tuneles y obras subterráneas - sika.pdf

Tnelesy Obras subterrneasTnelesy Obras subterrneas

Tneles y Obr

as sub

terr

nea

s

Tneles y Obras Subterrneas

Sika S.A.U. Ctra.Fuencarral,72(Pol.Ind.Alcobendas) 28108Alcobendas(Madrid)

Tneles y Obras Subterrneas AlbertoReySabnIngeniero de Minas/MBA Executive GabrielPardoFernndezIngeniero de Minas/MBA Executive RalHurtadoAgraIngeniero Tcnico Aeronutico

ImpresoenEspaaPrintedinSpainGrficasCouch,S.L.

DepsitoLegal:M-14827-2010

100aosdeSika

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100 AOS DE SIKA

En2010secelebrael100AniversariodeSika.Esunbuenmomentoparalaempresadeecharlavistaatrsyobservarlosmaravillososresultadosobtenidosymirarconesperanzahaciaelfuturo.

Desdehace100aos,Sikaessinnimodeservicioyprogreso.Sudistintivotringulopersonalizadesdehacedcadaslacontinuidadysolidezdelaempresa.Precisamente,elslogandelcentenarioInnovation&Consistencysince1910,aludealainnovacinylaconsistencia,caractersticasprincipalesdeSikaysusproductosdesdesufundacinen1910.

KasparWinkler,llevadoporunesprituemprendedor,sentlasbasesdelacompaaSikaen1910.HabanacidoenunafamiliadezapaterosyemigraunacortaedaddesdeAustriaaSuiza,dondeinventelSika-1,aditivoimpermeabilizantedefraguadorpidoparamortero,empleadoenlaimpermeabilizacindelTneldeSanGotardo,quepermitialaCompaaSuizadeTreneselectrificarestaimportanteconexinentreelnorteyelsurdeEuropa.WinklersuporeconocerunademandaglobalparasusaditivospionerosycrefilialesentodaEuropa.Yaenlosaos30delsigloXXexistan15filialesSikaenEuropa,EstadosUnidos,BrasilyJapn,estableciendonuevosmercadosparalosproductosqumicosparalaconstruccin.

LacompaacontinocreciendoalolargodelSigloXXportodoelplanetahastaconvertirseensuministradorldermundialdeproductosqumicosparalaconstruccin,conespecialrelevanciadesussistemascomple-tosdesoluciones.Laposteriordiversificacindelaempresahaciaelrelacionadocampodelosadhesivosindustrialesllegaprincipiosdeladcadade1980,impulsadaporelxitodelverstilSikaflex.

EnelfuturodeSikalosprincipiosdeldesarrollososteniblejugarnunpapelimportante.Sonlarespuestaalosdesafosactualesyfuturos,quetienencomocuestionesfundamentaleselsuministrodeagua,elahorroenergticoy laproteccindelclima.Temasquecondicionarnlosaspectoseconmicosyelcrecimientoprximodenuestrasociedad.Elxitocomoempresa,porlotanto,dependedelassolucionesinteligentesaportadasconrespectoaestasgrandescuestiones.

Sikapuedeestarorgullosadesuhistoriaymirarconoptimismohaciael futuro,sabiendoquesuknowhow,suservicioysusproductossonmsnecesariosquenunca.

TnelesyObrassubterrneas

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HITOS EN LA HISTORIA DE SIKA1906 KasparWinklercomienzaadesarrollarnuevosmaterialesdeconstruccin1910 KasparWinklerseinstalaporsucuentaeinventaSika(Sika-1)1911 SeregistracomercialmenteKasparWinkler&Co.1918 LaCompaaNacionalSuizadeTrenesrealizapruebasparaimpermeabilizarlostnelesdelGotardo

conSika(Sika-1).EstosuponeelgransaltoempresarialparaKasparWinkler&Co.Entre1918y1922,seimpermeabilizanconSika67tnelesalolargodetodoelGotardo.

1921 LaprimerafilialenelSurdeAlemania.1932 LanzamientoalmercadodePlastiment,elprimerretardanteyreductordeaguaparahormign.1934 PrimerafilialenSudmerica:Brasil.1949 TransferenciadelacompaaporpartedeKasparWinkler(+1951)aFritzSchenker.1959 FilialenNuevaZelanda;laprimeravezqueSikatienerepresentacinentodosloscontinentes.1968 FundacindeSikaFinanzAG(hoySikaAG).1968 InauguracindelaplantaenDdingen,Friburgo.1968 InvencindelSikaflex.1971 Reestructuracin:SikaFinanzAGseconvierteenlacompaaholdingdelGrupo.Porprimeravezel

Grupoesdirigidoporalguienajenoalafamiliapropietaria.1974 CotizacindeSikaFinanzAGenlaBolsa.1975 LanzamientodeSikadur, Sikagard y Sikafloor1983 DecisindepuestaenmarchadeSikaIndustriacomosegundadivisindelaempresa.1990 RetiradadeRomualdBurkardcomoPresidentedelConsejodeDirectores;desdeentonceselConsejo

Ejecutivoescontroladoporpersonasnopertenecientesalafamiliapropietaria.1994 LanzamientodelsistemaSika CarboDur.1996 LaDistribucinseconvierteennegocioestratgicoparalaempresa.2000 LanzamientodeSika ViscoCretetecnologadehormignautocompactable.2000 Formulacindelos5camposdeaplicacinfundamentales:sellado,pegado, impermeabilizacin,

refuerzo,proteccin.2002 SecambiaelnombredeSikaFinanzAGporSikaAG.2005 SikaadquiereSarnaKunststoffHoldingAG(nmerodeempleados+12%,Facturacin+14%).2006 Estructuramatricialcon4UnidadesdeNegocio:Hormign,Aplicadores,DistribucineIndustria.2008 PuestaenmarchadelaultramodernafbricadeadhesivoselsticosKapaflexenDdingen.2008 InauguracindelNuevoCentroTecnolgicodeI+DenTffenwies,Zurich.

5

Preface

PREFACE

DearReader,100yearsagotheSwisscompanySikawasfoundedbyarealpioneerKasparWinkler.ThefirstproductswereusedtowaterprooftheexistingrailwaytunnelsduringtheelectrificationoftheEuropeanrailwaysystem.

ThehistoryofthecompanyisasourceofprideandsatisfactionforallofthemembersoftheSikafamilywhohavesetanexampleofpioneeringspirit,innovation,highqualityandexcellentprofessionalrelationship.

Impermeabilisation of Ltschberg (Switzerland) railway tunnel

ThehistoryofSikarunsparalleltothedevelopmentoftunnellingbecauseSwitzerlandalwayshasbeenatunnellingcountryduetoitsgeographicallocationinthecentreofEurope.

AtthetimetheGotthardBaseTunnelisunderconstructionandwhencompletedwithatotallengthof57km,itwillbethelongestrailwaytunnelintheworld.Thetotaltunnelsystemconsistsof153.3kmofaccesstunnels,shafts,railwaytunnels,connectinggalleriesandauxiliarystructures.

ConventionaltunnellingaswellasexcavationbyTBMhasbeenused


6

Impressions from the Gotthard Base Tunnel

Newqualitystandardswithadurabilitydesignof>100yearshavebeensetinamoreandmoremechanisedconstructionprocedure.

ManyengineersfromSpanishMainContractorshavetakentheopportunitytovisitthisimpressivetunnelsite.

