Edición 83 - Moldajes Flexibles: Rompiendo los límites del hormigón

IMPRESIÓN 3D EN HORMIGÓN EN CHILE, UN DESAFÍO INMINENTE

UN SISTEMA MODULAR DE PREFABRICADOS DE HORMIGÓN PERMITE CONSTRUIR TÚNELES EN 24 HORAS

MUSEO DE LA CERÁMICA BAT TRANG

DICIEMBRE 2023 / Nº 83

MOLDAJES FLEXIBLES: ROMPIENDO LOS LÍMITES DEL HORMIGÓN

El uso de la tecnología de los Moldajes Flexibles tiene la capacidad de generar formas complejas como dobles curvaturas o curvaturas enfrentadas, fabricando así elementos que tienen una relación más orgánica con el medio que les rodea, rompiendo con los límites de lo que se puede lograr con los encofrados o moldes tradicionales

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NÚMERO 83 . DICIEMBRE 2023

04 BREVES

14 NOVEDADES TECNOLÓGICAS

Moldajes flexibles: rompiendo los límites del hormigón

El uso de la tecnología de los Moldajes Flexibles tiene la capacidad de generar formas complejas como dobles curvaturas o curvaturas enfrentadas, fabricando así elementos que tienen una relación más orgánica con el medio que les rodea, rompiendo con los límites de lo que se puede lograr con los encofrados o moldes tradicionales

Noticias destacadas del sector y del ICH

06 RECOMENDACIONES TÉCNICAS No existe panacea cuando se trata de revestimientos para muros 20 OBRA DESTACADA Memorial de la Solidaridad San Alberto Hurtado: Hormigón que se funde con la luz 24

ENTREVISTA EN PROFUNDIDAD

Impresión 3D en hormigón en Chile, un desafío inminente

32 EMPRENDIMIENTOS CON HORMIGÓN

Green Bricks: Hormigón sustentable para la construcción de un mundo más verde e inclusivo entrevista CEO Green Bricks

36 RECOMENDACIONES TÉCNICAS Avances en la tecnología del shotcrete para sostenimiento de terreno en túneles y minas de Norteamérica 48 SMARTCONCRETE

Un sistema modular de prefabricados de hormigón permite construir túneles en 24 horas

52 ARQUITECTURA

Museo de la Cerámica Bat Trang: Un espacio de hormigón para preservar el patrimonio cultural de una pequeña localidad en Vietnam

PUBLICACIÓN DEL INSTITUTO DEL CEMENTO Y DEL HORMIGÓN DE CHILE. Dirección: Av. Providencia 1208, Of. 207, Providencia, Santiago de Chile Fono: +56 2 22326777 info@ich. cl - www.ich.cl. REPRESENTANTE LEGAL Augusto Holmberg Fuenzalida - Gerente General ICH. GESTIÓN EDITORIAL Y COMERCIAL Sebastián García - Jefe Marketing y Comunicación ICH. ELABORACIÓN INTEGRAL DE CONTENIDOS Y DISEÑO Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile. Credito imágen de portada: Crédito: Benjamín Santander

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ICH comienza 2024 con webinar sobre aceros especiales desarrollados para la industria cementera La actividad online estará a cargo de profesionales de SSAB y analizará las ventajas en el uso de elementos fabricados con aceros especiales para soluciones de desgaste, las que presentarían una serie de beneficios para la industria del cemento.

El Instituto del Cemento y Hormigón de Chile, ICH, inaugura sus actividades de 2024 con el webinar “Soluciones de desgaste con aceros especiales para aplicaciones cementeras”, evento online organizado en conjunto con SSAB y en el que profesionales de esa empresa socia del Instituto expondrán sobre los distintos beneficios que traería utilizar elementos fabricados con aceros especiales para la industria cementera.

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Sobre la actividad, José Ulloa, integrante de la Gerencia Técnica de la siderúrgica y uno de los expositores, explicó que presentarán “distintas aplicaciones que hemos desarrollado para la industria del cemento y hormigón, detallando los beneficios que tiene el utilizar este tipo de aceros, disminuyendo peso e incrementando la vida útil de los equipos de las plantas, entre otros”.

Este será el tercer año en que el ICH realiza su serie de webinars, consolidando un formato que, en palabras de Sebastián García, jefe de comunicaciones y marketing del Instituto, sigue creciendo. “En la actualidad, cada vez contamos con una mayor audiencia en este tipo de eventos online, lo que evidencia, primero, el al-

cance que tienen las presentaciones de los expertos, con público tanto de Chile como del extranjero, y segundo, la evolución positiva del formato, que comenzó como una respuesta a la pandemia y que ahora, se consolida como un elemento más de nuestro trabajo en la promoción del cemento y hormigón”.

El webinar “Soluciones de desgaste con aceros especiales para aplicaciones cementeras” se realizará el próximo jueves 25 de enero, a las 11:00 horas. Para más información sobre esta y otras actividades que realice el ICH, visiten el sitio expohormigon.ich.cl.

ICH organiza nueva Misión Tecnológica a la feria World of Concrete La actividad se enmarca en las celebraciones del 50° aniversario de la muestra ferial de la industria de la construcción con hormigón más grande de Estados Unidos, lo que se transformará en una oportunidad única para quienes se sumen a esta actividad.

Como todos los años, el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile, ICH, organizó la Misión Tecnológica ICH-WOC, en la que un grupo de profesionales de la industria del cemento y hormigón de nuestro país asiste a la World of Concrete, la muestra ferial de la industria de la construcción con hormigón más grande

de Estados Unidos, la que este 2024 se realizará entre los días 23 al 25 de enero en la ciudad de Las Vegas.

Este año, el evento en Estados Unidos celebrará su 50° aniversario, lo que dará un marco único a la misión organizada por el ICH, ya que, además de poder ver los últimos desarrollos tecnológicos que ofrece la feria, podrán ser parte de las actividades para celebrar el medio siglo de esta importante feria.

“Es importante destacar que la Misión Tecnológica ICH-WOC es una instancia de camaradería única, donde quienes asisten, además de disfrutar de lo que se

exhibirá durante la muestra ferial, podrán construir redes de networking duraderas, con las que podrán ampliar sus áreas de negocios a nuevos horizontes”, comentó Sebastián García, jefe de comunicaciones y marketing del ICH. Para conocer detalles sobre la Misión Tecnológica ICH-WOC, pueden ingresar al sitio https://expohormigon.ich.cl/evento/world-of-concrete-50th-anniversary/, donde se encuentra toda la información para ser parte de esta actividad.

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BUENAS PRÁCTICAS PARA OBRAS CON HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

CUANDO SE TRATA DE REVESTIMIENTOS PARA MUROS

L

os revestimientos elastoméricos suenan como la solución para todas las situaciones porque existe una percepción de que son la única opción impermeabilizante para aplicaciones de hormigón y mampostería sobre rasante. Los elastoméricos se han vuelto preponderantes en muchas especificaciones, pero ¿comprendemos lo que es un recubrimiento elastomérico para muro, lo que supuestamente hace y cuándo debemos utilizarlo? Los revestimientos para muros varían enormemente en sus ingredientes, química y desempeño. Entender cuándo un revestimiento elastomérico es apropiado para un proyecto en específico es clave para un desempeño y protección exitosos de la sección del muro.

Un revestimiento elastomérico es un

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recubrimiento de alto espesor que se fabricó con resinas especiales que pueden estirarse (alargarse). La función de los recubrimientos elastoméricos es unir pequeñas fisuras finas en sustratos que están sujetas a un movimiento térmicamente dinámico o que tienen fisuras existentes.

Las fisuras térmicas dinámicas son comunes en el estuco sobre madera, marcos de metal o en Estos sustratos no son monolíticos y actúan como una “caparazón” instalada sobre el marco de un muro o en elementos estructurales.

Las fisuras finas que experimentan estos sustratos son típicamente de 1/16” o menos y varían con la temperatura ambiente. A medida que la temperatura exterior desciende, las fisuras en el estuco se ensancharán; al aumentar la

¿Qué tipo de revestimiento es el adecuado para mi muro de hormigón? ¿Son todos los tipos de revestimientos adecuados para los distintos elementos de hormigón armado? En este interesante artículo técnico, publicado originalmente en el Concrete Repair Bulletin, brindan algunos consejos sobre cómo elegir correctamente el revestimiento apropiado para proteger al hormigón, teniendo siempre en claro que no existe una única solución para los distintos tipos de elementos de hormigón.

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Figura 1: Fisura en el estuco exterior

Figura 2: Ensayo de estiramiento

Figura 3: Fisuras típicas en el hormigón

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temperatura en el exterior, estas mismas fisuras se estrecharán o incluso se cerrarán. (Fig. 1) Muy a menudo, la palabra elastomérica se utilizó como un término genérico.

Dos propiedades físicas claves deben reportarse para evaluar a los actuales revestimientos elastoméricos: estiramiento y recuperación. Un estiramiento de 300% es considerado el mínimo para un buen desempeño. Con respecto a la recuperación, muchos productos ni siquiera listan sus valores de recuperación en ficha de datos. Un valor de recuperación ensayado (%) es esencial para un desempeño a largo plazo. Sin esto, su recubrimiento es como una banda elástica que se estira y permanece en ese estado.

También es importante comprende cuánto movimiento (unión de fisuras) puede esperarse de un sistema de revestimiento elastomérico típico. Un típico revestimiento elastomético de doble capa con un estiramiento de 300% aplicado sobre una capa seca (DFT, en sus siglas en inglés) de 16-mil, podrá moverse aproximadamente 1/32”. Con un estiramiento de 600%, la tolerancia de movimiento será aproximadamente de 1/16”. Todas las fisuras existentes debiesen ser tratadas/detallas de acuerdo con las recomendaciones del fabricante antes de la aplicación de cualquier revestimiento. Al evaluar las propiedades del puenteo de las fisuras, no se debe olvidar las otras propiedades físicas esenciales del porcentaje de recuperación. El estiramiento es inútil sin recuperación (ASTM D412, D2370). (Fig. 2). ¿Qué pasa si el estiramiento no es necesario? ¿Qué tipo de revestimiento es mejor para sustratos monolíticos

como el hormigón o la mampostería?

Las fisuras por contracción por secado, asentamiento, mortero o estructurales, a menudo se encuentran en muros únicos CMU de hormigón vertido in situ, alzado o prefabricados (Fig. 3), generalmente no son fisuras térmicamente dinámicas y deben tratarse de manera diferente a las fisuras de estuco o de sistemas EIFS. Las fisuras halladas en estos sustratos monolíticos son generalmente menos frecuentes y puede que no cambien mucho con la temperatura, al compararlas con las que se producen en el estuco sobre la estructura. Las fisuras en muros de hormigón pueden ser un indicativo de problemas estructurales mayores o falta de una expansión apropiada de las juntas y deben repararse de manera correcta o rellenares con un sellante pintable antes de la aplicación del recubrimiento.

Recomendar revestimientos elastoméricos para estos tipos de sustratos no es la mejor opción tanto para el mandante como para la propia estructura.

La selección del revestimiento basado en el tipo de sustrato y la construcción del muro es crítica para un rendimiento a largo plazo.

Una de las funciones primarias de los revestimientos exteriores de alto desempeño para muros es proteger a la estructura de los efectos dañinos del ingreso de agua o humedad.

Los sistemas de recubrimientos eslastoméricos aplicados correctamente son excelentes para unir fisuras finas en estuco y sistemas EIFS, manteniendo así a la lluvia impulsada por el viento fuera de la estructura. Sin embargo, existen algunas ventajas y desventajas en el uso de revestimientos para muros elastoméricos versus los de alto espesor no

Figura 4: Goteo de agua desde una burbuja que se formó detrás del revestimiento

Figura 5: Panel de revestimiento prefabricado de hormigón

elastoméricos acrílicos, siendo la más importante de todos la permeabilidad al vapor.

Los recubrimientos elastométicos son susceptibles a la humedad trasera porque son más suaves, flexibles y menos permeables al vapor que los no elastoméricos acrílicos impermeables.

La flexibilidad aumentada no permite la misma unión física tenaz al sustrato

que la puede alcanzar un acrílico no elastomérico de alto espesor, y la menor permeabilidad del vapor no permite que la humedad atrapada escape, generando burbujas de agua (Fig. 4). Por este motivo, la mayoría de los expertos nunca recomiendan el uso de elastoméricos en la parte inferior de balcones o plafones.

El agua puede atraparse detrás de

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Figura 6: Aplicación del revestimiento con una superposición adecuada

Figura 7: Hacer coincidir la textura punteada con los cortes aplicados en el cepillo

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un recubrimiento para muro elastomérico, resultando en burbujas de agua o pérdida de adherencia del recubrimiento. Este es un síntoma de un problema mayor cuando la humedad llega detrás del recubrimiento debido a cualquier número de otros problemas, tales como tapajuntas inadecuados, fisuras que sobrepasan las capacidades de movimiento del recubrimiento, fallas en el diseño del parapeto o del techo, instalaciones de ventanas no adecuadas o fallas en los sellos de juntas, entre otros.

En estos casos, los recubrimientos elastoméricos puede que estén trabajando en contra de la edificación al mantener la humedad dentro y no fuera de la estructura.

Otra consideración al momento de especificar recubrimientos es la acumulación de suciedad. Algunos edificios son más propensos a acumular suciedad cuando se ubican en climas cálidos, húmedos o cercanos a fuentes de contaminación. Las edificaciones ubicadas cerca de plantas industriales, zonas de alto tráfico, aeropuertos o puertos son más susceptibles a acumular la suciedad ambiental.

Los revestimientos elastoméricos requieren de resinas más suaves para

Los revestimientos acrílicos impermeables de alto espesor son, como menciona su nombre, impermeables y flexibles (ASTM D522).

Estos revestimientos resisten lluvia impulsada por el viento, resisten la formación de caliza, soportan ciclos de congelación-deshielo y poseen una excelente resistencia a los rayos UV (ASTM D4214, ASTM D1729 Y ASTM G23).

Su tenaz adhesión y permeabilidad permiten escapar al vapor de humedad. Se minimiza la acumulación de suciedad y la retención del color es excelente a largo plazo.

