.Por norma general, los drenajes permanentes reportan ventajas desde el punto de vista del proyecto porque evitanla formación de zonas locales de presión de agua en zonas que se impermeabilizarán con MasterSeal 345.

En cualquier caso, la aplicación de productos de drenaje debe limitarse lo máximo posible y restringirse alas zonas estrictamente necesarias, garantizando la máxima superficie de fijación de la membrana. La apli-cación de los mismos debe realizarse de forma que no se produzcan movimientos ni vibraciones durante laproyección de la membrana.

Geocompuesto drenanteEn zonas particularmente difíciles de tratar, en presencia de filtracionesy surgimientos de agua, se puede combinar MasterSeal 345 con ungeocompuesto drenante. De ese modo se obtiene una superficie seca,ideal para la aplicación de la membrana.El geocompuesto debe aplicarse en tiras de una longitud de entre 30y 50 cm.

Canales drenantesPara este fin pueden ser aptos sistemas prefabricados de canales o tubos de media sección. Resulta particularmente simple y económico el uso de conductos de drenaje de PVC reforzado fijado a la paredmediante clavos aplicados con pistola. El uso sistemático de este tipo de soluciones en combinación consistemas centrales de recogida representa la ejecución efectiva de un túnel “drenado”.

Franjas de geocompuesto fijadas en el bordecon tiras de plásticoy clavos aplicadoscon pistola

Tubo de drenaje reforzado con fibra ytransparente de PVC,fijado al soporte conclavos aplicados conpistola

Clavos de pistola

Canal de drenaje

Mortero proyectadoMasterSeal 345

Hormigón



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Captación y posterior inyección de selladoPara resolver filtraciones puntuales puede contemplarse una combinación de drenajes e inyecciones.Antes de aplicar la membrana se efectúan orificios (p. ej., de 10 mm de diámetro y 20-40 cm de profun-didad) en los puntos donde se observen los surgimientos, con el fin de recoger en cada orificio la máximacantidad de agua posible.Puede ser necesario efectuar varias perforaciones en la zona para obtener un buen resultado. Una vezrealizadas las perforaciones, se instalan pequeños obturadores protegidos por tubitos de caucho (de unos10 cm de longitud). Los obturadores se dejan abiertos para que pueda circular el agua.Ya se puede proyectar MasterSeal 345.

Los orificios con los obturadores garantizarán el drenaje del agua a travésde la membrana, permitiendo a la vez la correcta polimerización de la pro-pia membrana. Una vez finalizada la polimerización (dureza Shore A ~60),pueden inyectarse los obturadores. Ante posibles presiones fuertes, puedecontemplarse la inyección de los obturadores una vez proyectada la últimacapa de hormigón.

Inyección preventivaAntes de aplicar la membrana proyectada hay que bloquear los posiblessurgimientos de agua significativos mediante inyecciones.El tipo de inyección depende de la cantidad y la presión de agua y del tipode soporte sobre el que se trabaje.

Los sistemas más utilizados contemplan el uso de: � resina de poliuretano monocomponente tipo MasterRoc MP 355 1K,

MasterRoc MP 355 1K DW y MasterRoc MP 350,� resina de poliuretano bicomponente tipo MasterRoc MP 355,� resina acrílica monocomponente tipo MasterRoc MP 303 CE

(si desea obtener información más detallada, consulte el Manual técnico - Inyecciones).

Las inyecciones químicas se efectúan a través de obturadores o tubitoscolocados previamente. En caso de inyecciones realizadas a través dejuntas o fisuras del hormigón existente, hay que eliminar los posibles resi-duos de resina antes de aplicar MasterSeal 345.

Drenaje provisional, por pequeños surgimientos de agua, mediante obturadores introduci-dos en orificios de 10 mm. La inyección se realiza por los orificios una vez que la mem-brana está curada o después de colocar la capa de cobertura de hormigón proyectado.

