Hacer hormigón con calor: el vertido parecía estar bien. La estructura no opinaba lo mismo.

A menudo se malinterpreta la relación entre la temperatura del hormigón y la presión sobre el encofrado. Se suele dar por sentado que un hormigón más caliente —con un tiempo de fraguado más corto— implica una menor presión lateral sobre el encofrado vertical, y desde un punto de vista puramente hidrostático esto tiene algo de cierto: el endurecimiento acelerado de la mezcla acorta la duración de la presión fluida total.

El riesgo surge precisamente de esta complejidad. Las investigaciones de Billberg (2003) y Proske y Khayat (2005) han demostrado que, si bien una temperatura más elevada aumenta la velocidad de caída de la presión tras el vertido inicial, la relación es marcadamente no lineal y depende en gran medida de la composición de la mezcla, el tipo de aditivo y la velocidad de vertido. Una mezcla con retardador dosificado para recuperar la trabajabilidad a temperaturas elevadas puede, según los modelos de diseño ACI 347 y DIN 18218, comportarse efectivamente como una mezcla de cabeza de fluido completa durante mucho más tiempo que una mezcla estándar a la misma temperatura.

Proske y Khayat (2005), «Materiales y estructuras»: Las variaciones de temperatura en el hormigón fresco tuvieron un efecto limitado sobre la presión lateral inicial, pero aumentaron significativamente la velocidad de la caída de presión posterior, lo que implica que la presión máxima durante el vertido no se ve afectada en gran medida, mientras que la velocidad de disminución se ve acelerada térmicamente.

En el caso del hormigón autocompactante (SCC) —que actualmente se utiliza ampliamente en geometrías armadas complejas—, este efecto se ve amplificado por la tensión de fluencia intrínsecamente más baja de la mezcla, lo que genera presiones casi hidrostáticas que dependen muy poco de la velocidad de colocación. Las ecuaciones estándar de las normas ACI 347 y DIN 18218 se calibraron para el hormigón vibrado de forma convencional y pueden subestimar considerablemente las presiones del SCC, especialmente en el caso de mezclas para climas cálidos con retardador.

La rotura del encofrado sigue siendo uno de los fallos más graves y costosos en la construcción, y uno de los más fáciles de prevenir si se dispone de datos de presión en tiempo real.

Una compactación adecuada es siempre fundamental para la calidad del hormigón, pero cuando se trabaja con temperaturas elevadas, los riesgos se multiplican. Una mezcla que se endurece rápidamente es menos tolerante a una vibración tardía o inadecuada. El radio de acción efectivo de un vibrador de inmersión disminuye a medida que aumenta la rigidez del hormigón, lo que significa que el mismo protocolo de vibración que garantiza una compactación completa a 20 °C puede dejar bolsas de aire atrapadas a 32 °C, con un resultado visible idéntico en la superficie del encofrado.

Los datos publicados confirman que cada 1 % adicional de aire atrapado en volumen reduce la resistencia a la compresión en aproximadamente un 5 % (ACI 309R). En el caso de los elementos con un armado ligero, se trata de un defecto aceptable; sin embargo, no lo es en el caso de estructuras pretensadas, elementos prefabricados de sección delgada o componentes de infraestructura con requisitos de durabilidad muy estrictos.

El principal reto es la invisibilidad. Los huecos situados debajo o alrededor del armadura, en zonas alejadas de los puntos de inserción de los vibradores o detrás de componentes preinstalados son indetectables hasta que se retira el encofrado; en ese momento, el contratista se enfrenta a una reparación costosa y urgente o, en el peor de los casos, a una evaluación estructural. Los métodos tradicionales de control de calidad —la inspección visual de la superficie del encofrado y los ensayos simultáneos de probetas— no proporcionan información alguna sobre el interior del hormigonado.

La relación agua-cemento (a/c) es el parámetro más importante que determina tanto la resistencia como la durabilidad del hormigón fraguado. También es el parámetro más vulnerable a las condiciones climáticas cálidas en obra, precisamente porque el síntoma principal de una trabajabilidad insuficiente es la pérdida de asentamiento, y la solución más sencilla en la obra es añadir agua.

El problema de la cadena de custodia es bien conocido en la construcción con hormigón. El diseño de la mezcla se verifica en la planta de hormigón. Sin embargo, el hormigón suministrado en condiciones estivales —tras 20-40 minutos de transporte en un tambor que gira a velocidad de agitación— puede llegar con una fluidez varias clases por debajo de lo especificado. El conductor se lo comunica al operador de la bomba; el operador de la bomba avisa al capataz; y la solución más fácil es recurrir a la manguera de adición de agua.

Tanto la norma ACI 305.1-2014, sección 5.7, como la norma EN 206 prohíben añadir agua más allá de las proporciones de mezcla especificadas. En la práctica, una prohibición sin medición es imposible de hacer cumplir. Sin un método objetivo y rápido para determinar la relación agua-cemento real del hormigón tal y como se entrega, el cumplimiento depende por completo de la disciplina en la obra y de las instrucciones verbales —un mecanismo de control poco fiable en una obra con mucha actividad a 35 °C.

El cambio fundamental que permite esta arquitectura de monitorización es el paso de una gestión de la calidad reactiva a una proactiva. Los métodos tradicionales —ensayos de cubo, medición de la fluidez, inspección visual— son herramientas de diagnóstico que revelan los problemas a posteriori, a menudo cuando el hormigón defectuoso ya ha sido encofrado o colado. La monitorización basada en sensores interviene durante el proceso, cuando aún es posible realizar correcciones y antes de que los defectos queden fijados en la estructura.

Referencias y normas

1. Comité 305 de la ACI (2020). ACI 305R-20: Guía para el hormigonado en climas cálidos. Instituto Americano del Hormigón, Farmington Hills.
2. Comité 305 de la ACI (2014). ACI 305.1-14: Especificaciones para el hormigonado en climas cálidos. Instituto Americano del Hormigón.
3. Comité 347 de la ACI (2014). ACI 347R-14: Guía sobre encofrados para hormigón. Instituto Americano del Hormigón.
4. ASTM C1074 (2019). Práctica estándar para la estimación de la resistencia del hormigón mediante el método de la madurez. ASTM International.
5. DIN 18218:2010. Resistencia a la compresión del hormigón fresco sobre encofrados verticales. Instituto Alemán de Normalización.
6. EN 13670:2009. Ejecución de estructuras de hormigón. CEN, Bruselas.
7. EN 206:2013+A2:2021. Hormigón. Especificaciones, características, fabricación y conformidad. CEN, Bruselas.
8. Proske, T. y Khayat, K.H. (2005). Efecto de la velocidad de vertido y la temperatura del hormigón sobre la presión lateral sobre el encofrado del hormigón de alta fluidez (SCC). Materials and Structures, 38, 1-8.
9. Saul, A.G.A. (1951). Principios que subyacen al curado con vapor del hormigón a presión atmosférica. Magazine of Concrete Research, 2(6), 127-140.
10. Carino, N.J. y Lew, H.S. (2001). El método de la madurez: de la teoría a la aplicación. Actas del Congreso Structures 2001, ASCE.
11. Comité 309 de la ACI (2005). ACI 309R-05: Guía para la compactación del hormigón. Instituto Americano del Hormigón.