"¿El concreto lanzado es el sistema de construcción lógico para este proyecto?"
Esta es la pregunta que actualmente se hace quien se encuentra en cualquiera de estas dos situaciones: en la fase de licitación de una nueva obra del tipo de las que se construían casi por norma con los métodos convencionales que ofrece el concreto colado o antes de iniciar un proyecto de renovación sísmica.

Durante muchos años después de la introducción del concreto lanzado de mezclas húmedas, el uso de éstas estuvo en gran parte restringido a proyectos no muy exigentes, como son el revestimiento de superficies en pendientes y túneles y capas superpuestas. Incluso hasta hace poco tiempo, mucha gente creía que el concreto lanzado sólo se podía usar para estructuras que tuvieran varillas de refuerzo del núm. 5 o más pequeñas.

En el caso de las estructuras con varillas más grandes que el núm. 5, el espacio mínimo entre varillas paralelas estaba limitado a seis diámetros de varilla, y cuando se usaban dos cortinas de refuerzo, el espacio más pequeño permitido era de 12 diámetros de varilla para la cortina que estuviera más cerca de la boquilla.

Contratistas calificados están usando el concreto lanzado tanto para la construcción de muros de cortante, rehabilitación y reforzamiento para sismos, y de cimentación, como para el concreto arquitectónico.

Éstas y otras viejas restricciones sobre el concreto lanzado todavía aparecen en el Código Internacional de Construcción (International Building Code,IBC) 2000, aunque ahora ya se le han agregado importantes excepciones.

Cambios en los códigos

Con anterioridad a 1991, el Código de Construcción Uniforme (Uniform Building Code, UBC) especificaba que el tamaño máximo del refuerzo estaba limitado a varillas del núm. 5, a menos que se demostrara -con pruebas previas a la construcción- que se podía lograr un encajonamiento adecuado con varillas más grandes. El espacio mínimo permitido entre las varillas de refuerzo era de 6 cm, en tanto que los espacios mínimos de 6 y 12 diámetros de varilla se establecían para varillas más grandes. Pero en 1991, se agregó la siguiente excepción:

"Sujeto a la aprobación del director responsable de la construcción, se podrán usar espacios reducidos donde pueda demostrarse por medio de pruebas de preconstrucción que es posible lograr un encajonamiento adecuado de las varillas usadas en el diseño."

Una excepción con una redacción similar aparece en el IBC 2000. "Las pruebas de preconstrucción requeridas permiten únicamente a los contratistas calificados colocar concreto lanzado en secciones estructurales densamente reforzadas." Sin embargo, aún sin estas modificaciones al reglamento, durante aproximadamente 50 años se ha usado en California concreto lanzado densamente reforzado.

Experiencia sísmica

Como respuesta al extenso daño que causó el terremoto de Long Beach de 1963, el Estado implementó en las escuelas y hospitales estándares más altos para este tipo de construcciones, y estableció en el acta de campo a la Office of State Architect (OSA) como la autoridad final para el diseño y construcción de escuelas y hospitales, cuyos requisitos eran más estrictos que el reglamento vigente. El acta de campo también exigió el reforzamiento de la mayoría de las estructuras que permanecieron de pie, y debido a las limitaciones de acceso que presentaban los edificios, se determinó que el método de colocación más práctico para realizar el reforzamiento de las estructuras de mampostería sería el concreto lanzado. A fin de calificar para una obra de la OSA, los contratistas tenían que realizar pruebas en paneles a escala natural, lo que derivó en que el proceso fuera usado de manera extensiva, principalmente para reforzar las estructuras de las escuelas.

Pero aún hay más, a partir de los primeros años de la década de los cincuenta, el proveedor de teléfonos en California del Sur tomó la decisión de elevar el grado de seguridad de sus estructuras, razón por la cual tuvo la iniciativa de imponer un estándar todavía más riguroso en sus estructuras que el establecido para las escuelas y hospitales, lo que trajo como consecuencia un refuerzo aún mayor. Todo este trabajo fue realizado por un pequeño grupo de contratistas de concreto lanzado que tomaron con orgullo el reto de la elaboración de un producto de alta calidad y formaron la Asociación de Contratistas de Gunita (Gunite Contractos Association, GCA), que limitó su membresía sólo para las firmas que contaban con una experiencia demostrada en aplicaciones estructurales. A fin de asegurar una fuerza de trabajo competente en Los Ángeles, la GCA trabajó estrechamente con la unión de trabajadores para formar una unión local especial exclusiva para los trabajadores del concreto lanzado. Esta unión local -la única unión local de concreto lanzado en Estados Unidos- existe todavía, y sin duda ha contribuido en forma importante al liderazgo de California en la producción de concreto lanzado densamente reforzado y el espesor de calidad.