Drenaje por orificiosde 10 mm en los que se introducenobturadores (jetpacker) y tubitosde caucho antes deaplicar la membrana MasterSeal 345

Fisuras inyectadascon resinas de poliuretano

Goteras selladas conresinas acrílicas

Aplicación de MasterSeal 345sobre incrustaciones metálicas

Incrustación metálicainstalada antes de la aplicación de MasterSeal 345

Revestimiento de2a fase

MasterSeal 345

Revestimiento de1a fase

Soporte 50 mm



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AplicaciónAplicación manualLa bomba debe estar completamente seca antes de iniciar la aplicación. En primer lugar, se hace funcionar labomba en vacío y, a continuación, se llena la tolva de carga directamente con una bolsa de MasterSeal 345.Seguidamente, se abren las llaves de agua, aire y producto, y se proyecta este último sobre una superficiede prueba para ajustar el caudal de la bomba. Inicialmente, debe ser la mínima posible.El flujo de aire de la tobera deberá tener suficiente presión para crear una pulverización fina y homogéneaa unos dos metros de distancia.Es conveniente que la presión del aire permita gestionar fácilmente la lanza.

La distancia de proyección, tanto para la aplicación manual como para la mecánica, debe ser de1,5 a 2,5 metros. La proyección debe realizarse con pequeños movimientos circulares en desplazamientosparalelos, creando así una cobertura sistemática de la zona en cuestión.Se recomienda obtener el espesor deseado de una sola pasada.Tras una interrupción, la acción se reanuda mediante una simple proyección de superposición de unos20-30 cm. La zona de proyección debe estar limpia de posibles depósitos de polvo y debe mojarse antesde recubrirse.

La aplicación manual es la más frecuente y adecuada para túneles de diámetro pequeño. En caso de ma-yores dimensiones, podría ser necesario utilizar plataformas móviles para garantizar el cumplimiento de las distancias de aplicación. Normalmente la aplicación manual requiere un equipo de tres trabajadores: el primero maneja laboquilla, el segundo controla el flujo de los diferentes elementos que alimentan la lanza comprobando losespesores y a su vez los posibles errores de aplicación, y el tercero se encarga de la alimentación de labomba.

Aplicación mecánicaPara aplicaciones a gran escala, la ejecución mediante equipos automatizados de proyección deMasterSeal 345 ofrece diferentes ventajas.Un sistema totalmente automático robotizado, por ejemplo Atlas Copco MEYCO Lógica, permite realizar aplicaciones de gran extensión manteniendo constante la cantidad de material y por lo tantoel espesor de la membrana. De hecho, la membrana se aplica a una gran velocidad, con lo que se optimiza el consumo de material y a la vez se garantiza la homogeneidad del espesor.Es crucial que se reduzcan al mínimo las irregularidades de la superficie para sacar el máximo provechode las ventajas de esta tecnología. Con la aplicación mecanizada se puede reducir a dos el númerode trabajadores necesarios para llevar a cabo la operación.

Cuando se aplica MasterSeal 345 utilizando, por ejemplo, un equipo Atlas Copco MEYCO Lógica, el proce-dimiento operativo consta de los pasos siguientes: � Se monta la boquilla en el brazo robótico con control a distancia,� se escanea la superficie (sistema láser de memoria digital) en campos de tres metros de longitud,� se aplica la membrana de manera totalmente automática con el brazo robótico, que realiza una capa

homogénea del producto.

Esto ofrece numerosas ventajas:� rápida aplicación " mayor productividad,� espesor homogéneo de la membrana,� menor posibilidad de defectos " mayor calidad,� menor consumo medio de producto (gracias a una menor variabilidad del espesor),� mejores condiciones del lugar de trabajo,� menor necesidad de mano de obra.



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La secuencia operativa es la siguiente:� escaneo de la superficie,� proyección de agua para humedecer la superficie de tratamiento,� inicio de la aplicación con parámetros predeterminados de distancia boquilla-superficie, velocidad de la

lanza y caudal de la bomba,� cuando el brazo completa la zona escaneada, se interrumpen secuencialmente el bombeo del

producto, del agua y del aire,� colocación de la máquina para el escaneo de la zona adyacente.

