El hormigonado de muros pantalla..... o ¿cómo evitar las Caras de Belmez?*

El hormigonado de muros pantalla (o pilotes), por sus condiciones especiales de ejecución tales como: profundidades de hormigonado elevadas, largos tiempos para la puesta en obra, uso de fluidos de excavación (lodos, polímeros), colocación por debajo del nivel freático, y cuantías de armadura considerables; obligan a exigir al hormigón una serie de características especiales.

Cosas que pueden pasar al hormigonar un muro pantalla
Imagen cortesía de  http://geojuanjo.blogspot.com/

El hormigón que se emplea en muros pantalla debe tener: elevada plasticidad, excelente cohesión, gran fluidez e importante capacidad de compactación sin ayuda de vibradores, además de ser muy trabajable y de difícil segregación.

Es conocido que la normativa española, que aplica a este tipo a los muros pantallas (CTE, EHE, PG-3, etc.), trata de forma general el tema. No cubriéndose algunos aspectos particulares que se refieren a las características que debe tener el hormigón, o las precauciones que se deben de tomar durante la ejecución de muros pantalla.

Presentamos, en este post, algunos "secretos" de la puesta en obra del hormigón, con el objeto de contribuir a evitar inconvenientes que se puedan presentar. De la misma forma, planteamos algunas recomendaciones que contribuyen a evitar que se cometen errores, a la hora de hormigonar. 

Tubo Tremie - cortesía de http://www.soilmec.com/

Cemento: Se pueden utilizar todos los cementos normalizados. Sin embargo se consideran especialmente adecuados los cementos tipo II, ya que contienen adiciones minerales (escorias o cenizas volantes). Dentro de este grupo es recomendable utilizar los de subclase B, que admiten hasta un 35% de adiciones. Las adiciones proporcionan mejoras en las propiedades del hormigón tales como: durabilidad, retraso en el fraguado, trabajabilidad, y muy especialmente una reducción importante en el calor de hidratación. Los cementos tipo III, se pueden emplear cuando se hormigone en períodos de calor o en grandes volúmenes. En este último caso es recomendable que sean de bajo calor de hidratación (LH). Con relación a su resistencia, es aconsejable usar las clases 32,5 (N y R) ya que su utilización implica una cuantía de cemento más elevada, lo que resulta favorable para el hormigón. También es recomendable la clase 42,5 N.

Cemento normalizado 42,5 R en sacos - 
es recomendable emplear 32,5 (N o R)

Agua: El agua para el amasado del hormigón debe cumplir con lo señalado en la Instrucción EHE. Es aconsejable realizar una comprobación del pH del agua, que debería de situarse entre 6 y 8.

Agua para el amasado del hormigón - medir el pH (6-8)

Aridos: De la misma forma, los áridos deben cumplir con la Instrucción EHE, siendo preferible que sean del tipo "rodado" por la mejora que se obtiene en la "ductibilidad" del hormigón. Es recomendable que se empleen áridos de granulometría contínua, para evitar la segregación en el mezclado y vaciado. El tamaño del árido está condicionado por la separación de la armadura, el método de puesta en obra (tubería Tremie). La recomendación de la práctica es que el tamaño máximo del árido no debe exceder 32 mm o 1/4 la separación mínima entre barras, eligiéndose la menor de ambas dimensiones. Es aconsejable utilizar árido de 25 mm si es rodado o 20 mm si es de machaqueo. 

Aridos redondeados, tamaño máximo 25mm
20mm para el árido por machaqueo

Aditivos: En muros pantalla, los aditivos se emplean para mejorar la plasticidad y cohesión del hormigón, de forma evitar la exudación, la segregación, y prolongar la trabajabilidad en la medida que requiere el vertido. Es común utilizar aditivos para: reducir el agua, plastificantes, retardador de fraguado, etc. La proporción de aditivos no puede ser superior al 5% de la masa de cemento. Es recomendable al utilización de aditivos plastificantes y superplastificantes para conseguir la consistencia deseada, se reduce el riesgo a la segregación y se disminuye la exudación. Lo acostumbrado es utilizar aditivos superplastificantes. De la misma forma, en la práctica, se emplean retardadores de fraguado para disponer de hormigón fluido durante el proceso de colocación del hormigón con tubo Tremie. De la misma forma, cuando se hormigona con temperaturas elevadas se emplean retardadores de fraguado. Como efecto negativo, el hormigón tiene a disminuir su resistencia a edades prematuras y el exceso de retardador puede mantener el hormigón fluido mucho tiempo y afectar la resistencia a largo plazo. En todo caso, es necesario hacer ensayos previos cuando se empleen aditivos.

