Download - Manual Rehabilitacion de Estructuras Hormigon Reparacion Refuerzo

beroamérica posee una infraestructura que se está degradando a grandes pasos por efecto del medio ambiente, por diseño equivocado y detalles insuficientes, por problemas congénitos de supervisión ineficaz durante su construcción, por ausencia de mantenimiento y, principalmente, por la edad de las obras construidas hace

años y que vienen sirviendo a nuestra sociedad a lo largo del tiempo.

Este no es un problema aislado de Iberoamérica, sino que también representa unaimportante inversión en los países desarrollados en los últimos 15 a 20 años. Se trata de mantener el patrimonio construido, y además hacerlo de forma consciente, económica y durable. Las últimas estadísticas demuestran que en Estados Unidos más del 31% de la inversión total en construcción civil, es destinada a obras de rehabilitación y no debe de ser diferente de otros países aunque no se disponga, aún, de estadísticas confiables.

Por otra parte, dentro de las diversas materias de la ingeniería tales como diseño, materiales, estabilidad, patología, la rehabilitación quizás sea una de las más retrasadas.No se conoce el material adecuado, ni los mejores procedimientos; tampoco haydocumentos normativos en cantidad y calidad suficientes para ayudar a los responsablespor las tareas de mantenimiento y rehabilitación.

La rehabilitación de estructuras de hormigón armado y protendido es una actividadcompleja que exige un conocimiento profundo del comportamiento de los materiales y delas técnicas ejecutivas. Realizar con suceso una reparación, una protección o un refuerzo estructural representa, en general, un nuevo desafío para los ingenieros y arquitectos.

Siendo la ingeniería una disciplina milenaria, mucho de la práctica constructiva en obrasciviles resulta de la acumulación de experiencias anteriores, en las cuales hubo un cierto suceso. Ocurre que esa experiencia anterior ha sido adquirida a través de la observación del comportamiento de obras nuevas, de obras en fase de construcción o de terminación. Esa experiencia acumulada, sin embargo, no sirve para unir hormigón viejo, endurecido odeteriorado a hormigones nuevos, para entender el proceso de protección de un inhibidorquímico de corrosión de armaduras, para ayudar en la unión de epóxi a hormigones, parallenar vacíos sin retracción, para reforzar una viga a cortante, solo por citar algunasactividades típicas de rehabilitación de estructuras.

Por otro lado, las actividades de operación y mantenimiento de estructuras de hormigón han sido relegadas a un segundo plano debido a una errónea presunción de que loshormigones son eternos. Los currículos de las escuelas de ingeniería aún son tímidos y la mayoría no incluyen los conceptos y las prácticas básicas de inspección, diagnóstico,estudio de alternativas y proyecto de intervención. Modelos de cuantificación y previsión de vida útil de estructuras vienen siendo introducidas en la normalización internacional a partir de la última década y aún dejan mucho que desear.

Sin experiencia anterior acumulada y sin una formación académica sólida y actualizada elresultado ha sido decepcionante; la durabilidad y desempeño de obras antiguas y nuevas y de las propias intervenciones en obras precozmente deterioradas han sido efímeras con costos elevados e intervenciones repetitivas y frecuentes.

Esta situación, que es mundial, ha causado aprehensión en los países desarrollados y con mayor número de obras en edad avanzada. La Comunidad Europea y los Estados Unidoshan destinado montos significativos de los recursos disponibles para investigación en construcción civil al área de patología y rehabilitación de estructuras. En los Estados Unidos es conocido el programa SHRP Strategic Highway Research Program promovidopor la National Science Foundation después del análisis del NMAB-437 en el “Report on Concrete Durability: A Multibillion-Dolar Opportunity” publicado en 1987. De este informehan derivado expresivas inversiones en un plazo de más de diez años, reuniendoUniversidades y Centros de Investigación en la búsqueda de un correcto diagnóstico delos problemas de deterioro natural y precoz de las estructuras de hormigón para viabilizar soluciones seguras y durables.

También en Europa, más recientemente, en el nuevo milenio, fue iniciada la European Thematic Network on Concrete Repair liderada por el BRE en Inglaterra, cuyo principalobjetivo es introducir el concepto de desempeño y vida útil como instrumento de

PROLOGO

I

Página 1 de 3PROLOGO

23/03/05file://C:\Manual%20de%20Rehabilitacion%20de%20Estructuras%20de%20Hormigon\HT...

evaluación de las soluciones de intervención, reuniendo varios centros de investigación, el sector productivo y de consultoría de diferentes países europeos.

La necesidad de unir esfuerzos, conocimientos y experiencias disponibles en centros deinvestigación, de profesionales y también del sector productivo (fue a determinante) determinó la formación de la Red Rehabilitar, que dio inicio a sus trabajos en abril del 2000 en la ciudad de Santiago, Chile. En dicha ocasión reunió delegados representantes de varios países Iberoamericanos que acordaron compartir sus conocimientos yexperiencias para la elaboración de un Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón con prácticas, materiales y condiciones propias y comunes a esos países.

Ese intercambio y reunión de forma organizada del conocimiento, ha sido sistemáticamente realizado en los últimos 4 años a través de encuentros anuales y plenarios de los delegados, reuniones parciales y mucho dialogo vía Internet. Uno de los productos de ese conocimiento y trabajo realizado es este Manual. Para la transferenciadel conocimiento, la Red Rehabilitar también ha realizado la formación de profesionales y la divulgación de actividades a través de cursos, conferencias y la participación en eventos nacionales e internacionales. Actividades de esa naturaleza fueron realizadas enlos doce países participantes involucrando alrededor de 521 participantes.

Programas como el de la Red Rehabilitar, que apoya económica, logística, técnica y científicamente, hace posible acercamientos entre los diferentes países contribuyendo sobremanera a:

Conocer mejor el problema en las comunidades de los países participantes

La formación de recursos humanos capacitados para hacer frente al problema

La vinculación con Asociaciones importantes, líderes en el tratamiento del problema para que, conjuntamente, lleguen sus resultados a los usuarios debidos

Despertar interés y conciencia, con el peso y el prestigio de la Red y del CyTED, entre cuerpos colegiados, CONACYT, sector empresarial y sector gobierno.

El trabajo presentado es resultado de la contribución voluntaria de los mayores expertos Iberoamericanos en rehabilitación de estructuras de hormigón. Reunidos bajo el auspiciodel importante CYTED, Programa Ibero Americano de Ciencia y Tecnología para elDesarrollo, idealizado y gestionado por España desde fines de la década de 80, con apoyo de las CONACYTs de todos los países Iberoamericanos.

Especialmente, en este caso la Red Rehabilitar “Rehabilitación de Estructuras deHormigón – Reparación, Refuerzo y Protección”, tiene destacado aporte presupuestariodel Consejo Superior de Investigación Científica CSIC de España y del Consejo Nacional de Desenvolvimiento Científico e Tecnológico CNPq de Brasil.

La Red Rehabilitar es parte del SubPrograma XV Corrosión e Impacto Ambiental sobre losMateriales, y se compone de 12 delegados representantes de Argentina, Bolivia, Brasil,Chile, Colombia, Cuba, España, México, Perú, Portugal, Uruguay y Venezuela. Además deesos responsables directos por la redacción de este Manual, muchos otros expertos -másde 50-, han intervenido y aportado su experiencia y conocimiento a través de suparticipación en las llamadas Redes Rehabilitar nacionales, que reúnen los expertos decada país con la intención de difundir ese trabajo y a la vez, construirlo mejor.

Este Manual, producto final de este grupo, ha logrado alcanzar el objetivo principal deesta Red Rehabilitar que fue transformar el conocimiento existente y disperso sobremateriales y técnicas de intervención en estructuras de hormigón para corrección deproblemas patológicos, en un Manual práctico y objetivo que pueda ser utilizado por el medio técnico de forma general e irrestricta.

En este Manual, el profesional del área puede encontrar la mayoría de las respuestas asus preguntas sobre qué acciones considerar en los trabajos de rehabilitación; cómo elaborar un primer diagnóstico de los problemas; que analizar para elegir la mejor solución; cuales son los materiales y sistemas de rehabilitación; como proceder parapreparación y limpieza del substrato; cuales son los procedimientos correctos dereparación en general, de protección de armaduras y de refuerzo estructural; comopresupuestar los trabajos; como implantar un sistema de control de calidad y criterios derecepción. Finaliza presentando un glosario de términos técnicos y una relación completa de publicaciones relacionadas al tema para facilitar la vida de aquellos que desean seguirprofundizando sus conocimientos.

Cada capítulo presentado aquí pasó por un proceso de arbitraje de fondo y de forma duro



durante estos últimos años, en cada una de las reuniones plenarias y también por Internet. Aunque bajo un formato general en la escritura de los capítulos, los autores han tenido la libertad de modificar su trabajo, de tal manera, que pudieran representar, de lamejor forma, su contribución. La organización final del Manual ha sido trabajo y responsabilidad de este Coordinador y de la Arquitecta Fernanda Pereira que desde elprincipio de la Red Rehabilitar ha formateado las directrices de cómo deberían ser presentados los textos, las figuras, las fotos, los gráficos, las tablas, aún que no siempre respetadas por la mayoría de los autores.

Cada capítulo es responsabilidad de sus autores en lo que respecta al contenido. La formaes de responsabilidad de los editores. Lo escrito en esos capítulos tampoco representa necesariamente los puntos de vista de las Instituciones a que pertenecen los autores nidel CYTED y CMPC. Debido al carácter de difusión que tiene esta obra, los autores quedan en la libertad de publicar sus resultados usando otro formato (y) ya sea parcial ocompleto, siempre y cuando aparezcan los créditos correspondientes a esta fuente.

De la misma forma, el uso correcto e inteligente de este Manual es un privilegio de losprofesionales que lo utilicen, mientras su uso inadecuado y las consecuencias desastrosasde eso no son de responsabilidad de los autores ni de los editores.

Agradecemos las contribuciones en críticas constructivas que puedan mejorar este trabajoy, en nombre de todos los miembros de la Red Rehabilitar, deseamos proficuas yduraderas rehabilitaciones.

São Paulo, Septiembre de 2003

Paulo Helene Fernanda Pereira

Editores



Introducción

AutoresPaulo Helene

Enio Pazini Figueiredo

l hormigón de cemento Portland ha probado ser el material de construcción mas adecuado para las estructuras, superando con grandes ventajas otras alternativasviables, coma madera, acero o albañilería.

Desde los inicios del empleo del hormigón armado, en mediados del siglo XIX, losedificios, las obras de arte, las carreteras, los canales, las presas y tantas otrasconstrucciones civiles en hormigón simple, armado o pretensado han resistido las másvariadas sobrecargas y acciones del medio ambiente.

No obstante el hormigón pudiera ser considerado un material prácticamente eterno -siempre que reciba un mantenimiento sistemático y programado - hay construcciones que presentan manifestaciones patológicas de significativa intensidad e incidencia,acompañadas de elevados costos para su rehabilitación. Siempre hay comprometimiento de los aspectos estéticos y en la mayoría de los casos, reducción de la capacidad resistente, pudiéndose llegar en ciertas situaciones, al colapso parcial o total de la estructura.

Ante estas manifestaciones patológicas se observa en general una actitud inconsecuente,que conduce en unos casos a simples reparaciones superficiales, y en otros ademoliciones y refuerzos injustificados. Ninguno de los dos extremos es recomendable,principalmente con la existencia hoy en dia de conocimiento tecnológico y gran cantidad de técnicas y productos desarrollados específicamente para solucionar problemas patológicos, conforme algunos ejemplos presentados en las fotos 1, 2, 3 y 4.

Considerando el grado actual de conocimiento de los procesos y mecanismos destructivos que actúan sobre las estructuras y considerando la gran evolución tecnológica experimentada en estos últimos años - con el desarrollo de equipos y técnicas de observación de las estructuras - es posible diagnosticar con éxito la mayoría de los problemas patológicos.

Este Manual de Reparación, Refuerzo y Protección de las estructuras de hormigón, fue elaborado voluntariamente, por los mayores expertos del tema en Ibero America, paraservir de guía técnica que proporcione la solución a la mayoría de los problemas queenfrentan los arquitectos e ingenieros en su trabajo de diseñar, construir, diagnosticar,supervisar y conservar las obras civiles, en definitiva, mantener el patrimonio construidoen nuestros países.

No obstante, no pretende despreciar la importancia del especialista en patología, que esquien formula el diagnóstico correcto del problema - clave del éxito de la rehabilitación -ni desea prescindir de los controles de calidad durante la ejecución propiamente dicha, que deben ser efectuados por equipos multidisciplinarios de laboratorios de ensayos ycontroles.

Eso significa decir que este Manual debe ser utilizado y consultado por profesionalesresponsables que conozcan del tema o se asesoren de expertos para efectivamente tenerel mejor resultado en sus intervenciones en estructuras de hormigón que necesitenmantenimiento, correcciones, refuerzos o protecciones al principio o a lo largo de su vidaútil.

E

Página 1 de 12Introducción


Foto 1. Ruptura de columna de puente vial por corte debido a empuje ocasionado por

deslizamiento de tierra (Curitiba, Paraná, Brasil)

Para acertar un lenguaje merece la pena recordar que la Patología puede ser definida como la parte de la Ingeniería que estudia los síntomas, los mecanismos, las causas y los orígenes de los defectos de las obras civiles, o sea, es el estudio de las partes quecomponen el diagnóstico del problema.

A la Terapia le corresponde el estudio de la corrección y la solución de estos problemas patológicos o incluso los debidos al envejecimiento natural. Para obtener éxito en lasmedidas terapéuticas, de corrección, reparación, refuerzo o protección es necesario que no solo el estudio precedente, es decir el diagnóstico de la cuestión, haya sido biendefinido mas principalmente que se conozca muy bien las ventajas y las desventajas demateriales, sistemas y cada uno de los procedimientos de rehabilitación de estructuras de hormigón, pues a cada situación particular hay una alternativa mejor de intervención.

Foto 2. Corrosión de armaduras por cloruros en apoyo de puente rodoviario de hormigón en zona marítima (Recife, Pernambuco, Brasil)



Foto 3. Intervención inadecuada, en la cara inferior de losa, agravando aun más el problema inicial Colector de

Aguas Servidas y Pluviales (Montevideo, Uruguay)

Foto 4. Corrosión de cables galvanizados postensado en vigas longitudinales de la superestructura de puente vial (Maldonado, Uruguay)

Un diagnóstico adecuado y completo será aquel que esclarezca todos los aspectos del problema, o sea:

Síntomas

Los problemas patológicos, salvo raras excepciones, presentan manifestacionesexternas características, a partir de las cuales se puede deducir cual es la naturaleza,el origen y los mecanismos de los fenómenos involucrados, así como estimar sus probables consecuencias. Estos síntomas, también denominados lesiones, daños, defectos o manifestaciones patológicas, pueden ser descritos y clasificados, orientandoun primer diagnóstico, a partir de detalladas y experimentadas observaciones visuales.

El Capítulo 2 de este manual, que presenta una guía para el diagnóstico y corrección de los problemas, indica la correspondiente manifestación típica y especula sobre losposibles diagnósticos.

Los síntomas más comunes, de mayor incidencia en el hormigón son las fisuras, las eflorescencias, las flechas excesivas, las manchas en el hormigón arquitectónico, lacorrosión de las armaduras, las oquedades superficiales o cucarachas del vertido, osea segregación de los materiales constituyentes del hormigón.

Conforme se presenta en la Figura 1, ciertas manifestaciones tienen elevada incidencia



- como las manchas superficiales - sin embargo, desde el punto de vista de lasconsecuencias con relación al comprometimiento estructural y al costo de corrección del problema, una fisura de flexión o la de corrosión de las armaduras pueden ser mássignificativas y más graves que otras.

Mecanismo

Todo problema patológico, llamado en lenguaje jurídico de vicio oculto o vicio de construcción o daño oculto, ocurre a través de un proceso, de un mecanismo. Por ejemplo: la corrosión de las armaduras en el hormigón armado es un fenómeno de naturaleza electroquímica, que puede ser

Figura 1. Distribución relativa de la incidencia de las manifestaciones patológicas en estructuras de hormigón arquitectónico.

acelerado por la presencia de agentes agresivos externos, del ambiente, o internos,incorporados al hormigón.

Por ejemplo, para que la corrosión se manifieste es necesario que haya oxígeno (aire), humedad (agua), y el establecimiento de una célula de corrosión electroquímica (heterogeneidad de la estructura), que solamente ocurre después de la despasivación de la armadura conforme se presenta en la Figura 2.

Figura 2. Célula de corrosión electroquímica en el hormigón armado

Conocer el mecanismo del problema es fundamental para una terapia adecuada. Esimprescindible saber por ejemplo, si es necesario limitar las sobrecargas o cimbrar laestructura antes o mismo durante él refuerzo de vigas cuando las fisuras sonconsecuencias, por ejemplo, del momento flector. En este caso no basta con lainyección de las fisuras, pues estas podrían aparecer nuevamente en posiciones muypróximas a las iniciales.

Origen

7%

10%

20%

20%

21%

22%

123456

- Degradación química- Flechas- Oquedades- Corrosión de armaduras- Fisuras activas o pasivas- Manchas Superficiales



El proceso de construcción y uso puede ser dividido en cinco grandes etapas: planeamiento, proyecto, fabricación de materiales y elementos fuera de la obra,ejecución propiamente dicha a pie de obra, y uso; esta última etapa más larga en el tiempo, involucra la operación y mantenimiento de las obras civiles conforme se presenta en la Figura 3.

Si por un lado las cuatro primeras etapas representan un período de tiempo relativamente corto - en general menos de dos años - por otro lado, las construcciones deben ser utilizadas durante períodos largos - en general más de cincuenta años para edificaciones y más de doscientos para presas y obras de arte de importancia social.

Figura 3. Etapas de producción y uso de las obras civiles

Los problemas patológicos sólo se manifiestan durante la construcción o después de la ejecución propiamente dicha, última etapa de la fase de producción. Normalmente ocurren con mayor incidencia en la etapa de uso. Ciertos problemas como por ejemplolos resultantes de las reacciones álcali-árido, sólo aparecen con intensidad después de más de seis años. Hay casos de corrosión de armaduras en losas de entrepisos de apartamentos que se manifestaron intensamente inclusive con el colapso parcial,solamente después de trece años de uso del edificio.

Un diagnóstico adecuado del problema debe indicar en que etapa del proceso constructivo tuvo origen el fenómeno. Por ejemplo, una fisura de momento flector en vigas, tanto pudo ser por un diseño inadecuado, como por la calidad inferior del acerousado; tanto por la mala ejecución con un hormigón de resistencia inadecuada, como por la mala utilización que se hace del elemento, con la colocación sobre la viga, de cargas mayores a las previstas inicialmente. Para cada origen del problema existe laterapia más adecuada, aunque el fenómeno y los síntomas puedan ser los mismos.

Cabe resaltar que la identificación del origen del problema permite también identificar, para fines judiciales, quién cometió la falla. Así, si el problema tuvo origen en la fase de proyecto, el proyectista falló; cuando el origen está en la calidad del material, fue el fabricante quien falló; si en la etapa de ejecución, se trata de falla de la mano de obra y la fiscalización o la constructora fueron omisas; si en la etapa de uso, la falla es de operación y manutención.

Un elevado porcentaje de las manifestaciones patológicas tiene origen en las etapas de planeamiento y proyecto, como se muestra en la Figura 4. Las fallas de planeamientoy proyecto son en general más graves que las fallas de calidad de los materiales o de mala ejecución. Es siempre preferible invertir más tiempo en el detallamiento del diseño de la estructura, que por falta de previsión, tomar decisiones apresuradas y adaptadas durante la ejecución.

Materiales

Fabricante de Materiales o Componentes Industrializadas

Promotor

Planos Uso

Propietario

Constructor

Ejecución

Proyectista

Diseño Ejecutivo

SATISFACER AL USUARIO

P r o d u c c i ó n

++++ ++++ ≅≅≅≅ 50 años ≅≅≅≅ 2 años

U s o



Figura 4. Origen de los problemas patológicos con relación a las etapas de producción y uso de las obras civiles

Causas

Los agentes causantes de los problemas patológicos pueden ser varios: cargas, variaciones de humedad, variaciones térmicas intrínsecas y extrínsecas al hormigón, agentes biológicos, incompatibilidad de materiales, agentes atmosféricos y otros.

En el caso de una fisura en viga por la acción de momentos flectores, el agente causante es la carga - si no hubiera carga, no habría fisura - cualquiera que fuera el origen del problema. En el caso de fisuras verticales en vigas pueden ser los agentescausantes tanto las variaciones de humedad - retracción hidráulica por falta de curado - como gradientes térmicos resultantes del calor de hidratación del cemento, o movimientos térmicos resultantes de variaciones diarias y anuales de la temperatura ambiente. Evidentemente, a cada causa corresponderá una terapia más adecuada y más duradera.

Consecuencias y oportunidad de la intervención

Un buen diagnóstico se completa con algunas consideraciones sobre las consecuencias del problema en el comportamiento general de la estructura, o sea, un pronóstico de la cuestión. De forma general acostumbrase a separar las consideraciones en dos tipos: las que afectan las condiciones de seguridad de la estructura (asociadas alestado límite último) y las que componen las condiciones de higiene, estética, etc., o sea, las denominadas condiciones de servicio y funcionamiento de la edificación (asociadas a los estados límites de utilización.

Foto 5. Rehabilitación de estructura de hormigón dañada por corrosión de armadura debido a la carbonatación (São Paulo, Brasil)

4% 10%

18%

28%

40%

PlaneaciónUsoMaterialesEjecución Proyecto



En general los problemas patológicos son evolutivos y tienden a agravarse altranscurrir el tiempo, además de arrastrar otros problemas asociados al problema inicial. Por ejemplo: una fisura de momento flector puede dar origen a la corrosión de las armaduras; flechas excesivas en vigas y losas pueden conducir a fisuras enparedes y deformaciones en pisos rígidos apoyados sobre elementos flexionados (vide fotos 5 y 6)

Se puede afirmar que las correcciones serán más durables, más efectivas, más fáciles de ejecutar y mucho más económicas, cuanto antes fuera ejecutado la intervención. La demostración más expresiva de esta afirmación es la llamada “ley de Sitter” que prevé los costos crecientes según una progresión geométrica.

Foto 6. Corrosión de armaduras por acción de cloruros en puente viario (Mongagua, Brasil)

Dividiendo las etapas constructivas y de uso en cuatro períodos, correspondientes al de diseño, al de ejecución propiamente dicha, al del mantenimiento preventivo efectuado antes de los cinco primeros años, y al del mantenimiento correctivo efectuado posterior al surgimiento de los problemas, a cada uno corresponderá un costo que sigue una progresión geométrica de razón cinco, conforme presentado en la Figura 5.

Figura 5. Ley de evolución de los costos, ley de Sitter (Sitter, 1984 CEB RILEM)

Una interpretación adecuada de cada uno de estos períodos o etapas de obra puede ser la que sigue:

Proyecto: toda medida tomada en el ámbito de diseño con el objetivo de aumentar la protección y durabilidad de la estructura, por ejemplo, aumentar el espesor delrecubrimiento de la armadura, reducir la relación agua / cemento del hormigón, especificar tratamientos protectores superficiales, escoger detalles constructivosadecuados, especificar cementos, aditivos y adiciones con características especiales y otras, implica un costo que podemos asociar al número 1 (uno).

Ejecución: toda medida fuera del proyecto, tomada durante la ejecución propiamente dicha, incluyendo en ese período la obra recién construida, implica un costo 5 (cinco) veces superior al costo que se hubiese ocasionado si esta medida hubiera sido tomada



en el ámbito de diseño, para lograr el mismo “grado” de protección y durabilidad de la estructura. Un ejemplo típico sería la decisión en obra de reducir la relación agua / cemento para aumentar la durabilidad del hormigón y la protección de las armaduras. La misma medida tomada durante el proyecto permitiría el redimensionamiento automático de la estructura, considerando un hormigón de resistencia a compresión más elevada, de menor módulo de deformación, de menor deformación lenta y de mayores resistencias a bajas edades. Estas nuevas características del hormigón traerían la reducción de las dimensiones de los elementos estructurales, ahorros en encofrados, reducción de cuantía de acero, reducción de volúmenes y peso propio, etc. Esta medida tomada en obra, a pesar de ser eficaz y oportuna desde el punto de vistade la durabilidad, ya no propicia alteraciones que mejoren los elementos estructuralesque fueron antes definidos en el diseño estructural y por lo tanto puede representar un costo 5 veces mayor.

Mantenimiento preventivo: toda medida tomada con antelación y previsión, durante el periodo de uso y mantenimiento de la estructura, puede ser asociada a un costo 5(cinco) veces menor que aquel necesario para la corrección de los problemas generados a partir de una intervención no prevista tomada ante una manifestación explícita e irreversible de patología. Al mismo tiempo estará asociada a un costo 25 (veinticinco) veces superior a aquel que habría ocasionado una decisión de proyecto para la obtención del mismo “grado” de protección y durabilidad de la estructura. Como ejemplo puede ser citado la eliminación del moho ácido y la limpieza de la fachada, estucamiento y reestucamiento de las superficies a vista, pinturas conbarnices hidrofugantes, renovación y construcción de “brise soleil”, goteras, pretiles y otras medidas de protección.

Mantenimiento correctivo: corresponde a los trabajos de diagnóstico, pronóstico, reparación y protección de las estructuras que ya presentan manifestaciones patológicas, o sea, corrección de problemas evidentes. A estas actividades se les puede asociar un costo 125 (ciento y veinticinco) veces superior al costo de lasmedidas que podrían haber sido tomadas en el ámbito de proyecto y que redundarían en un mismo “grado” de protección y durabilidad que se estime de la obra a partir dela corrección.

Según SITTER, colaborador del fib (CEB-FIP), autor de esta ley de costos tan ampliamente citada en bibliografías específicas del área, aplazar una intervención significa aumentar los costos directos en progresión geométrica de razón 5 (cinco), lo que torna aún más actual el conocido refrán popular “no dejes para mañana lo que puedes hacer hoy”, por cinco a ciento y veinte cinco veces menos.

Terapia

Las medidas terapéuticas de corrección de los problemas pueden tanto incluir pequeñas reparaciones localizadas, como una recuperación generalizada de la estructura, o refuerzos de los cimientos, columnas, vigas o losas. Es siemprerecomendable, que después de cualquiera de las intervenciones citadas, sean tomadas medidas de protección de la estructura, con la implantación de un programa de mantenimiento periódico. Este programa de mantenimiento debe tener en cuenta la vida útil prevista, la agresividad de las condiciones ambientales de exposición y la naturaleza de los materiales, y medidas protectoras adoptadas.

Procedimiento

La selección de los materiales y la técnica de corrección a ser empleada depende del diagnóstico del problema, de las características de la zona a ser corregida y de las exigencias de funcionamiento del elemento que va a ser objeto de la corrección. Por ejemplo: en los casos de los elementos estructurales que necesitan ser colocados encarga después de algunas horas de la corrección puede ser necesario y conveniente, utilizar sistemas de base epoxi o poliéster. En los casos de plazos algo más prolongados (días), pudiera ser conveniente utilizar morteros y grauting de base mineral, y en condiciones normales de solicitación (después de veintiocho días) los materiales podrían ser morteros y hormigones correctamente dosificados (vide foto 7 y 8)



PROYECTO O DISEÑO DETALLADO DE LA INTERVENCIÓN

Se considera que el proyecto o el diseño detallado de una intervención es la principal clave de suceso de una rehabilitación de estructuras de hormigón.

A título de ejemplo, un correcto diseño o proyecto detallado de intervención deberíaconsiderar las siguientes etapas:

1 INTRODUCCIÓN

2 SERVICIOS

2.1 Reparaciones localizadas

! Localización y definición de las áreas para muestreo ! Retiro de las armaduras de piel ! Escarificación del hormigón y delimitación con disco de corte ! Limpieza de las armaduras ! Reconstitución de la sección de la estructura

2.2 Reparación superficial

! Preparación del substrato ! Acabado de la reparación ! Curado

2.3 Reparación profunda

! Encofrado ! Saturación del substrato ! Reconstitución de la sección ! Desmolde, retirada del encofrado y terminación de la reparación ! Curado

3 MATERIALES DE REPARACIÓN Y SISTEMAS DE PROTECCIÓN

3.1 Mortero de Reparación

! Especificaciones técnicas ! Control de recepción ! Acopio ! Cuidados en el manejo, mezcla y preparación

3.2 Graute

! Especificaciones técnicas ! Control de recepción ! Acopio ! Cuidados en el manejo, mezcla y preparación

4 EQUIPAMIENTOS

4.1 Disco de corte para hormigón 4.2 Demoledor mecánico

Foto 7. Reparación localizada en viga de fachada

dañada por corrosión de armadura debida a la carbonatación (Mérida, México)

Foto 8. Reparación localizada en base de pilar dañado por corrosión de armadura debida a

cloruros(La Habana, Cuba)



4.3 Chorro de agua 4.4 Chorro de agua con arena 4.5 Chorro de aire 4.6 Pulverizador de agua 4.7 Mezclador de mortero 4.8 Mezclador de graute 4.9 Pulverizador para hidrofugante

5 MANO DE OBRA

5.1 Distribución de las etapas del servicio 5.2 Responsabilidades, cargo y calificación de los profesionales

! Ingeniero ! Encargado General ! Encargado de los servicios ! Encargado de la escarificación y preparación del substrato ! Encargado de la terminación de la reparación ! Encargado del tratamiento superficial ! Encargado de la aplicación del sistema de protección ! Encargado de los procedimientos especiales ! Técnico ! Demás profesionales

6 LICITACIÓN

6.1 Planilla de cuantitativos de los servicios 6.2 Elementos para licitación

Servicios

En esta sección se presentan los tipos y las especificaciones para la realización de los servicios de reparación localizada, tratamiento de fisuras, regularización de juntas y protección del hormigón.

Considerando el diagnóstico y el pronóstico de las manifestaciones patológicas y las recomendaciones dadas en la primera fase de los trabajos, se define que:

! las reparaciones debido a las armaduras corroídas, a los nidos de hormigonado y desniveles, serán hechos localizadamente;

! las juntas de hormigonado serán desbastadas y reparadas, en caso necesario; ! el tratamiento y protección de toda la superficie aparente del hormigón, será

especificado con el objetivo de impedir el acceso de dióxido de carbono, oxigeno y agua, frenando el avance del frente de carbonatación y demás factoresresponsables por el inicio y propagación de la corrosión de la armadura y por lalixiviación de la superficie;

! el tratamiento superficial y la protección del hormigón aparente no debe alterar el aspecto visual de la edificación

Materiales de reparación y sistema de protección

En esta sección son presentadas las características y propiedades básicas de los materiales que deben ser empleados en los servicios de reparación y protección. Podráser empleado cualquier material dentro de aquellos disponibles en el mercado, a pesarque las características especificadas en este proyecto correspondan a productos ya consagrados por el medio técnico y con eficacia comprobada en condiciones semejantes de aplicación y exposición. La calidad de los materiales y sistemas es deresponsabilidad de los fabricantes y proveedores que deben garantirla formalmente.

Para cada material y sistema son abordados los siguientes tópicos principales:

! Especificaciones técnicas: Se hace una descripción sucinta del material, presentando-se la composición básica y estableciéndose requisitos mínimos de caracterización y desempeño.

! Control de recepción: Se definen los parámetros y ensayos para control derecepción de los materiales, estableciéndose los criterios deaceptación/devolución, tamaño de los lotes y formas de muestreo



! Acopio: Se indican los cuidados que deben ser tomados en el acopio de losmateriales.

! Cuidados en el manejo, mezcla y preparación: Son descriptos los procedimientos que deben ser tomados durante el manejo, mezcla ypreparación de los materiales, visando la obtención de sus mejores características por la obediencia de los aspectos funcionales y de seguridad

equipamientos

En este apartado se presentan los equipamientos básicos necesarios para la ejecución de los servicios de reparación y protección de hormigón armado. Se indica el uso y las principales características técnicas requeridas para el adecuado empleo de losequipamientos.

mano de obra

En esta sección se presenta una “orientación” para distribución de los equipos ecalificación de la mano de obra para la ejecución de los servicios de reparación yprotección de las estructuras de concreto armado, teniendo como principales objetivoslos de facilitar el control de ejecución y garantizar la mayor calidad de los servicios. Así como las responsabilidades del personal incluyendo la Fiscalización.

licitación

En esta sección se presentan subsidios básicos para la elaboración del Edital de Licitación por el Interesado, siendo detalladas las planillas con las estimativas de loscuantitativos de los servicios de rehabilitación de la estructura.

CONTENIDO DE ESTE MANUAL En el Capitulo 1 se presentan, de forma amplía incluyendo los conceptos de durabilidad yvida útil, el conjunto de las acciones que actúan sobre las estructuras de hormigón durante su existencia, considerando cargas y acciones ambientales.

El Capitulo 2 fue organizado de forma tal que ayude en la elaboración del diagnóstico ante las manifestaciones patológicas usuales, indicando también las alternativas masadecuadas para la corrección de los problemas. Por tratarse de una orientación general, evidentemente no fue posible analizar aspectos específicos de un determinado problema u obra, que deberán ser tratados en sus particularidades por el experto responsable.

El tema del Capítulo 3 es la orientación para la selección de la intervención que provee laspautas más importantes que deben de ser llevadas en cuenta durante la elección de unasolución.

En el Capitulo 4 se presenta una descripción general de la naturaleza de los principales materiales y sistemas utilizados en reparaciones, refuerzos y protección de estructuras dehormigón. Al final se resumen los productos existentes, describiéndose sus característicasprincipales y usos recomendados, con el objetivo de auxiliar a los profesionales en la selección del producto o sistema mas adecuado para una determinada situación. Cabesiempre recordar, que para un mismo problema patológico puede haber más de una solución.

Los procedimientos para la reparación y limpieza del sustrato se presentan en el Capitulo 5. Se considera conveniente destacar la importancia de estos procedimientos, no-solo porque influyen en el proceso de la rehabilitación, sino también porque muchas veces noson del conocimiento de los profesionales. En este capítulo son descritos los proce-dimientos para la eliminación de grasas, descontaminación del sustrato, limpieza deplacas metálicas o quema controlada de la superficie del hormigón.

En el Capitulo 6 se presentan los procedimientos usuales para reparar estructuras dehormigón. Por razones didácticas las correcciones fueron presentadas considerándose apenas un problema patológico. En la práctica, la recuperación de una estructura dete-riorada puede abarcar un número elevado de problemas y alternativas de soluciones, y por lo tanto, para encontrar la solución adecuada será necesario consultar varios puntos, conciliando de manera planificada e inteligente cada uno de los procedimientos indicados.

En el Capítulo 7 se presentan las alternativas posibles de intervención en estructuras



dañadas por corrosión de armaduras, discutiéndose las ventajas y desventajas de cada una de ellas.

El Capítulo 8 esta totalmente dedicado a presentar soluciones de refuerzo de estructuras de hormigón, discutiendo en separado los refuerzos más comunes a columnas, losas, vigas y paredes de hormigón.

El Capitulo 9 describe los mecanismos de degradación de la superficie del hormigón, la naturaleza y característica de los principales productos que se utilizan para la protección de estas superficies, así coma las técnicas de aplicación y los parámetros para el mantenimiento preventivo y correctivo de las fachadas, pisos y demás superficies expuestas de hormigón, el llamado hormigón arquitectónico. Se presenta también una discusión teórico-practica de como puede ser planificada una corrección de los problemas patológicos derivados de la corrosión de las armaduras, que a su vez es actualmente, lamanifestación de mayor incidencia en las obras y sin duda, una de las más costosas intervenciones en obras terminadas.

En el Capítulo 10 el especialista podrá consultar la lista mas completa de composición de precios unitarios de los 80 principales procedimientos de rehabilitación de estructuras. Con esta contribución la Red Rehabilitar espera estar contribuyendo para valorar y uniformizar los trabajos de rehabilitación de estructuras a la vez que ayuda a todos a obtener una idea buena del presupuesto de una obra de rehabilitación de estructuras de hormigón.

En el Capítulo 11 se presentan los conceptos y la práctica con ejemplos de cómo implantar un sistema confiable de control de calidad en un servicio de rehabilitación deestructuras de hormigón. Considerando la deficiente cantidad y calidad de documentos normativos a respecto, se presentan también los criterios adecuados para recepción de materiales, sistemas, servicios y trabajos de rehabilitación de estructuras.

El Capítulo 12 presenta un primer esfuerzo de construcción de un glosario en el área de diagnóstico y rehabilitación de estructuras de hormigón.

El Manual concluye, reafirmando la importancia de que en todas las intervenciones hayaun proyecto o un diseño detallado de la solución y presentando la bibliografía básica recomendable para estudios de rehabilitación de estructuras de hormigón.



Acciones sobre las Estructuras de Hormignón

AutoresRaúl Husni

Alejandra BenítezAníbal ManzelliClaudio Macchi

Geraldine CharreauJorge Risetto

Luis Fernandez LucoNéstor Guitelman

Walter Morris

Introducción

as acciones que actúan sobre las estructuras son parámetros fundamentales a considerar en su diseño ya que inciden directamente en la Durabilidad, el Servicio, la Estabilidad y/o la Resistencia.

Por esta razón cuando nos encontramos frente a una deficiencia es esencial determinar lacausa que la origina, muchas veces asociada a mas de una acción.

Las acciones que actúan sobre una estructura pueden ser de origen Externo (E) o Interno (I) a ella, las que, generaran fenómenos o procesos de tipo Físico (F), Químico (Q), Mecánico (M) o Biológico (B) las que pueden afectar o limitar una o mas de las condiciones del comportamiento establecidas en el proyecto.

Las Acciones Externas pueden dividirse en:

a) Funcionales b) Ambientales

Las Acciones Internas pueden dividirse en:

c) Intrínsecas d) Inducidas o Impuestas

a) Acciones Externas - Funcionales

Son consecuencia de la existencia o del uso de la construcción y su manifestación genérica son las cargas equivalentes que consideramos actuando sobre las estructuras.

De acuerdo a su variación en el tiempo las dividimos en Estáticas o Dinámicas, en el primer caso consideramos que su variación es suficientemente lenta como para no afectarel comportamiento de la estructura, en el segundo no y consecuentemente hay que teneren cuenta el efecto que produce su variación.

Las cargas estáticas a su vez pueden ser:

!

CAPÍTULO 01

L

Página 1 de 64Acciones sobre las Estructuras de Hormignón


!

Ejemplos típicos:

Las cargas constantes o permanentes son aquellas que actúan generando fuerzas de aproximadamente igual magnitud durante toda la vida de la estructura, tales como el pesopropio de la estructura y los elementos fijos adosados a ella, contrapisos, paredes,solados, cielorrasos.

Como contrapartida las cargas variables son aquellas que pueden estar presentes o dejarde hacerlo pero siempre actuando aproximadamente en la misma posición, tal el caso de las sobrecargas o cargas útiles de los edificios de vivienda, depósitos, oficinas, empuje deterrenos, presión hidrostática.

Las cargas móviles también pueden o no actuar sobre las estructuras, pero cuando lo hacen ocupan distintas posiciones en las estructuras como el caso los puente grúa o los trenes de cargas ferroviarios.

A su vez las cargas dinámicas pueden ser:

!

! Instantáneas

Las cargas dinámicas periódicas son aquellas que repiten, en intervalos regulares de tiempo, la intensidad y el sentido de la fuerza que generan, por ejemplo las máquinas rotativas.

Las no periódicas precisamente se caracterizan por lo contrario y las cargas dinámicas instantáneas son aquellas que se aplican en forma repentina como puede ser el impacto deun vehículo o el golpe de un martinete.

Los fenómenos relevantes producidos por las aciones denominadas funcionales son engeneral de tipo mecánico, generando en la estructura solicitaciones, tensiones y deformaciones de distinto tipo, aunque además pueden estar asociados a otros fenómenos de carácter, Físico, Químico o Biológico.

Casos típicos de los fenómenos mecánicos son los que originan las cargas, las que en todas las variantes descriptas anteriormente actúan sobre las estructuras.

La combinación con otro tipo de fenómenos de podría ser:

! Físico, el desgaste sobre la superficie que ocasiona la circulación de personas, acción clasificada como cargas estáticas variables, o de los vehículos, clasificada como carga estática móvil.

! Químico, la degradación que se produce en el hormigón como consecuencia de la presencia de líquidos almacenados (cargas) que contengan ácidos.

! Biológico, el ataque que sufre el hormigón de una estructura destinada a transportar efluentes o contener abonos o materia orgánica en general.

b) Acciones Externas - Ambientales

Las acciones ambientales sobre las estructuras de hormigón están básicamente relacionadas con el entorno donde se encuentra implantada la construcción, sólido, líquidoo gaseoso y de su interacción con el medio circundante.



En algunos casos su acción es equivalente a una carga estática tal el caso del empuje del suelo, del agua en reposo, de la nieve o de las rocas, en otros a una carga dinámica generada por movimiento del aire, en particular las ráfagas de viento, o por el suelo, tal el caso de los sismos o del agua en movimiento como el caso de las olas.

En estos casos la acción depende no solo del fenómeno que se presenta, sino también de las características de la estructura.

De una u otra forma, cuando su acción se interpreta desde el punto de vista de las cargas,los fenómenos que se producen son del tipo mecánico, pero las acciones ambientales tienen además una importancia singular por que originan otros fenómenos que afectan el comportamiento, la apariencia, la durabilidad y muchas veces hasta la capacidad portantede las estructuras. Veremos los siguientes ejemplos:

! Físicos: Variación de temperatura, de humedad, Ciclos de congelamiento y deshielo, etc.

! Químicos: Carbonatación, lluvia ácida, ciclos de humedecimiento y secado, corrosión, ataque de ácidos, aguas blandas, residuos industriales, fuego, etc.

! Biológico: Microorganismos, algas, suelos y/o aguas contaminados, etc.

Todas las acciones mencionadas deberían estar asociadas de acuerdo a su probabilidad deocurrencia a las situaciones previstas en el diseño.

En ambos casos, Aciones Funcionales o Ambientales, pueden ocurrir hechos no previstos ocontemplados (Excepcionales o Accidentales) que en caso de actuar alterarían bruscamente el comportamiento de la estructura, tal el caso de explosiones, impacto deaviones, tornados, etc.

Una situación singular la constituyen las acciones que pueden generarse en la etapaconstructiva de una estructura, las que muchas veces no son contempladas o especificadasadecuadamente en el proyecto. Casos típicos son, para las estructuras que se construyenen el lugar, la remoción prematura de los puntales, y en las estructuras prefabricadas las solicitaciones que se generan durante el transporte y/o montaje.

En ambos casos suelen aparecer deficiencias o fallas que no responden a la respuesta de laestructura ya terminada bajo la acción de las acciones funcionales o ambientales.

Una situación equivalente se presenta cuando, aún habiendo proyectado y especificado correctamente la estructura para la vida útil prefijada, se cometen luego errores durante laejecución que malogran el objetivo prefijado.

Esto es particularmente frecuente y por esa razón analizaremos mas adelante alguno de los errores constructivos más comunes y sus consecuencias.

c) Acciones Internas - Intrínsecas

Son cambios volumétricos que se manifiestan y que tienen características propias según el tipo de hormigón utilizado, contenido y tipo de cemento, cantidad de aire incorporado, cuantías y tipo de armaduras, etc. y/o del proceso de su formación, curado, protección del viento, etc. los que de acuerdo a las restricciones internas o externas se traducen enesfuerzos o tensiones que pueden afectar la durabilidad y aún a llegar a modificar el comportamiento de la estructura.

Las manifestaciones típicas son:

! Asentamiento plástico ! Contracción plástica ! Contracción térmica inicial



! Contracción por secado ! Reacción álcali – sílice

d) Acciones Internas - Inducidas

Son deformaciones impuestas, algunas con el objetivo de mejorar el comportamientoestructural, ya sea en relación a su capacidad portante, la durabilidad o su condición de servicio, por ejemplo cuando se emplean las técnicas del pretensado o del postesado, en todas sus variantes externo, interno con o sin adherencia, otras se producen comoconsecuencia de movimientos en las fundaciones, fenómeno comúnmente conocido comoasentamiento del vínculo.

En algunos casos las deformaciones aparecen como consecuencia del comportamientoreológico del hormigón que aumenta su deformación en el tiempo bajo carga constante, fenómeno genéricamente conocido como fluencia del material y que en el caso de las estructuras armadas adquiere especial significación, por su comportamiento como conjunto estructural y como material compuesto.

Consideraciones Generales

Este es el esquema clasificación de las acciones que pueden actuar en una estructura de hormigón.

De acuerdo a su probabilidad de ocurrencia y de la confiabilidad que se establece para laestructura se deberá establecer un modelo de cargas equivalentes con sus correspondientes combinaciones y considerarse en el diseño.

Las acciones, que por su baja probabilidad de ocurrencia no se tiene en cuenta en lasverificaciones de los estados últimos las agrupamos bajo la denominación de accidentales o extraordinarias, las que de acuerdo a su magnitud pueden ocasionar graves daños a la estructura e incluso el colapso.

Las acciones accidentales en general obedecen a causas naturales, por lo que podrían considerarse dentro de las acciones ambientales, casos típicos son los huracanes, las aludes, las inundaciones y los sismos de carácter extraordinario, fenómenos que en algunos casos se pueden predecir pero que en general son difíciles de modelar y cuantificar.

Por su naturaleza, las acciones extraordinarias en cambio son prácticamente impredecibles en el momento en que pueden actuar sobre una estructura, si es que algunavez lo hacen en el lapso de su vida útil, y difíciles de establecer su acción equivalente. Ejemplos típico son los impactos de aeronaves, las acciones de guerra, un ataqueterrorista o las explosiones de distinto origen como ser por escape de gas, explosión decalderas etc.

Queda claro que si bien puede establecerse una clasificación primaria de las acciones, una misma acción puede responder a mas de un criterio de clasificación y estar o no, comprendidas dentro de las acciones que tomamos en cuenta en el diseño.

De hecho, por múltiples razones interesan particularmente analizar los fenómenos asociados a las acciones de mayor probabilidad de ocurrencia, que son los que en generalse tienen en cuenta en el diseño.

