Hormigón autocopactable   Por Mª. José Lana Lana Arquitecto Técnico Revista del Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid  Nº. 225

El concepto de autocompactabilidad revoluciona el mundo de la tecnología del hormigón, ofreciendo un producto ventajoso que facilita las operaciones de puesta en obra, conserva las propiedades mecánicas y ofrece una adecuada durabilidad.

Hoy día, las exigencias en la calidad y la durabilidad del hormigón, así como las de seguridad en la construcción, aumentan progresivamente.

La durabilidad del hormigón depende a priori de la formulación, siendo la relación a/c y la cantidad de cemento los parámetros básicos controlados en la instrucción EHE. Al diseñar la mezcla se pueden controlar estos parámetros y prever cierta durabilidad. Sin embargo no hay que olvidar el factor puesta en obra. Sin duda, una buena formulación del hormigón puede perder todas sus propiedades con una mala puesta en obra (desde la adición de agua en el camión hasta un defectuoso o incluso excesivo vibrado). Así que la durabilidad del hormigón va a depender en gran medida de su colocación. El problema reside en que, a diferencia del diseño de la mezcla, es un parámetro no controlable. La puesta en obra queda en manos de los operarios, que muchas veces desconocen los parámetros que pueden afectar positiva o negativamente al hormigón que manipulan.

Por otra parte, las exigencias de seguridad y prevención en el ambiente laboral son cada vez mayores. La disminución de la contaminación acústica en una obra es un aspecto deseable, tanto para los trabajadores como para el entorno.

Visto el panorama, la solución debería ser un hormigón cuyas propiedades quedaran garantizadas exclusivamente en el momento de su diseño, independientemente de la ejecución, garantizando la calidad y la seguridad.

Así pues, los últimos desarrollos en la tecnología del hormigón se centran la elaboración de hormigones autocompactables, que permiten ser colocados en obra sin la necesidad de medios de compactación, mejorando significativamente la calidad, la durabilidad y la vida útil de las estructuras.

Orígenes
El Hormigón autocompactable (HAC) es un concepto que ya lleva unos años desarrollándose. Su origen se remonta a finales de la década de los 80 en Japón. El alto riesgo de movimientos sísmicos en este país, condicionaba estructuras con alta densidad de armaduras, y eran frecuentes los defectos de llenado, la aparición de "nidos de abeja" y la segregación del hormigón en las zonas críticas. Estos defectos, provocaban zonas heterogéneas desde el punto de vista mecánico, y modificaban la durabilidad de los elementos estructurales, aspecto crítico si se tiene en cuenta que gran parte de Japón tiene ambiente marítimo.

Esta situación promovió la investigación de nuevos hormigones, con el objetivo de conseguir mezclas con características singulares en estado fresco, aptas para ser coladas en sectores densamente armados y de difícil acceso con los medios habituales de compactación.

Y así nació el hormigón autocompactable, configurando una alternativa novedosa, ya que además de presentar una serie de ventajas en estado fresco (fluidez, cohesión, viscosidad, homogeneidad, trabajabilidad...), ofrece unas excelentes propiedades en estado endurecido (resistencia, durabilidad...), mejorando las condiciones de trabajo (trabajos de compactación, ruido...) y la productividad.

Su uso en Europa comenzó a extenderse por los países escandinavos, donde la producción es ya considerable. Sin embargo, una de las barreras que ha encontrado este nuevo hormigón es la falta de métodos de ensayo, procedimientos de dosificación y métodos de aceptación y rechazo en obra específicos para este material, ya que sus características difieren en algunos casos de manera considerable respecto los hormigones tradicionales.

Definición y conceptos básicos
El hormigón autocompacto es aquel hormigón que posee ciertas características en estado fresco, de manera que es capaz de llenar perfectamente el encofrado, embebiendo las armaduras, sin presentar segregación o bloqueo, por la acción exclusiva de su propio peso, y sin precisar medios de compactación.