Figura 8: Demostración de la mezcla en caja para lograr la consistencia de color adecuada

darles sus propiedades de estiramiento, pero esto los lleva a ser más susceptibles a la retención de suciedad al compararlos con revestimientos de alto espesor no elastoméricos. Los revestimientos elastoméricos de silicona tienden a tener una retención de suciedad mayor debido a su química (carga iónica).

Existen también potenciales inconvenientes con los revestimientos elastoméricos vueltos a cubrir. Algunos revestimientos elastoméricos de silicona sólo deben recubrirse con el mismo revestimiento elastoméricos de silicona, lo que reduce aún más la permeabilidad del muro a medida que se agregan capas adicionales. Una vez que el elastómero se aplicó, no es aconsejable aplicar un revestimiento no elastomérico debido a las capacidades de movimiento distintas de los diferentes revestimientos. Un no elastomérico aplicado sobre un elastomérico es susceptible a fisuración, llevando a formar burbujas o delaminación. En resumen, una vez que se aplicó un revestimiento elastomérico, es posible que no haya vuelta atrás sin la costosa eliminación de los revestimientos anteriores.

Generalmente, los elastoméricos se reservan para fisuración extrema en el estuco donde la intrusión del agua de

lluvia es un problema. Entonces, ¿cuáles son los mejores revestimientos para muros monolíticos de hormigón y mampostería que no sean susceptibles a fisuraciones térmicas? (Fig. 5).

Los revestimientos acrílicos impermeables de alto espesor son, como menciona su nombre, impermeables y flexibles (ASTM D522). Estos revestimientos resisten lluvia impulsada por el viento, resisten la formación de caliza, soportan ciclos de congelación-deshielo y poseen una excelente resistencia a los rayos UV (ASTM D4214, ASTM D1729 Y ASTM G23). Su tenaz adhesión y permeabilidad permiten escapar al vapor de humedad. Se minimiza la acumulación de suciedad y la retención del color es excelente a largo plazo.

Los revestimientos juegan un rol vital en la protección de las estructuras de hormigón armado de la carbonatación, un proceso que provoca un importante deterioro y debilidad del hormigón con el paso del tiempo. La carbonatación ocurre cuando el dióxido de carbono de la atmósfera reacciona con los componentes alcalinos del hormigón, disminuyendo su pH y comprometiendo sus propiedades protectoras. Al aplicar un revestimiento adecuado sobre la superficie del hormigón armado, se puede

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Figura 9: Ensayo del test de adhesión de cinta

minimizar el ingreso de dióxido de carbono, preservando así la integridad y longevidad de la estructura.

Una de las principales formas en que los revestimientos de alto desempeño protegen al hormigón armado de la carbonatación es creando una barrera impermeable que limita la penetración del dióxido de carbono en la matriz del hormigón. Los revestimientos de alto desempeño actúan como escudos impermeables, previniendo el contacto directo entre el hormigón y la atmósfera que le rodea. El efecto de esta barrera ralentiza significativamente el proceso de carbonatación, reduciendo

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la exposición de los materiales alcalinos del hormigón al dióxido de carbono.

Como resultado, el pH del hormigón permanece relativamente alto, manteniendo su capa protectora pasivante y previniendo que la corrosión afecte a su acero de refuerzo.

Además, los revestimientos pueden ofrecer protección adicional al entregar una barrera física contra otros agentes dañinos, tales como la humedad o los iones de cloruro. La humedad puede facilitar el transporte del dióxido de carbono al hormigón, acelerando el proceso de carbonatación. Los revestimientos impermeables sirven como

barreras efectivas contra la humedad, previniendo la intrusión de agua y, consecuentemente, reduciendo la tasa de carbonatación. Esto mejora ostensiblemente la durabilidad del hormigón reforzado al prevenir el inicio y progreso de la corrosión, la que se exacerba con el proceso de carbonatación.

Los revestimientos juegan un rol crucial en la protección de las estructuras de hormigón armado de la carbonatación. Al formar una barrera protectora contra el dióxido de carbono, limitar el ingreso de humedad y proporcionar inhibición de la corrosión, los revestimientos ayudan a mantener la alcalinidad y durabilidad del hormigón. Estas medidas protectoras extienden de manera significativa la vida útil de las estructuras de hormigón armado, asegurando su integridad estructural y minimizando la necesidad de costosas reparaciones o refacciones. Para entregar una barrera protectora, el revestimiento para muro necesita aplicarse como una membrana continua sin porosidades. Se debe asegurar que el contratista comprenda que la aplicación adecuada es crucial para prolongar la vida del edificio.

Las técnicas de aplicación para cualquier revestimiento para muros de alto espesor son diferentes a las típicas aplicaciones de pintura. Tomar especial atención a las recomendaciones del fabricante y en caso de duda, contactar a su representante local.

Figura 10: Edificio de estacionamientos de hormigón con revestimiento correctamente aplicado

Cuando se aplica uno de estos revestimientos, es mejor tener el marco doblado y colocado en la dirección correcta. Si se aplica desde el norte al sur, se debe tener la curvatura del marco mirando hacia el sur porque en esa dirección se aplica la presión sobre la cubierta del rodillo para asegurarse de obtener una consistencia adecuada en la aplicación.

Para una aplicación del rodillo adecuada, el revestimiento debe aplicarse en un patrón de M o W, doblando hacia tras para completar el patrón. La aplicación del rodillo debe superponerse unas dos o tres pulgadas (Fig. 6). El trazo de acabado final debe realizarse en una aplicación descendente, comenzando en un extremo del muro y siguiendo hasta el final del elemento, hasta un punto de detención natural.

Cuando se corta un revestimiento de alto espesor con un cepillo, es mejor retroceder y puntear ligeramente con el cepillo para añadir textura (Fig. 7); esto ayudará a difuminar el punteado del rodillo.

Antes de aplicar un revestimiento para muro de alto espesor, es mejor mezclar

el material en la cubeta y luego mezclar los baldes en una caja para lograr la consistencia de color adecuada. El encajonado se lleva a cabo vertiendo la mitad del material ya mezclado a un balde vacío y luego, verter la mitad del balde en la siguiente cubeta al siguiente cubo y repetir mientras se aplica el material (Fig. 8).

Siempre deben realizarse maquetas para verificar la adhesión y la estética, especialmente en aplicaciones de repintado. El ensayo de adhesión estándar es el ASTM D3359, “Ensayo de adhesión por cinta” (Fig. 9). Este ensayo puede ayudar a determinar si se necesita una imprimación o se requiere una preparación especial de la superficie. La preparación completa de la superficie y un sellante de juntas debe incluirse en las maquetas.

Cuando se elige un revestimiento para muros, existen varias preguntas que deben considerarse. ¿El sustrato es hormigón/mampostería desnudos o tienen un revestimiento anterior? ¿Cuál es el ensamblaje del muro? ¿Es monolítico? ¿Cuál es el nivel de exposición a los rayos UV, ciclos térmicos y otras condi-

ciones ambientales? ¿De qué manera el contratista accederá al edificio y cómo eso afectará la técnica de aplicación? Lo importante es: Cada edificio es diferente, por lo que un tipo de revestimiento para muro no será adecuado para todas las aplicaciones. (Fig. 10).

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INNOVACIÓN Y CONSTRUCCIÓN ALIADOS EN PRO DEL DESARROLLO

MOLDAJES

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

FLEXIBLES ROMPIENDO LOS LÍMITES DEL HORMIGÓN

E

l hormigón armado, por sus grandes propiedades de resistencia y durabilidad, se transformó en el material constructivo más usado en la actualidad.

En la búsqueda de nuevas posibilidades y aplicaciones de este material se desarrolla la tecnología de los Moldajes Flexibles. Este sistema, inédito en el país, reemplaza los rígidos usados convencionalmente en el hormigón, por unas membranas flexibles de textiles, llamadas geotextil, que generalmente se usan en pavimentación.

El uso de éstos tiene la capacidad de generar formas curvas complejas, proporcionando figuras más armónicas al medio ambiente, abriendo, así, las virtudes espaciales que se pueden obtener con el hormigón, rompiendo los límites

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de lo que se puede lograr con los moldajes tradicionales.

El principal gestor de esta tecnología es el arquitecto canadiense Mark West, quien funda en la Universidad de Manitoba en Canadá, el laboratorio CAST, dedicado al estudio y experimentación de los encofrados flexibles. Con él, comenzaron un trabajo conjunto un equipo de profesionales de la Escuela de Arquitectura y Diseño de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), quienes, a partir del 2001, empezaron a desarrollar en nuestro país una línea de investigación y experimentación en este campo.

Una de los integrantes de este equipo es la arquitecta Victoria Jolly, quien comenzó a trabajar en la línea de los Moldajes Flexibles planteando el postu-

lado de que “el hormigón en sí mismo comienza su vida no como sólido, sino húmedo, plástico, un material “fluido”.

Como tal, su destino volumétrico no le pertenece a sí mismo; su forma depende enteramente del material y la geometría de sus moldes. La mayoría de los sólidos prismáticos rectangulares típicamente asociados a la arquitectura en hormigón, no son inherentes al hormigón, sino más bien al material usado para construir sus moldes”.

A partir de este principio, la arquitecta plantea que la tecnología de los Moldajes Flexibles es la búsqueda de un nuevo lenguaje de la forma arquitectónica, transformándose en un nuevo modo de darle forma al hormigón, con el objetivo de llevar este método a la práctica constructiva.

Crédito: Benjamín Santander

El uso de la tecnología de los Moldajes Flexibles tiene la capacidad de generar formas complejas como dobles curvaturas o curvaturas enfrentadas, fabricando así elementos que tienen una relación más orgánica con el medio que les rodea, rompiendo con los límites de lo que se puede lograr con los encofrados o moldes tradicionales

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Las ventajas de esta nueva tecnología y las posibilidades de generación de formas curvas que se relacionan de manera más armónica con la naturaleza y el mismo habitante, los convierten en el sistema ideal para la construcción de mobiliario urbano, logrando revitalizar y potenciar los espacios públicos, transformándolos en verdaderos lugares de encuentro.

La concepción de un mobiliario urbano en hormigón con la técnica de los Moldajes Flexibles presenta altos beneficios en cuanto a su durabilidad material y resistencia en el tiempo, necesitando nula o escasa mantención.

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Investigaciones han demostrado que, con esta tecnología, la calidad del hormigón obtenido aumenta, lográndose una superficie rugosa de mayor dureza y resistencia, que lo hace menos susceptible a la acción vandálica, no recibiendo fácilmente grafitis o rayados.

Un gran ejemplo de su uso en mobiliario urbano es el parque Recreativo Centro Cívico de Loncura, en la comuna de Quintero (2010), obra de la arquitecta Victoria Jolly. Este proyecto fue seleccionado en el libro “Medidas destacadas en el Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental”, documento que recoge el primer concurso organizado por

el Servicio de Evaluación Ambiental de Chile.

Conversamos con Victoria Jolly sobre el desarrollo de esta nueva tecnología de los Moldajes Flexibles para la construcción con hormigón, y sus posibilidades y desafíos en el diseño y generación de mobiliario urbano.

-¿Cómo fue la génesis del desarrollo de la técnica de los Moldajes Flexibles?

El hormigón armado se ha constituido por sus grandes propiedades probablemente, en el material de mayor importancia en el siglo XX y continuará siéndolo en el siglo XXI. Pero es un material que es susceptible de ser mejorado tanto en cuanto a sus rendimientos técnicos, formales, como en las virtudes espaciales que se pueden obtener con él.

Este trabajo consiste en una línea de investigación de un nuevo lenguaje de la forma arquitectónica, que se obtiene a través del uso de membranas flexibles de textiles en los moldajes preparados para vaciar hormigón.

La tecnología de los Moldajes Flexibles, es un nuevo modo de dar forma.

Es un nuevo lenguaje tecnológico que abre posibilidades formales reubicando la concepción del hormigón, como un fluido, un material plástico y moldeable.

-¿En qué consiste esta nueva tecnología?

Radica en el reemplazo de los moldajes de paneles rígidos, usados convencionalmente en el hormigón (los terciados, el metal), por unas membranas flexibles de textiles (tela llamada geotextil), usada generalmente para pavimentación.

El principal gestor de esta tecnología ha sido el arquitecto canadiense Mark West, quien funda en Canadá el laboratorio C.A.S.T en la Universidad

de Manitoba, bajo el siguiente postulado: “Las estructuras naturales tienden a ser pequeñas, húmedas y flexibles; las estructuras que realiza el hombre son grandes, secas y rígidas. Ahora la técnica de los moldajes flexibles por unos instantes nos aproxima a esta realidad natural permitiéndonos obtener beneficios integrales para el hormigón armado”.

El objetivo es llevar este método constructivo a la práctica, contribuyendo al desarrollo de nuevas tecnologías en la arquitectura y diseño de nuestro país.

-¿Qué posibilidades de nuevas formas se pueden obtener con la utilización de los Moldajes Flexibles?

Estas piezas tienen la capacidad de generar formas que tienden a catenarias y curvas complejas, proporcionando elementos armónicos al medio ambiente que cuidan el entorno.

El resultado son figuras orgánicas que se constituyen como parte del paisaje, con un hormigón amable al tacto. Pareciera que por primera vez el hormigón no impone sus aristas sino que rima con las formas orgánicas de la naturaleza.

-¿Cuáles son las ventajas que ofrece esta tecnología constructiva que la hacen ideal para la construcción de mobiliario urbano?

A) Propiedades del Moldaje El armado del moldaje y su llenado en un breve período de tiempo permite un bajo costo y operabilidad eficiente.

Son reutilizables muchas veces. No propagan rajaduras, y el hormigón no se adhiere a la tela por lo que no requiere desmoldantes. Su bajo peso y volumen pequeño los hace transportables.

B) Resistencia y permeabilidad Los Moldajes fabricados con textiles permeables producen una superficie

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de terminación rugosa y un hormigón más resistente en la superficie. Las investigaciones que se dirigen a las mediciones cuantitativas de los hormigones obtenidos con Moldajes Flexibles han demostrado que la calidad del hormigón aumenta, la superficie adquiere mayor dureza y resistencia al mejorarse la relación agua/cemento como también permitir la extracción de las burbujas de aire de la argamasa de hormigón antes de fraguar con el empleo de geotextiles permeables.