Muchas de las acciones son sencillas de evaluar, tal el caso de las cargas permanentes,otras están en general normalizadas con valores en general diferentes según los distintos países, como las sobrecargas de uso, la acción equivalente del viento, de la nieve o delsismo. Asi mismo por razones obvias las acciones ambientales están en relación directacon el lugar de implantación, y aún mas, del microclima particular que se puede generar



en circunstancias específicas.

Más allá de los valores en sí y de la gran cantidad de acciones posibles de actuar en una estructura, son varias las acciones de distinto origen que pueden originar deficiencias,fallas o degradaciones similares. Por ejemplo la que genera la contracción por secado, considerada una acción Interna - Intrínseca, y una variación térmica, considerada como acción Externa – Ambiental.

Foto 1. Muestra el colapso parcial de una construcción como consecuencia de un atentado terrorista.

Habrá que analizar detalles o singularidades que se presentan para individualizar a quefenómeno en particular corresponde a fin de conocer su origen y aplicar la medidacorrectiva adecuada.

Por esta razón y a los efectos de facilitar la comprensión del problema patológico y consecuentemente adoptar la solución apropiada, agruparemos los fenómenos típicos de acuerdo al origen de la acción o según la similitud de la respuesta de la estructura.

Fenómenos o problemas típicos:

1.1 Corrosión de armaduras 1.2 Acción de las cargas exteriores. Procesos mecánicos 1.3 Acción de los cambios de humedad y temperatura 1.4 Acciones que generan desintegración del concreto 1.5 Acciones inducidas 1.6 Fallas típicas del proceso constructivo 1.7 Acción Sísmica



Foto 2. Muestra el colapso de un depósito como consecuencia de las sobrecargas excesivas.

1.1 Corrosión de Armaduras

La corrosión de armaduras es un proceso electroquímico que provoca la degradación (oxidación) del acero en el hormigón. Los factores que afectan a este fenómeno están asociados fundamentalmente a las características del hormigón, al medio ambiente y a la disposición de las armaduras en los componentes estructurales afectados.

Los daños causados por corrosión de armaduras generalmente se manifiestan a través de fisuras en el hormigón paralelas a la dirección de los refuerzos, delaminación y/o desprendimientos del recubrimiento. En componentes estructurales que presentan unelevado contenido de humedad, los primeros síntomas de corrosión se evidencian por medio de manchas de óxido en la superficie del hormigón.

En la Foto 1.1.1 se presentan distintos casos de estructurales afectados por corrosión de armaduras.

Los daños por corrosión pueden afectar la capacidad portante de los componentesestructurales afectados, debidos fundamentalmente a la disminución de sección transversal de las armaduras, la pérdida de adherencia entre el acero y el hormigón y a la fisuración de éste. Así mismo, el progresivo deterioro de las estructuras por corrosión provoca desprendimientos de material que pueden comprometer la seguridad de personas.

En la Figura 1.1.1 se muestran en forma esquemática las fallas típicas observadas en vigas afectadas por distintos niveles de deterioro por corrosión de armaduras.

En la figura se presentan valores estimativas de disminución de sección transversal de armaduras (∆∅ ) para los cuales sería factible observar este nivel de deterioro asumiendo un hormigón de calidad estándar.



a) b) c)

Foto 1.1.1 Daños en estructuras de hormigón armado causados por corrosión. a) Corrosión por cloruros en fachada de edificio, b) Corrosión por carbonatación en estructura de hormigón armado, c) Corrosión por cloruros en pilote pretensado

1.1.1 El proceso de corrosión

La corrosión es un proceso que ocurre en fase acuosa, en el caso del hormigón armado, el fenómeno tiene lugar en la solución existente en los poros interiores.

El fenómeno se observa con frecuencia en hormigones de baja calidad, elaboradoscon altas relaciones agua – cemento y por consiguiente que presentan elevadaporosidad, así como en componentes estructurales afectados por humedad o ciclos de mojado.

Figura 1.1.1. Representación esquemática de las patologías típicamente observadas en vigas de hormigón armado afectadas por corrosión

La elevada alcalinidad que presenta la solución de los poros del hormigón (pH > 12/5) le provee al acero de un medio protector en el cual su velocidad de corrosión (VC) es prácticamente nula. Esta condición se denomina pasividad siendo que los valores de VC de las armaduras son inferiores a 1 µm/año. El estado pasivo de las armaduras puede perderse debido fundamentalmente a la acción de dos mecanismos; ataque por cloruros y pérdida de la alcalinidad en el hormigón.

1.1.2 Ataque por cloruros

La presencia de una concentración crítica (Cc) de iones cloruro en contacto con la superficie de la armadura provoca la despasivación del acero y la corrosión localizada de éste. El valor de Cc depende de diversos factores tales como: el pH,el contenido de aluminato tricálcico (C3A) en el cemento y en casos del contenido

de humedad en el hormigón.



El valor de contenido crítico de cloruros (expresado como cloruros totales o solubles en ácido) generalmente adoptado en la práctica es Cc = 0.4 % en peso respecto del contenido de cemento en el hormigón.

El ingreso de los iones cloruros al interior del hormigón puede deberse a la interacción con el medio ambiente, al empleo de sales para el deshielo o a la utilización de aditivos y/o agregado conteniendo este tipo de iones durante la elaboración del hormigón.

1.1.3 Pérdida de alcalinidad en el hormigón

La disminución del pH en el hormigón (pH ≤ 9), provoca la pérdida de la pasividad del acero. Este proceso puede ocurrir como resultado de la lixiviación de las sustancias alcalinas existentes en los poros del hormigón o bien debido al proceso de carbonatación. La carbonatación ocurre como resultado de la reacción química entre el hidróxido de calcio Ca(OH)2 y otros álcalis (Sodio y Potasio) presentes en

la solución de los poros con el dióxido de carbono (CO2) atmosférico.

Como resultado de esta reacción se forma carbonato de calcio (CaCO3) y se

acidifica el hormigón. Este fenómeno avanza hacia el interior del hormigón a una velocidad que es generalmente proporcional a t1/2, siendo t el tiempo.

El proceso de carbonatación ocurre con mayor rapidez en hormigones de baja calidad y en ambientes cuya humedad relativa varía entre 50 y 70 %.

Sin dudas, uno de los procesos de corrosión más difíciles de identificar y predecir en la práctica es el que ocurre ocasionalmente en el acero de alta resistencia utilizado en las estructuras de hormigón post y pretensadas.

Este fenómeno se denomina Corrosión Bajo Tensión –CBT y se caracteriza por ser de tipo localizado y no presentar pérdida de masa significativa. En consecuencia, la CBT puede provocar la falla de elementos estructurales sin que se observensignos visibles de corrosión en la estructura. El fenómeno esta asociado a laaparición de fisuras que se propagan con relativa rapidez, provocando una rotura de tipo frágil del material.

La susceptibilidad a la CBT depende en gran medida de la alcalinidad del hormigón y del contenido de iones cloruro.

Este fenómeno puede ocurrir en hormigones que presentan valores de pH < 12.8 y concentraciones de cloruros aún menores a los niveles establecidos como límite para el inicio de la corrosión del acero en el hormigón armado.

En consecuencia, los componentes estructurales construidos con hormigones debaja calidad, elaborados con aditivos que disminuyen su alcalinidad o expuestos aambientes con cloruros serán más propensos a presentar problemas de CBT.

1.1.4 Proceso de corrosión

Todo proceso de corrosión electroquímica requiere de la presencia de al menos cuatro elementos, a) un ánodo, donde ocurre la oxidación del acero, b) un cátodo, donde ocurre la reacción de reducción, c) un conductor eléctrico por donde circulan los electrones liberados en el ánodo y consumidas en el cátodo y d) un electrolito, donde ocurren dichas reacciones. En la Figura 1.1.2 se representaesquemáticamente el proceso de corrosión de armaduras en el hormigón.

Los productos de corrosión del acero ocupan un volumen que es varias veces



superior al del metal de origen. La acumulación de estos productos en la interface entre el acero y el hormigón genera tensiones de tracción en este último que provocan la fisuración y el posterior desprendimiento del recubrimiento.

Figura 1.1.2. Representación esquemática del proceso electroquímico de corrosión de las armaduras en el hormigón

El tiempo de aparición de fisuras depende fundamentalmente de la calidad y el espesor del recubrimiento de hormigón, así como del diámetro y la ubicación de la armadura y del tipo de producto de corrosión generado. A modo de ejemplo, una barra # 4 con un espesor de recubrimiento de aproximadamente 4 cm provocaráfisuras en el hormigón luego de producirse una disminución del 1 % en su sección transversal.

1.2 Acción de las Cargas Exteriores. Procesos Mecánicos

La acción de las cargas exteriores, como las definidas anteriormente, generan en elhormigón armado un estado tensional complejo. Si analizamos un elementocualquiera de una estructura de hormigón armado, comprobamos que cada una de sus secciones está sometida a una solicitación simple o, a una compuesta por varios tipos de solicitaciones simples. Las solicitaciones simples son las denominadas detracción, de compresión, de flexión, de corte y de torsión.

De existir alguna deficiencia en una estructura de hormigón armado, ésta se manifestará en la mayoría de los casos a través de una configuración de fisuras que dependerá del tipo de solicitación actuando en ese sector. Por lo tanto, lainterpretación de las fisuras observadas en una estructura de hormigón armado nos puede guiar, con cierta certeza, a encontrar las causas del problema (ver Figura 1.1.1y Figura 1.2.2 ).

En base a la experiencia adquirida, podemos afirmar que en general en pocasocasiones es una única causa el origen de un determinado problema estructural; en la mayoría de los casos, son varias las causas que lo generan.

Entre las causas más comunes y en general asociadas a un mayor compromiso estructural, están aquellas ligadas a las cargas exteriores. La deficiencia puede tener su origen en la etapa del proyecto, la construcción o la utilización, según veremos a continuación:

Errores de proyecto:



" Omisión de algún estado de carga. " Subvaluación de las acciones de las cargas. " Deficiencia en la combinación de los estados de carga. " Modelación errónea de la estructura resistente, tanto para cargas

estáticas como dinámicas.

Errores de ejecución:

" Cargas prematuras sobre la estructura. " Cargas no previstas en el proyecto. " Deficiencias en el transporte y/o montaje de elementos premoldeados.

Errores de utilización:

" Cargas no previstas o superiores a las de diseño " Cambios de uso que implican sobrecargas mayores. " Maquinarias o instalaciones que generan cargas dinámicas no previstas

En los puntos siguientes se analizan las configuraciones de fisuras generadas enestructuras de hormigón armado por distintas solicitaciones, ya sean simples o compuestas, que surgen como consecuencia de las acciones externas, funcionales oambientales, que se traducen en cargas (estáticas o dinámicas) que generan procesos mecánicos.

Figura 1.2.1 Representación esquemática de las patologías típicamente observadas en vigas de hormigón armado afectadas por corrosión



Figura 1.2.2

1.2.1 Tracción axial

Este tipo de solicitación es poco frecuente en elementos de hormigón armado y puede originar, si no se han realizado las verificaciones correspondientes a los estados últimos de utilización, a numerosas e importantes fisuras, de configuración perpendicular a las barras de acero principales (ver Figura 1.2.3 ). Estas fisuras se forman prácticamente en forma simultánea, atraviesan generalmente toda la sección del elemento estructural y suelen ubicarse en coincidencia con la posición de la armadura transversal, como pueden ser los estribos y la armadura de repartición.

El hormigón posee un buen comportamiento mecánico cuando está solicitado a la compresión pero no ocurre lo mismo si se lo solicita a la tracción. Las tensiones que puede resistir un hormigón traccionado están en el orden del 10 % de las de compresión. Por esta razón y por la dificultad en contar con un hormigón sin fisuras, se desprecia, en los cálculos de secciones de hormigón armado, la pequeña resistencia a la tracción. Sin embargo esta pequeña resistencia del hormigón a la tracción debe ser tenida en cuenta en las verificaciones de fisuración y deformación, que forman parte de lo que denominamos estados límites de utilización o servicio.

Existen pocos casos en que un elemento de hormigón armado se proyecte con una solicitación simple a la tracción. Podemos mencionar entre ellos a los tensoresverticales en los entrepisos, tensores horizontales en fundaciones y sectores de tanques de sección circular alejados de las zonas con perturbaciones de borde, como son la base y la tapa.



1.2.2 Compresión axial

Un elemento de hormigón sometido a esfuerzos de compresión axial puede manifestar distintas formas de fisuración que dependen de su esbeltez y del grado de coacción transversal existente en sus extremos.

Estos efectos se pueden observar en los ensayos de laboratorio realizados conprobetas sencillas de hormigón simple. Si se pudiera eliminar totalmente elrozamiento entre las caras de la probeta y los platos de la prensa utilizados paraintroducir los esfuerzos, la compresión pura que se obtendría sobre dicha probeta provocaría una rotura con fisuras paralelas a la dirección del esfuerzo, formando bielas o columnas en esa misma dirección (ver Figura 1.2.5 a). Si existe rozamiento, como generalmente ocurre, las fisuras adoptan una forma distinta alestar coartada la deformación transversal en los extremos; cuya configuración se indica en la Figura 1.2.5 b.

En elementos estructurales más esbeltos se obtienen otras configuraciones defisuración (Figura 1.2.5 a, b y c) debido a otros factores como ser la posible heterogeneidad del hormigón a lo largo del elemento, distribución no uniforme de las tensiones de compresión debido a excentricidades de las cargas, etc. Resulta importante indicar que las figuras muestran posibles estados de fisuración en el momento de la rotura y no en condiciones de servicio. Una configuración como la indicada en la Figura 1.2.5 d, formada por fisuras finas (anchos deaproximadamente 0.1 mm) ubicadas juntas en una de las caras de una columnaesbelta, estaría indicando una situación peligrosa debido al pandeo del elemento estructural.

La forma habitual de colapso de columnas de hormigón armado es la indicada en la Figura 1.2.5 e y consiste en un estado de fisuración muy fina (fisuras del orden de 0.05 a 0.15 mm), paralela a la directriz del elemento y no coincidente, engeneral, con la ubicación de las armaduras. Estas fisuras aparecen en un estado previo a la rotura cuando las cargas tienen un valor del orden del 85 al 90 % de lacapacidad resistente de la columna.

Para cargas cercanas a la de rotura en columnas con zunchos en espiral, primerose desprende el recubrimiento pero el elemento puede aún seguir resistiendo máspero a costa de grandes deformaciones.

En la práctica, los anchos de fisuras que pueden aparecer en las columnas en situaciones previas a la rotura, pueden ser mayores si se aumenta la armadura, enespecial la transversal. Es decir, al aumentar el ancho de las fisuras previas alcolapso estamos aumentando su ductilidad y por ende la capacidad de aviso delestado de agotamiento de la columna. Este es un aspecto muy importante a teneren cuenta ya que las columnas de hormigón armado, por su naturaleza, tienen

Figura 1.2.3 Figura 1.2.4



escasa capacidad de aviso ya que presentan una rotura de tipo frágil.

Por su función en el conjunto estructural, el colapso de columnas solicitadas a compresión simple, o con pequeñas excentricidades, es la principal causa de derrumbes generalizados de estructuras.

Las cargas de compresión concentradas, como por ejemplo la introducción de la carga de una columna en una base, la introducción de una fuerza de pretensado,etc., pueden generar fisuras de tracción de dirección paralela a los esfuerzos de compresión. El efecto es similar al fenómeno de hendimiento que provoca la rotura de las probetas cilíndricas en el ensayo denominado brasileño (ver Figura 1.2.6 ).

Figura 1.2.5

Figura 1.2.6



1.2.3 Flexión y corte

Las fisuras generadas por flexión son las más frecuentes y, por lo tanto, las más conocidas. Pueden aparecer a partir de una solicitación de flexión pura o por una combinación de flexión y corte. Según la importancia relativa de ambos esfuerzos será la posición e inclinación de las fisuras (ver Figura 1.1.1 y Figura 1.2.2 ).

En los casos de preponderancia de las solicitaciones de flexión, se obtienen las configuraciones de fisuración indicadas progresivamente en la Figura 1.2.7 a, b y c. En estas configuraciones, la fisuración por flexión se inicia en la armadura, progresa en vertical hacia la fibra neutra y, en ciertos casos, al final se orienta buscando el punto de aplicación de la carga deteniéndose al alcanzar la zona de compresión. En general y cuando la armadura ha sido correctamente adoptada, los elementos solicitados a flexión dominante tienen una gran capacidad de aviso a través de un cuadro pronunciado de fisuración lo que le confiere características de ductilidad.

En los casos de preponderancia de las solicitaciones de corte, se obtienen las configuraciones de fisuración indicadas progresivamente en las figuras 1.2.8.a, b y c. En estos casos, la fisuración por corte puede comenzar en el alma de la pieza o en el cordón traccionado, avanzar por sus dos extremos o por el superior, respectivamente, y llegar a afectar toda la altura de la pieza, dividiéndola en dos partes.

Este proceso puede ser muy rápido dependiendo de la cuantía de armadura existente, especialmente la transversal. De allí la necesidad de adoptar la armadura correcta con el fin de aumentar su ductilidad permitiendo que se desarrolle íntegramente la capacidad a flexión.

Las características principales de las fisuras generadas por flexión para diferenciarlas de las generadas por corte son las siguientes:

! No afectan a toda la altura de la pieza, sino que llegan aproximadamentehasta el eje neutro.

! Aparecen en cierta cantidad y bastante cerca entre ellas, especialmente si elacero utilizado es de alta adherencia.

! Las fisuras tienden a desaparecer cuando se retiran las cargas que lasgeneran.

! Son perpendiculares al eje del elemento y se inclinan en función del valor del esfuerzo de corte.

Otro tema de interés es el denominado punzonamiento, esfuerzo con cierta similitud con el de corte propio de los elementos lineales. A diferencia de la solicitación por corte, el punzonamiento se genera en una estructura superficial, en general plana, por introducción de una carga concentrada perpendicular a su plano medio.

Los ejemplos típicos donde se presenta solicitación por punzonamiento son las plateas de fundación, las bases aisladas y los entrepisos sin vigas. Las deficiencias en la consideración de esta solicitación se manifiestan en configuraciones de fisuración como las indicadas en la Figura 1.2.9 .



1.2.4 Flexión compuesta

Dentro de los casos de solicitaciones de flexión compuesta, es decir piezas sometidas simultáneamente a un esfuerzo axial y un momento flexor, consideramos dos comportamientos según la importancia relativa de ambas solicitaciones.

Cuando se tienen piezas sometidas a momentos flexores significativos junto conesfuerzos axiales reducidos, es decir piezas solicitadas a flexión dominante o gran excentricidad relativa, el comportamiento es parecido al que se presenta en flexión simple, tratado anteriormente.

En cambio, cuando las piezas están sometidas a un esfuerzo axial de compresión importante y a un momento flexor reducido, es decir piezas solicitadas acompresión dominante o pequeña excentricidad relativa, el comportamiento es similar al de compresión centrada. En este caso, como ya se ha indicado, se producen fisuras finas y paralelas entre sí y a la directriz de la pieza. El ancho de las fisuras no supera en general 0.1 mm, y por lo tanto los pilares conexcentricidades de este tipo cuentan con poca capacidad de aviso de su estadocercano a la rotura.

Para el caso de piezas sometidas a un esfuerzo axial de tracción importante y a un momento flexor reducido, es decir piezas con tracción dominante, el comportamiento tiene similitud al de tracción axial, ya descripto. Si bien no es uncaso muy común, puede presentarse en aquellos tensores horizontales con

Figura 1.2.7 Figura 1.2.8

Figura 1.2.9



grandes esfuerzos axiales que también actúan como vigas que soportan pequeñas cargas que le generan flexión.

1.2.5 Torsión

En las estructuras de hormigón armado cuando la resistencia a torsión de la pieza no es necesaria para su equilibrio o la de otros elementos ligados a ella, generalmente no se la tiene en cuenta, solo se contempla una armadura mínima, y por tal razón se la considera una solicitación secundaria

Es decir, la torsión se considera como secundaria cuando la estructura puede resistir con aceptable seguridad aún en el supuesto de que la rigidez a la torsión de uno o más elementos de dicha estructura sea prácticamente nula. Si esto no ocurre, la torsión pasa a ser una solicitación principal.

La torsión se presenta casi siempre acompañada por solicitaciones de flexión y corte, generando tensiones tangenciales en la pieza, en forma similar a las originadas por los esfuerzos de corte. De esto se desprende que la identificación de los problemas de solicitaciones de torsión reviste aún mayores dificultades que los planteados para las solicitaciones de corte.

Es importante mencionar que en la mayoría de los casos, las secciones con mayor solicitación a la torsión coinciden con la de mayor solicitación al corte; de lo que se desprende que en estos casos, la verificación se hace contemplando la superposición de las tensiones generadas por los dos tipos de solicitaciones simultáneamente.

La torsión en sí, genera en las piezas de hormigón armado fisuras a 45° en cada una de las caras con una configuración de tipo helicoidal como la indicada en la Figura 1.2.10 . Este tipo de fisuras suele observarse cuando no se han tenido en cuenta los efectos de la torsión como solicitación secundaria o se ha tratado en forma incorrecta la torsión como solicitación principal.

En el primer caso no se afectaría mayormente la seguridad de la estructura; en elsegundo caso, torsión como solicitación primaria, estaríamos ante la posibilidad de falla de la pieza.

1.2.6 Impacto

El impacto de un cuerpo sobre una estructura puede tener distintas consecuencias según sean las respectivas masas, las deformabilidades y la velocidad del elemento que impacta.

Figura 1.2.10



Foto 1.2.1

Cuando el objeto es pequeño y poco resistente e impacta a baja velocidad lasconsecuencias para una estructura rígida serán insignificantes y en general solo se traducen en roturas locales o descascaramientos. En caso inverso es decir objetosde gran tamaño y rígidos desplazándose a gran velocidad pueden provocar daños de consideración, como ser pérdida de rigidez, de resistencia, e incluso su colapso.

Los casos más comunes de daños leves son los impactos de vehículos en columnas o tabiques de estacionamientos, playas de maniobras o depósitos, donde los elementos estructurales son rígidos y las velocidades de circulación son relativamente bajas.

Los casos típicos donde se producen daños importantes son los impactos de camiones o vehículos de carga en general, sobre elementos estructurales de poca rigidez como pueden ser los tirantes o las defensas de los puentes.

Las fotos ilustran las consecuencias de impactos de distinta importancia.

1.3 Cambios de temperatura y humedad

Para realizar el análisis del efecto de los cambios de temperatura y/o humedad sobre el hormigón endurecido, es necesario acotar el enfoque a los rangos habituales que pueden presentarse, excluyendo situaciones excepcionales como puede ser unincendio y la acción de heladas. Estos casos se tratan en forma separada.

Analizaremos los cambios térmicos en el rango –3 °C a + 70 °C y las variaciones en el contenido de humedad por procesos de mojado / secado al aire.

Lo que particularmente interesa conocer es la influencia de los cambios térmicos invierno-verano y día-noche y los efectos de los procesos de secado y los ciclos de humedecimiento-secado sobre la estabilidad volumétrica y la posibilidad de fisuración. También se hará mención al caso de los hormigones masivos.

Impacto Moderado

Impacto severo

Impacto Leve



La razón de analizar en forma conjunta estos dos fenómenos es que en situaciones reales se producen gradientes de humedad y/o temperatura marcadamente nolineales, cuyo tratamiento analítico y conceptual es similar.

1.3.1 Efectos de los cambios en la temperatura y el contenido de humedadsobre la estabilidad volumétrica.

Los cambios de temperatura ocasionan variaciones de volumen, en forma similar alo que ocurre con cualquier sólido, es decir, se dilata cuando se calienta y secontrae cuando se enfría. Algo similar ocurre con los cambios en el contenido dehumedad: el hormigón se “hincha” cuando se humedece y se contrae a medida que se seca.

En primera instancia, considerando que estos fenómenos se manifiestan en forma homogénea en toda la sección, sólo aparecerán tensiones si los vínculos, externos o internos, impiden la libre deformación, tal como se ilustra esquemáticamente en Figura 1.3.1 . Como vínculos externos se pueden citar otros elementos estructurales vinculados, la fricción (en el caso de losas apoyadas sobre el piso), apoyos fijos, etc. y como interno, la presencia de barras de armadura, cambiosbruscos de sección, etc.

La morfología de las fisuras es simple, son aproximadamente paralelas entre sí, sin entrecruzamientos y se orientan perpendiculares a la tensión principal de tracción. Dado que el hormigón se seca lentamente, este tipo de fisuras no aparece sino después de varias semanas o incluso meses.

Siendo el hormigón mucho menos resistente a la tracción que a la compresión, es evidente que interesa más evaluar las contracciones que las dilataciones, pues es raro que un elemento falle porque su dilatación ha provocado la aparición de tensiones de compresión excesivas.



Figura 1.3.1 Fissuración por efecto de la contracción impedida

Prácticamente no hay recursos para evitar la contracción del hormigón, solo puede minimizarse, por lo tanto si el hormigón está limitado en su contracción, la ausencia total de fisuras es prácticamente imposible.

Con el objeto de aliviar estas tensiones y evitar la aparición de fisuras, usualmente se diseñan juntas (de contracción o de dilatación) espaciadas convenientemente. La Foto 1.3.1 muestra el aserrado de una junta.

Figura 1.3.2

La Figura 1.3.2 y la Figura 1.3.3 muestran una fisura de contracción provocada por el efecto de la contracción impedida.



Foto 1.3.1

Sin embargo, en muchas circunstancias puede generarse la fisuración sin que intervengan vínculos aparentes. Esto ocurre cuando la distribución de humedad o temperatura no es uniforme en el elemento, existen gradientes marcadamente nolineales y se generan tensiones que pueden exceder la capacidad de deformación y la resistencia a la tracción del material.

Foto 1.3.2

Foto 1.3.3. Detalle de la fisura

La distribución “no lineal” de temperatura o humedad introduce mayoresdiferencias en las deformaciones de capas adyacentes cercanas a la superficie,constituyendo una causa potencial de fisuras, aun cuando el análisis de las



condiciones “promedio” no indiquen condiciones de riesgo. La Figura 1.3.2 señala la diferencia entre ambos encuadres.

Figura 1.3.3. Fissuración por efecto de la contracción impedida

Figura 1.3.4. Fissuración por efecto de la contracción impedida

Es muy común observar un “mapeo” o “cuarteado” de superficies hormigonadas, en las que el ancho de fisuras es muy pequeño pero abarcan prácticamente toda la superficie. Este defecto puede manifestarse cuando el hormigón se “seca” muy rápido (tiempo seco y ventoso) o cuando se “enfría” muy rápido (retiro del encofrado en tiempo frío).

Otra situación que puede darse con cierta frecuencia es que un elemento estructural sea de sección variable. Una vez que se desmolda, las partes delgadas se secan más rápido que las partes gruesas, contrayéndose antes. Las partes gruesas constituyen un vínculo interno y se pueden originar fisuras que arrancanjustamente en el encuentro entre las partes gruesas y delgadas. En una sección como la que se esquematiza en la Figura 1.3.5 , el ala se seca más rápido que el alma, contrayéndose. El alma actúa como vínculo “interno”, provocando fisuras en el ala, que arrancan desde el alma.

Grandes diferencia en el contenidode humedad o de temperaturaentre capas adyacentes cercanasa la superficie pueden generarfisuras.

Pequeñas diferencias en el contenido de humedad / temperatura entre capas adyacentes cercanas a la superficie no conducen a la figuración.



Figura 1.3.5 Fissuras en elemento estructural de sección variable

Un efecto similar ocurre cuando se desmolda un elemento de hormigón y hay unagran diferencia entre la temperatura del hormigón y la del aire (hormigón caliente y aire frío). La superficie expuesta del hormigón se enfría rápidamente, contrayéndose y la parte interna no, imponiéndole consecuentemente una restricción a la libre deformación. Esto genera tensiones de tracción sobre el hormigón externo que pueden generar una fisuración superficial con aspecto de mapeo.

Un caso particular y sobre el que hay mucha bibliografía es el del “hormigón masivo”, armado, y en cuyo caso el control de las causas de fisuración suele ser un tema crítico.

El problema puede resumirse en forma sencilla como sigue: los grandesvolúmenes de hormigón tienen gran dificultad para disipar el calor, por lo que la temperatura aumenta a causa del calor generado en las reacciones de hidratación del cemento. La condición final de equilibrio térmico podría asociarse a la temperatura media anual. En el proceso de enfriamiento se pueden producirtensiones, tanto por vínculos externos o internos, que fisuran el hormigón.

Con este objetivo pueden adoptarse distintas acciones: reducir al máximo el contenido de cemento, emplear un cemento de bajo calor de hidratación, reducir la temperatura de colocación del hormigón o, incluso, emplear técnicas de post-enfriado.

En estructuras cuya menor dimensión supera los 70-80 cm., deberían contemplarse estos fenómenos, aunque si existe armadura, ésta puede diseñarse además para el control del ancho de las fisuras, mejorando aún más la solución del problema.

Foto 1.3.4. Fisuras por

enfriamiento prematuro y con- tracción por secado de una

losa

Foto 1.3.5. Fisuras por contracción impedida de

origen térmico de un muro



1.3.2 Efecto de la repetición de ciclos térmicos o ciclos de mojado-secado

La acción cíclica de cambios térmicos o de mojado y secado provoca una acción perjudicial por acumulación de efectos. Las fisuras pueden no ser importantes en relación al deterioro, pero ciertamente sirven de vías de acceso a distintos agentes agresivos (aguas, sales, ácidos, aire, etc.) y consecuentemente afectar su durabilidad.

1.4 Acciones que Generan Desintegracion del Hormingón

1.4.1 Acción de las bajas temperaturas sobre el hormigón – Efecto de ciclos de congelamiento y deshielo

La acción de las bajas temperaturas debe considerarse en dos situaciones que pueden o no coexistir:

Ocurren en el momento de la elaboración, colocación y compactación del hormigón y horas posteriores, hormigón “joven”, cuya resistencia a la compresión es inferior a 4 MPa.

Constituyen una condición de servicio durante la vida útil del hormigón, por la repetición de ciclos de congelamiento y posterior deshielo, estando saturado el hormigón.

En ambos casos, la causa básica del deterioro puede asociarse con la expansión de volumen que sufre el agua al congelarse, pero los mecanismos de prevención del deterioro y las consecuencias del daño son diferentes.

Para el caso a) el hormigón fresco o muy joven se congela con temperaturas cercanas a 0°C, debiendo tenerse presente situaciones particulares que agravan la situación, tales como la presencia simultánea de viento, pequeñas dimensiones del elemento estructural, el bajo contenido de cemento o la reducida temperaturainicial de la mezcla.

No hay mecanismo alguno para proteger al hormigón joven del deterioro por congelamiento, el único recurso práctico es evitar que se congele calentando loscomponentes, previniendo la pérdida de calor, utilizando mayores contenidos decemento, evitando secciones muy delgadas, etc.

El caso b) es más interesante desde el punto de vista de la condición de servicio de la estructura, pues las bajas temperaturas constituyen una condición de exposición particular.

Como ya se mencionó, de una manera simplista puede asociarse el daño a la aparición de tensiones provocadas por la formación y expansión de hielo dentro de la estructura del hormigón endurecido. Surge así, en forma natural, la primera de las condiciones de ocurrencia de daño: que la temperatura sea lo suficientemente baja como para provocar el congelamiento del agua ubicada en los capilares (devariados tamaños).

Dado que el agua no está a la presión atmosférica sino que está sometida a diferentes grados de tensión en función del diámetro del capilar que ocupa, las temperaturas para provocar su congelamiento son inferiores a 0 °C y los cristalesde hielo no se forman simultáneamente en todo el volumen.

Como dato práctico, podemos preocuparnos por temperaturas inferiores a -5 °C.



La Figura 1.4.1 ilustra estos conceptos.

Otra consideración útil es la condición de humedad del hormigón en el momento del congelamiento. Existe un contenido de humedad crítica por debajo del cual no ocurren daños, que se designa “saturación crítica”.

Para comprender este concepto, retomaremos la simplificación de que las tensiones son provocadas por el aumento de volumen del agua al congelarse. Esteaumento de volumen es de aproximadamente el 10 %, por lo que si el hormigón tuviera un 10 % de poros capilares con aire (saturación menor al 90 %), al congelarse el agua ocuparía el vacío disponible, sin introducir tensiones perjudiciales en el material.

En distintas experiencias de laboratorio se ha demostrado que ese nivel crítico es de aproximadamente el 92 % para morteros, pudiendo variar algo parahormigones, tal como se visualiza en Figura 1.4.2 .

Figura 1.4.1. Temperatura de congelamiento para el agua ubicada en los poros del hormigón

La otra característica a contemplar en el deterioro por congelamiento del hormigón endurecido es que el daño no es inmediato, sino que son necesarios numerosos“ciclos” de congelamiento y deshielo

Desde el punto de vista práctico, esta consideración nos llevaría a descartar daños en un hormigón que está emplazado en una localidad donde la ocurrencia de temperaturas bajas es ocasional. Además, debe tenerse presente que deberán coincidir las bajas temperaturas con la condición de saturación del hormigón superior al nivel crítico para que progrese el deterioro.



Figura 1.4.2 Contracciones medidas en morteros con distintos niveles de saturación de humedad

La metodología habitual para evaluar el deterioro progresivo es medir la velocidad de pulso ultrasónico, por ser un ensayo no destructivo. La reducción en la velocidad del pulso es una evidencia del deterioro que se produce. La Figura 1.4.3muestra el ritmo de deterioro progresivo del hormigón, evidenciado por la disminución en la velocidad de transmisión de un pulso ultrasónico, a medida que se acumulan los ciclos.

Figura 1.4.3 Deterioro progresivo del hormigón, por ciclos de congelamiento y deshielo



Figura 1.4.4 Diagrama para interpretar las condiciones de ocurrencia de daño

Finalmente, si tenemos en cuenta todos estos conceptos, podremos definirclaramente las situaciones que exigen la prevención del deterioro asociado a losciclos de congelamiento y deshielo, lo que se consigue mediante la incorporación de aire intencionalmente incorporado, tal como se muestra en Figura 1.4.4 .

El aire intencionalmente incorporado proporciona “centros de alivio de tensiones”, para lo que debe estar distribuido uniformemente, formando burbujas pequeñas dentro de la masa. Por esto, es indispensable emplear un aditivo químico en la mezcla, denominado “incorporador de aire”.

Aspectos típicos del deterioro por ciclos de congelamiento y deshielo

Internamente, las tensiones provocadas inducen fisuras que se propagan por lapasta (matriz), vinculando poros pero bordeando los agregados. La Foto 1.4.1 eselocuente al respecto.

Foto 1.4.1 Imagen digital de un corte delgado de hormigón con aire incorporado que muestra una fisura originada por efectos del congelamiento.

Dado que el daño está asociado con altos contenidos de humedad y exposición a bajas temperaturas, macroscópicamente se manifiesta con dos tipologías diferentes: descascaramientos superficiales (“scaling”) y fisuras paralelas o subparalelas a las zonas más húmedas.

En el caso de pavimentos dañados, la zona más húmeda corresponde a las juntas, por lo que allí se centran los fenómenos de fisuración. Observado desde el aire,



puede adivinarse una letra “D”, identificándose en inglés como “D-cracking”. La Foto 1.4.2 ilustra la coincidencia entre el deterioro superficial del hormigón y las zonas de acumulación de agua.

1.4.2 Acción del fuego sobre las estructuras de hormigón armado

El efecto del fuego sobre las estructuras de hormigón es un problema complejo y parte de esa complejidad se debe a que, en el hormigón, que es un material compuesto, los distintos componentes no reaccionan de la misma forma ante laacción de las altas temperaturas.

El grado de alteración que se puede producir en el hormigón y sus componentes va a depender principalmente del nivel de temperatura alcanzado, del tiempo deexposición y de la composición del hormigón.

Para realizar los estudios de los efectos producidos sobre una estructura o unelemento constructivo, es necesario modelar un fuego real, ya que cada incendioes un proceso diferente de otro, donde intervienen numerosas variables, como eltipo y la disposición espacial de los materiales combustibles, la ventilación, las posibles barreras o compartimentos que puedan existir, el carácter y la disposición de los medios contra incendios o la rapidez y eficacia de los servicios de bomberos.

Por lo tanto, en caso de incendio, las evaluaciones o comprobaciones de seguridadde una estructura de hormigón o de sus elementos componentes, se debenrealizar sobre modelos muy simplificados con respecto a la situación teórica real, siendo aún así, de importancia las conclusiones que se puedan sacar, a la hora de realizar evaluaciones sobre estructuras dañadas en siniestros reales.

Podemos analizar los efectos producidos por el fuego sobre el hormigón armado teniendo en cuenta los efectos que se producen sobre las características del hormigón, las características del acero, la vinculación que existe entre ambos en el hormigón armado, las consecuencias cuando las dilataciones están total o parcialmente impedidas y los esfuerzos producidos como consecuencia de losgradientes térmicos.

Alteraciones producidas en el hormigón

El calor específico (cantidad de calor necesaria para elevar a una cierta

Foto 1.4.2 Pavimento deteriorado superficialmente (descamación) en

coincidencia con las zonas de acumulación de agua.



temperatura una determinada masa de sustancia, se expresa en J/kg.K) delhormigón normal, aumenta con la temperatura.

En la Figura 1.4.5 se observa un pico al alcanzarse los 100º C, debido al calor absorbido por el agua intersticial mientras se evapora.

Esto produce un retardo en el pasaje del calor hacia el interior de la masa. Perocomo contrapartida de este efecto positivo de la humedad, la evaporación del aguacontenida en los poros no accesibles hace que se produzca un fuerte incrementode la presión interna, que puede originar desprendimientos explosivos del hormigón del recubrimiento (spalling), de allí la importancia de su espesor.

Figura 1.4.5

La conductividad térmica del hormigón es baja, siendo inferior en hormigones ligeros que en los fabricados con agregados calizos, y menor en estos que en losfabricados con agregados silíceos. Ver Figura 1.4.6 .

Figura 1.4.6

El coeficiente de dilatación térmica es variable con los distintos tipos dehormigones y con la temperatura. Ver Figura 1.4.7 .



Figura 1.4.7

Desde la temperatura ambiente hasta una temperatura de aproximadamente 500ºC, las dilataciones producidas en el hormigón con agregados silíceos y en el acero son muy similares.

El aspecto del hormigón normal de cemento Portland sufre una serie de cambios al ser sometido a altas temperaturas que pueden permitir a un experto tras elincendio y en un primer examen visual, apreciar cualitativamente el daño producido.

! Entre 300 y 600º C, tonalidad rosácea, por alteración de los compuestos de hierro. El hormigón pierde hasta 60% de la resistencia inicial a la compresión.

! Hasta 900º C, color gris claro. A esas temperaturas se ha comenzado a degradar los compuestos del conglomerante endurecido. El hormigón sevuelve poroso y friable. Al enfriarse la superficie de las piezas mientras elinterior permanece muy caliente, se producen una serie de fisuras que secortan ortogonalmente (fisuración en piel de cocodrilo). El hormigón pierde entre el 60 y el 90% de la resistencia inicial.

! Por encima de los 900 º C, el hormigón adquiere un tono blancuzco a amarillento. Carece de resistencia residual alguna.

Alteraciones producidas en el acero

La capacidad última del acero disminuye con la temperatura, pero la deformación máxima permanece estable en torno al 2,5% y el diagrama tensión-deformación resulta alterado para temperaturas muy inferiores a las que producen la disminución de la capacidad última.



Figura 1.4.8

Si el acero ha estado sometido a temperaturas inferiores a los 600º C, al enfriarse recupera prácticamente la totalidad de su capacidad inicial.

Los aceros de dureza natural, recuperan prácticamente la totalidad de su capacidad resistente tras el enfriamiento habiendo alcanzado temperaturas dehasta 1000º C.

Los aceros deformados en frío, presentan una pérdida en su resistencia residual de hasta un 25-30% para temperaturas del orden de los 700º C.

Los aceros de pretensado pueden alcanzar pérdidas mayores. Además, comomuchas veces estos aceros se usan en viguetas y losas prefabricadas, con muypoco revestimiento de las armaduras, en caso de incendio alcanzan elevadastemperaturas muy rápidamente.

El enfriamiento brusco de las armaduras expuestas por el agua de los trabajos deextinción puede producir a su vez, el templado y la fragilización del acero.

La reducción de la capacidad resistente de los materiales se puede observar en el gráfico de la Figura 1.4.9 .

Figura 1.4.9

Alteraciones producidas en la adherencia acero - hormigón

La evaluación de la pérdida de adherencia de las armaduras en una estructura de hormigón armado afectada por un incendio resulta un tema crítico.

El hormigón y acero tienen aproximadamente el mismo coeficiente de dilatación térmica, lo que hace óptimo su utilización conjunta. Sin embargo, sus coeficientes de transmisibilidad difieren bastante, el acero es un buen conductor del calor,mientras que el hormigón es un aislante térmico.

Cuando por alguna razón, foco de fuego localizado o pérdida del recubrimiento en algún sector, se originan calentamientos localizados de las armaduras, el acerotransmite rápidamente el calor, produciéndose la dilatación de las barras en zonas en que el hormigón todavía está relativamente frío. Se producen así compresiones que superan ampliamente la capacidad resistente del hormigón, que se micro fisura en una zona tubular que envuelve a la barra. Mientras las temperaturaspermanecen altas, el acero sigue comprimiendo al hormigón y aunque puede quedar oculto el descenso en la capacidad del anclaje, las condiciones deadherencia estarán irreversible y gravemente dañadas. (Figura 1.4.10 ).



Esto hace que en el análisis de la capacidad residual de la estructura tras un incendio, generalmente sean determinantes las condiciones de adherencia.

Figura 1.4.10

Foto 1.4.3. Estado de una estructura después de sufrir incendio

Deformaciones impedidas

Cuando en una estructura aparecen zonas con altas temperaturas, esta respondeal incremento de temperatura con una aumento en la longitud de los elementosafectados. De este modo, pueden aparecer esfuerzos importantes en las cabezasde las columnas por dilatación de las vigas que concurren a ellas o en las paredescuando soportan losas afectadas.



Gradiente térmico

Cuando una pieza de hormigón se calienta (Foto 1.4.3 ) aparece un gradiente detemperaturas medio, que genera una deformación diferencial de las distintas fibras de la sección, donde las fibras más calientes se alargan (en general en las losas o vigas son las fibras inferiores).

Foto 1.4.3 muestra la rotura de la esquina de una losa como consecuencia de unincendio en el espacio interior. Como se ve la rotura es equivalente a la generadapor una carga en el piso superior.

Si este alargamiento no está limitado se produce un aumento de las flechas(curvatura de la pieza en el mismo sentido de los momentos positivos). Si la piezatiene la deformación limitada en los extremos se produce un aumento de los momentos negativos, porque genera compresiones en la cara inferior de la pieza,de este modo, se pueden producir tracciones en la cara superior en zonas en queno hay armaduras suficientes para absorberlas.

Al incrementarse los momentos negativos se incrementa la profundidad de laszonas comprimidas en sectores que pueden estar muy solicitadas como porejemplo aquellos próximas a los apoyos de las vigas.

También hay que tener en cuenta que las fibras sometidas a altas temperaturas tienen su capacidad y su módulo de deformación inferiores a las iniciales, lo que exige mayor profundidad de la zona comprimida. Esto va en contra de la ductilidadde la sección, necesaria para acompañar los giros que exige la nueva distribución de momentos flectores en la pieza para descargar el aumento de los momentosnegativos, con lo que se puede producir el aplastamiento con rotura frágil del hormigón.

El gradiente térmico del hormigón no es uniforme, debido a su baja conductividadtérmica. Por este motivo, las distintas fibras de la sección sufrirían una deformación que conduciría a una sección no plana, por lo que se generan tensiones rasantes entre las fibras para compensar ese efecto, que puedengenerar debilitamientos internos que afectan la capacidad de los elementos.

Finalmente, el nivel de daño producido en la estructura de un edificio de hormigón armado puede ser tal que le haga perder la estabilidad, pero en caso de no ser así, es necesario definir el grado de afectación que presenta la estructura para decidir la demolición o la reparación. Ver Foto 1.4.5 .



Foto 1.4.5 Daño producido en la estructura de un edificio de H.A

Uno de los medios más comúnmente empleados para constatar el grado deafectación de una estructura, es el de la auscultación por ultrasonido complementado con la rotura de probetas de hormigón extraídas de la estructura a analizar, pero esto debe estar respaldado por profesionales con gran experienciaen el tema.

1.4.3 Ataque por ácidos y bases

La pasta de cemento es un material fuertemente alcalino (pH > 12,5), por lotanto, normalmente no se encontrará un ataque específico por materiales básicos.

Altas concentraciones de materiales alcalinos al entrar en contacto con elhormigón durante procesos industriales causan deterioro solamente a través de procesos que no provienen de la reacción química directa con iones hidroxilos, tal como la reacción álcali-sílice.

La situación es enteramente diferente para las soluciones ácidas, que atacan directamente materiales básicos como el hormigón. La consecuencia del ataque de ácidos es la desintegración de la pasta de cemento, quedando expuestos los agregados. Si éstos fueran de tipo calcáreo, también podrían verse atacados. En las Foto 1.4.6 y Foto 1.4.7 se puede observar el aspecto superficial de doshormigones atacados.



Foto 1.4.6 Aspecto de un hormigón atacado por ácidos. Se nota que el agregado silíceo, quedó expuesto en la superficie pero no fue atacado químicamente

Como efecto secundario pero no menos importante hay que destacar la reducción de la alcalinidad y la consiguiente pérdida de pasivación de las armaduras, quedando expuestas a fenómenos corrosivos.

Foto 1.4.7 Aspecto de un hormigón atacado por ácidos. Se ve que el agregado, calcáreo, también fue atacado químicamente

Condiciones de ocurrencia

Generalmente, no son comunes en el terreno aguas ácidas naturales, estando reducidas a regiones pantanosas o húmedas, donde existe descomposición de materia orgánica.

