Conferencia El hormigón seco compactado en la ... - ICPA

es otra cualidad muy interesante de los hormigones secos compactadoscon rodillo, que ha permitido su empleo en ciertas circunstancias, comopuede ser el refuerzo de una carretera existente en la que no hayposibilidades de desvío del tránsito; o bien una calle urbana en la quehay que mantener cerrado el tránsito lo menos posible, para facilitar elacceso a las viviendas o a los comercios circundantes.Se verá el desarrollo histórico del hormigón seco. Los primerospavimentos de hormigón que se ejecutaron en el mundo, hace ya másde 100 años, se construyeron igualmente con hormigón seco, porque enaquella época no se conocía la vibración.Ellos se compactaban superficialmente como buenamente se podía.Posteriormente, el avance de la técnica trajo la vibración y esamodalidad del hormigón seco en pavimentos se fue abandonando.Al cabo de los años ha vuelto a resurgir. En España, desde 1970, se loestá empleando en calles urbanas, o carreteras para tránsitosecundario, donde en una forma, casi autodidacta, se llevan construidoshasta el momento, unos 4 millones de m2.Posteriormente en Francia, desde 1977, tras una serie de estudios yamás detallados, en laboratorio, se pasó a emplear este materialempezando por las carreteras secundarias. Se fue luego dominando latécnica de puesta en obra y descubriendo sus cualidades, para luegoutilizarlo en carreteras con tránsitos del orden de unos 35º camiones pordía. Hay en curso varios sistemas patentados de puesta en obra de estematerial, siendo sus nombres COMPAC y SANDOCIN. El primero de ellosse refiere al empleo de hormigón seco sin cenizas volantes y el segundoa la utilización, como conglomerante, de una mezcla de cemento ycenizas.¿ Qué ventajas e inconvenientes, porqué también tiene algúninconveniente, sino sería un material perfecto, tiene el hormigón seco?Entre las ventajas se pueden señalar: 1) un menor consumo energético,al no hacer uso de ligantes asfálticos, salvo en cantidades muyreducidas y, al no precisar una maquinaria especial para su puesta enobra, sino más bien maquinaria que se puede encontrar corrientementeo se puede alquilar;2) debido a su menor relación agua cemento conrelación a un hormigón vibrado normal, similarmente a la grava –cemento, la retracción por pérdida de agua es menor, porqueprácticamente si toda el agua se utiliza en la hidratación del cemento,

no habiendo exceso que se elimine por evaporación. 3) otra ventajaconsiste en que no es preciso ejecutar juntas. Debido a esa menorretracción se puede dejar que el material fisure espontáneamente,aunque últimamente – más bien por estética – se están empezando aaserrar juntas en el mismo.4) otra ventaja, que se ve más adelante, essu mayor economía, probada en casos muy numerosos.Se verán los inconvenientes: la regularidad superficial en caso deejecutarse con motoniveladora, es un poco deficiente y ello obliga aconstruir encima una capa de rodadura que consiste en una carpetaasfáltica de algunos centímetros de espesor, para absorber talesirregularidades.Se puede señalar que se trata de un material muy noble, si se ejecutacon un control cuidadoso, de forma de garantizar ciertas propiedades,como que los contenidos de agua y ligante se mantengan constantes, yaque el material es bastante sensible a las variaciones en lacompactación. Estos parámetros hay, pues, que vigilar cuidadosamentedurante la puesta en obra.En lo que hace a la economía, evidentemente al citar ejemplos de unpaís y pretender aplicarlos en otros, hay que proceder siempre concuidado, porque las circunstancias son cambiantes.Se hace referencia a un proyecto de un refuerzo con hormigón seco quese va a ejecutar próximamente en España, para el que se ha efectuadoun estudio económico, que lo acredita como el más conveniente.El firme existente tenía unos tratamientos superficiales sobre 20 cm demacadam y 25 cm de subbase granular. El tránsito inicial era de más de3000 vehículos por día, con un 27% de camiones.Se estudiaron diferentes soluciones de refuerzo, de acuerdo con losdiferentes estudios que se hicieron sobre el firme: 18 cm de carpetaasfáltica, 12 cm de carpeta asfáltica sobre 18 cm de grava – cemento,23 de hormigón HP 40, es decir, con una resistencia característica aflexotracción de 40 kg/cm2 o bien un doble tratamiento superficial sobre23 cm de hormigón seco. Esto último, porque se admite que los firmesde hormigón seco tengan el mismo espesor que los firmes de hormigónconvencional equivalente. Del estudio económico surgió que la solucióncon hormigón seco ha resultado ser sensiblemente más económica, eseste caso particular, que las otras soluciones.

