Propiedades y características de concretos especiales

Derivado de la continua investigación científica y tecnológica, se han introducido al mercado nuevos productos que se pueden incorporar a las mezclas de concreto, ya sea para imprimirles mayor resistencia y durabilidad, y en otros casos hacerlos más económicos. Esto ha dado lugar a los llamados “concretos especiales”, dentro de los cuales se pueden citar los siguientes:

Concreto ligero estructural.

Ligeros aislantes y de resistencia moderada. Concreto celular de autoclave.

Concreto de densidad elevada. Concreto translucido.

Suelo-cemento.

Concreto blanco y concreto coloreado. Concreto masivo.

Concreto con agregado precolado. Concreto lanzado.

Concreto sin revenimiento.

34 Concreto de contracción compensada.

Concreto con polímeros.

Para mayor información sobre los concretos especiales, consultar el capítulo 18 Kosmatka, (2004) y capítulo 20, Neville y Brooks, (1998).

Concreto lanzado

El concreto lanzado surgió en Estados Unidos, el primer uso del concreto lanzado consistió en un recubrimiento. Fue por esto que el estadounidense Carl E. Akeley inventó en 1907, su máquina de lanzar morteros, utilizada para recubrir la deteriorada fachada del Field Columbian Museum of Natural Science de Chicago, y para forrar esqueletos metálicos de animales prehistóricos. (Bracamontes, 2002).

El aparato conocido como “Cemen-gun”, funcionaba bajo el principio de las dos cámaras. Este sistema consiste en introducir la mezcla seca en la tubería de impulsión a través de dos cámaras presurizadas alternativamente, que permitían proyectar un mortero de cemento y de agregados finos, adicionándole el agua en la boquilla por medio de un anillo distribuidor para humedecer la mezcla antes de consolidarla sobre la superficie.

El concreto lanzado es, según el ACI 506 R, “un mortero o concreto transportado por algún medio, vía húmeda o vía seca, a través de una manguera y lanzado neumáticamente a una gran velocidad contra una superficie”; es en sí simplemente un sistema de colocación del concreto. Según el tamaño máximo del agregado en la mezcla, hablamos de mortero lanzado hasta 8 mm, y de concreto lanzado entre 8 y 25 mm.

Este concreto está compuesto de lo mismo que un concreto común, agregados (arena, grava), agua, cemento y en ocasiones aditivos y/o fibras; estos deben cumplir con las mismas características y propiedades que para un concreto común.

Existen dos técnicas de colocación del concreto; vía húmeda y vía seca. Los dos procedimientos se distinguen por el método de elaboración de la mezcla y el equipo mecánico utilizado durante la aplicación.

En el caso del procedimiento de proyección por vía seca, se conoce como mezcla en seco y consta de una mezcla de agregados secos o naturalmente húmedos y cemento, a la que se añade el agua necesaria directamente en la boquilla de lanzado a través de un anillo de distribución. En cambio, por vía húmeda se utiliza una mezcla que ya contiene el agua necesaria, añadiéndole aire comprimido a la salida de la boquilla para proporcionarle la energía necesaria de lanzado.

Tabla 2.18. Comparación entre procesos vía seca y vía húmeda.

FACTOR PROCESO DE VÍA SECA PROCESO DE VÍA HÚMEDA

Equipo  Menor inversión en maquinaria y equipo.

 Mantenimiento relativamente simple.

 Velocidad de proyección alta (80- 100 m/s).

 Se puede utilizar en robots.

 Menor cantidad de equipo en el sitio de trabajo.

 Menor desgaste en mangueras y boquillas.

 Menor consumo de aire.

 Menor velocidad de proyección (60-70 m/s).

 Se puede utilizar en robots. Mezclado  En el sitio de trabajo o en una

planta de mezclado.

 El premezclado de los ingredientes

 Mezclado en una planta premezcladora.

35 secos puede ser usado pero no

puede dejarse sin protección en ambientes húmedos.

 No puede utilizarse arena húmeda.  Control instantáneo sobre el agua

y la consistencia de la mezcla, en la boquilla, para ajustarse ante variaciones sobre la superficie de aplicación en la obra.

 Mayor facilidad para colocar mezclas conteniendo agregados ligeros, materiales refractarios y concretos con requerimiento de resistencias tempranas.

 El agua de mezclado es controlada en la elaboración de la mezcla y medida con exactitud. El lanzador no puede ajustar la medida de agua.  Mezclas más homogéneas por

el adecuado mezclado de los ingredientes.

 Mayor capacidad de

producción.

Colocación  Rara vez se pueden colocar más de 5 m3/h.

 Puede transportarse a mayores distancias horizontales 150 m.  Se simplifican las operaciones de

inicio y término, con un mínimo de pérdida y mayor flexibilidad de colocación.