Aguas ácidas pueden encontrarse en zonas cercanas a terrenos de relleno y en lugares donde hay almacenamiento de residuos mineros. Los residuos agrícolas e industriales, particularmente procedentes de la industria alimenticia o deprocesamiento de animales, pueden provocar condiciones altamente ácidas.

La acidez de las aguas naturales se debe generalmente al anhídrido carbónico



(CO2) disuelto, que se encuentra en concentraciones considerables en aguas

minerales, agua de mar y aguas subterráneas en contacto con vegetales o animales en descomposición.

Aguas con un contenido de CO2 de 15 a 40 mg/dm3 son consideradas normales;

sin embargo se encuentran con frecuencia concentraciones del orden de 150 mg/dm3. Como referencia, el agua de mar contiene de 35 a 60 mg/dm3 de CO2.

Como regla general, cuando el pH del agua subterránea o de mar sea mayor o igual que 8, la concentración de CO2 es insignificante; cuando el pH es menor que

7, pueden existir concentraciones de CO2 dañinas. La determinación del índice de

Baumann-Gulli modificado puede aportar información significativa cuando se sospeche condiciones de ataque por aguas ácidas.

De acuerdo con el tipo de ácido que se trate, la situación será más o menos comprometida. Al ingresar el ácido dentro de la masa del hormigón, si las sales formadas son insolubles y expansivas, pueden provocar el deterioro del hormigón. Si por el contrario, los productos resultantes son solubles, se produce un paulatino incremento de la porosidad y se acelera el proceso de desgaste y deterioro, tal el caso de desagües o líquidos que fluyen a través o sobre el hormigón.

En el Cuadro 1.4.1 se indican algunos ejemplos de ácidos que forman sales solubles e insolubles.

Cuadro 1.4.1 Ataque ácido al hormigón

Acido Fórmula Ocurrencia Acidos agresivos que forman sales de calcio solubles Acido clorhídrico

HCl Industria química

Acido nítrico HNO3 Industria de fertilizantes

Acido acético CH3CO2H Procesos de fermentación

Acido fórmico H.CO2H Industria de alimentos y teñidos

Acido láctico C2H4 Industria lechera



Los azúcares en solución generan ácidos por procesos fermentativos, por lo que no deben entrar en contacto directo con el hormigón por períodos prolongados. No sólo se disuelve el hidróxido de calcio sino que los componentes de la pasta responsables de la resistencia mecánica también resultan atacados en forma progresiva.

La velocidad del ataque depende de otros factores, acelerándose con el incremento de temperatura. Asimismo, debe tenerse en cuenta que los agentes químicos corrosivos pueden atacar al hormigón solamente en presencia de agua. En el Cuadro 1.4.2 se pueden apreciar las distintas velocidades de ataque de algunosácidos.

Cuadro 1.4.2 Velocidad de ataque al hormigón de algunas sustancias químicas

(*) Evitar el uso de agregados silíceos ya que son atacados por soluciones concentradas

(OH).CO2H

Acido tánico C76H52O46 Industria del tanino, aguas pantanosas

Acidos que forman sales insolubles Acido fosfórico H3PO4 Industria de fertilizantes

Acido tartárico [CH(OH).CO2H]2

Industria vitivinícola

Vel. de ataque a temp. ambiente

Acidos inorgánicos

Acidos orgánicos

Soluciones alcalinas

Soluciones salinas

Varios

Rápida Clorhídrico

Fluorhídrico

Nítrico

Sulfúrico

Acético

Fórmico

Láctico

--- Cloruro de aluminio

---

Moderada Fosfórico Tánico Hidróxido de sodio 20 %

Nitrato y sulfato de amonio

Sulfatos de sodio, magnesio y calcio

Bromo (gas)

Sulfito líquido

Lenta Carbónico --- Hidróxido de sodio 10-20 %

Hipoclorito de sodio

Cloruro de amonio y magnesio

Cianuro de sodio

Cloro (gas)

Agua de mar

Agua dulce Despreciable --- Oxálico

Tartárico

Hidróxido de sodio 10 % (*)

Hipoclorito de sodio

Hidróxido de amonio

Cloruro de calcio y sodio

Nitrato de zinc

Cromato de sodio

Amoníaco líquido



de Hidróxido de sodio.

1.4.4 Acción de los sulfatos

Los sulfatos en solución acuosa atacan a los hormigones de cemento portland provocando reacciones expansivas que pueden conducir al deterioro del elementoestructural. Los iones sulfato pueden estar presentes tanto en soluciones ácidas, caso del ácido sulfúrico, en soluciones alcalinas como el sulfato de amonio o en sales, entre las que puede mencionarse los sulfatos de calcio, de magnesio y desodio.

Se debe separar entonces el proceso de ataque específico del ión sulfato del que corresponde a la especie química o al catión. Por este motivo nos referiremos estrictamente al efecto perjudicial del ión sulfato, independientemente del tipo de especie química.

El mecanismo de daño se asocia a la formación de compuestos expansivos, típicamente la etringita secundaria y yeso cristalizado. La Foto 1.4.8 ilustra lasexpansiones que se producen.

La severidad del ataque está condicionada por la velocidad de ingreso de lasolución al hormigón, la concentración de esa solución, la especie química propiamente dicha y el tipo de cemento empleado.

Velocidad de ingreso:

En la actualidad, se considera que los hormigones de baja permeabilidad, es decir,con baja relación agua/cemento, bien compactados y bien curados, son pocosusceptibles de ser atacados por sulfato y los casos reales documentados dedeterioro corresponden a hormigones porosos y con deficiencias de curado.

Concentración del ión sulfato en la solución:

La concentración del ión sulfato en solución es determinante de la severidad del ataque, pudiéndose definir distintos grados de severidad en función del contenido de mg de sulfato por cada 1000 g de solución. Al respecto, puede encontrarse información complementaria en distintos reglamentos.

Especie química propiamente dicha:

Tal como se indicara en un párrafo anterior, al estimar la agresividad potencial delas solución de sulfato debe tenerse en cuenta la especie química, sea ácido o base, y el catión que acompaña al sulfato, sea éste sodio, calcio, magnesio u otros.

Foto 1.4.8 Expansión de mortero causada por ataques por sulfatos



Para cada caso, aunque el ataque específico por sulfato es similar, debe tenerse en cuenta el conjunto de productos de reacción, ya que pueden ocurrir mecanismos que incrementan la severidad del daño. Un ejemplo típico lo constituye el ataque por ácido sulfúrico, que debe considerarse tanto desde el punto de vista de ataque ácido como por ión sulfato.

Tipo de cemento empleado:

Es frecuente asociar la susceptibilidad de daño al contenido de fases aluminato presentes en el cemento con que se elabora el hormigón y así lo entiende la normativa, que establece los contenidos máximos de fases aluminato para considerar que un cemento es de alta resistencia a los sulfatos.

Sin embargo, se está imponiendo la tendencia a evaluar el comportamiento de los cementos con un enfoque más realista, a partir de ensayos normalizados queevalúan las expansiones efectivamente producidas.

Al respecto, cabe indicar que los cementos con adición suelen presentar comportamientos satisfactorios frente al ataque leve y moderado por sulfatos.

Ataques por sulfatos en agua de mar

El agua de mar contiene sulfatos en solución. Esto hace que se encuentren algunas especificaciones de obra que indican, erróneamente, el empleo de cementos con alta resistencia a los sulfatos.

La presencia del conjunto de sustancias disueltas en el agua de mar yparticularmente los iones cloruro modifica la situación, limitando la severidad del ataque. Además, cuando se trata de estructuras armadas, el ingreso de cloruros conduce a la corrosión de las armaduras, proceso mucho más severo que el ataque potencial por los iones sulfato.

Por este motivo no debe especificarse el uso de cementos de alta resistencia a lossulfatos porque son más permeables a los iones cloruro.

La corrosión de las armaduras es un problema más severo que el ataque alhormigón.

Foto 1.4.9 Hormigón atacado por agua de mar



1.4.5 Reacciones deletéreas de los agregados

Aunque en primera instancia se asume que los agregados de hormigón son inertes, a menudo interactúan con el medio en el que están inmersos (la pasta de cemento) y producen reacciones expansivas que pueden deteriorar el hormigón.

El tipo de reacción está asociado a la mineralogía y origen del agregado, por lo que en distintas regiones geográficas son más comunes algunos tipos de reacción que otras.

Entre las reacciones perjudiciales de los agregados pueden citarse:

! Reacción álcali-agregado, que incluye a la reacción álcali-sílice y álcali-carbonato

! Reacción expansiva de basaltos contaminados con arcillas expansivas

! Reacción deletérea de agregados calcáreos en presencia de sulfatos con formación de thaumasita

! Reacción expansiva de piritas

El mecanismo de reacción es complejo y en cada caso involucra condiciones de ocurrencia particulares pero generalmente está asociado a hormigones con saturación permanente o semi permanente.

La Foto 1.4.10 y Foto 1.4.11 muestran estructuras presumiblemente afectada porreacción álcali-agregado. Notar que en ambos casos, el hormigón se encuentra saturado.

En algunos casos, los efectos se manifiestan luego de varios años (más de 15) de construidas las estructuras y esta característica hace que sean difíciles de predeciren lapsos razonables en condiciones de laboratorio. Por este motivo, se designacomo “potencialmente reactivos” a aquellos minerales o agregados con mayorprobabilidad de reacción o cuya reacción es más violenta.

Prácticamente no existen mecanismos para detener las reacciones una vez quehan comenzado, por lo que es necesario actuar en forma preventiva, asegurandola aptitud de los agregados que se empleen al elaborar el hormigón. En estepunto, es importante la participación de geólogos especializados en agregados para hormigón. Es útil comentar también que los especialistas señalan que los ensayos confiables para confirmar la aptitud de un agregado tienen una duración de 6 meses a un año.

El procedimiento para efectuar un diagnóstico certero de este tipo de reacciones constituye toda una especialidad y hay que recurrir a técnicas sofisticadas y a especialistas en la materia. No debe cometerse el error, bastante común, de efectuar un diagnóstico de este tipo de acción deletérea basándose en la morfología de la fisuración.

Foto 1.4.10 Foto 1.4.11



Como medida orientativa podríamos decir que si no es posible atribuir el daño a otras causas más sencillas de evaluar (secado prematuro, fisuración plástica, efectos de congelamiento, ataques por sulfatos, etc.), deberá iniciarse una investigación profunda tomando muestras del hormigón para efectuar exámenes petrográficos y mineralógicos del agregado.

Recién entonces, si se considera que éstos fueran potencialmente reactivos, secompleta la batería de ensayos con métodos complementarios, los que deben ser conducidos e interpretados por especialistas.

1.4.6 Abrasión y desgaste

Las acciones asociadas a esfuerzos que provocan un desgaste de la superficieexpuesta del hormigón se pueden agrupar como fenómenos de abrasión y desgaste, aunque más específicamente se considera abrasión cuando hay una acción mecánica por arrastre de sólidos sobre la superficie.

El arrastre de sedimentos en un canal revestido, la acción de neumáticos protegidos con cadenas o clavos para la circulación sobre superficies congeladas,el transporte de sólidos en una tubería de conducción y la situación de un vertedero de una presa son situaciones típicas donde se produce la erosión.

En general, salvo estructuras particulares como las mencionadas, están particularmente sujetos a desgaste los pisos industriales y los pavimentos engeneral. La acción de las ruedas macizas de los autoelevadores para el manipuleo de pallets es sumamente enérgica y puede provocar el deterioro progresivo de lasuperficie de rodadura.

La Foto 1.4.12 ilustra el desgaste de un pavimento en zona fría, por acción de las cadenas y clavos de los neumáticos. Se ve claramente la huella de desgaste quecoincide con el tránsito.

Foto 1.4.12 Desgaste de un pavimento en zona fría

En rasgos generales, la resistencia al desgaste está asociada a la resistencia intrínseca del hormigón, pero es particularmente importante la calidad y dureza del agregado empleado y la eficiencia del curado superficial. Las operaciones determinación y acabado superficial deben realizarse sin el agregado de agua adicional y evitando remezclar el agua exudada. Para mejorar la resistencia a laabrasión se pueden usar endurecedores minerales y/o químicos o emplear hormigones especiales (con fibras de acero, por ejemplo).



En muchos casos, la acción mecánica se suma a ataques químicos que debilitan la pasta de cemento, haciendo mucho más severo el ataque.

La Foto 1.4.13 muestra la superficie del hormigón de una defensa de río sometida a la abrasión, la erosión y ataque químico.

Foto 1.4.13 Superficie de hormigón sometida a abrasión y erosión

En las superficies de hormigón en contacto con agua en rápido movimiento se pueden presentar sectores donde la corriente tienda a separarse, creando en ellaszonas de baja presión que producen picaduras las que posteriormente conducen a un desprendimiento progresivo del hormigón.

1.4.7 Lixiviación y eflorescencia

Las eflorescencias, ilustradas en la Foto 1.4.15 , ocurren frecuentemente en lasuperficie del hormigón cuando el agua tiene posibilidad de percolar a través del material, ya sea en forma intermitente o continua, o cuando una cara expuestasufre el proceso de humedecimiento y mojado en forma alternativa.

Las eflorescencias consisten en el depósito de sales que son lixiviadas fuera delhormigón, las que se cristalizan luego de la evaporación del agua que las transportó o por la interacción con el dióxido de carbono de la atmósfera. Entre las sales típicas podemos citar los sulfatos y carbonatos de sodio, potasio o calcio.

El que generalmente se encuentra en mayor proporción, es el carbonato de calcio.

Las eflorescencias perjudican la estética, pero en sí mismas, no constituyen un problema específico de durabilidad; sin embargo, nos indican que existen procesosde solubilización y transporte de sales desde el interior de la masa, revelando fenómenos de lixiviación (Foto 1.4.14 ) Esto puede llevar a un incremento de la porosidad, disminuyendo la resistencia, aumentando la permeabilidad , haciendo alhormigón más vulnerable a otros ataques y consecuentemente afectarindirectamente la durabilidad.

Se pueden citar casos de estudiados donde una disminución de un 25 % del contenido de hidróxido de calcio del hormigón produjo hasta un 50 % de reducción de su resistencia original.

Influye en el proceso la capacidad de las aguas de solubilizar los compuestosexistentes y su solubilidad relativa.

Las aguas puras originadas por la condensación de la niebla o el vapor de agua, y



el agua blanda de lluvia o proveniente de la nieve o del hielo son las más agresivaspues no contienen iones calcio y actúan principalmente sobre el hidróxido de calcio que es el más soluble de los compuestos presentes en la pasta de cemento hidratada. Las aguas duras, con alto contenido de iones calcio, son menospeligrosas.

La temperatura del agua es un factor que incide ya que la solubilidad del hidróxido de calcio se incrementa con la disminución de la temperatura.

La lixiviación es mayor especialmente cuando el agua pasa a través del hormigón a presión. Cuando el agua circula sobre la superficie, el hormigón puede presentarlixiviación en la cara opuesta o en el caso de tuberías en las zonas próximas al pelo libre de agua.

El hidróxido de calcio disuelto reacciona con el dióxido de carbono del aire y genera carbonato de calcio que es una eflorescencia color blancuzco. Una forma dedetectar la presencia de esta sal es verter algunas gotas de ácido clorhídrico, las que en caso de existir formarán un burbujeo.

Los fenómenos de lixiviación de los hidróxidos alcalinos conducen también a una reducción del pH del hormigón y, eventualmente, a una redistribución interna del contenido de álcalis. Estos cambios pueden inducir la ocurrencia de otros fenómenos, dependiendo de las condiciones de exposición y las características delos materiales componentes. Entre estos fenómenos, los más severos son la corrosión de las armaduras de refuerzo y las expansiones en la masa de hormigón por reactividad alcalina de sus agregados.

Foto 1.4.14 muestra un proceso de lixiviación con formación de estalactitas



Foto 1.4.15 muestra eflorescencias generalizadas con pérdida de alcalinidad y corrosión de armaduras.

1.5 Acciones inducidas

1.5.1 Fluencia

La fluencia es un fenómeno que se presenta con distinta magnitud de acuerdo al material que se analice y básicamente consiste en el incremento de la deformación de la pieza cargada aún manteniendo el elemento solicitado a tensión constante.

El hormigón armado presenta una marcada tendencia a manifestar este fenómeno, en cambio el acero se presenta con valores prácticamente despreciables, por esta razón en las piezas de hormigón armado las armaduras longitudinales limitan ladeformación

La fluencia del hormigón se atribuye al efecto producido por la carga actuante en el elemento de hormigón, sobre el agua contenida en el gel y los capilares.

A los efectos de evaluar su incidencia en el comportamiento de la estructura dehormigón armado o pretensado y sus posibles deficiencias, se pueden hacer las siguientes consideraciones:

La deformación por la fluencia del material, analizada en un mismo intervalo de tiempo, es proporcional a la tensión, es decir que para tensiones altas esta se pondrá de manifiesto con mayor intensidad.

Un hormigón cargado a edad temprana presenta una fluencia mayor que si el proceso de carga se demora en su inicio. La razón entre otras es, el bajo módulo



de elasticidad que conduce a deformaciones elásticas mayores y consecuentemente mayores deformaciones por fluencia.

El fenómeno de la fluencia del material hace que a veces se presenten daños en edificios de altura, al cabo de un cierto tiempo se produce la rotura de los tabiques de ladrillo. Esto se produce porque con el tiempo las columnas tienden a acortarse, pero los tabiques de albañilería lo impiden por ser menos deformables, lo que implica una transferencia de carga que en determinado momento no pueden soportar y se produce su rotura, a veces acompañados de estallidos, pues se trata de un material frágil.

Esta situación se presenta también en estas edificaciones cuando existen columnasproyectadas para soportar exclusivamente cargas gravitatorias fuertemente solicitadas y tabique proyectados para soportar las cargas gravitatorias y del viento, los que en general están solicitados en forma permanente por tensiones mucho menores. Esto origina deformaciones elásticas y diferidas marcadamente distintas en ambos elementos estructurales y consecuentemente la flexión y a veces la fisuración de las vigas y/o las losas así como roturas en los cerramientos adosados.

Bajos contenidos de humedad y una mayor relación agua/cemento favorecen la fluencia, lo mismo que el hecho de poner en carga la estructura cuando el hormigón cuenta aún con una baja maduración.

En función de los factores mencionados la deformación final debido al fenómenos de fluencia, el que se desarrolla en su totalidad en un plazo comprendido entre 2 y 5 años, puede alcanzar de 1 a 3 veces el valor de la deformación elástica. En general en el primer año se desarrolla aproximadamente el 80%. de la deformación total.

En la mayor parte de los casos la fluencia del hormigón sólo modifica la deformación de la estructura y la distribución de los esfuerzos entre el hormigón y el acero. Si se trata de una pieza de hormigón armado con la armadura simétrica, el fenómeno es equivalente a una disminución del módulo de elasticidad.

Por ejemplo en una columna de hormigón armado cargada axialmente , tanto el hormigón como el acero están comprimidos, sin embargo con el transcurso deltiempo y como consecuencia principalmente de la fluencia y además por la contracción, el hormigón trata de acortarse, pero no así el acero. Como consecuencia de la adherencia se produce una transferencia de esfuerzos, el acero se recarga, en cambio el hormigón, disminuye su solicitación.

En general la fluencia favorece el comportamiento de la estructura cuando las acciones son internas como la contracción por secado, los cambios de temperatura o por el asentamiento o el giro de una fundación.

Como contrapartida su influencia puede ser negativa, por ejemplo cuando se impone una deformación en forma voluntaria, tal el caso del pretensado, aplicado con la idea de mejorar la distribución de los esfuerzos internos, ya que parte del objetivo se pierde como consecuencia de la deformación por fluencia.

1.5.2 Asen tamientos

Entre las causas más frecuentes que generan la aparición de fisuras y daños en las estructuras de hormigón armado, están los denominados asentamientos diferenciales.



Figura 1.5.1 Asentamiento diferencial

Cuando todos los apoyos de una estructura presentan los mismos desplazamientosverticales, en general la estructura no se ve sometida a ningún estado tensional adicional, en cambio si estos alcanzan valores sensiblemente diferentes, lasconsecuencias sobre la estructura pueden ser significativas, tanto desde el puntode vista de su resistencia como de su durabilidad.

Estas diferencias en el comportamiento de los apoyos de la estructura dehormigón provocan en las estructuras un estado tensional adicional que, de no ser considerado en el proyecto, puede producir un cuadro de fisuras no deseado eincluso la rotura de algún elemento ya sea estructural o de cerramiento (Figura 1.5.1 ).

Genéricamente este corrimiento diferencial se lo denomina “descenso de apoyo”.

Los asentamientos diferenciales pueden ser provocados por distintas causas,algunas de las cuales - las más importantes- se mencionan a continuación:

# Errores en el proyecto o en la ejecución de las fundaciones. # Cargas no previstas en el proyecto original. # Deformación excesiva del suelo de fundación, no considerado en el proyecto

por desconocimiento o información errónea de sus características. # Deformación excesiva localizada del suelo por la aparición de alteraciones

no previstas (inundación, vibración, erosión, socavación, etc.). # Fundación sobre pozos mal cegados, rellenos mal ejecutados, alteraciones

del terreno desconocidas, etc. # Fundación de una misma estructura sobre distintos tipos de suelo y/o

utilización de distintos sistemas de cimentación o niveles de la fundación. # Alteraciones por construcciones vecinas. # Existencia de suelos expansivos. # Inyección del terreno en zonas próximas, que genere un importante empuje

vertical sobre la superficie de apoyo de la fundación (ascensos de los apoyos).



El diseño de estructuras de hormigón teniendo en cuenta las solicitaciones originadas en los descensos o ascensos de los apoyos no es común en la práctica de la ingeniería aplicada en edificaciones comunes.

Esto se debe al hecho generalizado de considerar a las estructuras de hormigón armado, formadas por placas y elementos lineales, suficientemente flexibles comopara absorber pequeños ascensos o descensos de los apoyos sin solicitaciones adicionales importantes. Cuando los asentamientos diferenciales se pueden prevery cuantificar, las solicitaciones que se generan en la estructura como consecuenciade su existencia deberían ser evaluadas y tenidas en cuenta, considerándolos en el diseño o, modificando las condiciones existentes que generarían dichos asentamientos con el fin de eliminarlos o disminuir su magnitud.

En los casos de estructuras muy rígidas, como las formadas por vigas de gran altura, tabiques apoyados en columnas, etc., se hace imprescindible el análisis estructural considerando la interacción suelo-fundación-estructura en forma conjunta. Las solicitaciones generadas por los asentamientos diferenciales en estetipo de estructuras rígidas en general dejan de ser despreciables y por lo tanto deberían ser consideradas en el diseño.

En la actualidad, tanto el cálculo de solicitaciones por corrimiento de los apoyos así como el análisis del conjunto suelo-fundación-estructura se ven notablemente facilitados con la utilización de programas de análisis estructurales que permiten modelarlos teniendo en cuenta las características mecánicas de cada uno de ellos y su resolución mediante ordenadores.

En algunos casos prácticos, se puede determinar el grado de riesgo de aparición de fisuras por asentamientos diferenciales si se obtienen los valores de dichosasentamientos. Una medida del riesgo de la aparición de tales fisuras se puede obtener a través del valor de la distorsión angular, conociéndose como tal a la relación entre el asentamiento diferencial entre dos puntos y la distancia entre losmismos (Figura 1.5.2 ):

Distorsión angular = (S1 – S2) / L



Figura 1.5.2 Distorsión angular

Numerosos autores y reglamentos recomiendan valores límites de estas distorsiones, en función del tipo de estructura, con el fin de evitar las consecuencias ya vistas que genera este problema. En general, y para disponer de cierto grado de seguridad, se proponen como límite admisible los siguientes valores de la distorsión angular:

# 1/500 para estructuras hiperestáticas de hormigón armado del tipo flexible (pórticos formados por placas y elementos lineales).

# 1/200 para estructuras de hormigón armado isostáticas.

Estos valores límites deben ser compatibles con los cerramientos empleados en la construcción ya que aunque no se produzcan daños visibles en la estructura, pueden aparecer daño en los cerramientos, que afectan la estética, la impermeabilidad, etc.

Al estar un muro enmarcado en la estructura, cuando desciende un apoyo más que otro, éste se ve solicitado por esfuerzos rasantes perimetrales, lo que equivale auna distorsión angular, donde una diagonal se alarga y la otra se acorta con esfuerzos principales de tracción y compresión inclinados 45°. En la dirección de la diagonal que se alarga aparecerán en el muro esfuerzos de tracción que si alcanzan valores equivalentes a su resistencia máxima, originaran fisuras en dirección perpendicular a dicho esfuerzo.



Esta es la razón por la cual los asentamientos originan en general en los muros un cuadro de fisuras inclinadas aproximadamente 45°. (Ver Figura 1.5.3 )

Cuando se presenten asentamientos en muros con aberturas, éstas se constituyen en una perturbación que genera una fuerte concentración de tensiones en las esquinas de los huecos.

Allí las isostáticas de tracción se desvían generando grietas que nacen en esquinas opuestas en sentido diagonal, configuración típica de los asientos diferenciales como lo muestran la Foto 1.5.2 y Foto 1.5.1 .

Foto 1.5.1 Vista exterior de los daños

Foto 1.5.2 Fisuras en columnas y paredes interiores producidas por el

asentamiento de una de sus columnas



Figura 1.5.3 Asentamiento en l muros

1.5.3 Pretensado

El pretensado de estructuras de hormigón es un método constructivo que permite obtener elementos más durables, eficientes, esbeltos, etc. El elemento de hormigón es comprimido por medio de cables de acero especial de alta resistencia los que son tensados desde uno de sus extremos por medio de gatos hidráulicos.

En el caso del pretensado con cables no adheridos, estos se encuentranengrasados para favorecer el deslizamiento. Su empleo es muy común en las construcciones de edificios.

El pretensado materializado con cordones adheridos tiene su mayor campo deaplicación en la fabricación de viguetas para entrepisos, en este caso los cables son tensados antes de hormigonar el elemento. Otras veces se dejan incorporadasa la masa de hormigón vainas, generalmente metálicas y corrugadas, donde se alojan las barras o los cordones, que se tensan una vez que el hormigón adquirió suficiente resistencia, para finalmente inyectar con mortero de cemento



usualmente con el agregado de un aditivo expansor, con el fin de recuperar laadherencia.

En este último caso o cuando se emplean cables engrasados el tensado se hace con el hormigón endurecido, razón por la cual comúnmente se lo denomina postensado.

El acortamiento generado en el acero tensado comprime el hormigón de la pieza de manera tal de contrarrestar las tensiones de tracción generadas por las futuras cargas de servicio para las que ha sido proyectado. La eliminación, tal el caso del pretensado total, o la disminución de las tensiones de tracción en el hormigón, por ejemplo cuando se aplica un pretensado parcial, elimina o reduce sensiblemente laposibilidad de aparición de alguna de las fisuras típicas del hormigón armado.

En el caso particular de las estructuras con pretensado parcial es fundamental lapresencia de las armaduras pasivas de manera tal de distribuir las fisuras conseparaciones mas pequeñas y de dimensiones capilares. La armadura pasiva además, permite aumentar la seguridad a la rotura del elemento.

Por efectos del pretensado, el hormigón comprimido se acorta. El acortamiento que se produce inmediatamente después de aplicar las fuerzas de pretensado es debido a la deformación elástica del hormigón. Este primer acortamiento dependedel módulo de elasticidad del hormigón (E), en el momento de aplicación de las fuerzas y de las tensiones de compresión generadas en el hormigón por efecto del pretensado.

Posteriormente a este acortamiento inicial, se produce otro debido al fenómeno reológico del hormigón conocido como deformación diferida o fluencia lenta (“creep”).

La deformación diferida del hormigón sometido a esfuerzos de compresión permanentes llega a estabilizarse después de aproximadamente 4 años.

La suma de estas deformaciones (acortamientos elásticos y diferidos) debe ser tenida en cuenta en el diseño con el fin de impedir la formación de fisuras no deseadas ya que ambas reducen los esfuerzos de compresión en el hormigón.

En el caso de pórticos con columnas denominadas “cortas” o con rigideces importantes, el efecto del acortamiento de los travesaños por acción delpretensado, puede generar fisuras en las columnas, si en el diseño no se considera dicha acción correctamente (ver Figura 1.5.4 ).



Figura 1.5.4 Fisuras en pórticos por acción del pretensado

Algunas precauciones clásicas de adoptar tanto en el proyecto como en laconstrucción de las estructuras pretensadas facilitan la interpretación de posibles deficiencias posteriores;

# La compresión del hormigón solo se produce si es posible su acortamiento. # Los cambios de dirección del cable generan fuerzas transversales de

tracción o compresión. # Verificar que las dimensiones resultantes permitan lograr un buen llenado

de los moldes. # Controlar las armaduras pasivas, en particular en la zona de los anclajes. # Verificar la posición de los cables, su fijación y la estanqueidad de las

vainas. # Controlar la resistencia del hormigón endurecido antes de tesar los cables

ya que en general es en esa instancia donde se generan las mayoressolicitaciones.

Precisamente la Foto 1.5.3 muestra la falla de la viga prefabricada comoconsecuencia de haber realizado el tesado sin que el hormigón cuente con la resistencia suficiente; en la Foto 1.5.4 se ve un detalle del aplastamiento de lazona inferior, donde se alojan las vainas con sus cables y las solicitaciones decompresión son máximas.



Foto 1.5.3 Falla en viga prefabricada postensada

Foto 1.5.4 Detalle, zona de aplatamiento

En la Foto 1.5.5 se muestra la rotura de una viga como consecuencia de la falla enuna junta de hormigonado y en la Foto 1.5.6 los trabajos previos a su reparación.

Foto 1.5.5. Falla de junta de hormigonado en una viga

Foto 1.5.6. Procedimiento de Reparación de la misma viga



1.6 Fallas Constructivas Típicas

El proceso de diseño y construcción de una estructura de hormigón comprende una serie de instancias que en general podemos resumirlas en las siguientes:

# Diseño general y anteproyecto. # Cálculo, documentación y especificaciones técnicas. # Replanteo y nivelación. # Provisión de materiales. # Construcción de encofrados y colocación de puntales. # Corte doblado y colocación de armaduras. # Elaboración y transporte del hormigón. # Colocación y curado del hormigón. # Remoción de moldes y puntales.

Cualquiera de las etapas descriptas puede constituirse en el origen de fallas odeficiencias que pueden afectar el comportamiento de la estructura.

Analizaremos algunas de las que suelen presentarse con mayor frecuencia.

1.6.1 Deficiencias en el detalle y/o posicionado de la armadura.

Las barras de acero que por error de proyecto o construcción resultan inadecuadas en su conformación o en su posición final terminan afectando la durabilidad o la capacidad portante de la estructura.

En principio en los elementos típicos solicitados a flexión, vigas y losas, las barras de armadura se colocan para tomar los esfuerzos de tracción. La Figura 1.6.2 muestra como una colocación inadecuada puede originar la disminución del brazo elástico interno y como consecuencia la sección contará con una menor capacidad portante y seguramente aparecerán las fisuras.

Figura 1.6.1 Fisuras en elementos solicitados a flexión

En las fotos siguientes Foto 1.6.1 y Foto 1.6.2 se puede observar el colapsoparcial de estructuras en voladizo y las fisuras paralelas a la viga de apoyo, Foto1.6.3 , como consecuencia de tener las armaduras colocadas por debajo de laposición correcta.



Foto 1.6.1 Colapso parcial de la Estructura

Foto 1.6.2 Detalle voladizo

Foto 1.6.3 Detalle fisuras paralelas a la viga de apoyo

Lo Gráfico 1.6.1 y lo Gráfico 1.6.2 ilustran la situación en que se encuentran los balcones de una serie de edificios estudiados por presentar algún tipo de deficiencia.



Gráfico 1.6.1 Distribución de frecuencias de alturas

Gráfico 1.6.2 Distribución de frecuencias vs Madm/Madm de diseño

En el Gráfico 1.6.1 se puede ver la distribución de frecuencias de las alturas, solamente un 20 % de los casos estudiados cuenta con el brazo elástico adecuado, es decir las armaduras en su posición correcta y en el Gráfico 1.6.2 la distribución de frecuencias con respecto a la relación Madm / Madm de diseño. Menos del 10 % tiene como corresponde una relación igual a 1 o superior y más del 20 % se encuentra por debajo de la relación 0,6 es decir aproximadamente en el límite convencional de rotura.

La Figura 1.6.2 y la Figura 1.6.5 ilustran otro tipo de fallas que se originan por unmal posicionado de las armaduras;



Figura 1.6.2 Fallas por mal posicionado de las armaduras

Una deficiencia habitual es no mantener la separación adecuada entre las barras de modo que el hormigón pueda ser colocado y compactado adecuadamente, sin que se formen nidos de abeja. De este modo se ve afectada tanto la capacidadportante como la durabilidad (Figura 1.6.5 ). Una situación particularmente sensible a este problema la constituyen las zonas de empalme de las armaduras.

Foto 1.6.4 Fallas por mal posicionado de las armaduras

Foto 1.6.5 Fallas por separación inadecuada de las armaduras

Cuando las dimensiones de los pases son importantes con relación al elemento estructural se origina congestión de armaduras que dificulta un llenado adecuado

Figura 1.6.3 Fallas por congestionamiento de armaduras



de los moldes.

Figura 1.6.4 Fallas por congestionamiento de armaduras

Es preciso recordar que las barras deben contar, además, con un recubrimiento adecuado según el tipo de ambiente y el elemento estructural del que se trate.

La falta de recubrimiento adecuado, resta protección a las armaduras disminuyendo el tiempo en que se ven afectadas por distintos factores queproducen corrosión de las armaduras.

Figura 1.6.5 Fallas por recubrimiento inadecuado

Figura 1.6.6 ) o armaduras activas mal colocadas (Figura 1.6.7 ).



Figura 1.6.6 Armaduras pasivas con fallas de diseño

Figura 1.6.7 Armaduras activas mal colocadas

1.6.2 Deficiencias en la construcción o remoción de los encofrados

Asentamientos de los encofrados apoyados inadecuadamente o en terrenos debaja capacidad portante, o muy deformables generan deformaciones y/o fisuración de la estructura.

Figura 1.6.8 Fallas por asentamientos de los encofrados

La separación excesiva de los puntales en elementos flexados o de los anillos en las columnas origina elementos estructurales con deformaciones iniciales.



Figura 1.6.9 Fallas por diseño inadecuado de los encofrados

La remoción de los puntales cuando aún el concreto no alcanzó la resistencia suficiente puede originar sobretensiones, fisuración y aún el colapso de la estructura. Este problema, ilustrado en la Figura 1.6.9 , se agudiza en las situaciones que se mantienen los puntales en varias plantas sin realizar reapuntalamientos o cuando se colocan cargas importantes sobre los entrepisos en construcción.

1.7 Acción sísmica

Origen de la acción

Los sismos o terremotos son vibraciones de la corteza terrestre, generadas porfenómenos diversos. Para la ingeniería estructural, los más importantes son los de origen tectónico, provocados por bruscos desplazamientos de las grandes placas de la corteza terrestre.

La energía liberada en un sismo se propaga, principalmente como ondas vibratorias, através de la roca de la corteza y llega a la fundación de las construcciones luego de atravesar los estratos superficiales del suelo.

Estas ondas vibratorias constituyen la acción directa del sismo sobre las construcciones.

Otro tipo de acciones Foto 1.7.1, denominadas indirectas, tienen su origen en elcomportamiento del suelo de fundación y dependen del tipo y la geometría del depósito que lo conforma, estos son, los deslizamientos, los asentamientos, lasavalanchas, la licuefacción del suelo.



Foto 1.7.1 Efecto local indirecto: asentamiento

Las vibraciones debidas a los terremotos se transmiten a la construcción a través de sus fundaciones. La intensidad de la vibración inducida en una construcción depende tanto de las características del movimiento del terreno como de las propiedades dinámicas de su estructura (amortiguamiento propio de la edificación y relación entre los períodos propios de la estructura y el periodo dominante del suelo).

Estas propiedades cambian con el aumento de la intensidad de la excitación aplicada; tanto el amortiguamiento como los periodos propios tienden a aumentar.

Vulnerabilidad estructural

Las vibraciones inducidas en una construcción por la acción sísmica generan fuerzas de inercia en correspondencia con sus masas. Esas fuerzas tienen dirección preponderantemente horizontal cuando las masas descansan en elementosestructurales horizontales de luces moderadas; en cambio, su dirección dominante es vertical cuando las luces de esos elementos son importantes o en el caso losvoladizos.

Las fuerzas de inercia se transmiten a la fundación a través de su estructura, siguiendo trayectorias que dependen de su configuración. En su trayecto pueden provocar los siguientes efectos:

Generar deformaciones y esfuerzos que provoquen daños en elementos no estructurales: instalaciones, elementos de cierre y de división.

Comprometer la estabilidad de la totalidad o de partes de una construcción consideradas como cuerpo rígido (deslizamiento, vuelco).

Hacer que en alguno de sus elementos estructurales, se superen los estados límites de fisuración, de estabilidad elástica – efectos de segundo orden-, de resistencia y/o de ductilidad.

Influencia de elementos no estructurales

Las mamposterías enmarcadas por los pórticos, representadas en la Figura 1.7.1 , usualmente no se las considera en los modelos de cálculo, y sin embargo tienen una influencia considerable en el comportamiento de las estructuras durante un sismo,dado que incrementan su rigidez e inducen mayores fuerzas sísmicas.



En las superficies de contacto de la estructura con las paredes se desarrollan fuerzasde interacción, que por un lado mejoran el comportamiento de la estructura durante el sismo, pero frecuentemente, causan serios daños, incluso el colapso de columnas, haciendo más vulnerable al sistema estructural.

Figura 1.7.1 Fuerzas de interacción en mamposterías enmarcadas.

También son dañosas las fuerzas debidas al impacto de una construcción con otras adyacentes separadas por juntas de abertura insuficiente.

Tipos de daños en elementos de estructuras de hormigón armado

En general las construcciones con un adecuado diseño estructural y una ejecución cuidadosa, aún bajo sismos severos, sufren daños leves. Ellos se manifiestan como grietas verticales e inclinadas en las columnas y en las vigas, Figura 1.7.2 .

Las grietas verticales en las vigas son causadas por el momento flexor y ocurren en laproximidad de los nudos, por ejemplo en la conexión con las columnas, y en los centros de tramo.

Las grietas inclinadas se producen por los esfuerzos de corte.

Figura 1.7.2 Grietas de flexión (a), (b) y corte (c)

Los daños se pueden agrupar según el motivo de la falla en:

# Por compresión del hormigón # Por corte del hormigón. # Escasez de armadura o pérdida de su anclaje.



Se producen en tabiques, columnas, vigas, losas y nudos cuando el hormigón está excesivamente solicitado, caso 1) o 2), o mal reforzado, caso 3), lo que da lugar a uncomportamiento estructural insuficientemente dúctil.

El modo de falla de los tabiques en ménsula depende de la relación entre su altura y las dimensiones en el plano. En tabiques cortos (H<B) predomina el efecto delesfuerzo de corte, produciéndose grietas diagonales (grietas-X), Figura 1.7.3 . (a); si no lo son (H>B) predomina el efecto del momento flexor, produciéndose grietas horizontales. Figura 1.7.3 (b).

(a) (b)

Figura 1.7.3 Modos de falla de tabiques en ménsula

En las vigas y las columnas con fuerzas longitudinales relativamente pequeñas prevalece la influencia de la flexión, Figura 1.7.4 .

Figura 1.7.4 Progreso de la falla por flexión en un extremo de columna

Las columnas gruesas, como las vigas cortas (Figura 1.7.5 ) son vulnerables a lasfallas típicas originadas por los esfuerzos de corte.

Figura 1.7.5 Falla de corte en columna gruesa (izq) y Falla por corte en viga corta



Foto 1.7.2 Falla en nudo de unión viga-columna

Debido a los complejos estados de tensión en los nudos, pueden ocurrir diferentes modos de falla (Foto 1.7.2 ).

El debilitamiento de la unión acero-hormigón representa una falla frágil y su consecuencia es similar a una excesiva deformación de la armadura.

Los daños expuestos pueden deberse a defectos de proyecto o también a fallas de construcción. Los errores en la concepción estructural son especialmente peligrosos, pero una mala ejecución de detalles también puede causar graves daños.

Las causas más comunes de daños y colapsos de construcciones porticadas son:

Error en la concepción de la estructura o de su fundación

Un pórtico poco rígido con grandes deformaciones (desplazamientos horizontales) causa daños severos en tabiques divisorios.

Los balcones, los aleros y las escaleras en ménsula son elementos particularmente vulnerables.

Detalles inadecuados, especialmente de armado y en las uniones de lasbarras

Casos típicos son las juntas mal dimensionadas que causan la colisión entre las partes de la construcción y la pobreza de ejecución de detalles de armado en la zona de los nudos.

Pobre calidad del trabajo realizado y del hormigón incorporado

Pueden ser causas de daños graves los cambios en la posición de las armaduras respecto al diseño original, malos cortes constructivos, corte de estribos en columnas durante el hormigonado, etc.

Son raros los daños causados por la calidad de los materiales incorporados (pobre calidad del hormigón, segregación, etc.).

(der)



Sobrecargado de la estructura con cargas gravitatorias

Incrementan las solicitaciones debidas a la acción gravitatoria y a las fuerzas de inercia (por incremento de la masa) provocadas por el sismo.



Orientación para el Diagnóstico

AutoresEnio Pazini Figueiredo

Vitervo O´Reilly

Fernanda WanderleyGiana Sousa Sena Rodrigues

Leonel Tula

INTRODUCCIÓN

El Comité 201 del ACI (American Concrete Institute) define la durabilidad del hormigón hidráulico (de cemento Pórtland) como la capacidad de este resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, la abrasión o cualquier otro proceso de deterioración.

De acuerdo con COLLEPARDI (1999) la durabilidad de una estructura de hormigón armado tratase de la capacidad que esta estructura posee de mantener sus características estructurales y funcionales originales durante su vida útil esperada, en las condiciones de exposición para las cuales fue proyectada. Por tanto, la durabilidad de la estructura no coincide con la durabilidad del hormigón, considerada, en este caso, como la capacidad delpropio material de conservar las propiedades originales por cierto período de tiempo. Delante de eso, se puede constatar que la durabilidad del sistema no depende apenas de ladurabilidad del hormigón, sino también de otros aspectos.

La durabilidad de las estructuras de hormigón armado es un asunto que ha sido ampliamente estudiado y discutido en el medio técnico y científico, principalmente en las últimas décadas. En ese aspecto, la frontera del conocimiento ha avanzado de forma bastante significativa, no sólo en relación a los materiales que componen el hormigón armado, como también en lo que se refiere al comportamiento conjunto del sistema acero-hormigón.

Se sabe que antiguas estructuras, que utilizaban elevadas cantidades de cemento por m3, materiales pozolánicos en la composición del hormigón y elevadas espesuras de recubrimiento (cuando armadas), resisten al tiempo hasta hoy. Se puede tomar comoejemplo un almacén en hormigón armado, erguido en Inglaterra, en el año 1900, el cuál aún se encontraba en buenas condiciones de uso cuando evaluado en 1979, presentando pocasevidencias de fisuras o desplacamientos asociados a la corrosión de las armaduras (B.R.E. DIGEST, 1982). Los romanos, aunque no utilizasen el cemento Portland o armaduras, realizaron obras de hormigón que se eternizaron, venciendo siglos de existencia, a ejemplo del templo Phanteon en Roma, concebido en 27 a.C. (KATTAR & ALMEIDA, 1998). Además de estas, muchas otras obras, aún son admiradas hoy por la belleza arquitectónica y acaban por se transformar en marcos y referencias de pueblos y culturas. No obstante, a pesar deno dudarse del conocimiento científico actual, que es bien más amplio, impresiona la negligencia humana en utilizar este conocimiento disponible y consolidado. Además de eso, el medio ambiente, en la actualidad, es bien más agresivo que décadas atrás, principalmente en los grandes centros urbanos. El perfeccionamiento de técnicas de dimensionado, más avanzadas y por tanto, más económicas, también interfiere negativamente en lo que respecta a la durabilidad.

Sumándose estos, a otros factores, puede llegarse a la conclusión de que las estructuras de

CAPÍTULO 02

Página 1 de 43Orientación para el Diagnóstico


hormigón armado contemporáneas están cada vez más vulnerables al surgimiento precose demanifestaciones patológicas.

En este sentido, un extenso levantamiento, de amplitud nacional, fue realizado por CARMONA& MAREGA (1988), los cuales identificaron la incidencia de los principales problemaspatológicos de las estructuras de hormigón en relación al origen de los mismos. Losresultados de este estudio son mostrados en el gráfico de la Figura 2.1.1 .

Queda evidente que, para la realidad brasileña, las atenciones deben ser dirigidas al controde ejecución de obras de hormigón, o sea, a la calidad de la mano de obra, resultadodiferente al constatado de datos recogidos, por estos mismos investigadores, de Europa,donde se verifica la necesidad de control rígido en la etapa de proyecto.

En relación a los tipos de manifestaciones patológicas más frecuentes, el mismo estudioapuntó la corrosión de las armaduras como una de las causas de deterioración más común enlas estructuras de hormigón, quedando en tercero lugar con 31% de los casos levantados,permaneciendo atrás apenas de los defectos constructivos y fisuras, en esta orden. Sinembargo, cabe resaltar que las fisuras pueden ser originadas de tensiones internasprovocadas por la corrosión de las armaduras y que los defectos constructivos, o mismo lasfisuras, pueden provocar el surgimiento de diversos tipos de manifestaciones patológicas,entre ellas, la propia corrosión de las armaduras.

A pesar de que se busque a cada día proyectar y construir estructuras más durables, es demucha importancia evaluar su utilidad o funcionalidad a largo plazo. PAULON (1999)relaciona el concepto de durabilidad con el tiempo de uso y obsolescencia de una obra,haciendo una distinción entre la obra perenne y la obra durable. La primera es consideradaindestructible, pero no necesariamente útil. Por otro lado, la obra durable permanece útiapenas durante el tiempo deseado. Por tanto, volviendo a la definición de durabilidad, loimportante en realidad no es que una estructura sea eterna, sino que conserve suscaracterísticas originales durante el período esperado, o sea, durante su período deutilización. Muchas veces no es necesario que una estructura dure más que 50 o 100 anos,pues boa parte de las antiguas estructuras, segundo COLLEPARDI (1999), se tornaronobsoletas en menos de un siglo o, en algunos casos, en pocas décadas.

