HORMIGONES DECORATIVOS

Autores: Hugo Barrera V., Ing. Civil, Prof. Depto Ing. OO.CC. U. de Santiago de Chile 1

Alejandra Anabalón G., Ing. Civil en Obras CivilesSamuel Gutiérrez H., Ing. Civil en Obras Civiles

RESUMEN

Tradicionalmente, los estetas han motejado al hormigón de “gris” y “lúgubre”pero, de un tiempo a esta parte, ha dejado de serlo, gracias a la incorporación del color, devariadas texturas, de figuras, etc.. Todas estas técnicas han sido un real aporte no sólo ala arquitectura y al arte, sino que también lo han sido a la seguridad y al bienestar de lapoblación. Sin embargo, muchos de los potenciales usuarios no se atreven a incursionar enestos hormigones porque desconocen sus técnicas y por el natural temor de perderresistencia o sufrir problemas de durabilidad. En este trabajo se reseña un conjunto de estudios tendientes a contribuir a divulgaralgunas de estas técnicas, usando productos nacionales. El hormigón pigmentado es una técnica para colorear íntegramente la masa delhormigón mediante la adición de pigmentos sintéticos formados mayoritariamente poróxidos minerales finamente molidos, principalmente de hierro, cromo y titanio. El hormigón estampado usa pigmentos en polvo, endurecedores de superficie ydesmoldantes para luego, usando moldes especiales, imprimir variadas formas y texturasen superficies preferentemente horizontales. Se finaliza aplicando selladores acrílicos. El experimento incluyó dos tipos de cemento: Pórtland puzolánico y siderúrgicogrado corriente, pigmentos de tres productores que permitieron formar siete colores quese aplicaron a la mezcla en dosis aditivas de 3, 5 y 7% del peso seco de cemento. Se usóun aditivo plastificante. Después de ensayar exhaustivamente los materiales, se dosificaron y prepararon lasmezclas para efectuar los controles habituales en estado fresco: docilidad, contenido deaire, densidad y en estado endurecido: densidades reales saturada y seca y resistencia acompresión a 7 y 28 días. Los resultados obtenidos muestran una baja incidencia de la adición de pigmentosen las propiedades del hormigón a corto plazo, elevando la resistencia a la compresión ylas densidades y disminuyendo el contenido de aire, el cono y el tiempo de fraguado, todolo cual es muy positivo para estos hormigones y debiera contribuir a incentivar su uso._____________1 Casilla 442-2, Santiago. Fax: (56-2)776 1581. e-mail: hbarrera@lauca.usach.cl

1. INTRODUCCION

Siendo el hormigón el material de construcción más empleado, por muchos años laIngeniería se ha preocupado de la resistencia, la trabajabilidad y más recientemente, de sudurabilidad, dejando a un lado los aspectos estéticos. Eso ha hecho que algunosprofesionales de la construcción estigmaticen al hormigón de grisáceo y lúgubre, tal vezcomo una manera de justificar el gasto de cuantiosos recursos en recubrirlo y colorearlo.

Los paramentos de hormigón, si cumplen unas determinadas condiciones, puedentener un valor estético muy grande con un costo razonable. En los últimos años haaumentado la tendencia a utilizar las superficies de hormigón a la vista como elemento determinación, desarrollándose tratamientos y técnicas especiales para aplicar en losparamentos con el fin de conseguir un mejor efecto estético.

Un elemento que aporta factores diferenciadores muy apreciables es el color. Apartir de colores diferentes del natural del hormigón pueden conseguirse resultados muyfavorables y estéticamente de gran valor, al quitar la monotonía más importante delhormigón: su color gris verdoso más o menos igual en todos los casos.

Dos son las formas de conseguir superficies de hormigón visto coloreadas:pintando la superficie endurecida o mediante la incorporación de agentes colorantes a lamezcla en estado fresco, que extienden el color a toda la masa del hormigón. El segundode ellos consigue en principio una situación de color muy duradera, con un bajo costo demantenimiento, siempre que la elección del agente colorante, relación agua/cemento, colory granulometría de los áridos sean los adecuados. [1]

1 JustificaciónEn Chile, el uso del hormigón coloreado ha tenido un incipiente pero constanteincremento en las construcciones. . Sin embargo, no existen estudios que comprueben silos resultados obtenidos por investigaciones internacionales, en cuanto que la adición depigmento no es desfavorable, son aplicables a los hormigones coloreados realizados conmateriales locales. Esta misma tendencia se observa en la producción nacional depigmentos. En este caso sólo existe información básica de las características de lospigmentos, muy por debajo de los estándares de los pigmentos importados, pero no hayinvestigación acerca de sus propiedades cromáticas y de permanencia de color en eltiempo. Esta carencia de antecedentes y la necesidad de dar adecuadas respuestas a lacomunidad profesional sobre las interacciones que se pudieran producir entre lospigmentos y las propiedades del hormigón, tanto en estado fresco como endurecido, hanmotivado la generación de este trabajo.

Como complemento al hormigón con fines decorativos, se ha adicionado unestudio sobre el hormigón estampado que es una técnica para texturizar la superficie delhormigón y/o decorarla con figuras que le den un aspecto más estético y lo hagan menos

frío.

2 Objetivos

Este estudio tiene por objetivo estudiar la técnica del hormigón coloreado y delhormigón estampado y sus posibles aplicaciones.

Realizar ensayos experimentales con el objeto de analizar las variaciones que seproducen en las propiedades del hormigón con la adición de pigmentos inorgánicos enpolvo, para llegar a determinar si dichas variaciones hacen del hormigón coloreado unproducto exento de riesgos producidos por esa adición.

Específicamente se busca establecer qué diferencias introduce la adición de pigmento,de diversos colores y en distintos porcentajes de adición, en las siguientes característicasdel hormigón:

Tiempo de fraguado de la pasta de cemento,Densidades,Asentamiento de cono,Contenido de aire, yResistencia a la compresión.

3 Alcances y limitaciones

Los alcances del presente trabajo son realizar un estudio teórico-experimental de latécnica del hormigón coloreado, de acuerdo a las recomendaciones y normativasinternacionales desarrolladas al respecto, aplicadas al hormigón fabricado con materialeschilenos, a excepción del pigmento blanco que es importado desde Estados Unidos. Elestudio sólo considera la utilización de hormigón en masa; pigmentos sólidos y de coloresrojo, amarillo y blanco, quedando fuera la utilización de otros colores, como verde y azul,por su alto costo. Queda fuera del alcance de este estudio, el análisis del factor económicodel hormigón coloreado.

También se incluye un estudio teórico acerca de la técnica del hormigónestampado, sus materiales y procedimiento constructivo, pero no contempla la realizaciónde estudios experimentales a pisos de hormigón estampado.

No se hará un seguimiento del color de las muestras para estudiar el proceso dedecoloración. No se incluye ensayos destinados a medir la retracción y agrietamiento delas muestras.

2. EL HORMIGON COLOREADO

La tecnica de colorear hormigones se desarrollo después de la Segunda GuerraMundial. Inicialmente, se aplicó en prefabricados y hacia los años 80, comenzó a usarsedirectamente en obra.

Las ventajas del uso del hormigón coloreado son innumerables. Dentro de las más

importantes destaca la durabilidad de los colores, ya que los pigmentos son químicamenteestables y no cambiarán significativamente su tono bajo exposiciones ambientalesnormales. La evidencia de la durabilidad de los colores en el hormigón puede verse enproyectos de hormigón coloreado en todo el mundo que han mantenido su atraccióndurante 25 años y más; la gran cantidad de aplicaciones junto con la versatilidad de formasy texturas aplicables a la superficie de hormigón coloreado y en muchos proyectosarquitectónicos, el hormigón coloreado es una alternativa económica a los materialescostosos de construcción, tales como la piedra o el azulejo, y representa un ahorrosignificativo en los costos del ciclo de vida y en los plazos de construcción.

Sin embargo, a pesar de que diversas construcciones realizadas con hormigóncoloreado en distintas partes del mundo, avalan las ventajas antes descritas, existenalgunos estudios que revelan que el empleo de pigmentos, debido a su avidez por el agua,presenta algunos interrogantes en cuanto a la durabilidad futura de los hormigones conellos fabricados. La experiencia de utilización en determinados ambientes no ha sido muybuena. También la estabilidad del color conseguido ha sufrido, en algunos casos,variaciones en el tiempo, produciendo tonos desvaídos y falta de uniformidad. [1]

MATERIALES Y FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL HORMIGÓNCOLOREADO.

En el hormigón a la vista, juega un papel importante la “piel”, que es la caraexpuesta al ambiente, y la responsable de la resistencia a la intemperie y del color delhormigón a la vista. La piel está formada por el cemento y los finos del agregado. Por lotanto, son estos componentes del hormigón los que determinan el color. Al agregarpigmento, éste pasa a formar parte de los finos de la mezcla, de los cuales dependerá elcolor de la superficie del hormigón.

El acabado de la superficie se refiere al grado de pulimento o rugosidad quepresenta ésta. Esta característica se define directamente por la técnica empleada para lamezcla y colocación del hormigón. Una superficie más rugosa dispersa más luz y se vemás pálida. Por otra parte toda superficie está formada por sustancias químicas cada unade las cuales tiene una energía de vibración característica a nivel molecular, de acuerdo ala cual absorbe parte de la luz incidente y refleja la restante. [2]

Todas estas características, más otras presentes al colocar el hormigón en obra,incidirán en el color final de la superficie.

2.5.1 PIGMENTOS EN POLVO PARA COLOREAR HORMIGÓN.

Los pigmentos son finas partículas de polvo, químicamente inertes, insolubles yque dotan de color al material al cual se añaden. [3] Los usados para colorear el hormigón deben ser insolubles, tanto en el agua como

en los agregados, ser inertes químicamente con respecto al cemento, a los agregados y alos aditivos; resistentes a la intemperie, estables a la luz y a temperaturas extremas y debenquedar firmemente embebidos, con los finos del cemento cuando endurezca.

De manera general y, como complemento a las características que se enuncian enla propia definición de pigmento, a éste hay que pedirle además: gran capacidad de tinte;brillo, luminosidad y tono de color deseado; uniformidad en el tamaño y finura de laspartículas que lo componen, garantía en el suministro, fabricación reciente y bajo costo.

En algunos países, el uso del hormigón coloreado ha exigido la regulación de lacalidad y composición de los pigmentos, así como también, la forma de incorporación a lamezcla. Dentro de esta normativa destacan:

BS 1014 (1975) “Specification for pigments for Portland cement and Portlandcement products”, de Inglaterra, que establece los requisitos básicos que debencumplir los pigmentos utilizados para la coloración del cemento Portland ypara los productos del cemento Pórtland. ASTM C 979 82 86 “Standard Specification for Pigments for integrallycolored concrete”, de Estados Unidos, que cubre los requisitos básicos de lospigmentos en polvo, para ser usados en mezclas de hormigón íntegramentecoloreados.DIN 53 237 “Testing of pigments; pigments for colouration of buildingmaterials based on cement or lime”, de Alemania, que hace referencia a lascondiciones que actualmente se imponen a los pigmentos empleados en lacoloración de materiales de construcción aglomerados con cemento y cal, yGUÍA ACI 212, destinada al empleo de aditivos en el hormigón, insta a larealización de ensayos de laboratorio sobre las propiedades del hormigónaditivado. Advierte acerca de la posibilidad de modificación de propiedadescon el empleo de aditivos minerales finamente divididos. Dedica un pequeñoapartado, el 7.5, a los aditivos colorantes, indicando los adecuados según elcolor deseado y señalando los requisitos exigibles a éstos. Las dosificacionesmenores a 6% de peso en cemento no alteran las propiedades del hormigón.Hace notar, por último, las diferentes intensidades del color según laprocedencia del pigmento, la dificultad de obtención de colores azules intensosy verdes y el cuidado a tener con las eflorescencias.