TunelesyObrasSubterraneashasbeenoverhauledandispublishedinanewedition.Takeyourtimetoreadthisbookoruseitasareferencebook.ThetechnicalconsultantsfromourSikatunnellingteamwillalwaysbewillingtosupportyou.

SikaServicesAG Dr.GustavBracher CorporateKeyProjectManager

SikaS.A.U.

EstedocumentoespropiedadexclusivadeSika,S.A.U.,teniendosudireccinenCarreteradeFuencarral,72,PolgonoIndustrialdeAlcobendas,28108Alcobendas(Madrid).Elusodeestedocumentoestexpresamenteprohibidoparaco-piarlo,odealgunamanerareproducirlototaloparcialmente,sinelconsentimientoporescritodeSika,S.A.U.Cualquier

abusodeestasindicacionesserperseguidolegalmente.

ndice

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NDICE

1 INTRODUCCIN.................................................................................................................................11

2 GENERALIDADES..............................................................................................................................13

2.1 NUEVOMTODOAUSTRIACO(NATM)........................................................................................14

2.2 EXCAVACINDETNELESCONMQUINASTUNELADORAS......................................................17

3 HORMIGONES PROYECTADOS..........................................................................................................19

3.1 SISTEMADEPROYECCINPORVASECA.................................................................................20

3.2 SISTEMADEPROYECCINPORVAHMEDA............................................................................21

3.3 SISTEMADEPROYECCINPORVASEMIHMEDA....................................................................22

3.4 ELARTEDEGUNITAR................................................................................................................23

3.5 MATERIALES.............................................................................................................................23

3.5.1 RIDOS.......................................................................................................................24

3.5.2 CEMENTOS.................................................................................................................25

3.5.3 AGUA..........................................................................................................................26

3.5.4 ADITIVOS....................................................................................................................26

3.5.5 ADICIONES.................................................................................................................28

3.6 TIPOSDEHORMIGNPROYECTADO..........................................................................................31

3.6.1 PROPIEDADESYNOMENCLATURA...............................................................................31

3.6.2 NORMATIVAACTUAL,CONTROLDECALIDADYENSAYOS............................................34

3.6.3 FABRICACIN,DOSIFICACIN,TRANSPORTEYPUESTAENOBRA................................39

3.6.4 CRITERIOSDECONSUMOYMEDICIONES....................................................................50

3.6.5 DOSIFICACIONESTIPOYPARAMETROSDETRABAJO..................................................51

3.7 COMPARATIVADESISTEMASDEPROYECCIN..........................................................................58

3.7.1 ACELERANTESLIBRESDELCALI(AF)........................................................................59

3.8 REFERENCIAS...........................................................................................................................62


8

4 HORMIGN DE REVESTIMIENTO DE TNELES...............................................................................103

4.1 INTRODUCCIN......................................................................................................................103

4.2 DISEOYENSAYOSDELHORMIGNDEREVESTIMIENTO.......................................................113

4.3 GAMASIKAPARAHORMIGNDEREVESTIMIENTO..................................................................117

5 REPARACIN DE TNELES.............................................................................................................119

5.1 RESISTENCIAACOMPRESIN.................................................................................................120

5.2 IMPERMEABILIDAD.................................................................................................................120

5.3 DURABILIDAD.........................................................................................................................121

5.4 BAJOMDULODEELASTICIDAD............................................................................................122

5.5 RESISTENCIAALFUEGO.........................................................................................................125

5.5.1 HORMIGNRESISTENTEALFUEGOPARAREVESTIMIENTOSESTRUCTURALES

YREPARACINDETNELES.....................................................................................131

6 INYECCIONES................................................................................................................................131

6.1 TIPOSDEINYECCIN..............................................................................................................132

6.2 PRODUCTOSSIKAPARAINYECCIONES....................................................................................132

7 IMPERMEABILIZACIN DE TNELES..............................................................................................135

7.1 INFLUENCIADELTERRENOYDELSISTEMACONSTRUCTIVO...................................................135

7.2 INFLUENCIADELAGUA...........................................................................................................138

7.3 INFLUENCIADELUSODELTUNEL...........................................................................................140

7.4 REQUISITOSPARAUNACORRECTAIMPERMEABILIZACIN......................................................142

7.5 SOPORTEPARALAIMPERMEABILIZACIN..............................................................................142

7.6 SISTEMASDEIMPERMEABILIZACIN......................................................................................143

7.6.1 IMPERMEABILIZACINPRIMARIA..............................................................................143

7.6.2 IMPERMEABILIZACIONINTERMEDIA..........................................................................145

7.6.3 IMPERMEABILIZACINPRINCIPAL.............................................................................145

7.6.4 IMPERMEABILIZACINPOSTERIOR...........................................................................151

7.7 NUEVOSISTEMAOBERHASLISIKA..........................................................................................151

7.7.1 OBJETOYCAMPODEAPLICACIN............................................................................151

7.7.2 NORMASPARACONSULTA........................................................................................152

7.7.3 REQUISITOSDELAIMPERMEABILIZACINDEUNTNEL...........................................153

7.7.4 SISTEMADEIMPERMEABILIZACINMATERIALES..................................................155

7.7.5 APLICACINDELSISTEMA........................................................................................157

ndice

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7.8 SISTEMASDEIMPERMEABILIZACINDETNELESBAJOPRESINDEAGUA

CONMEMBRANASFLEXIBLES................................................................................................160

7.8.1 INTRODUCCIN.........................................................................................................161

7.8.2 CONCEPTODELAIMPERMEABILIZACINCOMPLETA................................................164

7.8.3 CONCLUSINESDELSISTEMA.................................................................................171

7.9 CONCLUSIONESDELAIMPERMEABILIZACINDETNELES....................................................171

8 CONSTRUCCIN DE TNELES CON MQUINAS TUNELADORAS....................................................173

8.1 INTRODUCCION......................................................................................................................173

8.2 TNELESCONMQUINASTUNELADORASTBM......................................................................174

8.3 PRODUCTOSSIKAENTUNELADORAS.....................................................................................178

8.3.1 FABRICACINDEDOVELAS.......................................................................................178

8.3.2 EJEMPLOSYCASOSPRACTICOSDEDOSIFICACIONESPARAFABRICACION

DEDOVELAS.............................................................................................................181

8.3.3 HORMIGNDEALTARESISTENCIAPARADOVELASHA-120......................................182

8.3.4 MORTERODEINYECCIONDETRASDOS.....................................................................191

8.3.5 ESPUMASPARAMAQUINASTUNELADORAS..............................................................195

8.3.6 SIMULADORDETBMO.S.C.A.R.................................................................................199

9 TENDENCIAS, DESARROLLO E INNOVACIN EN MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIN.............207

10 BIBLIOGRAFA................................................................................................................................211

11

Introduccin

1 INTRODUCCIN

En el sector de la Ingeniera Civil, uno de los segmentos en los que se ha producido un mayor empuje y desarrollo en Espaa es el de la construccin de tneles y obras subterrneas.

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

La utilizacin de mquinas de perforacin a seccin completa o parcial en terrenos duros se est generali-zando. Los procedimientos de excavacin han sido ampliamente desarrollados, producindose constante-mente nuevos avances tcnicos.

Al igual que se han realizado numerosos avances tecnolgicos en la maquinaria utilizada en los tneles, tam-bin se han producido sustanciales mejoras en los diferentes mtodos de sostenimientos y revestimientos.