LANGLEY (1998) dice que la alta durabilidad no es una propiedad intrínseca del hormigón,mas puede ser alcanzada a través del cumplimento de algunos requisitos, como la correctaselección de los materiales, de una dosificación, mezcla y vertido apropiados, de una curaadecuada, y finalmente, por una protección superficial satisfactoria.

En el campo de la normalización, están disponibles en diferentes países varios documentosque tratan de asuntos referentes a la durabilidad del hormigón. En Europa lasrecomendaciones pueden ser encontradas en el Eurocode 2, en la European Prestandard ENV206, Concrete Performance, Production, Placing and Compliance Criteria, de 1992, bien comoen el CEB-FIP Model Code 90. Los norteamericanos se basan en el ACI Committee 201,Guide to Durable Concrete, de 1992, y en Japón la durabilidad del hormigón es tratada en laProposed Specification of Durability for Concrete Structures, Concate Library of JSCE, n.º 27,de 1996 (ANDRADE,1998; COLLEPARDI, 1999; HELENE, 1997)

Figura 2.1.1 Principales manifestaciones patológicas en estructuras de hormigón armado en Brasil (a) y sus orígenes (b) (CARMONA & MAREGA, 1988)

(a) (b)



En Brasil la norma NBR 6118/78 - Proyecto y Ejecución de Obras de Hormigón Armado, notrata con mucho énfasis de los asuntos relacionados con la durabilidad. No obstante, seencuentra en proceso de consulta pública un proyecto de revisión de esta norma, quepretende abordar aspectos inherentes a este tema. La NBR 6118/2000, como será llamada,tendrá la inclusión de dos capítulos, un que presentará directrices para la durabilidad de lasestructuras de hormigón y un segundo que tratará de criterios de proyecto teniendo encuenta la durabilidad. En relación a los nuevos tópicos, cabe destacar el punto 9.1 que tratade las exigencias de durabilidad:

“Las estructuras de hormigón deben ser proyectadas y construidas de modo que, bajo lascondiciones ambientales previstas en la etapa de proyecto, y cuando utilizadas conformeprevistas en el proyecto, conserven su seguridad, estabilidad y aptitud durante el servicio enun período mínimo de 50 años, sin que exijan medidas adicionales de mantenimiento yreparo”.

Por tanto, como el alcance de una vida útil satisfactoria está relacionado con la integración delas fases que van desde la planificación hasta la utilización y mantenimiento de la edificación,es coherente que las responsabilidades sean divididas para todos aquellos involucrados enalguna de estas fases, cabiendo a estos, responder por cualquier fallo o problema que vengaa ocurrir.

También hará parte del novo texto, los mecanismos más significativos de envejecimiento ydeterioración de las estructuras de hormigón, tales como la lixiviación, expansión causadapor sulfatos y la reacción álcali-árido, que están relacionados al hormigón en si, ladespasivación de la armadura por carbonatación y por el elevado tenor de cloruros, que serefieren a la armadura, además de los mecanismos de deterioración relativos a la estructurapropiamente dicha.

Siguiendo este camino, serán discutidos a seguir, algunos de los principales mecanismos dedeterioración de las estructuras de hormigón.

2.1 VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

La vida útil de una estructura, según el código modelo del CEB (Comité Euro-international du Béton) de 1989, es el tiempo durante el cual la estructura mantieneun limite mínimo sus prestaciones en servicio, para las cuales fue proyectada, sinelevados costos de mantenimiento y reparo.

Una representación esquemática, basada en el Bulletin 182 del CEB (1989), esmostrada en la Figura 2.1.1 , la cual relaciona las prestaciones en servicio con la vidaútil de la estructura.

TUUTTI (1982) propuso un modelo de vida útil para estructuras de hormigón desde eponto de vista de la corrosión de las armaduras, dividiendo el mecanismo en dosetapas, la de iniciación y la de propagación. Este modelo, simple pero clásico, esrepresentado en la Figura 2.1.2 .

La fase de iniciación corresponde al tiempo que los agentes agresivos (cloruros o CO2)

demoran para atravesar el recubrimiento y llegar a la armadura, despasivándola,mientras que la fase de propagación es el período que comprende una acumulaciónprogresiva de la deterioración, hasta que sea alcanzado un nivel inaceptable de lamisma (ANDRADE, 1992).



a – No deteriorada, pero con el desgaste natural. b - Reparo después de ultrapasar el límite crítico de aceptación. c – Deterioración. d - Necesidad de reparar antes de ultrapasar el límite crítico de aceptación.

Figura 2.1.1 Vida útil de servicio (CEB, 1989)

Figura 2.1.2 Modelo de vida útil de TUUTTI (1982).

HELENE (1993) llega más lejos y distingue tres situaciones durante el período de vida útil de una determinada estructura, que son:

1. El período de iniciación, también chamado de vida útil de proyecto; 2. El período donde aparecen los primeros señales o síntomas de la corrosión,

llamado de vida útil de servicio o de utilización;

El período de tiempo que va hasta el colapso parcial o total de la estructura, llamadode vida útil total.

En este sentido el autor propone un modelo gráfico englobando estos tres conceptos de vida útil, partiendo de la propuesta inicial de TUUTTI (1982) e incorporando además el concepto de vida útil residual, correspondiente al período de tiempo, a partir de la visita técnica (inspección inicial), que la estructura aún tendrá capacidad de desarrollar sus funciones. Estos conceptos, se basan en el fenómeno de la corrosión de las armaduras, se presentan gráficamente en la Figura 2.1.3 .

Nivel de corrosión

Tiempo Propagación Iniciación

Vida útil

CO2, Cl-

Nivel máx. aceptable de corrosión

O2, oC, UR

Tiempo antes de reparar



Figura 2.1.3 Conceptuación de la vida útil de las estructuras de hormigón, tomandose por referencia el

fenómeno de la corrosión de las armaduras (HELENE, 1993).

Sabiéndose que las estructuras de hormigón no son eternas, y por tanto poseen una vida limitada. ¿Por qué no hacer una previsión de esta vida útil durante la etapa de proyecto?

ANDRADE (1992) dice que la vida útil es limitada y deberá ser prevista en proyecto. La norma ASTM – E632/82 describe una metodología para definir la vida útil, y la comisión conjunta CIB-RILEM (W80 CIB/GT – 71 PSL RILEM) aborda aspectos de vida útil de la estructura y de todos los elementos constructivos de una obra. La autora cita que el Instituto Eduardo Torroja en España posee un levantamiento de los períodos de propagación de la corrosión de las armaduras y que en este mismo Instituto existe un extenso banco de datos sobre velocidades reales de corrosión, a través del cual es posible prever el tiempo que la pieza estructural llevará para fisurar, por el redimensionamiento de secciones de elementos estructurales en proceso decorrosión. Para algunos investigadores tornase difícil definir el “limite inaceptable” para el fin de la vida útil de una estructura, teniendo en cuenta que hay mucha controversia alrededor del período de propagación, en virtud de que algunos afirman que durante ya desde esta etapa ocurre una considerable pérdida de la integridad estructural. HELENE (1997), por ejemplo, no considera el período de tiempo “posterior a la despasivación hasta la fisuración” como vida útil, pues según él, en países con condiciones climáticas como las de Brasil, esto representaría un gran riesgo.

Un análisis del estado límite de la corrosión de armaduras fue realizado por SIEMES & VROUWENVELDER (1985), con la intención de optimizar proyectos para durabilidad, llevándose en cuenta aspectos técnicos y económicos, donde fueron aplicados estudios estadísticos. Los resultados de este análisis llevaron a los autores a concluir que el modelo estadístico fue adecuado para resolverse el problema de la durabilidad.

PAGE (1982) alerta sobre la dificultad de preverse la vida útil de una estructura babeándose en testes acelerados y propiedades electroquímicas de componentes metálicos. Una de las razones para esta dificultad, según este investigador, son las diversas formas en que la corrosión puede manifestarse. Él concluye diciendo que el conocimiento de la época no permite una adecuada previsión de la vida útil.

La cantidad de variables que envuelven la problemática de la durabilidad es apuntada por LUCCHINI (1990) como el principal obstáculo para evaluarse la vida útil de estructuras de hormigón. El investigador introduce un modelo que identifica las variables más significativas y otro para un proceso de previsión de vida útil de componentes constructivos. Los modelos consideran el tipo de material, su función y el ambiente en que el mismo está insertado, además de contener una lista de los principales agentes, con sus intensidades, y otros aspectos que, interactivamente, soncapaces de auxiliar en la previsión de la vida útil, sea en estudios analíticos, sea en



programas experimentales.

Además de los agentes del medio ambiente, SENTLER (1987) considera la influenciade la instalación de las cargas en la previsión de la vida útil, y aún una combinación de ambos. El autor comenta que la vida útil de una estructura de hormigón irá depender de como los problemas de durabilidad son considerados en el proyecto y como loscriterios de performance son cumplidos durante la fase de ejecución. Sin embargo, el autor sugiere que los efectos sinérgicos entre las cargas y los agentes del medio seanconsiderados más detalladamente, siendo fundamental un mayor conocimiento a respecto de las propiedades de los materiales y acciones a ser estudiadas. Resalta que para una evaluación precisa de la vida útil será necesaria aún, que las buenas prácticas de ejecución sean rigurosamente cumplidas.

MORINAGA (1990) investigó un método de previsión de vida útil, considerando los dos principales mecanismos de despasivación de la armadura, o sea, la carbonatación y la acción de los cloruros. En este estudio el autor estableció relaciones bastante estrechas entre el nivel de corrosión de las armaduras y la vida útil del hormigón. Fue posible realizar una previsión dentro de varias condiciones y evaluar cuantitativamente los factores que poseen mayor influencia, combinando los límites permisibles y las tazas de corrosión.

Otros investigadores vienen estudiando el tema vida útil de las estructuras, tentando preverla, a través de modelos y de la realización de investigaciones, casi siempre basadas en el fenómeno de la corrosión de las armaduras (SOMERVILLE, 1992) entre otros.

Más recientemente, NMAI (2000) presentó una revisión de las tecnologías existentes y en desarrollo para protección de las estructuras de hormigón contra corrosión de las armaduras. Mostró también, en su artículo, un nuevo modelo para previsión de vida útil que engloba algunas de las varias tecnologías que permiten proyectistas y propietarios tomar decisiones racionales con respecto a los sistemas de protección contra corrosión de las armaduras de hormigón. El modelo presentado, llamado de “Life-365”, es basado en una solución de diferencias finitas para la segunda Ley de Fick de difusión. La versión 1.0 de este modelo representa la primera etapa de una larga investigación que objetiva comprender mejor la vida útil y presentar un modelo de análisis de costos para corrosión inducida por cloruros.

En Brasil HELENE (1997), después de definir conceptos, mecanismos de envejecimiento, clasificar el medio ambiente cuanto al grado de agresividad y agrupar los hormigones en clases, relata que los actuales y clásicos conceptos y métodos de introducción de la seguridad en el proyecto de las estructuras de hormigón no aseguran durabilidad ni son herramientas adecuadas para el cálculo y previsión de la vida útil. Para contemplar los requisitos mínimos de durabilidad y estética, se hace necesario, según este autor, establecer nuevos criterios de dimensionamiento, elaborados a partir del conocimiento de los fenómenos y mecanismos de deterioración, así como de sus consecuencias. En este sentido, son citados y descritos los cuatrométodos de previsión de vida útil para estructuras de hormigón, a seguir relacionados:

a) Con base en experiencias anteriores; b) Basados en ensayos acelerados; c) A través de métodos deterministas, d) Métodos estocásticos o probabilistas.

Siguiendo esta filosofía, HELENE viene buscando incorporar estas y otras ideas en la nueva Norma Brasileña de Proyecto y Ejecución de Estructuras de Hormigón, que se encuentra en revisión actualmente.

GUIMARÃES (2000) evaluó la durabilidad de una estructura marítima de hormigón armado, comparando su comportamiento con los modelos de previsión de vida útil y las normas existentes. Basado en los resultados de esta evaluación, formuló un nuevo modelo, el cual es indicado para estructuras localizadas en ambiente marítimo, pero es válido apenas para obras construidas con materiales y técnicas similares. El modelo fue desarrollado a través de ensayos tecnológicos realizados “in loco” en los diferentes microclimas de la estructura escogida para el estudio.

La cuestión de la vida útil de las estructuras de hormigón es por tanto, un asunto



complejo y que merece ser tratado con bastante cuidado. Es preciso aplicar todo el conocimiento disponible a respecto del tema, en el sentido de tornar posible unaevaluación coherente del comportamiento de las obras y de los costos involucrados por un determinado período de tiempo, evitando así, gastos e intervenciones innecesarios. En el caso de las estructuras que ya se encuentran en proceso de deterioración, es necesario, según ANDRADE (1992) (1992), tanto calcular su tiempo de vida sin riesgo de colapso, como decidir el momento adecuado para iniciar losprocedimientos de reparo y recuperación.

2.2 ORIENTACIÓN PARA EL DIAGNÓSTICO

A seguir se presenta un conjunto de tablas para facilitar al consultor en sus trabajosde inspección y diagnóstico de estructuras de hormigón.

La indicación del diagnóstico esta dada para que el consultor de entrada a través de los síntomas y/o de las manifestaciones patológicas típicas que ocurren en obras.

Recuérdese que se trata apenas de una guía de soluciones, una vez que el diagnóstico conclusivo debe de ser demostrado por ensayos y pruebas químicas, físicas, mecánicas y análisis numéricos, y siempre debe ser elaborado por especialistas.

2.2.1 Acción del Hielo y del Deshielo

Deterioro por ciclos de hielo-deshielo

• Losa de cobertura • Marquesinas • Pavimentos de carreteras

Diagnóstico:

• Agua en los poros de la pasta y de los áridos de elevada absorción • Disminución de la temperatura • Congelamiento de agua • Aumento de volumen • Tensiones internas de tracción • Fisuras en la pasta y alrededor y a través de los áridos • Aumento de la temperatura



• Tablero de puentes • Columnas, pared-cortinas y muros

parcialmente inmersos

Pronóstico:

• Aumento de la porosidad • Escamación y desagregación superficial

(Emmons, P.H, 1994)

Actuaciones correctivas:

• Reparación superficial localizada

• Reparación superficial generalizada

• Reparos en juntas de temperatura

• Protección superficial con pinturas hidrofugantes

2.2.2 Acción de la Variación Térmica Manifestación:

fisuras o grietas por acción de la variación térmica ambiental

(sazonal y diaria)

• Losas • Marquesinas • pared-cortina

Diagnóstico:

• Variación de temperaturas • Contracción y dilatación volumétrica • Generación de esfuerzos de tracción • Formación de fisuras activas

Pronóstico:

• Movimentación de las fisuras • Disminución del camino de los


• Aislamiento térmico del elemento fisurado



agentes agresivos hasta las armaduras o partes más internas del hormigón

• Carbonatación , deterioro del hormigón y corrosión de las armaduras

• Uso simultáneo de

- técnica de inyección de fisuras

- proyecto de junta de dilatación con mastiques/ sellantes

2.2.3 Movimentación térmica ambiental Manifestación:

Fisuración debido a la movimentación térmica ambiental

• Pórticos (vigas, losas y columnas).

(Emmons, P)

Diagnóstico:

• Gradiente de temperatura interno y externo

• Dilatación del elemento que está expuesto (coeficiente de dilatación térmica del hormigón 9x10-6 m/m/oC)

• Fisuración de los elementos que no se dilatan con el aumento de temperatura

Pronóstico:

• Dilatación de los elementos sujetos al aumento de la temperatura

• Fisuración de los elementos que restringen el aumento de la dilatación

• Carbonatación, deterioro del hormigón,

• corrosión de armaduras ; • colapso parcial o total de la

estructura


• Aislamiento térmico del elemento sujeto a variación térmica

- Sellamiento de fisuras



2.2.4 Retracción hidráulica y térmica Manifestación:

Fisuración por retracción hidráulica y térmica

• Vigas • Losas • Columnas • Paredes-cortina

Diagnóstico:

• Alta relación agua/cemento; • Alto calor de hidratación; • Exceso de vibración; • Cura mal hecha; • Disminución del volumen del

hormigón; • Surgimento de fisuras que

atraviesan el elemento.

Pronóstico:

• Aumento de la porosidad • Transporte de agentes agresivos • Carbonatación, • Corrosión de las armaduras • Colapso de la estructura


• Analizar la actividad de las fisuras y clasificarlas como activas o pasivas;

• Eliminar cuidadosamente el hormigón comprometido, limpiando bien la superficie

• Efectuar protección térmica conveniente;

• Técnicas de inyección

- sellantes

- base epoxi ;

- base cementicia



2.2.5 Retracción hidráulica

Manifestación: Fisuración por retracción hidráulica

Son fisuras que surgen durante las primeras horas, después del hormigonado, producto de la perdida de su agua por evaporación.

Esta disminución de volumen se produce en el hormigón aun en estado plástico, sin que haya finalizado el proceso de fraguado.

También suelen aparecer fisuras de retracción durante el proceso de endurecimiento, si el elemento se encuentra coartado no puede tener libre retracción, por lo tanto las tensiones superan la resistencia a tracción del hormigón apareciendo fisuras que la seccionan.

* hay que diferéncialas de las fisuras por desecación superficial. Las cuales no atraviesan el elemento.

Diagnóstico:

• Secado prematuro del hormigón por curado inadecuado. • Alta relación agua - cemento • Elemento con escasa cuantía de acero de retracción. • Elementos muy coartados. • Exceso de cemento o finos. • Exceso de vibrado.

Pronóstico:

• Corrosión de armaduras

• Posibles futuras deformaciones.

• Acortamiento de la vida útil de la viga y la estructura.


• Analizar la actividad de las fisuras y clasificarlas como vivas o muertas.

• Determinar el ambiente en que se encuentran el elemento a reparar:

• Tecnica de inyección

2.2.6 Desecación superficial

Manifestación:

Fisuración por desecación superficial

• Vigas • Losas • Columnas • Paredes-cortina

Diagnóstico:

• Alta relación agua/cemento;

• Exceso de vibración;

• Exudación;

• Evaporación del agua de amasado;

• Exagerada absorción del agua por



viga

losa

parte de los áridos o por los encofrados.

• Surgimento de fisuras en las primeiras horas.


• Eliminar cuidadosamente el hormigón comprometido, limpiando bien la superficie;

• Determinar el ambiente en que se encuentra el elemento a ser reparado:

• Efectuar protección térmica conveniente;

• Técnicas de inyección

- sellantes

- base epoxi ;

• Reparo superficial generalizado

- mortero polimérico de base cemento;

- mortero de base epoxi

Pronóstico:

• Fisuras superficiales y pasivas; • No ocurrencia de problemas

estructurales; • En caso de pisos de industriales,

ocurrencia de pérdida de recubrimiento y consecuente disminución del camino de los agentes agresivos a las armaduras:

- Aumento de la porosidad; - Transporte de agentes

agresivos; - Corrosión de las armaduras; - Colapso de la estructura.

2.2.7 Acción del fuego

Acción del fuego Todas las estructuras de hormigón:

Diagnóstico:

Temp. (ºC)

Pérdida de agua, reacciones químicas y daños

Color del hormigón

Resistencia residual en % de la resistencia inicial

Módulo de deformación residual en % del módulo de deformación inicial

20 Evaporación del agua capilar Gris 100 100

200 95 70

300 Pérdida del agua de gel; 50



2.2.8 Acción de águas puras

400

aparecimiento de las primeras fisuras

superficiales; Ca(OH)2 se

transforma en CaO Rosa 88 38

500 Hormigón comienza a desagregar

75 35 600 Rojo 55 20 900

Hormigón desagregado, sin ninguna resistencia

Ceniza-rojizo 10

0 1000 Amarillo-

anaranjado 0

Pronóstico:

• Fisuración superficial • Deformación del hormigón • Lascamiento del recubrimiento • Deformación del acero • Rotura de los elementos

Actuaciones correctivas: • Apuntalamiento emergencial • Reparo con grout o micro-concreto fluido • Reparo con mortero tixotrópico en forma

manual • Refuerzo con

- adición de armadura y - hormigón proyectado

• Refuerzo con mortero o micro-concreto proyectado • Refuerzo con grout o micro-concreto fluido • Refuerzo con chapas metálicas o perfiles metálicos Vigas columnas losas • Recuperación del monolitismo con inyección de epoxi

Ataque por aguas puras • Losas • Tanques • Canaletas y canales • Pisos

Diagnóstico:

• Agua de lluvia, agua de deshielo, agua de condensación de vapores, aguas industriales destiladas o deionizadas

• Agua corriente o infiltrada sobre la superficie del hormigón

• Disolución o hidrólisis de la cal libre hidratada

• Lixiviación del hidróxido de calcio • Disolución de los silicatos, aluminatos

y ferritos hidratados que son estables en solución de Ca(OH)2

• Disminución de la alcalinidad del hormigón

• Aumento de la porosidad del hormigón • Remoción de la pasta y exposición de

los áridos

Pronóstico:

• Aumento de la porosidad • Disminución de la resistencia • Disminución de la alcalinidad del hormigón y corrosión de la armadura • Exposición de los áridos en la superficie del hormigón




• Escarificación mecánica del hormigón desagregado

• Reparación superficial localizada y/o superficial generalizada

• Reparación profunda localizada y/o profunda generalizada

• Protección superficial del hormigón

2.2.9 Reacción álcalis-agregado

Reación álcali-agregado • Diques de presas

Diagnóstico:

• Concentración de álcalis en los aglomerantes > 0,6 • Humedad relativa del ambiente > 75% o presencia de fuentes externas de humedad • Agregado con sílice, silicato o carbonato reactivos • Reacción entre os álcalis del aglomerante con el árido reactivo • Producción de un gel de sílice • Absorción del agua por osmosis por el gel • Expansión y generación de tensiones internas • Formación de micro-fisuras internas

• Aparecimiento de fisuras superficiales en la forma de rede

AGREGADO REATIVO

DIFUSÃO DE ÁLCALISNO SISTEMA DEPOROS CAPILARES

EXPANSÃO PRODUZIDA PELA REAÇÃOÁLCALI-AGREGADO

ENTRADA E DIFUSÃODE ÁGUA NO CONCRETO

Pronóstico:

• Movimentación del gel de sílice del árido para las regiones micro-fisuradas

• Aumento de las micro-fisuras por el acumulo del gel

• Aparecimiento de fisuras en la superficie del hormigón en la forma de rede

• Aumento de volumen de los elementos de hormigón

• Pérdida de resistencia debido a la


• Controle del acceso de agua al interior del hormigón

• Uso de sales de litio • Confinamento de la reacción

Prevención:

• Evitar el contacto de fuentes externas de humedad con el hormigón

• Especificar aglomerante con



desagregación del hormigón

tenor de álcalis ≤ 0,6% • Especificar aglomerante con

50% o más de escoria granulada de alto horno

• Especificar aglomerante con 25% o más de ceniza volante

• Concentración de álcalis máxima en el hormigón de 3,0 kg/m3

• Evaluar la reactividad potencial de los áridos a través de ensayos laboratoriales

2.2.10 Reacción con sulfatos

Ataque por sulfatos • Cualquier estructura de

hormigón expuesta el aguas residuales industriales o suelos sulfatados, agua de mar o lluvias con polución urbana

• Cimentaciones • Galerías de efluentes albañales • Estructuras de hormigón “of

shore”

Pronóstico:

• Fisuras aleatorias en la superficie • Exfoliación superficial • Reducción significativa de la dureza

y de la resistencia superficial • Reducción del pH del extracto

acuoso de los poros superficiales • Corrosión de la armadura • Pérdida de cohesión de la pasta de

cemento • Pérdida de la adherencia entre la

pasta de cemento y las partículas de agregado

• Disminución de la resistencia del hormigón

Diagnóstico:

• Interacción del sulfato con los hidróxidos de calcio libre y con los aluminatos de calcio hidratados (1 y 2)

• Formación de la gipsita y de la etringita secundaria (3)

• Aumento de volumen de los sólidos provocando la expansión (3)

• Fisuración continua y severa (4)


• Remoción del hormigón con tenor de sulfatos > 5%




Prevención:

• Especificar cimentos con bajo tenor de C3A

• Especificar consumo mínimo de cemento

Exposición Concentración de sulfatos

No solo (%)

Na agua (ppm)

Leve < 0,1 < 150

Moderado 0,1 la 0,2 150 la 1500

Severa 0,2 la 2,0 1500 la 10 000

Muy severa > 2,0 > 10 000



• Especificar bajas relaciones a/c • Especificar cemento pozolánico



2.2.11 Acción de soluciones ácidas

Ataque por soluciones ácidas • Tanques • Galerías de efluentes

albañales • Canaletas y canales • Pisos

Diagnóstico:

• Fuente de soluciones de ácidos orgánicos o inorgánicos

• Disolución de la camada superficial carbonatada

• Formación de sales (CaCl2, AlCl3,

FeCl3) más solubles que CaCO3

• Reacción entre os ácidos y el hidróxido de calcio

• Formación de sales de calcio solubles en agua

• Lixiviación de los compuestos de calcio solubles en agua

• Remoción de la pasta y exposición de los áridos

• Ataque a los áridos calcáreos y dolomíticos

Pronóstico:

• Exposición de los áridos por la lixiviación de la pasta de cemento

• Aumento de la porosidad del hormigón

• Disminución de la resistencia • Desagregación de los áridos

calcáreos o dolomíticos

• Disminución del pH del hormigón y corrosión de la armadura


• Escarificación mecánica para remoción del hormigón desagregado




2.2.12 Acción del agua del mar



Deterioro por agua de mar

• Estructuras de hormigón expuestas al agua de mar

Diagnóstico:

• Impacto de las olas del mar • Contacto directo con el agua de mar con ciclos alternados de mojado y

secado • Acción de los cloruros • Acción de los sulfatos

Pronóstico:

• Corrosión de la armadura inducida por cloruros

• Impactos provocan erosión y abrasión superficial del hormigón

• Expansión, fisuración y desagregación debido a la acción de los sulfatos

• Lixiviación y corrosión de la armadura debido a la acción de los cloruros


• Restauración del monolitismo de la pieza

• Remoción del hormigón desagregado y con tenor de cloruros > 0,4% en relación a la masa de cemento



• Reparación profunda localizada

• Aplicación de procedimientos electroquímicos


2.2.13 Acción de solución alcalina

Ataque por solución alcalina

• Pisos • Canales y canaletas



Diagnóstico:

• Troca iónica entre el agente alcalino con los compuestos del cemento formando sales más solubles (C3A + Na(OH)2 → Aluminato de Sodio)

• Deterioro del hormigón por la disminución de la resistencia • Lixiviación • Expansión causada por la penetración de la solución alcalina en los poros

del hormigón y cristalización de los subproductos que se acumulan en los poros

Pronóstico:

• Lixiviación de la pasta • Fisuración superficial • Pérdida de la adherencia entre la pasta de cemento y las partículas de

agregado • Exposición de los áridos • Desplacamiento de partes superficiales del hormigón • Corrosión de la armadura

Actuaciones Correctivas:

• Escarificación mecánica para remoción del hormigón desagregado





2.2.14 Eflorescencia

Manifestación: Eflorescencia

Losas

Muros y pared cortina de contención de suelo

Tanques Silos



Diagnóstico:

• Agua infiltrada bajo presión a través de la porosidad del hormigón o fisuras • Disolución o hidrólisis de la cal libre hidratada hidróxido de calcio até la

superficie del hormigón – lixiviación • Acumulo de solución saturada de hidróxido de calcio en la superficie del

hormigón - eflorescencias

• Carbonatación del hidróxido de calcio en la superficie del hormigón

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Pronóstico:

• Formación de manchas blancas – eflorescencias - por acúmulo de carbonatos en la superficie del hormigón

• Formación de estalactitas - lixiviación - en las zonas de mayor porosidad

• Disminución del pH del hormigón

• Corrosión de la armadura


• No intervenir en el caso de auto-cicatrización de fisuras

• Eliminación de la fuente de agua que penetra en el hormigón

• Impermeabilización de la superficie en contacto con la fuente de agua

• Limpieza superficial del hormigón

• Sellado superficial de fisuras

• Reparación profunda localizado de regiones con corrosión de armaduras

2.2.15 Acción de cargas Exteriores - Impacto

Impacto

• Columnas • Paredes • Muros

H2O



Diagnóstico:

• Choques de monta cargas, veículos o embarcaciones • Lascamiento o rotura del hormigón afectado

Pronóstico:

• Pérdida de sección del hormigón • Exposición de la armadura • Corrosión




• Refuerzo

Prevención:

• Colocación de perfiles “L” en las aristas de las estructuras

2.2.16 Desintegración del hormigón por Abrasión

Abrasión

• Columnas • Paredes • Pisos industriales • Tableros de puentes



Diagnóstico:

• Atrito a seco (atrito, arañamiento o percusión) • Desgaste superficial, incluido la pasta y los áridos

Pronóstico:

• Desagregación del árido y de la pasta de cemento

• Formación de grandes fallos

• Exposición de la armadura (cuando es hormigón armado)


• Remoción del hormigón desagregado

• Reparo superficial localizado y/o superficial generalizado para reconstitución de la sección perdida

• Endurecimiento superficial - silicatización u ocratización

Prevención:

• Especificar hormigón con baja relación a/c

• Emplear técnica de endurecimiento superficial del hormigón: - silicatización u ocratización

2.2.17 Desintegración del hormigón por Erosión

Erosión

• Columnas de puentes • Pared cortina • Pisos

Diagnóstico:

• Desgaste por la acción de fluidos con partículas sólidas en suspensión

• Colisión de las partículas con el hormigón

• Desgaste superficial • Cuanto menor la

resistencia a la compresión, mayor el efecto de la erosión



• Canaletas y canales

Pronóstico:

• Desgaste superficial del hormigón • Remoción de la pasta de cemento y

exposición de los áridos • Aparecimiento de grandes fallos • Pérdida de resistencia • Exposición de la armadura • Corrosión de las armaduras





• Protección superficial

Prevención:

• Especificar hormigón con a/c inferior a 0,30 con aditivo introductor de aire

2.2.18 Desintegración del hormigón por Cavitación

Cavitación

• Aliviadero de presas

Diagnóstico:

Escarificación superficial del hormigón debido a los grandes impactos producidos por la intrusión de bolas de vapor presentes en el agua que fluye con gran velocidad sobre la superficie irregular del hormigón. Ejemplo mayor son los vertederos de presas.

Pronóstico:

• Desgaste superficial • Desagregación del árido y de

la pasta de cemento • Formación de grandes fallos

(huecos) • Exposición de la armadura


• Remoción del hormigón desagregado / mal adherido

• Reparación superficial genralizada con hormigón

• o mortero de resina

• Refuerzo con chapas metálicas coladas en las regiones de alta presión



2.2.19 Desintegración del hormigón por Acciones biológicas

(Emmons, P)

Prevención:

• Especificación de hormigón con relación a/c menor que 0,3 sin aditivo introductor de aire

• Producir hormigón con superficie lisa

• Especificar inclinación inferior a 30%

Acciones biológicas

• Túneles • Galerías y tubos en rede de alcantarillado • Cimentaciones

Diagnóstico:

Microorganismos Productos del metabolismo

Mecanismo de deterioro

Bacterias heterotróficas1 y hongos filamentosos; Hongos

Ácidos orgánicos Disolución de la portlandita y silicatos hidratados

Bacterias reductoras de sulfato (BRS) Gas sulfhídrico (H2S) Disolución de la

portlandita Bacterias

quimiolitotróficas2 Thiobacillus thioparus y otras especies neutrofílicas (10>pH>6) Thiobacillus thiooxidans y otras especies acidofílicas (pH>5)

Ácido sulfúrico Disolución de la portlandita y silicatos hidratados

Pronóstico:

• Disolución del Ca(OH)2 y

de los silicatos hidratados


• Remoción del hormigón desagregado y contaminado

• Descontaminación de los



- Lixiviación- • Desagregación del hormigón • Pérdida de masa y de

resistencia • Destacamento del hormigón • Corrosión de la armadura

microrganismos





2.2.21 Acción de cargas exteriores - Compresión

2.2.20 Acción de cargas exteriores - Compresión

Compresión en columnas

Diagnóstico:

• Actuación de sobrecargas • Formación de fisuras dependientes de la

esbeltez y del grado de anclaje transversal de los extremos de la estructura

Tipologías:

1. “a”, “b”, “c”: elementos más esbeltos 2. “d”: estructura esbelta con pandeo lateral 3. “e”: en el caso de columnas las fisurasión paralelas a la directriz de la estructura y no coincidentes con la posición de las armaduras, apareciendo cuando las cargas están en el orden de 85% a 90% de la resistencia del pilar

Pronóstico:

• Fisuración • Transporte de agentes

agresivos • Carbonatación • Corrosión de las armaduras • Colapso de la estructura


• Eliminación de la sobrecarga

• Refuerzo con hormigón convencional y aumento de la sección

• Refuerzo con hormigón proyectado y aumento de sección

• Refuerzo con chapas coladas

Compresión en vigas Diagnóstico:



(Helene, P, 1997)

• Hormigón de resistencia inadecuada;

• Sobrecargas no previstas.

Pronóstico:

• Fisuración

• Transporte de agentes agresivos

• Carbonatación

• Corrosión de las armaduras

• Colapso de la estructura



• Refuerzo

- con hormigón convencional y aumento de la sección

- con hormigón proyectado y aumento de sección - con nueva armadura longitudinal y estribos mas re-hormigonado;

- con chapas coladas

• Eventualmente demoler y reconstruir

2.2.22 Acción de cargas exteriores - Flexión y cortante Flexión y cortante en vigas

(Hidalgo, M.,1994) Diagnóstico:

• Actuación de sobrecargas • Originase de solicitaciones de flexión pura o por la combinación de flexión y cortante • Fisuras por flexión pura en el medio del vano que terminan en la posición de la línea



2.2.23 Acción de cargas exteriores - Flexión

neutra • Fisuras debido a la combinación de la flexión y cortante inclinadas y se localizan

entre el medio del vano y el apoyo • Fisuras por cortante inclinadas en el orden de uso y que se localizan próximas al

apoyo

Pronóstico:

• Fisuración • Transporte de agentes agresivos • Carbonatación

• Corrosión de las armaduras • Colapso de la estructura



• Refuerzo


- con chapas coladas

- con hormigón proyectado y

aumento de sección

Flexión en losa

(Helene, P, 1997)

Diagnóstico:

• Losa muy flexible en estructuras ejecutadas por el proceso de encofrados tipo túnel;

• Juntas de hormigonado mal ejecutadas; • Armadura insuficiente; • Armadura insuficiente o mal posicionada; • Ancoraje longitudinal insuficiente; • Desencofrado antes de tiempo; • Sobrecargas no previstas;

CORTE

r = inadecuadodo

Fisuras por corte

Fisuras por corte + flexión

Fisuras por flexión

(mom. positivo)

Fisuras por flexión (mom. positivo)

Carga distribuida



2.2.24 Acción de cargas exteriores - Momento torsor

• Fisuración.

Pronóstico:





• Preparar y limpiar adecuadamente la superficie

• Refuerzo


- con hormigón proyectado y aumento de sección

- con chapas coladas o armaduras embutidas

Momento torsor en losas

• Losas

Vista superior de losa apoyada

(Helene, P, 1997)

Diagnóstico:

• Armadura de canto insuficiente; • Protección térmica insuficiente.

Pronóstico:

• Fisuración; • Transporte de agentes

agresivos; • Carbonatación

• Corrosión de las armaduras • Colapso de la estructura.


• Preparar y limpiar adecuadamente la superficie

• Reforzar cantos con nueva armadura a 45º;

• Efectuar protección térmica conveniente.



2.2.25 Acción de cargas exteriores - Torsión Diagnóstico:

• Actuación de sobrecargas • Se presenta en conjunto con

solicitaciones de flexión y cortante generando tensiones tangenciales a la estructura, de forma similar aquellas originadas por los esfuerzos de cortante

• Fisuras a 45o en todas las caras del elemento, de forma helicoidal, propagándose arriba de la línea neutra



Torsión en vigas

• Vigas

(Hidalgo, M.,1994)

Pronóstico:

• Fisuración

• Transporte de agentes agresivos • Carbonatación

• Corrosión de las armaduras

• Colapso de la estructura




• Refuerzo con hormigón proyectado y aumento de la sección


2.2.26 Adherencia y anclaje

Adherencia y anclaje • Vigas • Columnas

Diagnóstico:

• Actuación de sobrecargas • Hormigón con resistencia inadecuada • Anclaje insuficiente • Exudación en la parte inferior de las armaduras horizontales



2.2.27 Corrosión de armaduras - Carbonatación

• Deficiencia de la altura de las nervuras • Pérdida de la adherencia entre armadura y el hormigón • Apuntalamiento • Fisuración próxima a las armaduras

(Helene, P)

Pronóstico:






• Refuerzo con hormigón proyectado y aumento de sección


Carbonatación

• Cualquier estructura de hormigón

Diagnóstico:

• Acceso del CO2 en la atmósfera a través de la porosidad y fisuras del

hormigón



• Presencia de humedad en los poros del hormigón • Reacción del CO2 de la atmósfera con os componentes alcalinos de la pasta de

cemento hidratada • Formación de carbonatos • Disminución del pH del hormigón • Despasivación de la armadura • Corrosión

Pronóstico:

• Aumento de la espesura de la frente de carbonatación

• Reducción del pH del hormigón • Despasivación de la armadura • Formación de productos de

corrosión • Generación de tensiones

internas • Fisuración del hormigón • Desplacamiento del

recubrimiento


• Remoción del hormigón carbonatado


• Refuerzo con armadura extra o por sustitución

• Realcalinización del hormigón


2.2.28 Corrosión de armaduras - Cloruros Ataque por cloruros

• Cualquier estructura de hormigón armado

Diagnóstico:

• Origen de la presencia de los cloruros en el hormigón:

- Contaminación de los áridos o del agua de amasado o uso de

aditivo acelerador de fraguado de base CaCl2

- Ingreso por medio externo marino, uso de sales de deshielo o

atmósferas industriales

• Combinación de cierta cantidad de los cloruros con los aluminatos del cemento • Formación del cloroaluminato o sal de Friedel • Tenores de Cl - superiores a 0,4% en relación a la masa de cemento llevan a la

despasivación de la armadura • Corrosión de la armadura

Pronóstico:

• Aumento de la humedad interna y de la


• Reparación superficial localizada y/o superficial



2.2.29 Fallos por cortante

conductividad eléctrica del hormigón • Aumento de la taza de disolución del acero • Formación de productos de corrosión • Producción de tensiones internas • Fisuración del hormigón • Desplacamiento del recubrimiento

generalizada


• Refuerzo

• Extracción electroquímica de cloruros

• Protección catódica materiales y sitemas


Cortante

(Hidalgo, M., 1994)

• La fisura o grieta toma una inclinación comprendida entre 450 y 750, dirigiéndose al apoyo y seccionando la viga en su cara lateral y en la inferior. La mayor abertura estará en la zona de tracción.

• Las fisuras originadas dependerán de la cuantía de acero longitudinal, la cantidad del mismo que llegue al apoyo y del número de cercos, espaciamiento y forma de elaboración.

Diagnóstico:

• Sobrecargas no previstas. • Sección insuficiente de la viga. • Hormigón de resistencia inadecuada. • Cuantía de acero longitudinal insuficiente. • Desencofre prematuro. • Estribos insuficientes, tener menor

diámetro del exigido o escasa longitud de anclaje al cerrarlo.

Pronóstico:

• Deformaciones irreversibles. • Posible colapso de la viga. • Corrosión de armadura.


• Analizando adecuadamente el elemento estructural podrá ser necesario:

- apuntalar el elemento para poder realizar la rehabilitación.

- Reforzar vigas por cortante

- eventualmente, demoler y reconstruir.



2.2.30 Fallos por flexión y torsión

2.2.31 Fallos por compresión

Flexión y torsión

(Hidalgo, M., 1994)

• Fallo muy grave, la rotura puede ser rápida.

• Las fisuras toman distintas inclinaciones en cada cara de la viga, se presentan en elementos que pueden ser vigas de borde, vigas en voladizo que se sometan a fuertes momentos flectores y torsores.

Diagnóstico:

• Anclaje insuficiente. • Acero de refuerzo mal posicionado

en el diseño o en la ejecución. • Sobrecarga no prevista. • Acero de refuerzo insuficiente. • No consideración de los esfuerzos

de torsión. • Hormigón de resistencia

inadecuada.

Pronóstico:

• Deformaciones irreversibles. • Posible colapso de la viga. • La armadura se puede corroer

aumentando el riesgo de colapso.


Después de analizar adecuadamente el elemento estructural puede ser necesario:

• apuntalar el elemento para poder realizar la rehabilitación.

• reforzar viga por flexión y torsión • eventualmente, demoler y

reconstruir.

Compresión Diagnóstico:



2.2.32 Fallas constructivas - Oquedades superficiales

(Hidalgo, M., 1994)

• Se presentan fisuras en la zona de compresión por aplastamiento del hormigón, aunque tienen apariencias inofensivas, son muy peligrosas.

• Suele suceder en vigas de poca sección de hormigón y cuantía elevada de acero.

Cuando son fisuras grandes y el hormigón llega al agotamiento, se produce la rotura brusca.

• Estas vigas le acompañan problemas de cortante y deformaciones.

• Cálculo deficiente.

• Exceso de carga.

• Sección insuficiente con cuantías muy elevadas de acero en la zona de tracción.

• Hormigón de menor resistencia con abundante acero en zona de tracción.

Pronóstico:

• La armadura se puede corroer, agravándose la situación.

• Deformaciones irreversibles de la viga. • Posible colapso.


Después de analizar adecuadamente el elemento estructural, podrá ser necesario: • reforzar viga por compresión • eventualmente, demoler y

reconstruir.

Oquedades superficiales por mal hormigonado

• Cualquier tipo de estructuras

Diagnóstico:

• Hormigón con dosificación Inadecuada

• Dimensión máxima característica de los áridos mayor que el espaciamiento de la armadura

• Hormigón vertido de alturas superiores la 2,50 m

• Compactación inadecuada: excesiva o deficiente



Pronóstico:

• Áridos gruesos sin cohesión y aparentes

• Armaduras aparentes • Hormigón poroso • Disminución de la resistencia del

hormigón • Carbonatación • Corrosión de las armaduras


• reparacion superficial localizada con mortero polimerico , o de base epoxica u otros.

• reparacion profunda localizada con mortero de base cemento u hormigón.

• revestimiento de protección

Oquedades superficiales por deficiencias en el detalle /o posicionamento de la armadura



2.2.33 Fallas constructivas - Deficiencia en el posicionado de la armadura

• Zonas vacías en las caras del elemento, donde en algunos casos pudieran estar los aceros a vista.

Diagnóstico:

• Errores en el diseño y/o colocación de las barras de acero.

Pronóstico:

• Por falta de continuidad de la masa de hormigón y su debida adherencia se pierde el monolitismo de la sección del elemento.

• Se crean juntos frías que pueden dar lugar a la penetración fácil de agentes corrosivos del acero.


• eliminación del hormigón segregado hasta llegar al hormigón sano

• limpiar bién las superficies.

• reparacion superficial localizada con mortero polimerico , o de base epoxica u otros.

• reparacion profunda localizada con mortero de base cemento u hormigón.

• revestimiento de protección

Armaduras aparentes

• Columnas • Fundo de losas • Vigas • Paredes cortina

Diagnóstico:

• Falta de colocación de espaciadores • Armaduras amasadas o dislocadas debido al tránsito de los operarios • Armaduras aparentes en el momento de la retirada de los encofrados

Pronóstico:

• Ausencia de recubrimiento o pequeño recubrimiento • Fisuración paralela a las armaduras • Pérdida del recubrimiento • Carbonatación • Corrosión



2.2.34 Fallas constructivas - Corrimientos de los aceros



• Limpieza de la armadura




Corrimientos de los aceros en vigas

(Hidalgo, M., 1994)

• Aparición de fisuras cerca del apoyo a causa de un agarre insuficiente de los cercos al tener una longitud de anclaje pequeña.

• El fallo se produce por cortante, la ausencia del cerco produce la fisura y aunque sea muy fina no deja de ser peligrosa.

Diagnóstico:

• Colocar cercos sin cerrar o con escasa longitud de anclaje. • Anclaje insuficiente. • Mala adherencia del acero de refuerzo con el hormigón. • Sobrecarga no prevista. • Resistencia inadecuada del hormigón.



2.2.35 Fallas constructivas - Deficiencia en la dosificación del hormigón

Pronóstico:

• La armadura se puede corroer. • Reducción de la capacidad portante del elemento. • Acortamiento de la vida útil, salvo que se realicen las reparaciones

adecuadas.


Después de analizar adecuadamente el elemento estructural y el medio ambiente donde se encuentre, podrá ser conveniente:

• reforzar la viga aumentando su rigidez.

• eventualmente, demoler y reconstruir.

Retracción plástica en la cabeza del pilar por deficiencia en la dosificación del hormigón

(Hidalgo, M., 1994)

Diagnóstico:

Las fisuras horizontales en la cabeza de columnas que surgen durante el fraguado, se denominan de retracción plásticas. Cuanto más alta es la columna y más fluido es el hormigón, mayor cantidad de agua se acumula en la parte superior, lo que facilita la aparición de daños

• Exceso de vibrado.

• Alta relación agua/cemento.

• Hormigonado defectuoso en la cabeza de columna.

Pronóstico:

• Se puede producir el aplastamiento de la cabeza de la columna al no tener el hormigón la resistencia adecuada.

• Deformaciones plásticas de la cabeza de la columna.

• Posibilita la corrosión de la armadura.


