18.1.12

HORMIGÓN PROYECTADO

El hormigón proyectado es actualmente, un elemento indispensable en los procedimientos de sostenimiento y revestimiento estructural de túneles y taludes.

Es importante aclarar algunas definiciones:
Se entiende por gunitar la puesta en obra de un hormigón o mortero proyectado con aire a presión a través de manguera, a gran velocidad sobre un soporte.
El hormigón proyectado es un hormigón cuyo tamaño máximo de áridos es superior a 8 mm, y que aplicado a máquina, se proyecta a gran velocidad sobre un soporte a través de manguera y boquilla.
El mortero proyectado es un mortero cuyo tamaño máximo de áridos no excederá 8 mm, y que aplicado a máquina, se proyecta a gran velocidad sobre una superficie a través de
una manguera y boquilla.
En la actualidad se usan tres procesos distintos, que son: Mezcla seca, mezcla húmeda
y mezcla semi-húmeda. El proceso de mezcla húmeda conlleva el empleo de más
servicios, pero su uso está generalizado para grandes aplicaciones.
El sistema de mezcla semi-húmeda, que consiste en la dosificación del agua, aproximadamente 5 m antes de la boquilla, es un proceso que evita fundamentalmente que la mezcla seca se disperse (especialmente el cemento) a la hora de hacer la proyección.
Cuando se confecciona un proyecto en el cual se especifica una Resistencia a Compresión Simple de un hormigón proyectado, se suelen definir las Resistencias a 24 horas, 7 días, y 28 días, para cumplir las necesidades de sostenimiento. Estas resistencias dependen de:
Áridos, cementos, personal especialista, maquinaria, medios auxiliares, aditivos (acelerantes, estabilizadores, superplastificantes, etc.), y adiciones.
Sistema de mezcla seca. El sistema de mezcla seca consta de una serie de fases, y requiere unos equipos especializados.

Es un procedimiento mediante el cual todos los componentes del hormigón se mezclan previamente, excepto el agua, que se añade en la boquilla antes de la proyección de la mezcla, transportándose la mezcla en seco a través de mangueras de forma neumática hasta la boquilla.
1º El cemento y los áridos se mezclan adecuadamente hasta conseguir una perfecta homogeneidad en proporciones variables. Lo normal es usar cemento Portland, sin embargo, a menudo se emplean cementos especiales, junto con diferentes clases de áridos (artificiales o naturales, de río o machaqueo).
2º La mezcla de cemento/áridos se introduce en un alimentador del equipo (junto con acelerante en polvo si se emplea).
3º La mezcla entra en la manguera mediante una rueda o distribuidor rotor).
4º La mezcla es transportada mediante aire a presión (flujo diluido) hasta una boquilla o pistola especial. Esta boquilla va equipada con un distribuidor múltiple perforado, a través del cual, se pulveriza agua a presión (junto con acelerante líquido si se emplea), que se mezcla con el conjunto cemento/áridos.
5º La mezcla ya húmeda se proyecta desde la boquilla sobre la superficie soporte que debe gunitarse.
El uso de las máquinas de mezcla seca puede dividirse en tres grandes categorías: Para gunitados de alta velocidad, gunitados de baja velocidad y de transporte.
El gunitado de alta velocidad se consigue empleando una boquilla pequeña y una alta presión de aire, de lo que resultan una alta velocidad en la boquilla y una gran velocidad de impacto, con velocidades de partículas de 90 a 120 metros por segundo. Esta gunita posee una compactación extraordinaria. El índice de colocación (rendimiento) de un gunitado a alta velocidad resulta bajo. Su uso, debido al tamaño de las boquillas, se establece exclusivamente para morteros.
El gunitado de baja velocidad se consigue empleando una máquina de gran producción y una manguera de diámetro superior con una boquilla amplia, a menudo de paso directo.
La gunita que se obtiene con la técnica de baja velocidad, no se compacta quizás tan bien como la de alta velocidad, pero posee todas las propiedades típicas de una gunita, como son: Baja relación A/C, buena compactación "in situ", alto contenido de cemento, etc.