Siempre que la naturaleza del suelo y la dimensin del tnel lo permitan, se deber dar una mayor prioridad a la perforacin mecnica ante la excavacin convencional con explosivos. Dentro de las numerosas ventajas de estos procedimientos, las principales son los grandes rendimientos que se obtienen, adems de econo-mizar los costes de produccin.

En los ltimos tiempos, el desarrollo en la utilizacin de escudos de perforacin (TBM) con revestimientos prefabricados (dovelas), es sinnimo de una fabricacin industrial de tneles, que se caracteriza por unos rendimientos ptimos y por una calidad excepcional.

Sin embargo, estos procedimientos tambin tienen sus lmites cuando las condiciones geolgicas y las caractersticas geomecnicas de los materiales son desfavorables, y se unen en un tnel de gran espesor de recubrimiento.

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

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

Tneles y Obras subterrneas

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

Carreteras

FerrocarrilesyLneasdeAltaVelocidad

Canales

Pasosinferioresencanales,ros,estrechosobrazosdemar (carreteras y ferrocarriles)

Obrashidrulicas (galeras de derivacin, tuberas de carga o descarga, centrales subterrneas)

Obrasurbanas (alcantarillado, galeras para cables o tuberas, ferrocarriles metropolitanos, pasos subterrneos de peatones)

Refugiossubterrneos (construcciones militares)

Explotacionesmineras

La construccin de tneles y obras subterrneas, es uno de los mercados ms costosos en la industria de la construccin, debido a la necesidad de realizacin de investigaciones iniciales tanto geolgicas como geofsicas del terreno, as como a las predicciones empricas de los costes de perforacin.

Sika,S.A.U. consciente de la importancia tcnica y tecnolgica que acompaa a la ejecucin de un tnel, y de los constantes desarrollos a los que est sometido este mercado, dispone de una amplia gama de produc-tos idneos para esta industria de la construccin, y mantiene desde hace ya ms de 100aos su apuesta de mejora continua y constante innovacin.

Generalidades

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2 GENERALIDADES

Un tnel es una excavacin subterrnea lineal normalmente horizontal, pero que en algunos casos, por motivos especiales, tiene un ngulo superior a 30 con respecto a la superficie terrestre, en cuyo caso se denomina pozo (inclinado o vertical).

Un tnel que da acceso desde la superficie a una construccin subterrnea se conoce con el nombre de ventana. Los tneles destinados al paso de tuberas, cables, desages, abastecimiento de aguas, calefaccin y ventilacin se denominan galeras, al igual que los tneles de carcter provisional, que se llaman galeras de avance.

Foto 1.- Emboquille convencional complejo y montaje de TBM

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


14

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

2.1 Nuevomtodoaustriaco(NATM)Los diferentes tipos de secciones de tneles y galeras ms utilizados quedan reflejados a conti-nuacin en la Figura 1.

Figura 1.- Tipos de secciones de tneles

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

Al comenzar la excavacin de un tnel, el terreno se encuentra en un estado de equilibrio. Como consecuencia del avance de la excavacin, este estado de equilibrio se ve alterado y se produce una descompresin del terreno.

Por este motivo, ser necesario adoptar mtodos constructivos que permitan evitar y limitar al mximo los efectos de dicha descompresin en la zona de la excavacin.

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

Una excavacin del tnel sin la utilizacin de explosivos, ejecutado mediante pica, pala mecnica o rozadora limita estas perturbaciones en el terreno, y propicia una menor descompresin del medio.

Mediante la realizacin de un sostenimiento previo podremos asegurar el terreno y limitar su des-compresin al mnimo posible. Con esta filosofa naci lo que se conoce como sistema NATM NuevoMtodoAustriacodeconstruccindeTneles.

Este mtodo fue patentado en 1.958 por A.Brunner (patente Austraca N 197851), dndose a conocer al mundo por los Profesores L.MlleryL.V.Rabcewicz en el ao 1.959.

Generalidades

15

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

Figura 2.- Comparativas entre mtodos tradicionales y el NATM

Dentro del sistema NATM debern tenerse en cuenta los siguientes principios bsicos:

Los estados adversos de tensin y deformacin en el terreno, se debern corregir mediante un mtodo de sostenimiento apropiado para cada tipo de terreno.

En casos desfavorables, la ejecucin de una contrabveda aportar el arco resistente deseado, obtenindose as, unas propiedades estticas similares a las de un tubo.

El tipo de sostenimiento se ir optimizando de acuerdo con las deformaciones mximas admi-sibles que presente el terreno.

Deber llevarse un seguimiento exhaustivo de las mediciones generales de control (convergen-cias), realizando constantes ensayos de optimizacin del sostenimiento.

Como consecuencia de todo ello, la correcta utilizacin del NATM supone:

1. Ejecucin de procedimientos de excavacin cuidadosos.

2. Eleccin de la mejor seccin de excavacin posible, permitiendo adems su adaptacin a las condiciones especficas mecnicas de la roca y la distribucin de tensiones.

3. El sistema de excavacin deber de adaptarse a las propiedades del terreno encontrado. La estabilidad del frente sin sostenimiento, la eleccin correcta de la voladura y la longitud del avance, juegan un importante papel para elegir el mtodo operacional ms factible y econ-mico.

Los principios especficos del NATM son:

A) El sistema est concebido como una estructura combinada, consistente en una formacin del terreno alrededor de la excavacin, y varios mtodos de sostenimiento, tales como, hormign proyectado, refuerzos y armados, bulones, cerchas, etc.

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


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C) Necesidad de realizacin de ensayos sobre muestras del terreno tanto in situ como en el laboratorio. En todo momento se debern tener en cuenta los valores geomecnicos del terre-no, su variabilidad a largo plazo as como los efectos producidos por las filtraciones de agua existentes.

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

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

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

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

Figura 3.- Instrumentacin del NATM

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

H) El revestimiento definitivo se dimensionar de acuerdo con los cambios de presin resultantes de la alteracin del terreno.

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

Por otra parte, los desarrollos tcnicos de los procedimientos de excavacin, transporte, sosteni-miento y revestimiento han avanzado tan rpidamente que necesitan de la qumica de la construc-cin para conseguir los fines deseados.

Generalidades

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2.2 ExcavacindetnelesconmquinastuneladorasLa proliferacin de obras subterrneas en los ltimos tiempos, ha permitido el desarrollo de nuevos equipos de excavacin, ms verstiles y seguros.

La excavacin de tneles con mquinas integrales a seccin completa (Tunnel Boring Machine) se divide fundamentalmente en dos grupos, en funcin del tipo de material a excavar, y de las nece-sidades de sostenimiento.

En primer lugar, estaran los Topos, diseados fundamentalmente para rocas duras y medias, y por otro lado, los Escudos, empleados en rocas blandas y suelos. Un desarrollo posterior sera el DobleEscudo, capaz de trabajar con las dos tipologas de terreno descritas.

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

Dentro de los Escudos se puede diferenciar entre Escudosabiertos, con frentes estables y afluen-cias de agua reducidas, y Escudoscerrados para terrenos difciles, saturados, no cohesivos, y con frentes inestables.

Asimismo, en la denominacin de Escudos cerrados, se agrupan; Escudosmecanizados deruedaconcierremecnico,Escudospresurizadosconairecomprimido,Hidroescudos,yEPB (Earth Pressure Balance).