• Inyección de resina epoxi

• Calafetación de fisuras con sellantes elásticos de base uretano o polisulfuros



de 43Orientación para el Diagnóstico


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Orientación para la Selección de la Intervención

AutoresAntonio Aguado

Cesar DíazLuis Agulló

Vicente AlegreXavier Casanovas

INTRODUCCIÓN n este capítulo se exponen los principios básicos que deben tenerse presentes para la elección de la técnica de reparación o protección más apropiada a cada caso concreto de intervención cuando los objetos son elementos estructurales dehormigón armado. Para ello se ha adoptado un esquema expositivo que, de forma

ordenada, incluye las diversas fases que debe abarcar el proceso de selección considerado en su globalidad, es decir, desde la imprescindible toma de datos previa yregistro ordenado de la información recopilada hasta la relación comentada de lasdiversas técnicas y materiales específicos a utilizar.

Así, de forma secuencial, se exponen en primer lugar las bases sobre las que ha defundamentarse la diagnosis y el alcance de las diversas operaciones de observación de los daños, ensayos a realizar y formas de análisis de la información recopilada. En una segunda parte se relacionan los diversos tipos de intervención posibles según sean losobjetivos de la actuación, y se comentan los diversos aspectos y condicionantes de todaíndole – técnicos, económicos, arquitectónicos, medioambientales, de seguridad, de control, de mantenimiento, etc. - que cabe tener presentes en el proceso de selección. Y en una tercera y última parte se detallan y precisan los materiales y técnicas de posible utilización, especificando sus propiedades, campos de aplicación, criterios de selección ycaracterísticas de su puesta en obra, comparándose y valorándose a su vez los diversosprocedimientos descritos, en función de las posibles variables presentes en cadasituación.

El objetivo que pretende cubrir el presente capítulo es el de facilitar una metodología yuna base de conocimientos al técnico que corresponda decidir el sistema de intervención a realizar, de utilidad para el establecimiento de un plan de actuación y un primer nivel de selección de la técnica a aplicar, la cual requerirá para su definitiva concreción del conocimiento detallado de las propiedades y características de los diversos productos de factible suministro, de su costo y de la capacidad y peculiaridades de las empresasejecutoras del lugar.

Ha sido, precisamente, el carácter de este objetivo, que cabe considerar como de divulgativo y general, el que ha aconsejado que en la confección y redacción del textoque sigue hayan intervenido técnicos de formación y procedencia diversa, ingenieros de caminos, arquitectos y arquitectos técnicos, con el fin de facilitar su interpretación almayor número posible de potenciales lectores, con la sola y única limitación de formar parte y trabajar cotidianamente en el amplio mundo iberoamericano del sector de laconstrucción.

3.1 ANÁLISIS DEL DIAGNÓSTICO

CAPÍTULO 03

E

Página 1 de 45Orientación para la Selección de la Intervención


La intervención debe ir obligatoriamente ligada a una fase previa que consiste en una definición lo más exhaustiva posible del estado actual, y en su caso un “estudio dedaños”, que concluyan con el diagnóstico sobre el fenómeno que ha originado los daños, sus causas, sus repercusiones futuras y un abanico de recomendaciones y propuestas deactuación.

La información que se genera en esta fase previa es la base para orientar la selección de la intervención. Se estudia la respuesta de una estructura existente con muchasincógnitas (algunas incontestables), a las acciones mecánicas y reológicas cuya historiaes a su vez en general desconocida en profundidad, al contrario que en un proyectonuevo en el que se definen como hipótesis de partida. La intervención requerirá un proyecto que ha de tener en cuenta como ha respondido la estructura (que debe basarseen el diagnóstico realizado), y como va a responder y a evolucionar ante las actuaciones que sobre ella se lleven a cabo.

Los estudios de daños en general requieren, en primer lugar la presencia de un técnico especialista, un patólogo, capaz de estudiar situaciones límite reales, que sobrepasan la normativa, y están a caballo entre la ciencia y la técnica. El patólogo ha de ser consciente de sus limitaciones, y dado que los trabajos de definición del estado actual son estadísticamente complejos y los procesos patológicos extraordinariamente variados, aligual que las ciencias y las técnicas de que se dispone, deberá contar con el apoyo de un equipo multidisciplinar y especialista, que le permita profundizar en el estudio de lasvariables.

Figura 3.1.1. Flexímetro con instrumentación termohigrométrica para descontar su efecto. Pantalla de seguimiento de deformaciones y variables termohigrométricas para 16 canales



Figura 3.1.2. Transductores potenciométricos de desplazamiento

3.1.1 Bases de partida

Las bases de partida para un correcto estudio de daños, que no deben ser olvidadaspor quien recoge el testigo para definir el tipo de intervención sobre la estructura, son las siguientes:

! Cada construcción es un prototipo, no hay dos iguales. ! Las estructuras reaccionan a los cambios y a las intervenciones con el

principio de la mínima energía. ! Siempre que sea posible se tenderá a la metodología científica, apoyando

científicamente la respuesta y evitando los métodos intuitivos que puedanresultar válidos en los procedimientos de urgencia. Herramienta importante son los estudios de sensibilidad de las variables a las hipótesis de partida.

! Debe haber un equilibrio entre el análisis numérico e instrumentación y ensayo.

! La respuesta de una estructura viene muchas veces indicada por lossubsistemas ligados a ella.

! Hay que saber discriminar los fenómenos patológicos de los que no lo son. ! La causa del daño rara vez es única, lo que conlleva la presencia de

especialistas de varias disciplinas, eso si, siempre bajo la coordinación delpatólogo especialista.

! Un pequeño porcentaje de causas produce la mayor parte de los defectos (principio de Pareto)



Figura 3.1.3. La estructura del árbol se acopla a su ciclo energético

! No hay una relación biunívoca entre causa y daño, una sola causa puede dar lugar a varios efectos, y un efecto puede provenir de varias causas.

! La obtención de información “in situ” ha de basarse en el principio de “mínimo número de catas para obtener el máximo de información”.

! Debe de valorarse la trascendencia de un nuevo error, a la hora de valorar elriesgo de la intervención.

Figura 3.1.4. Fisuras horizontales en pilar, consecuencia de un asiento plástico. Sin repercusión estructural



Figura 3.1.5. Fisuras verticales en un pilar mal reparado al que se la habían eliminado los estribos, como se aprecia al eliminar el recubrimiento. Clara repercusión estructural

Figura 3.1.6. Al replantearse mal el nivel de la losa, se ha recrecido el apoyo. La deformabilidad de la jácena hace entrar en carga al tabique

3.1.2 Metodología



Figura 3.1.7. Prueba de carga para medir la rigidez real de una pasarela en servicio

Los pasos básicos, en la metodología científica, de una patología, que han dequedar contemplados en el informe son:

! Recopilar toda la información previa posible (proyecto original, historia de cargas, modificaciones, usos, elementos colindantes, condiciones decontorno)

! Hacer una toma de datos exhaustiva, ya que nunca hay suficiente información. Catálogo de daños (escritos, gráficos y/o en vídeo), tratando de intuir incluso posibles vicios ocultos.

! Realizar ensayos, catas e instrumentación para conocer, estudiar yanalizar las variables que hayan podido influir en los daños.

Figura 3.1.8. Análisis de las tensiones en un pilar por elementos finitos



Figura 3.1.9. Fisura provocada por el entumecimiento de la armadura.

! Análisis teórico, modelizando el comportamiento del elemento, para justificar científicamente la causa.

! Etiología de las causas a partir de la información previa, la toma de datos, los esquemas de daños, los ensayos, las catas, la instrumentación y los estudios teóricos.

! Conclusiones y recomendaciones en función del conocimiento adquirido, y las consecuencias de un nuevo error

En resumen hay que conocer a fondo la obra en su conjunto, la respuesta real de laestructura a las acciones que realmente ha tenido. La misión del patólogo es unir loinvisible y lo manifiesto para establecer el origen de un fenómeno. Para realizar el diagnóstico es importante “conocer al paciente” en su conjunto.

Figura 3.1.10. Captador de desplazamiento mediante rayo láser.



Figura 3.1.11. Receptor de rayo láser situado en un pilar para medir la diferencia de asiento entre este pilar y

otro donde se coloca el emisor de rayo láser

3.1.3 Sobre el alcance del diagnóstico

La definición del estado actual y/o el estudio de daños ha de constituir un documento completo aunque con un nivel de información diferente según el diagnóstico sea leve o grave. En el cuadro adjunto se indica una lista de chequeo, quepermite evaluar el nivel de información conseguido, y si hay argumentos suficientes para valorar la necesidad o no de la intervención, y el riesgo de la misma. Como corolario del diagnóstico, en las conclusiones y recomendaciones del estudio debe quedar reflejado la necesidad del proyecto de reparación en su caso, y de que tanto el proyecto como la ejecución lo lleve a cabo un equipo acreditado para ello.

Figura 3.1.12. Túnel scanner colocado sobre un vehículo que registra de forma casi continua el perfil transversal del túnel



Figura 3.1.13.

3.1.4 Sobre las características técnicas del mismo

Técnicamente se ha tenido que avanzar en el estudio en la definición del riesgo de los elementos estructurales y por tanto habrá ensayos con un nivel de muestreo suficiente que permitan acotar las variables que afectan a la definición de los coeficientes de riesgo en las distintas partes de la construcción, que ayuden a definir el riesgo en la fase de proyecto, y que tengan en la medida de lo posible en cuenta el riesgo en la fase de construcción y en la obra ya construida.

El diagnóstico requiere que se haya valorado con criterio la de sensibilidad de las variables a las hipótesis de partida de los modelos para poderlo contrastar con la respuesta real de la estructura, y asociar la causa al efecto, de una forma científica. Cuando no sea posible establecer con certeza la causa real, ya sea por falta de información, o porque el tiempo o el dinero previsto para el estudio no permiten una mayor profundización, debe decirse de forma explícita, porque: es un deber ético, es una premisa previa para cualquier trabajo de este tipo, y también porque “a veces lo más urgente es no correr”.

No se puede olvidar que la tecnología está en continua evolución, aparecen nuevos materiales, nuevos ensayos, nuevos métodos de diagnosis, y también nuevas causas de daños.

Una tecnología de gran aplicabilidad para definir el estado actual a partir del comportamiento de la estructura (sin desmerecer los modelos deterministas) son los métodos estadísticos englobados dentro de las técnicas de análisis multivariantes, que definen el estado actual mediante la instrumentación de las variables más significativas y paralelamente deducen el comportamiento de la estructura a partir de su propia historia.

Figura 3.1.14. MÉTODO ESTADÍSTICO: Instrumentación de una variable y respuesta del modelo.

El procedimiento normal consiste en, hacer una participación de los datos medidos en



la instrumentación, en ajuste y prueba, y plantear el modelo utilizando solo los primeros correspondientes a un período previo. Entonces se puede hacer una prognosis del modelo hacia los segundos, y comprobar su bondad. La validación del modelo es el resultado de la consideración conjunta de los datos experimentales y de la explicación que de los mismos hace aquél.

Un caso práctico sería el de una presa, en el que instrumentando 6 variables, y creando las correspondientes funciones explicativas, se definiera el comportamiento(por ejemplo su movimiento). La instrumentación definirá el nivel de llenado del embalse, la temperatura ambiente, el movimiento del mes anterior, el empujehidrostático, la fluencia del hormigón y la inercia térmica.; a partir de estas funciones definidas en el período de ajuste se contrasta el modelo en el período posterior de prueba y se termina con una evaluación de errores.

Análisis de errores

En resumen, si se consigue conocer la respuesta de la estructura a una serie deacciones en un período determinado, que puede considerarse de ajuste, se puede modelizar el comportamiento, y posteriormente confirmar el modelo con la evolución del otro período (de prueba).

Tabla 3.1.1. Lista de chequeo a efectos de evaluar el alcance del diagnóstico

ALCANCE DEL DIAGNÓSTICO

FASE PREVIA ¿El autor del estudio es un especialista? ¿Consta el plazo para realizar el estudio, y las visitas realizadas? ¿Tenía suficiente información, o ha aparecido más, que puede ayudar al diagnóstico? ¿Hay información sobre la historia de la construcción y sus modificaciones posteriores? ¿Se conoce el año de construcción y de las modificaciones? ¿Se ha consultado con los usuarios y los organismos oficiales? ¿Se hizo el esfuerzo de encontrar al autor del proyecto original y los documentos del mismo? ¿Se pudo contar con informaciones de técnicos intervinientes: constructor, director de obra, control de calidad, otros? ¿Cuáles eran los vicios de construcción típicos de esa época? ¿Hay información de las condiciones de contorno (geotécnicos colindantes, usuarios vecinos, accidentes o efectos climáticos especiales, microclima, otros? DAÑOS OBSERVADOS ¿Hay más fisuras que las catalogadas? ¿Hay daños no tenidos en cuenta? . ¿El catálogo de daños es completo? ¿Qué tipo de evolución se aprecia desde que se hizo el estudio? ¿Confirma esa evolución la causa del daño? ¿Hay experiencia sobre la configuración estructural? ¿Se han analizado los apoyos y nudos? ¿Es válida la metodología utilizada? ¿Está descrita y grafiada en planos? ENSAYOS ¿Hay experiencia sobre el comportamiento de los materiales? ¿Los ensayos e instrumentaciones se realizan de acuerdo con alguna norma u homologación? ¿Se ha utilizado algún criterio estadístico para el muestreo? ¿Se ha seguido la normativa de muestreo por atributos? ¿Que tipo de instrumentación se hizo, y con que criterio: nivelaciones, inclinométricas, fisurometría, extensométrías, otros? ¿Son suficientes los ensayos para definir las características introducidas en los modelos? ¿El ensayo realizado caracteriza el material en donde interesa? ESTUDIOS DE GABINETE ¿Qué normativas se han utilizado? ¿En que aspectos se sobrepasa? ¿Se ha estudiado la seguridad por métodos deterministas, semiprobabilistas, estadísticas,.....? ¿Hay comprobaciones de cálculo en situación normal y alterada? Verificación de la estructura: Datos geométricos Soldadura Configuración estructural Defectos internos Concurrencia de huecos: muros Estado de los apoyos Esquema de armado ¿Se han estudiado estados límites de servicio: (vibraciones, deformaciones, otros)? ¿Se han estudiado estados límites de rotura?



3.2 ORIENTACIÓN SOBRE LOS SISTEMAS DE INTERVENCIÓN

En toda intervención estructural, la diagnosis previa es la base del conocimiento del edificio, de su estado de conservación, de las lesiones que presenta y de las causas quelas han provocado. Es sobre esta diagnosis precisa, contrastada y fiable, que nosapoyaremos para determinar las soluciones más idóneas a aplicar en cada caso.

3.2.1 Tipos de intervenciones

Para conseguir una correcta elección de las técnicas y materiales de intervención mas adecuados, hay que determinar previamente la función o funciones que estas deberán cumplir una vez en servicio.

Por las características de los trabajos a realizar y por su mayor o menor incidencia en los aspectos estructurales, podemos optar por cinco alternativas o tipos deintervención genéricos que comportan en si mismas unas formas de actuarsensiblemente diferenciadas. A grandes rasgos, estos grupos de soluciones lospodemos resumir en los conceptos siguientes:

Actuaciones de urgencia

Consideraremos en este grupo las actuaciones que hay que realizar, de forma rápida,para subsanar lesiones que pueden resultar peligrosas para el uso del edificio o paradar respuesta a una necesidad urgente en la funcionalidad del elemento estructural.En muchas ocasiones este tipo de actuación tiene un carácter de provisionalidad y su objetivo prioritario es el de mantener en servicio y/o evitar riesgos a los usuariosdurante el tiempo que se realiza la diagnosis, se redacta el proyecto y se ejecuta laactuación definitiva. En otros casos, se plantean como intervenciones que debenpermanecer en el tiempo.

¿Hay estimaciones de la durabilidad? ¿Hay estudio de sensibilidad de las variables a las hipótesis de partida? CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ¿El nivel de conocimiento adquirido es suficiente? ¿Cual es la vida útil prevista si no se realizan actuaciones? ¿Tengo criterio para decidir si reparo, refuerzo o realizo obra nueva? ¿Se comenta en las recomendaciones la necesidad de que tanto el proyecto como la ejecución lo realice alguien acreditado?.



Figura 3.2.1. Los trabajos de apuntalamiento estructural resultan en muchos casos comprometidos y requieren de una definición precisa

Actuaciones de prevención y/o protección

Se trata de intervenciones que tienen como objetivo dar una protección a los componentes estructurales para evitar o reducir la progresión de su proceso de degradación o protegerlos contra el fuego, atmósferas agresivas, corrosión, desgaste superficial, otros. Bajo este concepto, se pueden plantear diferentes variantes; así, se puede actuar protegiendo directamente el elemento estructural, actuando sobre suentorno, limitando las cargas de uso y planteando un seguimiento o control periódico en sus puntos críticos.

Figura 3.2.2

Las limitaciones en el uso pueden resultar muy útiles para estructuras que no se encuentren en situaciones límite



Figura 3.2.3

Las pinturas protectoras deben aplicarse en elementos que no presentenresquebrajaduras para conseguir los efectos deseados. Mantener una estructura en uso puede exigir la realización de controles periódicos de la misma

Actuaciones de reparación

Cuando la degradación ha afectado al elemento estructural, debemos plantearnos una reparación de la zona afectada para recuperar sus prestaciones iniciales que sea adecuada a sus funciones estructurales. La complejidad e importancia de este tipo deactuaciones puede resultar muy variable, en función de las características del elemento, de su ubicación y de su estado de degradación.

Figura 3.2.4

Las reparaciones aplicadas a las zonas degradadas resultan complejas y requieren deuna diagnosis muy precisa para determinar la extensión de los trabajos.



Figura 3.2.5. Las nuevas técnicas de reparación para extracción de cloruros o realcalinización, siendo todavía

experimentales apuntan unas grandes posibilidades de utilización en un futuro cercano

Actuaciones de refuerzo

Cuando nos encontramos ante errores en el cálculo o ante nuevas solicitaciones que superan las inicialmente previstas para los elementos estructurales, debemos recurrira la incorporación de nuevos componentes estructurales, mediante sistemas de refuerzo adecuados.



Figura 3.2.6. El incremento de la capacidad portante mediante pletinas metálicas o fibras de carbono se ha

convertido en una de las actuaciones de refuerzo más frecuentes

Los refuerzos de hormigón en algunos casos y los perfiles metálicos en otros, son también recursos adoptados en muchas de las reparaciones de las estructuras dehormigón.

Figura 3.2.7

Actuaciones de sustitución

Cuando la incapacidad estructural resulta manifiesta y el refuerzo difícilmente aplicable, se opta por la sustitución de la estructura. Esta sustitución se puede realizar eliminando físicamente el elemento estructural y sustituirlo por otro nuevo o, lo que resulta más sencillo, anulando su función mecánica actual mediante la introducción de



nuevos elementos resistentes.

Dada la complejidad de los componentes estructurales de un edificio y la diversidad desituaciones que puede presentar, resulta habitual que nos encontremos ante lanecesidad de aplicar varias de estas opciones conceptualmente definidas. Parasimplificar el trabajo, resulta recomendable agrupar situaciones parecidas para darlesun tratamiento único, evitando así una multiplicidad de grados de intervención quecomplicarían innecesariamente la labor de proyecto y más aún los trabajos deejecución. Siempre será la diagnosis realizada la que nos permitirá establecer grupos homogéneos, en cuanto a características y estado de conservación, y para cada uno de ellos se determinará un tipo u otro de intervención ajustada a cada situación.

Figura 3.2.8. La sustitución funcional de estructuras de hormigón debe considerarse como un último recurso. Si bien a menudo hay que recurrir a él por resultar irreversible el proceso patológico que sufre el elemento

3.2.2 Aspectos a considerar en la elección

Por lo general, las posibles soluciones a un determinado problema estructural sondiversas y se nos presentan diversas alternativas igualmente válidas, eficaces y viables. Dado que no existe, prácticamente, normativa específica pensada para actuaciones de rehabilitación, en la toma de decisiones es importante "pisar sobre seguro", y cargarse de razones en la toma de decisiones. No será fácil detectar unarotura frágil, ni un vicio oculto, a pesar de lo cual dadas las lagunas legales existentesse va a asumir la responsabilidad.

En todos los casos se requieren unos criterios de valoración complementarios con los que determinar la opción que se ajusta mejor a nuestras circunstancias. De forma genérica podríamos considerar los siguientes aspectos:

Aspectos técnicos

Se trata del criterio fundamental a tener en cuenta en la toma de decisiones. En estesentido, la solución debe garantizar:

! Respuesta correcta a las limitaciones y exigencias estructurales que nos plantea el edificio y sus componentes.

! Vida útil de servicio acorde con las necesidades del uso previsto. ! Prestaciones técnicas adecuadas al uso y al entorno en aspectos de

impermeabilidad y de protección contra el fuego. ! Correcto tratamiento de las alteraciones en el funcionamiento del sistema

estructural, durante la intervención o como resultado de ella.



! Calidad contrastada de los materiales y de las técnicas a aplicar. ! Compatibilidad fisico-química de los materiales previstos en la intervención

con los materiales existentes. ! Seguimiento en servicio y mantenimiento razonables para el tipo de edificio

a intervenir.

Figura 3.2.9. La protección contra el fuego, la calidad y compatibilidad de los materiales son algunos de los

aspectos técnicos que no podemos olvidar en la elección de la solución mas idónea.

Los aspectos que comentamos seguidamente tienen un papel complementario, si bienpueden resultar decisivos en la elección, siempre y cuando los aspectos técnicos hayan quedado claramente garantizados.

Aspectos económicos

En el caso frecuente en donde diversas alternativas técnicamente correctas puedan seraplicadas, el coste económico de cada una de ellas puede resultar clave en la toma de decisiones. Establecer un cuadro comparativo entre la efectividad y prestaciones quenos ofrecen las diferentes alternativas, juntamente con el coste económico de cada una de ellas acostumbra a resultar muy clarificador.

Hay que tener siempre presente que el coste a considerar debe ser siempre el de todala operación, incluyendo los materiales y su correcta aplicación. También losparámetros de efectividad, durabilidad y posibles costes de mantenimiento deben seranalizados a lo largo de la vida útil, es decir, el coste global de la intervención.

Figura 3.2.10

CCOONNSSTTRRUUCCCCIIÓÓNN

DDEESSCCOONNSSTTRRUUCCCCII

ÓÓNN

M A T E R IA L IZ A C IÓ NM A T E R IA L IZ A C IÓ NP ro y ec t oE je cu c i ó nM a t e ri a le s

U T I LI ZA C IÓ NU T I LI ZA C IÓ NM a n t e n im ie n t o

G e sti ó n

R E I N T E G R A C IÓ NR E I N T E G R A C IÓ ND e m o l ic ió n

R e u ti liz ac ió n

tt v id a ú t ilv id a ú t ilC O N C E P C IÓ N

P la n i fi c a c ió n



Aspectos operativos

Cuando nos planteamos la valoración de una solución no podemos olvidar laslimitaciones que esta nos puede presentar en el sentido operativo, como son:

! Accesibilidad al elemento a intervenir en cuanto a las operaciones previas y los medios auxiliares necesarios.

! Operaciones complementarias de necesaria realización durante la fase de ejecución como pueden ser bombeos, decapados, otros.

! Disponibilidad de los recursos tecnológicos en el ámbito territorial o paísdonde esté ubicada la obra.

! Capacidad, conocimientos y medios técnicos de la empresa constructora quedebe hacerse cargo de los trabajos.

! Disponibilidad de mano de obra en el lugar con las habilidades, nivel de adiestramiento y experiencia necesarias.

! Disponibilidad de personal técnico capacitado para la coordinación, control ytoma de decisiones durante la fase de ejecución de la obra.

! Capacidad para seguir los plazos de ejecución establecidos para insertar los trabajos estructurales dentro de otras operaciones más amplias.

! Adecuación funcional del espacio donde se va a llevar a cabo la actuación (alturas libres, anchos de paso, otros) y de acceso para los medios auxiliares,personal y suministros necesarios.

! Consideración de las variables climáticas y termo higrométricas de la zona en cuanto a la posible incidencia en la intervención prevista.



Figura 3.2.11. Las dificultades operativas que nos ofrecen algunas soluciones pueden hacer inviables las

soluciones mas idóneas, para adaptarlas a nuestra realidad y a nuestro entorno.

Aspectos arquitectónicos

Algunas de las soluciones a nuestro alcance para la intervención en estructuras de hormigón, comportan una alteración de su forma, de su volumen, de su textura superficial o de su color. En algunos casos estas alteraciones no tienen importancia,pero en otros (hormigón visto, estructuras formalmente aparentes,...) provocaran una modificación en los aspectos arquitectónicos y artísticos del edificio, que pueden hacer inviables soluciones técnica, económica y funcionalmente recomendables. Así mismo, el valor de testimonio histórico que algunos edificios y estructuras de hormigón han adquirido con el tiempo exige un estudio cuidadoso de las posibles alternativasaplicables, teniendo muy presente evitar alteraciones estéticas en el resultado final.

En estos casos analizar la reversibilidad, entendida como la cualidad de unaintervención de poder ser eliminada sin dejar secuelas de orden físico o químico en el material intervenido, puede resultar importante.

Figura 3.2.12.



Figura 3.2.13. Presentar los trabajos a los vecinos y propietarios resulta una práctica interesante para evitar

conflictos sociales durante las intervenciones

En el caso de edificios patrimoniales, donde el hormigón se ha convertido en un material insustituible e inalterable, la intervención se complica con el objetivo de que no pueda ser apreciada visualmente. Unité d’Habitation de Le Corbusier en Marsella y restauración de iglesia románica en Catalunya.

Cuando la intervención requiera el desalojo, puede llegar a ser determinante en la solución a adoptar, y plantearse una sustitución funcional en lugar de un refuerzo propiamente dicho. En estos temas el plazo de ejecución juega un papel importante.

Prever y organizar la participación social, en algunas intervenciones, puede ser uno de los factores esenciales para el éxito de la operación.

Aspectos medioambientales

Los requerimientos medioambientales se están incorporando de una forma decidida en el sector de la construcción. En las intervenciones en estructuras de hormigón este aspecto puede resultar determinante en algunos casos. Debemos diferenciar dossituaciones complementarias: la fase de ejecución, y la de utilización y mantenimiento.

En la fase ejecución debemos escoger materiales de bajo impacto ambiental y que no impliquen riego de toxicidad para los aplicadores, evitar la demolición y minimizar la producción de residuos, no causar contaminación acústica hacia el entorno, evitar la contaminación del aire o del agua durante los trabajos y racionalizar el consumo energético del proceso. En este análisis debemos considerar el ciclo de vida de todos ycada uno de los componentes a emplear.

Figura 3.2.14.



Durante el periodo de uso, las soluciones aplicadas no deben resultar tóxicas ni nocivas para la salud de las personas ni comportar consumos energéticos superiores a los habituales.

El seguimiento de estos parámetros de decisión a menudo nos orientará hacia soluciones de menor impacto y nos pueden descartar algunas que se habían consolidado como habituales.

Minimizar la producción de residuos y gestionarlos correctamente es una actitud de respeto por el medio ambiente que hay que mantener a lo largo de todos los trabajos.

3.2.3 Otros condicionantes para la intervención escogida

Además de decidir la solución a aplicar en los diferentes componentes del sistema estructural del edificio, es necesario definir el proceso de ejecución, y las técnicas y materiales a emplear de una forma detallada. Se trata de dos acciones o pasos quesiguen un camino paralelo y que implican una serie de condicionantes mutuos. En estesentido se requiere la redacción de un proyecto ejecutivo, que debe correr a cargo de un equipo técnico cualificado para ello.

Para este tipo de trabajos, hay una cierta tendencia a confiar en que sean lasempresas especializadas las que con su experiencia y conocimientos determinen lascondiciones de trabajo, las técnicas y materiales a emplear y el proceso de ejecución. A pesar de que son muchas las empresas realmente cualificadas en este campo de laintervención en estructuras de hormigón, cada día son mas las que se introducen en el tema con unos conocimientos mínimos y sin el personal preparado para los trabajosespecializados que este tipo de actuaciones requieren. En consecuencia, debemos sercapaces de preparar una buena definición de la solución escogida, con un pliego de condiciones que homologue al constructor y a sus operarios, a los materiales a utilizar(certificación de origen industrial y de partida servida), al ente que va a hacer el control de calidad, y en general a todo el proceso.

Además de las indicaciones sobre las diferentes técnicas y materiales que se exponen en el siguiente apartado, en la decisión y definición de los trabajos a realizar debemos considerar los aspectos siguientes:

Procedimientos previos

La sensibilidad de los usuarios y vecinos frente a las intervenciones estructurales enlos edificios existentes requiere cumplir con la tramitación administrativa prevista de una forma correcta. En este sentido resultará necesario prever la obtención de todos los permisos y visados exigidos, hacer actas notariales donde se definan lascondiciones de contorno previas a la actuación y clarificar responsabilidades con las construcciones colindantes, servicios afectados, o con el propio edificio en las zonasdonde no se actúa.

Desde el punto de vista social, puede resultar importante resolver la inquietud creadapor la necesidad de la intervención, y por lo tanto es conveniente "sancionar la intervención" desde el punto de vista técnico y de tranquilidad para el usuario.

Apuntalamientos y actuaciones de urgencia

Los medios auxiliares por los que las cargas deben ser trasmitidas previamente,durante o después de la intervención, son los primeros que se olvidan en los documentos de proyecto dado su carácter de provisionalidad. La importancia de estas operaciones que asumen un papel de anestesia de la estructura y de garantía de seguridad, nos exige estudiarlos y plantearlos con el máximo rigor profesional, ajustándolos a la solución o soluciones escogidas.

En este sentido debemos dimensionar correctamente los elementos de apuntalamientoy emplazarlos en los puntos precisos para asegurar su comportamiento estructuralcorrecto sin dificultar los trabajos a realizar. La consideración de la geometría y



armado de las piezas, y de su funcionamiento estático, en el momento de apuntalar, será la forma de evitar daños a menudo irreparables como consecuencia de provocar cambios en su sistema de trabajo para los que no está capacitado. Asegurar un descenso de cargas correcto entre los diferentes elementos del edificio hasta sullegada al terreno, evitando provocar deformaciones, asentamientos o sobretensioneslocalizadas sean en los elementos de apuntalamiento o en la propia estructura, estambién imprescindible.

No debemos olvidar que son muchos los casos en los que un mal apuntalamiento hasido la causa de daños mayores que los que se pretendía corregir.

Dimensionar correctamente y colocar con precisión los medios auxiliares es imprescindible para garantizar una intervención exitosa.

Soluciones constructivas

Sean cuales sean las técnicas y los materiales a emplear, desde del punto de vista constructivo resulta necesario definir los detalles del funcionamiento estructural decada componente y sobre todo de las interconexiones entre ellos.

En las intervenciones de refuerzo y de sustitución estos aspectos alcanzan su mayor importancia y hay que preparar detalles constructivos que muestren con claridad lossistemas de apoyo y de transmisión de los esfuerzos hacia los nuevos elementos resistentes. Conseguir que los refuerzos o los nuevos elementos estructuralesabsorban las tensiones previstas en el cálculo no siempre es tarea fácil y su eficacia depende esencialmente del diseño de unas soluciones constructivas correctas yadaptadas a las circunstancias del caso.

Una buena definición de los diferentes detalles constructivos resulta imprescindible para alcanzar los resultados esperados y evitar errores de ejecución



Figura 3.2.15.

Figura 3.2.16.

Seguridad



Las características de muchas de estas intervenciones las hace especialmente complejas y peligrosas para los operarios que deben materializarlas. Considerar todaslas medidas preventivas necesarias para evitar accidentes y garantizar la seguridad delos trabajadores también formará parte de los considerandos para escoger una solución y de la documentación en la que se definan los trabajos a realizar, así como los que deberán desarrollarse en un futuro en labores de inspección y mantenimiento. En este mismo sentido, no podemos olvidar la posible toxicidad de algunoscomponentes a emplear para desestimarlos o establecer las medidas correctoraspertinentes.

La seguridad de los trabajadores se ha convertido en uno de los aspectosfundamentales a tener presentes en el momento de ejecutar los trabajos.

Figura 3.2.17.

Medioambiente

Para que los trabajos a realizar resulten mediambientalmente correctos hay quepreverlo en el planteamiento de los mismos, pensando en la solución más idónea para dar respuesta a esta exigencia. En el caso de las intervenciones en estructuras dehormigón hay que minimizar los residuos que se provoquen y organizar la correctagestión y tratamiento de los que inevitablemente se produzcan. Así mismo, en este tipo de trabajos hay que estar muy atento a la producción de ruido, polvo o contaminación de las aguas sea por vertido directo o por lixiviación y al ahorro energético.

La toxicidad de algunos productos utilizados exige un tratamiento cuidadoso de estos

Figura 3.2.18.



Control y recepción

Es importante adjudicar la realización de los trabajos a una empresa de experiencia y capacidad reconocida en este tipo de trabajos. De todas formas, hay pensar que lasolución adoptada permita establecer un procedimiento de seguimiento y control decalidad de los materiales, de su aplicación y del proceso de ejecución para garantizar el cumplimiento de las exigencias planteadas en el proyecto. Esta labor deberá apoyarse en todas las pruebas y ensayos que se consideren precisos para sancionar laintervención, o hacer el seguimiento en el tiempo de la misma.

A la finalización de los trabajos, hay que realizar una acta de recepción, que sea el resultado de una inspección exhaustiva de los trabajos realizados y del grado de cumplimiento de las condiciones proyectuales.

Mantenimiento

Un aspecto imprescindible a tener presente en este momento es el que se refiere alfuturo mantenimiento o seguimiento en servicio de la estructura y de lasintervenciones realizadas a lo largo de su vida útil.

En este sentido se debe prever las operaciones que habrá que realizar periódicamente (inspecciones, limpieza, protección, cambio de elementos, otras) y establecer lasmedidas necesarias para facilitar su ejecución. Es decir, hay que plantear la mantenibilidad de los diferentes elementos que la requieran, previendo los medios deacceso permanentes o eventuales.

Una vez finalizados los trabajos, hay que dotar al propietario de una amplia ydetallada documentación técnica relativa a los trabajos realizados, los materiales y técnicas empleados y unas instrucciones claras sobre las inspecciones y operacionesde mantenimiento a llevar a cabo a lo largo de la vida útil del edificio y los plazos de tiempo en que deben llevarse a cabo.

Figura 3.2.19.

Disponer de un sistema adecuado para acceder a inspeccionar y a realizar los trabajosde mantenimiento es fundamental para garantizar que estas labores de realicen.

3.2.4 Árbol de decisiones y factores a tener en cuenta



3.3 ORIENTACIÓN SOBRE MATERIALES Y TÉCNICAS

3.3.1 Introducción

Ante un problema de daño de una estructura de hormigón, que requiera una actuación de reparación y/o refuerzo de la misma, se necesita un proyecto de dicha actuación. Este proyecto, en comparación a un proyecto de nueva implantación, requiere asimismo unos requisitos técnicos, económicos, estéticos, medioambientales, etc,. Ahora bien en este proyecto de actuación hay que tener presente una serie de condicionantes que no se inciden, en general, en un proyecto de nueva planta. Entreestos condicionantes pueden considerarse: necesidad de mantener en servicio la



estructura, urgencia de la actuación, fuerte presión social sensibilizada por laexistencia del problema, posibles costes políticos elevados ante un nuevo problemaconsecuencia de la actuación, otros.

Figura 3.3.1. En una reparación, además de los condicionantes usuales, aparecen otros de gran significación: Mantenimiento del servicio, urgencia de la actuación, presión social, etc.

En un proyecto de reparación y/o refuerzo de una estructura, como cualquier otroproyecto de nueva planta, debe tenerse en cuenta las interacciones existentes entrecada etapa, pero al mismo tiempo hay que recordar que con mucha frecuencia sehacen las actuaciones sin la existencia de un proyecto específico bien desarrollado, loque, evidentemente, aumenta el riesgo de una inadecuada actuación.

Por el contrario, en otros proyectos, hay que tener presente que algunos de loscondicionantes señalados, implican un importante grado de especialización tanto en eproyectista, como en las empresas que realicen las actuaciones así como las empresassuministradoras de los materiales a utilizar. Una no consideración de estoscondicionantes puede conducir al fracaso de la actuación, que al tratarse de unareparación, refuerzo, etc, esto es, llueve sobre mojado, las consecuencias del fracasopueden ser mayores.

El presente apartado tiene por objeto definir los principios básicos que se debenutilizar en la definición de la técnica de intervención en la reparación y/o refuerzo deestructuras de hormigón en masa, armado o pretensado, incidiendo, especialmente, enlas interacciones existentes entre las técnicas y los materiales de reparación así comoen los condicionantes externos que puedan presentarse.

Sobre este tema existe una norma española UNE-ENV 1504-9 titulada Productos ysistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones,requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 9: Principios

Figura 3.3.2. Una actuación sin un

diagnóstico adecuado puede conducir a resultados ineficientes de las actuaciones

Figura 3.3.3. La inadecuada elección del

aplicador especializado, condujo al fracaso de la aplicación y a la necesidad de rehacer de nuevo



generales para el uso de productos y sistemas de junio de 1999. Dada la similitud del tema con la normativa citada, este apartado se ha escrito teniendo en cuenta losaspectos más conceptuales dejando los aspectos más prácticos para la citada normativa. Dicha normativa forma parte de un conjunto integrado por 10 partes, lamayoría de ellas en etapa de elaboración. En el anejo 1 se da la relación de normativas que conforman esta unidad.

3.3.2 Materiales de reparación

Consideraciones generales

Aunque se ha apuntado con anterioridad, conviene recordar por su importancia, queno se debe realizar actuación alguna, sin haber identificado previamente la causa del problema. Evidentemente esta consideración es válida en todos los casos excepto en las actuaciones de carácter urgente que realizan los cuerpos de bomberos, si bien debe tenerse presente.

En primer lugar, hay que señalar, que los materiales de reparación son también materiales usuales en estructuras de nueva implantación si bien, en este caso, tienenuna aplicación específica como es la reparación y/o el refuerzo. Así pues, estos materiales, desde el punto de vista del hormigón, giran en el entorno de dos conglomerantes básicos:

! Conglomerante hidráulico (agua y cemento) al que se pueden introducir distintas modificaciones (aditivos, cenizas, microsílice, etc,.) para que se ajuste de forma más satisfactoria a determinados requisitos específicos que se le puedan exigir.

! Conglomerante orgánico (resinas) que puede presentarse en distintas familias (epoxi, poliester, acrílicas, etc.) siendo compatible o no con el agua.

y de otros materiales que contribuyen en funciones resistentes o de servicio como sonbásicamente los materiales metálicos en diferentes configuraciones: fibras de acero,armadura pasiva, armadura activa en anclajes, chapas metálicas o de materialescompuestos, etc. Así pues de todos los materiales posibles en la reparación, no se presentan otros materiales asociados a campos muy específicos (por ejemplo, materiales bituminosos en sellado de juntas) o a requisitos muy particulares (porejemplo, fibra de vidrio en alguna aplicación superficial).

La elección de un material de reparación viene condicionada por la causa del daño y la forma de manifestarse el mismo. Así pues en aras a lograr el éxito en la elección delmaterial y su empleo en la reparación es necesario realizar previamente un correcto diagnóstico de las causas de daño y extensión del mismo (apartado 2). No obstante, para ilustrar el tema a manera de ejemplo, cabe señalar que en función del carácterestable o evolutivo de una fisura es necesario emplear uno u otro tipo de material.

Evidentemente, tal como señalan Aguado et al (1985), existen otros factores que condicionan la elección del material de reparación: técnicos, económicos, estéticos,

Figura 3.3.4. Los conglomerantes hidráulicos

son, usualmente, bien aceptados en reparación por el conocimiento que se tiene de los mismos.

Figura 3.3.5. Los conglomerantes orgánicos al ser, en general, más desconocidos para el

técnico, suele generar mayor grado de dependencia técnica



preparación equipos humanos, otros. No obstante, en general las opciones existentes en cada caso, tal como se muestra más adelante, no son muy numerosas, lo cual facilita la elección. Desde el punto de vista económico, al elegir un material no sólo hay que incluir los costes de inversión del mismo sino también los costes de mantenimiento requeridos. A estos costes habría que incorporar ciertos costes de carácter político-técnico asociados a la probabilidad de fracasar en la reparación.

A manera de ejemplo, supongamos una reparación importante en una presa con un embalse, principalmente, para regadíos. Durante la reparación pensemos que sea necesario cortar o restringir el aporte de aguas, lo cual va a dar lugar a fuertestensiones entre los agricultores afectados frente a la propiedad de la presa. Si lareparación fracasa, una siguiente actuación va a tener un efecto multiplicador importante de estas tensiones las cuales afectarán tanto a los técnicos encargados de la reparación como a los técnicos de la explotación del embalse. Así pues, teniendo presente que esta problemática ha ido creciendo en estos últimos años, recomendamos introducir los costes asociados a la misma con el fin de hacer unaevaluación global del coste de la solución de reparación en lo que hace referencia a los materiales y resto de etapas.

Si tal como se comentaba con anterioridad, el material de reparación es un material factible de emplear en obras de nueva construcción, existe en general, una diferencia entre ambas situaciones. Esta diferencia radica en el material soporte sobre el que seaplicará el nuevo material, que en el primer caso será el hormigón de la obra primitiva, mientras que en el segundo será el material constituyente del encofrado. Este hecho resalta la importancia que adquiere el soporte en la caracterización de las propiedades del material de reparación así como la interacción existente entre éste y la geometría de la zona a reparar. En primer lugar, hay que identificar con precisión la zona dañada, para lo que se puede utilizar un diagrama de flujo como el de la figura

Ejemplo de una incorrecta actuación, tanto por el material como por la aplicación, con resultados negativos en edificio público de alta significación.

Ello implica, necesariamente, la aparición de problemas posteriores.



adjunta. Y, en segundo lugar, hay que tratar los daños que se reflejan en el paramento tanto a través de fisuras como a través de las propias superficies. En el anejo 2 se muestra la forma de proceder para la preparación de la zona de actuación.

Hormigón y mortero hidráulico

En la reparación de estructuras de hormigón son diversos los cementos que pueden emplearse, si bien en su elección debe tenerse presente factores tales como:

! Condiciones de agresividad del entorno: terreno, ambiente exterior, aguas, etc.

! Compatibilidad físico, químico y mecánica (en especial adherencia) entre el nuevo hormigón y el hormigón de base (soporte).

! Requisitos en relación al tiempo para poner en servicio la obra reparada. Puede requerir el empleo de cementos con altas resistencias iniciales.

! Dimensiones de la obra a reparar. Así en grandes macizos (sustitución degrandes elementos) puede requerirse cementos de bajo calor de hidratación.

En estas obras, los factores técnicos enunciados deben primar sobre cualquier otra consideración de tipo económico, etc., tal como se ha dicho con anterioridad. El cemento elegido deberá cumplir con las prescripciones técnicas recogidas en el Pliego de prescripciones existentes en cada ámbito nacional.

En cuanto a los áridos a emplear en la reparación, se debe prestar especial atención a la naturaleza de los mismos, a su granulometría y tamaño máximo. Con respecto a su naturaleza hay que señalar que dichos áridos deben ser compatibles con el cemento empleado atendiendo a las condiciones de agresividad del entorno. La granulometría y el tamaño máximo del árido son, en la mayoría de los casos, determinantes, debiéndose tener en consideración para su elección, factores tales como:

! Máxima trabajabilidad del hormigón o mortero resultante en aras de alcanzar una gran compacidad, lo cual mejora la durabilidad en la mayoría de los casos.

! Técnica empleada en la reparación: usual del hormigón in situ, proyección via seca, proyección via húmeda, prepack, inyección, etc.

! Geometría de las zonas a reparar y en especial, espesores de dichas zonasque condicionan el tamaño máximo del árido a emplear.

Todos estos factores apuntan a que con frecuencia el árido seleccionado sea claramente diferente del árido constituyente del hormigón de base, lo cual no tiene porque tener mayor importancia si se considera la compatibilidad antes citada. Porotro lado, puede ser necesario transportar los áridos desde puntos lejanos a la obra a reparar mientras que el árido empleado en el hormigón de base, será en general un árido de la zona. En cuanto al agua, la reparación no introduce un elemento diferenciador con respecto a la empleada en el hormigón de base, en consecuencia, resultan vigentes todos los requisitos exigidos en aquel caso.

Por último, y en aras de conseguir una mayor trabajabilidad o bien de mejorar algunascaracterísticas del hormigón, puede plantearse el empleo de aditivos, si bien verificando que los mismos cumplen la función especificada. El empleo de adiciones(cenizas predominantemente) en forma directa al hormigón no es usual en hormigones de reparación salvo en el caso de sustitución de grandes masas de hormigón, y si se dispone del equipamiento necesario.



Hormigón y mortero orgánico

Como tal se entiende a los compuestos de tipo polimérico que se hacen intervenir en el hormigón para mejorar principalmente dos características del mismo: propiedades mecánicas y comportamiento frente a agentes agresivos. En esta línea, los polímerosintervienen en el hormigón de tres formas diferentes:

! Impregnación. El polímero se introduce en los huecos (poros y fisuras) de un hormigón de base para polimerizar con posterioridad. Esto da lugar alhormigón impregnado con polímero.

! Sustitución del conglomerante hidráulico. El polímero sustituye al agua y al cemento como conglomerante. Esto da lugar al hormigón de polímero.

! Adición del polímero al conglomerante hidráulico. En este caso se amasaconjuntamente polímero, agua, cemento y demás componentes. Esto dalugar al hormigón modificado con polímero.

La técnica de impregnación, tal como señalan Aguado y Salla (1987), es hoy en díamuy poco utilizada en el campo de la reparación debido a su elevado coste. Unavariante de esta técnica, como son las capas de imprimación y sellado son, sin embargo, muy utilizadas para mejorar el soporte y favorecer la unión con el mortero u hormigón de reparación.