Para lograr un consumo correcto de material durante la proyección y, por tanto el espesor de la membranadeseado, debe ajustarse la distancia entre la tobera y la superficie, la velocidad de la lanza, así como el caudalde producto. Esto se lleva a cabo mediante pruebas preliminares que deben supervisarse escrupulosamente.

El procedimiento operativo es el siguiente:� ajuste de la distancia tobera-superficie (~2 m),� velocidad de la lanza: ~0,15 m/s,� inicio de la proyección y ajuste de la bomba hasta obtener una cobertura consistente (inspección

visual),� comprobación de los resultados mediante la medición del espesor y reajuste de la bomba en función

de los resultados observados,� memorización de los parámetros utilizados.

Para obtener un consumo constante de producto por m2 deben mantenerse fijos estos tres parámetros:1) distancia lanza - soporte,2) velocidad de movimiento brazo - lanza,3) velocidad de bombeo. Aplicación

manualy mecanizada



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Condiciones para obtener una proyección correctaPara lograr una proyección correcta por vía seca de la membrana MasterSeal 345 es importante quese cumplan las siguientes condiciones ambientales:� temperatura del aire superior a 5°C; el producto, una vez aplicado, no debe congelarse durante el

periodo de curado (28 días),� humedad del aire (óptima inferior al 90%),� ventilación (óptima con flujo de aire superior a 1 m/seg).

Equipo para la proyecciónMasterSeal 345 se aplica, por vía seca, con una bomba electroneumática tipo Reed Sove o similar o, porvía húmeda, con una bomba de vía húmeda.

En el caso de la aplicación en seco, para garantizar un caudal controlable, el equipo debe satisfacer las especificaciones siguientes:� el rotor debe estar a 12 orificios, altura de 90 mm,� rotor de altura 90 mm, incluida la conexión y el colector de polvo,� lanza de proyección de 32 mm de diámetro (de plástico con collar cónico),� tubo de horquilla de 32 mm de diámetro,� se requieren dos válvulas para la línea del agua de la lanza: la primera válvula, de aguja, sirve para controlar

la dosificación del agua, la segunda, de bola, para controlar la apertura-cierre,� la bomba Reed Sove o similar debe incorporar un filtro de partículas u otro dispositivo para recoger

polvo.

En caso de aplicación en húmedo, MasterSeal 345 se mezcla previamente con el agua y luego se bombeaa la tobera.

Controles previos a la proyecciónAntes de la proyección hay que controlar los puntos siguientes:� volumen de aire: 10 m3/minuto (bomba neumática), presión de descarga mínima: 7 bar,� volumen de aire: 6 m3/minuto (bomba eléctrica), presión de descarga mínima: 7 bar,� agua: presión normal del agua in situ (6 bar),� luz adecuada para iluminar toda la zona de trabajo,� plataformas móviles que garanticen la proyección correcta de la membrana.

ImportanteEl compresor de aire debe incorporar un dispositivo de deshumidificación a bordo de la máquina. El aire suminis-trado por el compresor suele tener mucha condensación, lo que puede generar problemas (endurecer el producto)en la fase de bombeo.



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Procedimiento de inicio-fin de proyecciónEn la aplicación en seco, el procedimiento debe ser el siguiente:� encender la bomba y ajustar el agua,� encender el compresor y ajustar el aire,� iniciar la proyección del producto desde la base del soporte y, ajustando la dosificación de agua,

comprobar que la consistencia de la masa proyectada sea correcta, � aplicar el producto al sustrato,� cerrar la alimentación de MasterSeal 345,� cerrar la alimentación de agua en cuanto deje de salir el producto,� cerrar la alimentación de aire cuando el agua proyectada esté limpia.

La dosificación del agua debe ajustarse en un intervalo comprendido entre el 30% y el 60% del peso delproducto. Se recomienda realizar pruebas previas de proyección con la bomba suministrada para determinarlos caudales correctos de agua y producto.

La velocidad de consumo normal es la siguiente:producto 8-10 kg/minuto, agua añadida 3-4 litros/minuto.

En la aplicación en húmedo, la mezcla con agua debe permitir al operario lograr la consistencia adecuada para el bombeo y la proyección.Según las condiciones operativas, la cantidad de agua podrá estar sujeta a pequeñas variaciones porcentuales (que deberán evitarse en caso de exceso de adiciones de agua).