Es importante destacar que esta normativa es aplicable a hormigones fabricadoscon cementos Portland y para los productos de cemento Portland, sin embargo no sepodría deducir de esto que los pigmentos especificados en dichas normativas no podríanser utilizados satisfactoriamente con cementos que no sean Portland. El mismo comentarioes aplicable a los pigmentos no cubiertos por estas normas.

2.5.1.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS PIGMENTOS.

De acuerdo a su composición química, los pigmentos presentan una ampliavariedad de colores, los cuales provienen de óxidos de hierro y cromo . En los pigmentos de óxido de hierro, los más conocidos se encontrarán endiferentes tonos y colores. Así, los óxidos de hierro rojo variarán de tonalidad desde elbermellón hasta el violeta, mientras que los otros óxidos de hierro proporcionan negro oamarillo. El óxido ferroso color rojo, es el más estable de todos los diferentes grados deoxidación del hierro. Con la excepción de los pigmentos ocres y sienas, todos los pigmentos, óxidos dealgún mineral, son, en principio, de composición uniforme. A esto hay que añadir dosexcepciones: los colores verdes y azules. El color verde viene, en su mayor parte, del óxido de cromo. No obstante,complejas formulaciones en las que interviene el cobalto, níquel, zinc, titanio y aluminio,se utilizan para obtener un verde más luminoso y estable a la luz. El color azul, derivadodel cobalto, puede presentar incompatibilidad con la pasta de hormigonado, por lo que ensu sustitución se utiliza la Pthalocianina con óxidos de cobre.

En la tabla Nº 2.1 se presenta el color del pigmento y su composición química.

Tabla Nº 2.1 Composición química de los pigmentos. [4]

Color Fórmula química Denominación Nombre comúnRojo Fe2O3 Óxido Ferroso Hematita

Negro Fe3O4 Óxido Férrico MagnetitaAmarillo Fe2O3H2O - LinonitaAmarillo FeOOH Hidróxido Ferroso GoetitaMarrón FeCO3 - Siderita

Marrón negro FeS - PiritaCafé FeOOH + Fe3O4 y/o Fe2O3 - Lepidocroquita

Verde Cr2O3 Óxido de Cromo -Azul CoAl2O4 Aluminato de Cobalto -Azul Co(Al, Cr)2O4 Aluminato de Cobalto -

Blanco TiO2 Dióxido de Titanio -

En la tabla se aprecia que, a excepción de los colores en cuya composiciónintervienen el cromo y cobalto, en la composición química de los pigmentos intervienencomponentes similares a los presentes en la composición de los cementos. Esto da lasprimeras directrices en cuanto a que la composición química de los pigmentos no deberíaafectar las propiedades del hormigón.

2.5.1.2 CLASES DE PIGMENTO. Existen dos clases de pigmento, los obtenidos de manera natural de yacimientos

minerales y los obtenidos por manufactura sintética a través de procesos estandarizados.La materia prima para la obtención de algunos pigmentos sintéticos como el dióxido detitanio, también se obtiene de yacimientos minerales.

Los pigmentos naturales son tierras coloreadas de manera natural por óxidos ohidróxidos metálicos (principalmente hierro). Los más conocidos son los ocres. Hay minasde óxidos de hierro naturales aún en explotación. El óxido de cromo natural no esexplotable por su baja concentración. Los pigmentos naturales de procedencia de extracciones mineras, localizadas endistintas regiones del mundo, se calcinan a elevadas temperaturas y se hacen pasar porsucesivos tamices para reducir el tamaño de la partícula y controlar su color. La tierranatural calcinada se tamiza hasta conseguir un tamaño uniforme de los granos de unos 5 a7 mm. Posteriormente se hacen pasar por varios rodillos que reducen el tamaño, hastaalcanzar un rango de partícula que va desde las 10 hasta las 50 micras. Los fabricantes dedichos pigmentos deben garantizar que el 99,99% de las partículas no superan dichotamaño. El control de uniformidad del pigmento tiene lugar en este proceso de refinado. Los únicos pigmentos naturales válidos son los derivados de óxidos de metales yde manera casi exclusiva, los óxidos ferrosos y férricos para la gama de negros, rojos yamarillos, y ocres como combinación de los dos anteriores, el dióxido de titanio para elcolor blanco y los óxidos naturales de cromo para la obtención del color verde.

Únicamente los minerales puros garantizan no afectar la resistencia. Aquelloscomponentes que en su formulación entra algún hidroxilado, ávido de oxígeno, comopuede ser el humus, azúcares, alcoholes o almidones, quedan terminantemente excluidosde usarse como colorantes en el hormigón. En general este grupo de pigmentos es pocoutilizado en hormigones, ya que, generalmente vienen mezclados con arcillas, cuarzos yotras impurezas. Además, son de un tamaño de partícula relativamente grande, detonalidades opacas, de baja viveza, de bajo rendimiento o poder de coloración y de colorvariable, por lo que su uso puede afectar seriamente las características intrínsecas delhormigón. Los pigmentos sintéticos son principalmente óxidos de hierro, cromo, cobalto ytitanio. Se debe escoger óxidos técnicamente puros, sin aditivos ni constituyentessecundarios. Asimismo, se debe buscar pigmentos con gran poder colorante, el cual nosólo depende de la naturaleza y pureza del pigmento sino también de su finura. Sólo unaprueba de laboratorio mezclando una cantidad fija de pigmento con una cantidad definidade cemento de acuerdo con la Norma DIN 53 237 [5], o una mezcla preparada bajocondiciones prácticas, puede proveer una información confiable de esto.

Si bien estos pigmentos tienen el mismo origen mineralógico que los naturales, alser obtenidos por procesos controlados y estandarizados, tienen la ventaja de otorgar altapureza (no contienen ningún tipo de carga), elevado brillo y alto poder de coloración(debido a su pequeño tamaño de partícula). Estos pigmentos son estables a la intemperie(a la luz UV, al ácido carbónico, a cambios fuertes en la humedad y la temperatura, etc.),a los ácidos, a los álcalis y a los componentes del cemento.

Diversos estudios, realizados en el extranjero, a hormigones coloreados conpigmentos sintéticos han comprobado que la adición de estos no influye negativamente enlas propiedades del hormigón, provocando en algunos casos, disminuciones en elasentamiento de cono y en ningún caso disminuyen la resistencia del hormigón. Por otraparte, estudios realizados en Chile revelan que la adición de pigmentos a morterosprovoca una notable disminución de la resistencia mecánica de éstos. De aquí surge lanecesidad de verificar que tendencia siguen los hormigones chilenos. Por este motivo seutilizó este tipo de pigmentos en sus colores amarillo, rojo y blanco para determinar lasvariaciones del hormigón coloreado con respecto al hormigón sin pigmento.

2.5.1.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS PIGMENTOS.

Las principales características físicas que se deben controlar en los pigmentos enpolvo son las de tamaño y forma de la partícula, y absorción de agua.

La forma y tamaño de las partículas tiene una importante incidencia en el matiz delcolor y la uniformidad que puede presentar en el elemento.

Las partículas de los pigmentos son diez veces más finas que las del cemento. Losóxidos minerales naturales o sintéticos se muelen con la siguiente finura:

Óxido mineral : 100% molido bajo tamiz 0,080 mm.Óxido sintético: 100% molido bajo tamiz 0,045 mm.

Esto corresponde a una granulometría comprendida entre 0,01 y 10 , lo que setraduce en una superficie específica Blaine entre 5000 y 20000 cm2/gr.

Cabe destacar que los valores dados para la superficie específica de los pigmentosson de referencia, ya que, ésta no está exactamente definida como la del cemento (finezaBlaine) sino que se determina generalmente por el método BET, el que se basa en lacapacidad de adsorción de algunos elementos para determinar el tamaño de partícula delelemento adsorbido.

Esta finura es difícil de obtener a partir de la trituración de material grueso, por loque sólo se puede conseguir mediante la manufacturación sintética. En suma, todas laspartículas deben tener el mismo tamaño. Sólo los pigmentos que son capaces de satisfaceresta condición pueden tener un alto poder colorante y una pureza de tono.

Antecedentes tomados a partir de fotos microscópicas revelan que las partículas delos pigmentos de óxido de hierro amarillo tienen forma de aguja, y las partículas de óxidode hierro negro y rojo, así como las del dióxido de titanio, óxido de cromo y aluminato decobalto tienen una forma cúbica a esférica.

La tonalidad que adquieran los materiales pigmentados dependerá de la relaciónancho-largo que posean estas partículas.

En conclusión, si bien el matiz básico de un pigmento está determinado por sucomposición química y estructura cristalina, el tono del color puede variar

considerablemente por el ajuste del tamaño medio de sus partículas, ya que el color es unaconsecuencia de la selección de una determinada longitud de onda del espectro visible, laque se debe a la distribución de átomos y electrones que forman los compuestos químicos.

La variación en el tamaño de una partícula afecta más directamente a la capacidaddel pigmento para difractar la luz, que lo que influye en la absorción de ésta. Una menorabsorción de luz (mayor reflejo) da tonalidades blancas. El tamaño de partícula óptimopara conseguir un máximo de difracción de luz es inferior en los pigmentos de color queen los pigmentos blancos.

En la tabla Nº 2.2 se presentan el tamaño medio de las partículas de acuerdo a sucolor.

Tabla Nº 2.2 Tamaño medio de las partículas. [4]

Color del pigmento Tamaño medio de las partículas(μ)

Rojo 0,09 a 0,7

Negro 0,15 a 0,6

Amarillo 0,1x0,8 a 0,2x0,8

Verde 0,3 a 0,35

Blanco 0,3 a 0,5

Si bien los rangos de tamaño de partículas dan una noción básica acerca de dichacaracterística, es importante tener en cuenta, para no obtener colores indeseados, quedicha característica dependerá de cada fabricante, por lo que es necesario contar consuficiente información del producto antes de decidir su utilización.

La absorción de agua es un índice que expresa la cantidad de agua fijada por 100gramos de pigmento. Se determina por el mismo procedimiento utilizado para la absorciónde aceite que se establece en la norma ASTM D 281 31 [6] o DIN 53 199 [7]; bastasolamente sustituir el aceite de linaza utilizado en estas normas por agua. En la tabla Nº2.3 se presenta los porcentajes de absorción de agua para algunos colores de pigmento.

Tabla Nº 2.3 Absorción de agua. [4]

Color del pigmento Absorción de agua (%)Rojo 22 – 34

Negro 21 – 33 Amarillo 26 – 80

Café 29 – 38

Verde 13 – 18Blanco 13 – 16

Estudios realizados por Bayer para los diferentes colores que ellos producendemuestran que la adición complementaria de agua no tiene mayor relevancia si seconsidera que en realidad el porcentaje de pigmentación en la mayoría de los casos nosupera el 10%. Esta consideración no incluye al óxido de hierro amarillo, ya que, lademanda de agua adicional se puede incrementar incluso en un 20%, como se desprendede la figura Nº 2.3.

