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Consolidación del hormigón: La colocación correcta y las técnicas de manejo ofrecen resultados de calidad

La calidad del hormigón puede mejorarse considerablemente mediante la vibración. Los ahorros logrados y la mejora de la calidad de hormigón actualmente son tan sólidos que la vibración es una práctica aceptada en la obra. 

Los vibradores internos son los más comunes para la consolidación de placas, paredes y columnas de hormigón macizas. Debido a su diseño, tamaño, peso, maniobrabilidad y precio, son un medio muy práctico de vibración.

Normalmente, los vibradores internos no se consideran equipos "costosos",pero son importantes para ofrecer un producto de calidad. Lo más importante es la sincronización y cuando la colada está lista, también lo debe estar el contratista con el equipo adecuado para el trabajo.

Las ventajas de la consolidación del hormigón por vibración son:

  • Mayor densidad del hormigón
  • Mayor resistencia
  • Mejora de la adhesión con acero de armadura
  • Mayor adhesión en las junturas de construcción
  • Mayor durabilidad
  • Mejora en el acabado del producto
  • Reducción en la cantidad necesaria de cemento mediante el uso de mezclas más secas

 

El principio básico de la vibración del hormigón es consolidar la mezcla mediante la extracción del aire atrapado. La vibración es una serie de impulsos rápidos de compresión que reducen en gran medida la fricción superficial entre los diferentes tamaños de partículas de la mezcla. El resultado es la reagrupación de estas partículas en una masa más densa. Durante el proceso de vibración, el aire no deseado atrapado escapa hacia la superficie. 

Cuando el vibrador se sumerge en el hormigón, la amplitud (movimiento circular) del vibrador convierte el hormigón espeso en una masa líquida y fluida. Existe un movimiento apreciable del hormigón bajo la influencia de la vibración; sin embargo, se debe recordar que el objetivo primario no es el movimiento del hormigón sino la eliminación del aire. El hormigón debe colocarse lo más cerca posible de la posición final y no debe moverse a lo largo de los moldes con el vibrador. Esto permitirá evitar la separación de la mezcla de hormigón.

Una vez que el hormigón esté en su lugar y se haya logrado una superficie bastante nivelada, se debe poner en práctica un método sistemático de inserción y extracción del vibrador para liberar la mezcla del aire atrapado remanente. Se debe consolidar toda el área de colocación. La vibración insuficiente (el retiro demasiado rápido) acoplada a la colocación arbitraria del vibrador ocurre con frecuencia y ocasiona que el trabajo no se realice adecuadamente. Es muy importante que el operador se asegure de que se agite todo el hormigón, que se alcancen las esquinas de los moldes y, si fuera necesario, que se realice un solapado. La distancia entre las inserciones debe ser aproximadamente 1 ½ veces el radio de consolidación o el radio de influencia efectivo del cabezal. El área de influencia del vibrador se determina mediante la observación de las burbujas de aire que rompen la superficie que rodea al cabezal.

El manejo adecuado del vibrador implica sumergir rápidamente el vibrador a la nueva altura de bombeo y, posteriormente, retirarlo a una velocidad de una pulgada por segundo (nunca mayor de dos pulgadas por segundo).  Esto es debido a que las burbujas de aire naturalmente se elevan a la misma velocidad en el hormigón normal. El orificio debe cerrarse por completo después del retiro integral del vibrador. De lo contrario, la mezcla es demasiado espesa o la frecuencia del vibrador es incorrecta. El vibrador ha cumplido con su función cuando aparece una película delgada de aspecto «cremoso» brillante en la superficie del hormigón, la lechada de cemento se eleva hasta la unión del hormigón con los moldes, y ya no aparecen burbujas de aire de gran tamaño. Cuando se vierte en paredes y columnas, el hormigón generalmente se coloca en forma de capas de 20 pulgadas (recomendado) a 48 pulgadas de capas (alturas de bombeo). El cabezal vibrador se debe insertar por completo hasta el fondo y dejarlo allí durante 5 a 15 segundos. Posteriormente, se le debe retirar lentamente extrayendo el aire atrapado hasta la superficie. Se debe hacer vibrar cada altura de bombeo; y cuando se hace vibrar cada altura de bombeo siguiente, el cabezal se debe introducir aproximadamente seis pulgadas en la capa anterior y se debe sacudir durante 5 a 15 segundos para unir o fusionar las dos alturas de bombeo.

La elección del vibrador adecuado depende de varios factores

  • Tipo de colada: paredes, pisos, columnas, bordillos y alcantarillas, etc.
  • Altura de la pared o estructura
  • Anchura de la pared o estructura
  • Disponibilidad de electricidad en la obra
  • Distancia de la fuente de electricidad
  • Cantidad de acero de armadura
  • Especificaciones del trabajo
  • Medida de extendido del hormigón
  • Diseño de la mezcla de hormigón

Existen varios tipos diferentes de equipamiento de vibración disponibles para entrega para la consolidación interna. Pueden incluir vibradores eléctricos de eje flexible, vibradores eléctricos de alta frecuencia, vibradores de eje flexible a gasolina y vibrador modular interno tipo mochila a gasolina.

Los modelos eléctricos de eje flexible se encuentran con más frecuencia en obras residenciales y comerciales para todos los tipos de aplicaciones. La mayoría tiene cabezales y ejes intercambiables para adaptarse a las diferentes demandas de trabajo. Los vibradores de alta frecuencia predominan en los trabajos de mayor tamaño. Son únicos dado que convierten la energía monofásica (1~) en energía trifásica (3~) para una alimentación más constante mientras está sumergido en el hormigón. Estos dos tipos de vibradores requieren una fuente de alimentación eléctrica y, por consiguiente, el operador debe manejar los cables a fin de evitar daños o interferencias con otros procesos de la obra.

Los vibradores internos a gas ofrecen usos múltiples en las obras al eliminar el cable de alimentación, pero requieren mantenimiento del motor de gasolina. El trabajo en bordillos y alcantarillas, la vibración en junturas de construcción y la consolidación de placas son algunos de los modos adecuados de utilización del vibrador interno tipo mochila. Sin embargo, se pueden producir algunas limitaciones con la longitud del eje y el tamaño del cabezal de estas unidades. Además, es posible que existan limitaciones en la obra respecto de los materiales peligrosos. 

Realizar algunas preguntas básicas, como el tamaño del trabajo y el tipo de proyecto ayudará a determinar cuál es el mejor vibrador para el trabajo en cuestión. Con estas sencillas técnicas de manejo se proporcionará un producto de hormigón de calidad.

Escrito por los especialistas de aplicación de productos de Wacker Neuson, Luke Sevcik (acabador de placas o losas en obras planas certificado por el Instituto Americano del Concreto, [ACI, por sus siglas en inglés]) y Vince Hunt (Miembro del Comité de ACI 309).