El vaciado masivo de concreto es una tarea compleja en la construcción, especialmente, en grandes proyectos de infraestructura que requieren un manejo controlado de temperatura y técnicas especiales para evitar defectos estructurales.
Según el American Concrete Institute (ACI), en su guía ACI 207.1R, el concreto masivo se define por su colocación de grandes volúmenes dentro de una estructura, donde el calor generado durante la hidratación y el enfriamiento posterior afectan de manera considerable su desempeño y durabilidad estructural.
El vaciado de concreto a gran escala es fundamental en proyectos de infraestructura complejos, como presas, puentes, rascacielos y túneles. Este proceso permite la construcción de estructuras monolíticas que demandan volúmenes significativos de concreto, planteando retos importantes en términos de logística, ejecución y control de calidad.
Cementos Pacasmayo –empresa dedicada a la producción, comercialización y distribución de cemento y soluciones constructivas− indica que el vaciado masivo de concreto aplicado a proyectos de infraestructura ayuda a reducir las juntas en el concreto, evitando así estructuras fragmentadas. Además, enfatiza que mejora la eficiencia de la construcción al “vaciar grandes volúmenes de concreto, optimizando también la durabilidad de las mismas”.
De igual manera, la empresa destaca que el vaciado masivo de concreto permite una adecuada y efectiva distribución de las cargas sobre la estructura masiva, así como minimiza la posibilidad de que factores externos influyan negativamente en el tiempo de vida de la estructura. “Al reducir las juntas en el concreto se disminuyen los puntos vulnerables de ingresos de agentes agresivos para el concreto, permitiendo el incremento de la vida útil de la misma”, explica la compañía.
La reducción de la cantidad de juntas en la estructura también disminuye las zonas susceptibles a filtraciones o la formación de fisuras. Todo esto, en el largo plazo, se concreta como un beneficio presupuestal, pues la durabilidad del concreto masivo reduce la necesidad de reparaciones frecuentes. En tanto, la menor exposición de las juntas acorta las posibilidades de que se genere un deterioro prematuro de la estructura.
PRINCIPALES RETOS
A decir de Cementos Pacasmayo, la ejecución de vaciados de concreto masivo presenta dos desafíos principales: el control térmico y el manejo de recursos. El control térmico es crucial, ya que la temperatura del concreto puede aumentar significativamente debido al calor de hidratación, según el ACI. Para evitar daños estructurales, es fundamental mantener una diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie del concreto de no más de 20 °C. Este control preciso de temperatura es esencial para prevenir fisuras causadas por tensiones térmicas.
En ese sentido, la guía sugiere el uso de métodos de enfriamiento, como el reenfriamiento de la mezcla y tuberías de enfriamiento internas, que permitan ayudar a disipar el calor de manera uniforme y controlada. Además, Pacasmayo refiere que se pueden aplicar prácticas que abarcan desde la fabricación del concreto a través del control de la temperatura, hasta prácticas constructivas como la selección de horarios para la colocación del concreto. El ACI destaca la importancia del monitoreo continuo de la temperatura del concreto, sugiriendo que se realice un registro detallado desde la mezcla hasta los primeros días de fraguado. Esto asegura que cualquier cambio térmico significativo se detecte a tiempo, permitiendo tomar las medidas correctivas oportunas.
El segundo desafío es el control de los recursos. Esto debido a que los vaciados masivos de concreto demandan el empleo de una gran cantidad de materiales. El concreto para vaciado masivo, generalmente, utiliza una mezcla que minimice el calor de hidratación como cementos de bajo calor y aditivos retardantes o cenizas volantes. La optimización de estos materiales, utilizando únicamente la cantidad necesaria de cemento y agua, reduce costos y evita el sobrecalentamiento. De igual manera, la adecuada disposición y transporte de los agregados, agua, aditivos y cemento asegura que el material esté en las condiciones óptimas para su uso. Esto también incluye la preparación de contingencias para evitar la pérdida de materiales.
PREVENCIÓN DE FISURAS Y DEFECTOS
La prevención de fisuras y defectos en el concreto masivo se basa principalmente en el control de la temperatura, el uso de juntas de dilatación y el refuerzo adecuado de la estructura. Para evitar fisuras térmicas, como ya se ha mencionado, es crucial mantener un gradiente de temperatura controlado, con una diferencia máxima de 20 °C entre el núcleo y la superficie del concreto. Esto se logra mediante un curado prolongado y el monitoreo de temperatura en tiempo real, lo cual permite tomar medidas preventivas a tiempo.
Además, la incorporación de juntas de dilatación en intervalos regulares permite que el concreto se expanda y contraiga libremente con los cambios de temperatura, evitando el desarrollo de fisuras. Estas juntas actúan como puntos de alivio en la estructura y son especialmente importantes en elementos de gran longitud o áreas de exposición directa a cambios climáticos.