Figura Nº 2.3 Demanda adicional de agua de acuerdo al porcentaje de adición depigmento para los colores amarillo (920), ocre (415), rojo (130) y negro (318). [8]

Sin embargo, estudios realizados a hormigones coloreados han reveladoimportantes descensos en el asentamiento de cono, hecho que no sólo se remite a losóxidos de hierro amarillo sino también a los rojos, aunque en menor grado. Por otra partelos óxidos de hierro negro plastifican las mezclas produciendo aumentos de cono de 3 a 5cm. Los colores verdes y azules efectivamente no afectan la consistencia de manerasignificativa.

2.5.1.4 ESTABILIDAD DE LOS PIGMENTOS.

Los óxidos en general son los compuestos más estables que existen; de allí lapermanencia de los óxidos de hierro y el óxido de cromo a lo largo del tiempo y de loscambios de condiciones. Ambos compuestos presentan una excelente estabilidad a losfactores nombrados anteriormente como son la luz ultra violeta, ácido carbónico, cambiosfuertes de humedad y a los ácidos y los álcalis.

La estabilidad de los pigmentos a los parámetros relacionados con las vicisitudes

de la intemperie, ha sido comprobada por estudios experimentales realizados en Alemania,España y Colombia. En estos países se ha expuesto a la intemperie en condicionesnormales muestras de distintos colores por diversos períodos de tiempo, desde 2 a 25 ymás años, realizando evaluaciones periódicas durante todo el tiempo de exposición. Lasmediciones experimentales revelan pequeños cambios de color, los que se atribuyen alefecto combinado del cemento y de los depósitos ambientales propios de una zona abierta,los cuales no fueron removidos por que no se lavaron las muestras durante el tiempo deexposición; a la formación de eflorescencias y a cambios estructurales superficiales, porejemplo, cambios en la porosidad superficial por efectos de depósitos en los porosexternos. Sin embargo, se aprecia que el lavado recupera en alta medida la coloraciónoriginal.

Cabe destacar, que existen contadas excepciones, como lo son el pigmento en basea carbón negro y los pigmentos orgánicos, que no tiene una estabilidad adecuada a laintemperie. Es conocida la presencia de los óxidos de hierro en las materias primas de loscementos, caolines y calizas, en los cuarzos, rocas calcáreas y en los mármoles. Todo estoindica la compatibilidad entre el cemento y los óxidos de hierro.

Un estudio específico a hormigones coloreados para investigar la variación de color y ladurabilidad, realizada en España por INTEMAC, revela que la adición de pigmentos enpolvo lleva asociada una disminución de la durabilidad y destonificación del color en eltiempo. Si bien, esta información no es suficiente como para suponer que estecomportamiento ocurrirá en todos los hormigones coloreados, justifica la necesidad de noperder de vista el hecho de que cada pigmento tiene un comportamiento distinto según suscaracterísticas particulares y las de los otros componentes de la mezcla, así como tambiénla interacción que se produzca entre ellos. El efecto de dicha interacción será fundamentalen la etapa experimental de este estudio.

2.5.2 CEMENTO.

Debido a que el color del cemento varía incluso entre lotes de un mismofabricante, esa variación afecta también el color del hormigón, por lo que se recomiendausar cemento del mismo fabricante y lote para toda la obra.

Un caso especial se presenta al momento de optar por un hormigón decolor blanco, en el cual es casi imprescindible el uso de cemento blanco y/o pigmento enbase a dióxido de titanio.

El hormigón arquitectónico blanco tiene en principio los mismos componentes queun hormigón ordinario. Lo que lo hace particular es el cuidado especial que requiere entodas las etapas de su elaboración y desde el diseño hasta su mantenimiento. [9]

Es recomendable la utilización de agregados claros, para evitar la aparición de

áreas con sombras o colores diferentes. La arena utilizada afecta el color. Las partículasfinas actúan como pigmentos en la pasta de cemento de tal manera que, cuando se quierauna blancura máxima, deberá utilizarse arena blanca o amarilla. En principio, cualquieragua potable es utilizable para el amasado. Sin embargo, su almacenaje y transporte deberealizarse por medios que no contaminen el color del hormigón, esto es, recipientes yconducciones limpios y exentos de óxido de hierro. El agua deberá estar libre de partículasen suspensión. Al igual que en los hormigones grises, los aditivos más frecuentes son losplastificantes o fluidificantes, y en determinadas circunstancias se utilizan hidrófugos. Aúncuando en principio los aditivos utilizados en hormigones grises son válidos, es esencialrealizar ensayos previos a su utilización a escala industrial, para verificar que no alteren elcolor final requerido u otras características como el aspecto superficial, los tiempos defraguado, las resistencias mecánicas, etc.[10]

Algunas veces se recomienda usar de 1 a 3% (por peso de cemento) de dióxido detitanio para incrementar la opacidad o blancura del material y también para producir tonospastel en otros colores. [11]

2.5.3 ARIDOS.

Como parte constituyente del hormigón, afecta su color y granulometría. Se debencontrolar ambas características de los lotes que se usen en una misma obra.

El árido tiene también otra repercusión sobre el resultado de la pigmentación, yaque, el árido grueso produce en el mezclador un efecto dispersante mucho más intenso,sobre el pigmento, que otro grano fino. Las aglomeraciones livianas de pigmento, quepueden producirse, por ejemplo, durante el transporte, se destruyen muy fácilmente por elgrano grueso del árido. Si por el contrario, sólo hay arena muy fina, no queda másalternativa que intensificar mucho el mezclado.

Al decidir sobre la combinación de los agregados, áridos finos y gruesos, hay quetener presente los requisitos básicos para el hormigón. En el primer caso, la estética, laelección del árido grueso, y por lo tanto, su color, es de mayor importancia para lassuperficies abiertas trabajadas, por ejemplo, martelinado, sopleteado con arena y lavado,mientras que la elección del agregado fino es decisiva para la coloración de las superficiesabiertas sin ningún tratamiento posterior después de la remoción del moldaje. [12]

2.5.4 RELACIÓN AGUA/CEMENTO.

El cemento requiere de agua para fraguar y curar. La relación agua/cemento esdeterminante en la trabajabilidad del hormigón y en la apariencia de la superficie. Estaúltima puede presentar irregularidades o poros que le dan un color pálido a la superficiecuando existe exceso de agua, lo que disminuye la resistencia del hormigón y aumenta laformación de eflorescencias.

La relación agua/cemento, influye en el tono, brillo e intensidad de coloración aumentandola luminosidad conforme lo hace la cantidad de agua. Es indudable que, al tratarse de

hormigones estructurales en los que la mayor proporción de agua influye negativamente enla resistencia, el equilibrio entre resistencia pedida y luminosidad en el color debe ser

consecuencia de un muy aquilatado valor agua/cemento.

En la práctica se emplean relaciones agua/cemento desde 0,23 hasta 0,55. Para las aplicaciones que requieran baja trabajabilidad (hay compactaciones a altas presiones) seemplean relaciones bajas. Por el contrario, si se requiere buena trabajabilidad las relacionesagua/cemento son altas.

Otro fenómeno que está directamente ligado con la relación agua/cemento es laretracción hidráulica. El primer cuidado que se debe tener en la dosificación de todohormigón, en el cual se pretende minimizar la retracción, es utilizar bajas dosis de agua, yaque un mayor contenido de ésta en el interior del hormigón, se traducirá en un mayornúmero de fisuras y poros saturados, desde donde se origina finalmente la tensiónsuperficial, responsable directa de la retracción hidráulica. Sin embargo, el principalparámetro que permite establecer la resistencia a la compresión del hormigón es la razónagua/cemento, inversamente proporcional a la resistencia esperada, la cual dependedirectamente de la cantidad de cemento utilizado. Si las exigencias de resistencia a lacompresión del hormigón son altas, se requerirá una baja razón agua/cemento, lo quesumado a una dosis baja de agua, generarían un hormigón con muy baja, o ningunatrabajabilidad, propiedad que es muchas veces, tan importante como la resistencia,particularmente en estructuras de hormigón armado, en las que se tengan fuertesconcentraciones de enfierradura, dificultando considerablemente la aplicación delhormigón en obra. [13]

2.5.5 PORCENTAJE DE COLORANTES.

El pigmento se agrega en un porcentaje del peso seco del cemento. Mientrasmayor es la cantidad de pigmento que se agregue a la mezcla, mayor es la intensidad delcolor del hormigón. No todos los pigmentos permiten una coloración igual. Por ejemplo,dos óxidos de hierro rojos aplicados a la mezcla de hormigón pueden dar dos tonalidadesdistintas al mantener todas las otras variables constantes. Esto se debe a la pureza ycalidad del pigmento, que es lo que determina su poder de coloración y rendimiento. Entodos los casos va a existir un punto de saturación, que va a variar también según lacalidad del pigmento. Este punto se encuentra dentro de un rango de 5 a 8% en base alpeso seco del cemento. Se recomienda una dosificación entre un 2 y 6%. Diversosestudios han comprobado la influencia negativa que tienen los pigmentos en la resistenciade los hormigones al agregarse en un porcentaje mayor a un 10%. [14]

2.5.6 TIPO DE MOLDE EMPLEADO.

La forma, tipo y material del moldaje tiene repercusión en el color. Como reglageneral, cuanto más agua absorbe el molde, más obscuro es el tono del hormigón. Cuandolos materiales absorbentes toman agua de la cara del hormigón, le reducen el contenido de

agua a la capa superficial de éste y así, el mayor contenido de cemento y el menorcontenido de agua de la capa superficial pueden producir superficies más densas y tonosmás profundos. Por lo tanto, deben utilizarse moldajes no absorbentes.

En el caso de usar moldajes de madera, dentro de un mismo encofrado, diferenciasno deseadas resultarán de un número excesivo de usos, produciéndose variaciones, cuandose usen maderas nuevas, por el diferente grado de absorción de agua de un mismoencofrado o falta de limpiezas de juntas, pasadores o ajustes de sus componentes. Laobtención de un buen elemento de hormigón coloreado requiere de un trabajo muydelicado. El uso de moldajes de madera, sobre todo si se tiene pensado utilizarlo variasveces, puede resultar riesgoso, pues no se asegura la obtención de un color uniforme. Sinembargo, los requerimientos arquitectónicos muchas veces exigen obtener superficies enque las texturas de estos tipos de moldajes queden estampadas en la superficie. En estoscasos, se debe tener presente las incidencias que este tipo de moldaje puede tener en elcolor final de la superficie.

Los acabados lisos es común conseguirlos con materiales impermeables como elacero, plásticos reforzados con fibra de vidrio o contrachapado tratado.

Los moldajes impermeables proveen al hormigón de un beneficioso curado inicial.Algunos especialistas recomiendan dejarlos en su lugar tanto tiempo como sea posible o lopermita el calendario de trabajo. Tanto o más importante es mantener uniforme el tiempode desmoldado, a lo largo de toda la obra para evitar variaciones de color.

Las superficies lisas pueden parecer las más sencillas, pero en realidad, son las másdifíciles de lograr, tanto en el hormigón hecho en obra, como en los prefabricados.

2.5.7 VIBRADO. Durante la mezcla de los componentes del hormigón fresco se incorpora aire. En lacolocación es necesario eliminar al máximo esas burbujas de aire. Esto se hace mediantecompresión y/o vibración.