El tipo de máquina empleado en la práctica, depende del tipo de gunita que se requiera, pero casi todas las máquinas permiten que se adapte en alguna medida su producción.
Las propiedades de la gunita pueden modificarse cambiando la salida acoplada, el tamaño de la manguera o el diámetro de la boquilla o pistola.
La diferencia fundamental en las máquinas para transporte, radica en el rotor, que es de huecos más anchos, y que su finalidad es transportar la mezcla en seco hasta la distancia conveniente (como máximo 100 m en horizontal). Estos sistemas se utilizan como estaciones intermedias, o bien para elevar a alturas suficientes las mezclas secas para posteriormente trabajar con ellas. En estos casos, las boquillas o pistolas tienen determinados mecanismos que reducen el aire de la proyección por medio de unos frenos metálicos, que al permitir escapar el aire, dejan caer la mezcla en el sitio preparado.
Sistema de mezcla semi-húmeda. Este sistema idéntico en sus primeras fases al de la mezcla seca, únicamente difiere de él en que, a una distancia aproximadamente de 5 m de la boquilla, se efectúa la adición de agua, y se puede, y debe, humedecer los áridos, hasta un 10 %, por lo que se mejoran las propiedades de la mezcla al llegar a la boquilla, de la que saldrá el mortero u hormigón proyectado.
Otra de las ventajas de este sistema, es que evita el polvo resultante de la proyección, así como la pérdida de cemento en la mezcla al salir de la boquilla. También se puede considerar que el agua añadida se incorpora perfectamente durante esos 5 m a la mezcla, haciéndola más homogénea, y lo que es más importante, que la relación agua/cemento sea adecuada.

Sistema de mezcla húmeda. La gunita posee propiedades específicas que se manifiestan especialmente a través de la naturaleza del método de colocación. La gunita de mezcla húmeda consigue morteros y hormigones de propiedades equivalentes a la mezcla seca con técnicas de dosificación y aditivos, pero se consigue una disminución importante de la dispersión de resultados, causa y preocupación del control de aplicación.
Las máquinas de mezcla húmeda producen mortero u hormigón proyectado, por dos procedimientos fundamentales en Flujo diluido y Flujo denso, (Rotor y Bomba), con grandes rendimientos, cubriendo de este modo sobradamente las aplicaciones de las máquinas de mezcla seca.
Estas máquinas se limitan a un bombeo a alta velocidad a través de conductos rígidos y flexibles hasta una boquilla, provista de un chorro de aire comprimido, con lo que se obtiene un mortero u hormigón de compactación relativa. No obstante, debe añadirse haciendo honor a la verdad, que los recientes progresos, tanto de nuevas máquinas como de aditivos estabilizadores, han conducido esta tecnología a un sistema perfectamente compatible con el fin deseado y con una ventaja importante: La no-formación de polvo y el mantenimiento de la relación Agua/Cemento.

Maquinaria: Vía seca y vía húmeda
Existen tres procesos de proyección: vía seca, vía húmeda y vía semihúmeda. El sistema de la vía seca resulta satisfactorio, aunque ha visto mermado su empleo por la optimización y rendimientos alcanzados en los últimos años por el sistema de la vía húmeda. La vía húmeda conlleva disponer de más servicios. El sistema de la vía semihúmeda, es un proceso que evita que la mezcla seca se disperse, sobre todo el cemento, a la hora de proyectar. Hay que hacer las siguientes consideraciones sobre estos 3 tipos de sistemas de gunitado.
El sistema de hormigón proyectado por vía seca requiere unos equipos especializados.
Esquemáticamente, el proceso se resume de la siguiente forma: El cemento y los áridos se mezclan hasta conseguir una perfecta homogeneidad; se introduce la mezcla en un alimentador, entrando en la manguera mediante un distribuidor; la mezcla se transporta mediante aire a presión hasta una boquilla o pistola especial, la cual va equipada con un distribuidor múltiple perforado, a través del cual, se pulveriza agua a presión que se mezcla con el conjunto cemento/áridos. Finalmente la mezcla ya húmeda se proyecta sobre el soporte a gunitar.