Las parámetros fundamentales que lo caracterizan son:

• Elevada fluidez: garantizando un perfecto llenado del encofrado corriendo a través de las armaduras y adoptando su forma libremente.

• Moderada viscosidad y cohesión: que evita la segregación de sus componentes, garantizando una deformabilidad uniforme en el proceso de colocación.

El equilibrio entre estas propiedades se consigue utilizando aditivos superfluidificantes de última generación, para lograr la fluidez deseada, y controlando la viscosidad mediante el empleo de altos contenidos de polvo y/o aditivos modificadores de la viscosidad. Con una adecuada y cuidada formulación se mantendrá en un equilibrio estable y óptimo durante todo el tiempo que implique el transporte y su colocación en obra.

Materiales componentes y dosificación
En los hormigones autocompactables además de los componentes convencionales (cemento, agua y áridos), la utilización de aditivos y adiciones es obligada.

Los métodos de dosificación de mezclas de HAC difieren de los métodos tradicionales empleados en el hormigón, estando fundamentados, en la actualidad, en una base esencialmente empírica.

Los requisitos básicos a cumplir en cuanto a la formulación son:

• Volumen de pasta de cemento entre el 35 y 40% del total.

• Contenido de finos (<0.1 mm) entre 500‑600 kg/mA.

• Relación agua/finos en volumen (a/f) entre 0,9‑1,05.

• Relación de grava no superior al 50% respecto al total.

• Tamaño máximo de árido recomendado de 10 a 20 mm.

• Curvas de áridos continuas y con adecuado coeficiente de forma.

• Aditivos superplastificantes de última generación.

• Aditivos moduladores de viscosidad (sólo en caso necesario)

Cemento: La condición de autocompactable se consigue gracias a un alto contenido de finos. En sus orígenes, los HAC contenían exclusivamente cemento, lo que conducía a mezclas muy ricas, en las que la fnura del cemento condicionaba las condiciones de viscosidad requeridas para evitar la segregación. Pero se incrementaban los problemas asociados a la inestabilidad volumétrica en estado endurecido y se encarecía la mezcla.

Los avances realizados en el diseño de HAC, muestran la conveniencia de emplear otros materiales como adición de finos. Esta circunstancia hace que la finura del cemento pase a ser propiedad de segundo orden de importancia, y que básicamente se puedan utilizar todos los cementos estándar.

La cantidad mínima de cemento recomendada es 350 kg/mD, pero la dosificación variará en función del tipo y cantidad de adición empleada, así como con la demanda de agua.

Adiciones: El empleo de un material pulvurento adicional es imprescindible para satisfacer la alta demanda de finos que requiere el hormigón autocompactable, sin incrementar excesivamente el contenido de cemento. De esta manera, se consigue una reducción de costos, disminución de la inestabilidad volumétrica y el incremento en la viscosidad.

Se consideran finos las partículas < 0.125 mm., y pueden ser de distinta naturaleza; filler calizo, escoria de alto horno molida, cenizas volantes, humos de sílice...

Arena: No existen limitaciones en cuanto a la naturaleza de la arena. Se debe emplear arenas continuas, sin cortes en la granulometría, y preferiblemente naturales. Generalmente la arena puede representar el 60-50% de la cantidad total de árido, en función de la naturaleza y cantidad de la adición y de cemento y de las características de la grava.

Es preferible un cierto aporte de finos por parte de las arenas, para reducir la demanda de adición y cemento.

Grava: El contenido de árido grueso será inferior en comparación con los hormigones convencionales, y se verá sujeto a mayores exigencias. No hay limitación en cuanto a su naturaleza, pero sí con el tamaño máximo y el coeficiente de forma.

El tamaño máximo del árido deberá guardar relación con la distancia entre armaduras, no siendo recomendable emplear áridos de tamaño superior a 20 mm, ya que implica un elevado riesgo de bloqueo y segregación de la masa. Los mejores resultados globales se consiguen empleando tamaños máximos entre 12 y 16 mm.