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Control de calidadHay diferentes métodos para medir el espesor de la membrana aplicada:� mediante el punzonado continuo por el ayudante de la proyección, que estará sobre la plataforma

de trabajo; este control es fundamental para lograr el mínimo espesor requerido y evitar un sobreconsumo,

� consumo calculado en algunas zonas predeterminadas para verificar su correspondencia con el espesor alcanzado,

� uso del punzón indicado en la figura para registrar sistemáticamente los espesores, � una vez endurecida, pueden cortarse pequeñas porciones de la membrana (5 cm x 5 cm) para controlar

el curado y el espesor obtenido; estas pequeñas zonas de inspección se pueden reparar fácilmente con una aplicación manual del producto.

Para controlar in situ el curado de la membrana y la posibilidad de proyectar encima de ella el hormigón,se recomienda realizar en las porciones mencionadas mediciones de la dureza (Shore A = resistenciamecánica superficial) de acuerdo con las normas DIN 53505 o ASTM D 676, utilizando el aparato dela figura.

Aparato para medir la dureza(Shore A)

El control del espesor puede efectuarse con un pequeño punzón

Shore A Estado de curado Valor alcanzado a 20°Cy 65% de humedad relativa

No medible Primera coagulación, muy blando 1 hora

5 - 10 Coágulo formado, poco endurecido, todavía 2 horas

Se recomienda evitar aplicar hormigón proyectado sobre

15 - 25 la membrana antes de alcanzar dicho valor de.

6 horas dureza. Grado de adhesión suficiente, aunque el producto aún no está suficientemente curado

30 - 40

La membrana está curada, pero los altos niveles 20 horas

de agua residual ablandan el producto

50

MasterSeal 345 puede cubrirse con una 24 horas - 2 días

capa de hormigón proyectado

75 - 85 Membrana completamente seca y curada > 10 días



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Aplicación del hormigón proyectado u hormigonado in situ sobre la membrana proyectable MasterSeal 345El hormigón proyectado puede aplicarse directamente sobre la membrana en cuanto está suficientementecurada.El valor mínimo de dureza Shore A es de 30 (recomendado 50).

La temperatura, la humedad y la ventilación pueden condicionar el tiempo de curado.En condiciones particularmente severas y desfavorables, la membrana puede tardar mucho más tiempoen alcanzar la dureza necesaria para soportar una capa de hormigón proyectado, mientras que, por elcontrario, en condiciones climáticas particularmente favorables, el curado adecuado puede obtenerse alcabo de tan solo 6 horas.

La aplicación de la membrana debe iniciarse por la parte inferior de la pared de soporte y continuarseprogresivamente hacia arriba. El uso de fibras de acero en las capas de hormigón que contienen lamembrana no causa ningún daño en ésta.La membrana, una vez alcanzada la maduración óptima, podrá recubrirse de hormigón proyectadoo colocado in situ, con el fin de protegerla de posibles daños (por ejemplo, pasos, desplazamientode equipo, colocación de armaduras, etc.).Por otra parte, cuando se verifica algún daño, la reparación puede llevarse a cabo fácilmente volviendoa proyectar MasterSeal 345 sobre la superficie o aplicándolo con espátula.

La aplicación óptima requiere, por la naturaleza y para la finalidad de MasterSeal 345, que éstese encuentre entre dos capas de material a base de cemento (hormigón, mortero, etc.).La aplicación sin una segunda capa de contraste o protección depende de las condiciones am-bientales de la estructura en cuestión (presiones existentes, variaciones estacionales de estas,condiciones ambientales externas, etc.). A este respecto recomendamos que se realice unaevaluación conjunta con los técnicos de BASF Construction Chemicals España, S.L.En cualquier caso, la membrana debe protegerse del hielo.