Aditivo Superplastificante - antes de usar hay que hacer ensayos
previos para comprobar el comportamiento del hormigón a largo plazo

Adiciones minerales: Para hormigón de muros pantallas es especialmente ventajoso emplear cenizas volantes, ya que: retrasan el fraguado, reducen el calor de hidratación, proporciona resistencias mayores a largo plazo, disminuyen la permeabilidad del hormigón, mejora el comportamiento en ambientes químicos, aportan finos (mejorando la docilidad y cohesión). Como efecto negativo, se obtienen menores resistencias a corto plazo y reducen la alcalinidad y por ende la protección a las armaduras.

Cenizas Volantes vistas en el microscopia electrónico

Dosificación del Hormigón: La Instrucción EHE establece como resistencia mínima en aplicaciones de hormigón armado la categoría HA-25. En lo que se refiere a la consistencia, en la práctica el cono debe ser superior a 150mm, lo que obliga a utilizar aditivos superplastificantes.

La dosificación es la "receta" de preparación -
este hormigón no se podría utilizar en un muro pantalla

Granulometría: Es necesario que la granulometría sea continua, que se empleen gravas de 25 mm (si son rodadas) o 20 mm (si son de machaqueo), y un contenido en masa de arena superior al 40%. Se pueden hacer ajustes, aplicando los métodos convencionales que se usan en los hormigones estructurales.

Granulometría - contenido en masa de arena superior al 40%

Contenido de cemento: Para obtener las propiedades deseadas en el hormigón de muros pantalla (elevado contenido de finos, docilidad, cohesión elevada, alta densidad), se debe incorporar una dosificación alta de cemento. Emplear un elevado contenido de cemento consiente introducir una mayor cantidad de agua sin aumentar en exceso la relación a/c, ayudando en la mejora de la fluidez. En el caso de hormigonar bajo agua o lodos, el contenido alto de cemento permite compensar efectos locales de lavado o contaminación con lodos. El contenido de cemento debe ser superior a los 350 kg/m3, incrementándose este valor para áridos menores de 32 mm, llegando a 400 kg/m3 si se utiliza árido de 16 mm. Es importante destacar que contenidos elevados de cemento pueden generar un mayor calor de hidratación y una elevada retracción con riesgos de fisuración. Es aconsejable no pasarse de 450 kg/m3 de cemento.

Contenido de cemento -
"niña es aconsejable no pasarse de 450 kg/m3"

Relación agua/cemento: El hormigón de muros pantalla se debe fabricar con una relación a/c máxima de 0,6. Siendo los valores habituales entre 0,4 y 0,6. En todo caso, se debe de comprobar los requisitos de durabilidad de la Instrucción EHE para el ambiente en el que se encuentra el muro pantalla.

Relación a/c entre 0,4 y 0,6 - como máximo 0,6

Contenido de finos: En es tipo de hormigones, debe de emplear un elevado contenido de finos para mejorar la docilidad y cohesión. Es aconsejable que el contenido de finos (partículas inferiores a 0,125 mm) - incluido el cemento, sea igual o superior a 450 kg/m3 para tamaños máximos de árido inferiores o iguales a 8 mm, y 400 kg/m3 para tamaños superiores. La Instrucción EHE señala que el contenido máximo de finos menores de 63 micras, aportados por los áridos y la componente caliza, en su caso, del cemento (filler calizo) debe ser menor o igual a 175 kg/m3.

Contenido de finos elevado -
igual o superior a 450 kg/m3 (incluído el cemento)

Hormigonado: El hormigonado, es quizás el proceso más importante, una vez cumplidas las exigencias normativas y recomendaciones anteriores. La colocación exige seleccionar el equipo adecuado según las condiciones y exigencias de la obra, así como tomar precauciones en el manejo del material para evitar la segregación. El conocido que el riesgo a la segregación es mayor en las siguientes instancias:

• Cuando se utilicen consistencias extremas (fluidas o secas). Las consistencias fluidas, en especial si se han obtenido con un exceso de agua, originan una decantación de las partículas gruesas al fondo de la masa. Con consistencias secas, los movimientos hacen que se despeguen los granos de mayor tamaño.
• Cuando se empleen granulometrías discontinuas, que son especialmente susceptibles de segregar al faltar la "trabazón" en la matriz del hormigón por presentarse diferencias grandes entre las partículas de mayor tamaño y las siguientes.
• Cuando se utilice un tamaño máximo de árido elevado porque los elementos mayores se despegan con facilidad de la masa, con pequeños movimientos.
• Cuando se emplean arenas con muy pocos finos, o bajos contenidos de cemento ya que la mezcla resulta poco dócil para la colocación.