El proceso de aprobación

Para obtener la aprobación de los directores responsables de la construcción, el ingeniero supervisor debe demostrar que el contratista está apropiadamente calificado, usando criterios delineados en varias publicaciones del Instituto Americano del Concreto (ACI). La precalificación del contratista de concreto lanzado es un elemento crucial en el proceso de aprobación y debe ser cuidadosamente sopesada, a fin de asegurar la calidad de la mano de obra. Aunque es importante la habilidad de un contratista para colar concreto en la obra, la destreza de un contratista de concreto lanzado es todavía más crítica para el éxito del proyecto.

En tanto que las pruebas exhaustivas previas ayudan a asegurar al propietario del proyecto que esta opción es eficiente, económica y producirá resultados de alta calidad. Los paneles de prueba simulan las condiciones de la obra, en donde al menos parte del panel contiene el refuerzo más pesado y más congestionado que será usado en la estructura; esto permite verificar que el concreto lanzado detrás de las varillas de refuerzo es un concreto sano.

Los paneles separados para cada operador de boquilla y cada mezcla de concreto que ha de ser lanzada permiten a los operadores de boquilla demostrar que cada mezcla tiene la plasticidad adecuada para encajonar apropiadamente el acero. Los paneles de prueba separados para cada posición de lanzamiento que ha de usarse -hacia abajo, horizontal, y por arriba- también ayudan a demostrar la calidad esperada en la estructura.

Ahorro de tiempo y dinero

El concreto lanzado proporciona a los contratistas, ingenieros y arquitectos un método de construcción más económico, rápido, y cuyo resultado es con frecuencia un producto de mayor calidad estética.

Es posible lograr sustanciales ahorros en el costo de cimbras, y ahorros adicionales que resultan del menor tiempo de construcción. Por ejemplo, los muros de cimientos por debajo de la rasante pueden ser típicamente construidos a 70% del costo del concreto colado en la obra con un ahorro de tiempo promedio de 50%. Al usar el concreto lanzado para los muros, no se requiere necesariamente ninguna modificación en la colocación del acero de refuerzo, y el muro acabado puede rivalizar con todos los requisitos estructurales del concreto colado en la obra. Dependiendo de los requisitos de acabado del proyecto, el contratista de concreto lanzado puede aplicar un acabado de llana metálica para obtener una réplica casi exacta de un acabado de clase A, o un acabado menos costoso, usando una llana de hule. En muchos casos, un acabado con llana de hule es adecuado, e incrementa los ahorros totales del proceso del concreto lanzado.

Sin importar si es más importante el ahorro en costo o en tiempo, existen cada vez mayores oportunidades para aplicaciones del concreto lanzado en todos los aspectos de la construcción con concreto. Actualmente se está llevando a cabo una redefinición del concepto convencional sobre el uso del concreto lanzado.

Referencias ACI Committee 506. "Guide to Shotcrete (ACI 506R-90)", American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1990. 41 pp.

ACI Committee 506, "Committee Report on Fiber Reinforced Shotcrete (ACI 506.1R-98)", American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1998, 11 pp.

ACI Committee 506, "Specification for Shotcrete (ACI 506-2R-95)", American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1995, 8 pp.

ACI Committee 506, "Guide to Certification of Shotcrete Nozzlemen (ACI 506.3R-91)", American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1991, 13 pp.

ACI Committee 506, "Guide for the Evaluation of Shotcrete, (ACI 506.4R-94)", American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1994, 12 pp.

Aplicación de concreto lanzado densamente reforzado

Aunque el equipo para concreto lanzado ha mejorado en años recientes, los pasos más grandes se han dado en las técnicas para concreto lanzado durante los últimos 50 años, cuando los contratistas aprendieron qué funcionaba y qué no. Estas técnicas permitieron la expansión de las aplicaciones de concreto lanzado a proyectos de rehabilitación sísmica y nuevas construcciones densamente reforzadas.