En la técnica de sustitución las resinas usualmente utilizadas corresponden a las familias siguientes: epoxi, poliester insaturado y acrílicas, siendo las de más amplio uso las resinas epoxi, tal como señala Fernández Cánovas (1981). En cualquier caso laalta retracción de estos materiales y la propia exotermicidad de la reacción de polimerización direcciona su campo de aplicación hacia aplicaciones superficiales de pequeño espesor y en no grandes dimensiones (espesores principalmente).

Los hormigones modificados con polímeros, una vez superados los problemas de compatibilidad entre el agua y la resina (no todas son aptas), son los que tienen un

Figura 3.3.6. Los aditivos y adiciones han tomado carta de naturaleza en los hormigones de nueva implantación y de reparaciones

Siempre hay que buscar que cumplan la función especificada y que sean compatibles, tanto con los otros componentes como con el soporte en el caso de una reparación

Figura 3.3.7. Los puentes de unión se establecen, usualmente, mediante capas de imprimación. No obstante, en las actuaciones aparecen otras capas con otras funciones, para cada caso concreto (sellado, etc,).



espectro más amplio de aplicaciones ya que los mismos pueden actuar en distintasdirecciones tal como señalan Allen y Edwards (1987). Estas son:

! Como reductor de agua, dando lugar a morteros de buena trabajabilidad, baja retracción y baja relación agua/cemento.

! Mejorar la adherencia entre el mortero (hormigón) de reparación y elhormigón de base.

! Reducir la permeabilidad frente al agua, dióxido de carbono y aceitesincrementando su resistencia frente a ciertos agentes químicos.

! Actúa, en cierta medida, como factor que mejora las características químicas.

! Incrementa las características mecánicas: resistencia a tracción, flexión, compresión.

Independientemente de la técnica adoptada, hay que insistir en la necesidad de que elmaterial empleado sea compatible con el hormigón de base. En esta compatibilidadhay que incidir en las propiedades físicas, y de forma especial en las térmicas, ya que al crearse capas, pueden existir problemas de despegue entre ellas.

En la tabla 3.3.1 se presentan distintas propiedades físicas de diferentes morteros yhormigones con polímeros empleados en reparación, tomando como referencia unhormigón sin polímeros. Con ello se tiene un análisis comparativo de los conglomerantes principales que se han visto.

Otros materiales

Si bien los hormigones y/o morteros hidráulicos y orgánicos son los más utilizados enla reparación de la mayoría de estructuras de hormigón, es frecuente, en aplicaciones específicas, el empleo de otros materiales: armadura pasiva y activa, fibras, productosbituminosos, otros. Dado que el espectro de materiales alternativos, encuadrados eneste grupo, es muy amplio resulta difícil consignar unos criterios generales de utilización que alcancen a todos ellos. No obstante resulta común para estos materiales que los criterios utilizados son mayoritariamente independientes de que setraten de una obra de reparación, es decir, en general se ajustan bien los criteriosseguidos para una obra de nueva implantación.

Por otro lado, hay que insistir en la importancia que tiene una correcta preparación de la superficie a reparar ajustada a las condiciones existentes tanto del material dereparación como del entorno (entre otras, grado de humedad, temperatura, materiales) en aras de evitar distintos problemas y entre ellos, los de condensación nosuficientemente tratados, tal como señalan Sasse y Fiebrich (1983).

Tabla 3.3.1. Propiedades físicas de diferentes morteros y hormigones

Figura 3.3.8. Un aspecto clave del éxito de la

aplicación es el puente de unión que se establezca con el soporte



Dentro de este grupo de materiales, por ejemplo la armadura activa, no se explicitancon posterioridad fruto del amplio conocimiento que de los mismos tiene el técnico o bien, por tratarse de una aplicación muy específica de un material conocido.

A manera de resumen, en la tabla 8.3, ampliación de la propuesta por Shaw (1987), se presentan diferentes materiales a los que se ha hecho referencia en este apartadoasociado a distintos tipos de daños a reparar. La misma no pretende ser una respuesta exhaustiva ni excluyente a otros materiales y situaciones específicas sino que ha de analizarse desde un prisma positivo de metodología para comparar distintas soluciones (materiales) frente a un mismo problema.

Tabla 3.3.2. Algunos materiales de reparación asociados a distintos tipos de daños

Material Hormigón de polímero Hormigón modificado

con polímero

Hormigón sin polímero

Resina epoxi

Resina Poliester

Resistencia a compresión (MPa) Resistencia a flexión (MPa) Resistencia a tracción (MPa) Módulo elásticidad (GPa) Deformación última compr. (%o) Coeficiente de Poisson Coeficiente dilatación oC (×

10-6) Temperatura máxima servic.

(oC) Absorción agua (% peso) Velocidad de desarrollo resistencias a 20 oC

55-120 20-50 9-20 0,5-20 0-15 0,15-0,30 10-30 40-80 0-2 6-48 horas

55-120 20-50 8-17 2-10 0-6 0,15-0,30 10-35 50-80 0-2 2-6 horas

10-80 6-15 2-8 5-30 0-5 0,10-0,30 8-20 80-250 1-8 1-7 días

20-70 2-5 1,5-3,5 20-35 2-3,5 0,10-0,25 7-12 300 4-10 1-4 semanas

Figura 3.3.9. La armadura activa es una técnica

importante en reparaciones y refuerzos de problemas por causa mecánicas

TIPO DE MATERIAL Tipo superficie Espesor en mm

(1) (2) (3) (4) (5)

Hormigón normal Hormigón con fibras acero Hormigón proyectado Mortero cemento Mortero modificado con polímero

> 25 > 40 12-25 12-25 12-25

> 25 > 40 12-25 12-25



(1) Sellado de fisuras y juntas. (2) Reparación de fisuras estructurales. (3) Mejora de condiciones adherentes. (4) Coqueras. (5) Permeabilidad del hormigón. (D.P.: Depende Permeabilid.)

3.3.3 Técnicas de Reparación

Tipos de técnicas y otras consideraciones

Las técnicas utilizadas en la reparación de obras de hormigón constituyen una ampliación de las técnicas de construcción en obra nueva. No obstante, la existencia de agua en ciertas ocasiones durante la reparación (por ejemplo de obras hidráulicas de hormigón), puede requerir actuaciones específicas y medidas especiales. Entre las técnicas más usuales podrían citarse: estándar, prepack, proyección, inyección, aportación de materiales, imprimación, impregnación y otras. En lo que sigue se hace una breve descripción de las técnicas de reparación, ya vistas en otros capítulos, desde el punto de vista metodológico:

! La técnica estándar es la técnica usual de construcción de elementos de hormigón, armados o no, tanto mediante prefabricación como in situ, independiente del transporte del hormigón. Es la técnica mayoritariamente empleada en reparación de grandes y pequeñas superficies en condiciones normales.

! La técnica prepack, como es conocido, dispone previamente dentro de los encofrados los áridos y después rellena con pasta de cemento. Es frecuente su empleo en grandes elementos y construcción bajo el agua (no circulante a fuertes velocidades).

! La técnica de proyección es mayoritariamente empleada con morteros yhormigones proyectados, ya sea por vía seca o vía húmeda. En cualquier caso esta técnica suele emplearse en reparación de grandes superficies con pequeños espesores, en condiciones normales. Hay que tener presente que el hormigón resultante tiene, en general, una permeabilidad ligeramente inferior que la correspondiente a un hormigón moldeado y vibrado y, en consecuencia, puede implicar la presencia de problemas de durabilidad por carbonatación del hormigón.

! La técnica de inyección es empleada principalmente para tapar vías de agua y rellenar huecos dentro de la masa de hormigón o terreno. Pueden emplearse productos en configuración definitiva (morteros de cementos, resinas) a falta de endurecedor o bien productos que al reaccionar con el agua modifican su estado aumentando de volumen (espumas, etc.). Es frecuente su empleo en impermeabilización de grandes macizos en cualquier condición y en sellado de fisuras, juntas, etc

Mortero resina epoxi Morteros resina poliester Imprimación resina epoxi SBR y copolímero caucho y materiales acrílicos Espumas poliuretano Resinas de poliester y acrílicas de baja viscosidad Resina epoxi baja de viscosidad Sistema polimérico u otros tipos de sellado

6-12 6-12 6-12

X X

X

X X

X X

D.P. D.P. D.P. D.P. X

Figura 3.3.10. Técnica preparck: En el ejemplo utilizada para construir bajo el agua. Vista de la pila una vez ha descendido el nivel del embalse



! La técnica de imprimación es utilizada como puente de unión entre el

soporte y el nuevo material. En la misma se dispone el material de unión ya sea manualmente (brocha u otro medio) o bien con medios mecánicos por proyección. Su empleo es usual en grandes y pequeñas superficies en distintas condiciones.

! La técnica de impregnación es utilizada tanto como fuente de unión como de mejora del material soporte. En ella el material de unión se hace penetrar unos milímetros en el soporte mediante vacío u otro sistema. Su empleo, hoy en día bastante restringido, es indicado en grandes y pequeñas superficies en condiciones normales.

! La técnica de aportación de materiales hace referencia en este caso a aquellas reparaciones en las que se aporta un material previamente fabricado, por ejemplo, láminas plásticas en impermeabilizaciones de canales. Suelen emplearse en grandes y pequeñas superficies en condiciones normales.

Figura 3.3.11. Técnica de inyección:

Manual o automática, con bomba (vista en

la figura). Importancia del

operador

Figura 3.3.12. La proyección es una técnica usual en grandes superficies y espesores no muy importantes, por ejemplo, en canales



En el grupo de otras técnicas se podría considerar anclajes o cualquier otra que resuelva problemas más puntuales.

Ante unos daños definidos en una estructura el método de reparación no suele ser único, sino que pueden presentarse diversas alternativas en la mayoría de los casos, siendo necesarios definir algunos criterios para la selección en función de las condiciones de contorno del problema, y estos problemas pueden afectar tanto alhormigón como a la armadura. Es en esta dirección como lo plantea la citada norma española UNE-ENV 1504-9, la cual diferencia defectos del hormigón y corrosión de armaduras, definiendo diferentes principios tal como se muestra en las tablas 8.4 y8.5 adjuntas. En ellas puede apreciarse que para cada principio se plantean diferentesmétodos de actuación. Los principios son riegos de daños en la estructura o bien que ya se hayan planteado.

Tabla 3.3.3. Principios y Métodos relativos a los defectos del hormigón

La imprimación es una técnica usual para la creación de puentes

de unión con el soporte

Principio nº

Principio y su definición

Métodos basados en el principio

1 [PI] Protección contra penetración Reducción o prevención de la entrada de agentes adversos, como el agua, otros líquidos, vapor, gas, agentes químicos y biológicos.

Impregnación Aplicación de productos líquidos que penetran en el Hormigón y obstruyen el sistema de poros. Revestimiento superficial con, o sin, capacidad de Puenteo de fisuras Fisuras con vendaje local1) Relleno de fisuras Continuidad de las fisuras a través de las juntas1) Levantamiento de paneles exteriores1)2) Aplicación de membranas1)

2 [MC] Control de humedad Ajuste y mantenimiento del contenido de humedad en el hormigón dentro de un intervalo de valores especificado.

Impregnación hidrófoba (hidrorepelente) Revestimiento superficial Protección o sobrerrevestimiento1)2) Tratamiento electroquímico1)2) Aplicación de una diferencia de potencial entre partes del hormigón para ayudar o evitar el paso del agua a través del hormigón. (No para el hormigón armado sin evaluación del riesgo de inducción a la corrosión)

3 [CR] Restauración del hormigón Restauración del hormigón original de un elemento de la estructura a la forma y función especificada originalmente. Restauración de la estructura de hormigón por sustitución parcial.

Aplicación de mortero a mano Relleno con hormigón Proyección de hormigón o mortero Reemplazo de elementos

4 [SS] Refuerzo estructural Adición o reposición de las barras de acero



Tabla 3.3.4. Principios y Métodos relativos a la corrosión de la armadura

Una vez definida la técnica de reparación empleada y cualquiera que sea esta, la misma debe cumplir una serie de etapas similares a todas ellas. Así previamente a la actuación propiamente dicha es necesario:

! Identificar la zona dañada ! Eliminar, si corresponde, dicha zona o parte de la misma ! Preparar la superficie o zona para la actuación posterior

Ahora bien, estas actuaciones previas no son independientes de la técnica de

Incremento o restauración de la capacidad portante de un elemento de la estructura de hormigón.

estructural embebidas o exteriores Instalación de barras de unión en agujeros prefabricados u horadados en el hormigón Adhesión de chapas Adición de hormigón o mortero Inyección de fisuras, huecos e intersticios Relleno de fisuras, huecos e intersticios Pretensado – (post-tensado)1)

5 [PR] Resistencia al ataque físico Incremento de la resistencia al ataque físico o mecánico.

Capas o revestimientos Impregnación

6 [RC] Resistencia a los productos químicos Incremento de la resistencia de la superficie del hormigón al deterioro por ataque químico.

Capas o revestimientos Impregnación

1) Estos métodos pueden hacer uso de productos y sistemas no cubiertos por la serie de Normas EN 1504

2) La inclusión de los métodos en esta norma experimental no implica su aprobación

Principio nº Principio y su definición Algunos ejemplos de métodos basados en el principio

7 [RP] Conservación o restauración del pasivado Creación de las condiciones químicas en las que la superficie de la armadura se mantenga o retorne a las condiciones de pasivado

Incremento del recubrimiento de la armadura con mortero de cemento u hormigón adicional Reemplazo del hormigón contaminado o carbonatado Realcalinización electroquímica del hormigón

carbonatado1) Realcalinización del hormigón carbonatado por dfusión Extracción electroquímica de los iones cloruro1)

8 [IR] Incremento de la resistividad Incremento de la resistividad eléctrica del hormigón.

Limitación del contenido de humedad por tratamientos uperficiales, revestimientos o potecciones

9 [CC] Control catódico Creación de las condiciones para que las áreas potencialmente catódicas de la armadura hagan imposible una reacción anódica.

Limitación del contenido en oxígeno (en el cátodo) por saturación o revestimiento

superficial2)

10 [CP] Protección catódica Aplicación de un potencial eléctrico1)

11 [CA] Control de las áreas anódicas Creación de condiciones para que las áreas potencialmente anódicas de la armadura hagan imposible una reacción de corrosión.

Pintado de la armadura con revestimientos que contengan pigmentos activos Pintado de la armadura con revestimientos barrera Aplicación de inhibidores al hormigón1)2)

1) Estos métodos pueden hacer uso de productos y sistemas no cubiertos por la serie de Normas EN 1504

2) La inclusión de los métodos en esta norma experimental no implica su aprobación



reparación a emplear por lo que debe existir una buena conexión entre estas etapas.

En la actuación de reparación se debe ser estricto en el cumplimiento de las prescripciones técnicas previamente definidas en el proyecto de reparación. Asimismo, en esta etapa debe existir un sistema racional de búsqueda de la calidad requerida mediante puntos de control específicos. Si en general el sector de la construcción esun sector poco industrializado (e industrializable), cuando se trata de reparaciones, lacomponente “artesanal” aumenta en cierta medida; por ejemplo, la inyección defisuras no es fácil independizarla de las personas que la realizan (aunque existen algunos métodos) y en consecuencia adquiere gran importancia los conocimientos delpersonal que realiza la operación. Esto es también usual en la técnica de proyección cuando se realiza manualmente por un operario.

Una vez acabada la actuación se debe, en primer lugar, verificar el estado de la misma tanto en lo que hace referencia a las certificaciones stablecidas en la relación contractual entre propiedad y constructor como desde el punto de vista técnico, establecer un punto origen base del mantenimiento posterior. Este punto que se puedeconsiderar como "punto o estado cero" se entiende como fundamental en el momentode establecer responsabilidades sobre los comportamientos posteriores. En estaverificación, sobre la misma estructura, pueden emplearse los mismos ensayos no destructivos o semi-destructivos utilizados en el diagnóstico. En esta verificación no sólo debe establecerse como realizarla sino también unas tolerancias en las medidas realizadas huyendo de aquellos sistemas poco fiables que conducen a grandesdispersiones.

Conviene, una vez acabada la actuación, hacer un levantamiento de lamisma. Definición del punto o estado cero

Por último, se estima necesario la existencia de un seguimiento de la reparación con la realización de informes periódicos sobre el estado de la misma. Estos informes cuya frecuencia se establecerá en cada caso, deben no sólo quedarse en el departamentoque los haya realizado sino también en el departamento de proyectos en el caso deque sea diferente que aquel.

Para el mantenimiento, se requiere accesibilidad para la inspección, tanto externa como interna a la estructura. Ello debería tenerse en cuenta desde proyecto o bien,dotar de los medios para inspecciones

Criterios de selección

Los criterios de selección de la técnica de reparación pueden obedecer a distintosfactores, algunos de los cuales se reseñan a continuación:

! Características del daño. Hace referencia a si el mismo tiene un carácterlineal (fisuras), superficial (zonas tipo losa) o volumétrico (macizos).

! Urgencia de la reparación. En el caso de necesidad urgente de reparación debe primar la búsqueda de una respuesta rápida y satisfactoria al problemaplanteado frente a soluciones óptimas técnicamente pero de realización máslenta.

! Accesibilidad a la zona a reparar. Ante un mismo tipo de daño, laubicación de la zona a reparar en la estructura (bajo agua, difícil acceso, etc.) condiciona la técnica de reparación. Un ejemplo claro en este sentido esla reparación de una fisura en condiciones accesibles o bajo el agua, como sepuede presentar en una presa que por razones diversas no puede bajarse lacota de embalse.

! Material empleado. En la reparación de un mismo problema pueden emplearse distintos materiales que conllevan técnicas diferentes(impregnación, imprimación, etc.).

! Fiabilidad de la empresa que realiza la reparación. En la misma debeevaluarse no sólo los equipos disponibles sino también la capacitación técnicade las personas así como la metodología de trabajo de los integrantes delequipo. La experiencia positiva de la empresa en trabajos similaresanteriores es un factor a tener en cuenta.

! Aspectos económicos. En los mismos habría que considerar los costes



totales, es decir añadir a los iniciales el factor tiempo (durabilidad), evaluando asimismo los riesgos de un fracaso de la reparación y los costes imputables al mismo (políticos, sociales, etc.).

A estos criterios habría que añadir otros factores que si bien no suelen serdeterminantes en la mayoría de los casos que aquí nos ocupan, no por ello deben ser olvidados sistemáticamente. Entre este grupo podrían citarse: grado de contaminación directa del entorno o del agua y aspectos estéticos en el acabado de la reparación.

A manera de resumen de lo expuesto se presenta la tabla 6 en la que se muestrandistintos materiales empleados en reparación asociados a la técnica empleada en la misma. Esta tabla, complementada con las tablas anteriores, permite dar una visión amplia de posibilidades en el campo de la reparación.

Tabla 3.3.5. Materiales de reparación asociados a la técnica empleada en la misma

Material - Tecnica (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

Hormigón normal Hormigón con fibras acero Hormigón proyectado Hormigón alta resistencia Armadura activa Mortero/hormigón modif. polímero Mortero resina epoxi/poliester Resinas epoxi Imprimación resina epoxi SBR y copolímero caucho y materiales acrílicos Espumas de poliuretano Morteros arena-cemento Sistemas poliméricos u otro tipo sellado superficies Láminas plásticas Láminas bitumi. in situ

X X X X X X X

X X X X X

X X X X

X

X X X

X

Anclaje



(1) Estándar (3) Proyección (5) Aportación Materiales (7) Impregnación (2) Prepack (4) Inyección (6) Imprimación (8) Otras

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Aguado, A., Agulló, L. y Fernández Cánovas, M. (1993). "Metodología en el diagnóstico de daños en obras hidráulicas de hormigón y en las actuaciones derivadas". II Congreso Iberoamericano de Patología de la Construcción y IV de Control de Calidad. Octubre 1993. Barquisímetro (Venezuela).

Aguado, A. y Salla, J.M. (1987). "Los hormigones con polímeros en la construcción". Propiedades y aplicaciones". Informes de la Construcción, nº 389. 1987.

Aguado, A., Salla, J.M. y Martínez, A. (1985). "Utilización de los hormigones de polímeros en reparación de estructuras". 1er Congreso de Patología en la Edificación. C.O.A.C. Marzo 1985. Barcelona.

Allen, R.T.L. and Edwards, S.C. (1987)."Repair of Concrete Structures". Ed. Blackie & Sons Limited Glasgow.

Fernández Cánovas, M. (1981)."Las resinas epoxi en la construcción". 2ª Edición. Instituto Eduardo Torroja. Madrid.

Sasse, H.R. and Fiebrich, M. (1983)."Bonding of polymer materials to concrete". Rev. Materiaux et Constructions. No. 94. Vol. 16. Juillet-August.

Shaw, J.D.N. (1987)."Polymers for concrete repair". Chapter 4 in "Repair of Concrete Structures". Allen, R.T.L. and Edward, S.C. Ed. Blackie & Sons Limited. Glasgow.

ANEJO 1 RELACIÓN DE NORMATIVAS EN 1504

EN 1504-1 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 1: Definiciones

EN 1504-2 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 2: Sistemas para la protección superficial

EN 1504-3 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 3: Reparación estructural y no estructural

EN 1504-4 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 4: Unión estructural

EN 1504-5 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 5: Inyección del hormigón

EN 1504-6 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 6: Productos y sistemas para anclaje y para relleno de huecos exteriores

EN 1504-7 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 7: Prevención de la corrosión de las armaduras

EN 1504-8 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 8: Control de la calidad y evaluación de la conformidad

EN 1504-9 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 9: Principios generales para el uso de productos y sistemas

EN 1504-10 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad. Parte 10: Aplicación de los productos y sistemas y control de calidad de los productos

ANEJO 2 PREPARACIÓN DE LA ZONA DE ACTUACIÓN

A2.1 Identificación de la zona de actuación

Antes de proceder a la preparación de la zona de actuación, es necesario conocer con



precisión, el alcance de la misma, para lo que se requiere identificarla. La importanciade este punto es grande tanto en los resultados de la actuación como en el coste económico de la misma, Ello es consecuencia de que una mala identificación podría conducir a aceptar como buenas zonas que no lo son, lo que repercutiría sobre el resultado final, o bien actuar sobre zonas que siendo buenas, rechacemos, yconsecuentemente, actuemos sobre ellas, con el consiguiente incremento de coste.

Para la identificación nos podemos encontrar, tal como se muestra en la figura A2.1.1, con dos situaciones con respecto a la zona de actuación:

! Que esté previamente definida y descrita en el proyecto de reparación o refuerzo, lo que conllevaría, simplemente a replantear dicha zona en la propia estructura ! Que no esté definida, lo que conllevaría a realizar un estudio de campo para determinar el alcance de la zona, tanto, en extensión, como, en profundidad (en relación a los espesores)

Figura A2.1.1. Diagrama de flujo para la identificación de la zona de actuación

Para definir el alcance de la zona de actuación se pueden emplear diversas técnica tanto no destructivas como destructivas y siempre, evidentemente, la inspección visual. Una descripción de cada una de las técnicas más usuales de ambos grupos puede verse en capítulos anteriores de este documento.

A2.2 Preparación de la zona de actuación

Tanto los materiales como las técnicas de reparación, en general, también son factibles de emplear en obras de nueva construcción, aunque existe una diferencia significativa entre ambas situaciones. Esta diferencia radica en el material soportesobre el que se aplicará el nuevo material, que en la reparación será el hormigón de la obra primitiva, mientras que en el caso de obra nueva será el material constituyente del encofrado. Este hecho resalta la importancia que adquiere el soporte tanto en lacaracterización de las propiedades del material de reparación como en la técnica empleada en la actuación. Así pues, la preparación de la zona de actuación requiere la identificación previa de la misma y una actuación sobre el soporte.

La preparación del soporte (especialmente, en daños en superficies y fisuras) tiene unas etapas metodológicas comunes prácticamente para todos los casos. Estas etapas son:

! Replanteo de la zona de actuación ! Saneamiento de la zona de actuación ! Limpieza del soporte

Con el replanteo de la zona de actuación se quiere acotar la zona en superficie (independientemente de la inclinación de la misma) sobre la que actuaremos. La zona



a reparar no coincide estrictamente con la zona dañada (siendo superior a esta, en el caso de daños en superficie). La diferencia radica, por una lado, en la necesidad de buscar un substrato del hormigón que sea compatible, mecánicamente, con las características del nuevo material de reparación y, por otro lado, por la compatibilidad de las características del material con la geometría de la zona a reparar. En el caso de no disponer medios precisos de diagnóstico, se puede acotar esta zona a partir de una inspección visual que delimite la zona peor y dar un margen de seguridad a criterio deltécnico responsable de la actuación.

Para ilustrar esta idea y, a manera de ejemplo, en la figura A2.1.2 se muestra unalosa de hormigón en la que tras los estudios oportunos se ha determinado la zona dañada (parte izquierda de la figura A2.2.1). La zona que se prepara para reparar,lógicamente debe incluir como mínimo toda la parte dañada, si bien, en general será de mayor extensión que ésta, para evitar (o reducir) problemas de carácter técnico, por ejemplo, fisuración por retracción, se deben evitar los ángulos agudos, tal como se muestra en la parte derecha de la figura A2.2.1.

La delimitación de la zona sobre la que actuar se suele hacer con sierra de disco, ya sea para marcar el perímetro (ver figura A2.2.1) o bien para marcar los labios de la fisura (función tipo de material a inyectar). En el caso de no tener sierra se pueden utilizar otros sistemas menos precisos, especialmente en el caso de superficies, elmartillo neumático.

La profundidad de este corte debe estar de acuerdo con el tipo de reparación a realizar y las características de los materiales empleados en la misma. Así, si la reparación se realiza con un mortero o microhormigón de cemento portland, la profundidad mínima estará en 25 a 30 mm, mientras que si se emplean morteros de resinas sintéticas, la profundidad será de unos 15 mm y, menor en el caso de utilizar sólo resinas. En el caso de obras de hormigón armado, el tratamiento se suele profundizar hasta un plano posterior al plano de armaduras, con objeto de dejar estas en condiciones de sertratadas.

Con el saneamiento de la zona de actuación se pretende llegar a alcanzar un substrato del hormigón de buenas prestaciones mecánicas, en aras a conseguir una unión satisfactoria entre el hormigón antiguo y el material utilizado en la reparación. En la ejecución se pueden emplear diversas técnica, tales como: cepillado manual y mecánico, chorro de arena, aire o agua a presión, repicado mecánico manual (cincel) o con martillo neumático, escarificado, ataque por ácido (poco frecuente),etc,. Una descripción de cada una de las técnicas más usuales puede verse en el capítulo V.

En la etapa de saneamiento interesa dejar la superficie del hormigón sin áridos no bien adheridos y, asimismo, que tenga cierta rugosidad en aras a favorecer los mecanismosde adherencia (mayor superficie de contacto) y el fenómeno del engranamiento que colabora en resistir las tensiones tangenciales que puedan aparecer en la superficie decontacto.



Figura A2.2.1. Soluciones de zonas a reparar asociadas a las características materiales.

Cuando se trata de descarnar grietas o juntas, los cortes deben realizarse de formaque la roza sea rectangular o en forma de cola de milano. Para ello es recomendableutilizar la cortadora de disco (radial), tal como se ha comentado con anterioridad.

A la limpieza del soporte se procede una vez finalizada la etapa anterior. El objetivo de la misma es eliminar los elementos extraños adheridos (por ejemplo, barro de pisadas), detritus y polvo formado en la etapa anterior. Esta etapa es totalmentenecesaria, ya que incide de forma muy significativa sobre la adherencia y,consecuentemente, sobre el resultado final.

Para la selección de los medios a emplear en esta etapa hay que tener presente las características de los materiales a utilizar en la reparación, ya que sino se pueden producir fracasos, por ejemplo, sí se emplean ciertas resinas no compatibles con elagua y se deja la superficie de contacto húmeda. Entre los medios más usualmente empleados se encuentran: aire a presión, agua a presión seguida, en algunos casos de un secado con aire comprimido seco o con llama; asimismo, se puede proceder a unbarrido y posterior aspiración.

El alcance de la limpieza del soporte también llega a las armaduras en el caso de ser un elemento de hormigón armado y cuando que se sitúen en la zona a reparar. La primera limpieza es la eliminación de los restos de elementos adheridos en laarmadura o sí ésta, está oxidada, la limpieza de la capa de óxido. Para ello se suele emplear las mismas técnicas que se han señalado con anterioridad.

Ahora bien este nivel de actuación puede ser insuficiente para las condiciones deadherencia requeridas posteriormente. Sí se precisa una mayor profundización, esto es una limpieza a fondo, pueden utilizarse disolventes fácilmente evaporables tales como: tricloroetileno, tetracloruro de carbono, xilol, otros; seguido de un tratamientoabrasivo (cepillado, chorreado).

Aunque la adherencia entre hormigón y acero es buena, en actuaciones de reparación, tanto por razones mecánicas como de tranquilidad al usuario en relación a la durabilidad, se suelen utilizar tratamientos que mejoran esa adherencia. Así es frecuente utilizar un adhesivo sintético compatible con el acero, el hormigón y el material utilizado en la actuación. En estos casos es necesario conocer las características del producto adhesivo a utilizar, ya que pueden perder suscaracterísticas con el tiempo, la radiación solar, etc. Por todo ello es frecuente que la



limpieza, aplicación del adhesivo y aportación del material de reparación, sean etapas que se realizan seguidas en un período corto de tiempo, lo que requiere una buena planificación de estas actividades.



de 45Orientación para la Selección de la Intervención


Materiales y Sistemas de Rehabilitación

AutoresOladis Trocónis de Rincón

Paulo Helene

Andreina VargasAngel Espinoza

Daniel ContrerasDaniel Prado

Isabel HernándezJosé Bravo

Miguel SánchezRafael FernándezRafael Urdaneta

Sebastián Delgado

INTRODUCCIÓN ste capítulo tiene como objetivo dar una visión de la gama de materiales y sistemas que pueden ser usados para las reparaciones, refuerzo y protección de estructuras de hormigón. Dentro de este grupo, algunos han sido concebidos para el uso conjugado con otros, formando un sistema de reparo o protección,

como por ejemplo ciertos primer que actúan como puente de adherencia o protección de armaduras y algunos morteros para juntas.

La cantidad de materiales desarrollados es muy grande y constantemente aparecennuevos productos, en un mercado francamente en expansión, que según MAILVAGANAM (1991), en los últimos 20 años creció en los Estados Unidos a una tasa de 30 a 50 % mayor que el crecimiento de las nuevas construcciones en ese mismo período.

En la primera parte de este capítulo se presenta una propuesta de clasificación yorganización de los materiales destinados a la protección, reparación y refuerzo de las estructuras de hormigón. No es la intención relacionar los innumerables materialesexistentes en el mercado. Vale destacar que no existe aún una terminología normalizada, o adoptada por el sector, de tal modo que permita la identificación inmediata de la naturaleza y las características principales de un producto a partir de su nombrecomercial.

Por otra parte la segunda parte de este capítulo se ha diseñado como una guía útil con una serie de tablas que ayudará al especialista a efectuar la mejor decisión posible en laselección de un material/sistema adecuado a cada situación en particular. La guía técnicadel ICRI 037333 “Guide for Selecting and Specifying Materiales for Repair of Concrete Surfaces” le permitirá profundizar aún más en el tema específico de selección de materiales.

4.1 HORMIGÓN

El hormigón de cemento Portland es el material tradicionalmente usado en reparaciones yrefuerzos. En la gran mayoría de los casos, requiere una dosificación que mejore algunas de sus características naturales. Puede que sea necesario obtener altas resistencias

CAPÍTULO 04

E

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iniciales, eliminar la retracción de secado, lograr ligeras y controladas expansiones, elevada adherencia al sustrato, baja permeabilidad y otras propiedades, normalmenteobtenidas a costa del empleo de aditivos y adiciones tales como plastificantes, reductoresde agua, impermeabilizantes, escoria de alto horno, cenizas volantes, microsílica y, laclásica reducción de la relación agua/cemento.

Esas exigencias para la obtención de elevadas prestaciones reducen en la práctica la viabilidad del empleo directo del hormigón elaborado en la obra para uso en reparos y refuerzos, salvo en lugares donde se necesiten grandes volúmenes y exista asistenciatécnica y orientación permanente del personal especializado en tecnología del hormigón.

Existen en el mercado microhormigones y morteros industrializados ya adecuadamentedosificados para uso en reparos y refuerzos según el tipo de problema patológico que sepresente, según las características de la zona a ser reparada, por ejemplo, vertical uhorizontal, y resistentes a la agresividad del medio ambiente. Están incluidos en estegrupo los hormigones proyectados, tanto vía seca como vía húmeda. Normalmente usanáridos gruesos de tamaño máximo característico igual a 9 mm, lo que en realidad los clasificaría como microhormigones o morteros proyectados.

Los materiales avanzados, formulados a base de resinas y combinaciones de resinas conotros materiales - fibras, filler, etc. - se establecieron como respuesta científico-técnicamoderna a las exigencias de desempeño y durabilidad en continua evolución en todo el mundo, especialmente en las situaciones en que el hormigón necesita ser modificado odonde su uso es inadecuado.

4.2 ADITIVOS

Son productos especialmente formulados para mejorar algunas propiedades de loshormigones y morteros, tanto en el estado fresco como endurecido. Se considera comoaditivo todo producto adicionado hasta un máximo de 5 % en relación a la masa decemento. Por encima de ese porciento debe ser considerado como adición y tenertratamiento distinto.

Los aditivos normalmente son clasificados según su acción principal sobre los hormigones y morteros, siendo de mayor interés para las reparaciones, refuerzos y protección, losaceleradores de fraguado y endurecimiento, los retardadores, los reductores de agua oplastificantes y los expansores.

Los aditivos impermeabilizantes también pueden ser usados, sin embargo, en general reducen mucho la resistencia mecánica de los hormigones, siendo más recomendadospara morteros de protección sin función estructural.

4.3 MORTEROS POLIMÉRICOS

Son morteros a base de cemento Portland modificados con polímeros, que usan áridos con granulometría adecuada - generalmente continua atendiendo a las curvas de Bolomey; o discontinua, en el caso de alta resistencia a la abrasión - formuladosespecialmente con aditivos y adiciones que les confieren propiedades especiales. Sontambién llamados de morteros de base mineral y el proceso de endurecimiento estábasado en la reacción de los granos de cemento con el agua de amasado.

En general tienen retracción compensada y son tixotrópicos, permitiendo su uso ensuperficies verticales e inclinadas.

Pueden ser formulados con resinas acrílicas del tipo metilmetacrilato o estireno-butadieno, o con resinas a base de PVA. En este último caso tienen aplicaciones limitadas,debido a la baja resistencia ante la humedad y la acción agresiva del ambiente. Algunasveces estos morteros poliméricos de base cemento también son llamados de morteros con látex, debido a la similaridad de algunas propiedades de esas resinas con laspropiedades del material natural látex, utilizado para la fabricación de gomas.



4.4 GRAUTING DE BASE CEMENTO

El grauting es un material fluido y auto-adensable en estado recién mezclado, destinado arellenar cavidades y consecuentemente tornarse adherente, resistente y sin retracción enel estado endurecido.

Un grauting de base cemento está constituido por cemento Portland común u ordinario,cemento compuesto (con adiciones) o cemento de alta resistencia inicial, áridos degranulometría adecuada, aditivos expansores y aditivos superplastificantes.

Por sus características de alta fluidez, buena adherencia, baja retracción y altaimpermeabilidad, este tipo de grauting es conveniente para reparaciones en locales deacceso difícil o en secciones densamente armadas.

4.5 MORTEROS Y GRAUTING ORGÁNICOS

Son morteros y grautings formulados con resinas orgánicas donde la unión y la resistenciadel conjunto es dada por las reacciones de polimerización y endurecimiento de loscomponentes de las resinas, en ausencia de agua. El cemento Portland puede entrar en lacomposición del producto como un árido fino también llamado de filler, completando ladistribución granulométrica y rellenando los vacíos de la arena, actuando como inerte.

Normalmente resultan morteros y grautings con elevada resistencia mecánica y química,apropiadas para ambientes altamente agresivos o en aquellos lugares donde son exigidasaltas prestaciones de los reparos, refuerzos y protecciones. En general están formuladospara uso en pequeños volúmenes y espesores, pues tienen elevada adherencia al sustratoy bajo módulo de deformación longitudinal, así como deformación lenta superior a la delos hormigones y morteros de cemento Portland. Son también llamados de morteros orevestimientos anticorrosivos.

Los grauting de base orgánica pueden ser formulados con resina prácticamente pura,cuando se destinan a rellenar fisuras, siendo conocidos también como grauting parainyección de fisuras, teniendo baja viscosidad.

La resistencia química de estos productos puede ser evaluada a través del métodoadoptado por la “American Society for Testing Materials - ASTM C 267 Standard TestMethod for Chemical Resistance of Mortars, Grouts, and Monolithic Surfacings”.

4.5.1 Morteros de base epoxi

Los tipos más comunes de morteros y grauting para esa finalidad son los de baseepoxi, generalmente ofertados en dos o tres componentes; la resina (epoxi), eendurecedor (amina y/o poliamidas) y áridos seleccionados.

Se recomienda que atiendan las siguientes normas americanas “ASTM C395. StandardSpecification for Chemical-Resistant Resin Mortars”, ASTM C 399. Standard Practice forUse of Chemical-Resistant Resin Mortars” y “ASTM C 658. Standard Specification forResin Chemical-Resistant Grouts”, y la norma británica: “BSI CP 3003: Part 5. Epoxideresins”.

Estos morteros poseen excelente resistencia a ácidos no oxidantes y álcalis, así comobuena resistencia a algunos solventes orgánicos. Son atacados por ácidos oxidantes,blanqueadores y ambientes muy alcalinos. La resistencia térmica no supera los 70 °C.

Toleran pH en el intervalo de 2,0 a 10,0. Los epoxídicos presentan óptimaspropiedades físicas y mecánicas, además de adherencia muy buena a varios tipos desuperficies.

4.5.2 Morteros de base fenólica

Los morteros de base fenólica están constituidos de aglomerantes de resina defenolformaldeído con filler (sílica, carbono, coque pulverizado o barita) conteniendo un



catalizador ácido.

Tienen buena resistencia a la mayoría de los ácidos minerales y soluciones de salesinorgánicas y a soluciones levemente oxidantes, pero son rápidamente atacados poragentes oxidantes fuertes como los ácidos: nítrico, crómico y sulfúrico concentradoPresentan comportamiento satisfactorios en soluciones levemente alcalina y en muchossolventes, sin embargo tienen poca resistencia a álcalis fuertes.

La resistencia térmica va hasta 175 °C y toleran pH de 0,7 a 9,0. El tiempo de uso (potlife) de este tipo de morteros es corto y necesitan estar refrigerados hasta el momentode ser usados.

4.5.3 Morteros de base poliéster y de base estervinílica

Los morteros de base poliéster y base estervinílicas son productos tricomponentesconstituidos por resina en solución, catalizador y fillers inertes con modificadores deformulación.

Este tipo de morteros tienen excelente resistencia química y mecánica y tienen óptimaresistencia a la mayoría de los ácidos. No resisten los productos cáusticos ni losblanqueantes, toleran pH en el intervalo de 0,9 a 13,0. Los morteros de baseestervinílicas tienen mayor resistencia química y térmica (hasta 115 °C) que los debase epoxi.

4.5.4 Morteros de base furánica

Los morteros de base furánicas son constituidos por resina líquida, catalizador y filler(sílica, carbono, barita o coque pulverizado).

Estos morteros son resistentes a ácidos no oxidantes, a álcalis, a productos muysolventes, a sales, gases, aceites, grasas y detergentes. Pueden ser usados entemperaturas de hasta 200 °C y en un intervalo de pH de 1,0 a 13,0. El calor acelera ecurado del endurecedor y el frío lo retarda. Para el análisis y especificación de laspropiedades de los morteros de base orgánica en general, pueden ser utilizadas lasmismas normas ASTM y BSI ya citadas para los epoxis: ASTM C 267, ASTM C 395,ASTM C 399, ASTM C 658 y BSI CP 3005: Part 5.

4.6 REVESTIMIENTOS MONOLÍTICOS Y FRP

Los revestimientos monolíticos, también llamados de laminados, son constituidos de unrefuerzo en forma de manta, tejido o fibras, generalmente de vidrio, poliéster o nylon,dispuesto en una o más camadas, embebidas por resinas de base estervinílica, epoxi,poliéster, furánica o fenólica.

Las resinas representan la barrera química del revestimiento. Los refuerzos por quedarimpregnados con la resina, auxilian la formación de una barrera química más rica yposibilitan la aplicación de camadas más espesas de revestimiento. Además, los refuerzosauxilian en la reducción de la retracción durante el curado, sin embargo, reducen laflexibilidad del sistema. Las cargas minerales poseen un papel importante en la reduccióndel coeficiente de dilatación térmica, en la reducción de la retracción durante el curado, enla adecuación de la consistencia, además de posibilitar el aumento y el control del espesordel laminado, reduciendo su costo final.

Se trata de un material de grandes potencialidades de uso, por ejemplo en el sector de lasindustrias de papel y celulosa, donde su empleo viene aumentando y diversificándose amedida que se amplían los conocimientos, la experiencia y la gama de productos ofrecidosen el mercado. Tienen también la ventaja de su fácil mantenimiento así como de la fáciidentificación y localización de eventuales problemas patológicos.

Como especificación principal se recomienda consultar la norma “ASTM C 722. StandardSpecification for Chemical-Resistant Resin Monolithic Surfancings”, tipo A y tipo B. Para sucorrecto empleo usar la “ASTM C 811. Standard Practice for Surfancing Preparation ofConcrete for Application of Chemical-Resistant Resin Monolithic Surfancings”. También esrecomendada la consulta de las normas británicas, “BSI 3534. Epoxide resin systems for



glass fibre reinforced plastics. Part 1: Wet lay-up systems, Part 2: Pre-impregnatingsystems” y la “BSI 4045. Epoxide resin pre-impregnated glass fibre fabrics”.

Los sistemas denominados de FRP (fiber reinforced polymers) en el caso de sistemas derehabilitación de estructuras de hormigón suelen ser de materiales compuestos de fibrasinorgánicas embebidas en resinas orgánicas. Las fibras de mayor aplicación hoy día son decarbono pero las hay de aramida, vidrio, poliéster y acero. Las resinas mas utilizadas sonde base epoxi, endurecido a frío o a caliente y los sistemas pueden ser tipo barrasprefabricadas similares a chapas metálicas o sistemas de mantas flexibles que permitenaplicación de varias camadas, ganando en capacidad portante. Siempre que las fibrasestán dispuestas en una dirección única el sistema suele ser llamado de laminadosCuando la dirección de las fibras es ortogonal (bidirecional) suele ser llamado de tejido otela. Tratase de un campo de la ingeniería de rehabilitación que esta muy desarrollado apesar de ser bastante reciente. Sobre sistemas específicos de aplicación en estructuras deconcreto recomendase para profundizar en aspectos técnicos y prácticos la consulta al sitewww.frp.at y www.mbt.com, sistemas mbrace.

4.7 SILICATACIÓN

Por silicatación de la superficie del hormigón se entiende, una serie de procedimientossimilares, que tienen por objetivo tapar los poros superficiales y endurecer las superficiesdel hormigón o mortero de piso y contrapiso, impermeabilizándolos. Pueden también seraplicados en superficie verticales, impermeabilizándolas y protegiéndolas. Los siguientesproductos pueden ser usados para la silicatación del hormigón:

4.7.1 Metasilicato de sodio o potasio

Es un tratamiento que consiste en esparcir una solución de metasilicato de sódio ypotasio diluidos, sobre la superficie del hormigón. Estos reaccionan con la cal,formando un gel de ácido silícico que contiene gran cantidad de agua. Este ácidoobstruye los poros y, después de seco, forma una capa “esmaltada” de 1 a 2 mm deespesor. Generalmente se encuentra en la concentración comercial de 40 % y debe serdiluido en la relación de 1 parte de silicato en 4 partes de agua. Se emplea de dos acuatro manos, siempre esperando un secado ligero de la mano anterior. Eesparcimiento generalmente se hace con escobas, rodillos y/o cepillos. Las primerasmanos pueden ser más diluidas.

4.7.2 Tetrafluoreto de silicio

Es un tratamiento donde la superficie del hormigón es sometida a la acción detetrafluoreto de silicio que, en reacción con los silicatos y aluminatos hidratados, daorigen al fluoreto de calcio y a los hidratos de silicio y alúmina. Los hidratos obstruyenlos poros, mientras el fluoreto de calcio, además de colaborar en esa obstrucción,posee buena resistencia química, formando una camada superficial impermeable yprotectora.

4.7.3 Fluor silicato de magnesio o de zinc

Conocidos como endurecedores superficiales de piso.

Son recomendables tres manos. La primera a base de 1 kg de cristales de fluorsilicatoen 8 litros de agua. La segunda y la tercera manos deben tener una dosificación de 1kg de cristales de fluorsilicato en 4 litros de agua potable. Las manos deben seraplicadas con el auxilio de pinceles y brochas en superficies verticales y rodillos yescobas en las horizontales. Se recomienda esperar cerca de tres horas o más entrelas manos para asegurar que haya adecuada absorción, reacción y secado de la manoanterior.

Estos tratamientos deben ser usados con cautela porque pueden reducir o impedir laadherencia de pinturas y revestimientos posteriores, así como no protegen laestructura contra ataques químicos intensos.



4.8 ACEITES

Aceite de soya, aceite de linaza y ciertos ácidos como el linóico y el oleico, que tienen consistencia aceitosa, pueden ser usados para la impermeabilización y protección desuperficies de hormigón. En general oscurecen la superficie del hormigón. En el momento de la aplicación, el hormigón debe tener más de 14 días de fabricación y se recomiendaneutralizar previamente la superficie antes de la aplicación, usando una solución compuesta de 2,4 kg de cloruro de zinc con 3,8 kg de ácido fosfórico en 100 litros de agua potable. Esperar el secado por 48 horas, antes de la aplicación de los aceites. Los aceites pueden ser diluidos en kerosén, recomendándose por lo menos dos manos espaciadas más de 24 horas.

