La línea ferroviaria de alta velocidad de Córdoba a Málaga a su paso por el Valle de Abdalajís, en el término de Álora (Málaga), discurre por un tramo de 7 kilómetros mediante túnel (uno en cada sentido) a través de la sierra de Huma. Ambos túneles horadan casi un kilómetro de rocas de características kársticas en el que, durante la construcción, aparecieron grandes caudales de agua de infiltración con importantes arrastres de sólidos por diversas zonas de falla. Para resolver esta situación, la solución elegida fue la construcción de unos anillos de refuerzo con HAC de alta resistencia, de 80 MPa para las zonas más comprometidas y otros de resistencia menor para las restantes (55 MPa).

El diseño, desarrollo, caracterización y posterior suministro de estos hormigones, correspondió a Hormigones y Minas quien, además de satisfacer los requerimientos de la obra, debía dar fiel cumplimiento al pliego de la Consejería de Obras Públicas y Transportes de la Junta de Andalucía. Se realizaron más de 100 amasadas y 500 ensayos de laboratorio para determinar las dosificaciones más adecuadas y seleccionar el perfil de las materias primas. Teniendo presente condicionantes de índole técnico-económica, y tras probar una gran variedad de componentes, se decidió que los materiales idóneos eran: cemento 1 42,5 R/RS fabricado por Financiera y Minera en Málaga (Cementos Goliat), árido clasificado procedente del machaqueo de piedra caliza en la finca Taralpe sita en Alhaurín de la Torre (Málaga) propiedad de Compañía General de Canteras (Grupo FYM), Sikament 175 (Sika) como aditivo superplastificante polivalente, Viscocrete 3425 (Sika) como aditivo superplastificante de alto rendimiento y adición de microsílice (Ferroatlántica).

Los resultados experimentales corroboraron la validez de la fórmula seleccionada así como su robustez ante las exigencias de la puesta en obra, donde se consideró esencial la verificación de las condiciones de autocompactabilidad como criterio de aceptación de todas las amasadas y factor decisivo para decidir el tiempo límite de uso del producto durante la colocación en el interior de los túneles.

Durante la construcción de dos túneles de la línea férrea de alta velocidad de Córdoba a Málaga en los tramos XII y XIII a su paso por la zona de El Valle de Abdalajís, término municipal de Álora (Málaga), se atravesó casi un kilómetro de roca de naturaleza kárstica, apareciendo grandes caudales de agua de infiltración con importantes arrastres de sólidos a través de diversas zonas de falla, lo que provocó un grave contratiempo afectando seriamente el avance de las tuneladoras.

Para solventar la situación, el ADIF eligió una solución basada en la construcción de anillos de refuerzo con hormigones autocompactantes de alta resistencia, concretamente 80 MPa en las zonas más comprometidas y de resistencia menor en las restantes (53 MPa), encomendando las empresas constructoras a Hormigones y Minas el suministro de estos hormigones que, además de satisfacer los requerimientos planteados, debían cumplir los requisitos de la Consejería de Obras Públicas y Transportes de la Junta de Andalucía.

El equipo del departamento de Calidad e Innovación de Hormigones y Minas, ubicado en Málaga, fue responsable del diseño, desarrollo y caracterización, emprendiendo para ello una línea de investigación y ensayos con diversos materiales que permitieran alcanzar tanto la dosificación como las materias primas idóneas.

Según el Documento anteriormente mencionado de la Junta de Andalucía la autocompactabilidad (fluidez, resistencia a la segregación y capacidad de paso entre armaduras sin bloqueo) se cuantifica según varios parámetros con valores recomendados y que se determinan mediante los correspondientes ensayos normalizados, que se detallan en la Tabla 1.

Tabla 1. Recomendaciones de la Consejería de Obras Públicas y Transporte de la Junta de Andalucía

Además de estos parámetros, la dirección de obra establecía otros requerimientos para asegurar el éxito de la ejecución, tales como los siguientes:
• Resistencia característica a comprensión a 28 días: 80 ó 55 MPa en probeta cilíndrica de 150x300 milímetros.
• Resistencia característica a comprensión a las 12 horas: 12,5 MPa en probeta cilíndrica.
• Resistencia a tracción de 8 MPa a los 28 días y de 1,3 MPa a las 12 horas, como resistencias medias sobre probetas, de 150x300 milímetros, sometidas al ensayo de tracción indirecta o "brasileño" para el HAC-80.
• Resistencia endógena, determinada por la deformación axial de la zona central de una probeta cilíndrica de 150x300 mm, una vez selladas, adecuadamente, las probetas con cinta metálica o varias capas de papel de aluminio, inmediatamente después de desmoldarlas a la edad de 24 horas, realizando un mínimo de 3 ensayos para obtener un valor representativo. Durante los ensayos las probetas se mantienen a una temperatura ambiente de 20°C y el procedimiento debe seguir la recomendación del comité técnico RILEM TC 107-CPS ("Measurement of time-dependent straims of concrete", Materials and Structures, Vol. 31, 1998, pgs. 507-512).