Impermeabilización de nichos de túnel artificial de carretera en combinación con impermeabilización tradicional



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Sistema de interposición entre láminas de impermeabilización de PVC y la membrana proyectable MasterSeal 345Se puede crear una interposición válida entre láminas de membrana de PVC y MasterSeal 345 proyectadoencima. Ésto le permite al proyectista combinar los dos sistemas y elegir localmente el más adecuado deacuerdo con la geometría del túnel y las condiciones de filtraciones de agua existentes.Tal como se indica en la figura, en la zona del soporte, en el área de superposición de las dos membranas,debe aplicarse una capa de mortero de regularización (árido máx. = 4 mm) de unos 40 cm de lado paraformar una superficie de apoyo plana y regular; encima, se debe aplicar una lámina de acero, de unos 30cm de ancho, a la que se fijará la membrana de PVC con remaches hasta que quede anclada al mortero.

NotaLa lámina de PVC debe extenderse sin ondulaciones ni pliegues. A continuación se proyectará MasterSeal 345sobre la lámina de PVC y sobre la cabeza de anclaje, en total en una longitud de operación de 40-50 cm.Evidentemente, la zona de recubrimiento debe estar seca y la lámina de PVC limpia.

Impermeabilización de un pozo de cimentación

Lámina de PVCLámina de acero de 40 mm de ancho

Mortero de alisado

MasterSeal 345

Sección que muestra en detalle la interposición entre la membrana de PVC y la membrana proyectable MasterSeal 345



Seguridad en el trabajo y respeto del medio ambienteEl uso de MasterSeal 345 conlleva las siguientes particularidades:� Seguridad en el trabajo: el procedimiento de aplicación “en frío” y el uso de equipos compatibles con

la presencia de gases ambientales aumentan sensiblemente la seguridad respecto a las técnicas tradicionales que prevén el uso de soldadoras eléctricas con desarrollo a altas temperaturas. El producto es autoextinguible de “clase E”, según las normas europeas vigentes.

� Respeto del medio ambiente: sus componentes no son tóxicos, son compatibles con el agua potable, no contienen cloro ni derivados, no emiten sustancias tóxicas y no contienen plastificantes ni disolventes de ningún tipo.

Modelado de un revestimiento de túnel en hormigón proyectado y membrana impermeable:definición del problema e hipótesis de cálculoUna de las características destacadas del MasterSeal 345 es la posibilidad de realizar el revestimiento deun túnel en dos capas de hormigón proyectado (la segunda capa también puede estar formada por unhormigón proyectado in situ) interconectadas por una capa milimétrica de MasterSeal 345 y con las quese puede obtener una capa monolítica que en inglés se denomina single shell.

Se puede modelar el comportamiento del revestimiento de esta capa y, en paralelo, el de la propia mem-brana aplicada en proyección, mediante el uso de códigos de cálculo adecuados, como por ejemplo elprograma FLAC2D (basado en diferencias finitas) y PHASE2D (basado en elementos finitos).

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espesor definitivo

espesor definitivo

Malla electrosoldada

Hormigón proyectado de 1a fase


Lámina de membrana de PVC(unión de doble soldadura)

Hormigón proyectado de 2a fase Hormigón proyectado de 1a fase

MasterSeal 345

Hormigón proyectado definitivo de 2a

fase (reforzado con fibras)



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En el ejemplo siguiente, que ilustra el procedimiento, se dispone de un túnel de carretera policéntrico con unradio medio de excavación de 7 metros y revestimiento compuesto por una primera capa de hormigón proyectadode 20 cm, una capa de unos 3 mm de MasterSeal 345 y una última capa de 10 cm de hormigón proyectado.

Con el modelado bidimensional se realizan análisis en condiciones de deformación plana (deformaciónen el mismo plano de sección); sin embargo, para representar el efecto de avance del frente, se simulauna reducción progresiva de las “fuerzas de excavación”, es decir, de las fuerzas aplicadas en direcciónradial a los nudos que pertenecen al perfil (hacia fuera, o sea, del centro del túnel al perfil de excavación).

Su introducción conlleva la eliminación del núcleo de material dentro del perfil de excavación y su progre-siva reducción carga los revestimientos en proporción a su espesor. La sustitución del núcleo de materialcon fuerzas activas dentro del perfil del túnel se utiliza para simular el efecto de la excavación: evitar unacarga repentina de los apoyos y tener en cuenta el efecto tridimensional, es decir, la distancia del frentede excavación.