Colocación de hormigón con tubo Tremie

Seguidamente, presentamos algunas instrucciones que se deben llevar a cabo para garantizar una correcta puesta en obra del hormigón de muros pantalla. 

1. Amasado: Se deben cumplir los preceptos de la Instrucción EHE, siendo necesario la fabricación del hormigón en central. Se recomienda que el amasado se complete en la planta con una amasadora fija.
2. Transporte: Se recomienda realizar el transporte del hormigón en camiones de cuba cerrada y provistos de capacidad de agitación vigorosa. El tiempo que transcurre entre la adición de agua y la colocación del hormigón no debe ser mayor de una hora y media, a menos que se adopten medidas especiales, como el uso de aditivos retardadores. Si se tiene previsto añadir aditivo en obra se deben establecer las medidas necesarias para que se cumpla con la dosificación de proyecto. Es muy importante que el camión tenga un dispositivo dosificador con controles y que una vez añadido se proceda a reamasar el hormigón para dispersar el aditivo en forma homogénea.
3. Puesta en obra: La puesta en obra del hormigón, en un muro pantalla, se debe realizar mediante una tubería Tremie, siguiendo los pasos siguientes:

• Operaciones previas: Antes de iniciar el proceso de hormigado debe comprobarse que el fondo de la excavación está limpio, para ello se deben emplear útiles apropiados. Cuando se utilizan lodos de excavación el hormigonado no debe comenzar hasta comprobar que las propiedades de los lodos, en el interior de la excavación, son acordes con la puesta en obra del hormigón. Es especialmente importante limitar el contenido de arena del lodo, en volúmen, al 3%, y en todo caso respetar lo establecido en la normativa técnica de aplicación como por el ejemplo el Artículo 672 del PG3. El tiempo entre el final de la excavación y el inicio del hormigonado deb ser breve. Si el hormigonado se prolonga en el tiempo, hay que tomar medidas para garantizar que las propiedades del lodo establecidas se mantienen. En cuanto a la colocación de jaulas de armadura, éstas no deben apoyar en el fondo, quedado a unos 20 cm. Para permitir el flujo adecuado del hormigón, la separación de las armaduras debe ser superior a 100 mm. La separación máxima entre barras debe ser inferior a 300 mm.

• Colocación del hormigón: Durante la colocación se pondrá el mayor cuidado en conseguir que el hormigón rellene todo el volúmen del elemento sin huecos, coqueras, bolsas de aire, etc. La trabajabilidad del hormigón permitirá su puesta en obra sin que sea necesario el vibrado. Es una buen práctica controlar el volúmen de hormigón y compararlo con el volúmen teórico para conocer si la excavación ha experimentado estrechamientos, colapso de las paredes laterales o contaminación.

• La tubería Tremie: 
• Es recomendable que la tubería sea de acero (no debe utilizarse aluminio), lisa, rígida y contrapesada, con uniones estancas en los tramos. El diámetro interior debe ser uniforme, con un mínimo de 6 veces el tamaño del máximo árido. La dimensión externa, incluidas la uniones, no debe ser superior a: 0,5 veces la anchura de la pantalla y 0,8 veces la anchura interior de la jaula de armadura.

Tubo Tremie liso, rígido, contrapesado y uniones estancas
(diámetro interior 235 mm - exterior de  275mm)

• Cuando se utilizan varios tubos Tremie es preciso realizar el vertido de modo que el hormigón se distribuya de una manera uniforme, limitando el recorrido horizontal del hormigón de cada tubo a 2,50 m. De la misma forma, se recomienda utilizar al menos un tubo de vertido por jaula de armadura cuando hay varias jaulas por panel. Para el caso particular de paneles de formas complicadas (por ejemplo en L), debe utilizarse al menos un tubo de vertido por alineación.
• La tubería Tremie debe sellarse con un tapón al comienzo del vertido, en caso de hormigonar bajo agua o lodos de excavación, para evitar el lavado del material. Inicialmente, la tubería debe mantenerse a una distancia máxima de 150 mm del fondo para permitir que el agua o lodo fluya.
• Durante el hormigonado la inmersión de la tubería no debe ser inferior a 3,0 m. Pudiéndose reducir cuando el hormigón llegue a la superficie, para facilitar el vertido de la fase final. En todo caso la tubería debe estar inmersa 2,0 m.
• Hay que controlar el volúmen de hormigón que se ha colocado y compararlo con el volúmen teórico de llenado.
• El ritmo de vaciado debe ser superior a 30 m3/h. En grandes elementos, con volúmen superior a 150 m3, el ritmo debe de incrementarse hasta los 40 ó 50 m3/h.