Por último, el uso de refuerzos adecuados en zonas de alta tensión como barras de acero, ayuda a distribuir los esfuerzos de carga, reducir los movimientos internos y evitar el agrietamiento. Estos refuerzos absorben las tensiones, mejorando la resistencia y durabilidad del concreto masivo en condiciones de carga extrema.
TIPO DE CONCRETO MÁS ADECUADO
El concreto para vaciado masivo requiere una mezcla con baja generación de calor. De acuerdo con Pacasmayo, los concretos más adecuados son aquellos que generan menor calor de hidratación y resistencias mecánicas específicas. Para lograr esto, se utilizan cementos adicionados o adiciones minerales activas en las mezclas de concreto premezclado.
El cemento Portland, de bajo calor de hidratación, también es ideal para esta mezcla pues, combinado con agregados de gran tamaño y proporciones de mezcla que limiten la cantidad de cemento y agua, reduce la producción de calor.
En cuanto a aditivos, se recomiendan aquellos reductores de agua y retardantes que permitan controlar el tiempo de fraguado. Los aditivos minerales como cenizas volantes o escorias granuladas también ayudan a reducir el calor y mejorar la resistencia a largo plazo. Cementos Pacasmayo enfatiza que tanto la tecnología de aditivos y la del diseño de mezcla del concreto influyen en gran medida en los vaciados masivos de concreto, dado que “los aditivos químicos permiten lograr concretos fluidos o autocompactantes, incrementando la eficiencia de las actividades de hormigonado de concreto”.
Por otro lado, asegura que la tecnología y métodos para determinar el diseño de mezcla adecuado del concreto cumple un papel fundamental al permitir alcanzar mezclas homogéneas y de excelente trabajabilidad, mejorando los rendimientos y eficiencia de las actividades de hormigonado.
RECOMENDACIONES PARA ASEGURAR UNIFORMIDAD Y CALIDAD DEL CONCRETO
Con base a su experiencia en el sector, Cementos Pacasmayo sostiene que para asegurar la uniformidad y la calidad del concreto en los vaciados masivos se debe verificar las siguientes actividades en estos tres procesos:
- Verificación de diseño de mezcla: En esta etapa se debe seleccionar los materiales adecuados para la elaboración del concreto. Además, se deberán realizar mezclas de prueba a nivel laboratorio e industrial y verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto como especificaciones operativas.
- Planificación del vaciado del concreto: En esta etapa se deberá cuantificar los recursos necesarios para el vaciado del concreto. Asimismo, es fundamental programar la logística de los materiales y del personal operativo como de supervisión. También elaborar planes de contingencia es crucial en caso se presente alguna eventualidad.
- Vaciado del concreto: Es de gran importancia contar con mano de obra especializada para el control de calidad del concreto y personal adicional para las actividades de acabado y curado del concreto. A ello se le suma también, personal para el control de la frecuencia del suministro del concreto.
MÉTODOS PARA ACELERAR EL VACIADO MASIVO
El método de vaciado en capas horizontales escalonadas es una de las técnicas más utilizadas para vaciar concreto masivo, ya que permite vaciar rápidamente el material en secciones para evitar el fraguado prematuro y mejorar la cohesión entre capas. A esto se suma el empleo de bombas de alto rendimiento y sistemas de transporte continuo, pues son esenciales para optimizar el tiempo de vaciado. Además, el uso de vibradores de gran potencia asegura una buena compactación en cada capa, evitando la segregación del agregado. Cementos Pacasmayo resalta la importancia de tener en cuenta los siguientes aspectos:
- Uso de adiciones minerales en las mezclas de concreto. Estas ayudan a reducir la cantidad de cemento necesario en la mezcla, lo cual disminuye el calor generado durante el fraguado y mejora la durabilidad y resistencia a largo plazo del concreto. También pueden mejorar la trabajabilidad y la resistencia al agrietamiento.
- Uso de concretos autocompactantes. Están diseñados para fluir y compactarse bajo su propio peso sin necesidad de vibración externa. Este tipo de concreto se utiliza en vaciados masivos para asegurar una compactación uniforme, especialmente, en áreas difíciles de alcanzar. Su utilización permite una colocación más rápida y eficiente, además de reducir el uso de vibradores y mejorar la calidad final de la estructura al evitar huecos o áreas de baja densidad.
- Uso de encofrados modulares, ya que estos permiten una colocación uniforme del concreto y aceleran el proceso de vaciado al ofrecer una estructura estable y de fácil manipulación. Además, estos sistemas pueden ser retirados y reutilizados rápidamente, lo cual optimiza los costos y reduce el tiempo de construcción en proyectos de gran volumen.
- Una adecuada planificación de los recursos, que permita prever el flujo continuo de concreto, reduciendo los tiempos de espera, coordinando las diferentes etapas del vaciado y optimizando la distribución del personal.