Por todo ello, Sika consciente de la importancia tcnica que suponen estas tecnologas, ha desa-rrollado una gama de productos idneos para esta industria de la construccin. En funcin del tipo de TBM empleado, disponemos de una amplia gama de productos y equipos auxiliares.

Hormignproyectado: Equipos y robots montados en la TBM, aditivos superplastificantes, acelerantes de fraguado, estabilizantes, humo de slice,

Espumas: Agentes espumgenos para el transporte del material extraido, desestructurantes de arcillas, reductores de abrasin, antipolvo, antiespumantes sintticos para tratamientos poste-riores, etc.

Fabricacindedovelas: Superplastificantes, sistemas de reparacin, sistema de proteccin Hormign de 100 aos, desencofrantes, etc.


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

Morterosproyectadosrefractarios:Para la proteccin del hormign

AditivosTixotrpicos: Aditivos tixotropantes para morteros de inyeccin, acelerantes de fra-guado.

Inyecciones: Resinas sintticas y poliuretanos para inyecciones de impermeabilizacin y con-solidacin.

Equiposauxiliares: Bombas dosificadoras, recirculadores, depsitos,

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Hormigones proyectados

3 HORMIGONESPROYECTADOSEl hormign proyectado es uno de los procedimientos de ejecucin de sostenimientos ms importante dentro del llamado Nuevo Mtodo Austraco, por lo que ser necesario definir convenientemente diferentes trminos o vocablos.

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

El hormign proyectado se define como un hormign que aplicado a mquina, se proyecta a gran veloci-dad sobre una superficie a travs de una manguera y boquilla.

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

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

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

Shotcrete / sprayed concrete en USA y UK

Beton Project en Francia y Blgica

Spritzbeton en Alemania y pases germnicos

Mortero y Hormign Proyectado en Espaa

En Espaa se disponen de las siguientes Normas para el gunitado: Norma UNE83.607 - Recomendacio-nes de utilizacin. UNE83.600 - Clasificacin y Definiciones. UNE83.602 - Preparacin de muestras. UNE83.603 - Determinacin RC Penetrmetro. UNE83.604 - Determinacin RC Arrancamiento. UNE83.605 - Preparacin probetas testigo. UNE83.606 - Ensayo Flexotraccin. UNE83.608 - Determinacin del Rechazo. UNE83.609 - Determinacin RC in situ.


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Asimismo, se han elaborado nuevas Normas Europeas para Hormign Proyectado:

UNEEN14487-1 (Definiciones y diseo)

UNEEN14487-2 (Ejecucin)

UNEEN14488-1 a UNEEN14488-6 (Ensayos)

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

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

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

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

Foto 4.- Equipo Sika Aliva para va seca

1 El cemento y los ridos se mezclan adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogenei-dad de la mezcla. Lo normal es utilizar un cemento Portland tipo I 42.5 R / I 52.5 R aunque en ocasiones se emplean cementos especiales de otro tipo, junto con diferentes clases de ridos (artificiales o naturales, de ro o machaqueo).

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

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


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

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

Figura 4.- Sistema de proyeccin por va seca

3.2 SISTEMADEPROYECCINPORVAHMEDAEl hormign proyectado posee propiedades especficas que se manifiestan especialmente a travs de la naturaleza del mtodo de colocacin. La gunita proyectada por va seca posee estas propie-dades, mientras que en la gunita proyectada por va hmeda se consiguen morteros y hormigones de propiedades equivalentes con tcnicas de dosificacin y aditivos.

Las mquinas de proyeccin por va hmeda existentes en el mercado pueden ser de dos tipos: FlujodiluidoyFlujodenso, (transporte por aire comprimido o transporte por bombeo respectivamente).

Dichas mquinas proporcionan unos elevados rendimientos, superiores en todos los casos a los ofrecidos por los equipos de va seca.

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

Con el empleo de este sistema de proyeccin, y los recientes desarrollos de aditivos superplastifi-cantes, aditivos acelerantes, maquinaria, bombas dosificadoras, etc., se ha conseguido un sistema de altas prestaciones en cuanto a rendimientos, mnima formacin de polvo y de rebote de proyec-cin, as como un mayor control de la relacin agua/cemento.

El sistema de proyeccin por va hmeda requiere de una serie de equipos especializados, y consta de las siguientes fases:

Acelerante + agua Acelerante defraguado lquido

Mezcla seca

Airecomprimido

Equipo para proyeccinde concreto

Sigu

nit A

lcalino

Sigu

nit A

lcali free

Alim

entacin

neum

tica

(flujo diluido)

80 cm -

120

cm

Agua


22

1 El cemento, los ridos, el agua y los aditivos y las adiciones se mezclan en la planta de hormi-gn adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogeneidad de la mezcla resultante.

Lo normal es utilizar un cemento Portland tipo I 42.5 R / I 52.5 R aunque en ocasiones se emplean cementos especiales de otro tipo, junto con diferentes clases de ridos (artificiales o naturales, de ro o machaqueo).

Adems, es conveniente estudiar el cono de salida del hormign as como el tiempo de trans-porte para conseguir en el momento de la alimentacin a la mquina una consistencia ade-cuada durante toda la operacin (Conos 12-18 cm). Se suelen aditivar superplastificantes o estabilizadores, segn las propiedades requeridas.

2 La mezcla hmeda se introduce en la tolva de alimentacin de la mquina de proyeccin.

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

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

Los aditivos acelerantes de fraguado lquidos se adicionan en dicha boquilla de proyeccin, con el fin de conseguir resistencias iniciales altas y favorecer la disminucin del rebote de proyeccin. La boquilla va equipada con un distribuidor de aire, para favorecer el mezclado y la proyeccin.

5 La mezcla se proyecta desde la boquilla sobre la superficie que debe gunitarse.

Figura 5.- Sistema de proyeccin por va hmeda

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

Acelerante Acelerante defraguado lquido

Mezcla hmeda

Airecomprimido

Aire

Sigu

nit A

lcalino

Sigu

nit A

lcali free

Alim

entacin

neum

tica

(flujo diluido)

80 cm -

120

cm


23

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

3.4 ElartedegunitarUn aspecto importante del uso del hormign proyectado es el arte de la aplicacin, es decir las reglas de la proyeccin, que redundar en tres aspectos importantes:

Comparacin de resultados

Calidad del hormign

Homogeneidad de sus caractersticas durante la obra

Estos aspectos influirn en el coeficiente de variacin de dicha homogeneidad, dato muy impor-tante sobre la calidad de la obra ejecutada. Un valor inferior al 10 % es un coeficiente de variacin muy aceptable.

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

Por otro lado, una aplicacin mal ejecutada supone un mayor consumo de materiales como cau-sa del aumento del rebote, independientemente de los problemas propios del hormign colocado como causa de una mala aplicacin.

Figura 6.- Posibles problemas en la ejecucin

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

Se debern realizar ensayos previos, tanto del funcionamiento de los equipos como de los materia-les a emplear, para determinar as la composicin ptima de la mezcla.


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3.5.1 ridosLos ridos a emplear en los morteros y hormigones proyectados se obtendrn por la selec-cin y clasificacin de materiales naturales o procedentes de machaqueo, o por una mezcla de ambos. Pueden emplearse ridos que no cumplan con la granulometra citada, siempre que en los ensayos preliminares se obtengan buenos resultados.

