En el siguiente artículo -publicado originalmente en la revista Shotcrete Magazine, de la American Shotcrete Association- se analizan distintas estrategias para el manejo y control de aguas subterráneas mediante la colocación de shotcrete en la obra, mejorando la impermeabilización y evitando posibles retrasos o inconvenientes durante la ejecución del proyecto.
Autor: Michael Klemp. CEO y Business Development Officer en Thorcon Shotcrete and Shoring. Estudios en Construcción y Gestión Empresarial de la Colorado State University, con amplia experiencia en el desarrollo de soluciones constructivas complejas, incluyendo novedosas aplicaciones de shotcrete.
Fuente: Shotcrete Magazine
La gestión de aguas subterráneas utilizando la colocación de shotcrete implica integrar el refuerzo estructural con estrategias efectivas de impermeabilización para garantizar la durabilidad y prevenir la infiltración de agua en estructuras subterráneas o bajo el nivel del suelo.
Técnicas clave para la gestión de aguas subterráneas con shotcrete
Sistemas de drenaje
En áreas con flujo activo de aguas subterráneas, es esencial instalar mecanismos de drenaje antes de aplicar el shotcrete. Esto típicamente implica perforar orificios de drenaje e insertar tubos cortos llenos de mortero de fraguado rápido para redirigir el agua lejos de la superficie receptora.
Los sistemas de mallas de drenaje también pueden utilizarse para controlar las aguas subterráneas en la superficie receptora. Estas mallas de drenaje se instalan sobre el muro antes de la colocación del shotcrete, y dependiendo de la tasa de flujo de aguas subterráneas, pueden cubrir del 20 al 100% del muro.
Membranas impermeabilizantes
- Membranas aplicadas por aspersión: Estas son esencialmente revestimientos aplicados directamente sobre el sustrato para crear una barrera sin interrupciones que evita que el agua fluya a través y resiste la aplicación de hormigón por shotcrete de alta velocidad.
- Láminas alveoladas de HDPE: Láminas de polietileno de alta densidad (HDPE, en sus siglas en inglés) con una superficie alveolada para proporcionar una superficie algo rugosa que mejora la adherencia de la colocación del shotcrete y brinda canales de drenaje para las aguas subterráneas detrás de la lámina.
- Láminas a base de bentonita: Compuestas de bentonita sódica entre geotextiles, estas membranas se expanden al contacto con el agua, sellando posibles fugas y acomodando movimientos menores en la estructura.
Aplicación de shotcrete
Después de instalar el sistema de impermeabilización, el hormigón se aplica por shotcrete en capas. La capa inicial puede ser más delgada para disminuir el impacto y brindar soporte del sistema, mientras que las capas subsiguientes proporcionan la resistencia estructural de la sección de hormigón.
La capa final puede terminarse según sea necesario, desde un acabado a pistola hasta un acabado flotado o incluso tallado. La secuenciación adecuada de la colocación del shotcrete, con atención cuidadosa al mantenimiento de la integridad de la membrana impermeabilizante, es clave para un proyecto exitoso.
Sellado adicional del hormigón
Algunos especificadores también desean disminuir la permeabilidad natural efectiva del hormigón colocado. Aunque el hormigón de calidad con resistencias a la compresión a 28 días superiores a los 28 MPa (4.000 psi) y una colocación adecuada es funcionalmente impermeable, existen aditivos para hormigón que pueden reducir aún más la permeabilidad.
Aunque estos aditivos reductores de permeabilidad (PRA, en sus siglas en inglés) a menudo se llaman “impermeabilizantes”, ya que ayudan a llenar los poros naturales en la matriz del hormigón y así reducen la permeabilidad, no hacen, sin embargo, que el hormigón sea completamente impermeable al agua.
La mayoría de estos aditivos son a base de elementos cristalizantes, pero los materiales cementicios suplementarios, como el humo de sílice, la ceniza volante y la escoria, también ayudarán a reducir la permeabilidad del hormigón. El reporte ACI PRC 212.3-16 sobre Aditivos Químicos para Hormigón es una buena referencia para los PRA.
Aditivos reductores de permeabilidad cristalinos
Algunos de los PRA más comunes para el hormigón son materiales cristalinos. Los materiales cristalinos son hidrofílicos (atraen el agua), y la exposición al agua hace que aumenten la densidad de los productos de hidratación del cemento y generen depósitos adicionales para ayudar a llenar los poros del hormigón. El resultado de los materiales que “crecen” en la matriz del hormigón también puede ayudar a rellenar las microfisuras y capilares existentes.
Aunque los PRA cristalinos pueden potencialmente sellar fisuras estáticas y no móviles en el hormigón, son menos efectivos contra fisuras móviles. Las fisuras en secciones del hormigón expuestas a cambios de temperatura no son fisuras estáticas y no móviles, y se abrirán y cerrarán debido al cambio de volumen térmico en el hormigón.
Existen dos métodos principales para utilizar PRA cristalinos en la colocación del shotcrete: aditivo o superficie aplicada. La mezcla y el curado adecuados son esenciales para activar el crecimiento de los elementos cristalinos y la aplicación de shotcrete debe garantizar una cobertura y compactación completas.
Método de aditivo
El PRA se mezcla directamente en la mezcla del hormigón durante su dosificación. Esto es deseable para shotcrete de mezcla húmeda, ya que es parte de la matriz del hormigón, reduciendo la permeabilidad desde dentro. Dependiendo del fabricante, la dosificación típicamente varía del 0,8% al 2% en peso del material cementante.
Método de tratamiento de la superficie
Para superficies de shotcrete existentes o expuestas, se aplica una lechada con una alta concentración del PRA como aplicación con brocha o empaque seco. Es adecuada para mezcla seca o donde no se utilizó PRA integral, y ayuda a sellar fisuras estáticas y poros superficiales después de la aplicación.
Resumen
La colocación de shotcrete con materiales de hormigón de calidad y aplicación adecuada crea secciones de hormigón con alta resistencia y permeabilidad inherentemente baja. Muchos diseñadores especifican el uso de sistemas de membrana (aplicadas por aspersión, láminas o bentonita) para brindar una barrera primaria al contacto con aguas subterráneas o para aliviar la presión contra el hormigón aplicado por shotcrete.
Los aditivos reductores de permeabilidad (PRA) cristalinos pueden utilizarse con el hormigón aplicado por shotcrete en contra de los sistemas de membrana. Este tipo de aditivos también pueden usarse en aplicaciones donde no se necesita un sistema de membrana, pero se desea una baja permeabilidad o la capacidad de sellar fisuras pequeñas y estáticas.
Todas estas técnicas de control de aguas subterráneas se benefician de la capacidad del shotcrete para eliminar el encofrado y su fácil adaptación a superficies irregulares, al tiempo que aporta integridad estructural y durabilidad en entornos desafiantes.