El sistema de hormigón proyectado por vía húmeda se puede dividir en 2 procesos distintos:
Flujo diluido (rotor) y Flujo denso (bomba), diferenciándose en el sistema de transporte de la mezcla de hormigón, aire comprimido en el caso del flujo diluido, y mediante bombeo en el flujo denso. Con ambos procesos se consiguen grandes rendimientos, cubriendo sobradamente las aplicaciones de las máquinas de vía seca.
Las máquinas de vía húmeda por flujo denso se han situado en un lugar privilegiado en el mercado español, y se limitan a un bombeo de la mezcla a través de mangueras especiales hasta una boquilla provista de un chorro de aire comprimido, con lo que se obtiene un hormigón de compactación suficiente.
Los recientes progresos tanto de nuevas máquinas como de aditivos, han conducido a esta tecnología a un sistema perfectamente conocido, con baja formación de polvo y el control de la relación agua/cemento.

El sistema de hormigón proyectado por vía semihúmeda es idéntico en sus primeras fases al de la mezcla seca, solo difiere en que permiten humedades de áridos de hasta el 10 % y que a una distancia de unos 5 m de la boquilla se adiciona el agua, mejorándose las propiedades de la mezcla al llegar a la boquilla.
Otra ventaja de este sistema, es que evita el polvo resultante de la proyección, así como la pérdida de cemento en la mezcla al salir de la boquilla. Además el agua se mezcla perfectamente durante esos 5 m, obteniéndose un hormigón más homogéneo y con una relación agua/cemento idónea.
Aplicación
La calidad de la gunita depende fundamentalmente de los operarios, es esencial que éstos asistan a cursillos, y reciban una formación completa de su especialidad.
El Capataz, Jefe de Equipo, o Encargado debe poseer una gran experiencia, y haber prestado durante un mínimo de cinco años servicio como gunitador. El gunitador, debe por lo menos haber pasado por un aprendizaje de un año de duración, y poseer experiencia en trabajos de naturaleza semejante.

La experiencia del gunitador deberá probarse, para ello, se ensayará con un revestimiento de paneles de prueba como parte del programa de ensayos previos a la construcción.
Un equipo mínimo consta de:
- Un gunitador
- Un maquinista
- Un operador de la planta de mezclado
- Un Capataz o Jefe de Equipo
Eventualmente, será necesario, que el gunitador tenga un ayudante, así como contar con varios operarios para realizar el transporte, la colocación de andamiajes, etc.
Sería de desear que se introdujeran dentro de las categorías de trabajo en la construcción las de gunitador y maquinista, dados el volumen creciente y la variedad de aplicaciones del hormigón proyectado.
Para realizar una buena aplicación del hormigón proyectado es requisito esencial la correcta organización del trabajo. Esta corre a cargo del Capataz o Jefe de Equipo que dispondrá los trabajos y observará, que todos los equipos funcionen correctamente, tomando para ello, las precauciones necesarias y adoptando las correspondientes medidas preventivas.
Es fundamental que antes de comenzar el trabajo se decidan las instalaciones, ya que éstas servirán de base al funcionamiento posterior y al buen resultado del sistema, y por ello, es muy importante elegir debidamente las zonas de acopio de acelerantes, la situación y distancia de la planta de mezclado (transporte), y la situación de la maquina gunitadora, que debe ocupar el punto más ventajoso para cubrir la zona de trabajo en abanico.
Técnicas de Ejecución
Las técnicas de ejecución que se van a detallar a continuación, son producto de la experiencia de muchos años de trabajo en el campo de la gunita y del hormigón proyectado, lo que significa, que se debe tender hacia su utilización para unificar criterios y ejecuciones.
En las especificaciones del hormigón proyectado, independientemente de las resistencias a compresión necesarias, tendrá que aparecer, el acabado necesario, dosificación y espesores correspondientes, pudiendo influir tanto en la elección de la máquina y de la dotación del equipo humano, como en el orden del trabajo y la colocación de andamiajes o robot.
