Clases de Consistencia del Hormigón: El Ensayo de Asentamiento (Slump), S1-S5 y el Hormigón Bombeado

Una de las frases que más se oyen en la obra es esta: el hormigón llegó duro, añadamos un poco de agua. El precio de ese cubo de agua se paga con la resistencia y la vida útil del hormigón. Sin embargo, cuando la consistencia se especifica correctamente en el pedido y se ajusta con aditivo químico en la planta, nunca es necesario añadir agua. Para eso existen precisamente las clases de consistencia: describen, mediante un lenguaje común entre la planta y la obra, cómo de fluido será el hormigón. El ensayo del cono de Abrams (slump test) hace que ese lenguaje sea medible en obra en cinco minutos. El hormigón de bombeo, por su parte, exige una dosificación distinta incluso dentro de la misma clase resistente; quien no conoce la diferencia acaba obstruyendo la bomba o estropeando el hormigón.

Consistencia y trabajabilidad: la fluidez del hormigón

La consistencia es la propiedad que describe con qué facilidad el hormigón fresco fluye, rellena el encofrado y envuelve la armadura bajo su propio peso o bajo vibración. La trabajabilidad, un concepto más amplio en ingeniería, abarca no solo la consistencia sino también la cohesión (que la mezcla se mantenga unida sin disgregarse), la resistencia a la segregación y la capacidad de acabado. Lo que se mide en obra es la consistencia; lo que se busca es la trabajabilidad. Un hormigón muy fluido pero que segrega, con la piedra depositándose en el fondo, tiene una consistencia alta pero no es trabajable.

Hay tres factores principales que determinan la consistencia: la cantidad de agua en la mezcla, los aditivos químicos (plastificantes y superplastificantes) y la proporción de finos. El agua es la vía más fácil y más perjudicial; eleva la relación agua/cemento, reduce la resistencia y aumenta la retracción y la permeabilidad. El plastificante eleva la consistencia dispersando las partículas de cemento sin modificar la cantidad de agua; este es el camino correcto. Los finos (arena, cemento, adiciones minerales), por su parte, aportan a la mezcla una pasta lubricante; son de importancia crítica en el hormigón bombeado.

La consistencia disminuye con el tiempo. Desde el momento del amasado, el cemento reacciona con el agua, el efecto del aditivo se reduce y el hormigón empieza a endurecer. Esto se conoce como pérdida de consistencia. En clima cálido y con distancias de transporte largas, la pérdida de consistencia se acelera. La clase de consistencia indicada en el pedido es la consistencia del hormigón en el momento de la entrega en obra; la planta tiene en cuenta el tiempo de transporte y la temperatura ambiente y ajusta la mezcla en consecuencia.

Clases de Asentamiento: de S1 a S5

La norma TS EN 206 clasifica la consistencia del hormigón fresco mediante cuatro métodos distintos: asentamiento (slump), Vebe, compactabilidad y escurrimiento. En Turquía, los pedidos de hormigón preparado utilizan casi exclusivamente la clase de asentamiento. El asentamiento mide cuántos milímetros se hunde el hormigón colocado en un molde cónico estándar cuando se retira el molde; cuanto más fluido es el hormigón, más se asienta.

Tenga en cuenta que existen huecos entre los rangos de clase: un valor entre 40 y 50, o entre 90 y 100, no corresponde directamente a ninguna clase; la norma deja estos rangos como tolerancia. Al realizar el pedido, en lugar de la clase también se puede especificar un valor objetivo de asentamiento (por ejemplo, 150 mm); en ese caso, la norma define una tolerancia de aceptación en torno al objetivo. Cuando mida el asentamiento en obra, se espera que el resultado esté dentro del rango de la clase pedida; si está fuera de ese rango, informe a la planta antes de aceptar el hormigón.

Corrijamos un error común: una clase de consistencia alta no significa baja calidad. Un hormigón S4, diseñado con plastificante, puede tener la misma relación agua/cemento y la misma resistencia que un hormigón S2. La calidad reside en cómo se logra la consistencia: con agua o con aditivo.