La arena para las capas de acabado y otras aplicaciones especiales, puede ser tambin ms fina que la granulometra especificada. No obstante, deber tenerse siempre en cuenta que las arenas ms finas favorecen la retraccin y las ms gruesas incrementan el porcen-taje de rebote.

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

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

Como norma general en ningn caso se emplearn tamaos superiores a 15 mm, ya que se aumentaran considerablemente los porcentajes de rebote de proyeccin, a la vez que dificultara el bombeo de la mezcla a travs de las mangueras de transporte.

Se define como rido fino para morteros y hormigones el material compuesto por partculas duras y resistentes del que pasa por el tamiz (n 4 ASTM) un mnimo del 95 % en peso. Este rido fino estar exento de cualquier sustancia que pueda reaccionar perjudicialmente con los lcalis que contengan el cemento (EHE).

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

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

Las curvas granulomtricas 0-4,0-8,0-12,0-15,0-20y0-25 utilizadas por Sika para determinar la composicin de los ridos se han obtenido a partir de las normas que reflejan un compendio amplio basado en la experiencia de trabajos ejecutados durante un periodo de muchos aos:

UNE83.607-94

ASTMC3

BS882 (Normas inglesas)

A.C.I. (Publicacin SP-14)

Curvas granulomtricas de LINDER

Curvas granulomtricas de DRGSLER


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

Figura 7.- Huso granulomtrico 0-12 Figura 8.- Huso granulomtrico 0-12para hormign proyectado por va hmeda para hormign proyectado por va seca

3.5.2 CementosSe usarn los cementos expresamente indicados en los planos o especificaciones de acuerdo a la definicin que figura en el Pliego General de Condiciones para la Recepcin de Conglomerantes Hidrulicos. Tambin debern cumplir las recomendaciones y prescrip-ciones contenidas en la EHE, y las que en lo sucesivo, sean aprobadas con carcter oficial por la Administracin.

Normalmente los cementos a utilizar en los morteros u hormigones proyectados sern del tipo CEM I categoras 42,5 R y 52,5 R. En caso de que las condiciones especiales locales lo aconsejaran, se podrn utilizar otros cementos, una vez ensayados, con la aprobacin de los proyectistas.

A ser posible, el cemento ser de un mismo tipo y de la misma marca, y se fabricar en una misma planta. En los casos en que la gunita vaya a ser expuesta a la accin de suelos o aguas subterrneas con una alta concentracin de sulfatos, deber emplearse cemento resistente a sulfatos (sulforesistente SR).

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

Estas precauciones incluyen una limitacin del volumen de la carga y la limpieza frecuente de la maquinaria, equipo y mangueras. Tambin necesitar el empleo de arena muy seca y un fratasado rpido.

En la mezcla de hormign proyectado, el cemento acta como un pegamento que agluti-na y embebe a los ridos dentro de la matriz del cemento. El cemento tambin es el princi-pal lubricante para un correcto bombeo del hormign proyectado. Adems el cemento ser el principal responsable de las caractersticas resistentes finales del hormign proyectado una vez colocado.


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

Un cemento que no reaccione bien con los aditivos acelerantes de fraguado o con las posi-bles adiciones que se puedan incluir, o un cemento lento, con adiciones, no sera adecuado para la fabricacin de un hormign proyectado a aplicar en el frente de excavacin para realizar un sostenimiento correcto.

La situacin actual de disponibilidad de cementos, debida en parte a las exigencias del Protocolo de Kyoto y a las fluctuaciones en la demanda del mercado, se ha convertido en una variable ms en el proceso.

El comportamiento del hormign proyectado en los primeros segundos es crtico desde el punto de vista de su puesta en obra.

La menor oferta de cementos del tipo CEM I (ricos en clinker), el suministro desde diferentes centros de produccin y la proliferacin de cementos CEM II 42,5 A para la elaboracin de hormigones proyectados producen variaciones en el comportamiento del hormign proyec-tado a esas edades muy tempranas.

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

3.5.3 AguaEl agua para mezclar y curar deber estar limpia y exenta de sustancias que puedan daar al hormign o al acero.

En los casos en que revista importancia la esttica, el agua de curado deber carecer de elementos que produzcan posibles manchas.

El agua de amasado est constituida fundamentalmente por la directamente aadida a la amasada y por la procedente de la humedad de los ridos. El agua deber cumplir las prescripciones de la EHE vigente.

En cualquier caso, antes de emplear cualquier clase de aguas en el lavado de ridos, ama-sado y curado, ser necesario efectuar cuantos ensayos se consideren precisos para que resulte idnea.

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

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

Cuando se confecciona un Proyecto en el que se especifica una de resistencia a compresin caracterstica para un hormign proyectado, se suelen definir las resistencias a 24horas,3das,7dasy28das, para cumplir las necesidades del sostenimiento.


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As mismo, la composicin del hormign conlleva la eleccin de unos ridos, la dosificacin de cemento y la adicin de aditivos para reducir el rechazo, bajar la formacin de polvo, establecer la relacin agua/cemento, conseguir los rendimientos previstos y dosificar ade-cuadamente los aditivos.

Todos estos parmetros dependern de:

ridos

Cementos

Personal especialista / Maquinaria

Aditivos: Acelerantes, superplastificantes, estabilizadores, etc.

Sika, S.A.U. dispone de una completa gama de productos y sistemas para el Hormign Proyectado, as como una tecnologa que comprende:

Aditivos

VIA SECA

SIGUNITA 49 AF

VIA HMEDA

SIGUNITA L-22R SIGUNITA L-26R

SIGUNITA L 53 AFS SIGUNITA L 72 AF

SIKAMENT T-3402 SIKAMENT T-3412

SIKAMENT T-1405 SIKA VISCOCRETE 5980

SIKA VISCOCRETE 5720 SIKA VISCOCRETE SC-305

SIKATARD 930 SIKA FUME S-92 D

SIKATELL 200

Maquinaria (Grupo Aliva, Alianza Sika - Putzmeister)

Especialistas Monitores

Experiencia en trabajos de Hormign Proyectado

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

Las soluciones que se aportan para alcanzar los resultados que establezcan las especifica-ciones como mnimo comprenden:

Curvas Granulomtricas, con especificacin de las proporciones de mezcla de los ridos

Dosificacin ptima-mnima de cemento

Sistema de aditivos a utilizar

Sistema de Proyeccin


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3.5.5 Adiciones

i)Humodeslice

Los antiguos griegos y romanos ya conocan las propiedades hidrulicas de las cenizas de Creta, y las empleaban en la fabricacin de sus cementos. Un tipo de ceniza particular-mente interesante se localiz en la ciudad italiana de Puzzoli, de donde se ha tomado el trmino de puzolana, para aquellos productos de caractersticas y composicin similares.

Las puzolanas contienen los mismos elementos qumicos principales del cemento Portland como son: Calcio, Silicatos y Aluminatos. Actualmente podemos dividir las Puzolanas en dos grupos:

Naturales

Artificiales

Las Puzolanas naturales estn formadas por el enfriamiento rpido de la slice contenida en la lava de las erupciones volcnicas, siendo sustancias ricas en xido de slice.

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

CenizasVolantes

HumodeSlice

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

2 SiO2 + C ------> Si + SiO2 + CO2

En la depuracin de los gases obtenemos el SiO en partculas muy finas de un dimetro aproximado de 0,1 m. Este dimetro es aproximadamente 100 veces menor que las part-culas de cemento. Al conjunto de estas partculas tambin se les conoce por el nombre de harina de slice, microslice, slice pirognico, etc.