Volviendo al comentario que se ha hecho, puesto que se trata de unmaterial que alcanza las mismas resistencias que un hormigón vibradotradicional, se disponen, en principio, los mismos espesores que en elcaso de este último. En el caso de caminos secundarios, urbanizacioneso carreteras de poco tránsito, se recomienda no bajar de un mínimo de15 cm, que es el que se ha utilizado en la mayoría de estas realizacionesen España, de las que se llevan más de 4 millones de m2 y que se hancomportado muy satisfactoriamente.El control de resistencias, dado que es un material que trabaja a flexión,se realiza por tracción indirecta(ensayo brasileño), porque la confecciónde probetas prismáticas para flexotracción con este tipo de materialeses francamente difícil.Hay varios métodos para confeccionar las probetas, bien con la máquinaProctor, el martillo vibrante Kango o últimamente, siguiendo latecnología americana del hormigón compactado en presas, el métododel consistómetro VB.Al realizar los ensayos hay que tener en cuenta que muchas veces, seemplean gran cantidad de adiciones activas en este tipo de hormigones,adiciones que tienen un fraguado, lento, por lo cual los primeros días lasresistencias tienen un desarrollo menor, para luego aumentarsensiblemente.En consecuencia, las edades de ensayo que se recomiendan en el casode que se utilicen cementos con alto contenido de adiciones oscilanentre 56 y 90 días.Las resistencias usuales son, para tránsito pesado, 33 kg/cm2, siemprea tracción indirecta(ensayo brasileño), pudiéndose bajar a 28 kg/cm2,para tránsito medio. Teniendo en cuenta que se trata de un material quese compacta mediante compactación superficial, es muy importante quetenga un apoyo uniforme y resistente para que no ceda al sercompactado y provoque una compactación deficiente de las capasinferiores del hormigón, que son las que tienen la misión resistentemayor. Que haya una superficie de apoyo es esencial para tener unabuena compactación.Con tránsitos ligeros, se ha llegado a compactar en una capa, perosiempre que el terreno de apoyo tenga cualidades portantes buenas, osea CBR mayor que 10.

Para tránsitos medios, se han usado gravas bien graduadas, y entránsitos importantes, para aumentar todavía más esta calidad decompactación, se ha legado a compactar sobre bases de grava –cenizas.Otra característica de este tipo de obra es que no se suelen disponerjuntas longitudinales. Lo que hay que evitar es que ellas se formencuando extendemos en el ancho completo y, normalmente, cuando seha extendido en dos carriles las juntas longitudinales no debenmanifestarse. Si se extiende por semiancho, lo que hay que evitar esque se forme una junta fría de construcción. Se verá más adelante elmétodo a utilizar para evitar esta junta de construcción.En cuanto a las juntas transversales, cuando se ha dejado que el firmefisure espontáneamente, aquéllas han aparecido a distancias muyvariables. Según el tipo de obra, se ha constatado una distancia entrejuntas oscilando entre 30 y 40 metros.Ultimamente, más que nada por estética, se están comenzando aaserrar juntas, a distancias entre 15 y 20 m, aserrando con unaprofundidad del orden de 1/5 del espesor.Ahora bien, por la menor retracción de este material, el plazo deaserrado no es tan crítico como en pavimentos de hormigón normal,donde hay que aserrar, normalmente, a las pocas horas de colocado elmaterial. Se puede esperar, incluso, una semana para aserrar estasjuntas, sin que pase absolutamente nada. Una precaución más que hayque tener, en el caso de las juntas de construcción, es dejar bienverticales los bordes. Para ello puede seguirse una práctica usual enFrancia, para lograr este propósito: como se trata de una junta de finaldel día, lo que hacen primero es extender una cuña de hormigón secopara facilitar la salida de los equipos de compactación. Después con unamotoniveladora cortan un poco de este hormigón seco y rellenan elespacio adyacente con grava. Estas motoniveladoras dejan los bordesverticales, compactan y al día siguiente, antes de iniciar los trabajos,retiran esta grava sin tratar y la cuña de hormigón seco.En cuanto a la textura que hay que dar al pavimento, para que tenga lascualidades de las que se mencionó antes, en el caso de tránsito de bajavelocidad, inferior a 40 km/h, como son las realizaciones que se hanmencionado en España para calles urbanas o urbanizaciones, se harecurrido a un método de fratasado mecánico.