C) Resultado de las formas curvas Las geometrías de las tensiones naturales producidas por los Moldajes con textiles son invertibles para producir geometrías de pura compresión perfectamente apropiadas a la resistencia a la compresión del hormigón.

-¿Cuáles son los desafíos de trabajo que se plantean para difundir y posicionar esta tecnología?

Con respecto a su factibilidad, esta investigación no depende del desarrollo de nuevos materiales tecnológicos, porque nace a partir de los materiales tradicionales ya existentes, como el hormigón, fierro, textiles y herramientas existentes en el comercio.

El segundo ámbito de la investigación es la docencia, abrir la posibilidad de que profesores de distintas disciplinas trabajen en conjunto, mejorando el rendimiento técnico, formal y espacial del hormigón.

El tercer y último ámbito es el profesional, en el que se desarrolla esta tecnología aplicándola en la construcción de obras con elementos prefabricados industrialmente o vaciados in-situ.

Recuadro: Piedra Blanda, una evidencia de los moldajes flexibles Desde mediados de diciembre de

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2023 que en el Centro Cultura Palacio La Moneda se exhibe la muestra “Piedra Blanda”, muestra desarrollada por la arquitecta y artista visual, y en la que, precisamente, se exploran las diversas posibilidades que ofrece el hormigón cuando se utiliza con moldajes flexibles, desarrollando así interesantes lenguajes.

La exhibición se compone en su mayoría de elementos desarrollados especialmente para la ocasión, inspirados en las balaustras originales del Palacio La Moneda. Este elemento -una suerte de pilar ornamental que se

utilizan principalmente en balcones o escaleras- resultó ideal para mostrar las posibilidades que ofrecen los moldajes flexibles, especialmente en objetos o planos que presenten doble curvatura.

De esta forma, explicó durante la inauguración de la muestra, con estos moldajes flexibles geotextiles es posible fabricar piezas de “hormigón armado o sin armadura, porosos, los que, al contrario de lo que sucede con otros elementos desarrollados con el material, se muestran frágiles a los ojos quien los ve”.

Otro de los elementos que compone la exhibición son tres de los 16 “gajos” de hormigón que forman la esfera del material que fue la protagonista de la instalación site specific “Marga, cavar adentro”, que la artista montó en 2022 en el Parque Cultural de Valparaíso, ubicado en el Cerro Cárcel.

En esa ocasión, la arquitecta comentaba en una entrevista anterior a Hormigón al Día que eran “piezas de hormigón de de 12,5mm de espesor, que juntas forman una sola cáscara equilibrada en una excavación. Cada uno de estos gajos cáscara fueron diseñados y construidos con moldajes textiles para recibir al hormigón, material que comienza su vida como un fluido húmedo y plástico grabando en su superficie la textura de sus moldes”.

Si bien la forma de los elementos -las balaustras y los gajos- son distintas, ambos comparten un elemento común: son estructuras de forma compleja que es posible lograr con el uso de moldajes flexibles geotextiles. En el caso de los gajos la instalación “Marga”, su resistencia radica en el uso de mallas tejidas de fibra de vidrio como que reemplaza a la armadura.

En las columnas de sección variable, la arquitecta y también académica de la UC explicó en una entrevista reciente

que, a medida que el moldaje flexible se va llenando con hormigón. Y, tal como en “Marga”, en esos elementos también se produce un “encuentro cinético” que se genera al trabajar con la gravedad del material. En el caso de los gajos, esto era vital para que la mezcla no se quedara en el centro del elemento; en las columnas, la gravedad es uno de los factores que determina su forma final.

Con la exhibición “Piedra Blanda”, la académica busca desarrollar y explorar estos nuevos lenguajes que puede tener el hormigón gracias a su uso con moldajes flexibles. “El hormigón, como tal, es un material inventado. Esa naturaleza permite que se puedan buscar nuevas posibilidades con el material a través de medios que elaboren nuevos conceptos, como lo son los moldajes flexibles geotextiles”, dijo Victoria Jolly durante la inauguración de su exhibición.

En esa misma línea, la arquitecta declaró que “el hormigón siempre es una sorpresa, porque sus formas dependen del contexto del moldaje que lo contenga, por lo que se exhibe en “Piedra Blanda” es el resultado del trabajo y del descubrimiento de nuevas formas que se pueden alcanzar con el material. Es, en se sentido, desarrollar un lenguaje que rime con la naturaleza y con el territorio”.

La exhibición “Piedra Blanda” mantendrá en el Centro Cultural Palacio La Moneda hasta el 31 de marzo de 2024.

Además de los elementos de hormigón –gajos y columnas- también cuenta con registros audiovisuales que detallan el proceso de fabricación de las piezas y cómo el uso de los moldajes flexibles con geotextiles, además de permitir abarcar nuevas formas con el material, lo hacen más sostenible.

Sobre proyectos futuros, Victoria Jolly Mujica comentó que espera continuar el desarrollo de investigaciones sobre el hormigón y sus lenguajes, además de expandir su área de interés hacia el uso de áridos provenientes de subproductos industriales en reemplazo de la materia prima proveniente de canteras, analizando así el rol que tendría el hormigón como material sostenible en cuanto a la reutilización de materiales que, en la actualidad, se descartan de los procesos por considerarlos como residuos.

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GRANDES PROYECTOS CON HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

MEMORIAL DE LA SOLIDARIDAD

SAN ALBERTO

HURTADO

HORMIGÓN QUE SE FUNDE CON LA LUZ

Para el arquitecto Cristián Undurraga Saavedra el hormigón es el material por excelencia en la arquitectura, por sus cualidades técnicas unidas a sus grandes posibilidades de expresión plástica. Lo concibe como un material fluido expuesto a la luz, que, mediante la incorporación de desarrollo tecnológico a través del tiempo, ha logrado ir respondiendo a los requerimientos constructivos y de diseño que presenta la arquitectura contemporánea.

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n este marco, se destaca la obra Memorial de la Solidaridad San Alberto Hurtado, terminada de construir el 2010, emplazada al lado del Santuario del jesuita, en la comuna de Estación Central, también obra del arquitecto. Aquí el material constructivo preponderante es el hormigón, que en este caso fue trabajado en forma especial buscando la percepción de hormigón translúcido.

El objetivo del encargo era desarrollar una obra que homenajeara al creador del Hogar de Cristo y plasmara su trayectoria, intentando mostrar las distintas dimensiones de su vida: humana, cristiana, social y universal.

El terreno en que se encuentra emplazado, se caracterizaba por un conjunto de edificios continuos de dos y tres pisos, construidos en la primera mitad del siglo XX, en donde funcionaban distintas dependencias del Hogar de Cristo.

En este marco, la nueva construcción debía ser capaz de articular un orden entre todos los elementos, estableciendo un diálogo con los edificios del entorno.

Undurraga explica que la continuidad de las fachadas del lugar permitió

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un interior protegido, donde con anterioridad fue construido el Santuario del Padre Hurtado. La estrategia, entonces, fue crear un pequeño parque que además sirviera como área verde al conjunto de pequeñas viviendas que rodea a esta edificación. “Allí, en medio de los árboles –precisa- se trazó un surco que desciende levemente hasta alcanzar 5 metros de profundidad respecto al parque donde, al final del recorrido, encontramos la tumba del Santo y una pequeña capilla.

Estas construcciones apenas se asoman, estableciendo, a través del paisajismo, una relación complementaria con los edificios preexistentes”.

Al oriente del Santuario, en el sector más abierto del parque, se construyó el Memorial, un volumen compacto de hormigón de 700 metros cuadrados, que no sobrepasa en altura las edificaciones perimetrales preexistentes. Se trata de un volumen único, señala el arquitecto, que se enlaza, a través de sus desplazamientos geométricos, con los trazos más nuevos y orgánicos del Santuario, que se despliegan longitudinalmente en medio del parque.

Precisamente, la materialidad presentó un gran desafío para su equipo, el cual desarrolló una solución única para esta obra. Undurraga señala que se plantearon el objetivo de crear un muro de hormigón que fluyera con la luz, que

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fuera opaco y luminoso a la vez: “lo que queríamos lograr era un muro que se percibiera sólido y abstracto hacia el exterior, pero que permitiera la entrada de luz tamizada hacia el interior. Para conseguirlo, finalmente se optó por utilizar un sistema de ladrillos de vidrio translúcidos embebidos dentro del muro de hormigón visto”.

Así, este muro de hormigón termina por caracterizar al edificio, donde el traspaso de la luz a través de la materia es protagonista desde las principales salas de exposición. Junto a ello, tres ventanas transparentes acentúan esta condición, siendo la única conexión visual directa entre exterior e interior.

Undurraga concluye que “desde el parque, la fachada exterior se expresa como un muro homogéneo, en que hormigón y vidrio pasan a formar un plano indisoluble. Hacia el interior, un recorrido por rampas articula los distintos niveles de exposición en medio de un espacio continuo, animado por una luz filtrada que se introduce a través de los ladrillos de vidrio, reafirmando el carácter espiritual del recinto. Esto se confirma mediante una austeridad en la paleta de materiales: hormigón visto, madera de pino blanqueada y muros pintados blanco”.

FICHA TÉCNICA Ubicación: Año Proyecto: Año Construcción: Superficie Construida: Arquitecto: Colaboradores: Ingeniero Estructural: Empresa Constructora:

Santiago, Chile 2008 2009-10 708 m2 Cristián Undurraga Undurraga Devés Arquitectos, Soledad Fernández Rodrigo Mujica- VMB Ingeniería Estructural Brotec - Icafal

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CRISTIÁN CALVO BARENTIN ARQUITECTO Y DOCENTE DE LA FACULTAD DE ARQUITECTURA, DISEÑO Y ESTUDIOS URBANOS DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE

GENTILEZA CENTRO DE INNOVACIÓN DEL HORMIGÓN UC

IMPRESIÓN EN HORMIGÓN EN CHILE

L

UN DESAFÍO INMINENTE

a construcción con hormigón ha sido un pilar fundamental en la industria arquitectónica durante décadas. Sin embargo, en los últimos años ha surgido una tecnología innovadora que está revolucionando la forma en que se construyen los edificios: la impresión 3D en hormigón.

En esta entrevista, exploraremos junto al académico UC y arquitecto Cristián Calvo Barentin, las ventajas de esta nueva tecnología y su potencial para desarrollar construcciones a medida, pensadas desde la estructura y el diseño, lo que crea un nuevo concepto arquitectónico. Además, destacaremos cómo Chile, con su diversidad en microclimas, se posiciona como un lugar ideal para generar nuevos usos y técnicas con la impresión 3D en hormigón, y cuáles son las principales brechas y desafíos

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que tenemos como país.

Ventajas de la impresión 3D en hormigón La impresión 3D en hormigón ofrece una serie de ventajas en comparación con los métodos de construcción tradicionales. Una de las principales ventajas radica en su capacidad para desarrollar construcciones a medida, adaptadas a las necesidades específicas de cada proyecto. Al utilizar esta tecnología, los ingenieros y arquitectos pueden materializar su visión de manera más precisa, explorando formas y diseños que anteriormente podrían haber sido difíciles de alcanzar.

Además, la impresión 3D en hormigón permite una mayor eficiencia en el uso de materiales. Al construir capa por capa, se reduce la cantidad de des-

perdicio de hormigón y se optimiza su distribución, lo que resulta en una construcción más sostenible y amigable con el medio ambiente.

Otra ventaja destacada de esta tecnología es su velocidad de construcción.

La impresión 3D en hormigón permite la creación de estructuras en tiempos más breves en comparación con los métodos tradicionales, lo que puede contribuir a una mayor eficacia en el desarrollo de proyectos en situaciones de emergencia, como en casos de desastres naturales o la construcción de viviendas sociales.

Principales desafíos en Chile En conversación con el académico Cristián Calvo Barentin, arquitecto y docente de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos de la Pontificia Universidad Católica de Chile, la

¿En qué estado se encuentra el desarrollo de esta tecnología en nuestro país? En este entrevista -publicada originalmente por el Centro de Innovación del Hormigón UC- el arquitecto y académico UC Cristián Calvo Barentin aborda los distintos escenarios por los que transita la impresión 3D en hormigón en nuestro país, sus desafíos pendientes y su proyección a futuro dentro de nuestro ambiente constructivo.

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Chile tiene una posición privilegiada para desarrollar técnicas pioneras en la impresión 3D con hormigón, debido a su diversidad de climas desde desiertos áridos hasta zonas montañosas, bosques y costas, con una amplia riqueza geográfica y su alta experiencia sísmica, lo que se traduce en grandes oportunidades para la búsqueda de soluciones innovadoras que se pueden exportar según las necesidades específicas de cada país

impresión 3D en hormigón es una tecnología incipiente en Chile, pero con un gran potencial de crecimiento. Comenta que una de las causas principales de que el país se encuentre atrasado en esta materia es por falta de tecnología, la cual hace unos pocos años no existía en el mercado.

“Hay una gran brecha, ya que todas las investigaciones iniciaron hace al menos dos años realizando mezclas e imprimiendo objetos elementales para después desarrollar proyectos más complejos”, comenta el académico Cristián Calvo. Esto sucede debido a que, entre otros factores, para lograr imprimir en 3D en hormigón se requiere analizar la proporción correcta de los materiales necesarios considerando las características y comportamiento de las materias primas locales. Es decir, una mezcla con proporciones de cemento, áridos y agua de un país o región, no va a reaccionar de la misma manera en otra localidad, por lo que se hace requisito fundamental encontrar la fórmula adecuada para comenzar sus aplicaciones en la construcción. ¿Desde dónde podemos enfocar la construcción con hormigón impreso en 3D en nuestro país?

