El hormigón proyectado (shotcrete) es un hormigón obtenido con la ayuda de una mezcla preconfeccionada, el material de proyección. Por medio de una máquina de proyectar, se introduce en una tubería de impulsión en la que se transporta, generalmente mediante un flujo de aire comprimido, hasta la lanza o tobera, manejada por el portalanza o gunitador.
La proyección del cemento proyectado se realiza mediante un sistema que transporta el mortero u hormigón a lo largo de un tubo, desde la mezcladora hasta la boquilla de proyección o cañón, saliendo lanzado a gran velocidad contra una superficie de soporte.
El gunitador dirige el chorro que sale de la lanza contra la superficie de aplicación sobre la cual se adhiere el material de proyección, compactándose al mismo tiempo por la fuerza de impacto.
La fuerza del chorro causa el impacto del material que queda perfectamente compactado y consiguiendo una capa de gran densidad. El espesor de las capas de hormigón aplicadas suele ser de 15 cm, procediendo por capas sucesivas de 4-5 cm de espesor en el caso de espesores superiores. El espesor máximo de la capa de hormigón dependerá de forma importante de su posición.
Para espesores pequeños (2,5 cm o menos) se debe colocar una malla metálica ligera clavada al soporte a una distancia conveniente que permita su completo relleno. Esta malla tiene por finalidad evitar grietas por retracción del mortero u hormigón. Si el espesor de la capa es de 4 a 5 cm se coloca un mallazo o se añaden al hormigón o mortero fibras de acero.
El hormigón proyectado no se aplica sobre piezas fuertemente armadas debido a la gran cantidad de rebote de árido que se produce y al peligro de formación de huecos detrás de las armaduras y bolsas sin rellenar por el efecto sombra producido por las barras.
La superficie de soporte sobre la que se va a proyectar el hormigón debe humedecerse previamente, lo que puede hacerse con la máquina sin más que cerrar la salida de la mezcla de cemento y áridos.
Después se proyecta una capa de poco espesor formada por la mezcla de cemento, arena y agua y que crea una capa colchón sobre la que se proyecta la mezcla con árido más grueso y bajo do de agua sin que exista el peligro de que se produzca un rebote excesivo.
Se aplican las capas sucesivas con espesores de unos 5 cm, dejando transcurrir entre la aplicación de una capa y la siguiente de 6 a 12 horas, según el tipo de cemento empleado y el uso o no de acelerantes de fraguado. En general se precisa una resistencia compresión de 3,5 N/mm2 antes de proceder a una nueva aplicación.
En la aplicación del hormigón proyectado a temperaturas inferiores a cero grados centígrados pueden emplearse aditivos acelerantes, si bien, en muchas ocasiones lo más conveniente es emplear junto a éstos, agua calentada previamente. La gran relación existente entre superficie y volumen de las capas puede conducir a un desecado rápido de las mismas lo que hace que el curado sea muy importante.
Hormigón proyectado por vía seca y vía húmeda
La proyección del hormigón gunitado puede tener lugar por vía seca o por vía húmeda. Los dos procedimientos se distinguen por la mezcla previamente confeccionada y por el equipo mecánico.
- El método de proyección por vía seca utiliza una mezcla en seco constituida por áridos con humedad natural y cemento. La mezcla en seco se transporta con la ayuda de aire comprimido, añadiéndose el agua solamente en la lanza.
- El procedimiento de proyección por vía húmeda utiliza una mezcla que contiene ya el agua necesaria, es decir que no es preciso añadirla en la lanza.
Puesta en obra del hormigón y rebote
El hormigón proyectado presenta un inconveniente al ser aplicado conocido como rebote. El rebote es el escape de parte del árido grueso del hormigón como consecuencia del impacto que recibe sobre el soporte. Obviamente, para obtener economía el rebote ha de ser mínimo.
En hormigones proyectados con áridos gruesos el rebote llega a ser importante dependiendo fundamentalmente de la habilidad del operario. La cuantía del rebote en aplicaciones correctas varía del 5 al 15% en pisos o losas, del 15 al 30 % en paredes verticales o inclinadas y del 25 al 50 % en techos.
En la primera capa de hormigón gunitado que se aplica el porcentaje de rebote es siempre excesivo, pero va disminuyendo según se va formando el colchón de cemento y arena, incrustándose el árido grueso en este colchón. En la primera capa el rebote puede llegar a ser del 15% dependiendo de muchos factores.
Un 2 ó 3% de aditivos especiales para gunita puede mejorar mucho a la mezcla y disminuir el porcentaje de rebote.
Factores que influyen en el rebote del hormigón gunitado
El porcentaje de rebote del hormigón proyectado depende de muchos factores tales como:
- Eficacia de la hidratación de la mezcla que sale de la boquilla
- Relación agua/ cemento: la relación agua/cemento suele oscilar en la boquilla entre 0,33 y 0,50 dependiendo de la humedad que tengan las arenas. Los valores más bajos dan mayor porcentaje de rebote pero si éstos son demasiados altos provocan el descuelgue de la capa, además de dar lugar a un hormigón poroso y poco resistente.
- Granulometría de los áridos: la influencia de la granulometría es muy grande y debe ser cuidadosamente estudiada. Es muy importante el contenido de arena y grava.
- Velocidad y volumen de salida de la mezcla por la boquilla por unidad de tiempo
- Angulo y distancia del impacto: En el rebote influye también la inclinación de las paredes y la distancia de la boquilla a la superficie sobre la que se realiza la aplicación, que debe ser de 1,0 metro. La posición de la boquilla de proyección debe mantenerse lo más perpendicular posible a la superficie de proyección con objeto de disminuir el rebote. El máximo rebote se obtiene proyectando a 45º, y disminuye progresivamente hasta 90º, donde es mínimo. Se recomienda proyectar a distancias no inferiores a 0.5 ni mayores de 1,5 m, por razones de rebote.