 Mayor que máquinas similares entre 2 y 10 m3/hr.

 Mayor que 20 m3

/hr con el equipo de mayor capacidad.  Distancia máxima de transporte

vertical 60 m.

Rebote  Puede oscilar entre 15-40% sobre superficie vertical y 20-50% sobre cabeza.

 Rebote muy alto de fibras metálicas (hasta un 50 %).

 Pérdida de agregados que dificulta el control sobre el diseño de mezcla, por lo que generalmente se coloca un exceso de cemento.

 Menor rebote, con un adecuado diseño de mezclas que puede ser menor al 10%.  Muy poca pérdida de agregado.  Rebote de fibras muy bajo.

Economía  Económico para aplicaciones de poco volumen.

 El costo del m3

colocado es mucho menor, por lo cual se tienen significativos ahorros en aplicaciones de grandes volúmenes.

Calidad  Mayor resistencia por la baja relación agua/cemento.

 Menor homogeneidad, debido a que la cantidad de agua es regulada por el operador.

 No recomendado para la aplicación de fibras metálicas.

 Relación agua/cemento menor por el empleo de aditivos superfluidificantes.

 El empleo de nuevas tecnologías de aditivos permite ajustar la mezcla a las necesidades de la obra.

 Ideal para aplicarse con fibras. Velocidad

de impacto

 Mayor.

 Mejor adhesión.

 Más fácil de usar en la posición

 Generalmente adecuada para trabajos de túneles y minería.

36 sobre cabeza.

Aditivos  Polvos incorporados antes de introducirlos en la máquina.  Líquidos en la boquilla.

 Se puede utilizar una gran variedad de aditivos en la elaboración de la mezcla, pero los acelerantes se adicionan generalmente en forma líquida en la boquilla.

Polvos  Gran cantidad de polvo, puede

reducirse con un

prehumedecimiento (método semihúmedo).

 Reduce formación de polvo.  Mejor visibilidad.

FUENTE: Bracamontes, 2002.

El concreto lanzado con un diseño de mezclas adecuado y aplicado correctamente es, generalmente, un material sólido, durable y con excelentes propiedades de adherencia a diversos materiales, entre los que se cuentan el concreto, la mampostería, la roca y el acero, entre otros. Tiene alta resistencia a la compresión, a los cambios climáticos y diversos ataques a sustancias químicas, así como una baja absorción y buena resistencia a la abrasión y el fuego.

Las propiedades de un concreto o mortero lanzado, casi siempre son superiores o similares a las mezclas convencionales con la misma composición, y algunas de ellas son:

a) El tamaño máximo de agregado del concreto lanzado es de 3/8 de pulgada (20 mm).

b) La relación agua/cemento es generalmente baja 0.4 y la resistencia cuando es colocado adecuadamente es mayor.

c) Requiere una mayor cantidad de cemento, entre 300 a 500 kg/m3.

d) Los valores habituales de la resistencia a compresión están entre 200 kg/cm2 y 480 kg/cm2 (20 y 48 Mpa).

e) El módulo de elasticidad de la mezcla proyectada, fluctúa normalmente entre 17 x 103 a 41 x 103 Mpa, de forma similar al concreto tradicional.

f) La contracción por secado varía de acuerdo con las proporciones de la mezcla, pero está generalmente ubicada entre 0.06% y 0.1%.

Aunque para que estas propiedades y comportamiento del concreto lanzado sean adecuadas dependen enormemente de las condiciones de colocación, el tipo de equipo utilizado, la limpieza del área, la experiencia y capacidad de personal, por tanto, un concreto lanzado, aun el mejor elaborado, puede presentar problemas cuando se aplica en una superficie no durable, que vibre o inadecuadamente preparada.

Otro factor muy importante es la velocidad del aire sobre todo en la vía seca. Esta velocidad equivale a la compactación. La capacidad del aire debe ajustarse de acuerdo con el equipo utilizado, altitud, distancia de la superficie y la pérdida de aire por longitud de la manguera, peso unitario del material, curvas y fugas de la misma y de los equipos, así como otros factores que pueden reducir la presión, el volumen del aire en la máquina como la altura de la boquilla con respecto al equipo.

Como regla general la presión operativa no debe de ser menor de 175 Kpa cuando se utilizan 30 metros o menos de manguera y la presión debe incrementarse 35 Kpa por cada 15 metros adicionales de manguera y 35 Kpa por cada 8 metros de altura de la boquilla sobre el equipo, y, como último factor, pero no menos importante esta el curado del concreto, el cual tiene un papel muy importante en este concreto como en el concreto tradicional, pues de este depende que el concreto tenga un funcionamiento adecuado y una vida útil mayor y de mejor calidad. (Bracamontes, 2002).

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