-Junto al equipo de ingenieros y arquitectos con los que estoy trabajando actualmente, el foco está en aportar al

desarrollo de nuevos materiales, y no solamente crear una mezcla que funcione para imprimir casas. Por ejemplo, considerando que a veces el hormigón que se usa para la impresión 3D no es el material más amigable con el medioambiente (debido a su mayor porcentaje de cemento por metro cúbico), pensar que se pueden utilizar productos de otros procesos industriales como insumos para generar otros materiales puede ser bien útil. Observar hacia dónde va el mundo del hormigón hoy en día y tratar de sustituir esos ingredientes que tienen una gran huella de carbono, es una de las claves principales para enfrentar los desafíos de la industria de la construcción. ¿Cuáles son las principales oportunidades que Chile tiene con esta tecnología?

-Chile tiene una posición privilegiada para desarrollar técnicas pioneras en la impresión 3D con hormigón, debido a su diversidad de climas desde desiertos áridos hasta zonas montañosas, bosques y costas, con una amplia riqueza geográfica y su alta experiencia sísmica, lo que se traduce en grandes oportunidades para la búsqueda de soluciones innovadoras que se pueden exportar según las necesidades específicas de cada país. La impresión 3D en hormigón permite ajustar la resistencia térmica, la

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"Veo una gran oportunidad en el uso de la impresión 3D con hormigón para avanzar en la alineación de estas dos capas: la capa de diseño arquitectónico y la capa estructural, porque construir con los métodos tradicionales de encofrados es súper restrictivo desde el punto de vista de la construcción de formas complejas. "

permeabilidad al agua y otros aspectos fundamentales de los edificios según las necesidades climáticas de cada región.

A su juicio, ¿qué es lo que se debe realizar en nuestro país para fomentar e implementar esta tecnología?

-Yo creo que Chile necesita, desde mi perspectiva, participar de la discusión internacional con una mirada fresca. Nosotros desde un contexto de país en vías de desarrollo, tendemos mucho a copiar, a adoptar tecnologías desde otros lados, sin cuestionarnos cuál es nuestra contribución. No creo que en Chile estemos en la frontera del conocimiento empujándolo, muchas veces estamos tratando siempre de ponernos al día, lo que se da por varias cosas como por ejemplo falta de recursos económicos y de capital humano.

La pregunta que nos debemos hacer es porqué es importante hablar de impresión 3D en hormigón en Chile.

La capacidad de personalizar las estructuras mediante la impresión 3D en hormigón permite aprovechar al máximo los recursos naturales y climáticos de cada zona, mejorando la eficiencia energética y la habitabilidad de las construcciones. Una cosa que es bien increíble en Chile, es que nosotros tendemos a construir de la misma forma, ya sea en el desierto de Atacama o en Las Torres del Paine, y no tiene ningún sentido.

Y para lograr estos avances, es fundamental la colaboración entre universidades, empresas y el sector gubernamental en Chile, fomentar la investigación y el intercambio de conocimientos para aprovechar al máximo el potencial de esta tecnología. ¿Cuáles son los recursos que actualmente tenemos disponibles en el país?

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-Actualmente en la Universidad del Bio-bio están desarrollando investigación con impresión 3D a gran escala, mientras que la UC cuenta con una impresora 3D en el Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, y un brazo robótico en la Facultad de Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos, al cual se le acoplará una bomba especializada para la impresión 3D de hormigón, que permitirá aumentar el volumen, la precisión y la velocidad de impresión. ¿De qué manera se trabajará con los nuevos elementos tecnológicos y cómo ayudará eso a potenciar el desarrollo de la impresión de hormigón 3D? -Adaptar el brazo robótico como impresora 3D nos permite abrir nuevas oportunidades, ya que podemos imprimir más rápido, con más altura y probar nuevas mezclas de hormigón, acercándonos mucho más a la aplicación real. El brazo robótico nos permite imprimir con otras orientaciones, no necesariamente perpendiculares a un plano horizontal, ya que se pueden inclinar las capas e imprimir elementos que se adapten a la trayectoria de carga y evitar así problemas de delaminación.

Para comprender la delaminación, es importante considerar que el principal problema que surge al momento de construir con impresión 3D en hormigón, es lograr construcciones monolíticas, debido a que la superficie entre las capas horizontales no siempre se adhiere correctamente. Esto produce fracturas y un deslizamiento de la estructura de forma horizontal. Por lo tanto, debido a que el brazo robótico permitiría imprimir con diferentes ángulos, se evitaría este inconveniente, ya que se podrían alinear perpendicularmente las capas de

impresión en relación con las trayectorias de carga.

La implementación de la impresión 3D en hormigón también puede tener un impacto significativo en la industria de la vivienda. En Chile, al igual que en muchas otras partes del mundo, existe una creciente demanda de viviendas asequibles y de calidad. La tecnología de impresión 3D en hormigón ofrece la posibilidad de construir viviendas de manera rápida, y de forma eficiente, lo que podría contribuir a resolver el desafío habitacional que enfrenta el país. ¿Cuál es el rol del diseño arquitectónico en este desafío?

-Desde mi punto de vista, el diseño arquitectónico, la construcción y el diseño estructural tienen que ir de la mano. Un buen diseño siempre alinea de manera indivisible las capas de diseño arquitectónico, las formas y el comportamiento estructural. En Chile y otros países de la región, el diseño estructural no es común, lo que es común es el dimensionamiento estructural. El arquitecto propone un diseño y el calculista dimensiona los elementos constructivos para que pueda sostenerse. Un diseño estructuralmente eficaz debe basarse en las propiedades de los materiales que lo componen.

Y es aquí donde es fundamental la interdisciplina…

-Claramente, porque cada material cuenta con características y propiedades que lo hacen adecuado para ciertos proyectos, pero no otros. Incorporando el conocimiento de la ingeniería, la arquitectura y el diseño, se podría aprovechar tecnologías como la impresión 3D para incorporar nuevos materiales, formas alineadas con trayectorias de carga, tales como aplicaciones estructurales que

le otorgue resistencia a la construcción sin necesidad de grandes cantidades de refuerzo, o posibilitar la incorporación de una escalera, una banca u otro mobiliario en la medida que se imprime. ¿Cuáles son las ventajas que puede tener el uso de esta tecnología, tanto en materias relacionadas con la arquitectura como con el diseño estructural?

-Veo una gran oportunidad en el uso de la impresión 3D con hormigón para avanzar en la alineación de estas dos capas: la capa de diseño arquitectónico y la capa estructural, porque construir con los métodos tradicionales de encofrados es súper restrictivo desde el punto de vista de la construcción de formas complejas. Si queremos hacer cualquier forma que vaya más allá del muro recto, necesitamos moldes especiales, y una serie de elementos que encarecen la construcción y que al final hacen que el molde que se creó para un fin concreto se convierta luego en un residuo.

Hablemos sobre sustentabilidad, ¿cómo dialoga la impresión 3D con hormigón en este desafío?

-La impresión 3D en hormigón en aplicaciones específicas es sustentable, pero no se da en todos los casos, ya que desde el punto de vista de la huella de carbono, el mortero, la pasta que se ocupa para imprimir, normalmente tiene más contenido de cemento por unidad de volumen que un hormigón normal, por lo que hay más emisiones de carbono asociadas a ese material. En este caso, la tecnología anteriormente mencionada sobre la incorporación de relaves en la impresión 3D en hormigón por parte de Iván Navarrete y Claudia Eugenin, es una solución que aportaría en esta problemática. ¿Cuál sería un ejemplo práctico sobre

cómo la impresión de hormigón 3D sería beneficiosa en términos de sustentabilidad?

-Podríamos pensar por ejemplo en una prefabricación in situ donde tenemos pequeñas células de impresión e imprimir elementos constructivos en el lugar de la construcción para después montarlas solamente. De esta forma no nos limitamos a realizar todo el trabajo desde Santiago para luego llevarlo a regnes, por lo que se reduce la huella de carbono generada por concepto de transporte.

También es importante enfrentar la crisis medioambiental a través del desarrollo de materiales alternativos, aprovechar los recursos locales y las nuevas tecnologías.

En este sentido, ¿cómo sería el futuro del hormigón desde la sustentabilidad?

-El hormigón en sí, tal y como es hoy, no es la solución a las crisis medioambientales, pero puede serlo si desarrollamos mezclas más sostenibles.

El hormigón es un material muy versátil, que puede adoptar diversas formas. Es una piedra artificial que puede moldearse y endurecerse en horas. Un hormigón

más sostenible podría ser una solución eficaz y viable desde el punto de vista medioambiental.

Para conocer más sobre el trabajo del Centro de Innovación del Hormigón UC y las investigaciones que ahí se desarrollan, los invitamos a que revisen su sitio web, https://centrohormigon. uc.cl/, además de su página en LinkedIn e Instagram, donde comparten las novedades del CENTRO.

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NUEVAS OPORTUNIDADES EN EL MUNDO DEL HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

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e acuerdo con el estudio The Plastic Waste Makers Index, elaborado en 2021 por la asociación australiana Minderoo Foundation, Chile alcanzó los 51 kilogramos por persona de plásticos de un solo uso desechados, superando por un margen considerable a países vecinos -con poblaciones mucho mayores- y quedando así en el puesto 11 en el ranking de los 100 países que más generan residuos plásticos de un solo uso y que lidera Singapur, con 76 kilos por persona.

Y aunque en nuestro país existen nuevas regulaciones sobre el manejo de este tipo de residuos, así como también campañas informativas para sensibilizar a la gente sobre cómo reciclar estos desechos, el que Chile sea el único país latinoamericano en los primeros diez puestos de este ranking, si bien es preocupante, genera al mismo tiempo

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interesantes desafíos en la materia. ¿Qué hacer con este tipo de residuo?

Esa es la pregunta que llevó a Erwin Uribe Rojas, ingeniero químico de la Universidad Técnica Federico Santa María, a fundar en 2017 Green Bricks, startup que nace con el “el propósito de descentralizar el reciclaje, en primera instancia.

De descontaminar nuestra tierra, y de buscarle una valorización local a residuos plásticos, con gente y proyectos locales”. ¿Dónde comienza la historia de Green Bricks?

-Esto nace en un pueblito ubicado a 70 kilómetros de Concepción que se llama Arauco, una tierra con mucha historia, con mucha resiliencia, la cual se está viendo afectada con la contaminación, como en otros lugares. Pero yo me crié ahí, en una playa hermosa. Son más de 15 kilómetros de playa. Me fui a estu-

Gracias al desarrollo de un biopolímero que permite la aglomeración del cemento con el plástico, se logró desarrollar un hormigón “verde” que puede ser clave en el manejo de este tipo de residuo, cuya generación alcanza los 51 kilogramos por persona en Chile. Sobre este desarrollo y sus implicancias sociales, en Hormigón al Día conversamos en exclusiva con Erwin Uribe Rojas, CEO y fundador de esta iniciativa que busca descontaminar a través de la construcción sostenible.

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Foto: Residuo de plástico ya procesado por Green Bricks. Crédito: Gentileza Green Bricks

diar fuera de la ciudad y cuando volví, después de 10 años, me di cuenta de la grave contaminación que existía con plástico. Los mismos lugares donde crecimos, donde nos bañábamos, hacíamos surf, body, el mar escupía plástico.

En ese entonces, Uribe Rojas se encontraba ya en la fase final de sus estudios y contaba en experiencia dentro de la industria. “Me dije ‘ya, si podemos hacer cloro con sal y agua, cómo no vamos a poder hacer algo con este plástico que está contaminado esto’ y desde ahí desarrollé mi tesis, una fórmula capaz de unir al plástico con el cemento y crear así un hormigón sustentable, con el que se crearan distintos tipos de materiales.

Solamente con la fe encapsular de cierta manera al plástico”.

Con la mirada puesta en proyectos de alto impacto social y ambiental Desde su creación, hace 5 años, el foco de Green Bricks se fijó en el desarrollo

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de proyectos que estuviesen arraigados en los lugares donde estos se lleven a cabo. “A medida que fue pasando el tiempo nos dimos cuenta que ‘oye, tenemos la posibilidad en nuestras manos de construir, hagamos proyectos que causen impacto a nuestra comunidad y que esto pueda ayudar no solamente a nosotros monetariamente como startup, sino que podamos ayudar a otras personas’”, explica.

A raíz de eso, en la startup se plantearon la generación de desarrollos de triple impacto, es decir, que vayan más allá del beneficio económico y que generen valor social y medioambiental en la comunidad donde se ejecuten. “Al final, es lo que buscamos y es lo que viene”, subraya el fundador y CEO de Green Bricks. ¿Cuál fue el primer proyecto que desarrollaron bajo esa filosofía?

-El año pasado hicimos una multicancha en Renca con nuestra tecnología.

No lo hicimos específicamente nosotros, pero sí fue con nuestra tecnología con la que se hizo. Ahora estamos haciendo dos multi canchas más, en la comuna de Quilicura.

“Nadie es profeta en su propia tierra”, dice entre risas Erwin Uribe Rojas. Esto, porque la primera meta de la startup era construir una ciclovía sustentable en la localidad de Laraquete, ubicada a unos 20 kilómetros al norte de Arauco. Sin embargo, el proyecto aún no se logra concretar. “Pero en otros municipios, en otras regiones, no hemos tenido problemas. Hemos enviado camiones con nuestros productos de Arica a Punta Arenas. Incluso, a Isla de Pascua”, destaca.

La estrategia para trabajar con los distintos municipios y así generar proyectos y economía local -la meta principal de Green Bricks- trabajar en conjunto con las distintas direcciones de obras municipales a lo largo del país. “Nosotros

“Nadie es profeta en su propia tierra”, dice entre risas Erwin Uribe Rojas. Esto, porque la primera meta de la startup era construir una ciclovía sustentable en la localidad de Laraquete, ubicada a unos 20 kilómetros al norte de Arauco.

Sin embargo, el proyecto aún no se logra concretar. “Pero en otros municipios, en otras regiones, no hemos tenido problemas. Hemos enviado camiones con nuestros productos de Arica a Punta Arenas. Incluso, a Isla de Pascua”

enviamos todas nuestras certificaciones para que se especifique que la obra en cuestión se realice con ‘materiales de construcción sostenibles’, que es nuestro fuerte.”, explica Uribe.

En los proyectos desarrollados para municipios que utilizan la tecnología de Green Bricks, las obras se licitan y es otra constructora la que las realiza, con la startup actuando como proveedor.