Para modelar el almacenamiento rocoso se debe elegir, en primer lugar, un modelo constitutivo válido;hay que decidir si se modela el comportamiento del material incrustado como elástico o plástico y, enconsecuencia, se debe adoptar un criterio adecuado de resistencia. Dicho criterio permitirá definir el do-minio de los estados de tensión que puede soportar cada material, sin alcanzar una condición límite deelasticidad o rotura (por ejemplo, Mohr-Coulomb o Hoek-Brown).

Los parámetros principales de resistencia y deformabilidad que caracterizan el almacenamiento rocoso son:� peso de volumen γ (kN/m3),� cohesión C (MPa),� ángulo de rozamiento φ (°),� módulo elástico de Young E (GPa),� módulo de Poisson (υ), El siguiente paso consiste en definir el revestimiento del túnel en estudio. Por lo general, se compone de:� una primera capa de hormigón proyectado con o sin cerchas y reforzado con fibras o no (provisional

o de primera fase),� una segunda capa de hormigón proyectado u hormigonado in situ (definitivo o de segunda fase).

Durante el cálculo se puede tener en cuenta la maduración del hormigón mediante el aumento de susprestaciones a lo largo del tiempo.

Túnel policéntrico objeto de estudio conradio de excavación de 7 m

Geometría y condiciones de la estructuradel modelo del túnel objeto de estudio

Cobe

rtur

a

K0

A

B

CMembrana impermeableproyectabl MasterSeal 345

20 cmhorm. proyectado

10 cmhorm.

proyectado

17 m

6,5 m

7,3 m

y

x



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Las dos capas de hormigón entre las que se interpone la membrana impermeable proyectable MasterSeal 345 pueden ser modeladas o con elementos de volumen (elementos con base de tres o cuatronudos y dos grados de libertad por cada nudo: desplazamiento horizontal y desplazamiento vertical) o conelementos beam (elementos de viga con tres grados de libertad en cada nudo: desplazamiento horizontal,desplazamiento vertical y rotación), mientras que la membrana impermeable se estudia a través de un elemento de interfaz (elemento con rigidez normal y de corte, capaz de unir dos elementos entre sí).La característica principal del elemento de interfaz, además de la información clave para el correcto estudiode la membrana impermeable MasterSeal 345, es que, debido a la discretización, cada nudo presente enla interfaz se desdobla en dos nudos diferentes para permitir que sus dos caras puedan moverse y desplazarse de manera independiente una de otra.

Las propiedades de MasterSeal 345 para incluir en el modelo de cálculo:� adhesión (1,2 MPa),� rigidez normal kn (1011 Pa/m),� rigidez de corte ks (77∙106 Pa/m),� cohesión (0,5 MPa),� dilatación (20°),� ángulo de rozamiento (24°).

Dichos valores se han obtenido mediante un análisis retrospectivo, necesario para validar el modelo decálculo haciendo referencia a pruebas experimentales de corte directo.

El resultado del modelado de un revestimiento compuesto por dos capas de hormigón proyectado unidaspor la membrana MasterSeal 345 evidencia una transferencia de cargas y fracturas de la primera a la se-gunda capa de hormigón y con ello una colaboración total entre ambas. Esto permite considerar la mem-brana no como una discontinuidad entre dos revestimientos, sino como un elemento necesario paraque la primera capa de hormigón proyectado, que generalmente se considera provisional, funcione como revestimiento definitivo, con el consiguiente beneficio de una clara reducción de losespesores integrales de hormigón y de los volúmenes de excavación.

Este resultado solo es posible gracias a la óptima adherencia entre MasterSeal 345 y las dos capasde hormigón. De hecho, la adherencia al hormigón (1,0 ÷ 1,4 MPa) se desarrolla no solo entre la primeracapa y MasterSeal 345, sino también entre MasterSeal 345 y la segunda capa.En cuanto la membrana adquiere una dureza Shore suficiente (generalmente 30-50), se puede proyectarla segunda capa de hormigón (como se ha indicado anteriormente, esta puede ser también hormigonadoin situ).