- Espesor aplicado
- Destreza del operador: su influencia es máxima cuando los áridos del hormigón son gruesos.
Acabado de la capa de hormigón proyectado
El acabado de la superficie de hormigón proyectada no es tan liso como el conseguido con las tablas de encofrado, aunque la superficie vista puede fratasarse, teniendo cuidado de no alterar la unión del hormigón proyectado con la base. Por este motivo, a veces es conveniente dejar la superficie tal y como queda a pesar de las irregularidades y falta de planeidad de la misma que dependerá por otra parte de la habilidad del operario en su aplicación.
La composición del hormigón proyectado y su granulometría es similar a la del hormigón convencional, aunque se limita el tamaño máximo del árido (TMA) a 10 mm.
El uso de áridos de TMA superior a 10 mm permite reducir la dosificación de cemento y la retracción hidráulica, pudiendo emplearse el hormigón como material estructural. Por ello, han ido apareciendo nuevos tipos de máquinas de proyectar que permiten el lanzamiento de mezclas con áridos de TMA de hasta 30 mm.
En la composición de la granulometría de la mezcla de hormigón a proyectar las relaciones árido/cemento deben variar entre 2 y 4. Ya que parte del árido rebota y escapa al chocar contra la superficie de soporte, el hormigón realmente colocado tendrá una relación árido/cemento entre 2 y 3,5, con lo que la mezcla queda enriquecida en cemento.
En el sistema de proyectado por vía seca, la humedad de los áridos debe estar comprendida entre el 4% y el 8% para un óptimo funcionamiento del equipo, ya que un mayor porcentaje de humedad puede taponar la manguera y producir hidrataciones antes de tiempo.
La cantidad de agua de la mezcla de hormigón se determina de forma práctica. Demasiada agua hace que el hormigón proyectado se descuelgue del soporte y , por el contrario, si empleamos poca agua no existirá adherencia entre la pasta de hormigón y la superficie que le sirve de soporte. Lo normal son relaciones agua/cemento entre 0,35 y 0,50, aunque algunos equipos trabajan con relaciones agua/cemento de sólo 0,28.
La relación agua/cemento del hormigón proyectado esté comprendida entre 1:3,5 y 1:4,5, obteniéndose resistencias a compresión a 28 días entre 20 y 50 N/mm2.
La arena empleada en la composición del hormigón debe tener la misma granulometría que la empleada en el hormigón convencional.
Dosificación de cemento en el shotcrete
La dosificación normal de cemento oscila entre 300 y 375 kg/m3, pudiéndose llegar a dosificaciones de 500 kg/m3.
Para conseguir un hormigón con alta resistencia inicial se emplean cementos portland ARI o tipo III de la ASTM. Si el hormigón va a estar en contacto con terrenos o aguas con sulfatos deben emplearse cementos resistentes a los yesos.
No se suelen emplear aditivos, aunque el uso de ciertos aditivos especiales para este tipo de hormigones puede mejorar la mezcla y disminuir el rebote.
Un hormigón proyectado de tipo medio, con una dosificación de 350 kg/m3 de cemento, una relación agua/cemento de 0,4, un tamaño máximo de árido (TMA) de 10 mm, una velocidad de proyección de 100 m/s y un rebote del 20%, alcanza resistencias a compresión a 28 días de 40 N/mm2.
Hormigón clásico y hormigón proyectado
Las propiedades del concreto proyectado son más o menos parecidas a las del hormigón clásico, notablemente en lo que respecta a la densidad aparente y a la resistencia.
En cambio, gracias a su estructura particular, la gunita es más impermeable y más resistente a las heladas que un hormigón tradicional de la misma composición.
Contrariamente a lo que ocurre con el concreto tradicional, que se coloca primeramente en obra y se compacta acto seguido, el hormigón gunitado se aplica y se compacta simultáneamente.
Al proyectar el hormigón, en el momento de su impacto sobre la superficie de aplicación, una parte del material rebota. Este material recibe el nombre de material de rebote. Esta pérdida de material es otra de las características del hormigón proyectado.
La superficie de aplicación del gunitado, o soporte, puede presentar cualquier estructura e inclinación. El hormigón proyectado se adhiere a la superficie de aplicación y se coloca en obra por capas. También esto le diferencia del hormigón convencional. Además, el hormigón proyectado presenta una característica notable: se adhiere íntimamente a la superficie de aplicación y permite obtener la forma de superficie deseada.
Aplicaciones del hormigón proyectado
Los campos de aplicación del concreto proyectado son múltiples:
- Consolidación de rocas en trabajos subterráneos (galerías, túneles, cavernas) y estabilización y protección de taludes y paredes rocosas al aire libre.
- Reparación y refuerzo de obras de hormigón y de mampostería.
- Revestimiento e impermeabilización de obras hidráulicas.
- Realización de elementos portantes tales como paredes, techos y cúpulas.
- Hormigón proyectado para piscinas: es un sistema rápido y útil, cuando las paredes tienen un trazado curvo, ya que no existen juntas de construcción, ni de dilatación consiguiendo una estanqueidad mayor.
La ejecución de trabajos con hormigón proyectado es un arte que requiere el conocimiento de nociones teóricas pero especialmente una gran experiencia práctica.
ACI 506.2 Especificaciones del hormigón proyectado
ACI 506.2 Specification for Shotcrete contiene los requisitos de construcción para la aplicación de hormigón proyectado. Aborda el hormigón proyectado tanto en vía húmeda como seca, así como el hormigón proyectado reforzado con fibras, cubriendo los estándares mínimos para materiales, propiedades, pruebas y aplicaciones.
- ACI Committee 506 (Autor)