Sin embargo, cuando se realizan trabajos en el ámbito de la empresa privada, Green Bricks también se encarga de la ejecución del proyecto.

“Por ejemplo, hace unos meses trabajamos con Banco de Chile hicimos un proyecto súper importante en Concepción donde tomamos más de 10.000 tarjetas plásticas e hicimos un patio inclusivo para una escuela especial, donde los niños no tenían acceso universal. Ese proyecto fue más rápido que, por ejemplo, el de las canchas, para el que se tuvo que subcontratar a una empresa especialista que se maneje en ese tipo de obra. Entonces, estamos transformando, estamos limpiando y construyendo”.

Mantienen las obras de triple impacto como norte.

-La economía circular habla mucho del trabajo colaborativo, de cómo podemos impactar a los demás y ese también ha sido nuestro foco. También, casi todas las industrias tienen Responsabilidad Social Empresarial, entonces, imagínate cómo generan toda esta cadena. De la misma industria nos pasan este residuo y nosotros decimos ‘ya, ayudemos a una junta de vecinos, a una escuela, hagamos una plaza. Dinos a quién quieres ayudar, seleccionas tú o nosotros’ y así, generamos esta sinergia y llevamos esos residuos a proyectos de triple impacto.

Foto: Inauguración de la denominada “Recicancha”, en la comuna de Renca, que se construyó con tecnología de Green Bricks

Hormigón: El material para desarrollar la construcción sostenible El primero objetivo de Erwin Uribe Rojas, al fundador Green Bricks, fue generar proyectos de triple impacto, cuyo objetivo fuese la “eliminación de vertederos a través de la valorización de residuos y a través de la construcción”.

Para esto último, la clave fue generar un material sustentable para la construcción: nada menos que hormigón.

En este caso, el plástico que recicla Green Bricks se transforma en un “árido reciclado que reemplaza porcentaje de, en este caso, árido fino y un porcentaje, de cierta manera, de árido grueso como gravilla, pero en menor cantidad.

Esto lo hace que sea un hormigón más sustentable, entre comillas, porque reemplazamos en cierta manera a estos mismos áridos, que provocan una alteración y eutroficación tremenda al medio ambiente, sobre todo en el sur, que se desvían cauces de río, etcétera, y noso-

tros, a partir de un residuo, ayudamos a que se produzcan menos o se extraigan un poco menos”, explica su fundador.

En los primeros ensayos, Uribe relata que no se daba aglomeración entre el residuo plástico ya procesado y el cemento. “No existía reacción a menos que se utilizara un aditivo. Entonces, fui a la ferretería, en ese tiempo imagínate, modo startup prototipo, con cero capital y claro, me pasaron dos productos y, como soy químico, vi atrás lo que decía la etiqueta de los envases, hice la investigación y yo, que vengo de la industria, dije ‘puedo reemplazar este material’ con un componente orgánico”, recuerda.

De esa manera, la gran innovación de Green Bricks es un biopolímero -que es a base de aleo vera- y que “hace que el hormigón sea más eficiente, en términos económicos, que incorporar estos aditivos y le brinda dos propiedades: acelera y aglomera la reacción”, detalla. ¿Siempre estuvo en el norte producir

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Foto: Otro de los aspectos que maneja Green Bricks es la creación de “puntos limpios” para incentivar el reciclaje en la comunidad. Crédito: Gentileza Green Bricks.

este hormigón sustentable?

No. Todo esto llegó de una investigación, esto en 2017. Hicimos una investigación donde la industria de la construcción es responsable del 40% de las emisiones de dióxido de carbono. Dentro de esto, llegamos a distintos tipos de documentales, distintos papers y nos dimos cuenta que en Abu Dabi, en 2016, se estaba construyendo una ciudad llamada Masdar, que era una ciudad enteramente sustentable, donde estaban los mejores arquitectos del mundo, las mejores constructoras, etcétera. Y nos dimos cuenta que no había un hormigón sustentable y todos los productos o las fiscalizaciones que ellos hacían buscaban hasta que el clavo tuviera trazabilidad, que fuera reciclado, que esto y esto otro.

Los primeros ensayos de este hormigón arrojaron resultados más que positivos. “Cuando hicimos los testeos en laboratorio, logramos una muy buena resistencia, del orden de un G25.

Después, hicimos un ensayo de permeabilidad al agua, transmitancia térmica,

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entre otros, con lo cual el hormigón se comportaba de mejor manera”.

Con el hormigón que produce Green Bricks, se pueden fabricar varios tipos de elementos. “Desde un mobiliario urbano, un pavimento, un adocreto, un bloque, lo que el cliente requiera, dependiendo si quiere realizar una obra interna o es un proyecto para una comunidad. Asimismo, dependiendo para qué lo vamos a utilizar, podemos generar hormigones con resistencias G30, todo certificado”, dice Erwin Uribe Rojas.

En la actualidad, ¿cuál es el volumen de producción que tienen en Green Bricks?

-Antiguamente, hacíamos todos los prefabricados manuales hasta que empezaron a llegar constructoras grandes y nos decían ‘oye, yo no necesito 300m2, necesito 1000m2’. Eso nos empezó a limitar, al igual que el tema del financiamiento y nuestra ubicación, ya que estábamos aún el sur produciendo. Sin embargo, hace poco levantamos más de 200.000 USD con el apoyo que proviene de LatitudR y su comité inversos

Nestlé y BID Lab y eso nos ayudó para el despegue y ahora estamos en Santiago.

Terminamos de hacer unas pruebas con una planta de prefabricados más grande donde ya no vamos a estar sacando 300m2, sino que vamos a estar sacando 2.000, 3.000m2 mensuales.

Gracias a la tecnología desarrollada por la startup, se pueden producir alrededor de 16 m3 de este hormigón sustentable. “Existe un reemplazo importante dentro la fórmula, que la hace una muy buena solución. Es impresionante, pero tomas este hormigón y después, lo vemos en pastelones, adocretos y el plástico desapareció, está abajo porque tiene otra densidad y eso también le da una mejor adherencia al momento de colocar los mismos adocretos”, revela el ingeniero químico.

Los nuevos pasos de Green Bricks Para el fundador de Green Bricks, el foco de este emprendimiento es claro.

“Descontaminar, ojalá algún día eliminar los vertederos. Llevamos cuatro años

con sobregiro ecológico. Los vertederos en agosto, en junio ya no daban más.

Los municipios tienen que pagar más por disposición final e imagínate que con un punto limpio, nosotros al mes evitamos que nueve camiones se vayan a un vertedero”, subraya.

De esta forma, Uribe revela que tienen varios proyectos en carpeta. “Vamos a ejecutar junto con CCU dos canchas. Estamos trabajando junto a una empresa aseguradora -cuyo nombre no puede revelar- para la limpieza de playas e instalar “costaneras y puntos limpios como senderos icónicos”.

Además, en materia de innovación, el ingeniero químico revela que están realizando ensayos para poder presentar el hormigón sustentable en formato de saco y así, “cualquier persona lo pueda ocupar para hacer radieres o elementos más sencillos. De esta forma, se genera una mayor accesibilidad a nuestro producto y descontaminamos mucho más”, dice. ¿Cuál es el gran aporte que genera esta innovación con el hormigón, más allá de las que ha mencionado?

-Sabes, más que el dinero y las ventajas que tengamos como startup, existe una gratificación personal cuando esos niños te dicen ‘gracias, tío’, porque gracias a esto que construimos pudieron ir a su patio inclusivo, por ejemplo, realmente me emociona y al equipo entero.

Creamos una empresa distinta. Yo vengo de la industria, me salí de esto para crear algo distinto, algo en lo que tú vieras un propósito, que dijeras “oye, tengo una misión. Mi trabajo va a generar una huella, no para mí, sino para las generaciones que vienen”.

Foto: Uno de los productos de Green Bricks, fabricados con hormigón sustentable. Crédito: Gentileza Green Bricks

Foto: Distintos productos de Green Bricks, en Isla de Pascua. Foto: Gentileza Green Bricks.

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BUENAS PRÁCTICAS PARA OBRAS CON HORMIGÓN

AVANCES EN LA TECNOLOGÍA

DEL SHOTCRETE

PARA SOSTENIMIENTO DE TERRENO EN TÚNELES Y MINAS DE NORTEAMÉRICA AUTORES: LIHE (JOHN) ZANG, PH.D., P.ENG., F.ACI Y DUDLEY (RUSTY) MORGAN, PH.D., F.ACI

Abstract

E

n años recientes, el shotcrete se ha utilizado de manera amplia para el sostenimiento del terreno en túneles civiles y minas de Norteamérica. Las tecnologías del hormigón proyectado han avanzado ya sea con robustos robots pulverizadores, diseños de mezcla para shotcrete de alto desempeño y refuerzo con fibras de alto desempeño, en combinación con una rigurosa certificación para operadores de boquilla de shotcrete e inspecciones de control de calidad y programas de ensayo. Los ingenieros diseñadores y contratistas están utilizando cada vez más a menudo el shotcrete para diversas aplicaciones subterráneas, in-

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cluyendo el sostenimiento del terreno y los revestimientos finales en túneles en terreno suave y roca dura, como también en proyectos de reparación y rehabilitación de túneles ferroviarios y otras aperturas subterráneas. Grandes cavernas subterráneas se construyeron utilizando shotcrete como revestimiento inicial en San Francisco y Los Ángeles, y tanto para el revestimiento inicial como final en New York y Washington D.C..

Este artículo se enfoca en desarrollos tecnológicos recientes para el shotcrete a utilizar en proyectos subterráneos, los que nacen desde la experiencia de los mismos proyectos y entregan importantes lecciones aprendidas. También, demuestra que un adecuado control de

calidad y programas de certificación del shotcrete son críticos para el éxito de proyectos con shotcrete.

Introducción El shotcrete es un proceso para el transporte neumático de materiales de hormigón a altas velocidades hacia una superficie receptora para conseguir la compactación in situ. Si bien el shotcrete se ha utilizado por cerca de un siglo, el uso de esta metodología para el soporte del terreno en túneles, minas, postes y otras estructuras subterráneas se volvió cada vez más popular durante la pasada década (Ref. 1-9). Los avances en la tecnología del shotcrete incluyen el uso de mezclas para el alto desempeño del material, pulverizadores robóticos

Este artículo, publicado originalmente en la revista Shotcrete Magazine de la American Shotcrete Association, da cuenta de la evolución y los avances que tiene la construcción con esta metodología constructiva tanto en Estados Unidos y Canadá, ya sea en túneles para uso civil como en minería, además de los últimos avances respecto a la construcción con shotcrete para elementos estructurales masivos.

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Tabla 1: Requisitos típicos por desempeño para aplicaciones de shotcrete subterráneas

Tabla 2: Diseño de mezcla húmeda para el proyecto hidroeléctrico Upper Lilloet (Ref. 9)

avanzados, los que se operan a través de control remoto, aceleradores libres de alcalinos y fibras de alto desempeño, incluyendo macrofibras sintéticas y fibras de acero.

Características que requieren los materiales del shotcrete para una exitosa aplicación subterránea: • Trabajabilidad, esto es, que sea cohesionado • Poseer un asentamiento y consistencia adecuados, sin segregación durante el transporte o bombeado • Bombeable, esto es, tener buena trabajabilidad para su bombeo • Disparable, esto es, que su trabajo sea compatible con una bomba, manga y boquilla de shotcrete y que sea manejada/controlada de manera eficiente por un operador de boquilla • Construible, esto es, la mezcla de shotcrete, tal como se dosifica, suministra y transporta, debe aplicarse tal cual se diseñó y planificó, y no provocar retrasos en el cronograma de la obra • Incidentes, tales como una pérdida excesiva de asentamiento o aumento de temperatura, endurecimiento rápido, tapones en la manguera y caída del shotcrete deben minimizarse durante la construcción

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Durante la década pasada, los autores trabajaron en un importante número de proyectos de túneles civiles y mineros tanto en Estados Unidos como en Canadá. Los autores entregaron diseños de mezcla para shotcrete, monitorearon los disparos de prueba y ensayaron al material tanto en el terreno como en laboratorio. A través de estos proyectos, los autores acumularon más de una década de data sobre el desempeño del shotcrete y la experiencia en proyectos como los que se discutieron en este artículo.

Diseño de mezcla de shotcrete para sostenimiento subterráneo El shotcrete u hormigón proyectado puede utilizarse como un revestimiento inicial del sostenimiento del terreno durante el proceso de construcción de un túnel. En metodologías constructivas sobre suelo blando, como el Nuevo Método de Construcción de Túneles Austriaco (NATM, en sus siglas en inglés), también conocido como Método de Excavación Secuencial (SEM, en sus siglas en inglés) o Método de Revestimiento de Hormigón Rociado (SCL, en sus siglas en inglés), el shotcrete u hormigón proyectado es un componente crítico de la construcción del túnel. Granes cavernas construidas con el método

SEM incluyen a la estación Beacon Hill en Seattle, construida en 2006; la estación de metro China-Town en San Francisco, de 2016; el Conector Regional, Los Ángeles; y la Línea Púrpura del tren liviano en Washington, D.C.. El shotcrete también puede utilizarse en minería sobre roca dura con máquinas tuneladoras (Tunnel Boring Machines o TBM, en sus siglas en inglés) o con métodos de perforación y voladura para brindar soporte final al revestimiento. Estos proyectos incluyen a túneles hidroeléctricos tales como el túnel de la represa John Hart, en el Río Campbell, BC; el proyecto hidroeléctrico Upper Lillooet, Pemberton, BC; el proyecto para completar el túnel Kemano T2, en Kemano, BC; y los proyectos de túneles suministradores de agua, tales como el proyecto para completar el túnel Seymour-Capilano, en Vancouver Norte, BC. Todos estos proyectos requirieron que el shotcrete se aplicara tanto en orientación aérea como vertical; desarrollar suficiente resistencia a la compresión a una edad temprana (hasta 24 horas) para el sostenimiento del terreno; cumplir con la resistencia a la compresión especificada a 7 y 28 días; lograr la fuerza de adhesión a la roca especificada y cumplir con los requisitos de durabilidad. Los requerimientos típicos de desempeño especificados se encuentran listados en la Tabla 1.