Para tránsitos superiores, o bien se he extendido un tratamientosuperficial, si la regularidad obtenida durante la puesta en obra erasuficiente, o bien se ha ejecutado una carpeta asfáltica de 4 a 5 cm, siesa regularidad era mala. Es decir, esas imperfecciones había queabsorberlas con el espesor de la carpeta asfáltica.Se pasa revista ahora a los materiales que se utilizaron en estoshormigones secos: ellos son los agregados, el conglomerante, el agua ylos aditivos.En cuanto a los agregados, a diferencia de la técnica americana de loshormigones para presas, se utilizan tamaños máximos de 14 a 20 mm.En España se utilizan en carreteras con cierto tránsito, tamañosmáximos de 20 mm, porque se considera que con tamaños superiores lasuperficie es más difícil que quede cerrada. Si bien en presas esto notiene importancia, en carreteras puede tenerla.En las experiencias hechas para urbanizaciones se han llegado a utilizaragregados de 38 mm de tamaño máximo pero, posteriormente seextiende una lechada sobre el pavimento y se hace un fratasadomecánico para cerrar los posibles huecos que puedan quedar.Es importante que la curva del material quede comprendida dentro delos usos granulométricos, que han sido estudiados, evitando que hayaun exceso de finos, porque entonces al compactar el material, seproduciría un colchoneo que haría difícil su compactación.Es conveniente además que el material esté dividido en dos fracciones.Puede tenerse, por ejemplo, arena de 0 a 5 mm y luego de 5 mm altamaño máximo que se haya escogido, por ejemplo, 20 mm.Lo que también es muy importante, en el caso de que se quiera librar lacarretera inmediatamente al tránsito, es que el esqueleto mineralformado por los agregados tenga de por sí una estructura interna que lepermita resistir el paso del tránsito. Para ello es fundamental que hayauna proporción importante de agregados de trituración, del orden de 2/3del total, si es que no se pone el total, pues se quiere utilizar tambiéncanto rodado.Las especificaciones francesas indican que este esqueleto tenga uníndice de capacidad soporte de 65. Para verificarlo, simplemente sefabrica una probeta, como si se fuera a realizar ensayos CBR, sin

embebimiento, o inmediatamente después de fabricarla se la somete alpunzonamiento con la prensa CBR.Si da un valor superior a 65, se considera que este esqueleto tienebuena aptitud para soportar el paso inmediato del tránsito, antes que elconglomerante haya empezado a desarrollar su resistencia.Los conglomerantes que se han utilizado son cemento portland ycemento con alto contenido de adiciones, hasta un 50%, este últimoobtenido mediante molienda conjunta del clinker de cemento portland yde las adiciones activas en fábrica, o bien se ha recurrido a hacer unamezcla del cemento y de las cenizas en la propia central del amasadodel material, con proporciones que pueden ir, por ejemplo, de 2/3 decemento y 1/3 de cenizas, o incluso, en algunos casos, un 60% decemento y un 40% de cenizas.El mezclado del conglomerante en planta central, en vez de utilizar unconglomerante que se haya obtenido por molienda en fábrica, tiene unaserie de ventajas: Por una parte, el material es controlado máscuidadosamente, porque las cenizas pueden variar en su composición yaque su relación según los tipos de cemento también es diferente. Porotra parte, hay que tener en planta un silo suplementario para elalmacenamiento de las cenizas. Estas a veces vienen calientes de lacentral, o bine húmedas y forman grumos, según haya sido la forma deeliminar las cenizas de la central térmica y hay que someterlas entoncesa una especie de molienda en la propia planta, para eliminar esosgrumos que se forman como consecuencia de la humedad. Por otraparte, la homogeneización del material, dadas las características de lasplantas de mezclado que se pueden utilizar, es bastante deficiente, esdecir que se puede encontrar zonas en que a lo mejor ese 60% decemento se transforma en un 100 % de cemento y en 0 de cenizas, y ala inversa, en zonas con prácticamente nadan de cemento y todo ceniza.Como se ha dicho, un factor fundamental que hay que vigilar muyescrupulosamente es el contenido de agua, porque el hormigón seco esu material que es sensible a las variaciones de humedad. La humedad aincorporar debe ser próxima a la óptima obtenida en el ensayo Proctormodificado. Como esto en obra puede tener variaciones, hay queestudiar en laboratorio previamente, la influencia simultánea que puedatener en el material un descenso de densidad y una variación dehumedad. A título indicativo se puede decir que un descenso del 5% enla densidad, la resistencia desciende en un 25%, y con un descenso del3%, es decir si se está en un 97% de densidad, el descenso de

