APUNTES DE TECNOLOGA DEL HORMIGN Prof. Tarek Saud C.

TERCERA PARTE.

PROCESO DE HORMIGONADO.

Los procesos de hormigonado incluyen las operaciones necesarias para colocar el hormign de acuerdo a los planos o especificaciones tcnicas. Los procesos a tratar son:

1. Preparacin de la superficie a hormigonar. 2. Colocacin de moldajes, armaduras e insertos. 3. Acondicionamiento final de la superficie hormigonada.

Antes de hormigonar se debe tener definido previamente la ubicacin de las juntas de hormigonado, tambin

llamadas juntas de construccin; estas juntas estn definidas por la capacidad de hormigonado disponible especificada en los planos de estructuras de manera de lograr un buen comportamiento de las estructuras ante solicitaciones externas (sismo, viento, etc) y los agentes ambientales (temperatura, humedad, etc). Los procesos que se detallan en estos apuntes estn de acuerdo a lo estipulado en la norma NCh170.

1. Preparacin de la superficie a hormigonar.

a. Si la superficie a hormigonar es el suelo natural, sta deber ser tratada antes previamente de ser colocado

el hormign, para ello debe considerarse lo siguiente:

El terreno debe estar libre de vegetales y de material de origen orgnico.

Se debe evitar la contaminacin del hormign con el terreno natural o relleno.

Se recomienda el uso de tableros mviles para la limpieza y hormigonado.

Se puede utilizar lminas de polietileno cuya funcin es ayudar a la limpieza de la junta suelo hormign, y posterior al hormigonado, impedir la prdida de humedad de la mezcla por absorcin del terreno.

El terreno debe ser compactado hasta obtener la densidad requerida, pues el debe apoyarse sobre suelo denso.

En suelos rocosos se deben eliminar las zonas demasiadas fracturadas y todas las partculas descompuestas. En caso de fisuras o pequeas grietas, se deben rellenar con mortero.

En general, se debe captar y drenar el agua que aflore o fluya hacia la zona donde se colocar el hormign.

b. Juntas de hormigonado o de construccin.

Toda junta de construccin debe tratarse adecuadamente, con el fin de evitar que la estructura quede vulnerable a ataques qumicos y filtraciones, y que rompan con el monolitismo de la estructura, sobre todo ante movimientos ssmicos. Para lograr una buena junta de construccin, se debe cumplir los siguientes requisitos:

La superficie debe estar sin lechada superficial, ya que sta no permite una buena adherencia con el hormign fresco y genera adems una superficie porosa y dbil.

La superficie tambin debe estar limpia, sin agregado suelto o cualquier elemento extrao.

La superficie de hormign endurecido debe ser rugosa y hmeda, para que se logre una buena adherencia entre el hormign endurecido y el hormign fresco.

El hormigonado debe efectuarse en tiempo breve, ya que mientras menor es el tiempo mejor es la adherencia.

c. Tratamiento para eliminar la lechada superficial.

c.1 Sobre hormign fresco: Debe efectuarse en el tiempo adecuado, generalmente se efecta entre las 4 y 12 horas despus de la

colocacin del hormign (sin aditivo retardador). El proceso puede ser por medio de:

Lavado de la superficie: el lavado del hormign es mediante de chorro de agua y aire a presin (o agua a alta presin) hasta eliminar la capa superficial de mortero de aproximadamente 5 mm, el lavado debe continuar hasta que el agua escurra limpia.

Tambin se puede eliminar la capa superficial usando un cepillo de alambre, seguido por un lavado. La superficie debe mantenerse con un curado hmedo, previo la eliminacin de pozas de agua, hasta la colocacin de una nueva capa de hormign, la superficie debe mantenerse saturada hasta unas 12 horas antes de hormigonar.

Tratamiento por medio de retardador: el retardador se aplica sobre el moldaje o sobre la superficie del hormign, por medio de brocha o rodillo, en forma pareja en toda su extensin; luego se elimina por medio de lavado de agua y aire a presin todo el mortero superficial no endurecido por efecto del retardador (este mtodo es poco usado en superficies horizontales).

c.2 Sobre hormign endurecido: Hay 3 formas de eliminar la lechada:

Desbastado mecnico o manual: se demuele superficialmente el hormign, eliminando una pelcula de 1 2 cm, sin daar el hormign base, luego se limpia con agua y aire a presin para eliminar el material suelto. Despus del lavado la superficie debe mantenerse saturada hasta unas 12 horas antes de continuar el hormigonado. Este es un mtodo no recomendable.