Figura 9.- Representacin del proceso

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


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Ca (OH)2 + SiO2 SiO3 Ca + H2O

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

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

El uso del humo de slice SIKAFUMES92D como adicin al hormign debe siempre de em-plearse junto con un superplastificante ya que, por una parte se obtiene una defloculacin de dicho humo de slice y por lo tanto, un buen reparto en la pasta de cemento, y por otra, la defloculacin del cemento favoreciendo as la introduccin del humo de slice en el mismo.

ii)Fibrasmetlicas

Las fibras metlicas incorporadas en el hormign proyectado mejoran la resistencia a la fisuracin, la ductilidad, la absorcin de energa y la resistencia al impacto. La presencia de las fibras de acero, transforman el comportamiento frgil de un hormign en un compor-tamiento dctil, soportando deformaciones importantes sin perder su capacidad portante.

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

Relacin Longitud/Dimetro (l/d)

Concentracin (N fibras / kg fibras)

Configuracin geomtrica

Alta resistencia a la traccin

Cuanto mayor sea la relacin l/d y la concentracin de volumen, ms alta ser su resis-tencia a la fisuracin y al impacto. En conclusin, hace falta un buen equilibrio entre todos estos parmetros para llegar a una alta prestacin de la fibra.

La utilizacin ms comn en el hormign proyectado es de fibras de 30 o 40 mm de longi-tud y 0,50 mm de dimetro.

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

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

VaSeca: En la mezcladora, camin hormigonera, cinta transportadora de carga o durante el transporte.

VaHmeda: En la mezcladora, dosificadora, camin hormigonera o durante el transporte. Especial cuidado habr que tener con la consistencia de la mezcla para evitar problemas de trabajabilidad, y posibilitar un reparto homogeneo en el hormign.


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Su adicin depender de las propiedades requeridas, normalmente se utilizan entre 30 y 50 kg/m3 de fibra metlica.

iii)Fibrassintticas

Recientemente, se ha incorporado un nuevo tipo de fibras estructurales al proceso del hormign proyectado. Se trata de las nuevas fibras sintticas de poliolefina SikaFiberT.

Estas fibras se incorporan sin problemas a la masa del hormign, sin flotar en la superficie, y no quedan suspendidas en el aire durante la proyeccin.

Las fibras metlicas, dependiendo de la procedencia (tipo I procedente de hilo como semie-laborado tipo II procedente de corte de chapa laminada), y dependiendo del proceso de conformado, pueden tener una resistencia a traccin de entre 1.100 1.300 MPa.

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

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

Cuando la rotura por traccin del sistema fibro reforzado se produce por pull-out (pr-dida de adherencia), la cantidad de fibras influye en la proximidad entre ellas y en la redis-tribucin de tensiones, as como en la superficie total de contacto.

Garantizar la continuidad de las propiedades durante la vida til de una estructura se ha convertido en uno de los principales objetivos de cualquier construccin.

Las fibras metlicas en un pH alcalino como es el hormign, mantienen sus propiedades, ya que se impide su oxidacin, que provocara la prdida de las propiedades con las que han sido diseadas.

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

Bien en el proceso previo de almacenamiento y distribucin

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

Bien por la entrada de agua y aire a travs de micro-fisuras, que provoca la oxida-cin de las fibras

En cualquier caso, los recubrimientos fijados en la normativa para el hormign armado, que son los que garantizan la durabilidad la no oxidacin durante la vida til de la cons-truccin, no se pueden cumplir en un hormign reforzado con fibras metlicas, ya que la distribucin de la fibras es aleatoria y no es habitual aplicar una capa final sin fibra.

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


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3.6 TiposdehormignproyectadoAdems del Hormign proyectado tradicional, existen los hormigones proyectados especiales que tienen propiedades particulares, obtenidas en general gracias al empleo de mezclas especiales o de aditivos.

Una posible clasificacin segn su uso sera:

Hormign proyectado estructural

Hormign proyectado de sostenimiento en excavaciones

Hormign proyectado para sostenimientos provisionales

Hormign proyectado para reparaciones

Y atendiendo a sus caractrsticas se clasificaran en:

Mortero proyectado

Hormign proyectado

Hormign proyectado refractario

Hormign proyectado ligero

Hormign proyectado con fibras

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

Hormign proyectado de Altas Prestaciones

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

Composicin, manejabilidad y temperatura de la mezcla

Relacin Agua/Cemento

Experiencia del gunitador y tipo de equipo

Velocidad de proyeccin y espesor de capa

Estado y naturaleza del soporte y su inclinacin

Resistencias a compresin simple iniciales solicitadas

Etc.

3.6.1 PropiedadesynomenclaturaLas propiedades de un hormign proyectado se podran definir de la siguiente manera:

Aspecto - La superficie natural del hormign proyectado es rugosa. Esta rugosidad de-pende sobre todo del tamao del rido grueso utilizado y de la tcnica de proyeccin. El gunitador determina el aspecto final del mismo.

Coloracin - Sobre todo en la Va Seca, aparece una variacin de tonalidades grises en la superficie debidas a la distribucin del agua en la superficie, y sobre todo, cuando se utilizan acelerantes o cuando se ejecuta el tratamiento en varias fases.


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

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

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

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

Porosidad - El hormign proyectado generalmente contiene ms cantidad de ridos finos y ms cantidad de cemento que el hormign tradicional, por lo que la porosidad es menor. Si adems la relacin agua/cemento es menor y la compacidad alta, se crean poros bajo forma de inclusiones de aire (filler =

0,2 mm) que no se comunican entre s.

Densidadaparente - El contenido de cemento y la porosidad determinan la densidad apa-rente, que vara entre 2.100a2.300kg/m3.

Resistenciaacompresin - Esta resistencia se rige segn los principios de la tecnologa del hormign. Dicha resistencia a compresin es, la mayora de las veces, ligeramente inferior a la de un hormign normal de granulometra 0-30 mm., debido a la finura del hormign proyectado.

Como dato standard se alcanzan resistencias a compresin no inferiores a 30N/mmalos28das. Sin embargo una caracterstica fundamental del hormign proyectado es la evolucin de las resistencias con el tiempo a causa de su elevado contenido de cemento, 50N/mmalos12mesesy60N/mmaloscuatroaos.

Resistenciasinicialesyfinales - Segn las caractersticas impuestas en los Pliegos de Condiciones ser necesario adecuar el tipo de hormign proyectado al fin que se persiga en cuanto a las resistencias solicitadas.

Es muy importante resaltar que unas resistencias iniciales altas por necesidades en soste-nimientos obligan a la utilizacin de acelerantes, lo que conlleva a unas prdidas de resis-tencias finales (28 das) importantes, con lo cual se cumple con los requerimientos iniciales pero no con el resultado final.