Diseño de mezcla Las mezclas de shotcrete se diseñan para cumplir con los requerimientos especificados de desempeño y para brindar una constructibilidad adecuada.

Comparado con el hormigón colocado in situ, típicamente las mezclas de shotcrete poseen: • Un contenido de material cementicio más alto para minimizar el rebote y

Fig. 1: Desarrollo de resistencia a la compresión a temprana edad para una mezcla de shotcrete reforzado con fibra de acero con 15% de ceniza volante en 5% y 7% AFA

que el material pueda dispararse de manera apropiada.

• Trabajabilidad mejorada para su bombeo y dispersión de aditivo de líquido acelerante en la boquilla (cuando se utilice).

• Bajo contenido de árido grueso, esto es, alto contenido de arena para minimizar el rebote y facilitar el bombeado y disparo del material.

• Un tiempo de retención de asentamiento extendido para cumplir con los requisitos de horario de la construcción.

Materiales cementicios suplementarios (SCMs, en sus siglas en inglés) se utilizan de manera amplia en el shotcrete. Estos incluyen a ceniza volante, humo de sílice y escoria, aunque no se limitan sólo a estos. Los SCMs reaccionan con el hidróxido de calcio, un subproducto del proceso de hidratación del cemento, para formar silicato cálcico hidratado (CSH, en sus siglas en inglés) a través de la reacción puzolánica. Esto resulta en

una reducción de la porosidad y una mejora en la resistencia a la compresión y durabilidad en el shotcrete aplicado. Los SCMs poseen partículas similares o más pequeñas que las del cemento y, basado en ello, pueden ayudar a compactar o densificar la mezcla a través de la distribución del gran por tamaño. Además, las partículas de cenizas volantes o de humo de sílice son, en su mayoría, de forma esférica, lo que mejora las características de bombeado y disparo en la mezcla. Cada tipo de SCS se agrega en un cierto porcentaje por masa del total de materiales cementicios del shotcrete para cumplir con los requisitos de desempeño y constructibilidad. La Tabla 2 muestra un diseño de mezcla típico para shotcrete de mezcla húmeda, diseñado para el sostenimiento del terreno.

Acelerante libre de alcalinos El acelerante libre de alcalinos (AFA, en sus siglas en inglés) se añade a la

mezcla húmeda del shotcrete en la boquilla para acelerar el tiempo de endurecimiento y el desarrollo de resistencia a la compresión a una edad temprana del material, que va de 1 a 24 horas. El ritmo del desarrollo de resistencia a la compresión temprana es crítico para el sostenimiento del terreno ya que también reducirá el ciclo de tiempo de construcción tanto para la excavación como para el mismo sostenimiento. Desde comienzos de la década del 2000, los AFA se han utilizado en la industria del shotcrete para reemplazar a los acelerantes basados en alcalinos.

Los AFA tienen un valor de pH de 2-4, el que es similar a las bebidas colas carbonatadas. Los AFA se pueden añadir a la boquilla tanto como un aditivo líquido químico para aplicaciones de shotcrete de mezcla húmeda o como aditivo químico en polvo, el que se premezcla en la mezcla del shotcrete para aplicaciones del material en seco.

Para la mayoría de los requisitos de sostenimiento del terreno del shotcrete a aplicar, se requiere de una resistencia a la compresión temprana de 1.0 – 2.0 MPa (145-290 psi) para facilitar las actividades de la construcción. Los AFA se deben añadir en la dosis correcta para lograr el desarrollo de resistencia a la compresión temprana adecuado. Basado en la experiencia de los autores en diversos proyectos de túneles, generalmente toma una dosis de AFA de ente 4%-6% por la masa del cemento para alcanzar la resistencia requerida en cerca de 1-3 horas. Las variaciones al desarrollo de la resistencia a la compresión temprana dependen del diseño de mezcla del shotcrete, incluyendo el tipo de cemento y los aditivos químicos utilizados, la marca y desempeño del

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Fig. 2: Efecto de las dosis de acelerante sobre la resistencia a la compresión de 3 a 28 días

acelerante, la temperatura del shotcrete, la temperatura ambiente y el manejo y distribución adecuados del acelerante y las habilidades de disparo del operador de boquilla. La Fig. 1 muestra desarrollos típicos de resistencias a la compresión tempranas con dosis de AFA cuando se representa de acuerdo con la plantilla de curva J1-J2-J3, desarrollada por la Sociedad del Hormigón Austriaca (Ref. 10, 11). Generalmente, se considera a J2 como el requisito de desempeño mínimo para el desarrollo de resistencia a la compresión temprana del shotcrete en la mayoría de los proyectos de sostenimiento de terreno.

Cuando se utilizan distintos tipos de cemento, tales como Tipo V o Tipo GUL (Tipo GU con 15% de caliza), es posible que se retrase el tiempo de endurecimiento. Por lo mismo, una dosis más alta de AFA se requiere para desarrollar de manera adecuada la resistencia a la compresión a edad temprana. Los AFA reducirán, no obstante, la resistencia a la compresión en edades tardías, incluyendo las resistencias a la compresión a 7 y 28 días. La Fig. 2 muestra el desarrollo de la resistencia a la compresión para un shotcrete de mezcla húmeda con 0, 4%, 6% y 8% de AFA. Muestra que con 8% de

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AFA añadido al shotcrete, la resistencia a la compresión a 28 días podría reducirse de 62 MPa (9000 psi) a cerca de 36 MPa (5200 psi). Por ello, es importante añadir el acelerante en el diseño/ dosis especificada para minimizar los efectos adversos en el desarrollo de la resistencia a la compresión en edades tardías.

Avances en el shotcrete reforzado con fibra La propiedad más significativa del shotcrete reforzado con fibra (FRS, en sus siglas en inglés) es la energía absorbida luego de fisuras en el shotcrete, esto es, su resistencia a la flexión. Luego que el shotcrete se fisura, las fibras se arrancan o se fracturan durante el proceso de agrietamiento, redistribuyendo así las cargas y controlando la propagación de la fisura mientras el sistema de revestimiento del FRS experimenta deformación. Tanto las macrofibras sintéticas como las fibras de acero se utilizan en shotcrete de mezcla húmeda para aplicaciones subterráneas a través de América del Norte. Las fibras se utilizan para reemplazar, ya sea de forma parcial o total, la malla de acera en los sistemas de sostenimiento de la super-

ficie, reduciendo el tiempo de ciclo de construcción y generalmente entregan, en generan, un mejor desempeño al sostenimiento del terreno. Combinar shotcrete reforzado con fibra con un sistema de anclaje a la roca diseñado adecuadamente es uno de los sistemas de sostenimiento del terreno más eficientes utilizado en muchas minas y túneles civiles.

Comúnmente, el diseño del FRS se realiza en métodos basados por el desempeño, los que utilizan los resultados de ensayos de resistencia a la flexión.

Entre los ensayos de resistencia a la flexión típicos, se incluyen los siguientes: ASTM C1550 Determinación de la resistencia a la flexión con panel de ensayo redondo con carga central ASTM C1609 Determinación de la resistencia a la flexión con viga de ensayo con carga a tres puntos RILEM TC 162-TDF: Ensayo y métodos de diseño para hormigón reforzado con fibra metálica (viga de ensayo agujereada) Estándar Británico (BS) EN 14651 Ensayo para hormigón con fibra metálica – midiendo la resistencia a la tensión y flexión (viga de ensayo agujereada) La resistencia a la flexión, la resistencia residual y la carga máxima (resistencia máxima) son los factores más importantes al momento de evaluar el desempeño del shotcrete reforzado con fibra.

Durante la década pasada, los autores condujeron más de 5.000 ensayos de resistencia a la tensión y resistencia a la tensión residual en FRS utilizado en proyectos subterráneos en Estados Unidos y Canadá. Los ejemplos de los resultados de estos ensayos se analizarán y publicarán en un futuro paper. Basados

en la experiencia, existen tres especificaciones para proyectos típicas para la resistencia a la flexión para el shotcrete reforzado con fibra que se utilizan en América del Norte.

Fig. 3: Curva de deflexión de esfuerzo para ensayo de resistencia a la tensión bajo ASTM C1609

Fig. 4: Curva de deflexión de esfuerzo para ensayo de resistencia a la tensión bajo ASTM 1550

Nivel de desempeño de resistencia (TPL, en sus siglas en inglés) basado en el ensayo ASTM C1609 Cuando se especifica TPL, se requiere que el panel de ensayo del shotcrete se corte en vigas con dimensiones de 100x100x350 mm y se ensaye bajo ASTM C1609. En ocasiones, las muestras de shotcrete pueden dispararse directamente sobre moldes de viga de 150x150x550 mm, con ambos extremos inclinados para prevenir acumulación o rebote. Los autores ensayaron más de 3.000 vigas de FRS bajo ASTM C1609 desde el año 2011. Se encontró que, si el TPL cumple con el Nivel III de Desempeño por Resistencia, generalmente cumple los requisitos de sostenimiento en la mayoría de las superficies.

Método de panel redondo determinado (RDP) basado en el método de ensayo ASTM C1550

Fig. 5: Esfuerzo de tensión residual vs. Deflexión para viga de FRS bajo BS EN 14651 / RILEM-TC-162-TDF

Cuando se especifica el método RDO, requiere muestras de paneles redondos determinados (RDP) con dimensiones de 800 mm de diámetro para disparar el material, y 75 mm de espesor. Los RDPs se ensayan bajo ASTM C1550 y se reportó una desviación de hasta 40 mm de energía total absorbida. La Fig. 4 muestra un resultado típico de resistencia a la flexión vs. ensayo de desviación. Los autores realizaron más de 2.000 ensayos de paneles redondos bajo ASTM C1550 desde 2011. Si la resistencia a la flexión supera los 320-450 Joules, generalmente cumple con los requisitos

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Fig. 6: Refuerzos para los paneles de certificación de los operadores: izquierda) barras empalmadas 25M; centro) viga de celosía; derecha) certificación para operador de robot rociador para orientación aérea y de 45 grados

Fig. 7: Ensayo de endurecimiento in situ

Fig. 8: Ensayo de resistencia a la compresión a temprana edad

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de sostenimiento para la mayoría de las superficies. Para túneles de roca dura, comúnmente se especifica una resistencia a la flexión de sobre 320-350 Joules para cumplir con los requerimientos generales. Para túneles de superficie blanda, tales como SEM, se especifica una resistencia de 450 Joules para cumplir con los requerimientos generales.

Método de viga agujereada basado en BS EN 14651 / RILEM-TC-162-TDF resistencia a la tensión residual La resistencia a la tensión residual en FRS también puede ensayarse bajo el método de ensayo de viga agujereada BS EN 14651. La viga de shotcrete se pre-agrieta cortando con una sierra una muesca de 25 mm. de profundidad en la parte inferior de la viga, en el centro de la sección transversal de 150 mm x 150 mm. Luego, se aplica sobre la viga una carga de flexión de tres puntos. La Fig. 5 muestra una curva típica de tensión de tracción residual vs. deflexión para la prueba de viga agujereada.

Tanto ASTM C1609 como ASTM C1550 pueden brindar información suficiente sobre la resistencia a la flexión de los FRS. Son aplicables tanto en shotcrete reforzado con fibras metálicas o en refuerzo de macrofibras sintéticas. BS EN 14651 / RILEM-TC-162-TDF emplea una muesca en la viga, introduciendo intensidad de esfuerzo. Ese ensayo se desarrolló originalmente por RILEM

para estudiar la resistencia a la tensión residual basado en la fractura mecánica, aunque generalmente se acepta que una fisura se propagará a través de la muesca. Los autores ensayaron aproximadamente 50 vigas con este método de ensayo durante la pasada década.

La mayoría de las especificaciones para túneles civiles con shotcrete requieren tanto de ensayos ASTM C1609 o ASTM C1550, o ambos. Muy pocas especificaciones en América del Norte solicitan los ensayos BS EN 14651 o RILEM-TC162-TDF.

Certificación de las mezclas de shotcrete y de los operadores de boquilla Antes de la construcción, la especificación del proyecto requiere que la mezcla de shotcrete esté precertificada.

Típicamente, esto se realiza al menos 60 días antes de la colocación del shotcrete.

Para proyectos de gran envergadura en los que el shotcrete es parte del proceso de sostenimiento del túnel o mina, tales como SEM, la certificación de la mezcla del shotcrete podría comenzar hasta 6 meses antes del inicio de las obras. Normalmente, la certificación de la mezcla requiere que la mezcla del shotcrete se aplique con el mismo equipo y cuadrilla que se utilizará durante la construcción, para asegurar que el shotcrete se coloque de forma adecuada durante todo el proyecto. Durante la certificación de la mezcla, el material se dispara sobre paneles de ensayo. Se ensayan las propiedades plásticas de temperatura, contenido de aire y asentamiento (en lotes), como también el contenido de aire y asentamiento (durante el disparo del material). Cuando se utiliza un acelerante, el tiempo de endurecimiento inicial y final se ensaya bajo ASTM C1117 y se

Fig. 9: Extracción de testigo de shotcrete in situ aéreo; inspección visual del orificio del testigo para evaluar la consolidación, espesor y unión del shotcrete

ensaya la resistencia a la compresión a temprana edad hasta 24 horas, utilizando el método de ensayo de viga final.

Los testigos se extraen de los paneles de ensayo y se testean para resistencia a la compresión, absorción hervida y volumen de vacíos permeables, penetración rápida de iones de cloruro, etcétera.

Las vigas se cortan de los paneles de ensayo para determinar su resistencia a la flexión bajo ASTM C1609. Paneles redondos se disparan y ensayan para resistencia a la flexión bajo ASTM C1550.

Todos los resultados de los ensayos deben cumplir con los requisitos especificados por el proyecto.