Desbastado a presin: la eliminacin de una pelcula superficial de aproximadamente 0,5 cm dejando a la vista partculas de tamao cercano a 5 mm por medio de arenado preferentemente hmedo con el consiguiente lavado superficial, por medio de chorro de agua a alta presin.

Tratamiento con puente de adherencia: se elimina la capa superficial por medio de cualquiera de los mtodos explicados anteriormente; una vez que se seque la superficie se realiza una espera de 2 3 horas, o secado mediante soplado de aire, y se aplica un adhesivo epxico.

Este mtodo es para lograr mayor monolitismo.

Despus de la la limpieza de la superficie a hormigonar, es indispensable que la capa superficial se encuentre en estado saturada superficialmente seca; en el caso de usar puentes de adherencia, ver recomendaciones del fabricante. Adems se recomienda colocar una capa de mortero de 1 2 cm, de la composicin del hormign usado; la primera capa del nuevo hormign se coloca antes que el mortero endurezca, la compactacin de esta capa debe incluir el mortero.

2. Colocacin de moldajes, armaduras e insertos.

La colocacin de los moldajes debe cumplir:

Se deben colocar una vez que tengan desmoldante aplicado, para no contaminar el refuerzo, hormign colocado previamente u otros elementos.

Para evitar interferencias en el tratamiento de las juntas de hormigonado, es preferible retirar los moldajes laterales que sobresalgan.

La colocacin de las armaduras e insertos deben cumplir:

Se debe verificar que sus posiciones, espaciamiento, formas, grados y dimensiones se ajusten a lo establecido en los planos.

Verificar ngulos de doblado y longitudes de empalme o anclajes.

Deben estar limpios, libres de aceite, xido y otros. Para lograr esto se procede a escobillarlas, si se observa desprendimiento de xido hay que eliminarla.

Caractersticas del Hormign fresco

Exudacin: Consiste en que parte del agua del amasado tiende a subir hacia la superficie del hormign ya colocado y compactado debido a la sedimentacin de los slidos por su mayor peso especifico.

Retraccin Plstica: La evaporacin del agua va produciendo un secado progresivo del hormign desde su superficie hacia el interior, por lo que se produce que las capas superiores tienden a contraerse y las inferiores todava saturadas de humedad se lo impiden.

3. Acondicionamiento final de la superficie hormigonada.

Se debe efectuar una limpieza final con agua y airea presin hasta eliminar todas las suciedades

acumuladas.

Se debe verificar que la superficie final no quede agua apozada o lechada para evitar que la absorba, para

ello eliminarla por medio de soplado con aire a presin, o barrindola.

COLOCACIN DEL HORMIGN. La colocacin comprende todas las acciones efectuadas desde la llegada del hormign al punto de colocacin hasta el vaciado de ste en el elemento a hormigonar: Los factores a considerar son:

Docilidad o trabajabilidad: debe definirse de acuerdo a las caractersticas del elemento a hormigonar (ver recuadro de cono de Abrams).

Espesor de las capas: el hormign se debe colocar en capas horizontales, tal que el vibrador de inmersin penetre la capa de hormign subyacente, para lo cual se recomienda considerar la siguiente regla de espesor de capa:

El espesor mximo de capa = a la longitud de la botella menos 10 cm.

Altura mxima de vaciado: debe ser la menor posible; para elementos verticales, tales como pilares y muros, no debe exceder los valores indicados en la norma NCh170, tal como se muestra en el grfico siguiente:

Temperatura de colocacin: en el momento de colocacin se deben cumplir las siguientes condiciones de temperatura, segn la norma NCh170:

Dimensin Mnima del elemento a hormigonar

T mxima del hormign

Menor a 80 cm

35C

Mayor o igual a 80 cm (hormign masivo) 16C

Temperatura ambiente mayor a 5C. Para temperaturas ambientes menores a 5C se analizar como hormigonado en tiempo fro.

Procedimientos y recomendaciones de colocacin: un buen procedimiento de colocacin debe evitar que se

produzca segregacin en el hormign. Los mtodos correctos de colocacin del hormign son:

CORRECTO

INCORRECTO

Descargar el hormign sobre la cara del ya depositado.

Descargar el hormign alejndose del ya depositado.

CORRECTO

INCORRECTO

Capas horizontales, de espesor compatible con el

equipo de compactacin, lo ms niveladas posible.

Los grandes montones favorecen la segregacin.

El vaciado en una pared profunda o curva a travs de una abertura en el moldaje:

CORRECTO

INCORRECTO

Depositar el hormign verticalmente, con una leve

inclinacin en su extremo.

No curvar la manga porttil.