El Ensayo de Asentamiento Paso a Paso

El ensayo de asentamiento se realiza conforme a la norma TS EN 12350-2. Se completa en cinco minutos en obra cuando llega el camión hormigonera e indica si el hormigón cumple con el pedido. Equipo: un molde troncocónico de 200 mm de diámetro en la base, 100 mm en la parte superior y 300 mm de altura; una varilla de compactación de acero de 16 mm de diámetro y 600 mm de longitud con el extremo redondeado; una placa base plana, rígida y no absorbente; una regla; una pala y un embudo.

1. Humedezca el cono y la placa base; no deje agua en exceso, la superficie debe estar húmeda pero sin agua estancada.
2. Coloque el cono sobre la placa base y sujételo pisando con ambos pies sobre las pestañas de apoyo. El cono no debe moverse durante el ensayo.
3. Tome la muestra del camión hormigonera, evitando las primeras y últimas partes de la descarga. Llene el cono con hormigón en tres capas iguales; cada capa debe medir aproximadamente un tercio de la altura del cono.
4. Compacte cada capa 25 veces con la varilla de apisonado, distribuyendo los golpes por toda la sección de la capa. En la segunda y tercera capa, la varilla debe penetrar ligeramente en la capa inferior.
5. Rellene la última capa de modo que rebose; después de compactar con la varilla, sujétela en posición horizontal y hágala rodar para enrasar la superficie superior con el borde del cono. Limpie el hormigón derramado sobre la placa base.
6. Levante el cono en dirección vertical en un plazo de 2 a 5 segundos, sin girarlo ni sacudirlo. El tiempo transcurrido desde el inicio del llenado hasta el levantamiento del cono no debe superar los 150 segundos.
7. Dé la vuelta al cono y colóquelo junto al hormigón, apoye la varilla de compactación sobre la parte superior del cono y mida la distancia entre la varilla y el punto más alto del hormigón asentado con una precisión de 10 mm. Este valor es el asentamiento.

Para que la medición sea válida, la forma del asentamiento debe ser correcta: el hormigón debe asentarse de forma simétrica, conservando su forma. Si se vuelca hacia un lado (asentamiento por cizallamiento), se toma una nueva muestra y se repite el ensayo; si vuelve a cizallarse en el segundo ensayo, el hormigón es propenso a la segregación, lo cual es una advertencia de calidad. Si el hormigón se desmorona y se extiende por completo (asentamiento por colapso), el ensayo de asentamiento no es adecuado para esta mezcla; se necesita un ensayo de escurrimiento.

Errores comunes: levantar el cono lentamente o en ángulo, omitir golpes de compactación, colocar la placa sobre suelo inclinado, tomar la muestra de la primera parte de la descarga de la hormigonera y realizar el ensayo con hormigón que ha permanecido al sol. Cada uno de estos errores produce una desviación de decenas de milímetros.

¿Qué Consistencia para Qué Aplicación?

La consistencia viene determinada por la geometría del elemento, la densidad de la armadura, el método de colocación y la forma de entrega. El marco general:

• Hormigón de limpieza, soleras y cimentaciones gruesas: S2 o S3. Se coloca con vibrador y tiene una gran superficie; un hormigón demasiado fluido se segrega bajo la regla vibrante.
• Losas de cimentación y muros gruesos: S3. Se suministra con bomba y se compacta con vibrador. Un hormigón demasiado fluido aumenta la exudación y la fisuración por asentamiento en secciones gruesas.
• Pilares, vigas, losas (edificios residenciales y comerciales): S3, o S4 cuando la armadura es densa. Debe rellenar las esquinas del encofrado y envolver la armadura.
• Muros delgados, pilares con estribos muy juntos, nudos en zonas sísmicas: S4, o S5 si es necesario, u hormigón autocompactante. Donde no entra la aguja del vibrador, el hormigón debe fluir por sí solo.
• Hormigón de viales y explanadas, bordillos, superficies inclinadas: S1-S2. En una pendiente, el hormigón fluido se desliza hacia abajo y no permanece nivelado.
• Hormigón para pilotes, pilotes perforados: S4-S5. Debe descender por el tubo tremie por su propio peso y envolver la jaula de armadura; no hay vibrado.
• Prefabricado, encofrado deslizante: S1-S2. Como el encofrado se retira pronto, el hormigón debe sostenerse por sí mismo.