Los acelerantes se utilizan de manera común en aplicaciones subterráneas de shotcrete. La dosis del acelerante determina el tiempo de endurecimiento y el radio de desarrollo de resistencia a la compresión a temprana edad del shotcrete. La dosis del acelerante debe calibrarse con la bomba dosificadora del acelerante y la bomba de shotcrete que se utilizarán en el proyecto. Una calibración adecuada de la dosis de acelerante es una de las partes más importantes de la certificación de la mezcla. Información detallada sobre la calibración de la bomba dosificadora de acelerante puede encontrarse en (Ref. 12, 13). Luego que la mezcla de shotcrete se precertificó, la certificación de los operadores de boquilla requiere que los operadores apliquen el shotcrete de manera adecuada para alcanzar el desempeño especificado y los requerimientos para el sostenimiento de la superficie. Más específicamente, la certificación de los operadores de shot-

crete requiere lo siguiente: • Los operadores deben comprender lo básico de la tecnología del hormigón y el shotcrete. Esto incluye cómo el cemento se hidrata, los efectos de la temperatura en el shotcrete y los efectos del acelerante y otros aditivos químicos en el desempeño del shotcrete.

• Trabajabilidad, bombeabilidad y disparabilidad: los operadores deben comprender que el asentamiento, o la consistencia de la mezcla del shotcrete, es crítico para par el transporte, bombeo y disparo del material. Aplicaciones aéreas y verticales poseen diferentes desafíos para la aplicación del shotcrete.

• La preparación del sustrato, incluyendo limpieza, rugosidad y la condición de humedad de la superficie receptora, debe ser una superficie seca saturada (SSD, en sus siglas en inglés) para alcanzar una unión óptima.

• Adecuada calibración de la bomba de dosificación del acelerante.

• Adecuada aplicación del shotcrete en la orientación especificada, incluyendo aérea, vertical, a 45 grados, etcétera.

• Adecuado control del ángulo, distancia y patrón de disparo de la boquilla para minimizar el rebote y sobrerociado.

• Procedimiento adecuado para aplicar capas gruesas de shotcrete, incluyendo aplicaciones multi capas.

• Si el shotcrete se cae, ya sea desde superficies aéreas o verticales, los operadores deben poder determinar inmediatamente qué fue lo que ocurrió y cómo realizar las correcciones necesarias.

• El proceso de certificación de los

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Fig. 10: Ensayo in situ de resistencia de unión del shotcrete y ensayo en laboratorio de la resistencia de unión

operadores de boquiila es esencial para un proyecto exitoso ya que se logra lo siguienEduca a los operadores respecto a materiales de shotcrete, equipos, tecnología del hormigón y los efectos de aditivos químicos, incluyendo acelerantes.

• Los prepara para el proyecto. Típicamente, el componente más difícil a incluir en el sistema de apoyo del shotcrete es seleccionar a operadores de boquillas certificados.

Usualmente, el bosquejo de certificación de los operadores se diseña para cada proyecto. Se requiere disparar sobre secciones con alta congestión de refuerzo, incluyendo refuerzo empalmado, vigas de celosía, conjuntos de acero y otros tipos de refuerzos e incrustaciones (Fig. 6). Cada operador que trabaje en la aplicación de shotcrete para un proyecto debe estar certificado.

Inspección y pruebas de control de calidad en la construcción Durante la construcción con shotcrete, se requiere un plan de inspección y pruebas de control de calidad y necesita ejecutarse para asegurar que el shotcrete colocado in situ cumpla con las especificaciones requeridas por el proyecto, y si no, realizar acciones de remediación adecuadas de manera inmediata.

La inspección de campo para el shotcrete se conduce normalmente con otras actividades de inspección del túnel, tales

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como monitoreo del terreno, progreso de la excavación, etc. y normalmente las lleva a cabo un ingeniero o tecnólogo a tiempo completo, a quien cita el dueño del proyecto, o un consultor de shotcrete citado por el contratista.

Las actividades de inspección típicas incluyen las siguientes: • Evaluación de la rugosidad de la superficie, libre de partículas sueltas y condición de humedad previo a la aplicación del shotcrete.

• Aplicación del shotcrete: Habilidades de disparo de los operadores, incluyendo control de rebote y sobrerociado, espesor del shotcrete y dosis de acelerante, si se utiliza.

• Revisar por cualquier shotcrete defectuoso, incluyendo vacíos, fisuras, signos de sobredosis de acelerante, fallas potenciales en el shotcrete, etc..

Los ensayos de campo para el shotcrete los llevan a cabo técnicos o ingenieros certificados para asegurar que el shotcrete plástico cumpla con los requisitos de desempeño especificados para la aplicación y bombeo del shotcrete. Típicamente, el asentamiento, contenido de aire y temperatura tanto para el shotcrete dosificado como el que se va disparando, se ensayan cuando el material se entrega en el sitio de la obra.

El asentamiento debe ensayarse en la planta dosificadora, como también en la locación donde de descarga el shotcrete desde el transmixer a la bomba, dentro

del túnel. Si se requiere que el shotcrete se mantenga por recorridos largos o en tiempos de retención más grandes, tales como más de un cambio de 12 horas, usualmente se realiza un control de aditivo hidratante para mantener la trabajabilidad del shotcrete. Siempre que exista una pérdida significativa de asentamiento, por ejemplo, una pérdida de más de 50 mm, se necesita ejecutar una acción inmediata para retemplar al shotcrete con un aditivo o disponer del shotcrete para evitar que el material se endurezca dentro del transmixer.

Los ensayos de endurecimiento se realizan bajo ASTM C1117. Cuando se agrega el acelerante a una dosis adecuada, el tiempo inicial, es decir, el tiempo cuando el shotcrete pierde completamente su asentamiento o bombeabilidad, es menor a los 15 minutos aproximadamente, y el endureciemiento final, es decir, el tiempo cuando el shotcrete comienza a desarrollar resistencia a la compresión, es menor a los 50 minutos.

La Fig. 7 muestra un ensayo in situ de tiempo de endurecimiento con un penetrómetro, bajo ASTM C1117.

La Fig. 8 muestra ensayos de resistencia a la compresión a edad temprana en muestras de shotcrete con el método de viga final. Si se requiere resistencia a la compresión a edad temprana para sostenimiento de superficie, tales como 1,.0 a 2.0 MPa (150-300 psi) para volver o continuar las actividades de la cons-

Fig. 11: derecha) Un muro estructural masivo para una planta de tratamiento de aguas servidas sontruido con shotcrete masivo; izquierda) Dos capas de barras de 25M con tuberías de enfriamiento con espaciado de 1.0 m se construyeron con shotcrete masivo

trucción bajo shotcrete fresco recién aplicado, los ensayos deben conducirse a distintas edades tales como 2 horas, 4 horas, 6 horas y hasta 24 horas. El ensayo de tiempo de endurecimiento y de resistencia a la compresión a edad temprana es común para túneles cuando se requiere el desarrollo inmediato de resistencia a la compresión, como en túneles SEM. Cuando el shotcrete se endurece, la consolidación del shotcrete in situ, su espesor y unión con el sustrato pueden evaluarse vía inspección visual del orificio del testigo. La resistencia de la unión puede ensayarse para evaluar la resistencia a la tensión de la unión entre el revestimiento de shotcrete y la roca de sustrato. La resistencia de la unión puede realizarse al extraer un testigo y con ensayos in situ, o extrayendo testigos para luego ensayarlos en laboratorio.

En ocasiones, la resistencia a la tensión de la unión se especifica con un mínimo de 1.0 MPa. La Fig. 9 muestra el orificio de un testigo extraído in situ. La Fig. 10 muestra el ensayo de unión in situ y el ensayo de resistencia de la unión en laboratorio. Sin embargo, se debe advertir que algunos tipos de roca más débiles pueden caer a valores por debajo de 1.0 MPa en los resultados del ensayo de resistencia de la unión, resultado en una falla del sustrato y no de la unión del shotcrete.

Nuevos desarrollos: shotcrete masivo para estructuras subterráneas

Durante las últimas décadas, más y más proyectos estructuras permanentes subterráneas se han construido con shotcrete. Entre ellas, la construcción de muros estructurales de shotcrete masivo utilizando el método “híbrido” (disparar y vibrar) son desarrollos recientes. Estructuras para estaciones subterráneas altamente reforzadas, con dimensiones de 200 a 1.500 mm de espesor se están construyendo en la actualidad con shotcrete. Esto involucra una combinación de shotcrete estructural y tecnologías de aplicación subterránea de shotcrete. Las estructuras de shotcrete más grandes desarrollan temperaturas internas más altas debido al calor de la hidratación del cemento. Cuando las estructuras de shotcrete son lo suficientemente gruesas, la disipación del calor será materia de preocupación y requerirá de control térmico y un plan de protección.

Para prevenir las fisuraciones térmicas en las estructuras de shotcrete masivo, se desarrolló un plan de control térmico (TCP, en sus siglas en inglés) como un documento de diseño. El TCP especifica las medidas necesarias para cumplir con los requisitos de control térmico, incluyendo el eso de mezclas de hormigón de baja temperatura (“low-heat concrete”), reduciendo la temperatura de colocación del shotcrete, entregando sábanas de protección térmica y utilizando tuberías internas de enfriamiento.

Un proyecto reciente de muro estructural de shotcrete masivo en Vancouver, BC, implementó un TCP utilizando tuberías de enfriamiento y mantas térmicas

(Ref. 14). La Fig. 11 muestra un muro de shotcrete con alta congestión de refuerzo y un muro con tuberías de enfriamiento.

Durabilidad del shotcrete Más y más túneles civiles se diseñan para tener una vida útil de 70 años o más, algunos incluso con 100 años de servicio. La vida útil para un túnel civil depende principalmente de la vida útil de la estructura que soporta al túnel, incluyendo al revestimiento final y otras estructuras. Cuando se diseña una estructura de hormigón, la vida útil y los requisitos de durabilidad anularán los requerimientos estructurales mínimos del desempeño mecánico, incluyendo la resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, momento de flexión y resistencia a la tensión, etc.

Es crítico considerar los factores de durabilidad cuando se diseña para una vida útil prolongada. Los factores de durabilidad tales como resistencia a las condiciones climáticas, corrosión, ataques químicos, reacción de áridos alcalinos, carbonatación y deterioro por congelación-deshielo son todos influenciados por el diseño de mezcla del hormigón y las propiedades de transporte del hormigón durante la vida útil de la estructura. Las estructuras civiles subterráneas, incluyendo túneles, huecos, cavernas y otras, a menudo se ven expuestas a uno o a varios de los factores nombrados. Por lo mismo, la vida útil de la estructura depende, principalmente, de la vida útil de las estructuras de

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ACI 506R-2015: “Guide to Shotcre-

te”

Fig. 12: Efecto del acelerante en la mezcla húmeda del shotcrete vs. hormigón colocado in situ en tiempo de inicio de la corrosión

shotcrete. La durabilidad de las estructuras de shocrete depende del diseño de mezcla del hormigón y del proceso de aplicación.

Una pregunta que se realiza en ocasiones sobre el shotcrete: ¿será tan durable como el hormigón colocado in situ? Un reciente proyecto de investigación terminado (Ref. 15) comparó las propiedades de transporte para el shotcrete con las del hormigón colocado in situ. Los resultados muestran que el shotcrete aplicado de manera adecuada logrará propiedades de transporte iguales o meores que las del hormigón colocado in situ. Basado en la investigación, se modeló la vida útil utilizando un programa avanzado para modela vida útil (STADIUM), con diferentes condiciones de exposición y temperatura. El shotcrete presenta un tiempo igual o mayor para el inicio de la corrosión del acero de refuerzo, lo que proporciona una vida útil mayor (Ref. 15).

Esta investigación también indicó igual o mejor durabilidad para el shotcrete entregado, siempre que se utilice una dosis moderada de acelerante. Cuando se usa, la calidad de la matriz del shotcrete tiende a degradarse. Mientras que el acelerante aumenta el radio de hidratación del cemento y la evolución del calor, entregando un desarrollo más temprano de resistencia, también resulta en una matriz cementicia endurecida más per-

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meable. Los iones químicos tienden a migrar más rápido y con menor resistencia cuando se utiliza un acelerante. Por ejemplo, cuando se añade un acelerante en un 5% por la masa de cemento en el shotcrete, las propiedades de transporte tienden a reducirse y por lo mismo, disminuye el tiempo de vida útil (Fig. 12, Ref. 15). Si bien el acelerante es crítico para el sostenimiento subterráneo para alcanzar un endurecimiento rápido y resistencias a la compresión a temprana edad confiables, la dosis de acelerante a utilizar debería ser controlada de manera acuciosa para que la estructura de shotcrete pueda cumplir tanto los requisitos de sostenimiento del terreno y la durabilidad requerida.

Códigos y desarrollos de estándares Los códigos, estándares y documentos guía para shotcrete son desarrollados y actualizados regularmente por el Comité 506 del American Concrete Institute (ACI). Típicamente, las especificaciones de los proyectos están preparadas por el ingeniero diseñador en consulta y/o revisión del especialista en shotcrete.

Aquí hay algunas de las guías y especificaciones para shotcrete más comunes utilizadas en Norteamérica: • ACI 506.5-2018: “Guide for Specifying Underground Shotcrete.” Este documento se actualizó en 2021

• ACI 506.2-2018: “Specification for Materials, Proportioning and Applicaction of Shotcrete” • ACI ACI – CP-60 Craftsman Workbook for ACI Certification of Shotcrete Noozleman Estas guías y especificaciones, junto con otros documentos relacionados de ACI, ASTM, CSA, ASHTO, y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos, entregan las bases para el desarrollo de un programa QA/QC adecuado.

Recientemente, el Código ACI 318-19 para Construcción de Edificaciones de Hormigón Armado incluyó requisitos para la colocación de shotcrete estructural (Ref. 16).