Un defectuoso vibrado o compactación del hormigón dará lugar, cuando el tiempodel mismo es escaso, a nidos o coqueras superficiales, con afloramiento del árido, mientrasque, por el contrario, un excesivo uso del vibrador conseguirá que la fina lechada derecubrimiento en contacto con el molde sea demasiado gruesa, adhiriéndose más a ésteque a la pasta de hormigón, desprendiéndose al desencofrar o tan pronto retraiga o entreen servicio la pieza hormigonada.

Los encofrados absolutamente estancos (por ejemplo, tubos de PVC), al vibrar elhormigón, ocasionan la concentración local de grandes burbujas de aire, arbitrariamente ensu superficie.

En ocasiones, intencionalmente se incorpora aire al hormigón ya sea para mejorarla trabajabilidad del hormigón fresco o para mejorar la resistencia al efecto hielo- deshieloen el hormigón curado. Esta incorporación de aire, al igual que el aire que no se libera en

el proceso de vibrado, provocan que la superficie quede rugosa, con hormigueos, y esoafecta el color.

2.5.8 DESMOLDANTE. Las sustancias empleadas para lubricar la interfase molde-piel del hormigón yfacilitar la separación del molde luego del fraguado, pueden manchar el hormigónhaciendo variar su color.

Usar láminas plásticas o papeles de curado pueden causar decoloración ymanchado. Se ha desarrollado compuestos de curado de color, especiales para usar enhormigón coloreado. Estos materiales de color específico proveen una alta retención deagua, incluso mayor a los tiempos especificados en la norma ASTM C 309 [15].

Es recomendable, después del curado, aplicar un sello protector y preservador dela apariencia de la superficie. Superficies multicolores se sellarán con un sellador claro otransparente, mientras que en las superficies de color uniforme es recomendable usarselladores de un color semejante al de la superficie. Este producto debe ser estéticamenteatractivo, de bajo mantenimiento, proporcionar una película semibrillosa resistente a laabrasión, manchado y ataques químicos. [16]

2.5.9 FRAGUADO. La temperatura de fraguado tiene una incidencia doble sobre la coloración delhormigón pigmentado. En primer lugar, la estabilidad térmica de los pigmentos es, enparte, limitada. El óxido de hierro negro se oxida alrededor de los 180 ºC dando óxido dehierro rojo. Si el fraguado del hormigón se realiza en autoclave a 200 ºC, se está ya en lazona de peligro, con posibilidad de viraje hacia el rojo. Lo mismo es válido para el óxidode hierro pardo oscuro, formado con mezclas con mayor o menor porcentaje de óxido dehierro negro. Caso aparte son algunos pigmentos que son termoestables. El óxido dehierro rojo y el óxido de hierro amarillo pueden fraguarse en autoclave.

En segundo lugar, la temperatura de fraguado repercute también de gran manerasobre el color natural del hormigón sin pigmentar. Según la temperatura de fraguado, elcemento forma cristales más o menos grandes. El tamaño de los cristales influye a su vezen la capacidad de dispersión de la luz, es decir, en el brillo del hormigón. Mientras que lasdiferencias no son grandes entre 2 y 28 ºC (con todo pueden darse diferencias decoloración entre hormigón fraguado al aire libre en invierno o verano), el hormigónfraguado en autoclave es mucho más claro y brillante. Cuanto mayor sea la temperaturadel autoclave, tanto mayor será la claridad de tono.

Este fenómeno también se aprecia en hormigones pigmentados. Las dimensionesque pueden tomar las diferencias de coloración debidas a la temperatura de fraguado sonbastante considerables. [1]

2.6 FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN EL HORMIGÓN COLOREADO.

Los fenómenos citados obedecen a causas distintas, pero se presentanprácticamente juntos. No sería realista confiar que el hormigón pigmentado no tenga quesufrir también sus efectos en los cambios de color que se provocan. Pero llama la atenciónque la diferencia entre hormigón íntegro y hormigón castigado por la intemperie, dondemás de relieve se pone, es en las muestras sin pigmentar. Este fenómeno se asocia al hechode que la pigmentación enmascara, de cierta manera, los cambios de color provocados porla intemperie.

2.6.1 EFLORESCENCIAS. Las eflorescencias son el azote de todas las producciones de hormigón, enparticular, cuando hay color de por medio y los imperativos estéticos son especialmenterigurosos. En este tema se debe decir, que por lo menos, los pigmentos de óxido decromo, según los conocimientos y experiencias hasta el momento, no influye ni positiva ninegativamente sobre las eflorescencias. Está claro que éstas se aprecian mejor en unhormigón negro que en el gris natural. En cambio, en el blanco no se destacan en absoluto.

Cabe distinguir entre eflorescencias primarias, que aparecen ya durante el fraguadodel hormigón, sin que se deposite sobre su superficie agua alguna de condensación; yeflorescencias secundarias, surgidas por la incidencia de agua ajena, a menudo muyposterior al proceso de preparación del hormigón. Un hormigón de mucha porosidadfavorece la formación de ambas eflorescencias. Cuanto más compacto es el hormigón,menos tendencia tendrá a las eflorescencias.

Las eflorescencias se producen cuando se forma cal libre durante el fraguado delcemento. Esta cal libre se halla disuelta en el agua de amasado (eflorescencias primarias) oen agua ajena, por ejemplo, de la lluvia (eflorescencias secundarias), se aloja en lasuperficie del hormigón y allí reacciona con el anhídrido carbónico del aire dando lugar alcarbonato cálcico, que es insoluble. La antigua experiencia de que una buena corriente deaire favorece las eflorescencias, es atribuible al aporte del anhídrido carbónico asociadocon el movimiento del aire.

En una reacción lenta, el carbonato cálcico puede seguir reaccionando con másanhídrido carbónico dando lugar a bicarbonato cálcico, que vuelve a ser soluble en agua.Así se desvanecen las eflorescencias en la intemperie.

Está claro que también agentes ácidos de la atmósfera, por ejemplo, el anhídridosulfuroso, provocan la disolución de los sedimentos cálcicos de la superficie del hormigón.Las investigaciones han puesto de manifiesto que, en el clima industrial, las eflorescenciasdesaparecen más rápidamente que en el aire puro del clima marítimo o andino.

La mayor parte de las eflorescencias puede quitarse por medio de un escobilladoseco seguido de un lavado con agua abundante. Los depósitos más difíciles puedenrequerir el uso de un removedor de eflorescencias patentado. Es importante realizar una

prueba inicial del producto en una pequeña sección del hormigón para determinar elimpacto visual de la solución de limpieza, ya que el uso de limpiadores ácidos puedeafectar la apariencia del hormigón coloreado.

2.6.2 El color amarillento Otro factor en el intemperismo es que el hormigón puede tornarse amarillo con eltiempo. El impacto del amarillamiento es más notable en el hormigón no coloreado oligeramente pigmentado que en el hormigón con alta dosis de pigmento. Aunque el cambiode color es muy ligero, de todos modos puede ser una consideración a tener en cuentacuando se trata de igualar nuevos materiales a la construcción vieja.

Especialmente delicado a esta situación es el hormigón coloreado de azul. En estecaso el amarillamiento da la sensación de viraje de color hacia el verde.

2.6.3 EROSIÓN.

A lo largo del tiempo, la apariencia de una estructura puede cambiar debido aldesgaste de la superficie del hormigón. En el hormigón nuevo, la pasta de cementocoloreado, cubre con una capa cada grano de arena o pedazo de agregado, y el color totaldel hormigón está determinado principalmente por la pigmentación. A medida que la pasta de cemento se erosiona o se desgasta, la arena y elagregado se hacen visibles en la superficie y pueden influir en el color total del hormigón.Cualquier cambio en la textura del material afectará también la apariencia. Si el hormigónva a estar sujeto a aguas corrientes, arena soplada por el viento, a tránsito vehicularpesado u otras condiciones que puedan causar un desgaste acelerado y no uniforme, sedebe evaluar la apariencia del hormigón por la intemperie, así como el color en la obranueva.

2.6.4 SELLADORES DE SUPERFICIE.

Para la retención óptima de color, se debe considerar la aplicación de un repelenteal agua o un sellador a la superficie del hormigón. Un repelente o un sellador de buenacalidad reduce el potencial del hormigón para ensuciarse o mancharse, y hace más fácil sulimpieza. Al reducir la penetración de la humedad a través de la cara del hormigón, losrepelentes o selladores pueden reducir también las eflorescencias.

Los selladores brillosos pueden crear una apariencia mojada que oscurece el coloraparente del hormigón. Otros selladores pueden conseguirse en acabado mate. En general,los selladores no deben aplicarse hasta después que el hormigón se haya curado por lomenos 28 días, que se haya quitado la eflorescencia y que se le haya dado una limpiezageneral. Sin embargo con o sin repelentes al agua o selladores, el hormigón coloreadoproporcionará años de servicio y buena apariencia. Si se desea, un fregado ocasional conun detergente suave seguido de un enjuague completo y cuidadoso con agua limpia, estodo lo que se requiere para mantener limpio el hormigón y darle su mejor apariencia.

En la figura Nº 2.10 se puede apreciar cómo un simple lavado permite unaexcelente recuperación del color al eliminar suciedad, eflorescencias y otros.

3. EL HORMIGON ESTAMPADO

El hormigón estampado es una técnica utilizada desde hace muchos años enEstados Unidos y más recientemente en Europa, Asia y Latinoamérica. Se utilizaprincipalmente en pisos de hormigón, aunque últimamente esta técnica se ha extendido alos revestimientos verticales.

El pavimento de hormigón impreso, en primer lugar, es un pavimento continuo, loque conlleva todas las ventajas de este tipo de pavimento (sin problemas de asentamiento,no tiene piezas sueltas, etc.).

En segundo lugar, es un pavimento de hormigón, con las características intrínsecasreconocidas de éste: resistencia definida, durabilidad, armadura según definición previa,resistencia ilimitada a cambios climáticos y gran resistencia a los agentes químicos.

En tercer lugar, lleva un tratamiento superficial que suple las pocas deficiencias delhormigón armado, es decir, aumenta cinco veces su resistencia a la abrasión y lleva uncurado superficial que cierra la superficie, dejando transpirar el poro del hormigón, con loque evita la eflorescencia; y por último con unos moldes semejantes a piedra inglesa,pizarra de sillar, adoquín viejo, guijarro francés, etc., con tonalidades de coloressemejantes a la realidad, se consigue un aspecto y/o textura natural. [17]

3.2 MATERIALES.3.2.1 HORMIGÓN.

El hormigón utilizado para este tipo de pavimentos obedece a las característicasestablecidas en la normativa actual de hormigón para pavimentos, más algunascaracterísticas especiales enfocadas a permitir el estampado de la superficie. Éste debe sersiempre homogéneo, uniforme y no segregable. La dosis de cemento más habitualmente recomendada para pavimentos dehormigón estampado es de 360 kg/m3. [18]

A la mezcla se le incorpora aire para lograr aumentar la docilidad, ya que serequiere trabajar con un asentamiento de cono de Abrams de 7 cm, dependiendo de lamedida de los agregados y de la relación agua/cemento. Además, el incorporador de airetiene la ventaja de reducir la exudación respecto a igual cono conseguido sólo con agua.