La alta adhesión se genera por los cristales que se producen durante la hidratación del cemento. Dichoscristales se encuentran en la superficie del hormigón maduro de la primera capa y crecen en el MasterSeal345 fresco recién proyectado, garantizando una fuerte adhesión.Esos mismos cristales también se encuentran en lasuperficie expuesta de MasterSeal 345 endurecido ycrecen en la masa de hormigón fresco de la segundacapa, generando una fuerte adherencia química ymecánica.

Pruebas de arranque para evaluar la adherencia efectuadas en laboratorio

e in situ



21

MasterSeal 345

Calcestruzzo

Interfaz membrana-hormigón Prueba de compresión

Breve comentario sobre los hormigones proyectados (una sola capa o single shell)En los términos descritos anteriormente, actualmente se puede hacer una estructura de túnel como singleshell tanto si ambas capas están previstas con hormigón proyectado como si la capa de segunda faseestá prevista con hormigón tradicional.En efecto, esa posibilidad es factible por los aceleradores libres de álcalis que, respecto a los aceleradores tradicionales ,no generan una drástica reducción de la pérdida de resistencia del hormigón respecto al hormigón patrón.

Como consecuencia, se pueden obtener hormigones proyectados que pueden definirse como “es-tructurales”, caracterizados por una verdadera Rck.Puesto que a menudo, si no siempre, las piezas de construcción realizadas con hormigón proyectado sehan considerado como una fase transitoria de la obra en su conjunto, este aspecto ha sido (y sigue siendo)inalcanzable con los aceleradores tradicionales, justamente por la drástica caída de las resistencias me-cánicas.

Por otra parte, cabe señalar que el paquete de normas UNE (14487 y 14488, varias partes) relativas alhormigón proyectado y en vigor desde hace ya unos años, inspirándose en la EN 206-1, establece explí-citamente que actualmente el hormigón proyectado para obras subterráneas debe destacar poruna resistencia característica Rck precisa y por una clase de exposición determinada (en dichasnormas se describen los diferentes criterios de comprobación de conformidad).Así, la definición, realización y control de un hormigón proyectado para túneles forman partede la práctica habitual de los hormigones tradicionales.

BASF Construction Chemicals España dispone de aceleradores sin álcali que se han utilizadoy se utilizan en las mayores obras con hormigón proyectado de España.



Ventajas principales del sistema de una sola capa“single shell”Para los contratistas� reducción de los plazos de construcción y de los costes,� reducción del mantenimiento y de los costes operacionales,� solución técnica fiable.

Para los proyectistas� el revestimiento compuesto de túneles, con impermeabilización adherente al revestimiento de primera

y segunda fase, abre nuevas oportunidades a un diseño óptimo en términos de costes-beneficios,� el comportamiento monolítico del revestimiento compuesto con membrana impermeabilizante reduce

significativamente el espesor final del revestimiento,� la compatibilidad de la membrana impermeable proyectable MasterSeal 345 con otros sistemas de im

permeabilización permite la combinación de varios métodos para optimizar al máximo la solución técnica,� solución óptima, rápida y no invasiva para la introducción o la restauración de la impermeabilización en

túneles existentes.

Para la empresa� técnica de aplicación sencilla,� elevada rapidez de aplicación,� aplicación totalmente automatizada posible con la bomba Atlas Copco MEYCO Lógica,� el revestimiento final puede ser de hormigón proyectado, incluso reforzado con fibras, aplicado

directamente sobre MasterSeal 345.

Lámina de membrana de PVC (unión de doble soldadura)


Hormigón proyectado de 1a fase (reforzado con malla

electrosoldada)

Espesor definitivo de 2a fase

Espesor de “temporal” de 1a fase Hormigón definitivo

colocado in situ

Espesor definitivo Hormigón definitivo

de 2a fase proyectado u hormigonado

Hormigón definitivo de 1a fase proyectado (reforzado con fibras)

Menor espesor

22ImpermeabilizaciónSoluciones para obras subterráneas


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