Conclusiones El shotcrete se utiliza cada vez más para el sostenimiento del terreno en construcciones subterráneas. El uso de acelerantes libres de alcalinos (AFA) y refuerzo de fibras son dos grandes avances en el uso del shotcrete en ambientes subterráneos durante las últimas dos décadas. Los AFA son eficientes en reducir el tiempo de endurecimiento del shotcrete y para el desarrollo de resistencias a la compresión a temprana edad. Las fibras, por su lado, han transformado enormemente el diseño de sostenimiento de superficies y las metodologías de construcción. La calidad del shotcrete para el sostenimiento requiere de lo siguiente: • Mezcla de shotcrete de alto desempeño • Certificación de mezcla de shotcrete y programa de certificación de operadores adecuados • Monitoreo riguroso de la construcción y de los programas de ensayo

El shotcrete se utiliza cada vez más para el sostenimiento del terreno en construcciones subterráneas. El uso de acelerantes libres de alcalinos (AFA) y refuerzo de fibras son dos grandes avances en el uso del shotcrete en ambientes subterráneos durante las últimas dos décadas. Los AFA son eficientes en reducir el tiempo de endurecimiento del shotcrete y para el desarrollo de resistencias a la compresión a temprana edad. Las fibras, por su lado, han transformado enormemente el diseño de sostenimiento de superficies y las metodologías de construcción.

El shotcrete se está utilizando cada vez más para el revestimiento final en la construcción de túneles. Ejemplos incluyen túneles de transporte de agua en proyectos hidroeléctricos y para tratamiento de aguas, y túneles viales y ferroviarios. El shotcrete estructural también se está utilizando en mayor cantidad en construcción subterránea para estaciones de metro en grandes áreas metropolitanas de Norteamérica.

Las estructuras de shotcrete masivo, incluyendo muros fuertemente reforzados, pueden construirse se manera apropiada con el proceso de shotcrete estructural híbrido (disparo y vibración) junto con la provisión de un adecuado plan de control térmico.

La colocación duradera del shotcrete para el sostenimiento de la superficie es un punto crítico para la construcción de estructuras subterráneas duraderas. En particular, con muchas más estructuras subterráneas que requieren tener una vida útil sobre los 100 años, la durabilidad de los materiales del shotcrete y las estructuras resultantes, incluyendo resistencia a ataques químicos, es una consideración importante. La investigación realizada por los autores demostró que, con un diseño y colocación adecuados, el shotcrete puede entregar igual o mejor durabilidad en comparación el hormigón colocado in situ.

Referencias 1. Zhang, L.; Morgan, D. R., “Fiber reinforced shotcrete tunnel lining quality control and testing in North America,” 10th World of Tunnel Congress, May 2009, Vancouver, Canada 2. Zhang, L.; Morgan, D. R., “Quality Control for WetMix Fiber Reinforced Shotcrete in Ground Support,” Shotcrete for Underground Support XII, Singapore Oct 11-13, 2015

Shotcrete in Western Canada,” The 7th International

Place Concrete,” ACI Materials Journal, May-June, 2016,

Symposium on Sprayed Concrete Modern Use of Wet

V. 113, No. 3, pp 373-384.

Mix Sprayed Concrete for Underground Support -Sandefjord, Norway, 16.- 19. June 2014 4. Morgan, D. R.; Zhang, L., Pildysh, M., New Hemp-

16. Hanskat, C, Holland, T. and Suprenant, B., Shotcrete Incorporated into ACI 318-19 Building Code. Concrete International. Vol 41, Issue 12, 2019, pp 31-35.

Based Fiber Enhances Wet-Mix Shotcrete Performance.

Shotcrete Magazine, Spring 2017, pp1-11.

5. Zhang, L.; Morgan, D. R., Walter, T., McInnes, B., Rule, A., Mitchell, A., “Shaft Lining with Dry-Mix Shotcrete,” Shotcrete Magazine, Summer, 2018., pp 48-56.

6. Radomski, S. M.; Zhang, L.; Morgan, D. R.; Graham, D.; “Structural Modifications to Hydroelectric Turbine Draft Tube Ceiling Using Accelerated Wet-Mix Steel Fiber Reinforced Shotcrete Applied up to 2m Thick Overhead,” Shotcrete Magazine, Summer, 2019, pp 43-48.

7. Zhang, L., “Air Content in Shotcrete: As-shot vs. Asbatched,” Shotcrete Magazine, Winter, 2012. pp 50-54.

8. Zhang, L.; Morgan, D. R., “Variability of Compressive Strength for Shotcrete,” The 7th International Symposium on Sprayed Concrete Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support -Sandefjord, Norway, June 2014, p 19.

9. Zhang, L.; Morgan, D. R.; Moalli, S.; Gagnon, D.; Dugas, D., “Tunnel Shotcrete Lining for Hydroelectric Projects in British Columbia, Canada,” Shotcrete Magazine, Summer, 2019, pp 40-48.

10. Heere, R.; and Morgan, D. R., “Determination of Early Age Compressive Strength of Shotcrete,” Shotcrete Magazine, Vol. 4, No. 2., Spring 2002, pp. 28-31.

11. Bernard, S., “Early-Age Strength Tests Methods for Fiber-Reinforced Shotcrete,” Shotcrete Magazine, Spring 2005, pp. 16-20.

12. Zhang, L., “Calibration & Verification of Accelerator Dosing Pump,” Shotcrete Magazine, Summer, 2012, pp 42-44.

13. Millette, D., “Using Accelerators for Shotcreting,” Shotcrete Magazine, Fall 2011, pp. 36-39.

14. Zhang, L. Morgan, D.R. Kirk, I. Rolland, A. and Karchewski, R., Mass Shotcrete Wall Construction and Thermal Control Plan, ACI Materials Journal, V. 118, No.3, May 2021, pp 71-82.

15. Zhang, L.; Morgan, D. R.; Mindess, S., “Comparative Study on Transport Properties of Shotcrete vs. Cast-in-

3. Zhang, L.; Morgan, D. R., “Recent Development of

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AVANCES EN EL DESARROLLO PARA EL HORMIGÓN DEL FUTURO

MODULAR SISTEMA MODULAR DE PREFABRICADOS

DE HORMIGÓN PERMITE CONSTRUIR TÚNELES EN 24 HORAS FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

L

a construcción de túneles conlleva varios elementos. Desde el método de excavación (con métodos como el belga, el NMA o el uso de TBM), pasando por el sostenimiento del túnel -si se utiliza, por ejemplo, hormigón proyectado sobre la roca o sobre una malla, o el uso de dovelas prefabricadas de hormigón cuando se construye con TBM- y su impermeabilización, se tratan de obras sensibles tanto para la minería como infraestructura civil y vial.

Así como existen esos métodos para grandes obras, en infraestructura más contenida se suele pensar en utilizar arcos como método de sostenimiento.

El gran inconveniente de este sistema

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es que, en la actualidad, para armar el arco se necesita una gran cantidad de mortero para fijar los elementos que componen a esta estructura. Sin embargo, este método también se utilizaba en los tiempos de la antigua Roma y no considera el uso de mortero para unir los bloques del arco.

Inspirándose en ello, una empresa estadounidense tomó como base el sistema utilizado en la antigua Roma para construir arcos y así, desarrollar una metodología cuya base se compone de elementos prefabricados de hormigón tipo bloques lego y un camión, denominado “Zipper Truck” (“camión cierre” puede ser su traducción), lo que permi-

Utilizando bloques tipo lego y un camión cuya cama se adapta a las necesidades del sistema, una empresa estadounidense asegura que puede construir túneles de manera completa, sin encofrados ni personal especial, en sólo un día, lo que traería beneficios tanto en temas de productividad como de seguridad en obra.

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Drew Paten, cofundador de la tostaduría de café Talwali (a la izquierda), escucha al Dr. Roychand explicando cómo utilizar el grano molido de café usado como árido reciclado en el hormigón, junto a sus compañeros, los doctores Kilmartin-Lynch y Saberian. Crédito: Gentileza RMIT University.

tiría construir arcos de túneles en menos de un día, sin utilizar morteros para unir los bloques.

Un sistema modular basado en prefabricados de hormigón La metodología que utiliza la empresa Lock-Block es una propia, desarrollada especialmente para la construcción de arcos, denominado Arch-Lock. De acuerdo con la empresa, este sistema “se diseñó para instalarse en numerosas situaciones tales como túneles, pasos elevados, puentes temporales y refugios”.

El sistema se compone de elementos prefabricados de hormigón con forma de bloques, los que se van instalando de acuerdo con las necesidades de la obra.

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“La naturaleza modular del sistema significa que un arco puede construirse con maquinaria común y no requiere de encofrados temporales o tiempo de curado”, dicen desde Lock-Block.

Si bien desde la compañía aseguran que este sistema permite construir túneles en menos tiempo, con el uso del denominado “camión cierre”, es posible potenciar al máximo las características de este sistema, como lo es la velocidad de construcción: pasar de meses a días, dependiendo de la extensión del túnel.

Adaptando tecnología para un resultado óptimo El “camión cierre” es, en realidad, un camión normal cuya cama está hecha

de un núcleo de metal cónico cubierto con rodillos. Los elementos prefabricados de hormigón se apilan y entrelazan en la parte delantera más ancha del camión y así, una vez ya ejecutado el movimiento de tierra y que la piedra angular está en su sitio, el camión se coloca en el sitio y comienza a avanzar lentamente para que el extremo más delgado del vehículo actúe como soporte del desplazamiento de los bloques a su lugar permanente.

Una vez que el túnel se comprime, la estructura queda totalmente sustentada por su propio peso. Para la compañía que ideó este método, existen una serie de ventajas: se reduce la mano de obra (aumento en la seguridad en el lugar de los trabajos) y, de acuerdo con sus cálculos, se gana en eficiencia al reducir tanto tiempo como costos de los proyectos.

Según Lock-Block, con esta metodología se puede construir un túnel con una extensión de 400 metros en un día, lo que permitiría edificar de manera rápida refugios o conexiones viales bajo nivel. Asimismo, sus creadores aseguran que su diseño permite resistir sismos de alta intensidad, entre otras prestaciones.

¿Quieren conocer más sobre este sistema? Revisen el siguiente video

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RADICALES PROYECTOS QUE CONSIDERAN AL HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

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Inspirándose en la forma de antiguos hornos en los que maestros artesanos solían fabricar sus piezas, el estudio de arquitectura 1+1>2 dio vida al nuevo Museo de la Cerámica Bat Trang, un espacio que busca preservar y exhibir el trabajo de los artistas de esa pequeña localidad vietnamita, cuya particular figura se logró gracias al uso de hormigón reforzado con fibras junto con elementos de construcción locales.

MUSEO DE LA CERÁMICA

BAT TRANG

Un espacio de hormigón para preservar el patrimonio cultural de una pequeña localidad en Vietnam Ubicada en el distrito de Gia Lam, en Hanoi, la pequeña localidad de Bat Trang es famosa por su cerámica, arte que distintos maestros artesanos locales vienen desarrollando desde el siglo XI. Incluso, existe un estilo de porcelana específico transmitido por generaciones de artistas que se asocia a esta pequeña villa, el cual utiliza técnicas decorativas y esmaltados que sólo se pueden encontrar en las casas de cerámica de Bat Trang. Tanto es así que, hasta el día de hoy, la gran mayoría de los hogares en Bat Trang participa en la producción de artesanía en cerámica El año 2018, como una manera de resaltar el valor patrimonial y cultural de la artesanía en cerámica de esta pequeña localidad, se hace el llamado para el diseño del Museo de la Cerámica Bat Trang, cuyo objetivo es “convertirse en un espacio de exhibición del trabajo de los artesanos, volver a contar la historia de la villa e invitar a las personas a conocer más sobre los distintos materiales y técnicas que se utilizan para la alfarería local”, comentaron los arquitectos del estudio 1+1>2, quienes se hicieron cargo de este proyecto.

Así, los profesionales del estudio se

reunieron con expertos en alfarería, artesanos locales y habitantes de la localidad para “discutir los planos y el programa”.

Como resultado de esas reuniones, el museo ofrece un espacio abierto a gran escala para atraer al público, además de funciones comerciales que apoyen el sustento de la comunidad.

Un museo que rinde homenaje al patrimonio cultural de Bat Trang El Museo de la Cerámica Bat Trang se emplazó en la entrada de la pequeña localidad para dar la bienvenida a los turistas, enfrentado al canal Bac Hung Hai y con conexión al Río Rojo. Según comentaron desde el estudio, “la forma del edificio se consideró de manera cuidadosa para controlar la densidad y altura de la construcción, creando vistas y proporciones armónicas, mejorando el paisaje del canal y recreando la animada y ajetreada escena del antiguo mercado de cerámica del canal”.

Para ello, el estudio decantó por un edificio de cinco pisos y con una forma que se basa en siete “ruedas” cerámicas que se conectan entre sí, inspiradas por la imagen de un artesano “alisando un

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liares para la gente de Bat Trang, como ladrillos y tejas fabricados en la misma zona”, comentaron.

El rol del hormigón en su particular forma

bloque de arcilla a curvas superpuestas, las que tienden a extenderse de manera gradual”, explicaron los arquitectos.

“De esta forma -agregaron- se crea un volumen impresionante y se optimiza su funcionalidad como, por ejemplo, crear una estantería para exhibir la cerámica o una escalera para moverse entre los pisos”.

La particular forma del museo también se basa en un antiguo horno, parecido a una calabaza, que utilizaban los artesanos de Bat Trang para fabricar sus productos. “Para enfatizar las características rústicas e idílicas de esta localidad alfarera, se utilizó un tono café rojizo rojo como color principal del proyecto, característico de la cerámica en bruto, además de usar materiales fami-

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El Museo de la Cerámica de Bat Trang utiliza un área aproximada de 3.300 metros cuadrados y se completó en 2021.

Por su forma y distribución, se generaron siete domos invertidos que resultaron en espacios públicos abiertos, pensados para eventos al aire libre. Mientras que la mitad de las instalaciones se destinó para actividades comerciales, el cuarto piso alberga un restaurante y en el techo, se dejó un jardín que marca el comienzo de un área de trabajo y un patio de juegos para los niños.

Para lograr la particular forma del museo, el estudio de arquitectura decantó por usar revestimientos y marcos estructurales fabricados con hormigón reforzado con fibra ya que, a juicio de los arquitectos, son “lo suficientemente livianos para expandirse hacia arriba, además de ser relativamente fácil de fabricar para los contratistas locales”.

Además del hormigón, en el proyecto se utilizaron también mosaicos y azulejos cerámicos, además de ladrillos de arcilla, vinculando al museo con su entorno “y haciendo uso de materiales que son característicos del arte de la localidad de Bat Trang”, comentaron desde el estudio de arquitectura.

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