CORRECTO

INCORRECTO

Depositar el hormign verticalmente en el recipiente

que cuelga de la abertura del moldaje, para permitir

que se detenga el vaciado y as lograr que fluya con

facilidad dentro del moldaje sin segregacin.

De esta forma se permite que una corriente de

hormign entre en el moldaje a alta velocidad

formando un ngulo de inclinacin con la vertical;

esto produce segregacin..

Vaciado de hormign a gran altura:

CORRECTO

INCORRECTO

La altura permisible no mayor a 50 cm.

A altura mayor a la permisible se produce segregacin..

Vaciado de hormign en la parte superior de un moldaje angosto:

CORRECTO

INCORRECTO

Se debe lograr una cada vertical, para ello se

descarga a travs de embudos o tolva y mangas,

as se evita segregacin.

Si no se utiliza tolva o mangas el hormign golpea las

paredes de los moldajes y llega a la base del elemento

completamente segregado.

El hormign debe ser vaciado en capas delgadas, de no ms de 30 cm, para reducir el aire atrapado y facilitar la

compactacin, de modo de evitar nidos de piedras.

Vaciado sobre una superficie inclinada:

CORRECTO

INCORRECTO

Una forma apropiada es colocar un embudo en

el extremo de la canaleta permitiendo la cada

verical del hormign sobre la superficie, evitando

as la segregacin.

La descarga directa por el extremo libre de la canaleta

produce segregacin, logrando que la grava se deposite en

la parte inferior (base) del elemento.

Tanto la colocacin como la compactacin deben iniciarse siempre desde la zona ms baja, para evitar

segregacin y compactar sin que deslice material.

Colocacin de hormign en masa:

Elementos de gran volumen

Vigas o losas

Para evitar juntas de hormigonado (o juntas

fras) se puede recurrir al hormigonado en

peldaos, avanzando en varias capas

simultneamente, con capas entre 30 y 50 cm de

espesor.

Para llenado de elementos verticales (muros o pilares) y

horizontales (losas o vigas) de forma simultnea, la capa

de contacto entre ambos elementos debe tener el mnimo

asentamiento posible. Antes de hormigonar los ltimos

(losas o vigas) se debe esperar el tiempo necesario para

que el hormign del elemento vertical se asiente, esta

situacin se logra cuando finaliza el proceso de exudacin.

Tanto la colocacin como la compactacin deben iniciarse siempre desde la zona ms baja, para evitar

segregacin y compactar sin que deslice material.

COMPACTACIN DEL HORMIGN.

El proceso de compactacin tiene como objetivo obtener la mxima compacidad del hormign, eliminando huecos y aire atrapado durante la colocacin, para asegurar:

Resistencia mecnica (cada 1% de aire atrapado puede reducir en ms de un 5% la resistencia mecnica).

Rellenar completamente los moldajes

Textura superficial requerida.

Durabilidad.

Mtodos de compactacin.

1.a Manual:

Este mtodo no es recomendable, conduce a bajos rendimientos y requieren de cuidadosa supervisin para asegurar compactacin total.

1.a Mtodos mecnicos vibratorios:

Dentro de estos mtodos existen 3 tipos: vibradores de moldaje, vibradores de superficie y vibradores internos.

- Vibradores de moldaje.

Caractersticas

en general se deben usar con frecuencias superiores a 6000 rpm para obtener mayor grado de compactacin y mejor calidad de superficies, y tambin disminuye la fatiga de moldaje debido a la amplitud de vibracin.

El espesor del elemento a compactar debe ser menor a 30 cm.

Los vibradores deben ubicarse a distancias similares a su radio de accin.

Los moldajes deben ser rgidos y fuertes, de tal forma que no permita distorsiones ni filtraciones de mortero.

El material ms adecuado para moldajes es el acero, como tambin pueden ser de madera, plstico u hormign, pero siempre bajo diseo.

Principales usos

En elementos pre-fabricados.

En revestimientos de hormign.

tiles para reducir los huecos de aires en superficies moldeadas.

- Vibradores de superficie.

Caractersticas

Consolidan y ayudan a nivelar las superficies.

La ms usada es la regla vibradora, que opera con frecuencias entre 3000 y 6000 rpm.

Pueden compactar superficies de hasta 20 cm (superficies no son reforzadas) y hasta 15 cm (si se trata de losas dbilmente reforzada)

Principales usos

En pavimentos.

En losas y pisos de pendiente menor al 20%.

- Vibradores internos.

Caractersticas

Muy efectivos porque transmiten su energa al hormign.