Cualquier hormigón utilizable para piso, puede estamparse. El principalinconveniente es la utilización de mayor cantidad de color endurecedor que se debe utilizarpara absorber la mayor cantidad de agua de exudación que existirá en la superficie. Lanorma es utilizar un hormigón con la menor cantidad posible de agua que permita unatrabajabilidad adecuada, lo que también dependerá del estado del clima, que dará mayor omenor tiempo para el estampado. [19]

La relación agua/cemento no debe ser superior a 0,55. Los hormigones conrelaciones agua/cemento mayor presentan, en general, mayor peligro de fisuración porretracción y peores resistencias, tanto mecánicas como al desgaste superficial. Paracontrolar las fisuras por retracción del pavimento se incorporan fibras a la mezcla. El hormigón debe contener agregado con un tamaño máximo nominal de 10 mm,para evitar que un agregado grueso provoque daños en la superficie. Se recomienda lautilización de árido de canto rodado.

El espesor de la carpeta de hormigón varía de acuerdo a los requerimientos deresistencia y al tipo de capa de apoyo sobre la cual se va a colocar. Los valores máscomúnmente utilizados son: e = 6 cm, si el pavimento va sobre un radier preexistente, sinpuente de adherencia; e = 8 cm para pavimentos de uso peatonal colocados sobre terrenoscompactados y e = 12 cm para uso vehicular sobre terrenos compactados. En el caso desuelos mal compactados se utiliza malla ACMA.

3.2.2 COLOR ENDURECEDOR. El color endurecedor es un polvo compuesto por agregados de cuarzo de sílice degrado especial, cemento y pigmentos inorgánicos que no reaccionan en forma contraria alproceso químico del fraguado del hormigón. Esta composición aumenta el grado deresistencia a la abrasión superficial entre un 20 y 25% evitando el descascaramiento delhormigón estampado, baja la relación agua/cemento en la superficie, colorea de manerauniforme el hormigón y lo hace fotorresistente y álcali resistente.

3.2.3 DESMOLDANTE. El desmoldante está elaborado a partir de óxido de hierro y colorantes químicosque lo hacen un producto hidrófobo. Esta fórmula provoca una película húmeda sobre elcolor endurecedor evitando la exudación del hormigón con lo que se contribuye al procesode curado. Así también, impregna el color en zonas de boquillas y hendiduras profundas,lo cual da la apariencia de pátina al diseño empleado. No se contrapone a la reacciónquímica del hormigón, acelerando este proceso y formando una membrana de curado.

3.2.4 MOLDES O PATRONES.

Pueden ser de plástico, metálicas, o incluso con rodillos. Sin embargo, actualmentelas más usadas son las de poliuretano y silicona, ya que permiten una mejor terminaciónsuperficial y facilitan su retiro de la zona estampada. Se encuentran en unidadesindividuales de 50x50 y 150x50 centímetros. Además, cada juego de molde cuenta con unset de herramientas pequeñas que permiten la terminación perfecta de bordes y esquinas.

Los moldes pueden imprimir en el hormigón forma y textura o sólo alguna forma.

3.2.5 SELLO ACRÍLICO. El sello es un producto líquido que está elaborado a base de solventes con resinasacrílicas y diseñado para penetración profunda. Este producto sella todos los poros de la

superficie del hormigón y otorga un brillo natural al piso terminado. Después de suaplicación, la superficie estampada es resistente a salpicaduras de sales, ácidos, álcalis,rayos ultravioleta y a las abrasiones húmedas o secas. Además, este pavimento se haceimpermeable al estampado de grasas y aceites, aguas ácidas y cualquier agente que lleguea manchar el hormigón.

3.3 PROCESO CONSTRUCTIVO.

Sobre la sub-base o base compactada, una capa nivelante de arena de 2 cm deespesor máximo, la que debe humedecerse antes del hormigonado. Los moldes lateralesse afianzan mediante estacas de fierro de largo conveniente, verificando que sualineamiento transversal y longitudinal esté de acuerdo al proyecto, para conseguir que lospavimentos tengan las dimensiones de anchos y pendientes especificadas. Ver figura Nº3.1 A. También es posible realizar un hormigón estampado sobre un pavimento yaexistente.

El hormigón se vacía directamente desde los medios de transporte a la canchapreparada,sin producir segregación o alteraciones graves. La distribución se realizamanualmente (a pala) o mediante un esparcidor que forma parte del tren pavimentador.Una vez colocado el hormigón, se nivela y allana con herramientas metálicas. La mezclano se vibra para evitar que quede exceso de fino en la superficie. Ver figura Nº 3.1 B.

El proceso de tratamiento especial comienza con la aplicación del colorendurecedor sobre la superficie. El material viene listo para utilizarse. Antes de suaplicación se debe eliminar los grumos, sin perder material.

El color endurecedor se aplica espolvoreándolo de manera uniforme sobre elhormigón allanado, ocupando en una primera etapa el 75% del material e incorporándoloa la superficie en un solo sentido, mediante la utilización de llanas metálicas. Serecomienda no pasar la llana en exceso, dado que el color puede mancharse. Ver figura Nº3.1 C.

En una segunda etapa se aplica el 25% restante del material, el cual se incorpora ala superficie en sentido contrario al de la primera mano. Después de esta aplicación, lasuperficie deberá tener un coloreado parejo y uniforme, a menos que, por requerimientosdel proyecto, se quiera obtener una superficie con una gama de varios colores a la vista, loque es muy usual, ya que con esto se consigue una apariencia casi idéntica a las piedrasnaturales. De no ser así, es necesaria una aplicación liviana de hormigón que deberá pulirsecon las llanas empleadas.

Es importante aplicar el color endurecedor a una distancia no mayor a 20 cm dealtura, ya que el viento puede arrastrar el producto fuera de la superficie a colorear. Unavez fraguado el hormigón, la integración del color a éste es muy difícil.El colorendurecedor tiene un rendimiento de 2,7 kg/m2.

Una vez que la losa ha tomado el color básico y ha desaparecido el brillo del aguade la superficie, se aplica, también mediante espolvoreo manual el desmoldante, cuyasfunciones son: impedir que los moldes se adhieran al hormigón, permitiendo un rápidotrabajo de estampado, por lo cual se debe tener especial cuidado de que toda la superficiecoloreada esté completamente cubierta por el agente. Se incorpora en algunos sectores alcolor original, dando una apariencia natural y marcando las juntas y desniveles de losmoldes con sombras que realzan estéticamente el conjunto y forma una barrera de vaporpara el curado perfecto del hormigón.

En su aplicación es importante proteger las superficies colindantes para nomancharlas y evitar una limpieza posterior, así como también la integración de esteproducto en las zonas donde el estampado se realizará en forma inmediata, es decir, dos otres metros por delante de los moldes ya colocados en el hormigón. Al ser éste unproducto químico, provoca juntas frías en el hormigón de manera inmediata y acelera elproceso de fraguado. Si se sigue esta recomendación, es fácil impedir que los agentesexternos marquen el piso, acelerar el fraguado del hormigón y evitar manchar condesmoldante el piso coloreado con el color endurecedor. Se aplica a razón de 0,12 kg/m2.

A continuación se estampa el pavimento con los moldes, los que se aplican a lasuperficie en piezas que encajan perfectamente una con la otra, de modo de no dejarninguna abertura entre ellos, que van formando una plataforma de trabajo que permite iravanzando y retirando las piezas que van quedando atrás, colocándolas adelante mientrasse pisa sobre las primeras, logrando de esta manera, que la plataforma de trabajo sea móvilen el hormigón en estado plástico.

La fuerza de compresión para estampar se ejerce con pisones de mano sobre losmoldes. La experiencia de la mano de obra determinará la fuerza que se aplicará con elpisón de mano en virtud del estado plástico del hormigón, pero en general sólo basta conel peso de un operario, Ver figura Nº 3.1 D. Es importante dar el primer golpe en lasjuntas de los moldes con el fin de guardar los niveles del piso y posteriormente golpear elresto del molde de manera uniforme. Los moldes se retirarán sin arrastrarse sobre lasuperficie para conservar la textura. Al quitarlos es posible reparar los detalles necesarios.[19]

En caso de desprendimiento de lechada en las juntas de los moldes, si el hormigónaún conserva agua en su superficie, es muy común que ésta se levante de maneraperpendicular al piso. Su reparación se hace mediante presión de la herramienta indicadaen las boquillas que presentan la rebaba del hormigón, integrándola nuevamente a lasuperficie y ocultándola.

El caso de desprendimiento de la lechada del hormigón en la textura del molde, sedebe igualmente al estado del hormigón. Para su reparación, se colocarán las herramientasdenominadas pieles y se ejercerá presión a mano, logrando con esto conservar la texturadel diseño. Para ambos casos después de realizar las reparaciones, es necesario cubrirestas áreas con desmoldante.

Se recomienda tener un ayudante para el estampador sobre los moldes, para queacarree y suministre las herramientas de reparación, pisón de mano, agente desmoldante, ypara que ayude al levantamiento y colocación de moldes en otro tramo. También pararealizar las tareas de reparación, en caso de ser necesarias, para que el estampador nointerrumpa su trabajo.

Por lo anteriormente expuesto se debe tener en cuenta, que el hormigón tiene sutiempo de estampado y no espera, por lo que estos trabajos deberán realizarse de maneraeficiente y de acuerdo con el tiempo de fraguado del hormigón. En caso de que la mano deobra no tenga la experiencia suficiente se recomienda realizar el trabajo en superficies deno más de 25 m2. Una cuadrilla compuesta por un jefe de obra, un estampador conexperiencia y cuatro ayudantes para la colocación y allanado del hormigón, logranestampar al día entre 100 y 150 m2 dependiendo de las características de la obra.

Terminado este proceso el hormigón se deja fraguar por tres a cuatro días. Unavez concluidos, se realiza el proceso de lavado de la superficie estampada, previo retirodel exceso de desmoldante sobre ésta con barrido normal. La superficie se lavará con aguaa presión de manguera y escobillando de manera liviana mediante una escoba de cerdasduras y cortas, cuidando de no ejercer demasiada presión sobre hendiduras profundas yboquillas, con el fin de no retirar el desmoldante que proporciona en estas zonas uncontraste de tonalidad. Ver figura Nº 3.1 E.

Todo el proceso concluye con la aplicación del sellador acrílico, el cual se deberealizar sobre superficies completamente secas y limpias, ver figura Nº 3.1 F. El productoviene listo para ser colocado y se aplica con el uso de rodillos de la misma manera que sehace con las pinturas para muros. De la cantidad de capas de sellador que se aplique,dependerá el brillo de la superficie. Ver figura Nº 3.1 G. Su rendimiento es de 0,23 l/m2.

Para aliviar la tensión en los pavimentos, las que se generan por cambiosdimensionales debido al paso de hormigón fresco a endurecido y a las variaciones detemperatura y estado higrométrico, se deben realizar juntas de contracción, las cualesdeben ejecutarse antes de que las deformaciones superen la capacidad de deformación delhormigón. Las juntas se pueden ejecutar en el hormigón fresco o en el hormigónendurecido; para no afectar la estética del diseño éstas se pueden disponer de modo quequeden ocultas en éste. Cuando sea necesario se deben sellar las juntas, proceso que serealizará antes de la entrega al tránsito y previa limpieza con las herramientas adecuadas yaire comprimido; la junta debe estar seca al momento de aplicación del sellante. [20]

A.- Preparación del terreno. B.- Nivelación yallanado.

