Consideraciones sobre el diseño de la mezcla de hormigón para proyectos de pavimentación con moldes deslizantes

Control de la reología: optimización de la tensión de fluencia y el flujo para la pavimentación continua Colocación sin moldes

Por qué la segregación provoca paradas intermedias de la pavimentadora —y cómo la reología las previene

Cuando ocurre la segregación agregada durante el trabajo rápido de pavimentación con encofrado deslizante, esto provoca una densidad de material irregular debajo de la regla vibradora. Este problema causa paradas inesperadas en las operaciones, que pueden costar alrededor de 420 USD por minuto en mano de obra, además de todo el tiempo improductivo del equipo que permanece inactivo. ¿Cuál es la causa fundamental? Un conflicto entre el comportamiento del flujo del hormigón (sus propiedades reológicas) y la energía aportada por los vibradores. En esencia, si la resistencia del hormigón al flujo es mayor que la que los vibradores pueden superar, los fragmentos más gruesos del árido se hunden mientras que la pasta más fina asciende. Una gestión inteligente de la reología evita por completo este problema centrándose en tres factores clave que, de hecho, actúan de forma coordinada:

• Esfuerzo de fluencia de 40–60 Pa·s: suficiente para resistir la segregación bajo vibración sin sobrecargar las tornillos sinfín;
• Viscosidad plástica a alta cizalla de 15–25 Pa·s: que permite una extrusión suave y constante a velocidades de la pavimentadora de 0,8–1,2 m/s;
• Flujo de asentamiento de 650–750 mm: logrado de forma fiable mediante superplastificantes policarboxilatos, y no mediante exceso de agua.

Las pruebas de campo confirman que este enfoque equilibrado reduce un 75 % las paradas intermedias durante la operación, garantizando un flujo homogéneo a través de las tornillos sinfín y un soporte constante del material en la regla vibrante.

La tríada crítica: tensión de cedencia, viscosidad plástica y asentamiento en la extrusión a alta velocidad

La relación entre la tensión de fluencia, la viscosidad plástica y el asentamiento (slump flow) desempeña un papel fundamental en los procesos continuos de extrusión con encofrado deslizante. La tensión de fluencia se refiere básicamente a la cantidad de fuerza necesaria para que el material comience a fluir. Cuando este valor cae por debajo de aproximadamente 40 pascales, normalmente observamos problemas como el asentamiento en los bordes y la exudación superficial. Por otro lado, si la tensión de fluencia supera los 60 pascales aproximadamente, el material simplemente no fluye adecuadamente y tiende a segregarse durante el procesamiento. El análisis de la viscosidad plástica nos indica cuán resistente es el material al movimiento bajo cizallamiento. Los fabricantes de equipos han descubierto que valores superiores a 25 pascales·segundo provocan aproximadamente el doble del desgaste en las reglas comparado con las condiciones estándar. Valores inferiores a 15 pascales·segundo pueden causar problemas con la cohesión adecuada del material, especialmente cuando se opera a velocidades superiores a cuatro pies por minuto. Aunque las mediciones de asentamiento (slump flow) son una práctica habitual, deben considerarse junto con ensayos reológicos dinámicos. Los reómetros portátiles ofrecen, de hecho, correlaciones significativas entre las lecturas de asentamiento (slump flow) y los parámetros tanto de tensión de fluencia como de viscosidad, algo que los ensayos estáticos convencionales de asentamiento (slump) sencillamente no pueden lograr por sí solos.

Asentamiento y trabajabilidad: rangos objetivo y ajuste en tiempo real para un pavimentado continuo fiable

Evolución de las normas industriales: de 1–3 pulgadas a 2,5–4 pulgadas de asentamiento para hormigón reforzado con fibras en pavimentado continuo

La forma en que medimos el asentamiento ha cambiado considerablemente a medida que los materiales han mejorado con el tiempo. Antiguamente, el hormigón convencional requería aproximadamente 1 a 3 pulgadas de asentamiento para mantener una mezcla homogénea sin segregación. Actualmente, con la proliferación de mezclas reforzadas con fibras, los contratistas suelen apuntar a un rango de 2,5 a 4 pulgadas. Esta mayor amplitud les permite trabajar con fibras de acero o con fibras sintéticas muy finas, sin afectar negativamente la fluidez de la mezcla al pasar por los moldes ni provocar una excesiva ascensión de agua a la superficie. ¿Qué hay realmente detrás de este cambio? El desarrollo de superplastificantes más eficaces disponibles actualmente, junto con los avances de los ingenieros en la distribución uniforme de las fibras en toda la mezcla. Ya no se trata simplemente de añadir más agua a la mezcla.

Integración inteligente de colocación: bombas de dosificación de aditivos conectadas a la telemetría GPS de la pavimentadora

El control de la trabajabilidad en tiempo real se está volviendo posible gracias a la integración de la tecnología IoT. Las bombas dosificadoras de aditivos se sincronizan efectivamente tanto con la telemetría GPS de la pavimentadora como con los reómetros instalados a bordo. ¿Qué ocurre a continuación? Un sistema de bucle cerrado asume el control, ajustando automáticamente las cantidades de superplastificante y agua según sea necesario, en función de los datos en vivo sobre la medición del asentamiento (slump) y la tensión de fluencia (yield stress). Según ensayos de campo publicados por ScienceDirect en 2023, este enfoque reduce las variaciones de trabajabilidad aproximadamente un 40 % en comparación con los ajustes manuales realizados por los operarios. Esto marca una gran diferencia, ya que evita la formación de esas molestas juntas frías y mantiene tasas constantes de colocación de alrededor de 4 pies por minuto, incluso cuando las condiciones climáticas varían a lo largo del día. Con este tipo de sistema de retroalimentación para los niveles de asentamiento (slump), los contratistas ya no consideran el asentamiento simplemente como un parámetro que aprueba o reprueba la inspección; más bien, lo tratan como un parámetro que requiere atención constante y ajustes finos durante las operaciones reales de construcción.