Son los ms usados debido a su diseo, tamao, peso, maniobrabilidad y precio

Pueden compactar mezclas de cualquier fluidez.

Principales usos

En hormign estructural.

En hormign en masa

En pisos.

Elementos prefabricados.

En ocasiones su uso se complementa compactando mediante varillado, en lugares de difcil acceso.

Factores que depende su uso

Dimetro de la botella, frecuencia y amplitud.

Eleccin del equipo de compactacin (NCh 170).

*) los equipos mencionados corresponden a los siguientes:

Equipos mecnicos de alta potencia: vibrador externo, pisn mecnico, pisn de compresin, vibro-compresin.

Equipos mecnicos corrientes: vibracin de inmersin, vibrador superficial.

Equipos especiales: equipo de vaco, de centrifugado.

Equipos manuales: varillas, macetas, paletas, etc. Recomendaciones: d: dimetro del vibrador. D: dimetro de accin. S: distancia entre inserciones.

Recomendaciones de dimetros de accin y capacidad de compactacin.

Dimetro del vibrador (mm)

25 50 75 100

Dimetro de accin (cm) 15 - 30 30 - 50 50 - 70 60 - 100

Capacidad de compactacin (m3/hr) ------ 7 - 15 15 - 25 30 - 40

Recomendaciones para un buen uso del vibrador interno.

CORRECTO

INCORRECTO

e: espesor de la capa a compactar.

No se debe usar para transportar ni distribuir el hormign.

No debe arrastrarse dentro del hormign, causa

segregacin.

CORRECTO

INCORRECTO

Penetracin vertical del vibrador en la capa

previa (o capa de ms abajo), sta no debe estar

dura, las inserciones deben ser sistemticas a

intervalos regulares.

No se debe usar con inserciones al azar, en cualquier

ngulo y espaciamiento, sin penetrar en la capa previa, tal

que no se asegure el monolitismo.

CORRECTO

INCORRECTO

Se debe establecer mallas de insercin a intervalos

regulares y en forma sistemtica, de acuerdo al dimetro

efectivo.

Los dimetros de vibracin deben traslaparse para

provocar una total compactacin en todo el rea.

Hormigonado en pendiente.

CORRECTO

INCORRECTO

Remezclado.

Vibrado.

Si se producen nidos de piedras, se debe

remezclar y luego vibrar.

Colocacin de mortero.

Alisado superficial

No se deben ocultar los nidos de piedras colocando una

capa de mortero.

Si se producen nidos de piedra.

CORRECTO

INCORRECTO

Tanto la colocacin y compactacin del

hormign en pendiente debe iniciarse desde la

cota ms baja.

Si la compactacin o colocacin se efecta en las zonas

de mayor cota, el hormign fluye disgregndose.

Recomendaciones generales.

El vibrador debe sumergirse rpidamente en forma vertical penetrando en la capa previa entre 10 y

15 cm, sta no debe estar dura.

En superficies cuyo espesor es delgado, el vibrador debe introducirse en ngulo o en posicin

horizontal. Debe permanecer estacionario entre 5 y 15 segundos, la extraccin debe ser lenta, entre

5 y 8 cm/seg, con el vibrador en funcionamiento. El hormign debe rellenar el hueco dejado por el

vibrador.

Se debe penetrar el vibrador alrededor de la armadura, de los elementos embebidos y en las

esquinas de moldajes. Se debe evitar tocar el moldaje, ya que puede daarlo y desfigurar la

superficie, se recomienda alejarlo aproximadamente 5 cm de l.

Se debe evitar el vibrado de las armaduras, produce una pelcula en ellas que evita una buena

adherencia entre el hormign y la armadura; se recomienda usar varillas para ayudar a compactar el

hormign.

Principales indicadores de una compactacin efectiva.

Las partculas del rido grueso quedan embebidas en la mezcla.

La mezcla queda bien nivelada.

Cese de burbujas de aire en la superficie.

Muestra de pasta de cemento en la unin del hormign con el moldaje.

Imperfecciones ms comunes debido a un mal vibrado.

Nidos de piedra por falta de compactacin: se debe por uso de vibradores inadecuados o

defectuosos, vibracin no sistemtica, vibrador inclinado al azar. Tambin por una mala dosificacin,

insuficiente contenido de pasta, razn cemento/arena inapropiada, congestin de armaduras.

Huecos de aire en la superficie: se debe por vibradores insuficientemente sumergidos, vibradores

con amplitud muy alta. Tambin por una mala dosificacin, mezclas muy secas, excesiva cantidad de

arena y aire, uso de desmoldante de alta viscosidad o aplicado en capas gruesas.