Al decidir, responda a las siguientes preguntas: ¿cómo llegará el hormigón al encofrado (cubo, cinta, bomba)?, ¿alcanza el vibrador todos los puntos?, ¿cuál es la separación mínima entre armaduras en centímetros?, ¿la superficie es inclinada?, ¿qué espesor tiene la sección? Si el pliego del proyecto especifica una clase de consistencia, se sigue esa; si no la especifica, la consistencia se decide junto con el personal técnico de la planta en el momento del pedido. Puede encontrar los pasos del pedido, el cálculo de m³ y la selección de la bomba con más detalle en el artículo cómo pedir hormigón; para un cálculo rápido de volumen contamos con nuestra herramienta de cálculo de hormigón.

¿Por Qué Es Diferente el Hormigón Bombeado?

El hormigón bombeado no es una clase de resistencia distinta; el mismo C25/30 o C30/37 se fabrica con un diseño de mezcla diferente si se va a entregar mediante bombeo. La diferencia surge de la necesidad de que el hormigón recorra cientos de metros por la tubería, a veces decenas de metros en altura, sin obstruirse ni segregarse.

El hormigón que se mueve dentro de la tubería se desliza sobre una fina capa de pasta que se adhiere a la pared de la tubería. Si no hay suficiente material fino para formar esta capa de deslizamiento, el árido grueso roza contra la pared, el agua se separa de la pasta y avanza por delante, las piedras se traban detrás y la bomba se obstruye. Por eso, en el hormigón bombeado se mantiene deliberadamente alta la proporción de finos (cemento, adiciones minerales, arena fina); el contenido de arena se incrementa respecto al hormigón en masa; el tamaño máximo del árido grueso se limita para que no supere aproximadamente un tercio del diámetro de la tubería, y la granulometría se organiza para que sea continua. Las partículas planas y alargadas perjudican la bombeabilidad; se prefiere la piedra machacada de forma cúbica.

La segunda diferencia es el aditivo. En el hormigón de bombeo, la consistencia suele estar en el rango S3-S4 y se logra con superplastificante, no con agua. El aditivo lubrica la pasta dispersando las partículas de cemento; aporta fluidez sin elevar la relación agua/cemento. En líneas largas y edificios de gran altura también puede añadirse un retardador de fraguado para compensar la pérdida de consistencia. En algunas mezclas también se emplean aditivos moduladores de viscosidad que retienen el agua dentro de la mezcla; estos evitan que el hormigón sangre dentro de la tubería, es decir, que el agua se separe de la pasta.

La tercera diferencia es el contenido de aire. Una pequeña cantidad de aire ocluido aumenta la lubricidad de la mezcla y facilita el bombeo; sin embargo, un exceso de aire se comprime en el pistón de la bomba y provoca una pérdida de presión. La planta establece este equilibrio en el diseño de la mezcla.

El hormigón bombeado también se gestiona de forma diferente en la obra. Antes de que la línea de bombeo empiece a funcionar, el interior de la tubería se lubrica con una pasta o mortero deslizante; este primer mortero no se vierte en la estructura. El hormigón que queda al final de la línea se lleva a un punto de desecho, no al elemento estructural. La manguera de bombeo no descarga el hormigón desde una altura elevada; el hormigón se coloca con la menor altura de caída posible y manteniendo el extremo de la manguera dentro de la masa de hormigón, de lo contrario los áridos gruesos se segregan. En las pausas prolongadas, el hormigón empieza a fraguar dentro de la tubería; cuando hay una interrupción, se limpia la línea.

Añadir agua en la obra: ¿por qué está terminantemente prohibido?

El camión mixer ha llegado a la obra y el hormigón parece más rígido de lo esperado; pedirle al conductor un cubo de agua es la opción más fácil. Lo que ese cubo le hace al hormigón es sencillo: eleva la relación agua/cemento. Cada litro de agua adicional queda en la pasta de cemento como un excedente que no participa en el endurecimiento y que, al secarse, deja un vacío. A medida que aumentan los vacíos, la resistencia disminuye, la permeabilidad aumenta, la retracción crece y la armadura queda expuesta a la corrosión. Añadir 30-40 litros de agua a una carga de hormigón eleva la consistencia en una clase, mientras reduce de forma considerable la resistencia a los 28 días. Explicamos el mecanismo de esta relación con cifras en el artículo sobre la relación agua/cemento y la resistencia del hormigón.