Diseño del sistema de áridos y aglomerantes para resistencia al desgaste y rendimiento constante en el hormigonado continuo con encofrado deslizante

Angularidad del árido grueso frente al desgaste de la regla vibrante: datos de Weifang Convey International Systems

La angularidad del árido grueso influye de forma crítica tanto en la durabilidad del pavimento y como en la longevidad de la máquina extendidora. Aunque una alta angularidad mejora el entrelazamiento y la resistencia al desgaste superficial del hormigón endurecido, un exceso de caras fracturadas acelera el desgaste abrasivo en las reglas vibrantes. La investigación identifica un recuento modificado de caras fracturadas del 40–70 % como óptimo, logrando integridad estructural sin provocar abrasión excesiva metal–piedra.

El equilibrio general mejora cuando analizamos cómo están diseñados los sistemas de cemento. La adición de microsílice junto con diversos materiales cementicios suplementarios hace que la pasta sea más densa, creando una especie de escudo que protege a las partículas más grandes de entrar en contacto directo con la regla vibrante. Al combinar este enfoque con disposiciones optimizadas del empaquetamiento de partículas, se observa una mejora notable en las características de bombeo, aproximadamente un 15 % e incluso hasta un 30 % mejores que las mezclas estándar. Asimismo, ensayos realizados en obras reales han demostrado un hallazgo interesante: cuando los contratistas utilizan grava de río poco angulosa (con pérdidas por abrasión inferiores al 8 % según las normas ASTM) mezclada con ternas de cemento, la vida útil de las reglas vibrantes aumenta realmente entre 40 y 60 horas adicionales de operación frente a lo que ocurre con la granodiorita triturada convencional. Esto nos indica que lo verdaderamente decisivo es cómo interactúan conjuntamente los distintos materiales, y no la selección individual de sus componentes, lo que conduce a procesos de extrusión más fluidos y a carreteras de mayor durabilidad.

Protocolos de validación de campo y garantía de calidad específicos para el hormigonado continuo

Mantener un control riguroso de la calidad durante la producción ayuda a conservar esos importantes objetivos reológicos a lo largo de todo el proceso. El asentamiento (slump flow) debe mantenerse aproximadamente en el rango de 2,5 a 4 pulgadas (unos 650 a 750 mm); de lo contrario, el proceso comienza a desviarse. La monitorización en línea del esfuerzo de fluencia (yield stress) detecta posibles problemas de segregación antes de que afecten realmente al proceso de extrusión. La verificación de la planicidad superficial se realiza cada hora mediante perfilómetros láser que cumplen con las normas ASTM. Un importante fabricante de equipos obtuvo resultados interesantes al combinar sistemas automáticos de dosificación de aditivos con tecnología de seguimiento por GPS: en sus ensayos, las desviaciones del asentamiento (slump) disminuyeron aproximadamente un 37 %. Tras la colocación del material, aún queda trabajo por hacer. La inspección de juntas y la toma de muestras testigo (testigos) tras 24 horas nos permiten evaluar cómo evoluciona la resistencia a la compresión, asegurando así que estas pavimentaciones de sección delgada mantengan su integridad con el paso del tiempo, sin deteriorarse en las juntas. Todos estos pasos, en conjunto, contribuyen a mantener la extrusión funcionando sin interrupciones, protegen contra un desgaste excesivo de la maquinaria y, en última instancia, producen secciones de pavimento que cumplen de forma constante todas las especificaciones de rendimiento requeridas.

Preguntas frecuentes

• ¿Por qué es importante la reología en el hormigonado con moldes deslizantes? La reología es fundamental en el hormigonado con moldes deslizantes porque permite controlar cómo fluye y fragua el hormigón. Una reología adecuada evita la segregación, garantizando una densidad uniforme del material y reduciendo las interrupciones durante el hormigonado.
• ¿Cuál es el efecto de la tensión de fluencia en el hormigonado con moldes deslizantes? La tensión de fluencia afecta la fuerza necesaria para que el hormigón comience a fluir. Una tensión de fluencia adecuada previene problemas como el sangrado superficial y el colapso de los bordes, asegurando que la mezcla permita un hormigonado eficiente.
• ¿Cómo se relacionan el asentamiento y la viscosidad plástica con la eficiencia del hormigonado? El asentamiento mide la fluidez de la mezcla, mientras que la viscosidad plástica se refiere a su resistencia al movimiento. Ambos factores contribuyen a una extrusión uniforme del material y a operaciones de hormigonado precisas.
• ¿Cómo ha mejorado la integración tecnológica el hormigonado con moldes deslizantes? La integración de tecnologías IoT y GPS permite ajustes en tiempo real de las proporciones de la mezcla, lo que reduce las variaciones en la trabajabilidad y mejora globalmente la eficiencia del hormigonado.