Para llegar a ser considerados como hormigones incluidos dentro de la marca Hympacto®, los hormigones ensayados tenían que cumplir con las siguientes premisas:
• Comprobación de la autocompactabilidad en hormigón fresco con slump-flow entre 650 y 750 milímetros.
• Relación agua/cemento menor de 0,31.
• Resistencia a compresión a 28 días superior a 80 ó 55 MPa según se trate de hormigones HAC-80 o HAC-55.

La determinación de resistencias se llevó a cabo mediante ensayos de rotura de probetas cilíndricas de 150 mm de ancho por 300 mm de alto. Se detectó que muchas de ellas presentaban una rotura incorrecta: rotura en cabeza o incluso rotura del mortero refrentado. Ante esta anomalía se plantearon dos alternativas: por un lado el uso de un mortero de azufre de altas prestaciones de la marca Axim para el refrentado de las probetas y por otro el pulimentado de las mismas. Se procedió a la rotura de una serie de probetas comparando el método de pulido frente al refrentado con mortero de azufre de altas prestaciones. Los resultados obtenidos para hormigones HAC-80 y HAC-55 figuran en el gráfico 1.

Grafico 1. Resistencia a 7 y 28 días en probetas pulidas y refrentadas para HAC-80 y HAC-55

El resultado obtenido a 28 días fue mejor mediante pulido de probetas, utilizando una pulidora del tipo mostrado en la figura 1, modelo DBP-02 fabricado por INMAQ, que el conseguido mediante refrentado convencional. En la parte inferior de la imagen se ve la prensa utilizada para llevar a cabo las roturas por compresión fabricada por Ibertest, modelo MEH-3000SW. En el gráfico 2, se observa la evolución de las resistencias con la edad. Se comprobó experimentalmente durante el control de recepción de la obra, con la participación del Laboratorio Central de Geocisa en Madrid, el laboratorio de Cemosa en Málaga (acreditado por ENAC) y el de Hormigones y Minas, que los resultados conseguidos cuando las probetas se pulían se ajustaban a los valores obtenidos para la caracterización del producto.

Gráfico 2. Evolución de la resistencia (MPa) con la edad de las probetas del HAC-80 / Figura 1. Pulidora (arriba) y prensa (abajo)

Los resultados promedio obtenidos experimentales para el HAC-80 fueron los de la tabla 4.

Tabla 4. Resultados experimentales para el HAC-80

Además se determinó el desarrollo de resistencias a compresión y tracción indirecta, como se puede observar en el gráfico 3.

Gráfico 3. Evolución de la resistencia a compresión a 7 y 28 días

En el gráfico están representados los puntos que corresponden a valores de resistencia a compresión y la resistencia a tracción de las mismas probetas. Pese a la dispersión de los resultados se ha realizado un ajuste lineal para compararlo con las condiciones prescritas por la EHE y la norma BS 8110, respectivamente.

Para facilitar la ejecución de los anillos de refuerzo, de gran esbeltez, cuyo esquema se muestra en la figura 3, se decidió suprimir todo tipo de vibrado y construirlos con los citados hormigones autocompactantes de alta resistencia.

Las obras han supuesto la construcción de un sistema de refuerzo e impermeabilización del doble túnel con anillos de 40 centímetros de hormigón armado, de los cuales un tramo de 550 metros se ha construido con HAC 80 y 575 metros con HAC 55, utilizando cintas flexibles de PVC en las juntas de hormigonado como barreras de estanqueidad.

El hormigón se ha fabricado en dos centrales amasadoras propiedad de Hormigones y Minas modelo CP-302 de Frumecar, correspondiendo su suministro y montaje a la empresa Sevillana de Maquinaria. Se situaron en la Boca Norte y en la Boca Sur de los túneles, respectivamente, desde donde se ha realizado el suministro para su transporte al tajo en trenes de "mixers" como el que se muestra en la figura 2. La construcción del revestimiento se ha hecho por módulos. En casos como éste, el hormigón se vierte a la bomba para su colocación en el interior de los anillos.

La armadura de los anillos se ha dispuesto en dos capas, de acuerdo con el diseño aprobado definitivamente por la Dirección de la Línea. En general, la entrada de las mangueras de la bomba de hormigón ha sido permitida en todos los casos, ya que la separación de armaduras ha superado los 100x100 mm de hueco.

Fig. 2 - Trenes de "mixers".

Fig. 3 - Esquema de los anillos de refuerzo.

En las plantas se disponía de 4 tolvas de acopio de áridos (60 m³), dos silos de cemento (120 Tm) y un silo para humo de sílice (60 Tm). La fabricación se hizo en dos amasadoras de 3 m³ cada una, modelo Teka de eje vertical en la Boca Sur y modelo Galetti de doble eje horizontal en la Boca Norte, respectivamente.