El coeficiente de forma debe ser lo mas bajo posible, siendo recomendables las gravas rodadas.

Agua: La cantidad de agua total empleada debe guardar relación con el volumen de finos, con una relación 0,9‑1,05. Relaciones volumétricas agua/finos (a/f) inferiores a 0.9 generan hormigones demasiado cohesivos, que necesitan mucho volumen para autocompactarse. Contrariamente, relaciones a/f superiores a 1,05 implican un elevado riesgo de exudación.

La dosificación de agua y el cálculo de la relación a/c debe considerar la cantidad y el tipo de adición. La relación resultante, definida en forma estricta, no siempre es baja. El uso de superfluidificantes no asegura esta condición ya que el contenido de polvo es alto.

En general, y como en el hormigón convencional, la relación a/c es fundamental para la durabilidad y resistencia mecánica del hormigón. Puede existir, sin embargo, un problema en la calidad de los acabados si se emplean relaciones a/c extremadamente bajas y no se toman precauciones adicionales.

Aditivo superplastificante: El aditivo superplastificante es imprescindible para la confección de un hormigón autocompactable. No todos los tipos son utilizables. Los aditivos basados en naftalen-sulfonatos o condensados de melamina no ofrecen suficiente poder reductor de agua y en consecuencia, los únicos tipos utilizables son los basados en éter policarboxílico modificado, capaces de reducir agua en valores superiores al 35%.

Independientemente del poder reductor de agua, las características del aditivo deben ajustarse a las características de cada aplicación (en función de si se demanda elevada resistencia inicial, prolongado mantenimiento de la consistencia, etc) y en correspondencia al tipo de cemento, adición y áridos empleados.

Aditivo modulador de viscosidad: El aditivo modulador de viscosidad confiere cohesión interna a la masa sin apenas pérdidas de fluidez. Se puede prescindir de este aditivo con un adecuado aporte de finos, estableciendo la cantidad óptima de arena, cemento y adición.

El recurso de incrementar la viscosidad mediante el uso de aditivos específicos siempre está disponible, pero se debe tener en cuenta el alto costo de estos productos y emplearlos cuando sean imprescindibles (en el caso de insuficiencias en el aporte de finos). En estos casos, el modulador de viscosidad representa una gran ayuda para mantener hormigones con contenidos de finos inferiores a los recomendados en perfecto estado de cohesión interna, manteniendo la fluidez de la masa.

Si se emplean estos aditivos, es posible incrementar el contenido de agua, ya que el modulador de viscosidad, gracias a su efecto cohesionante, actúa como elemento corrector.

Propiedades y ventajas del HAC
El hormigón autocompactable presenta amplias ventajas desde el punto de vista de la ejecución (estado fresco), sin perder ninguna de sus propiedades resistentes o de durabilidad (estado endurecido).

a) En estado fresco:

• Mejora la homogeneidad y compactación de la masa; dada la fuerte oposición a la segregación y a la exudación, gracias al empleo de aditivos y adiciones específicas, y a un exhaustivo estudio reológico.

• Aumento de la velocidad de colocación; dada su capacidad autocompactable, el hormigón fluye libremente por el encofrado sin precisar medios de compactación.

• Mejora del ambiente de trabajo; se eliminan las labores de compactación y la contaminación acústica producida por dichos equipos.

• Mejora de los acabados; se reducen los defectos de llenado en estructuras complejas o densamente armadas, y las heterogeneidades del hormigón entre los distintos sectores de la estructura.

b) En estado endurecido:

• Mayor resistencia que la que correspondería a hormigones convencionales con igual relación a/c o contenido unitario de cemento.

• Mejora de los parámetros vinculados directamente con la durabilidad.

• Reducción de la porosidad; baja la permeabilidad.

• Reducción de las fisuras de retracción; volúmenes estables con mejo res módulos de elasticidad.

• Aumento de la resistencia química y a la carbonatación.

• Mejora de los parámetros estéticos:

• Reducción de los poros superficiales.

• Coloración uniforme.