C.- Espolvoreo manual. D.- Estampado delhormigón.

E.- Limpieza delhormigón. F.- Sello acrílico.

G.- Piso terminado.

Figura Nº 3.1 Secuencia de proceso de construcción de un pavimento de hormigónestampado y coloreado. [17]

3.4 APLICACIONES.

La técnica del hormigón estampado es aplicable a revestimientos y pavimentos,destacando su uso en andenes, estacionamientos, calles residenciales, vías peatonales yvehiculares, pisos interiores, veredas, bordes de piscina, plazas, parques, recuperación desitios históricos, etc.

3.5 VENTAJAS.

Eliminación de la necesidad de construir un contrapiso, carpeta de nivelación,adhesivos y pastinas.Elimina la necesidad de extraer materiales naturales no renovables comogranitos y lajas.Gran velocidad de realización de la obra.Resistencia y durabilidad con una bella terminación.Mínimo o nulo mantenimiento. Con la aplicación de sellador acrílico serecupera la apariencia y brillo inicial, los que se deterioran levemente con elpaso de los años.Posibilidad infinita de combinaciones de patrones de estampado y colores.Inexistencia de sobrantes y recortes.Total libertad de diseño, sin problemas de colores o formas difíciles.Personalización de los proyectos.Superficie impermeable, con gran resistencia a los rayos UV, manchas dehumedad, ácidos, combustibles y aceites de todo tipo.Eliminación del acarreo de materiales a lugares lejanos o de difícil acceso.Además entrega la posibilidad de repetir patrones de pavimentos conmuchísimos años de instalación. [19]

4.1 METODOLOGIA EXPERIMENTAL.

La metodología experimental tiene como fin determinar una serie de pasos oacciones que permitan estudiar de manera eficiente los efectos de la adición de pigmentoen las propiedades del hormigón. Ella se logra a través de un programa experimental, elcual, parte con el diseño del experimento a realizar. El diseño experimental tiene por objetivo determinar el efecto producido por laclase de cemento, marca de pigmento, color y porcentaje de aplicación de éste (variablesindependientes) en las propiedades del hormigón, tanto en estado fresco como endurecido(variables dependientes). Además, el diseño del experimento determina la cantidad demezclas a realizar y el tipo de análisis estadístico con que se procesarán los resultados.

El paso siguiente es la caracterización de las propiedades de los componentes de lamezcla. Los ensayos realizados a las gravas y arenas se detallan más adelante; el cementoy los pigmentos no se ensayaron, ya que sus propiedades se obtuvieron por certificaciónde los fabricantes.

Una vez caracterizados los componentes de la mezcla se dosificaron mediante elmétodo ACI Modificado. Para ello, se busco establecer los requisitos de modo que elhormigón fuese representativo de los utilizados comúnmente en el pais.

Terminada esta etapa se realizaron las mezclas para determinar las propiedades delhormigón, con y sin pigmento, en estado fresco y endurecido. Una vez obtenidos losresultados de estos ensayos se realizó el análisis estadístico de los datos, para finalmenteformular las conclusiones y recomendaciones del estudio.

4.2 DISEÑO EXPERIMENTAL.

Un experimento diseñado es una prueba o serie de pruebas en las cuales se inducencambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema, de manera quesea posible observar e identificar las causas de los cambios en la respuesta de salida.

El diseño estadístico de experimentos es el proceso de planear un experimento paraobtener datos apropiados, que pueden ser analizados mediante métodos estadísticos, conobjeto de producir conclusiones válidas y objetivas. Se requiere de un enfoque estadísticodel diseño de experimentos para obtener conclusiones significativas a partir de los datos.La metodología estadística es el único enfoque objetivo para analizar un problema queinvolucre datos sujetos a errores experimentales. Así que hay dos aspectos en cualquierproblema experimental: el diseño del experimento y el análisis estadístico de los datos.Estos dos temas están estrechamente relacionados, ya que el método de análisis dependedirectamente del diseño empleado.

El objetivo del desarrollo de esta serie de experimentos es medir el cambio en lasvariables de resistencia, docilidad, densidad, tiempo de fraguado y contenido de aire quegenera en un hormigón la adición de pigmento.

Las variables independientes en este estudio serán la clase de cemento, el tipo depigmento y el porcentaje de adición de este último. Se trabaja con cemento Portlandpuzolánico y siderúrgico, ambos de grado corriente. Con pigmento en polvo de tresfabricantes, que en total suman siete colores (uno blanco, tres amarillos y tres rojos) losque se utilizan en porcentajes, respecto al peso seco de cemento de 3% y 5%, excepto elcolor blanco que se utilizará en un 5% y 7%.

Por las características particulares de este estudio, es el diseño “factorial” el quemás se acomoda a este modelo, ya que, son éstos los más eficientes para el tipo deexperimento aquí planteado. Por diseño factorial se entiende aquel en el que se investigantodas las posibles combinaciones de los niveles de los factores de cada ensayo completo oréplica del experimento. El efecto de un factor se define como el cambio en la respuestaproducida por un cambio en el nivel del factor.

Este experimento corresponde a un diseño factorial general de 2*3*7*4, es decir,existen cuatro variables independientes, la primera con 2 niveles, la segunda con 3, latercera con 7 y la cuarta con 4 niveles.

Para el análisis de los resultados pueden aplicarse las técnicas usuales del análisisde variancia, ya que se cumplen la propiedad de ortogonalidad de los efectos principales yde las interacciones. Es decir, el factorial es balanceado puesto que se considera el mismonúmero de observaciones o réplicas para cada mezcla. [21]

La cantidad de réplicas fabricadas para este estudio es de dos, que es el mínimoestablecido para poder realizar el estudio estadístico

Tabla Nº 4.1 Diseño del experimento.Cemento C 1 C 2

% Pigmento 0 3 5 7 0 3 5 7Patrón - - - - - -

M 1 Amarillo - - - -Rojo - - - -

M 2 Blanco - - - -M 3 Amarillo 1 - - - -

Rojo 1 - - - -Amarillo 2 - - - -Rojo 2 - - - -

Los puntos ( ) indican las mezclas a realizar, las que incluyendo las réplicas dan untotal de 60 mezclas. Inicialmente sólo se consideró la adición de pigmento en 3% y 5%.Sin embargo, se detectó que la incorporación de pigmento blanco en un 3% presenta unnulo efecto en el color del cemento gris, por lo que se decidió elevar sus porcentajes deaplicación a un 5% y 7%, que además, coincide con los porcentajes utilizados usualmentepara este tipo de pigmento. Debido a la limitada cantidad de pigmento disponible para elestudio no fue posible utilizar un 7% de adición de pigmentos rojos y amarillos.4.3 ENSAYOS A LOS MATERIALES.

4.3.1 CEMENTO.

En el caso particular de este estudio se utiliza cemento Portland Puzolánico, demarca comercial Polpaico Especial, y un cemento Siderúrgico, de marca comercial BíoBío Especial, ambos de grado corriente. Las características generales de cada uno de estoscementos se presentan en las tablas Nº 4.2. [22] [23]

Las principales diferencias entre ambos cementos se aprecian en los tiempos defraguado, siendo considerablemente menor el cemento Bío Bío, además este último poseeun menor tamaño de partícula, lo que puede determinar importantes diferencias entre losresultados obtenidos entre ambos cementos.

Tabla Nº 4.2 Especificaciones cementos Polpaico y Bío Bío.

Especificaciones Polpaico especial Bío Bío especialTipo Portland

Puzolánico Siderúrgico

Grado corriente Grado corriente

Fraguado inicial (min) 230 165Fraguado final (min) 290 215

Finura (Blaine) 3910 4040Peso específico 2,87 3,00

Densidad aparente (kg/dm3) 1,21 -

No se contempla la realización de ensayos a los cementos, ya que sus propiedadesse obtienen mediante la certificación realizada en los laboratorios propios de cadafabricante. Los datos particulares de los cementos utilizados en el estudio se presentan enla tabla Nº 5.5.

4.3.1.1 DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL.

La determinación de la consistencia normal de los cementos se basa en laresistencia que opone la pasta de cemento a la penetración de la sonda Tetmayer. Elprocedimiento utilizado es el que se describe en la Norma chilena 151 [24].

4.3.1.2 MÉTODO DE DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO DE LAPASTA DE CEMENTO.

La determinación del tiempo de fraguado del cemento se detalla en la Normachilena 152 [25]. Se basa en la resistencia que pone la pasta de cemento a la penetraciónde la aguja del aparato de Vicat.

4.3.2 AGUA.

Para este estudio se utilizó agua potable la, que según la NCh1498.Of82 [26],puede utilizarse sin verificar su calidad.

4.3.3 ADITIVOS.

Este estudio considera la utilización de un aditivo plastificante reductor de agua, de nombre comercial “Plastiment H.E. Sika”. Se utiliza como reductor de agua a razón de0,4%, de acuerdo a la recomendación del fabricante, aumentando con esto la relación

agua/cemento de la mezcla. Con este porcentaje de aplicación se obtiene una reducción deun 7% en la dosis de agua. [27]

4.3.4 PIGMENTOS.

El estudio considera la utilización de siete colores de pigmentos, provenientes detres químicas, dos nacionales y una extranjera. De estos colores seis corresponden aóxidos de hierro, rojo y amarillo, y uno a dióxido de titanio que proporciona el colorblanco. El pigmento blanco utilizado es un Dióxido de Titanio rutílico de propósitosmúltiples, elaborado mediante el proceso cloruro para aplicaciones de recubrimiento, tantoen interiores como exteriores. Se trata de un polvo seco y fino, sus propiedades sepresentan en la tabla Nº 4.3.

En la tabla se observa que los valores están dentro de los rangos generalesestablecidos para el pigmento blanco de dióxido de titanio, sin embargo el porcentaje depeso mínimo de TiO2 está por debajo del mínimo exigido por la Norma Británica 1014.Llama la atención la presencia de sílica amorfa. Si bien el porcentaje es bastante bajo, esconocida la característica expansiva del compuesto. Se aprecia también que el color esprácticamente blanco puro, según la coordenada colorimétrica L*.

Tabla Nº 4.3 Propiedades físicas del dióxido de titanio.

PropiedadTiO2, % peso mínimo 91Alúmina, % peso 4,3Sílica amorfa, % peso 1,4Peso específico 4,0Tratamiento orgánico NoColor CEI L* 99,8Tamaño promedio de la partícula, μ 0,42Absorción de aceite % 16,1PH 8,1Resistencia a 30º C (1000 Ohm) 10Subtono al negro carbono 11,7

El pigmento rojo y amarillo es un óxido de hierro elaborado mediante el procesode oxidación de chatarra. Su principal aplicación es en prefabricados de hormigón. Aligual que el pigmento blanco, se presenta en forma de polvo seco y fino. Sus propiedades

se presentan en la tabla Nº 4.4.

Tabla Nº 4.4 Propiedades físicas del óxido de hierro.Propiedad

Fe2O3, % peso mínimo 92 – 99Peso específico 3 – 4,1Absorción de aceite % 20 – 40Humedad % 0,5 – 1,0PH 3,5 – 8,0Sales solubles % 0,3 – 0,5Residuo en 45 μ % 0,02 – 0,03

Es importante destacar que los datos de las propiedades de los colores rojo yamarillo se obtuvo de forma no documentada de parte de los fabricantes.