Fig. 5 - Plantas de producción de Hormigones y Minas: Boca Sur (izquierda) y Boca Norte (derecha).

Una vez iniciada su producción, el Hympacto® cumplió con ciertos requerimientos para una correcta puesta en obra y, por tanto, una optimización de su uso. Así durante el transporte de hormigón desde la planta y a lo largo del túnel hacia el punto de vertido no debía producirse segregación de los componentes o pérdida de agua y el ritmo de trabajo tenía que ser suficiente para evitar juntas de trabajo dentro de los módulos de los anillos.

La retracción del hormigón había de ser mínima para conseguir una fábrica lo más impermeable posible. El hormigón de alta resistencia, debido a sus bajos valores del contenido en agua, suele presentar una baja retracción por secado. Por otra parte, el alto contenido de cemento podía provocar también altas temperaturas iniciales que podían producir fisuración por retracción térmica. Para reducir al mínimo este riesgo era imprescindible la optimización tanto del contenido en cemento como de la incorporación de finos. Esto se consiguió con la dosificación finalmente adoptada. El hormigón de alta resistencia Hympacto®, por la compacidad de su matriz presenta una permeabilidad al agua inferior a 100 veces la de un hormigón convencional. La posibilidad de que se presenten fisuras debidas a la retracción u otras causas, reduce la resistencia del hormigón frente a la penetración de agentes agresivos. Con este fin, se hace necesario limpiar el ancho de las fisuras a 0,1 milímetros siguiendo el artículo 49.2.4 de la EHE.

El "know how" de Hormigones y Minas en el diseño, fabricación y suministro de hormigones autocompactantes a través de Hympacto®, ha permitido prever muchas de las condiciones específicas de este tipo de hormigonados especiales. No obstante es preciso poner de manifiesto algunas consideraciones generales:
• La fabricación de hormigón autocompactante requiere más experiencia y cuidado que la del hormigón convencional. El personal de la planta de producción necesita ser instruido y estar experimentado para fabricarlo y manipularlo con éxito.
• El diseño en laboratorio y fabricación en planta de cualquier Hympacto® responde convenientemente y de forma robusta a las especificaciones del proyecto de obra y cumple los requisitos aplicables de la EHE. Por tanto, sus propiedades mecánicas y reológicas son verificadas conforme al estado del arte y las normas vigentes.
• Los equipos de amasado, sean fijos en planta o móviles sobre camión, responden a las necesidades de mezclado, superiores en este tipo de hormigones, verificándose la consistencia desarrollada a través del control de las humedades de las materias primas, el agua de amasado añadida y la energía de batido desarrollada. Todas las materias primas se dosifican en la central de mezclado mediante un sistema informático automatizado, bien sea en peso o en volumen (en el caso de los aditivos).
• Los conductores de camiones-hormigonera fueron instruidos acerca de las condiciones de manipulación del producto, incluidos los parámetros de aceptación que deben comprobar sobre las mediciones indirectas que realiza el vehículo, y la observación de las medidas preventivas habituales para los procesos de carga y descarga del hormigón.
• En la etapa de colocación de una nueva capa sobre otra anterior, la adherencia entre el viejo y el nuevo hormigón, en el caso de Hympacto®, es igual o mejor que en el caso de hormigón vibrado convencional. Pero, si por alguna circunstancia se produce una junta fría, se previó la posibilidad de mejorar la interfase con un ligero vibrado o, en los peores casos, abordar un tratamiento específico para la unión.

• El hormigón autocompactante, Hympacto®, de alta resistencia ha cubierto perfectamente los requerimientos exigidos por la obra tanto de resistencia a compresión 80 y 55 MPa tras 28 días para el HAC-80 y HAC-55, respectivamente, como de fluencia, estabilidad y capacidad de relleno durante el hormigonado.
• El correcto diseño en su dosificación ha garantizado una gran fluidez y la ausencia de indicios de segregación o exudación de la mezcla, permitiendo su colocación en lugares de difícil acceso y densamente armados.
• En cuanto a su colocación y puesta en obra, ambas estuvieron asociadas a un proceso continuo de suministro y ejecución para evitar tiempos de espera entre las diferentes capas hormigonadas.
• Fue preciso asegurarse de la estanqueidad del encofrado y su capacidad para aguantar el empuje activo que ejerce este tipo de hormigón sobre sí mismo, impidiendo pérdidas y roturas.
• Este tipo de hormigón de alta resistencia precisa un especial cuidado en la elaboración y rotura de las probetas, habiéndose detectado una mejora considerable con el pulido de las mismas.
• En obras altamente exigentes como ésta, Hympacto® pasa por ser la mejor solución, pero sería un error pensar que únicamente está destinado a casos donde se requiere una ejecución compleja o una alta resistencia; de hecho, su uso se está generalizando cada vez más dentro de las aplicaciones tradicionales compitiendo con el hormigón convencional, para cualquier tipo de resistencia.

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