• Ausencia de eflorescencias causa das por el vibrado.

Ensayos de control y caracterización del HAC
El diseño y la caracterización de estos hormigones lleva asociado el desarrollo de procedimientos de ensayo encaminados a validar la capacidad de fluir del hormigón, la cohesión de la mezcla, la ausencia de segregación o bloqueo, la deformabilidad y viscosidad en estado fresco. Estos procedimientos de ensayo se apartan de los métodos tradicionales de caracterización del comportamiento en estado fresco del hormigón convencional. Por ello deben emplearse nuevas alternativas de ensayo, siendo actualmente procedimientos en fase de normalización UNE.

Entre los ensayos reológicos y de control utilizados en otros países se encuentran los siguientes:

 • Ensayo de Escurrimiento: evalúa la capacidad de fluir y la viscosidad plástica del hormigón fresco. Se rellena un molde similar al cono de Abrans, de una sola vez y sin compactar, se levanta y se deja fluir al hormigón libremente. Se mide el diámetro alcanzado al llegar al estado de reposo, y el tiempo que tarda en alcanzar determinado diámetro. Mediante inspección visual de la mezcla extendida se puede observar la distribución del árido grueso y la tendencia a la segregación en el borde.

 • Ensayo del Embudo en V: evalúa la capacidad de fluir del hormigón fresco. Se rellena un molde de forma de embudo, de una sola vez y sin compactar, se quita la trampilla inferior y se deja caer al hormigón libremente. Se mide el tiempo que tarda en caer toda la muestra.

• Ensayo del Anillo Japonés: evalúa la capacidad de fluir del hormigón fresco en presencia de armadura y el riesgo de bloqueo. Se complementa el equipo anterior colocando en la trampilla inferior un anillo con barras metálicas.

• Ensayo de la Caja en L: evalúa la capacidad de autonivelación, el riesgo de bloqueo y la velocidad de escurrimiento del hormigón fresco. Se deja fluir el hormigón a través de un recipiente en forma de L, rebasando un conjunto de obstáculos (armaduras). Se mide el tiempo que tarda el hormigón en alcanzar una distancia establecida, y la diferencia de nivel existente entre los extremos al llegar al estado de reposo.

Fabricación y puesta en obra
Los materiales que componen la mezcla del HAC son variados y deben estudiarse cuidadosamente para conseguir que un hormigón de alta consistencia y cohesión, fluya libremente y rellene el encofrado, atravesando las armaduras sin bloqueo del árido grueso y sin presentar segregación ni exudación. Los ensayos reológicos son fundamentales para el diseño de la mezcla, optimizando la formulación en función de los resultados obtenidos y de los requerimientos.

Aunque la mezcla se haya logrado con éxito a nivel laboratorio, deben realizarse los ensayos pertinentes al llegar a la obra.

Para cada ensayo, y según el tipo de estructura a realizar, se debe establecer un rango de aceptación y rechazo.

El proceso habitual de puesta en obra es el bombeo, con la particularidad de que debe realizarse mediante tubería sumergida (de abajo hacia arriba). Por lo tanto los encofrados deberán disponer de un orificio especial para enchufar la bomba. El proceso es rápido, seguro, y con un mejor empleo de la mano de

Hormigón autocompactable
La aparición del HAC en el mundo del hormigón supone una nueva e interesante opción en el mundo de los materiales de la construcción. La gran trabajabilidad de este tipo de hormigones así como la posibilidad de eliminar las operaciones de vibrado aporta importantes ventajas como son un tiempo de construcción más reducido, una mejora de la calidad del producto final en aquellas zonas donde el vibrado es difícil por la alta densidad del armado, y una mejora de las condiciones de trabajo debido a la reducción del ruido causado por los vibradores.

En principio la resistencia característica a compresión es la que el diseñador estime oportuna según las series y denominaciones contempladas en la EHE, ya que la propiedad que ha de diferenciar al HAC de los hormigones convencionales es la capacidad de fluir en estado fresco.