El hormigón de altas prestaciones es un hormigón con excelente trabajabilidad, propiedades mecánicas y durabilidad que se fabrica para satisfacer los requisitos específicos de los proyectos de construcción utilizando materias primas convencionales de alta calidad y un diseño de mezcla optimizado, mediante métodos de producción ecológicos y estrictas medidas de construcción. Como importante material de construcción ecológico, la promoción y aplicación del hormigón de altas prestaciones en la construcción de infraestructuras es de gran importancia para mejorar la calidad de los proyectos, reducir el coste integral de todo el ciclo de vida del proyecto, desarrollar una economía circular, lograr la conservación de energía y la reducción de emisiones, y promover el ajuste estructural de la industria del hormigón.
Problemas técnicos del hormigón premezclado de altas prestaciones
1. Pérdida de asentamiento con el tiempo
En la práctica, debido a la insuficiente consideración de la pérdida de asentamiento, a menudo causa dificultades en el bombeo o la compactación durante el vertido in situ, lo que afecta a la eficiencia de la construcción y a la calidad del hormigón. En comparación con el hormigón mezclado in situ, la diferencia de tiempo entre la mezcla y el vertido se amplía considerablemente en el caso del hormigón premezclado. El radio de suministro del hormigón premezclado suele ser de entre 10 y 20 km.
La diferencia de tiempo entre mezclar el hormigón premezclado y transportarlo a la obra para verterlo puede ser de más de 1 h, incluyendo el transporte y el tiempo de espera. Por lo tanto, la pérdida de asentamiento del hormigón premezclado con el tiempo es generalmente grande, especialmente cuando se prepara hormigón con mayor resistencia o alta fluidez.
Cuando se bombea hormigón premezclado, cuanto menor es el asentamiento, mayor es la presión de bombeo necesaria. Por lo tanto, el asentamiento se utiliza habitualmente para determinar la bombeabilidad del hormigón. Cuando el asentamiento es demasiado pequeño, la fricción en las tuberías es alta. Aumentar la presión de la bomba puede hacer posible el bombeo, pero a alta presión, aumenta el desgaste de las piezas de bombeo, el hormigón es propenso a deshidratarse y, finalmente, las tuberías se bloquearán. Cuando el asentamiento es demasiado grande, aunque se reduzca la presión de la bomba, la mezcla de hormigón tiene poca cohesividad y la segregación es evidente, lo que también puede causar obstrucciones en las tuberías. En general, cuando el asentamiento del hormigón se controla dentro del intervalo de 160-180 mm, se formará una fina capa de lechada de baja viscosidad en el interior de la pared de la tubería de impulsión, lo que favorece la reducción de la resistencia al bombeo de la mezcla de hormigón. En el caso del hormigón de alto rendimiento, no se puede juzgar su bombeabilidad sólo por el asentamiento, sino que también se debe considerar el índice de cohesividad.
En el caso del hormigón premezclado de altas prestaciones, la pérdida de asentamiento de la mezcla de hormigón es relativamente rápida debido a los efectos físicos y químicos durante el proceso de fraguado y endurecimiento. Por lo tanto, es necesario estudiar el mecanismo de la pérdida de asentamiento y las contramedidas para controlar la pérdida de asentamiento.
2. Aún no se han determinado los indicadores de evaluación del rendimiento de bombeo
El rendimiento del bombeo es un aspecto importante de la trabajabilidad del hormigón premezclado. Además de cumplir con las propiedades mecánicas y de durabilidad requeridas por las funciones estructurales, el hormigón preparado en una planta mezcladora también debe cumplir con los requisitos de una mezcla de hormigón con baja pérdida de asentamiento con el tiempo durante el transporte y buena bombeabilidad durante la construcción. Tanto el análisis teórico como la práctica han demostrado que durante el bombeo del hormigón, la mezcla de hormigón forma un movimiento de «tapón» entero en la tubería de impulsión. Hay una fina capa de lechada de baja viscosidad entre la pared de la tubería y el borde del ‘tapón’, y también hay una película de agua muy fina en la pared de la tubería, que lubrica el hormigón durante el transporte en la tubería. Por lo tanto, para que la mezcla de hormigón tenga una buena bombeabilidad, deben cumplirse los siguientes requisitos: (1) la mezcla de hormigón puede formar una fina capa de lechada que actúa como lubricante cuando se transporta en la tubería, reduciendo la resistencia del hormigón durante el transporte; (2) la mezcla de hormigón debe tener suficiente retención de agua y cohesividad para asegurar que el hormigón no se desangre o segregue durante el bombeo, y pueda ser transportado de forma continua y estable en la tubería.
Bajo la acción de la fricción en la tubería y la presión de bombeo, los factores que afectan al rendimiento de bombeo del hormigón son complejos, y están estrechamente relacionados con factores como el contenido de cemento, la relación agua-cemento, el índice de arena, las propiedades superficiales, el tamaño de las partículas y la gradación de los áridos gruesos, así como la calidad de los aditivos, el tipo y la dosificación de los aditivos, etc. Por lo tanto, el rendimiento de bombeo del hormigón premezclado de altas prestaciones es un índice de rendimiento global, y actualmente no existe ningún índice de evaluación ni método de ensayo precisos.
3. Agrietamiento prematuro del hormigón premezclado de altas prestaciones
El hormigón premezclado tiene un alto contenido de cemento, una elevada proporción de arena y pequeñas partículas de árido grueso, lo que da lugar a un gran asentamiento plástico y hace que el hormigón sea propenso a agrietarse en las primeras fases tras el vertido. El hormigón premezclado también tiene un gran asentamiento (generalmente superior a 200 mm), y en muchos edificios de gran altura, el asentamiento del hormigón es a veces superior a 220 mm. En la construcción se ha comprobado que el hormigón con un gran asentamiento y una alta fluidez es más propenso a agrietarse en las primeras fases que el hormigón con un asentamiento pequeño y una baja fluidez.
Bajo ciertas relaciones agua-cemento, un gran asentamiento requiere más agua por unidad de volumen, y más agua por unidad de volumen conduce a un aumento de la cantidad de cemento utilizado. El cemento es el principal componente del material cementante del hormigón, y experimenta una retracción química (es decir, retracción autógena del hormigón) durante el proceso de fraguado y endurecimiento del hormigón. En el caso del hormigón de altas prestaciones, cuando la relación agua-cemento es inferior a 0,35, la humedad relativa de la mezcla desciende rápidamente por debajo del 80%, y la reducción de volumen del hormigón debida a la autocontracción es de aproximadamente el 8%, lo que constituye una causa importante de fisuración en el hormigón de altas prestaciones. Además, debido al elevado consumo unitario de agua, en la fase posterior del endurecimiento del hormigón, al evaporarse el agua interna, el hormigón se contrae y se agrieta.
Además, el hormigón premezclado tiene un alto contenido de arena (generalmente superior al 40%) y las partículas de árido grueso son más pequeñas (generalmente de 5 a 25 mm) para cumplir los requisitos de transporte y bombeo.