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

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


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Resistenciaatraccin - La resistencia a traccin obtenida en un hormign proyectado vara entre:

1,6-2,1N/mm(28das)y3,3-5,3N/mm(3aos)

Permeabilidad - Un hormign es estanco segn la Norma, si su coeficiente de permeabi-lidad Darcy es igual a:

50x10-10m/s

En el caso del hormign proyectado, es inferior alcanzando valores de:

6a20x10-10m/s

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

Mdulodeelasticidad - El mdulo de elasticidad del Hormign proyectado vara entre 28.000y33.000N/mm

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

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

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

ValoresorientativosparaunhormignproyectadovasecacolocadoDosificacin350kgdecementoporm3granulometra0-12mm

Contenido de cemento 450 kg/m3

Relacin agua/cemento 0,4-0,5

Peso Especfico en seco 2.100-2.200 kg/m3

Mdulo de elasticidad (E) 28.000-33.000 N/mm

R.C.S. a 28 das (R28) 28 N/mm

R.C.S. a 1 ao (R360) 49 N/mm

R.T. a 28 das (Rz) 1,6 - 2,1 N/mm

Adherencia sobre roca 0,1 - 2 N/mm

Coef. Permeabilidad segn Darcy (Ca) 6 a 20.10-10 m/s

Coef. Conductividad Trmica 1,6 W/m.k

Coef. Resistencia a las heladas (V1) 10

Factor de resistencia al hielo (FR) 50 %


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ValoresorientativosparaunhormignproyectadovahmedacolocadoDosificacin400kgdecementoporm3granulometra0-12mm

Contenido de cemento 460 kg/m3

Relacin Agua/Cemento 0,45-0

Peso especfico en seco 2.300 kg/m3

Mdulo de elasticidad (E) 28.000-33.000 N/mm

R.C.S. a 28 das (R28) 30 N/mm

R.C.S a 1 ao (R360) 50 N/mm

R.T. a 28 das (Rz) 1,6 - 2,1 N/mm

Adherencia sobre roca 0,1 - 2 N/mm

Coef. Permeabilidad segn Darcy (Ca) 6 a 20.10-10 m/s

Coef. Conductividad Trmica 1,6 W/m.k

Coef. Resistencia a las heladas (V1) 10

Factor de resistencia al hielo (FR) 50 %

3.6.2 Normativaactual,controldecalidadyensayosHasta hace unos aos, el empleo y control del hormign proyectado era un desconocido para la mayora de los contratistas y administraciones.

En la actualidad existe en Espaa una Normativa amplia y suficiente:

UNE83600 - Clasificacin y definiciones

UNE83601 - Determinacin del tiempo de fraguado

UNE83602 - Preparacin de muestras

UNE83603 - Determinacin Resistencias por Penetrmetro

UNE83604 - Resistencia al arrancamiento

UNE83605 - Preparacin probetas testigo

UNE83606 - Ensayo a flexotraccin

UNE83607 - Recomendaciones de utilizacin

UNE83608 - Determinacin del rechazo

UNE83609 - Ensayo penetracin/extraccin

De acuerdo con la armonizacin de Normativa Europea estn ya vigentes las nuevas Nor-mas EN14487-1 Definiciones y diseo, EN14487-2 Ejecucin y EN14488-1 a 14488-6 Ensayos.

Para el dimensionado de sostenimientos y revestimientos en tneles y taludes, es importan-te tener en cuenta los siguientes criterios de diseo:


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1.-Criterios:

20 cm de hormign proyectado - 400 kg/m2

Resistencia a Traccin 1,8 MPa

Mdulo Elasticidad 30.000 MPa

Adherencia 1 MPa

En lo que respecta a las necesidades de excavacin en tneles, la optimizacin de las ca-ractersticas del hormign proyectado supondra:

2.-Optimizacin:

R. Compresin necesaria para perforacin y voladuras 10 N/mm2

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

3.-R.Compresinmnimas:

6 horas > 5 MPa

1 da > 10 MPa

7 das > 20 MPa

28 das > 25 MPa

90 das > 30 MPa

Un buen Control de Calidad es bsico en cualquier proceso industrial moderno y tambin lo es en el caso del hormign proyectado.

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

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

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

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

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


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

Es necesario por lo tanto, alcanzar unas resistencias iniciales por medio de los acelerantes de fraguado.

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

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

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

Foto 5.- Ensayos previos de adherencia sobre paneles

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


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Resistencia(MPa) Mtododeensayo

0-1 Penetrmetro Proctor o digital (d=3mm)

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

3-16 HILTI 450 L (cartucho verde)

>10 Testigos de artesa

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

Ensayos del hormign proyectado. Ensayos previos in situ. La composicin del hormi-gn debe determinarse en el curso de ensayos, y en ellos, debe estudiarse las propiedades exigidas. Dichos ensayos deben realizarse en la obra y con antelacin al comienzo de la misma, empleando las instalaciones y los componentes del hormign definitivos.

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

Adems, se deber ensayar un hormign de igual composicin sin aditivo acelerante (hor-mign patrn) con objeto de determinar la cada de resistencias. Este hormign testigo se utilizar tambin para comprobar la premezcla en las condiciones de la obra.

Debido a la dispersin de resultados en el hormign proyectado, el diseo de la mezcla debe prever el producir un hormign de resistencia superior a la especificada.

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

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

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

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

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

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

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


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

Resistencia a la penetracin. En este ensayo, se mide la fuerza requerida para empujar una aguja de dimensiones definidas dentro del hormign proyectado, emplendose un pe-netrmetro de aguja. El ensayo se describe en la norma UNE 83.603.

Resistencia al arrancamiento (Mtodo HILTI). Sobre la probeta de hormign proyectado o sobre el terreno proyectado se disparan clavos especiales HILTI que posteriormente son extrados para medir la fuerza de extraccin.

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

Mtodo HILTI simplificado. Recientemente se ha desarrollado un nuevo mtodo para determi-nar la resistencia a edades tempranas del hormign proyectado para el rango de 3 a 16 MPa.

Figura 11.- Curva de determinacin de resistencia

del mtodo HILTI simplificado

El sistema desarrollado por el Dr. D. Gustav Bracher (Sika Schweiz, A.G), consiste en partir de una serie de medidas (>10) y obtener el resultado trasladndolos sobre la curva emp-rica correspondiente.

Para ello, se empleara la pistola HILTI DX 450 L o la nueva versin recientemente lanzada al mercado HILTI DX 450-SCT.

Penetracin-extraccin de pernos. Se colocan unos pernos dentro del hormign proyec-tado para extraerlos posteriormente y medir la fuerza de extraccin al arrancamiento.

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

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


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

Las condiciones de realizacin de las muestras, curado, conservacin, corte y rotura estn desarrolladas en las UNE 83.602 y UNE 83.605. Para determinar la resistencia a compre-sin se han de ensayar, al menos, tres testigos por ensayo.

Por la experiencia acumulada en la realizacin de hormigones proyectados por va hmeda, se recomienda que el dimetro de los testigos sea como mnimo de 70 mm.

Asimismo, la altura de los testigos ser lo ms aproximado al doble del dimetro.

3.6.3 Fabricacin,dosificacin,transporteypuestaenobraLas dosificaciones de los hormigones proyectados, tanto por va seca como por va hmeda, estn comprendidas entre 360-480 kg de cemento por metro cbico de mezcla seca.

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

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

En cualquier caso, debe hacerse un estudio del porcentaje de rebote o rechazo en las con-diciones de la obra, teniendo en cuenta la naturaleza de los materiales a emplear, y lo ms importante la experiencia del personal.

Mezcla Mezcla Mezclainsitu R.C.S. Uso envolumen enpeso enpeso (28das)

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

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

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

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

1:3,4 1:3 1:2 360 kg/cm2 Alta resistencia y refractarios

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

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

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

En el caso de la Va Hmeda se recomienda una relacin agua/cemento menor de 0,45 para que la qumica de los aditivos acelerantes de fraguado, funcione correctamente.