Por lo general, el gunitador trabajará de abajo arriba, e irá rellenando las armaduras, de tal manera, que queden completamente embebidas en el gunitado evitando la aparición de arenas sueltas detrás de los redondos. También colocará las señales, guías o maestras necesarias para llegar al espesor previsto.
El gunitador debe dirigir al maquinista mediante señales con la mano respecto a la producción y velocidad del suministro. Si éste es demasiado fuerte, la presión debe ser disminuida, así como la velocidad del motor, con el fin de producir la mejor proyección.
Estos factores contribuyen a la correcta alimentación de la máquina.
Es importante facilitar a los operarios las características de la maquinaria a emplear, que suele suministrar el fabricante, así como las recomendaciones que cubren todas las combinaciones en caso de duda.
Como resumen podemos definir que el equipo del gunitado debe estar conjuntado y conocer una a una, todas las operaciones, para que sin necesidad de dirigirles, cada uno de ellos solvente las distintas situaciones que se puedan presentar.
Preparación de superficies
Todo tratamiento de hormigón proyectado (gunita) necesita una preparación de superficies, según como sea el soporte. Esta preparación de superficies, será con chorro de aire a presión, chorro de aire y agua a presión, chorro de agua a alta presión chorro de arena, en este último caso, para los soportes de hormigón (Reparación).
Como norma, se debe retirar los restos de materiales sueltos o de otros oficios que estén sobre el soporte, evitando la creación de falsas zonas que no adhieran al revestimiento posterior.
En líneas generales se deberá hacer siempre la preparación de superficies mediante humectación del soporte para conseguir unas condiciones adecuadas.
Colocación de armaduras
Los sistemas normalmente utilizados de fijación de mallas se pueden denominar como fijaciones ligeras.
En los casos de obras de Ingeniería Civil, como túneles, muros y taludes se hace necesario la fijación por medio de sistemas pesados, como son bulones, barras, anclajes, etc.
En caso de que dos o más capas de armadura vayan a ser gunitadas, la capa externa no debe ser asegurada directamente con la capa interna, sino que debe ser escalonada de manera que permita a la cara interna ser proyectada sin interferencia.
Proyección
Una vez elegido el tipo de máquina, así como el diámetro de las mangueras de proyección, el funcionamiento será el siguiente:
1º Comprobación de las mangueras de proyección para ver si están limpias, para ello se conectan a un compresor que disponga de un manómetro, si éste muestra una presión superior a la normal, quiere significar que las mangueras están sucias. En este caso, deben limpiarse doblándolas, torciéndolas o golpeándolas suavemente con un martillo, volviendo a dar aire y expulsando así el material alojado en los conductos.
2º Conectar las mangueras formando el menor número posible de curvas, y a ser posible sin ningún rizo, para ello, las uniones de manguera se asegurarán debidamente.
3º Comprobar la salida del agua o del aditivo, para los casos de vía seca o húmeda respectivamente, así como el funcionamiento de las bombas, en el caso de que se utilicen.
Esta comprobación se hará quitando la tobera de la boquilla, y desatrancando si es preciso, los eyectores de agua o aditivo acelerante a la misma. Esta operación se deberá efectuar con la boquilla hacia abajo, para prevenir que la corriente de agua o aditivo vuelva hacia atrás por la manguera.
4º Estando funcionando el agua o aditivo se deberá dar entrada al aire comprimido exclusivamente, con lo cual, se examinará el abanico que forma la pistola, viendo inmediatamente si existe algún fallo de suministro en los eyectores, para lo cual, visto éste, se deberá solucionar limpiando o cambiando la boquilla. Si el abanico es débil quiere decir que no hay suficiente presión de aire, en este caso, se deberá incrementar la misma.
Una vez pasada esta operación, el gunitador está preparado para comenzar el trabajo. La primera operación será la de proyectar una mezcla de aire y agua sobre el soporte, a fin de humedecer la superficie. Esta práctica es recomendable para todo tipo de soporte, hormigón, madera, arpillera, roca, tierra o acero.
La manguera esta ahora conectada con la boquilla y la gunitadora, y la proyección puede comenzar. El gunitador mantendrá la boquilla (pistola) hacia abajo, en espera del suministro de la mezcla.