También existe una dimensión legal. La norma prohíbe añadir agua al hormigón después de la entrega; el hormigón al que se le añade agua queda fuera de la garantía de la planta. Si al romper la probeta cúbica no se alcanza la resistencia objetivo, la responsabilidad pasa a la parte que añadió el agua. Por ello, la inspección de obra y el acta de entrega incluyen la línea «¿se añadió agua?».

Entonces, ¿qué debe hacer si el hormigón realmente llegó rígido? Primero, realice un ensayo de asentamiento en obra y compare el resultado con la clase pedida; el hormigón suele estar dentro de la clase solicitada y la sensación de rigidez suele deberse a la expectativa. Segundo, si el resultado está por debajo de la clase, llame a la planta; con la aprobación del responsable de la planta, se puede añadir una cantidad medida de superplastificante en el camión hormigonera y mezclar el tiempo suficiente para elevar la consistencia sin alterar la relación agua/cemento. Tercero, en los siguientes pedidos suba la clase un escalón; el problema es no pedir la consistencia adecuada, no la falta de agua en el camión hormigonera.

El Hormigón Autocompactante en Breve

El hormigón autocompactante es aquel que fluye por su propio peso sin necesidad de vibrador, rellena cada esquina del encofrado, envuelve armaduras densas y todo ello sin segregarse. No se puede medir con el ensayo de asentamiento; al levantar el cono, el hormigón se extiende por completo. En su lugar, se mide el diámetro de extensión (ensayo de escurrimiento), el tiempo de flujo y la capacidad de paso entre obstáculos. La norma TS EN 206 lo define mediante clases de escurrimiento como SF1, SF2 y SF3, con diámetros de extensión que van de 550 mm a 850 mm.

Su fluidez no se consigue con agua, sino con una dosis alta de superplastificante, una elevada proporción de finos (adición mineral, polvo de piedra) y un aditivo modificador de viscosidad. Así, por un lado fluye como el agua y, por otro, los áridos gruesos permanecen en suspensión dentro de la pasta. Dónde se necesita: nudos muy densamente armados, muros delgados y altos, secciones cerradas a las que no llega la aguja del vibrador, superficies de hormigón visto arquitectónico (cuando no se desean marcas de vibrador ni coqueras), y vertidos nocturnos con restricciones de ruido. La presión que ejerce sobre el encofrado es mayor que la del hormigón normal; el encofrado debe diseñarse en consecuencia. El coste de la mezcla es elevado, pero el ahorro en mano de obra de vibrado, acabado de superficies y velocidad compensa la diferencia en algunos trabajos.

Solicitar la consistencia correcta en el pedido

Decida la consistencia en el momento del pedido, no cuando el camión hormigonera llegue a la puerta. Indique claramente en el pedido los siguientes datos: clase resistente (por ejemplo, C30/37), clase de exposición ambiental, clase de consistencia o asentamiento objetivo (por ejemplo, S3 o 140 mm), tamaño máximo del árido (por ejemplo, 22 mm), forma de entrega (con bomba o directamente desde la hormigonera), longitud y altura de la línea de bombeo, hora de vertido y duración estimada. Con esta información, la planta ajusta la dosis del aditivo en función del tiempo de transporte y la temperatura ambiente, y el hormigón llega a la obra con la consistencia que usted desea.

En la entrega, compruebe la clase de consistencia en el albarán, realice un ensayo de asentamiento (cono de Abrams) en el primer camión, anote el resultado en el acta y tome probetas para el ensayo de resistencia. Si la consistencia difiere de lo esperado, utilice el teléfono, no el agua. En Bodrum Beton ajustamos la consistencia en la planta según las condiciones de su obra en cada pedido, bombeo incluido, y entregamos el hormigón mediante bomba hasta el encofrado; para asesoramiento sobre consistencia y dosificación antes de realizar el pedido, puede contactar con nosotros a través de nuestra página de contacto.

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