Vetas de arena: se produce por una excesiva vibracin, excesiva amplitud, sobre manipulacin.

Tambin por mezclas pobres (deficientes en cemento y agregados mal graduados), arenas con

deficiente contenido de finos, mezclas con bajos contenidos de aire, bajas temperaturas, mezclas

hmedas, moldajes de baja absorcin.

Lneas entre capas: se produce por insuficiente compactacin o vibracin, falla del vibrador en

penetrar la capa previa, altas temperaturas, mezcla hmeda con tendencia a la exudacin,

colocacin lenta.

CURADO DEL HORMIGN.

El curado es el proceso de mantener controlado el contenido de agua del hormign, especialmente en el perodo del endurecimiento, por un perodo de tiempo para que la pasta de cemento se hidrate y el hormign desarrolle las propiedades requeridas.

Durante el perodo de endurecimiento del hormign, ste debe estar hmedo para evitar la prdida brusca del agua

por evaporacin.

Mientras mayor sea el perodo de curado se obtendrn:

Mayor resistencia mecnica a largo plazo.

Mayor resistencia contra agentes exteriores agresivos.

Mayor impermeabilidad.

Mayor durabilidad.

Lo ideal sera prolongar el perodo de curado por lo menos 14 das.

Perodo de curado.

En el siguiente esquema se presenta las caractersticas esenciales de este proceso:

Mtodos que proporcionan humedad.

Mtodos que previenen la prdida de humedad.

Precauciones y protecciones.

Proteccin y curado en tiempo fro (NCh 170).

Cuando la temperatura ambiente sea menor que 5C, o se prevea que en las prximas 24 horas lo sea, se debe

aplicar un sistema de proteccin que permita mantener la temperatura de colocacin mediante aislantes trmicos,

calefaccin, etc. La tabla siguiente (tabla 11 en la norma NCh170) estable perodo de curado:

Tabla 11, segn NCh170

Tabla 12, segn NCh170

DESMOLDE Y DESCIMBRE.

La norma establece que el retiro de los moldajes debe realizarse sin producir sacudidas, choques ni destruccin de

aristas, esquinas o la superficie de hormign.

Cuando el retiro de los moldajes se realiza durante el perodo de curado, las superficies de hormign que quedan

expuestas deben someterse a las condiciones de curado que corresponda.

En general, el descimbre depende de la resistencia que tenga el hormign y de las caractersticas de los elementos

estructurales.

Plazos de desmolde y descimbre.

En casos corrientes, los plazos de desmolde y descimbre deben ser mayores o iguales a los indicados en la tabla

siguiente (NCh 170):

Tabla. Plazos mnimos de desmolde y descimbre, en das.

No obstante, el tiempo de desmolde y descimbre puede disminuirse cuando:

El desmolde se haga sin producir deterioros en el hormign.

Cuando se disponga de un reapuntalado planificado de tal forma que no existan reas crticas sin un soporte

adecuado.

Lo autorice el proyectista estructural.

Cuando la resistencia de las probetas especiales curadas en condiciones de la obra haya alcanzado la

resistencia fc.

Recomendaciones segn ACI 307.

A continuacin se presenta una tabla que indica los plazos para desmolde y descimbre, a temperatura ambiente

mayores a 10C. Estos perodos representan una acumulacin de horas o das no necesariamente consecutivos.

Estos valores es para cementos corrientes.

(*) si los moldajes soportan adems cargas de vigas o losas, para el desmolde se debe considerar el plazo de stos

ltimos,

(**) si los moldajes pueden ser removidos sin alterar el reapuntalamiento, se puede usar la mitad de dichos plazos,

pero no menos de 3 das.

HORMIGONADO EN CASOS ESPECIALES.

1. Hormigonado en Tiempo Fro.

Cuando en los 7 das previos al hormigonado haya uno o ms das con temperatura media inferior a 5C, el hormign debe tener en el momento de la colocacin una temperatura mnima como se indica en la tabla siguiente (NCh170).

Adems, se incluye el anexo D de la norma NCh 170, correspondiente al hormigonado en tiempo fro.

2. Hormigonado en Tiempo Caluroso, Seco o ambiente con Viento.

Cuando las condiciones induzcan evaporacin de agua igual o mayora a 1 kg/m

2 por hora, la temperatura del

hormign en el momento de ser colocado debe ser menor que 30C en elementos corrientes, y menor que 16C en elementos cuya dimensin exceda de 0,80 m (NCh170). Anexo E.

Figura. Efecto de la T del aire y del hormign, humedad relativa y velocidad del viento sobre la evaporacin en el hormign.