Cuando la mezcla llegue, regulará rápidamente el suministro y dirigirá el chorro al soporte al revestir. La distancia entre el soporte y la boquilla o pistola estará situada entre 0,6 y 1,5 m, moviendo la boquilla rítmicamente en series de rizos de lado a lado y de arriba abajo, trabajando así de modo uniforme.
En caso de cualquier irregularidad en el suministro de la mezcla, o de escasez de este material, el gunitador debe dirigir la boquilla fuera del trabajo, hasta que la alimentación vuelva a ser adecuada.
Si el chorro de mezcla que sale de la boquilla, disminuye de repente, indica una obturación parcial o una avería en la boquilla. En el caso de que el abanico se haga desigual, el trabajo se debe parar y limpiar o cambiar la parte afectada (inyectores).
Conseguida una uniformidad de proyección, el desarrollo del trabajo está ahora en manos del gunitador, que debe dirigir constantemente al maquinista, para que regule el abastecimiento aumentando o reduciendo la presión así como la velocidad.
La habilidad y conocimientos del gunitador determinarán la calidad del trabajo terminado, así como el rendimiento del mismo.
Al terminar el trabajo se deberán limpiar perfectamente las mangueras y máquina, para lo cual, se cortará el suministro de la mezcla, y se dejará el aire comprimido salir libremente por la manguera, doblando ésta antes de la boquilla, disparando de vez en cuando la cantidad de aire para que se limpie totalmente, máquina gunitadora y mangueras en todo su recorrido.
Cuando la proyección se hace vertical, es decir, que el punto o soporte del trabajo está por encima de la boquilla, las mangueras deben vaciarse antes de parar el trabajo, sino la mezcla caerá al fondo al quedar sin presión, y no será posible moverla.
En este tipo de trabajos es muy conveniente disponer doble juego de mangueras, ya que en caso de una obturación se puede inmediatamente disponer de otra paralela de repuesto.
Rechazo o rebote
El rechazo es la pesadilla del gunitador y del gunitado. Un gunitador que haya aprendido a controlar el rebote es muy difícil de encontrar.
El rebote está formado por los componentes que no se adhieren a la capa de gunitado o a las armaduras, saliendo rebotados fuera del lugar adecuado. La proporción inicial de rebote es alta cuando el chorro de mezcla se dirige directamente al soporte sobre el que se trabaja, y también cuando se dirige sobre la armadura, pero la formación de una capa amortiguadora sobre el soporte (adherida por la baja relación agua/cemento), reduce dicha cantidad. Por ello, los espesores gruesos tienen una menor proporción de rebote y el espesor delgado tiene los más altos porcentajes.
Para el cálculo del rebote existen muchas teorías, tanto prácticas como analíticas, ya que desde un punto de vista económico tiene mucha importancia, incidiendo en el coste del hormigón colocado. En lo que a pérdida de materiales se refiere, el fenómeno de rebote no tiene tanta importancia, pero sí la tiene y mucha, en cuanto al rendimiento del equipo
de colocación.
El porcentaje de rechazo, en cualquier y situación, depende de:
Relación agua/cemento
Proporción de la mezcla
Gunitador
Tipo de áridos (>Arido grueso => más rebote)
Eficacia de la hidratación
Presión del agua o del aire
Diseño y tamaño de la boquilla
Velocidad de la proyección
Capacidad del compresor
Ángulo y distancia del impacto
Curado
El curado de la gunita es importante en espesores delgados, para ello, se recomienda que la superficie terminada se mantenga continuamente mojada al menos durante los 7 días siguientes. También se puede proteger mediante arpilleras, manteniendo el agua de fraguado.
Se pueden utilizar productos de curado en forma de membrana superficial, pero éstos no deben utilizarse en los casos siguientes:
Áreas que se gunitarán de nuevo
Zonas donde esté previsto pintar la superficie
Cuando su aplicación esté desaconsejada desde el punto de vista estético
En líneas generales, se deberán tener en cuenta los detalles normales de curado de hormigón en masa.