esistencia es del 15%, con lo cual también hay que controlar bastantecuidadosamente la compactación obtenida en obra en el caso decarreteras importantes.Se debe considerar que en planta se pueden constatar variaciones dehumedad del orden de un 0,8% y que también habrá pérdidas dehumedad por el transporte, que lógicamente dependen de la distancia, yque pueden estimarse en 0,4%.Entonces, combinando tales variaciones, es conveniente realizar unestudio previo de laboratorio, con probetas compactadas al 97% dedensidad, haciendo variar el contenido de humedad: (por ejemplo, laóptima menos el 1%; o la óptima más el 0,5%, etc) y estudiar así lasvariaciones de resistencia obtenidas, para determinar finalmente tantola granulometría como el contenido de conglomerante, teniendo encuenta todos estos factores.Se ha utilizado también aditivos para los hormigones secos. Estospueden ser plastificantes para reducir el contenido de agua, y asíaumentar la resistencia o bien lo que ha sido mucho más corriente,utilizar retardadores de fraguado, o, en algunos casos, algún productoque es a la vez plastificante y retardador de fraguado. El interés enutilizar retardadores de fraguado consiste en evitar tener un plazo muybreve de trabajabilidad del material, de forma que cualquiereventualidad en la obra no haga que se encuentre una gran cantidad dematerial, que no tenga forma de ser compactado, debido a que hacomenzado a fraguar. Por eso se exigen unos lapsos mínimos detrabajabilidad.Estos lapsos, en refuerzos ejecutados sin tránsito y cuando se trabaja enancho completo, sin tener que efectuar un refino posterior, puedenestimarse en 6h. En el caso de que se trabaje por semiancho ese lapsodebe aumentarse porque, como se ve, se deja un cordón central sincompactar cuando se ejecuta el primer semiancho, que hay quecompactar posteriormente. Entonces se tiene que contar con un plazo,mayor, y asimismo, si se está trabajando en el ancho completo, pero setiene que efectuar un primer refino con la motoniveladora para dejar elmaterial en cota, este material supone un volumen bastante importante,y entonces, si se lo quiere aprovechar, es conveniente que no hayacomenzado a fraguar. Por eso se exige también un lapso mínimo detrabajabilidad mayor.

En el caso de los refuerzos bajo tránsito, y cuando las condiciones deacceso a la obra son difíciles, se exige un lapso de trabajabilidad todavíamayor, llegando a las 12h.Estos lapsos se deteminan – hay algunos ensayos ya desarrollados –midiendo la velocidad del paso de ultrasonido a través de probetas dehormigón seco que se han compactado con aditivos retardadores.Viendo entonces la variación del paso de ultrasonido se determina ellapso de trabajabilidad del material.En cuanto a la elaboración de la mezcla, se han utilizado tanto centralesdiscontinuas de hormigón, como centrales continuas de grava –cemento. En este último caso es conveniente que las centralesdispongan de un control de cemento por peso, porque se hacomprobado que cuando el control es volumétrico, las variaciones quese producen son bastante importantes.El transporte suele efectuarse con camiones volcadores, y como se hadicho que es muy importante mantener el contenido de agua dentro delos límites fijados, hay que procurar que no se produzcan pérdidas dehumedad, para cuyo fin es conveniente cubrir con toldos estos camionespara proteger al material de la desecación.En el extendido del material se han utilizado motoniveladoras oterminadoras. En el primer caso, como la rugosidad superficial no esdemasiado buena, hay que prever, normalmente, un sobreespesor paraefectuar un refino posterior. Con la terminadora de grava – cemento ode concreto asfáltico, se obtienen en cambio dos ventajas: por unaparte, una mejor regularidad del material y por otra se logra una mejorcompactación, con lo cual la operación siguiente a la compactaciónresulta más fácil y, además, no es preciso, debido a esa regularidad,efectuar un refino posterior, con lo cual se ahorra material.En la compactación hay que obtener un mínimo del 97% del Proctormodificado; si es posible, obtener el 100%. Pero en ocasiones esto esbastante difícil y entonces, conviene efectuar estudios de laboratorio conprobetas que, en lugar de estar compactadas al 100% del Proctormodificado, lo estén al 97%.En carreteras importantes, el equipo suele consistir en un rodillovibrante pesado, con unos 30 kg por cm de generatriz y de uncompactador neumático.