En la información presentada en la tabla de los óxidos de hierro cumplen con losporcentajes mínimos de Fe2O3 de la Norma Británica 1014. Poseen un alto poder deabsorción tal como lo establece la teoría, por lo que se espera que provoquen descensosen los valores de asentamiento de cono de Abrams.

4.3.5 ÁRIDOS.

4.3.5.1 DETERMINACIÓN DEL MATERIAL FINO MENOR A 0,080 mm.

Se hizo de acuerdo a lo establecido en la NCh 1223 [28

4.3.5.2 TAMIZADO Y DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA.

La determinación de la distribución granulométrica de los áridos se realizópor tamizado respetando el procedimiento establecido en la NCh 165 [29]. La muestraseca se tamizó utilizando los tamices de la serie preferida, tomando como dato la masaretenida en cada uno de ellos. Con esta masa retenida se determinó los porcentajesparciales retenidos y los acumulados que pasan, con los cuales se obtiene el módulo definura y los tamaños máximo absoluto y nominal de los áridos.

4.3.5.3 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE DE LOS ÁRIDOS.

El proceso para la determinación de la densidad aparente suelta y compactada delos áridos se realizó de acuerdo a lo establecido en la NCh 1116. [30]

4.3.5.4 DETERMINACIÓN DE LAS DENSIDADES REAL Y NETA Y DE LA

ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS ARENAS.

Este ensayo se realizó bajo lo establecido por la NCh 1239. [31]

4.3.5.5 DETERMINACIÓN DE LAS DENSIDADES REAL Y NETA Y DE LA

ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS GRAVAS.

Se efectuó de acuerdo a lo establecido en la NCh 1117 [32].

4.3.5.7 HUMEDAD Y ESPONJAMIENTO.

Para determinar la humedad de las muestras de áridos se seleccionó una muestrarepresentativa, la cual se pesó en estado húmedo, luego se secó hasta masa constante.

4.3.5.8 DETERMINACIÓN COLORIMÉTRICA DE LA PRESENCIA DEIMPUREZAS ORGÁNICAS EN LAS ARENAS PARA HORMIGONES.

Para determinar la presencia de impurezas orgánicas, se utilizó la NCh 166 [34].

4.4 DOSIFICACIÓN.

Los hormigones utilizados en este estudio, han sido dosificados de acuerdo a loestablecido en la metodología de dosificación del ACI Modificado. Este métodocorresponde a una adaptación del ACI 211.1-81 a la realidad de los materiales chilenos.

La dosificación se realiza para obtener un hormigón normal de resistenciacaracterística especificada de 25 MPa, con un nivel de confianza del 90% y unasentamiento de cono de 10 cm, para lo cual se utilizarán dos cementos de gradocorriente, Portland puzolánico y siderúrgico, y áridos obtenidos de pozos ubicados en lazona sur-oriente de Santiago. Se contempla la utilización de un aditivo plastificante comoreductor de agua.

4.5 FABRICACIÓN DE LA MEZCLA.

Las diferentes mezclas se amasaron de acuerdo a las recomendaciones realizadaspor los fabricantes de pigmentos y algunos estudios realizados en esta línea [37]. Elmétodo más recomendado es el método por vía seca, al que se asocia un mayor

aprovechamiento del poder de coloración del pigmento, optimizando costos y logrando unhormigón de color uniforme al romper los aglomerados de pigmento.La mezcla por vía seca consiste en poner en la mezcladora los agregados gruesos secos,adicionar el pigmento y mezclar. Así los agregados hacen de medio de molienda y rompenlos aglomerados de pigmento, logrando que éste se incorpore a la mezcla. Posteriormentese agrega el cemento, la arena y finalmente el agua. [38]

Una vez que se adiciona el agua a todos los componentes que están en la betonera,se siguen las recomendaciones de tiempo de mezclado dadas por la NCh 1018. [39 ]

4.6 CONFECCIÓN Y CURADO DE LAS PROBETAS.

Una vez vertido el hormigón sobre el recipiente de muestreo, metálico ypreviamente humedecido, se remezcló la muestra con pala antes de rellenar los moldespara la ejecución de los ensayos, según NCh 171. [40]

Terminado su enrasado y alisado, las probetas se colocaron en la sala de curado,cubiertas con láminas de polietileno hasta completar un tiempo de 20 horas, posterior alcual se desmoldaron y sumergieron en agua saturada con un 3% de cal, hasta cumplir lasedades requeridas para los ensayos.. [41]

4.7 ENSAYOS AL HORMIGÓN.

4.7.1 ENSAYOS AL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO.

4.7.1.1 DETERMINACIÓN DEL ASENTAMIENTO DE CONO DE ABRAMS.

El asentamiento de cono del hormigón se determina por el método establecido enla NCh 1019. [42]

4.7.1.2 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE DEL HORMIGÓN.

La Densidad aparente se determinó de acuerdo a la NCh 1564. [43]

4.7.1.3 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE.

La metodología de ensayo se describe en detalle en la NCh 2184. [44]

4.7.2 ENSAYOS AL HORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDO.

4.7.2.1 ENSAYO DE COMPRESIÓN DE PROBETAS CÚBICAS.

Este ensayo se realizó de acuerdo a la NCh 1037. [45]

4.7.2.2 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD REAL SATURADA Y DENSIDADREAL SECA.

El ensayo se realizó según la NCh 2186. [46]

5. RESULTADOS Y COMENTARIOS

5.1 ENSAYO DE LOS ÁRIDOS.

5.1.1 GRANULOMETRÍA DE LOS ÁRIDOS.

En las tablas Nº 5.1, 5.2 y 5.3 se presentan los resultados obtenidos para ladeterminación granulométrica de la arena y la grava.

Tabla Nº 5.1 Tamaño de la muestra de ensayo.

Masa inicial(g)

Masa final (g)

Diferenciaporcentual

Grava 3060 3050 0,33Arena 794 792 0,28

Tabla Nº 5.2 Distribución granulométrica de la arena.

Aberturatamiz (mm)

Masaretenida (g) %Retenido % Acumulado

que pasa en peso10 0 0 1005 28,2 4 96

2,5 216,3 27 691,25 159,3 20 490,63 195,4 25 250,315 42,6 5 190,16 128,7 16 3

R 21,3 3 0Total 791,8 100 -

Tamaño máximo absoluto = 10 mm.Tamaño máximo nominal = 5 mm.

Módulo de finura = 3,29.

Tabla Nº 5.3 Distribución granulométrica de la grava.

Aberturatamiz (mm)

Masaretenida (g) %Retenido % Acumulado que

pasa en peso40 0 0 10020 1,91 62 3810 1,05 34 35 0,09 3 0

2,5 0 0 0R 0 0 0

Total 3,05 100 -Tamaño máximo absoluto = 40 mm.Tamaño máximo nominal = 40 mm.Módulo de finura = 7,59.

De los valores presentados en la tabla Nº 5.1 se puede concluir que los áridoscumplen lo establecido en el punto 10.1 de la NCh 165, respecto a las diferenciasporcentuales aceptada para la masa inicial y final utilizadas en la determinacióngranulométrica.

La distribución granulométrica presentada en la tabla Nº 5.2, correspondiente a laarena, corresponde al tipo granulométrico 3, medio o normal, según lo establecido en elanexo B de la NCh 163. Este tipo de arenas se usa en la elaboración de hormigones detipo corriente, que es el tipo de hormigón que se desea obtener en este estudio.

En el gráfico Nº 5.1 se presentan las curvas granulométricas establecidas por laNorma chilena y la curva granulométrica del árido combinado utilizado en el estudio.

Gráfico Nº 5.1 Curvas granulométricas recomendadas en NCh163.Of79 para áridocombinado tamaño máximo Da=Dn=40 mm.

Del gráfico se desprende que la curva granulométrica del árido utilizado seencuentra entre las curvas A y B, zona preferida de acuerdo a lo establecido en la tabla Nº5 del anexo B de la NCh 163. Sin embargo, existe una diferencia apreciable entre el áridofino y grueso, debido a que este último posee una granulometría más gruesa acercándosefuertemente a la curva A, mientras que la granulometría de la arena se define justo en elcentro de la zona preferida.

5.1.2 DENSIDAD E ÍNDICE DE HUECOS DE LOS ÁRIDOS.

En la tabla Nº 5.4 se presenta los valores obtenidos en los ensayos de densidad y elíndice de huecos mínimo y máximo calculados para los áridos.

Los resultados corresponden al promedio aritmético obtenido de dos ensayos amuestras gemelas. Los valores para cada una de ellas no difieren entre sí en más de 30kg/m3 para las densidades, 0,3% para la absorción de las gravas y 0,4% para la de lasarenas.

Tabla Nº 5.4 Densidades e índice de huecos de los áridos.Propiedades Arena GravaDensidad real del árido sss kg/m3 2630 2730Densidad real del árido seco kg/m3 2570 2700

Densidad neta kg/m3 2750 2780Densidad aparente suelta kg/m3 1630 1630Densidad aparente compactada kg/m3 1700 1690

Huecos mínimo % 34 60 Huecos máximo % 37 60 Absorción de agua % 2,6 0,92

5.1.3 IMPUREZAS ORGÁNICAS.La comparación visual de la muestra de arena ensayada con la solución patrón,

revela que la arena utilizada no contiene impurezas orgánicas

5.2 CEMENTO. Se presentan los datos técnicos de los cementos, certificados por los fabricantes.

Tabla Nº 5.5 Características químicas y físicas de los cementos.Análisis químico

Polpaico Bío BíoCaO 42,2% 51%SiO2 35,9% 27,8%

Al2O3 7,2% 8,4%Fe2O3 2,9% 1,8%MgO 2,6% 4,8%SO3 1,1% 1,3%K2O 1,1% -Na2O 2,0% -

Pérdida por calcinación 3,1% 2,3%Residuo insoluble 29,5% 0,6%

Propiedades físicasFinura Blaine 4330 cm2/g 4440 cm2/g

+45 μ 5,6% -Fraguado inicial 180 min 170 minFraguado final 250 min 220 min

Consistencia normal 32,4% -Peso específico 2,864 3,000

5.3 DOSIFICACIÓN.

Los materiales componentes de cada amasada se detallan en la tabla Nº 5.6. Dichascantidades contienen las correcciones por humedad y rendimiento.