Tubería Tremie de 2,5 m -
nótese la rejilla de seguridad y cono de descarga

• Los "secretos" del sistema de vertido: En la colocación del hormigón con tubo Tremie, para evitar  la contaminación y el lavado durante la puesta en obra, para ello existen dos procedimientos conocidos:

• Sellado del fondo del tubo con algún tipo de placa, antes que se introduzca en la excavación. Cuando se utiliza esta técnica, con tubería vacía, las tuberías deben llenarse de hormigón antes de comenzar a elevarlas, apoyadas en el fondo y elevando la tubería una vez llena a una distancia máxima de 150 mm para comenzar a fluir, dejando que el hormigón se amontone alrededor de la boca. A continuación se realiza la elevación del tubo lentamente para mantener la profundidad de inmersión señalada anteriormente.

Método de sellado inferior para tubería Tremie - AETESS

Sellado Inferior de tubería Tremie - FWHA



• Colocación de un tapón o bola en la boca del tubo, una vez que se ha introducido en la excavación, pero antes de cargarlo con hormigón, se vierte lentamente para forzar que la bola baje, lo cual permite mantener siempre separado el hormigón del agua o lodos. La tubería debe mantenerse a una distancia máxima de 10 y 15 cm del fondo para permitir que el agua y lodo fluyan, hasta que la bola alcance la boca mediante el empuje del hormigón. No debe elevarse otra vez hasta que el hormigón se amontone alrededor de la boca del tubo. 

Método de tapón o bola deslizante para tubería Tremie - AETESS

Tapón de tubería Tremie - pelota de playa

• Lubricación: Para lubricar el tubo Tremie, se emplea una mezcla rica en cemento o una carga de mortero de cemento. Esto facilitará que el hormigón fluya dentro del tubo. Evitando que el hormigón se segregue y la pierda cemento al bajar por un tubería: seca o llena de lodos. Este trabajo previo es indispensable para lograr un buen resultado en el hormigonado. Para permitir que el hormigón fluya fuera del tubo Tremie, se levantará el tubo ligeramente, sin exceder un valor equivalente al diámetro interior del mismo. El vertido debe realizarse rápidamente para rellenar toda la base del elemento, con el fin de que no queden inclusiones de aire en el hormigón o que pueda segregarse al inicio del vertido.

• ....alternativamente: Se puede emplear el método de la "pala y el plástico", llenándose el cono del tubo Tremie con una lechada rica en cemento (a/c=0,5) quitándose el "dispositivo" en el momento en que se inicia la colocación del hormigón, tal y como se muestra en el video siguiente.

• Velocidad de ascenso del tubo: A medida que el nivel de hormigón asciende en la excavación durante el vertido, el tubo Tremie se irá retirando progresivamente. De forma pausada asegurándose en todo momento que el tubo está sumergido en el hormigón fresco. Una vez finalizado el vertido, no debe extraerse el tubo Tremie con demasiada rapidez, ya que el efecto succión resultante podría producir imperfecciones en el hormigonado.

• Después del hormigonado: Por los condicionantes de obra, es corriente que el hormigón de la parte superior de la pantalla sea de una calidad inferior a la exigible. Para reducir este efecto negativo, es recomendable que el hormigonado se prolongue al menos 30 cm por encima de la cota de proyecto. Esta zona se demolerá posteriormente, en la operación que se denomina descabezado. Si al efectuar el descabezado se observa que 30 cm no han sido suficientes para eliminar el hormigón de mala calidad, prosiguiendo con la demolición hasta sanear completamente la parte superior, reemplazando el hormigón demolido por hormigón nuevo, bien adherido al anterior. El descabezado debe hacerse con ayuda de utiles que no sean susceptibles de perjudicar al hormigón, las armaduras o instrumentos de auscultación instalados.

Ejecución de muro pantalla al abrigo de lodos

*como complemento a lo escrito en:
http://geojuanjo.blogspot.com/2011/07/que-hace-el-hormigon-al-ser-vertido-en.htm
en referencia a:
http://geojuanjo.blogspot.com/2011/05/todo-lo-que-siempre-quisiste-saber.html
http://geojuanjo.blogspot.com/2011/06/todo-lo-que-siempre-quisiste-saber.html

Dpto. Técnico de Ingeosolum

Lectura Sugerida

AETESS - Comité Técnico
Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08)
Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes
UNE-EN 1538-2000 - Muros Pantalla