Las pasadas suelen ser del orden de unas 15 a 20 del rodillo vibrante y10 a 12 del compactador neumático.El orden de las operaciones es el siguiente: después del extendido, seefectúan primero unas pasadas del rodillo vibrante con los elementosvibratorios detenidos, es decir, funcionando como rodillo estático, paraobtener una compactación inicial del orden del 95%. En el caso de quese haya extendido con motoniveladora, deberá efectuarse un refino dela superficie y luego proseguir la compactación hasta la densidad que sehabía fijado.En todo momento se tiene que efectuar un control cuidadoso de ladensidad que se está obteniendo, bien por el método conocido de alarena o, mejor, con los conocidos métodos nucleares.Un aspecto importante es la compactación de los bordes. En el caso delos bordes laterales, de ser posible, se utilizan unos cordones, puesresultará tanto mejor la compactación. Pero, en el caso de que no tengacordones, lo que hay que hacer es extender previamente el material dela banquina y ejecutar una primera pasada. Ya con el material de labanquina, y antes de la compactación, se efectúa una primera pasadacon el rodillo a caballo de la banquina y el hormigón seco, y unasegunda pasada también similar sobre el hormigón seco. Luego seprosigue la compactación normalmente, pero siempre disponiendo unacontención lateral al borde para evitar la descompactación del mismo.En el caso de que se trabaje por semiancho, lo que suele hacerse esdejar en la primera banda que se extiende, un cordón central sincompactar, de unos 40 a 50 cm y luego al extender la segunda banda,se compacta este cordón central simultáneamente con el segundosemiancho.Aquí se vuelve a insistir que es muy importante evitar, durante todo elproceso constructivo, las posibles pérdidas de agua. Para eso se riegaprimero la superficie de apoyo y una vez que el hormigón estácompactado, se mantiene una humectación de su superficie hasta ladistribución del producto del curado.Tan importante como evitar la pérdida de agua, es evitar los excesos dela misma. Por eso, cuando llueve, hay que suspender inmediatamente laejecución del hormigón.Como riego de curado, para evitar las pérdidas de humedad y lograrque el conglomerante pueda desarrollar las reacciones que conducen al

fraguado, el mismo día de la puesta en obra o, como muy tarde, a lamañana siguiente, se pude efectuar un riego con una emulsiónbituminosa con un pH lo más elevado posible y en una cantidad delorden de 600 g/m2. Para que el tránsito no arranque esta emulsión, sesuele extender arena con tamaños comprendidos entre los 2 mm y 6mm, en una proporción del orden de unos 4 a 7 l/m2.En el caso de que el hormigón seco no vaya a librarse inmediatamenteal tránsito, se han desarrollado algunos productos de curado especial enbase a polímeros que, al mismo tiempo que impiden la evaporación delagua, se ha comprobado que reaccionan con la capa superficial(algunosmm) del material puesto en obra, dando así una superficie másresistente. En el caso de que haya que librar al tránsito másrápidamente, lo normal es utilizar emulsión de curado.Finalmente, como acabado superficial, se tienen varias posibilidades; ise está en el caso de tránsitos pequeños y que van a circular a bajavelocidad, como en una calle urbana, el sistema que se ha utilizado enlas calles españolas es un fratasado mecánico con llanas girando a granvelocidad. Estos aparatos son conocidos como helicópteros. Otraposibilidad es simplemente dejar el mismo riego del curado, o bien unsimple tratamiento superficial y, para el caso de tránsitos superiores yde más velocidad, el tratamiento a disponer depende un poco delmétodo de puesta en obra. Si se había extendido el material con unaterminadora de grava – cemento o de concreto asfáltico, que permitenalcanzar una buena regularidad superficial, un tratamiento superficial essuficiente. En el caso de que la regularidad superficial conseguida enobra no haya sido buena, una carpeta asfáltica de varios centímetros deespesor absorbe todas estas irregularidades. En cualesquiera de los doscasos es conveniente extender este tratamiento después que hayanpasado unos días o semanas, de forma que fundamentalmente, lasfisuras de retracción se hayan manifestado ya y entonces se evita lareflexión de aquéllas en la carpeta.