Ha sido posible encajonar satisfactoriamente varillas de refuerzo tan grandes como las del núm. 14 con separaciones tan pequeñas entre las varillas, de hasta 10 cm, así como también capas múltiples de varillas núm. 6 espaciadas a 10 cm de centro a centro. Se ha probado que ahora pueden obtenerse secciones de concreto lanzado de varios metros de espesor que contienen múltiples capas de refuerzo con varillas individuales de hasta el núm. 14, a través de métodos apropiados de concreto lanzado.

A medida que se han expandido los requisitos de las obras, los contratistas han desarrollado procedimientos bien establecidos para producir trabajos de la más alta calidad. Estos procedimientos requieren operadores de boquilla bien entrenados y respaldados por una cuadrilla competente y una administración experimentada. Los métodos de concreto lanzado deben reducir al mínimo el entrampado del rebote, y un miembro de la cuadrilla debe remover efectivamente cualquier rebote para que no se acumule. El operador de boquilla también tiene que evitar que se creen huecos por detrás de las varillas.

Las varillas de acero frente al chorro de la corriente del concreto lanzado crean un área por detrás de la varilla en donde el chorro del material no llega. En esta área pueden formarse huecos. Para llenar apropiadamente el área, se requiere un concreto plástico (no muy rígido) y una velocidad de impacto suficiente para hacer que el concreto fluya fácilmente alrededor de la varilla.El operador de boquilla debe asegurarse de que el concreto tenga la plasticidad adecuada -generalmente un revenimiento de entre 4 y 7.5 cm- y la apropiada velocidad de impacto. A fin de incrementar la velocidad del impacto, él puede mover la boquilla más cerca del trabajo (típicamente la distancia adecuada es de 45 a 90 cm) y agregar más aire a la boquilla. Al encajonar varillas más grandes que del núm. 5, el operador de boquilla debe dirigir la corriente de concreto a un ángulo desde ambos lados para forzar el material por detrás de la varilla. Él también puede reducir el volumen de aire y dirigir la corriente de la boquilla de tal modo que llene el área directamente por detrás de la varilla, o acercar más la boquilla al trabajo.

Las aplicaciones de concreto lanzado con mucho refuerzo estructural también requieren atención extra del diseñador, el detallador y el instalador de las varillas de refuerzo. Ellos deben calcular bien el tamaño y configurar las varillas para proporcionar el mejor acceso posible para la operación de boquilla, y la menor oportunidad para que quede entrampado el rebote. Deben colocarse múltiples capas de varillas de tal modo que la configuración permita el encapsulado completo de la capa más distante. Por lo regular, los diseñadores deben evitar los empalmes traslapados estándar, ya sea usando dispositivos de empalme mecánicos o soldados, o empalmes traslapados sin contacto. En las áreas de alto riesgo sísmico, puede reducirse el congestionamiento causado por los amarres de columnas estrechamente espaciados y estribos de vigas usando empalmes mecánicos del tipo grapa o abrazadera, que pueden obtenerse fácilmente y han sido aprobados por las autoridades de los reglamentos.

En reconocimiento de su uso en aplicaciones estructurales, las expectativas para el concreto lanzado son cada vez más grandes, pero hay que reconocer limitaciones prácticas. Las colocaciones individuales deben tomar en cuenta el manejo de la boquilla para localizaciones distantes, y permitir la salida tanto del aire como del rebote. Se requiere espacio suficiente para el operador de la lanza de aire -el cual mantiene el área por delante del concreto lanzado libre de polvo y de rebote- para que siempre trabaje al lado del operador de boquilla. Al diseñar y detallar proyectos de concreto lanzado densamente reforzados, es de gran ayuda consultar a un contratista experimentado en aplicaciones estructurales.

Referencias

Warner, J., "Understanding Shotcrete - Structural Applications," Concrete International, vol. 17, núm. 10, pp. 55-61.

ACI Committee E-703, Shotcrete for the Craftsman, CCS-4, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2000.

Rob Vonarb es miembro del ACI y Vicepresidente de Superior Gunite, Lakeview Terrace, Calif. .

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