Como esta solución de neutralización es ácida, no es recomendable en estructuras dehormigón pretensado ni en casos de poco recubrimiento de la armadura. Así como la silicalización, los aceites deben ser usados con cautela, porque impiden la adherencia denuevos revestimientos y no protegen la estructura contra ataques químicos intensos.

4.9 BARNICES Y HIDROFUGANTES DE SUPERFICIE

Se denominan barnices e hidrofugantes, las pinturas aplicadas a las superficies de estructuras de hormigón, destinadas a protegerlas e impermeabilizarlas, sin que sea alterado sustancialmente su aspecto.

Normalmente tienen mayor aplicación en las estructuras y albañilerías arquitectónicas (avista), sin revestimiento, y localizadas en superficies verticales y horizontales internas,tales como techos y coberturas. No son recomendables para locales con solicitacionesmecánicas y/o físicas fuertes, ni para locales sometidos a la presión de agua, tales como reservatorios, canaletas y recipientes de contención.

Tienen excelente aplicación en fachadas, estructuras externas o internas en edificios comerciales, oficinas, naves y depósitos.

Pueden formar una película superficial continua, tal como los barnices poliuretánicos alifáticos y los barnices epoxis, ambos bicomponentes, y los barnices de base acrílica(metilmetacrilato o estireno-butadieno), monocomponentes. No deben ser utilizados barnices tipo látex PVA base agua, pues tienen bajísima durabilidad, reducida adherenciay se degradan rápidamente, amarilleando y desprendiéndose, cuando se encuentran en presencia de agentes atmosféricos agresivos (industriales).

En ciertas condiciones puede ser más conveniente utilizar hidrofugantes de superficie queson capaces de penetrar algunos milímetros en el hormigón y por mecanismo de repelencia electrostática (son productos hidrófobos) impiden la penetración de las moléculas de agua y de las sustancia agresivas que eventualmente estén disueltas en esa agua, como por ejemplo el agua de lluvia en atmósferas industriales.

Los hidrofugantes son todos de base silicona, silanos o siloxanos oligoméricos. Todos sonmonocomponentes dispersos en solvente. No se recomienda el uso de siliconatos en baseagua pues tienen bajísima durabilidad y confieren poca o ninguna protección a las armaduras de las estructuras sometidas a ambientes agresivos.

Estos productos tienen la ventaja, sobre los productos formadores de película, de permitir la libre circulación del vapor de agua y con eso reducir, en la mayoría de los casos, los riesgos de condensación y formación de bolas y moho en la superficie o el interior delelemento estructural, bajo la película de barniz. Evidentemente tienen la desventaja deno ser tan eficaces como barrera continua a los agentes agresivos, cuando soncomparados con los barnices formadores de película. Existen en el mercado sistemas de protección que combinan los dos productos; base silano/siloxano como primer ymetilmetacrilato como barniz de terminación y protección, conciliando las ventajas deambos.



4.10 PINTURAS ORGÁNICAS

Las pinturas son dispersiones de pigmentos en aglutinantes, que cuando aplicadas en capas finas sobre una superficie, sufren un proceso de secado o curado y endurecimiento,formando una película sólida, adherente al sustrato e impermeable. El proceso de aplicación es llamado “pintar” una superficie.

Son constituidas básicamente de resina, solvente, pigmento y aditivo. La resina es elcomponente más importante de la pintura, pues es la que confiere las propiedades deresistencia, adherencia, flexibilidad, impermeabilidad y brillo al sistema.

Los pigmentos pasan a tener papel importante en las pinturas o imprimaciones, cuandose desea una protección anticorrosiva, ya sea por barrera, por inhibición química o por protección catódica.

Las tintas orgánicas son también llamadas de revestimientos anticorrosivos o pinturas de protección de superficie, debido a la elevada protección química que confieren a laestructura. Las pinturas pueden ser de diferente naturaleza:

4.10.1 Goma clorada

Generalmente debe constituir una camada espesa de protección para ser efectiva. Enla película seca se debe tener un espesor superior a 0,25 mm, algunas veces hasta 3mm. Normalmente debe ser aplicada sobre superficie de hormigón seca y con edad superior a los 2 meses. Es muy sensible a la acción del solvente y se debe tener un desfasaje de por lo menos 24 horas entre una y otra mano. Por lo menos dos manosson necesarias. Grasa y aceites de origen animal, y solventes pueden destruir laprotección de este revestimiento, debiéndose evitar su empleo siempre que esteriesgo esté presente.

4.10.2 Vinílicos

Los cloruros de polivinila, el acetato cloruro de polivinila y los cloruros depoliviniladeno, son utilizados en el combate a la corrosión de las estructuras metálicas. Debido a la elevada viscosidad de esas resinas, solamente son encontradas solucionescon baja concentración de sólidos y pigmentos. Se recomienda un mínimo de tres manos, espaciadas, por lo menos, 3 horas una de la otra. No tiene buena adherenciaal hormigón. Las pinturas base agua tipo látex, como el acetato de polivinila-PVA, sonusadas únicamente para fines decorativos. No sirven para protección de estructuras en ambientes agresivos.

4.10.3 Uretanas

Existen diferentes pinturas de base uretana. Las monocomponentes que endurecenpor secado u oxidación no son recomendables para uso en superficies de hormigón, como revestimientos protectores. Las más adecuadas para hormigón son los sistemas bicomponentes de poliuretano alifático cuyo catalizador es el Poliol. Son también lasde mayor resistencia química, sin embargo, exigen conocimientos y competencia en laaplicación porque son muy sensibles al mal preparo y la deficiente limpieza delsustrato. Tienen el inconveniente de no tapar poros de diámetro superior a 1 mm, loque obliga a un pre-estucado de la superficie, en la mayoría de los casos.

4.10.4 Epoxis

Son siempre bicomponentes. Las más adecuadas al hormigón en ambientes agresivoshúmedos son los sistemas que usan poliamidas como catalizadores de la reacción depolimerización. No son recomendables para servicios inmersos ya que se puedendesprender del sustrato. También no deben estar sujetas a la acción de la atmósferapues se degradan bajo la acción del ozono y de los rayos ultravioleta. Son las que presentan mejor adherencia al hormigón. Tienen el inconveniente de no tapar poros de diámetros mayores de 1mm, lo que obliga a un preestucado de la superficie en lamayoría de los casos.



4.10.5 Acrílicas

Pueden ser mono o bicomponentes, base agua o base solventes.

Presentan resistencia a la fotodegradación y retienen el brillo. Generalmente, laspinturas dispersas en solvente exhiben mejor desempeño que las dispersas en agua.

Pinturas acrílicas son usadas tanto en la pintura de interiores como de exteriores. El metilmetacrilato es el producto de mayor resistencia contra la degradación porradiación solar. Al contrario el estireno-butadieno, también de la familia de losacrílicos, amarillece y pierde brillo rápidamente.

4.11 PINTURAS BITUMINOSAS Y DE ALQUITRÁN DE HULLA BASE EPOXI

Las pinturas bituminosas de alquitrán de hulla base epoxi (coal-tar epoxy), normalmenteson aplicadas en dos o más manos. La primera, más diluida, debe actuar como primerasegurando la buena adherencia al sustrato. Las demás deben ser siempre aplicadas en dirección ortogonal a la anterior y solamente cuando esta haya secado.

Emulsiones no deben ser usadas, pues son permeables y poco protectoras.

Las pinturas con alquitrán de hulla base epoxi son clasificadas en tres tipos según el contenido epoxídico: contenidos elevados para obtener espesor de película seca ≤ 0,38mm, contenidos medios para obtener espesor de película seca entre 0,40 mm y menos de 1mm, y de bajos contenidos de resina para espesor de película seca, iguales o superioresa 1 mm.

4.12 SELLANTES

Son materiales usados en las juntas de dilatación de las estructuras de hormigón, con el objetivo de impedir el paso de líquidos, gases, vapor o partículas sólidas para el interior de la estructura.

En el momento en que son solicitados y se deforman deben poseer característicaselásticas y de recuperación compatibles con los esfuerzos y deformaciones sufridas.Pueden ser formulados a partir de las mismas resinas básicas usadas en pinturas; acrílicas, poliuretanas, epoxis, bituminosas, etc.

La naturaleza química de los sellantes, proveniente de la resina básica de formación, es responsable por la resistencia al intemperismo y a los agentes agresivos, adherencia alsustrato, deformabilidad y recuperación elástica.

Problemas frecuentes son observados con el uso de estos materiales debido al noseguimiento del diseño y la no observación de algunos cuidados básico, tales como: preparación y refuerzo de la superficie lateral de la junta, aplicación de primer,generalmente de base epoxi, en esa superficie del hormigón y colocación de un agenteque impida la adherencia del sellante al fondo de la junta.

4.13 ADHESIVOS Y PRIMER

Son materiales usados como puente de adherencia entre otros dos, siendo en general unode ellos sobre la superficie del hormigón viejo, también llamado de sustrato. Ofrecen una mejoría sustancial de la adherencia entre diversos materiales, tales como: hormigón viejo/hormigón nuevo, acero/hormigón nuevo, hormigón viejo/mortero base poliéster, etc. Los primer, además de actuar como puente de adherencia, pueden actuar como protectores del sustrato, o sea, como parte de un sistema de protección de armaduras contra la corrosión, por ejemplo.

Los adhesivos y primers más empleados son de base epoxi y los llamados látex, o sea, base acrílica o base acetato de polivinila o base estireno-butadieno. Los de base polivinila(PVA) en general son re-emulsionables lo que los torna no aconsejables para uso en



locales húmedos o reparaciones y refuerzos de importancia. Los de base epoxi tienen uncomportamiento estructural superior a los demás, sin embargo, tienen el inconveniente de requerir el sustrato seco, lo que no siempre es viable en obra.

4.14 PRODUCTOS PARA ANCLAJE Y ENMIENDAS DE BARRAS DE ACERO

Son productos para anclaje, en general de base polimérica, predominantemente poliésterbicomponente, o de base cemento, ambos de pega rápida y ligeramente expansivos. Están disponibles para mezclar “in situ”, en la obra, o en forma de cartuchos con elmaterial ya dosificado.

Para enmendar barras de acero lo más común es usar un conector mecánico de presión (manguito), que no es otra cosa que una sección de un tubo de acero en el cual son introducidas - posicionadas tope a tope - las dos barras a enmendar. Cuando este conjunto es sometido a presión la conexión se deforma contra las barras anclándose enlas corrugas. Este proceso permite enmendar barras tipo CA-50 corrugadas, con bitolas de 12,5 hasta 40 mm, y utilizar la capacidad total de resistencia mecánica de las barrasenmendadas.

Existen otros tipos especiales de enmienda mecánica, como por ejemplo, la que se formacuando dos conectores mecánicos de presión, unidos cada uno a una barra de acero, se unen a través de un tornillo, para formar una única barra.

Las enmiendas mecánicas tipo CCL, efectuadas por proceso de prensado, satisfacen loque disponen las normas de estructuras de hormigón.

4.15 HORMIGONES Y MORTEROS DE FRAGUADO/ENDURECIMIENTO RÁPIDO

En innumerables ocasiones es preciso realizar reparos rápidos que permitan por ejemplo la continuidad de la producción en industrias o la liberación del tránsito. Los productos pueden ser morteros elaborados con cemento aluminosos, que presentan fraguado rápido y alta resistencia en las primeras edades. Los cuales tienen el inconveniente que con eltiempo pierden parte de la resistencia alcanzada inicialmente, debido a la transformación morfológica que sufren los cristales de aluminato.

Estos productos pueden ser también formulados con base en la reacción del magnesiocon fosfato, que así como el anterior, desarrollan rápidas resistencias iniciales. Materialesde base sulfato de calcio son también empleados para esta finalidad.

4.16 LADRILLOS ANTICORROSIVOS

Revestimientos de ladrillos anticorrosivos dan protección óptima contra distintos ataques químicos severos y son por lo tanto indicados para el uso en industrias farmacéuticas,petroquímicas y de papel y celulosa, entre otras. Este tipo de revestimientos no forman,sin embargo, una barrera estanca por si sola contra la penetración de líquidos, para lo que es necesario una membrana impermeable (camada aislante o protectora) entre elrevestimiento y el sustrato.

Ejemplos de membranas (READ Jr. et allii, 1989):

! goma, elastómeros sintéticos y otros de misma naturaleza; ! PVC; ! plomo; ! formulaciones de resinas sintéticas con refuerzo de fibra de vidrio; ! chapas plásticas rígidas o semirígidas; ! revestimientos quemados en hornos, incluso resinas y vidrio; ! uretanas u otros elastómeros aplicados por pulverización; ! asfaltos o mastiques bituminosos; ! amianto no impregnado o fieltro de fibra cerámica aplicado con una solución de



silicato.

Un ladrillo anticorrosivo se distingue de un ladrillo común básicamente porque elanticorrosivo es fabricado a partir de materias primas con concentración de fundentesespecialmente bajas y, dado su proceso de fabricación, presenta baja porosidad y ausencia de absorción. Los dos tipos pueden ser hechos a partir de suelos arcillosos oarcilla refractaria.

En presencia de ácido fluorídrico, floruros ácidos y soluciones cáusticas fuertes y en condiciones de gradiente térmico pronunciado, son adecuados los ladrillos a base de carbono. Tales ladrillos presentan mayor absorción que los ladrillos obtenidos de suelosarcillosos o arcilla refractaria, pero son más resistentes al choque térmico y tienen mayor conductividad térmica.

4.17 MORTEROS DE AZUFRE

Disponibles en forma de polvo, granulados o lingotes. Son compuestos fundidos encaliente a una temperatura de 120 °C y derramados aún calientes, en las juntas entre los ladrillos anticorrosivos.

Los morteros a base de azufre están compuestos de azufre, sílica inerte, filler de carbono y plastificantes. Los plastificantes reducen la fragilidad, mejoran las propiedadesmecánicas e impiden la conversión del azufre a una forma cristalina inapropiada.

Estos morteros son particularmente útiles para la protección contra ácidos oxidantes. Cuando contienen carbono, son adecuados para la protección contra combinaciones deácidos oxidantes y ácidos fluorhídricos. La resistencia térmica de los morteros de azufre es relativamente baja y su peso por lo tanto limitado a las instalaciones con temperaturade trabajo por debajo de 88 °C. Es baja su resistencia química frente a solucionesalcalinas fuertes y ciertos tipos de solventes orgánicos. Se recomienda su uso para pHentre 1,0 y 14,0. El tiempo de uso (pot life) es muy variable.

4.18 GUÍA PARA LA SELECCIÓN Y ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES /SISTEMAS DESTINADOS A LA REHABILITACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

Los Materiales/Sistemas para la reparación/rehabilitación/control de corrosión enestructuras de concreto armado pueden ser formulados para proveer una amplia variedadde propiedades. Debido a que las propiedades afectan el comportamiento de lareparación/rehabilitación/control, el escoger el material/sistema correcto requiere de un cuidadoso estudio.

Antes de seleccionar un material/sistema, el especificador (especialista) necesitarárealizar un análisis adecuado para la reparación y definir la estrategia de la reparación conforme Figura 4.18.1 y Figura 4.18.2 respectivamente.

Analizando la Reparación

Antes de que el proceso de selección del material/sistema pueda comenzar, elespecificador necesita determinar los Objetivos de Proyecto e identificar las etapas de análisis de la reparación definidas a seguir:

a) Requerimiento del Propietario

La visión para que las necesidades del proyecto sean entendidas. Vida esperada enservicio, apariencia, necesidad en el uso de la estructura durante la reparación y elpresupuesto son cosas que deben ser tomados en cuenta.

b) Condiciones de Servicio

Todos los componentes que envuelven a la estructura, tales como condicionesambientales, contaminantes químicos y las cargas a las cuales se verá sometida, necesitan identificarse adecuadamente para definir las propiedades físico-químicas y



mecánicas del material/sistema a escoger.

Figura 4.18.1. Análisis de la Rehabilitación, principales etapas

c) Condiciones de Aplicación

Condiciones ambientales esperadas, acceso, tiempo de ejecución del proyecto y las condiciones de operación pueden afectar críticamente la selección del material. Debe hacerse una lista de verificación, lo cual ayudará a asegurar que todos los aspectos que deben ser considerados sean incluidos en la evaluación

d) Propiedades del material

Los materiales/sistemas para reparación/rehabilitación/control de corrosión no serán especificados hasta que las propiedades que mejor satisfagan los objetivos del proyecto sean identificadas y colocadas en orden de prioridad. A veces se optimiza unapropiedad a expensas de otra. Por ejemplo, un incremento en el contenido de cementopara obtener alta resistencia a la compresión con alta durabilidad, usualmente va acompañada por un incremento en las grietas por retracción, lo cual debe manejarse muy cuidadosamente ya que de ésto dependerá la durabilidad de la reparación.

Entendiendo la respuesta del material/sistema a cada componente, de las condicionesde servicio esperadas, ayudará al especialista a establecer las propiedades delmaterial específico que se requiere para producir una reparación duradera.

Requerimientos del propietario

Causas del deterioro

Determinar los Objetivos de

Proyecto

Condiciones de Aplicación

Condiciones de Servicio

PROCESO de SELECCIÓN de MATERIALES/SISTEMAS

A

Determinar las Propiedades que se necesitan para alcanzar los Objetivos

de Proyecto



Figura 4.18.2. Estrategia de Reparación, principales etapas del proceso de

selección de materiales/sistemas de reparación.

Seleccionando los materiales/sistemas de reparación

Muchos proyectos de reparación tendrán condiciones únicas y requerimientos especiales que deben ser cuidadosamente examinados antes de que el criterio final deselección del material/sistema pueda ser determinado. La Figura 4.18.2 reúne las principales etapas del proceso de selección de materiales/sistemas de rehabilitación de estructuras de hormigón.

Una vez que se hayan establecido los criterios, para una reparación compatible con el elemento a reparar, se pueden, entonces, identificar los materiales/sistemas con laspropiedades necesarias que respondan a estos criterios.

Una variedad de materiales/sistemas para reparación/rehabilitación/control de corrosión se han formulado para proveer un amplio rango de propiedades. Ahora bien,debido a que estas propiedades afectarán el comportamiento de la reparación, el seleccionar un material correcto para una aplicación específica requiere de un estudio cuidadoso.

En la Tablas 4.18.1 a 4.18.11 se presentan las principales propiedades ycaracterísticas que ayudan en la selección de los materiales/sistemas de rehabilitacióny refuerzo,

En la Tablas 4.18.12 a 4.18.18 se presentan las principales propiedades ycaracterísticas que ayudan en la selección de los materiales/sistemas de rehabilitación por técnicas electroquímicas,

En la Tabla 4.18.19 se presentan las principales propiedades que ayudan en laselección de los materiales usados como inhibidores del mecanismo de corrosión;

Finalmente, las Tablas 4.18.20 a 4.18.22 presentan las principales propiedades y

A

PROCESO de SELECCIÓN de MATERIALES/SISTEMAS

Identifique los materiales y sistemas que producirán las propiedades

Seleccione los materiales/sistemas que provean un balance óptimo del

comportamiento, riesgos y costos

Selección del Material/Sistema, de acuerdo a los daños



Tabla 4.18.1. Materiales y sistemas de reparación

(1) Ejemplo de algunos aditivos. (2) Reductores de alto rango (High range water reducer/HRWR)



(1) Ejemplo de algunos aditivos.


características que ayudan en la selección de los materiales/sistemas de protección y revestimiento.

Material Componente Requerimientos de Aplicación

Ligante Aditivos típicos en la mezcla (1)

Limitaciones de espesor

Temp. de Instalación

Curado

ortero de Cemento Portland

Cemento Portland

Redutores de água Inclusores de aire

0.5 – 2.0 in 13 - 50 mm

40 – 90 0F 5 – 32 0C

Húmedo 7 días

oncreto de Cemento Portland

Cemento Portland

Redutores de água Inclusores de aire

>1.75 in > 44 mm

40 – 90 0F 5 – 32 0C

Húmedo 7 días

oncreto de Cemento tland modificado com

microsílica

Cemento Portland

Humo de sílice RAAR (2) Inclusores de aire

>1.25 in > 30 mm

40 – 90 0F 5 – 32 0C

Húmedo 7 días

Propiedades de los Materiales Material Retrac.

p/secado Coef. Exp Térmica

Resistencia Compresión (psi o MPa)

Módulo elast. (psi o MPa)

Perm. (% de

concreto

Resist. congela-miento

Calidad concreto

Exotermi

1h 24h 3d 28d Mortero Cemento Portland

Moderado Similar substrato

0 650/5 2500 /20 5000/35 3,4 6

2,3 4

90 Bueno Mod. Mod.

Mortero Cemento Portland

Bajo Similar substrato

0 650/5 2500 /20 5000/35 3,8 6

2,6 4

90 Bueno N/A Bajo

Mortero Cemento Portland


0 3000/25 4000 /30 7500/55 4,0 6

2,8 4

60 Bueno Bueno Bajo

Material Componente Requerimientos de Aplicación Ligante Aditivos típicos

en la mezcla (1)

Limitaciones de espesor


Curado

Concreto com agreg. Pré-colado “Prepalced aggregate”

Cemento Portland

Puzolanos, licuado o fluido

>3.0 in > 76 mm

40 – 90 0F

5 – 32 0C

Mojado 7 días

Concreto de cemento de fosfato de magnesio

Cemento de fosfato de magnesio

---- >0.50 in > 19 mm

0 – 100 0F

-18 – 40 0C

Aireado

Concreto de metacrilato de metilo (MMA)

Resina acrílica

---- 0.25 - 0.5 in 6 - 13 mm

20 – 120 0F

-6 – 50 0C

Aireado

Propiedades de los Materiales

Retrac. p/secado

Coef. Exp Térmica



Perm. (% de concreto


Calidad concreto

Exotermia

1h 24h 3d 28d agreg. 1) “

Muy bajo Similar substrato

0 5600/44 2500/15 4500/35 3,8 6

2,6 4

100 Bueno N/A Bajo



(1) ACI 34R-23 (2) El vapor es altamente flamable, de fuerte olor – puede causar problemas en lugares poco ventilados o confinados.


(1)Ejemplo de algunos aditivos.


(1) ACI 503.4


(1)Ejemplo de algunos aditivos


de mag.


2000/14 6400/44 7000/50 8400/60 4,7 6

2,2 4

90 Bueno Bajo Alto

metilo moderado 1.5-5 x

concreto 0 3000/25 4000 /30 7500/55 2,0 6

1,4 4

10 Exel. Exel. alto

Material Componente Requerimientos de Aplicación Ligante Aditivos típicos en la

mezcla (1) Limitaciones de

espesor Temp. de Instalación

Curado

Concreto de Cemento Portland modificado com polímeros

Cemento Portland Látex polimérico >1.25 in > 30 mm

45 – 95 0F

7 – 35 0C

Mojado 2 días

Mortero de Cemento Portland modificado com polímeros

Cemento Portland Relleno anti-escurrimiento Látex polimérico/ polvo

0.25-2.0 in 6 – 50 mm

45 – 95 0F

7 – 35 0C

Húmedo 3 días

Mortero epoxi Resina epoxi Arena 0.13 - 0.38 in 4 - 12 mm

50 – 90 0F

10 – 32 0C

Aireado

Propiedades de los Materiales al Retrac.

p/secado Coef. Exp

Térmica



Perm. % de

concreto


Calidad concreto

Exotermia

1h 24h 3d 28d

de

m

bajo Similar substrato

0 2000/15 4000/30 4500 /35 2,5 6

1,7 4

50 Exel. N/A Bajo

e

m

moderado Similar substrato

0 1500 /10 3000/25 8400 /60 2,5 6

1,7 4

50 Exel. Bajo a Exel. Mod.

poxi Bajo 1.5-5 x concreto

0 9000/70 1100/80 7500 /55 1,6 6

1,1 4

10 Exel. Mod. Alto

Material Componente Requerimientos de Aplicación Ligante Aditivos típicos en

la mezcla (1) Limitaciones de espesor


Curado

“Shotcrete” Proyectado

Cemento Portland

Humo de Sílice Puzolanas Redutores de Água Látex Acelerador Fibra de polipropileno Fibra metálica

>5.0 in > 13 mm

40 – 90 0F

5 – 32 0C Húmedo 7 días



Tabla 4.18.9. Clasificación de grietas y Fisuras en función del ancho

Se indica para estas grietas el uso de una resina grado 1 y/o 2 dado que es posible que debido a la profundidad de la misma sea prudente el perfilado en cara libre con poca profundidad y la inyección de un grado u otro a menor profundidad. En la profundidad del perfilado, la reparación puede hacerse con la resina grado 2 o rellenado. Todo esto de acuerdo al criterio de un experto.


(1) Las resinas epoxis para inyección son clasificadas normalmente (ASTM C-881) (2) Tipo I: Aplicaciones donde no se transmiten cargas a través de la grieta. (3) Tipo IV: Aplicaciones donde se transmiten cargas a través de la grieta


Propiedades de los Materiales Material Retrac.

p/secado Coef. Exp

Térmica



Perm. % de

concreto


Calidad concreto

Exotermia

1h 24h 3d 28d Shotcrete Moderado Similar

substrato 0 800 /5 3500 /25 5000/35 3,8 6

2,6 4

60 Bueno N/A Bajo

Clasificación de grietas/fisuras en función del ancho Clase Ancho mínimo

(mm) Ancho máximo (mm)

Resina epoxi Tipo Grado

A ≤ 0,178 I, IV 1 B 0,179 0,559 I, IV 1 C 0,560 5,080 I, IV(1) 1 y/o 2

D > 5,08 I, IV(1) 1y/o 2

Propiedades de los materiales - resinas epoxis para inyección (1)

Materiales Viscosidad (grado1/grado2) (cP)

Modulo de elasticidad en compresión (psi/MPa)

Resitencia a la tracción (psi/MPa)

TIPO I(2) ≤2000/2000-10.000 150.000/1034 5000/34,5

TIPO IV(3) ≤2000/2000-10.000 200.000/1379 7000/48,3

Material Características Principales Aplicación Limitaciones Otros

Uretano Mono o bicomponente (algunas veces se suministra con catalizador) Excelente adhesión y flexibilidad Alta resistencia a la tensión Baja viscosidad

Aplicación manual y/o mecanica. Inyección simples o múltiples. Sella grietas finas

Sensible a la humedad y a la alta temperatura.

Polisulfuros Sistemas de dos componentes de polímero- polisulfuros. Sella juntas de toda clase sujetas a expansión y contracción extrema

Se puede aplicar en juntas verticales y horizontales. Resiste a temperaturas extremas, sales, ácidos, álcalis y a impactos fuertes, Presenta excelente adhesión a las paredes de las mismas.

No debe aplicarse sobre superficies húmedas. En contacto directo con materiales bituminosos se puede presentar un curado insuficiente

El material formsello sólido de ccuya consistencdureza final es según requerimespecíficos de l

Materiales asfálticos

Son revestimientos que pueden aplicarse diluidos o en forma de alta viscosidad con rellenos inertes que lo hacen tixotrópico. También son colocados con calor sin solvente

Se aplican en pisos, techos, fundaciones y paredes donde se requieren como barrera contra el agua. Mezclado con algunos químicos mejoran su resistencia a gases industriales

Son degradados fácilmente por la acción de la luz solar Considerados de riesgos para la salud. Altamente sensible a compuestos hidrocarbonados.

En comparaciónotros revestimison de bajo cos



Tabla 4.18.12. Materiales y sistemas de reparación por protección catódica

condensados y ataque de la luz solar.

“Grouts” Productos previamente dosificados Excelente penetración Retracción compensada Alta resistencia mecánica De excelente a buena: carga dinámica, resistencia a fluencia, a alta temperatura y a la compresión

Para reparaciones rápidas. Anclaje de equipos con vibración

Espesores de grieta entre 12.7 mm y 50.8 mm. Sensible a la humedad. Puede ser dañino para la salud. Fraguado rápido.

eriales Ánodo

Tipo de Ánodo

Ánodo primario

Tiempo de vida estimada según diseño del sistema

(años)

Rendimiento densidad de corriente del

ánodo (µµµµA/m.sq)

Costo estimado

instalación (£/m.sq)

1996

Comentarios Posibles mecanismde fallas

ales se a n

Recub. en base solvente o agua

Alambre de Pt/Ti Alambre de Pt/Ni Fibra de carbón flexible.

10

10-20 50-60 Útil para la mayoría de las estructuras de concreto armado. No para superficies sometidas al desgaste. Bueno para paredes, áreas resguardadas de elementos estructurales y grandes áreas. No es bueno para áreas a la intemperie. Buena calidad estética. Requiere de ánodos primarios a un máximo de 2 m de espaciamiento.

Oxidación, desprendimpor clorinación, ampollampor incompat. con elacaagrietamiento, contacto canodo prim., aumento dresistencia electrica circuito, falla de adherafloramiento del recutravés del acabado, circuito a alambres o bexpuestas.

Polímeros y resinas conductoras

Alambre de Pt/Ti Alambre de Pt/Ni

10 - 15 5-10 40-50 Muy usado para carpetas de rodamiento con poca armadura.

Oxidación, desprendimientpor clorinación , problemas dcontacto con el ánodprimario, secado movimiento termal.

o ido con a de s cos )

Malla expandida de MMO

Fajas de MMO/Ti Varillas de MMO/Ti Fajas de Mmo/Ni

+ 25 15 -60 60 - 90 Útil para cualquier estructura concreto armado. Puede proveer grandes salidas de corriente. Muy flexible. Requiere de ánodos primarios y muchas conexiones. Requiere cubierta. Agrega peso a la estructura.

Desprend. de la cubproblemas con la conpositiva del rectificataque ácido, daño mecen servicio

Alambres, barras, cintas y flejes

+ 25 10 - 20 50 - 80 Útil para carpetas de rodamiento, áreas pequeñas y para suplementar el rendimiento en los bordes cuando se emplea junto con mallas.

Desprendimiento de cubierta, problemas con conexión positiva drectificador, daño mecánico eservicio.




Tipo de Ánodo galvánico

Características Comentario

ermorociado Baja capacidad de protección con el tiempo. En aplicaciones típicas, se instala el sistema sin reparación del concreto y la conexión al acero se hace colocando directamente el Zn con el acero de refuerzo expuesto. El uso mas común incluye estructuras donde el deterioro se encuentra sobre el nivel del agua, y estructuras donde las áreas aisladas requieren de protección.

No es recomendado para áreas que se humedezcan debido a que el Zn se consume rápidamente.

s de Zn integradas o de una chaqueta

La malla es pre-instalada dentro de una chaqueta de fibra de vidrio y se conecta directamente el ánodo al acero de refuerzo. Una vez instalado no requiere de mantenimiento

Económicamente rentable cuando el área a proteger es pequeña.

ermorrociado do agentes actantes

Los humectantes (LiBr, LiNO3, KC2H3O2)

ayudan a que el ánodo funcione mas eficientemente, extendiendo su vida en servicio.

Aunque mejoran la efectividad del ánodo, es necesario la humectación periódica.

s perforadas de Zn neles de madera o co a compresión

Baja capacidad de protección con el tiempo. En aplicaciones típicas, se instala el sistema sin restauración del concreto y la conexión al acero se hace colocando directamente el Zn con el acero de refuerzo expuesto. El uso mas común incluye estructuras donde el deterioro esta sobre el nivel del agua, y estructuras donde las áreas aisladas requieren de protección

No es recomendado para áreas húmedas debido a que el Zn se consume rápidamente

drogel El sistema consiste en un lamina delgada (10 mils) de Zn unida a un hidrogel iónicamente conductor que además es adhesivo. Esto se aplica directamente sobre la superficie del concreto armado

La presencia del hidrogel conductor facilita la activación del ánodo permitiéndole protección a mas largo plazo

iones Al-Zn-In ebidas en mortero

Permiten una protección efectiva de la armadura a largo plazo. La colocación del mortero evita que el ánodo se pasive

Aun se encuentran bajo estudio

iones Al – Zn por orociado

Aun cuando han mostrado efectividad, el ánodo puede pasivarse sino se cubre

Aun se encuentran bajo estudio




*No aplicable


Materiales de Ánodo

Tipo de Ánodo

Ánodo primario

Tiempo de vida estimada según diseño del sistema

(años)



Costo estimado

instalación (£/m.sq)

1996

Comentarios Posibmecanis

falla

Metales y aleaciones metálicas

Metalizado con Zn

Alambre de Pt/Ti

Alambre de Pt/Ni

Láminas de latón

Láminas de acero inóxidable.

10 - 15

5 - 10 50-60 Útil en muchas áreas donde la cubiertas conductoras son efectivas. Requiere de ánodos primarios pero con grandes espaciamientos. En condiciones muy húmedas, el ánodo de Zn puede proveer protección sacrificial al acero.

Oxidación, vedesgaste noproblemas de el ánodo Aspectos de stener una metálica sobrese forman superficie dedebido al meque aumenta del circuito

Titanio platinizado

Ánodos discretos en pastas de grafito

N/A* + 20 < 10 40-50 Útil para áreas pequeñas o para protección adicional en áreas de alta densidad de acero. Usado para acero profundo en estructura, no satisfactorio para grandes placas y paredes.

Si existe cortacero puede pasta de grafit

Varilla para inmersión en agua

N/A* 10 - 20 < 5 A/ánodo 150 c/u Útil para proveer de protección catódica a estructuras sumergidas en agua de mar o agua sub-terranea salina.

Velocidad de uniformes y pconvención elémecánico

Barras en relleno

N/A* 10 -15 2-5A/ánodo 150 c/u Util como lechos de ánodos para las fundaciones de las estructuras.

Velocidad de uniforme y pconvención elé


Tipo de Ánodo

Ánodo primario

Tiempo de vida

estimada según diseño del sistema

(años)



Costo estimado instalación

(£/m.sq) 1996

Comentarios Posibl

Morteros conductores

Mortero aplicado por proyección rellenos con carbón y revestido con metale

Alambre de Pt/Ti

Alambre de Pt/Ni

Cinta de MO/Ti

+25

20-50 50-60 Podrían ser muy útiles para estructuras medianamente reforzadas. Morteros aplicados a 4 – 8 mm de espesor .Puede tener acabado decorativo. Retienen la apariencia cementosa de la estructura.

Problemel ánoda concretopartículamezcladaplicacióácido emecániceléctricaincreme

Cerámica conductora y fibra de vidrio

Superficie discreta montada en baldosas

N/A* 10 <5mA/ánodo 40 Puede no tener cualidades estéticas satisfactoria o ser particularmente útil para grandes áreas.

Daño áinterfasconexióPuede sde rendimiresisten

Barra de cerámica discreta

Alambre de Pt/Ti

+25 <8mA/ánodo 60 Útil para usar para pequeñas áreas o para protección adicional áreas de grandes densidades de acero. Útil para acero profundo en la estructura, no son satisfactorios para

Productbloqueamenos sistema




Tabla 4.18.17. Materiales y sistemas de reparación por extracción electroquímica

Tabla 4.18.18. Materiales y sistemas de reparación por realcalinización electroquímica

placas y paredes planas ni para áreas congestionadas con acero.


Tipo de Ánodo

Ánodo primario

Tiempo de vida

estimada según diseño del sistema

(años)



Costo estimado instalación

(£/m.sq) 1996

Comentarios Posible

Aleaciones en base a hierro

Ánodos de hierro de alto silicio (FeSiCr). Ánodos de magnetita

N/A*

10-15 2-5 A/ánodo 150 c/u Utilizados como lecho de ánodos para estructuras enterradas.

Utilizadode concreforzadsatisfactcondicioagua enAgrega estructu

Alambre de polímero conductor

Alambre y cubierta

N/A* 5-10 < 10 50 Utilizado para áreas planas de concreto poco reforzado. No es satisfactorio para condiciones donde haya agua en movimiento. Agrega peso a la estructura.

Velocidauniformmecánicconducten acelecorrosiócobre. Oclorinacrecubrim

Mallas de TI Mallas de Tii en

chaquetas conductoras

N/A 10 - 15 5 - 15 40 - 60 Es un ánodo preinstaladao en un panel de soporte de poliéster reforzado con fibra y colocado entre gomas conductoras

Oxidaciódespren

Materiales Características Ánodo Malla de acero Corroerán activamente durante el proceso requiriendo reemplazos,

normalmente luego de cuatro semanas de tratamiento. No se recomienda para la cara superior de superficies horizontales, porque los productos de corrosión migran por gravedad dentro del concreto, bloqueando poros e impidiendo que el proceso se facilite.

Malla de MMO/Ti Es la mejor alternativa, por ser un material inerte y puede ser reutilizado pero resulta costoso

Electrólito Agua potable Más eficiente, dado que los iones extraños que compiten como transportadores de corriente se mantienen a un mínimo nivel. Sin embargo se produce evolución de gas cloro lo cual puede generar un problema de seguridad en lugares cerrados.

Soluciones alcalinas de

hidróxido de calcio saturado

Problemas donde el concreto posea agregados susceptibles a álcalis

Soluciones alcalinas de

compuestos de litio

Solución para resolver el problema indicado.

Materiales Características Ánodo* Malla de acero Son más económicas, se podrían utilizar hasta mallas de gallinero. Debido a su

corrosión manchan al concreto por lo que debe limpiarse al finalizar el trabajo Malla de MMO/Ti

Material inerte, elude problemas de manchas en el concreto pero son mas costosos. Pueden ser usadas varias veces, dependiendo del tiempo de tratamiento. Predominantemente utilizada con sistemas de encofrado estanco por su facilidad en el manejo

Fibra de Fácil de aplicar por rociado del concreto



*En teoría pudiese utilizarse cualquier material anódico ya que la aplicación es temporal

Tabla 4.18.19. Principales características para la selección de inhibidores

Las Tablas 4.18.18 a 4.18.20 presentan las principales propiedades y características que ayudan en la selección de los materiales/sistemas de protección/revestimiento-

Tabla 4.18.20. Clasificación de los Materiales y sistemas de protección/revestimiento según su uso

Electrolito celulosa impregnad en carbonato de sodio 1M Fieltro impregnado con carbonato de sodio 1M

Aplicable solo para superficies horizontales.

Encofrado estanco con solución de carbonato de sodio 1M

Podría ser dificultoso colocar el encofrado estanco, dependiendo de la geometría del elemento involucrado

Inhibidor Características principales Comentarios

Nitritos (NO2-) Son inhibidores anódicos oxidantes. Actúan como

pasivadores debido a sus propiedades oxidantes estabilizando la película pasiva. El efecto de los nitritos esta relacionado con la capacidad de oxidar los iones ferrosos a férricos. Son muy efectivos. La relación nitrito/cloruro debe ser >1 para que sea efectivo. Concentraciones de nitritos menores a las requeridas, pueden causar el riesgo de un incremento de la velocidad de corrosión. En caso de inmersión lixivian a través del concreto

Comúnmente el mas empleado es el nitrito de

calcio [Ca(NO2)2]. Para que

tenga larga durabilidad debe utilizarse en concretos de buena calidad (a/c = 0,4). Regulaciones ambientales pueden evitar su uso.

Fosfato de monofluoruro sódico

(MFP/Na2PO3F)

No puede ser usado mezclado con el concreto fresco , debido a que existe reacción química con el concreto por lo que debe utilizarse para impregnar concreto endurecido. Presenta problemas para penetrar efectivamente. Las reducciones de velocidades de corrosión no son significantes. Debe utilizarse una relación de concentración MFP/cloruros critica >1 para la proteccion de la armadura.

El principal problema al utilizar MFP como un liquido aplicado a la superficie es su penetracion a nivel de la armadura ya que debe hacerlo para garantizar proteccion.

Alcanolaminas y aminas

Sus sales con acidos organicos e inorganicos han sido patentados para diferentes aplicaciones. Influyen en la disminución de la penetración de los iones cloruros y a la formación de una película protectora. Se usa mezclado con el concreto. Tambien se han utilizado como inhibidores migratorios o sea aplicados a concreto endurecido

La resistencia a la compresión y el tiempo de fraguado puede alterarse hasta un 20%. Su efectividad como inhibidores migratorios esta cuestionada

Oxido de Cinc (ZnO) Precipita tanto en áreas anódicas como en las catódicas y en el seno del concreto lo cual disminuye la porosidad del mismo. Retardador del fraguado. Mejor inhibición a largo plazo. Mejor efectividad que el nitrito de calcio

Aun se encuentra en evaluación. Mezclado en concentraciones iguales a las del nitrito, se han logrado mejores resultados.

Emulsiones de aceite/agua

La fase aceitosa esta conformada por un ester de un ácido graso insaturado de un ácido carboxílico alifático con un mono, di o tri alcohol y la fase agua esta compuesta por un ácido graso saturado, un compuesto anfóterico un glicol y un jabón. La mezcla se le agrega al concreto fresco luego de colocarlo

Forma barrera física contra la acción de agentes agresivos como el cloruro

Tipo de protección /revestimiento

Características principales

Impermeabilizante Previene la entrada y salida de agua del concreto. Pueden ser decorativos y/o protectores. Pueden ser hechos de materiales epoxis, uretanos, acrílicos y cubierta cementosa modificadas con polímeros. La impermeabilidad previene la fluorescencia. Estos sistemas pueden ser diseñados para presión hidrostática



Tabla 4.18.21. Materiales y sistemas de protección/revestimiento

positiva o negativa. Generalmente son películas gruesas de asfalto, epoxi o brea uretanica. Pueden ser rociadas en la superficie del concreto o aplicada como láminas. Los revestimientos aislantes usados sellan la porosidad del concreto y previenen la absorción de agua

Recubrimientos resistentes a la humedad ambiental

Generalmente son películas delgadas de emulsiones asfálticas, alquitrán de hulla o selladores penetrantes. Normalmente no son efectivos contra presiones hidrostáticas. Algunas veces se usan en conjunto con recubrimientos decorativos o protectores. Un uso común de éstos es en proteger al concreto contra el daño por congelamiento-descongelamiento. Dentro de esta clasificación se incluyen los compuestos hidrófugos (repelen el agua pero permiten que el concreto respire).

Decoración Cambio de apariencia de la estructura del concreto o características estéticas. Usados para obtener color o textura especifica o aumentar la resistencia del color y limpieza

Protección Usualmente son instalados sobre el concreto para aislar su superficie del ambiente por dos razones: Proteger al concreto de la exposición a ciertos químicos. Proteger de ciertos químicos como los ácidos, álcalis y sulfuros. Usualmente previenen la penetración de soluciones salinas y otros químicos corrosivos en el concreto, los cuales causan corrosión del acero de refuerzo que resulta en una expansión del concreto. Proteger un producto de la contaminación por contacto directo con el concreto. También pueden ser usados para sellar totalmente los poros del concreto en tanques para que el producto contenido , tales como alimento, agua potable,etc,no sea contaminado.

Material Características principales

Ventajas Desventajas

Caucho clorado Usado como revestimiento decorativo y protector. El tipo de resina determina las propiedades específicas del revestimiento. El curado también influye en las propiedades químicas y físicas

Generalmente los epoxis tienen mejor adhesión, menor encogimiento de curado y sensibilidad a la humedad que otras resinas termoestables. Proveen al concreto de una superficie fuerte y no porosa para la unión química de subsecuentes revestimientos. Algunas veces son resistentes a los ácidos. Proveen de una buena resistencia al agua

La principal desventaja es su poca resistencia a la luz ultra violeta (U.V.), en relación a la retención del color (tazándose). Exhiben poca resistencia a la luz ultra violeta (U.V.). Sensible a la acción del solvente, debiendo aplicar la 2da mano luego de 24 h. No resiste grasa y aceite de origen animal. Problemas de contaminación.

Vinil Usualmente son utilizados como selladores y revestimiento colorantes Son muy usados en un amplio rango de aplicaciones desde revestimiento interior de tanques hasta pisos

Trabajan bien como materiales aislantes y resistentes a al humedad. Ofrecen un color resistente y durable. Flexibles, elásticos y resistentes a ácidos y álcalis.

Pueden ser difíciles de aplicar y de repintar Debido a su alto peso molecular, los revestimientos vinílicos no pueden penetrar y adherirse bien al concreto

Poliéster y ester vinílicos

Los acrílicos de baja viscosidades, con poca o sin agregados de relleno, pueden ser usados como penetrantes primarios sobre la superficie del concreto. Algunas veces son usados con rellenos pesados como revestimientos de pisos. Normalmente son usados en concreto como la resina ligante para sistemas reforzado con láminas de fibra de vidrio. El grado de resistencia al medio ambiente varía con la formulación específica.

Pueden ser formulados con excelente resistencia a la luz U.V así como de moderada a buena resistencia química Proveen una buena resistencia al agua.

Problemas de contaminación por evaporación de solvente Pueden ser difíciles de aplicar directamente a la superficie del concreto debido a que pueden reaccionar con la humedad que esta en el concreto y causa poca adhesión o desprendimiento.

Epoxi Usado como revestimiento decorativo y protector. El tipo de resina determina las propiedades específicas del revestimiento. El curado también influye en las propiedades químicas y físicas.

adhesión, menor encogimiento de curado y sensibilidad a la humedad que otras resinas termoestables. Proveen al concreto de una superficie fuerte y no porosa para la unión química de subsecuentes revestimientos. Algunas veces son resistentes a los ácidos

La principal desventaja es su poca resistencia a la luz ultra violeta (U.V.), en relación a la retención del color (tazándose).

Acrilico Los acrílicos de baja viscosidades, con poca o sin agregados de relleno, pueden ser usados como penetrantes primarios sobre la superficie del concreto. Algunas veces son usados con rellenos pesados como revestimientos de pisos.

Pueden ser formulados con excelente resistencia a la luz U.V así como de moderada a buena resistencia química

Problemas de contaminación por evaporación de solvente

Látex Polímero emulsionado en agua usado principalmente con fines decorativos

Excelente resistencia a la luz U.V. Son relativamente económicos. Su aplicación es fácil y segura especialmente en ambientes cerrados

Tienen una resistencia química muy pobre y son permeables lo cual los hace una mala elección como barrera protectora.

Poliuretano Los más comunes son: poliuretanos Los poliuretanos alifáticos son Aunque son compatibles con el



Tabla 4.18.22. Materiales y sistemas de protección/recubrimiento

*Se han probado otros recubrimientos como Ni, Cu y aceros inoxidables pero todavía se encuentran en etapa de investigación.