La relacin agua/cemento (A/C), o agua/aglomerante (A/A) en el caso de emplear slice coloidal o adiciones de humo de slice, es uno de los parmetros de diseo del hormign proyectado. Al igual que en el caso del contenido en cemento, se adjunta a modo orientativo un rango de valores de A/C en la tabla que se muestra a continuacin.


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Resistenciacaracterstica(MPa) RelacinA/C

25 0,45

30 0,43

35 0,41

40 0,38

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

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

A/C = (Agua amasado + Agua humedad ridos Absorcin agua) / Cemento

Por su parte, los sistemas de control de la humedad de los ridos en la planta requieren un mantenimiento elevado que no siempre es posible realizar, dando como resultado lecturas errneas.

Con todo ello, ser posible determinar la relacin A/C en las etapas de ensayo iniciales o puntualmente en ensayos de control durante la obra, pero parece difcil aproximar al se-gundo decimal este cociente, cuando los errores en la determinacin de la humedad de los ridos por sistemas automticos superan ese orden de magnitud.

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

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

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

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

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

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

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


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Posteriormente se debern ajustar estas dosificaciones con los aditivos y adiciones, tanto en polvo como lquidos, necesarios para el fin deseado (acelerantes, retardadores, estabili-zadores, superplastificantes, etc.); rebotes, resistencias, manejabilidad, formacin de polvo, impermeabilidad, etc.

3.6.3.1Fabricacin:DosificacionesdelHormignproyectadoGeneralmente se recomienda dosificar los materiales en peso. La curva composicin de-ber tener una granulometra que encaje en el huso granulomtrico correspondiente, nor-malmente 0-8 0-12 mm.

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

Propuetadecantidaddecemento(kg)

Resistencia Acelerantebase Acelerante caracterstica(MPa) aluminato libredelcali

25 400 380

30 425 400

35 450 420

40 475 440

Tabla 4.- Contenidos en cemento de partida en la fase de diseo de la mezcla

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

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

Tipodeacelerante Dosificacin(%) CadadeR.C.S.(28das)(%)

Base silicato 10 - 15 40 - 50

Base aluminato 3 - 6 15 - 30

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

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

La dosificacin de los superplastificantes y estabilizadores se establecer mediante prue-bas en la misma obra, y depender de los ridos y del tiempo de manejabilidad.

La adicin a base de humo de slice se aadir en una dosificacin entre el 4-10% (el equi-valente a un 4% de humo de slice en slice coloidal Sikatell 200 sera un 1%), y las cenizas volantes en un porcentaje no superior al 15-20%, dependiendo del tipo de cemento.

La preparacin de la mezcla del hormign tanto en va seca como en va hmeda, necesita efectuarse en una planta adecuada con mezcladora, ya que las exigencias tcnicas y las


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caractersticas de sostenimiento obligan a una preparacin y mezcla de los componentes homognea, sobre todo con la incorporacin de adiciones y aditivos, necesarios para la aplicacin del hormign proyectado.

Planta de Hormign con amasadora. Muchas de las causas del mal funcionamiento de los equipos de proyeccin, son ocasionadas por una mala mezcla en las plantas dosifica-doras, sin amasadora, o por la incorporacin de los aditivos y adiciones en el mismo tajo.

Influenciaen: Plantaconamasadora Dosificacindirectaacuba

Homogeneidad de la mezcla XXX X

Control de agua XXX XX

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

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

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

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

Por otro lado, las mquinas de proyeccin (tanto en flujo denso como diluido) exigen una consistencia comprendida en cono de Abrams de 8 a 18 cm. (segn el tipo de bomba), sin contar con la perdida de manejabilidad por el transporte.

Por este motivo, es imprescindible disponer los medios necesarios para lograr una correcta fabricacin del hormign proyectado, y no dejar a la casualidad o a la incorporacin de qumica complementaria la dispersin de resultados o a las opiniones contradictorias del funcionamiento del sistema.

Una herramienta tan utilizada en el sostenimiento de tneles y taludes, como es el hor-mign proyectado, no depende de milagros sino que necesita instalaciones contrastadas


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y bien estudiadas que permitan desarrollar una mezcla y un transporte adecuados, segn las normas establecidas, para conseguir las caractersticas finales de dicho hormign pro-yectado.

No se puede olvidar que un sostenimiento de un tnel o de un talud tiene adems del fin constructivo, una responsabilidad en la seguridad de los equipos y de las dotaciones huma-nas que intervienen en la obra.

A efectos ilustrativos se especifican algunos ejemplos reales de dosificacin tipo (con la receta de los componentes) y huso granulomtrico (curva composicin resultante).

Dosificacin Tipo 1. Va seca (25 MPa)

Aplicacin: Estabilizacin de los taludes de un emboquille

CEM II 42,5 A-V 400 kg

Arena 0-4 1072 kg

Gravilla 4-12 560 kg

Agua aadida en boquilla 140 l

Acelerante lbre de lcali polvo Sigunita 49 AF (4%)

Dosificacin Tipo 2. Va hmeda (HM 30 MPa)

Aplicacin: Sostenimiento de tnel con hormign proyectado convencional

CEM II 42,5 A-V 425 kg

Arena 0-4 1365 kg


Agua amasado 178 l

Agua absorcin 29 l

Aditivo Sikament T 1405 (1,8%) 7,65 kg

Acelerante aluminato lquido - Sigunita L 22 R (4%)

Dosificacin Tipo 3. Va hmeda (HM 40 MPa)

Aplicacin: Sostenimiento tnel (hormign proyectado altas prestaciones)

CEM I 52,5 R 460 kg

Arena 0-4 1329 kg


Agua amasado 184 l

Agua absorcin 29 l

Aditivo Viscocrete SC 305 (1%) 4,65 kg

Slice coloidal Sikatell 200 (1%) 4,60 kg

Acelerante libre de lcali lquido - Sigunita L 53 AFS (4%)


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Figura 12.- Curva resultante de la dosificacin Tipo 1 (va seca)

Figura 13.- Curva resultante de la dosificacin Tipo 3 (va hmeda)

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

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

El tiempo de transporte total (mezclado + transporte + aplicacin), se tendr en cuenta tan-to en el diseo de la dosificacin, como en la validez de utilizacin de la mezcla de acuerdo con lo establecido en la Normativa UNE 83607-94.

Conviene efectuar un remezclado rpido durante 1 minuto por metro cbico transportado, antes de servirse al equipo de proyeccin.

Si se detectase una manejabilidad inferior a la requerida por dicha mquina, se deber corregir mediante remezclado rpido intenso en el caso de la va seca o de la correccin del cono mediante la adicin de aditivo superplastificante en el caso de la va hmeda.


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

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

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

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

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

TcnicasdeEjecucin

Las tcnicas de ejecucin que se van a detallar a continuacin, son producto de la expe-riencia de muchos aos de trabajo en el hormign proyectado, y se recomienda su uso con el fn de unificar criterios y mtodos.

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

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

Es importante facilitar a los operarios las caractersticas de la maquinaria a emplear, que suele suministrar el fabricante, as como las recomendaciones que cubren todas las com-binaciones en caso de duda.


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Preparacin de superficies - Todo tratamiento de hormign proyectado necesita una pr

tuneles y obras subterráneas - sika.pdf

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