Tabla Nº 5.6 Resumen de la dosificación corregida por contenido de humedad de áridosMezcla Materiales con correcciones

Agua

LCemento kg

Grava

kg

Arena

kg

Aditivo

lPigmento kg

Densidad aparente frescakg/m3

C1 4,69 10 33,35 23,93 0,04 0,00 2446

C1M1A13

6,45 13,34 44,42 31,76 0,05 0,40 2486

C1M1A15

7,35 13,34 44,35 30,88 0,05 0,70 2463

C1M1R13

6,45 13,34 44,42 31,76 0,05 0,40 2476

C1M1R15

6,45 13,34 44,42 31,76 0,05 0,70 2446

C1M2B15

7,35 13,34 44,35 30,88 0,05 0,70 2475

C1M2B17 7,35 13,34 44,35 30,88 0,05 0,90 2470

C1M3A13

8,62 13,34 44,42 31,76 0,06 0,50 2451

C1M3A15

8,62 13,34 44,42 31,76 0,06 0,80 2447

C1M3R13

8,62 16,67 55,47 39,20 0,06 0,50 2409

C1M3R15

8,92 16,67 55,36 39,06 0,06 0,80 2417

C1M3A23

8,92 16,17 55,36 39,06 0,06 0,50 2398

C1M3A25

8,92 16,17 55,36 39,06 0,06 0,80 2423

C1M3R23

8,43 16,67 55,45 39,44 0,06 0,50 2427

C1M3R25

8,43 16,67 55,45 39,44 0,06 0,80 2425

C2 8,35 16,67 53,21 37,02 0,06 0,00 2455

C2M1A13

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,50 2416

C2M1A15

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,83 2472

C2M1R13

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,50 2452

C2M1R15

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,83 2456

C2M2B15

8,35 16,67 53,21 37,02 0,06 0,83 2460

C2M2B17

8,35 16,67 53,21 37,02 0,06 1,17 2456

C2M3A13

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,50 2491

C2M3A15 8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,83 2486

C2M3R13

9,08 16,67 53,00 36,39 0,06 0,50 2463

C2M3R15

9,08 16,67 53,00 36,39 0,06 0,83 2467

C2M3A23

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,50 2451

C2M3A25

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,83 2457

C2M3R23

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,50 2451

C2M3R25

8,64 16,17 53,20 36,65 0,06 0,83 2465

5.4 ENSAYOS AL HORMIGÓN FRESCO Y ENDURECIDO.

En las tablas que se incluyen se presentan algunos de los resultados obtenidos en laetapa experimental. El detalle completo puede consultarse en Ref.1

Tabla Nº 5.7 Tiempo de fraguado de la pasta de cemento.

Tiempo de fraguado de la pasta de cemento

Probeta Inicio de Fraguado(Horas:Minutos)

Final de Fraguado(Horas:Minutos)

Consistencia Normal (%)

C1 03:24 05:30 34,0

C1M1R13 02:52 04:42 37,0

C1M1R15 02:00 05:10 39,0

C1M2B15 01:40 05:07 34,0

C1M2B17 01:50 05:00 34,5

C1M3A13 02:10 04:50 32,6

C1M3A15 03:00 05:00 36,0

C1M3R23 02:27 05:00 35,0C2 02:40 05:00 34,0

C2M1R13 03:00 05:50 38,0

C2M1R15 02:00 04:00 39,5

C2M2B15 02:00 05:30 34,0

C2M2B17 02:00 05:00 35,0

C2M3A13 02:04 04:00 35,5

C2M3A15 02:00 04:00 36,0

C2M3R23 02:30 04:50 35,0

Tabla Nº 5.8 Resultados ensayo de asentamiento de cono de Abrams.

Asentamiento de cono del hormigón (cm).Probeta Réplica 1 Réplica 2 Probeta Réplica 1 Réplica 2

C1 10 11 C2 7 8

C1M1A13 3 3 C2M1A13 3 3

C1M1A15 3 2 C2M1A15 2 3

C1M1R13 3 4 C2M1R13 3 4

C1M1R15 3 3 C2M1R15 2 3

C1M2B15 7 6 C2M2B15 6 6

C1M2B17 7 6 C2M2B17 6 8

C1M3A13 5 6 C2M3A13 3 3

C1M3A15 4 4 C2M3A15 3 4

C1M3R13 6 7 C2M3R13 6 6

C1M3R15 7 5 C2M3R15 6 6

C1M3A23 6 5 C2M3A23 6 6

C1M3A25 7 6 C2M3A25 6 6

C1M3R23 4 3 C2M3R23 5 4

C1M3R25 6 3 C2M3R25 4 4Se aprecia una clara disminución en el asentamiento de cono de las mezclas

pigmentadas respecto de la muestra patrón, diferencia que es más acusada en las muestrasrealizadas con cemento clase 1.

Tabla Nº 5.9 Resultados ensayo de contenido de aire.

Contenido de aire del hormigón (%).

Probeta Réplica 1 Réplica 2 Probeta Réplica 1 Réplica 2C1 1,7 1,5 C2 1,5 1,4

C1M1A13 1,6 1,7 C2M1A13 1,5 1,5

C1M1A15 1,7 1,7 C2M1A15 1,3 1,6

C1M1R13 1,7 1,6 C2M1R13 1,7 1,4

C1M1R15 1,7 1,5 C2M1R15 1,7 1,4

C1M2B15 1,6 1,6 C2M2B15 1,2 1,4

C1M2B17 1,7 1,3 C2M2B17 1,2 1,2

C1M3A13 1,6 1,5 C2M3A13 1,2 1,3

C1M3A15 1,6 1,5 C2M3A15 1,5 1,4

C1M3R13 1,7 1,6 C2M3R13 1,4 1,3

C1M3R15 1,5 1,5 C2M3R15 1,3 1,3

C1M3A23 1,7 1,4 C2M3A23 1,7 1,7

C1M3A25 1,7 1,5 C2M3A25 1,5 1,7

C1M3R23 1,7 1,5 C2M3R23 1,5 1,4

C1M3R25 1,7 1,5 C2M3R25 1,4 1,4

Tabla Nº 5.13 Resultados ensayo de resistencia a la compresión.

Resistencia del hormigón a los 28 días (kgf/cm2).Probeta Réplica 1 Réplica 2 Probeta Réplica 1 Réplica 2

C1 323 320 C2 407 419C1M1A13 400 372 C2M1A13 422 402

C1M1A15 388 383 C2M1A15 427 433

C1M1R13 395 397 C2M1R13 433 448

C1M1R15 385 370 C2M1R15 490 489

C1M2B15 375 388 C2M2B15 460 471

C1M2B17 398 408 C2M2B17 441 400

C1M3A13 450 428 C2M3A13 425 464

C1M3A15 406 409 C2M3A15 394 422

C1M3R13 426 419 C2M3R13 380 403

C1M3R15 372 404 C2M3R15 393 396

C1M3A23 427 427 C2M3A23 432 412

C1M3A25 391 373 C2M3A25 447 417

C1M3R23 433 415 C2M3R23 398 412

C1M3R25 443 409 C2M3R25 421 430La tendencia general es que la resistencia de las muestras pigmentadas es mayor a laresistencia de las muestras patrón, salvo contadas excepciones. También se observa quelos valores obtenidos superan ampliamente lo esperado según dosificación.

5.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS.

5.5.1 MODELO ESTADÍSTICO DEL ESTUDIO.Se desarrollo un modelo estadístico para evaluar el efecto producido por los

niveles de cada factor en las propiedades del hormigón5.5.2 ANÁLISIS DE SIGNIFICACIÓN DE LOS FACTORES DE CADA PROPIEDAD

Tabla Nº 5.14 Factores de mayor significación.Propiedad Factor

significativo

Asentamiento de cono ColorContenido de aire CementoDensidad aparente fresca MarcaDensidad aparente a 28 ds NingunaDensidad real saturada CementoDensidad real seca CementoResistencia a compresion 28ds

Cemento

5.6 ANÁLISIS GRÁFICO Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS.

A continuación se presentaun análisis gráfico, para cada una de las propiedades en estudio, de los efectos de losfactores significativos.

Gráfico Nº 5.1 Tiempo de fraguado

inicial Gráfico Nº 5.2 Tiempo final de fraguado

5.6.2 ASENTAMIENTO DE CONO DE ABRAMS.

El gráfico Nº 5.3 muestra los resultados promedios de los asentamientos de cono.

Gráfico Nº 5.3 Asentamiento de cono del hormigón

Del análisis gráfico se puede establecer que los hormigones pigmentados presentan un

menor asentamiento de cono que la muestra patrón, siendo para ambas clases de cemento,el color blanco el que desarrolla un mayor asentamiento de cono.

Lo anterior se debe a que los pigmentos absorben parte del agua de amasado, porlo que la relación agua/cemento disminuye, haciendo que la mezcla sea más seca. Esto secorrobora con el hecho de que sea el hormigón coloreado con blanco el que presenta unasentamiento de cono más alto que el resto, ya que, es el dióxido de titanio el pigmentoque posee el más bajo poder de absorción.

5 . 6 . 3

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 28 DÍAS.

. Gráfico Nº 5.4 Resistencia a la compresión

6. CONCLUSIONES

El estudio revela, que los hormigones coloreados fabricados con materiales chilenos,presentan un comportamiento similar a otros hormigones ensayados en otros países, esdecir, no disminuyen la resistencia a la compresión y bajan los valores de asentamientode cono de Abrams. Esto permite afirmar que los hormigones realizados, no presentan

variaciones de las que pueda desprenderse que exista un riesgo por su utilización, yaque dichos resultados revelan una baja incidencia de la adición de pigmento en laspropiedades estudiadas, ajustándose dichos valores a los márgenes establecidos por lasnormas y no observándose comportamientos anómalos, a excepción del color amarilloEl color blanco y los tres tipos de rojo utilizados revelan un comportamiento acordecon la teoría. En cuanto a la incidencia en las variables en estudio, el color blanco es elque presenta mejores comportamientos, ya que su utilización presentó variacionesmenos marcadas. Los colores amarillos presentan un comportamiento anómalo, yaque, al analizar la correlación que existe entre la resistencia a la compresión de lasmuestras y el asentamiento de cono de Abrams, la curva señala una dualidad decomportamiento que se atribuye a que la morfología acicular de las partículas de estepigmento parece modificar la microestructura de la pasta de cemento.Los efectos de mayor importancia los producen el factor cemento, marca y color,siendo el primero el que influye en un mayor número de propiedades, de lo que seconcluye que son las características particulares de ambas clases de cemento las queintroducen las principales diferencias observadas en el estudio.Los porcentajes de adición utilizados no tienen una influencia lo suficientementesignificativa en las propiedades del hormigón, tampoco se observan diferenciassignificativas en las propiedades estudiadas en mezclas de un mismo color con distintoporcentaje de adición de pigmento. Sólo introduce diferencias en el color blancorespecto de los demás, por aplicarse en un porcentaje mayor. Todo esto se debe a quela baja dispersión en los porcentajes de adición no permitió observar diferenciasmarcadas en las muestras.Los valores de asentamiento de cono fueron los más afectados por la adición depigmento, registrándose descensos de hasta 7 cm respecto a la muestra patrón.Además, existe una alta dispersión de los valores medidos para los distintos colores,siendo en general los óxidos de hierro los que presentan las mayores bajas en elasentamiento de cono. Esto se debe a que este tipo de pigmento provoca un altoporcentaje de absorción de agua, hecho destacado en las referencias. [2] [37]La adición de pigmento elevó los valores de resistencia y densidad, lo que se atribuye aque las mezclas pigmentadas, respecto de la sin pigmentar, incorporan una mayorcantidad de partículas finas. Esto se traduce en la obtención de hormigones mascompactos y, por lo tanto, con menor contenido de aireRespecto al hormigón estampado, se concluye que es una herramienta estética de gran

valor para la construcción, ya que le otorga belleza, colorido, excelentes terminaciones ylas características técnicas de resistencia, durabilidad, adaptación al medio y a lascondiciones de uso que poseen los hormigones, más las características particulares que leaportan la aplicación del color endurecedor y los selladores acrílicos superficiales.REFERENCIAS. 1. ANABALON, Alejandra y GUTIERREZ, Samuel “HormigonesColoreados y Estampados” Memoria Univ. de Santiago de Chile 2002. Ver Refs.[n]