La Tabla 4.18.23 presenta una serie de recomendaciones para la selección de los sitemas de protección (revestimiento y/o recubrimientos) basadas en condiciones

aromáticos y alifáticos. Pueden ser formulados para producir películas delgadas semirígidas tanto como elastómeros gruesos flexibles. Pueden ser usados para proteger o decorar superficies de concreto. Los poliuretanos elastoméricos son usualmente utilizados para revestir tuberías de aguas servidas de concreto. Películas de poliuretano normalmente no son usadas en inmersión en agua.

resistentes a la luz U.V. y ofrecen larga protección al clima en superficies exteriores. Los uretanos poliéster proveen de un color excepcional y protección a U.V. en inmersión en agua cuando se aplica como revestimiento final sobre la barrera apropiada.

concreto usualmente no son aplicados directamente a la superficie de concreto. Normalmente son usados con revestimiento primario u otro material base, tales como epoxi, para aumentar la adherencia a la superficie del concreto.

Material Características principales

Ventajas Desventajas

Silicatos inorgánicos

Son principalmente usados como selladores. En algunos casos pueden ser especificados como penetrantes primarios para uso con revestimientos poliméricos y cementicios modificado con polímeros.

Impermeabilizantes. Protegen la estructura de la entrada de cloruros.

Furanos Típicamente son formulados para producir barreras de películas gruesas, pero pueden ser usados como resina ligante para sistemas reforzado de láminas de fibra de vidrio.

Pueden ser utilizados en ambientes severamente ácidos y otros químicos que pueden envolver altas temperaturas de servicio.

Muchos revestimientos de furano son curados con ácidos y, como resultado, no pueden ser aplicados directamente al concreto debido a que el álcali del concreto puede neutralizar el catalizador ácido.

Bitumines diluídos Son soluciones solventes de revestimientos de alquitrán de hulla o asfalto. Ambas han sido extensamente usadas en superficies de concreto. Puede ser usada solo o, cuando se usa para revestimiento aislantes al agua de superficies de concreto exteriores, instaladas como membrana desarrollada de muchos revestimientos e incluyendo fibras de vidrio como refuerzo. Específicamente las emulsiones bituminosas pueden requerir que la superficie del concreto sea humedecida antes de la aplicación. Esto produce una penetración mas profunda y mayor adhesión; además, sólo con algo de la resina se ayuda a disminuir la tendencia del concreto seco a succionar agua.

Fáciles de aplicar

Rigidizan y agrietan por acción de la luz ultravioleta (U.V.)

Silanos/siloxanos Son compuestos hidrofobicos (repelen el agua) debido al grupo organo/funcional, por lo tanto su efectividad depende de el tipo, tamaño y enlace del grupo alquilico. En conjunto con los grupos alcoxis permiten una reactividad quimica y enlace al concreto.

Trabajan como materiales selladores penetrantes dentro del sustrato del concreto (impregnan el concreto).

Son difíciles de repintar.

Siliconas Usualmente son utilizadas como selladores y revestimiento colorantes

Trabajan bien como materiales aislantes y resistentes a la humedad. Color resistente .

Pueden ser difíciles de aplicar y de repintar.

Material * Características Comentarios Galvanizado Clase I: 1070 g/m2 y Clase II: 610 g/m2 . Las barras una

vez galvanizadas deben trabajarse con cromatos para evitar los efectos adversos del Zn al reaccionar con el concreto fresco (evolución de hidrogeno). Se ha demostrado la efectividad del galvanizado en concreto carbonatado pero no en concreto contaminado con iones cloruros

ASTM A767

Epoxi Aplicado en caliente “fusion bonded”, con espesores entre 7 y 12 mils (175 – 300 μm). Algunas veces se utiliza un pre-tratamiento de cromado para mejorar adhesión acero/epoxi. No ha sido muy efectivo debido al daño que se ocasiona a las barras durante su manipulación

Deben cumplir los siguientes estándares: ASTM A775, ASTM D3963, AASHTO/M284 (barras que deben doblarse) y ASTM A934 (barras lineales).



de exposición

Tabla 4.18.23. Recomendaciones basada en condiciones de exposición*

R: Recomendado NR: No Recomendado (1) Excluyendo latex vinílicos (2) Ciertos latex pueden ser recomendados para el servicio.

Protección (Revestimiento y/o recubrimiento)

Resistencia al agua

Limpiabilidad Estética Resistencia al polvo

Químicos suaves

Quimicos severos

Daño físico moderado

Daño físico severo

Silicon/silanos/siloxanos R NR NR NR NR NR NR NR Cementosos R NR R NR NR NR NR NR Película degada de poliuretana

R R R R R NR R NR

Epoxi poliester R R R R R NR NR NR Latex (1) R R R R NR(2) NR NR(2) NR Caucho clorado R R R R R NR R NR Epoxi R R R R R NR R NR Epoxi fenólico R R R R R R R NR Epoxi con rellenote agregados

R R R R R R R NR

Uretanos R R R R R R R R Elástomeros R R R R R R R R Alquitran de hulla R R NR R R R R R Vinil ester/poliester R R NR R R R R R



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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S.J. Bullard, B.S. Covino, Jr. S.D. Cramer, G.R. Holcomb, J.H. Russell, J.E. Bennett, C.B. Cryer and H.M. Laylor. “Alternative Consumable Anodes for Cathodic Protection of Reinforced Concrete Bridges”. 14th. International Corrosion Congress. Cape Town, South Africa. 1999

NACE International “Protective Coatings & Lining - Course 2. Chapter 8 “Concrete and Other Cementitious Surface”.1998



PROCEDIMIENTOS DE PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DEL SUBSTRATO

AutoresHarold Muñoz Paulo Helene

Fernanda Pereira

Lila Hashook

INTRODUCCIÓN

a calidad de la reparación o refuerzo depende en gran medida de la adecuada preparación y limpieza del substrato por lo que se debe realizar con el mayor cuidado, utilizando los materiales apropiados y la mejor técnica constructiva.

Del hormigón

La interfase que se forma entre el hormigón existente y el nuevo debe poseer suficiente capacidad para desarrollar las propiedades mecánicas bajo las cuales se fundamenta el análisis estructural.

Del acero

Complementariamente, la reparación debe permitir al acero de refuerzo, desarrollar losesfuerzos propios derivados de las condiciones de diseño.

5.1 PREPARACIÓN DEL SUBSTRATO

Definimos la preparación del substrato como el conjunto de procedimientos que se deben realizar a los elementos estructurales antes de la limpieza de la superficie y de lacolocación del nuevo hormigón.

En la Tabla siguiente se relacionan los principales procedimientos de preparación del substrato:

Tabla 5.1 Procedimiento de preparación del substrato

CAPÍTULO 05

L

Numeral Procedimiento Procedimiento más adecuado para concreto con superficie acero con superficie

seca húmeda seca húmeda

5.1.1 Escarificación manual adecuado adecuado inadecuado inadecuado

5.1.2 Disco de desbaste aceptable adecuado aceptable aceptable 5.1.3 Escarificación mecánica adecuado adecuado inadecuado inadecuado 5.1.4 Chorro de granalla adecuado adecuado inadecuado inadecuado 5.1.5 Demolición adecuado adecuado inadecuado inadecuado 5.1.6 Lijado manual inadecuado aceptable adecuado aceptable 5.1.7 Lijado eléctrico adecuado aceptable adecuado aceptable 5.1.8 Cepillado manual adecuado aceptable adecuado aceptable 5.1.9 Martillo de puntas adecuado adecuado adecuado adecuado

Página 1 de 32PROCEDIMIENTOS DE PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DEL SUBSTRATO


A seguir se presenta la secuencia básica de una intervención, conforme fotos ilustrativas numeradas del foto 1 al foto 17.

Foto 1

Foto 2

Foto 3

5.1.10 Pistola de aguja inadecuado inadecuado adecuado adecuado

5.1.11 Chorro de arena seca adecuado adecuado adecuado aceptable

5.1.12 Chorro de arena humeda

5.1.13 Disco de corte aceptable adecuado adecuado adecuado

5.1.14 Quema controlada adecuado inadecuado inadecuado inadecuado

5.1.15 Remoción de aceites y grasas impregnadas

inadecuado adecuado inadecuado adecuado

5.1.16 Máquina de desbaste superficial

aceptable adecuado inadecuado inadecuado



Foto 4

Foto 5. Lavado de la superfície del hormigón

Foto 6.Delimitación de las areas de

reparación

Foto 7.Delimitación de las areas de reparación

Foto 8.Delimitación de las areas de

reparación incorrecto



Foto 11. Escarificación

Foto 12.Segun el profundidad de la escarificación

Foto 9.Escarificación

Foto 10.Escarificación



Foto 13. Mortero de reparación

Foto 14. Saturación del sustrato

Foto 15. Aplicación del mortero



5.1.1 Escarificación Manual

5.1.2 Disco de Desbaste

Foto 16. Etapas de relleno

Foto 17. Acabado

EQUIPO

Puntero, cincel y mazo

Cincel

http://www.dewalt.com

USOS MÁS COMUNES

Preparación de pequeñas superficies y zonas de difícil acceso para equipos mayores.

Repicado de las superficies

PROCEDIMIENTO

Señalar el área que se desea intervenir. Se escarifica de afuera hacia adentro, tomando la precaución de no dejar zonas quebradizas o astilladas. Se debe tener especial cuidado para no picar el acero de refuerzo. Se retira el material hasta dejar una superficie sana, rugosa y compacta que permita las mejores condiciones de adherencia. Cuando sea necesario, se debe prever el apuntalamiento.

VENTAJAS

Método práctico para intervenciones menores. Poco ruido y ausencia de polvo excesivo. No requiere de equipos ni mano de obra especializada ni instalaciones de agua o energía por lo que puede utilizarse en zonas apartadas.

DESVENTAJAS

Su uso es limitado por no poseer altos rendimientos. Se requiere de la limpieza del polvo mediante lavado o preferiblemente mediante aire comprimido.

USOS MÁS COMUNES

Preparación y desbaste de grandes superficies.

EQUIPO

Pulidora industrial con disco para desbaste de pisos, húmedo o seco.



5.1.3 Escarificación Mecánica

http://www.handytoolstore.com

http://www.trelawnyspt.com

PROCEDIMIENTO

Aplicar el disco con lija sobre la superficie aprovechando el peso propio del equipo.

Efectuar el desbaste en capas o pasadas cruzadas a 90°.

Desbastar, encada vez, un espesor pequeño, manteniendo la uniformidad del espesor en toda la superficie.

VENTAJAS

Altos rendimientos.

DESVENTAJAS

Se requiere de mano de obra especializada

USOS MÁS COMUNES

Preparación de grandes superficies.

Repicado.

EQUIPO

Martillo neumático (Hammer/drill)




5.1.4 Chorro de granalla

Consiste en un tambor giratorio con cuchillas de corte que impactan al concreto en ángulo recto para fracturarlo o pulverizarlo

Máquina escarificadora para piso


El equipo puede tener varias presentaciones, existen en un rango de tamaños del paso que va de 10 a 90 cm ellas.

Se recomienda remplazar las cuchillas de corte cada 8 horas de operación continua

PROCEDIMIENTO

Señalar el área que se desea intervenir Se escarifica de afuera hacia adentro, tomando la precaución de no dejar zonas quebradizas o astilladas. Se debe tener especial cuidado para no picar el acero de refuerzo.

VENTAJAS

Altos rendimientos.

DESVENTAJAS

Para espesores de más de 1 cm el rendimiento es bajo. Se requiere especial cuidado para no comprometer la estructura. Para remover polvo y pequeñas partículas, se requiere la limpieza mediante aire comprimido.

shot-blasting

USOS MÁS COMUNES

Grandes superficies. Remoción algunos recubrimientos, adhesivos y contaminantes superficiales para posterior aplicación de un sistema de protección superficial

EQUIPAMIENTO

Un sistema de aspiradora neumática recolecta el polvo, separa y recicla la granalla y desecha el polvo a través de un sistema de filtros.

También existen rodillos manuales magnéticos que permiten recoger la granalla que queda depositada sobre



5.1.5 Demolición

el piso

PROCEDIMIENTO

El método consiste en impulsar

centrífugamente por una rueda giratoria,

abrasivos metálicos (granalla) a altas

velocidades que golpean la superficie del

concreto y rebotan hacia una unidad de

recuperación

VENTAJAS

Altos rendimientos.

DESVENTAJAS

Para espesores de más de 1 cm, el rendimiento es bajo.

http:// www.driller.com

http:// www.aquatool.net

PROCEDIMIENTO

Es un método agresivo para remover la capa superficial de concreto por medio de la demolición (martillos neumáticos) o de la excavación usando grandes máquinas.

Señalada el área que se desea intervenir,

USOS MÁS COMUNES

Preparación, demolición o excavación de grandes superficies.

EQUIPO

Demolición: martillo neumático (20kg)

http:// www.driller.com

Excavación: maquina de molienda transportada por un tractor de cama baja y equipo para remover el escombro como cargador, palas, escobas, cabezas y dientes de molienda

http:// www.dunnco.com

VENTAJAS

Permite el uso de varios martillos acoplados al mismo compresor en el caso de martillos neumáticos. Alto rendimiento en la preparación

DESVENTAJAS

Demolición: se presentan dificultades cuando se trata de trabajos en altura y en elementos esbeltos. Se debe prever el adecuado apuntalamiento



5.1.6 Lijado Manual

se demuele o excava la zona afectada, tomando la precaución de no dejar zonas quebradizas o astilladas.

Se debe tener especial cuidado para no picar el acero de refuerzo. Se retira el material hasta dejar una superficie sana, rugosa y compacta que permita las mejores condiciones de adherencia.

En los dos casos se requiere de mano de obra especializada y cuidado de parte de los operarios para no comprometer la estructura. Produce mucho ruido, polvo y vibración provocando microgrietas en el substrato.

USOS MAS COMUNES

Preparación de pequeñas superficies o lijado de barras de acero.

PROCEDIMIENTO

Pulir la superficie de concreto mediante repetidos movimientos circulares enérgicos. Si se trata de la limpieza del acero se debe conseguir en todo su contorno un color metálico, denominado estado de “metal blanco” (ver ObS)

Se deben eliminar todos los productos de la corrosión hasta conseguir que solo aparezcan pequeñas manchas sobre la superficie.

OBSERVACIONES

Toda la capa de óxido de laminación y los productos de la corrosión deveran ser removidos, de modo que el metal apenas presente pequeñas manchas en la superficie. Después de la limpieza, 95 % de cada área de 9 cm2 deberan estar libres de residuos visibles y presentar coloración gris clara.

(Patrón SA 2 1/2 según la norma sueca SIS 05 5900: 1967: “Pictorial surface preparation standards for painting steel surfeces” o el patrón ingles “second quality”, norma BS4232: 1967: “Surface finish of blast-cleaned steel for painting”)

EQUIPO

Lija de agua para el hormigón o lija de hierro para el acero

VENTAJAS

Es un método manual al alcance de todo operario.

DESVENTAJAS

Bajos rendimientos y exigente un control de calidad cuidadoso (inspección)



5.1.7 Lijado Eléctrico

5.1.8 Cepillado Manual

USOS MAS COMUNES

Preparación de superficies de concreto o placas de acero


EQUIPO

Lijadora electromecánica con acople para disco de lija con adecuada protección.


PROCEDIMIENTO

Pulir la superficie mediante movimientos circulares manteniendo la lija paralela al área de trabajo

VENTAJAS

Remueve las impurezas existentes sobre la superficie del hormigón, abre y limpia los poros.

Retira las eflorescencias y homogeniza la superficie del hormigón.

Remueve la capa de óxido de laminación y la costra de corrosión superficial de las barras metálicas.

Altos rendimiento en la preparación.

DESVENTAJAS

Se produce gran cantidad de polvo que contamina el ambiente circundante por lo que los trabajadores necesitan utilizar máscaras.

USOS MÁS COMUNES



5.1.9 Picado con martillo de puntas

http://www.hako.es


Preparación de pequeñas superficies en áreas de fácil acceso

Remoción de los productos de corrosión incrustados en las barras de acero.

EQUIPO

Grata o cepillo con cerdas de acero.

PROCEDIMIENTO

Cepillar la superficie hasta conseguir la completa remoción de partículas sueltas o cualquier otro material inapropiado.

VENTAJAS

Procedimiento de fácil ejecución que no requiere de personal especializado ni de instalaciones especiales.

Muy útil para la limpieza del acero de refuerzo si se realiza de manera enérgica y eficiente.

DESVENTAJAS

Bajos rendimientos, uso limitado

USOS MÁS COMUNES

Remoción del concreto deteriorado y/o de sistemas de protección superficiales de grandes áreas en substrato de acero o de hormigón



5.1.10 Pistola de Agujas

picado o “scrabbling” de superficie metálica

picado o “scrabbling”de superficie hormigón

EQUIP0

concrete scabbler

steel deck scabbler http://www.trelawnyspt.com

PROCEDIMIENTO

El método consiste en impactar la superficie del concreto en ángulo recto con pistones provistos con cabezas de corte.

Se utiliza para remover recubrimientos epóxicos, de poliuretano, sistemas metil – metacrilatos, superficies deterioradas de concreto, en espesores de ⅛ a ¼ de pulgada.

Para asegurar su buen funcionamiento Se debe cuidar que el equipo sea movido por un compresor de aire que produzca una presión de 180 cfm ≅ 120 psi así como mangueras de aire de ½ a 2 pulgadas de diámetro interior.

VENTAJAS Altos rendimientos

DESVENTAJAS Puede causar micro grietas en el substrato y la superficie que resulta es muy irregular.

USOS MÁS COMUNES

Especial para la limpieza de elementos metálicos de productos de la corrosión o retiro de pinturas.

Es excelente para detallar esquinas y



5.1.11 Chorro de Arena Proyectada Seca


bordes de estructuras

EQUIPO

Pistola electromecánica de agujas, disponibles en varios tamaños y es impulsada reumáticamente

Se requiere de un compresor de aire que proporcione una presión de 80 a 120 psi

Needle scanling http://www.trelawnyspt.com

VENTAJAS

Remueve los productos de la corrosión (óxidos) de las armaduras, dejando la superficie en la condición de “metal blanco”

DESVENTAJAS

Se debe evitar dañar las agujas al entrar éstas en contacto con el hormigón.

PROCEDIMIENTO

Se recorre la superficie del elemento metálico a medida que vaya desapareciendo la corrosión o la pintura.

También puede utilizarse por debajo del agua

USOS MÁS COMUNES

Preparación de grandes superficies y

áreas angulosas, remoción de lechada

de cemento, polvo u otro

contaminantes



5.1.12 Chorro de Arena Proyectada Húmeda

http://www.ferjovi.com

EQUIPO

Compresor de aire, equipo de chorro de arena, abrasivo (arena), manguera para alta presión, boquilla direccional y eventualmente agua.

La arena de sílice o escoria de alto horno utilizada debe poseer la granulometría adecuada, debe ser lavada, libre de materia orgánica

La arena usada en los trabajos no es reutilizable.

http://www.iaf.es/enciclopedia

PROCEDIMIENTO

Ver 5.1.12

DESVENTAJAS

Se produce gran cantidad de polvo que

contamina el ambiente circundante por lo que

los trabajadores necesitan utilizar máscaras

Después de la utilización del chorro seco, es

necesario proceder a la limpieza de toda la

superficie con aire

No remueve fracciones de espesores mayores de

3 mm por lo que en ciertos casos precisa

escarificación previa comprimido

VENTAJAS

Permite preparar superficies que no son fácilmente accesibles con otros procedimientos (ángulos salientes, aristas, perforaciones)

Altos rendimientos

USOS MÁS COMUNES

Preparación de grandes superficies de

hormigón o metálicas y áreas

angulosas



5.1.13 Disco de Corte

EQUIPO

Compresor de aire, equipo de chorro de arena, abrasivo (arena), manguera para alta presión, boquilla direccional y agua.

La arena de sílice o escoria de alto horno utilizada debe poseer la granulometría adecuada, debe ser lavada, libre de materia orgánica

La arena usada en los trabajos no es reutilizable.

DESVENTAJAS

En el caso de superficies metálicas, se debe de utilizar un inhibidor de corrosión compatible con el recubrimiento que se va aplicar para evitar la producción de oxido por acción del agua (flash-rust)

VENTAJAS Permite preparar superficies que no son fácilmente accesibles con otros procedimientos (ángulos salientes, aristas, perforaciones)

Altos rendimientos

PROCEDIMIENTO

onsiste en lanzar una mezcla de aire comprimido con un medio abrasivo a alta presión, mayor de 5000 psi.

Sirve para limpiar la superficie del concreto o del metal.

El abrasivo a utilizar en el caso del hormigón debe ser más grueso que el utilizado para la limpieza de superficies metálicas. Se recomienda una granulometría malla 8-10

Para el caso de chorros de arena y agua, el agua proveniente de un tanque o de la red, debe ser sometida a presión mediante una bomba y conducida a un adaptador mediante una manguera para alta presión

El chorro se aplica perpendicular a la superficie distribuido en círculos para conseguir una distribución uniforme y permitir la remoción de todos los residuos que puedan perjudicar la adherencia

USOS MÁS COMUNES

Retiro de rebabas, delimitación del contorno del área de la reparación, abertura de surcos y ranuras para el tratamiento de fisuras.

EQUIPO

Máquina de corte dotada de disco diamantado disponible en vários



5.1.14 Quema Controlada

http:// www.trelawnyspt.com

tamaños


PROCEDIMIENTO

Señalar el área que se desea intervenir.

El corte se realiza manteniendo el disco de la máquina en posición ortogonal con relación a la superficie.

DESVENTAJAS

Se requiere de mano de obra capacitada y equipo especializado.

Dificultades de acceso del equipo a ciertos lugares.

Se requiere de cuidado especial con relación a la profundidad del corte para no dañar los estribos o anillos ni el acero de refuerzo.

USOS MÁS COMUNES

Preparación de áreas donde no está expuesto el acero de refuerzo o cuando el espesor del recubrimiento es superior a 30 mm.

EQUIPO

Se requiere equipo especial diseñado para controlar la flama



5.1.15 Remoción de Aceites y Grasas Impregnadas


(Soplete) tanque de combustible y manguera para transportar el combustible desde el local de almacenamiento hasta el área de trabajo

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PROCEDIMIENTO

La llama se aplica a la superficie de manera que permita retirar las capas de concreto disgregado.

No se debe aplicar la llama demasiado tiempo en un mismo lugar para no calentar y dañar las zonas sanas.

El método consiste en combinar oxígeno y acetileno para producir una flama la cual se aplica sobre la superficie del concreto para remover contaminantes, mastiques, membranas elásticas, pinturas y otros recubrimientos usados en la construcción.

Se requieren temperaturas de 3200 a 5800º F y produce humos tóxicos que acompaña el desprendimiento de algunos recubrimientos.

VENTAJAS

Disgrega el hormigón en pedazos de 5 mm, eliminando de paso impurezas orgánicas como grasas, aceites y pinturas.

DESVENTAJAS

Se requiere mano de obra especializada y control cuidadoso durante la ejecución (inspección)

PROCEDIMIENTO

La eliminación de aceites, grasas y gorduras impregnadas en el



5.1.16 Máquina de Desbaste Superficial

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EQUIPAMIENTO

Los equipos utilizados deberán tener cepillos de cerdas duras de preferencia de polietileno y la velocidad de rotación del equipo deberá ser mayor de 300 rpm, que es una velocidad suficientemente rápida para asegurar la limpieza completa de las irregularidades de la superficie del concreto.

hormigón con espesor superior a 3 mm requiere la eliminación del hormigón contaminado a través de los procedimientos descritos en

5.1.3 Escarificación mecánica,

5.1.5 Demolición,

5.1.13 Quema Controlada

Después de la escarificación del hormigón, la retirada del material suelto y apagar todas las fuentes de calor y llamas, aplicar en la superficie, un removedor/limpiador de grasas, a base de solventes de alta penetración, adecuadamente formulado para esta finalidad, que sea no corrosivo y biodegradable.

Con este método se debe lograr una remoción química de aceite, grasa y otros depósitos en la superficie del concreto.

Las zonas difíciles de alcanzar como las esquinas y los cantos o ribetes deberán realizarse a mano.


USOS MÁS COMUNES

Preparación de grandes áreas horizontales, pisos y losas donde exista adecuado recubrimiento del acero de refuerzo y donde sea necesaria la remoción de espesores de 0.5 a 3 mm.

Pueden usarse pequeñas máquinas manuales en superficies verticales.



5.2 LIMPIEZA DE LAS SUPERFICIES

Definimos la limpieza del substrato como el conjunto de procedimientos que se debenrealizar a los elementos estructurales antes de la aplicación de los materiales de la reparación.

La Tabla siguiente reúne los principales procedimientos de limpieza.

Tabla 5.2 Procedimientos de limpieza

PROCEDIMIENTO

Humedecer previamente la superficie de hormigón.

Desplazar el equipo a lo largo de franjas paralelas, procurando mantener la velocidad de movimiento constante.

EQUIPO

Pulidora industrial con disco para desbaste de pisos, húmedo o seco Escarificadoras o fresadoras mecánicas (ver 5.1.3)


DESVENTAJAS

Su uso se limita a superficies horizontales y planas.

VENTAJAS

Altos rendimientos. Desbasta espesores gruesos de manera uniforme y eficiente.

Numeral

Procedimiento

Procedimiento más adecuado para

Concreto con superficie Acero con superficie

seca húmeda seca húmeda

5.2.1 Chorro de agua

fría alta presión inadecuado adecuado inadecuado aceptable

5.2.2 Chorro de agua

caliente alta presión

inadecuado adecuado inadecuado aceptable

5.2.3 Chorro de agua a

baja presión inadecuado adecuado inadecuado aceptable

5.2.4 Vapor inadecuado adecuado inadecuado aceptable

5.2.5 Soluciones ácidas inadecuado adecuado inadecuado inadecuado

5.2.6 Soluciones

alcalinas inadecuado adecuado inadecuado adecuado

5.2.7 Remoción de

aceites y grasas superficiales

inadecuado inadecuado adecuado adecuado

5.2.8 Chorro de aire adecuado aceptable adecuado aceptable



5.2.1 Chorro de Agua Fría a Alta Presión

comprimido

5.2.9 Solventes

volátiles adecuado adecuado inadecuado aceptable

5.2.10 Saturación con

agua inadecuado inadecuado adecuado inadecuado

5.2.11 Aspiración al

vacío adecuado inadecuado aceptable aceptable

USOS MÁS COMUNES

Limpieza de grandes y pequeñas áreas.

EQUIPO

Manguera para alta presión, equipo tipo lava-a-chorro y salida direccional.


El equipo consta de bomba de agua de presión, compresor de aire que produzca un mínimo de 85 cfm @ 120 psi, mangueras de alta presión, boquillas adecuadas, equipo de chorro de agua con ruedas para desplazamiento horizontal

PROCEDIMIENTO

Iniciar la limpieza de arriba hacia abajo, procurando mantener una presión suficiente para remover las partículas sueltas. Preferentemente mover en círculo la manguera para que el chorro permita la limpieza de la superficie.

Este método consiste en rociar agua a presiones entre 5000 y 45000 psi, para remover incrustaciones duras de suciedad y material suelto o mal adherido.

También puede usarse para remover recubrimientos epóxicos, uretanos entre otros.Es usado para remover capas carbonatadas

DESVENTAJAS

No es apropiado cuando los materiales de reparación requieren substrato seco para una buena adherencia

Alto coto de los equipos

VENTAJAS

Permite la limpieza de la superficie al mismo tiempo que la humedece.

No produce polvo o gases, ni vibraciones

Altos rendimientos



5.2.2 Chorro de Agua Caliente a Alta Presión

5.2.3 Chorro de Agua a Baja Presión

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USOS MÁS COMUNES

Limpieza de grandes y pequeñas áreas contaminadas levemente con grasas.

EQUIPO

Manguera para alta presión, equipo tipo lava-a-chorro y salida direccional.

http://www.hako.es

PROCEDIMIENTO

Iniciar la limpieza de arriba hacia abajo, procurando mantener una presión suficiente para remover las partículas sueltas.

Preferentemente mover en círculo la manguera para que el chorro permita la limpieza de la superficie.

DESVENTAJAS

No es apropiado cuando los materiales de reparación requieren substrato seco para una buena adherencia.

Requiere protección con guantes térmicos y operador calificado.

Alto costo de los equipos

VENTAJAS

Cuando se mezcla con removedores biodegradables, ayuda a limpiar impurezas orgánicas tales como grasas, aceites, pinturas.

No produce polvo o gases, ni vibraciones

Altos rendimientos

USOS MÁS COMUNES



5.2.4 Vapor

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Remoción de suciedad y material suelto, contaminantes solubles al agua en la superficie y en las cavidades superficiales,

Retiro del escombro producido por otros métodos más agresivos de preparación de la superficie

EQUIPO

El equipo consta básicamente de un motor, bomba de presión y una pistola tipo jet

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PROCEDIMIENTO

Este método consiste en rociar agua a presiones menores de 5000 psi .

El impacto del líquido sobre la superfície abre canales o perforaciones y la presión del agua termina por romper el hormigón.

La profundidad de remoción se controla ajustando la presión del agua y regulando el tiempo en que la boquilla se mantiene sobre la zona a reparar

USOS MÁS COMUNES

Limpieza de grandes y pequeñas áreas contaminadas con impurezas orgánicas o minerales (sales).

EQUIPO

Manguera para alta presión con aislante térmico para evitar pérdida de calor, salida direccional y caldera



5.2.5 Lavado Con Soluciones Ácidas

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para generar vapor.

VENTAJAS

Elimina las impurezas minerales y orgánicas como grasa, aceite, pintura, etc.

Para obtener mejores resultados, debe asociarse a removedores biodegradables.

DESVENTAJAS

Requiere personal capacitado.

Alto costo inicial d los equipos

PROCEDIMIENTO

Iniciar la limpieza de arriba hacia abajo, procurando mantener una presión suficiente para remover las partículas sueltas.

Preferentemente mover en círculo la manguera para que el chorro de vapor permita la limpieza de la superficie.

USOS MÁS COMUNES

Limpieza de grandes superficies antes de aplicar algún recubrimiento como: selladores, recubrimientos epóxicos, uretanos, acrílicos y alcalinos, donde preferentemente no se encuentre acero de refuerzo expuesto o muy próximo a la superficie

Remoción de pinturas y óxido de metales, herramientas, etc.



5.2.6 Lavado Con Soluciones Alcalinas

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EQUIPO

El equipo deberá tener un contenedor para almacenar la solución ácida, un sistema aplicador de la solución de baja presión con rociador de plástico y una máquina para lavar piso equipada con una escobilla abrasiva.

En áreas pequeñas se utiliza cepillo manual

La efervescencia es señal de descontaminación

PROCEDIMIENTO

Previa a la aplicación, saturar la estructura con agua limpia para evitar la penetración del ácido en el hormigón sano.

Preparar la solución de ácido muriático diluido conforme lo establezca el Boletín Técnico del producto.

Aplicar la solución para remover la capa superficial de la pasta de cemento hasta exponer al agregado fino

.

Para la remoción de las partículas sólidas y residuos de la solución, inmediatamente después de la reacción, lavar la estructura con agua limpia en abundancia

DESVENTAJAS

Se recomienda solo en tratamientos superficiales de limpieza ante el riesgo de infiltración irreversible de agentes ácidos en la estructura

VENTAJAS

Remueve de la superficie de la estructura, materiales indeseables como carbonatos, eflorescencias, residuos de cemento, impurezas orgánicas, etc., mejorando las características adherentes del substrato

USOS MÁS COMUNES

Preparación de grandes superficies que contienen residuos ácidos impregnados.

También se aplica a la limpieza de



5.2.7 Remoción De Aceites Y Grasas Superficiales

hongos y musgos.

EQUIPO

brocha y cepillo, equipos industriales

Los equipos utilizados deberán tener cepillos de cerdas duras de preferencia de polietileno

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PROCEDIMIENTO

Previa a la aplicación, saturar la estructura con agua limpia para evitar la penetración de la solución alcalina que podría modificar las características del hormigón.

Aplicar la solución simultáneamente con el lavado de la estructura

Las zonas difíciles de alcanzar como las esquinas y los cantos o ribetes deberán realizarse a mano.

la velocidad de rotación del equipo deberá ser mayor de 300 rpm, suficientemente rápida para asegurar la limpieza completa de las irregularidades de la superficie del concreto. DESVENTAJAS

Si hubiera la presencia de agregados reactivos en el hormigón, se puede provocar expansión po reacción álcali-agregado.

No es eficaz en la eliminación de productos provenientes de la corrosión del acero de refuerzo.

Dificulta la adherencia con productos de resina epóxica.

VENTAJAS

Neutraliza especialmente la estructura que estuvo sometida a un ataque ácido mejorando las condiciones de adherencia del estrato.

El método no es agresivo al acero de refuerzo y no requiere equipo especial

USOS MÁS COMUNES

Limpieza de superficies horizontales (pisos) contaminadas, en espesor menor de 2 mm.

EQUIPO



5.2.8 Chorro De Aire Comprimido A Presión

Maquina electomecánica, escoba, cepillo, brocha

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DESVENTAJAS

No logra remover grasas y aceites impregnados profundamente (más de 2 mm); por lo que habría que realizar

5.1.3 Escarificación Mecánica 5.1.5 Quema Controlada,

de acuerdo con el grado de contaminación.

PROCEDIMIENTO

Aplicar un removedor / limpiador direc-tamente sobre las áreas afectadas dejándolo reaccionar por veinte minutos.

En seguida lavar la zona con agua en abundancia mediante el uso de una escoba o cepillo para remover partículas sólidas y residuos del producto utilizado.

VENTAJAS

No requiere equipo especial.

Cuando el producto se selecciona correctamente, no hay ataque al hormigón ni al acero de refuerzo

USOS MÁS COMUNES

Elimina el polvo después de los procedimientos de preparación como escarificación o chorro de arena a presión.

También se usa cuando se vaya a aplicar



5.2.9 Solventes Volátiles

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una resina con base epóxica que requiere un substrato seco y limpio.

EQUIPO

Manguera para alta presión y compresor dotado con filtro de aire y aceite para garantizar la contaminación.

VENTAJAS

Elimina el polvo y permite enseguida, la aplicación del adhesivo estructural con base epóxica, siempre que el substrato se encuentre seco.

Es apropiado para la limpieza de fisuras, antes de la ejecución del procedimiento de inyección de lechada o resinas para el restablecimiento del monolitismo o integridad estructural

PROCEDIMIENTO

Si existen cavidades, colocar en su interior la manguera para ejecutar la limpieza de adentro hacia fuera.

Una vez limpias, se rellenan con papel, procediendo entonces a la limpieza del sector adyacente.

DESVENTAJAS

Es inapropiado para superficies húmedas.

USOS MÁS COMUNES

Limpieza de superficies del hormigón o del acero instantes antes de la aplicación de resinas de base epóxica.

VENTAJAS

Retira ácido úrico (manos), contaminaciones superficiales de grasas, pinturas y aceites.

Por ser altamente volátil, se



5.2.10 Saturación Con Agua

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evapora llevando partículas de agua de la superficie y consecuentemente ayuda al secado superficial.

PROCEDIMIENTO

Aplicar en las superficies el producto (acetona industrial) con estopa, brocha o algodón y ejecutar movimientos adecuados para la retirada de eventuales residuos y contaminantes.

DESVENTAJAS

Es un producto inflamable y muy volátil (pérdida por evaporación).



5.2.11 Aspiración Al Vacío

USOS MAS COMUNES

Tratamiento de las superficies de hormigón antes de la aplicación de morteros y hormigones con base de cemento

EQUIPO

Pulverizador, membrana de cura, manguera perforada, sacos de yute (cabuya

PROCEDIMIENTO

Inundar totalmente la superficie a ser tratada por un período de por lo menos 12 horas antes de aplicar los productos con base de cemento. Esa saturación puede lograrse con la construcción de barreras temporales y manguera con flujo continuo de agua.

En superficies verticales cuando la saturación no es confiable, se colocan sacos de yute y mangueras perforadas para formar una película continua de agua.

Instantes antes de la aplicación de los productos, retirar el agua y secar con estopa seca y limpia, el exceso de agua superficial, obteniendo la condición de superficie saturada y seca (no encharcada).

EQUIPO

Varias opciones: aspirador de polvo industrial compacto, especialmente proyectado y equipado para aspirar

polvo de concreto

USOS MÁS COMUNES

Limpieza en seco de superficies de hormigón apropiadas para recibir adhesivos y puentes de adherencia que requieren substrato seco.





PROCEDIMIENTO

Aspirar cuidadosamente las áreas que serán tratadas manteniendo la boca del aspirador próxima a la superficie del concreto (2 mm

VENTAJAS

Retira partículas pequeñas (polvo)

Ideal para áreas cerradas (sin ventilación)

DESVENTAJAS

No retira partículas grandes ni húmedas.



de 32PROCEDIMIENTOS DE PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DEL SUBSTRATO


Procedimientos de Reparación

AutoresGaby Quesada

INTRODUCCIÓN i bien la rehabilitación de las estructuras es necesaria y cada día adquiere mayorimportancia por numerosas razones sociales, técnicas y económicas, hay aúnmucha incertidumbre con relación a la confiabilidad en la efectividad de lostrabajos que comúnmente son puestos en la práctica.

El éxito de la rehabilitación de estructuras de concreto que han sido deterioradasdepende fundamentalmente del diagnóstico, la evaluación estructural y de una acertadaestrategia de rehabilitación que defina los objetivos, y consecuentemente los sistemas yprocedimientos con base en los requerimientos de la estructura y las expectativasplanteadas para su uso o mejoramiento. Sobre estos temas cada vez se tiene mayorconocimiento basado en la investigación y en la experiencia, el cual pone a nuestradisposición nuevos materiales y técnicas para lograr que la rehabilitación sea efectivas y durable, mas su difusión aún no está al alcance de todos los profesionales que –de alguna manera- están relacionados o vinculados con el mantenimiento preventivo y correctivo de las obras civiles.

El objetivo de este capítulo es brindar una guía conceptual de orientación deprocedimientos a los proyectistas, constructores y supervisores para llevar a cabo larehabilitación, que comprende la metodología para el análisis, estrategia y diseño de la rehabilitación, así como la descripción de los diferentes sistemas y procedimientos dereparación que nos permitan restablecer la capacidad resistente de una estructura consoluciones duraderas. No pretende sustituir el estudio y diseño de un proyecto de rehabilitación ni el juicio o criterio del profesional a su cargo.

Los principios básicos para establecer los procedimientos de rehabilitación demandan:

! conciencia del problema y conocimiento de cómo resolverlo, ! adecuada formación, actualización y experiencia práctica, ! cautela al definir técnicas y procedimientos por la libertad de trabajar en campo no

cubierto por normativa, y entraña una mayor responsabilidad que en casos habituales, dado que su intervención se basa en el conocimiento del tema y en supropio juicio.

6.1 DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Previo a la decisión del tipo de rehabilitación de una estructura se debe hacer un diagnóstico y una evaluación estructural. Sobre él diagnóstico el capítulo 2 “Orientación para el Diagnostico”`deste manual presenta la orientación básica de cómo proceder, pero siempre es aconsejable que una inspección y diagnostico sea realizado por un experto.

La evaluación estructural permitirá establecer la capacidad de la estructura en su estado actual y real, y analizar la posibilidad de llevarla a una condición deseada. Ésta debe realizarse por las siguientes razones:

a) para determinar la capacidad estructural y la integridad de la estructura o de suselementos. Posibles resultados:

CAPÍTULO 06

S

Página 1 de 48Procedimientos de Reparación


! la estructura o elementos son adecuados para el uso previsto, ! la estructura o elementos son adecuados para las cargas actuales pero no para

el fin previsto, o ! la estructura no es adecuada para las cargas actuales.

b) para evaluar problemas estructurales o provenientes de un uso inadecuado o noprevisto, sobrecargas, diseño inadecuado, defectos constructivos, etc.

c) para determinar la factibilidad de modificar la estructura para que cumpla con lanormatividad vigente,

d) para determinar la factibilidad de un cambio de uso de la estructura o de algunaadaptación,

e) para determinar las acciones inmediatas para contrarrestar la condición que afecta laseguridad o estabilidad de la estructura.

6.2 ANÁLISIS DE LA REHABILITACIÓN

El proceso para resolver un problema de deterioro en concreto incluye el análisis,estrategia y diseño de la rehabilitación cuyas recomendaciones mas extensivas puedenser obtenidas en el capitulo 3 “Orientación para la Selección de la Intervención”.

La información necesaria para el análisis está constituida por los resultados del diagnóstico (incluyendo la causa y efecto del deterioro) y de la evaluación de la capacidad de la estructura, junto con la información relativa a las necesidades del usuario/propietario y los requerimientos generales:

a) necesidades del usuario/propietario

! vida útil ! urgencia ! costo ! requerimientos de performance: protección, apariencia, capacidad de carga ! uso ! estética ! operación vs rehabilitación

b) requerimientos generales

! requerimientos estructurales ! efecto de la rehabilitación sobre la estructura ! constructibilidad ! medio ambiente ! seguridad

El proceso de análisis de la rehabilitación es justamente para precisar la función de la rehabilitación, es decir, lo que se espera de ella.

6.3 ESTRATEGIA DE LA REHABILITACIÓN

En esta etapa se define el objetivo de la rehabilitación, luego de haber analizado lasdiferentes alternativas sobre la base de una valoración técnica y económica, es decir, se decide la conveniencia de reparar o modificar la estructura hasta llevarla a una condición deseada.

Para efectos de un claro entendimiento en el uso de los términos: reparar y reforzar, se aclara su significado:

! reparar: reemplazar o corregir materiales, componentes o elementos de una estructura deteriorados, dañados o defectuosos.

! reforzar: Incrementar o restablecer la capacidad de una estructura o de una porción de ella.

Es claro que la elección contempla tanto la operación actual de la estructura cuanto la futura. De existir el requerimiento de reforzamiento, véase el capítulo 8 “Procedimientos de Refuerzo” , donde se describen los métodos alternos para ello.



De ser factible reponer la estructura a su capacidad resistente original, aplicando criteriosde durabilidad, se podrán aplicar los procedimientos expuestos en el presente capítulo.

Objetivos de la reparación

! Restaurar la seguridad y capacidad de la estructura restableciendo las características previstas en el diseño y corrigiendo vicios de construcción

! Conferir atributos de durabilidad compatibles con la importancia de la estructura , el medio y la vida útil.

El concepto de reparación está ligado al de la protección conforme se detalla en él capitulo 7 “Protección y Mantenimiento de Estructuras de Hormigón”

6.4 DISEÑO DE LA REPARACIÓN

El diseño final de la rehabilitación dependerá de la decisión que se haya optado dereparar o reforzar. Cualquiera de éstas presentará una solución basada enconsideraciones de:

! capacidad estructural ! durabilidad ! constructibilidad ! compatibilidad con la estructura existente ! compatibilidad con el medio

Este diseño será representado mediante un proyecto de rehabilitación que debe incluir la información siguiente:

! planos de reparación ! especificaciones técnicas ! detalles de refuerzo de estructuras ! detalles constructivos ! planos de la construcción original y toda información relativa a la obra y a la vida

en servicio de la estructura. ! procedimientos de control ! normativa ! sistema de protección ! recomendaciones para el mantenimiento futuro.

Los planos y especificaciones técnicas deberán tener consideraciones sobre la extensión de la reparación, así mismo deben establecer claramente los materiales y procedimientos a emplear. En conclusión, el diseño debe responder a las preguntas:

¿qué reparar? ¿cómo reparar?

6.5 PRINCIPALES PASOS EN LA REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS

! Preparación y limpieza del substrato conforme presentado en él capitulo 4 “Preparación del Substrato”

! Tratamiento del acero de refuerzo conforme presentado nas Figs. 6.5.1 a 6.5.5 ! Garantia de la adhesión con el substrato conforme presentado en la Fig. 6.5.6 ! Protección conforme presentado en el capítulo 9 “Protección y Mantenimiento”

A seguir presenta-se gráficamente las Figuras correspondientes a la secuencia de todaslas etapas de los procedimientos recomendables.



Figura 6.5.1Tratamiento del acero de refuerzo



Figura 6.5.2 Reparación del acero de refuerzo por traslape



Figura 6.5.3 Reparación del acero de refuerzo por soldadura



Figura 6.5.4 Reparación del acero de refuerzo por soldadura



Figura 6.5.5. Protección del acero de refuerzo



Figura 6.5.6. Condiciones para la adherencia con él sustrato

6.6 PROCEDIMIENTOS DE COLOCACIÓN DEL MATERIAL DE REPARACIÓN

6.6.1 Encofrado y vaciado en sitio (Fig. 6.6.1)

Es uno de los métodos de reparación más empleados que consiste en la colocación de un encofrado y el vaciado del material de reparación dentro del volumen o cavidad preparada.

Uso

Se emplea, principalmente, en reparaciones profundas de superficies verticales.

Características del material

Con la fluidez necesaria para ser colocado dentro del encofrado.

De baja contracción.

Selección depende de las condiciones en sitio: performance vs. constructibilidad.

Características del encofrado

Las formas del encofrado deben proveer el acceso del material en la cavidad mediantechutes o cachimbas, y la eliminación de burbujas de aire mediante tubos o respiraderos.



En caso de ser necesaria la colocación de un puente de adherencia, se debe preveer la rápida colocación de las formas.

Colocación del material

La técnica de colocación del material es la misma que se practica en cualquier vaciado de concreto convencional

La consolidación del material se logra a través de cualquiera de las siguientes técnicas:

! Colocación del material con caída libre y vibrado interno (vibrador) ! Colocación del material y compactación con varilla ! Mediante vibración externa del encofrado ! Empleo de material fluido y autocompactable

La compactación debe remover el aire y proveer íntimo contacto con el sustrato de la estructura existente.

Cuando el llenado completo es dificultoso, puede completarse la reparación con el sistema dry pack.

Curado

Húmedo durante 7 días

Equipo y herramientas

Mezcladora

Vibrador/varilla/comba

Carretilla/recipientes



Figura 6.6.1. Encofrado y vaciado en sitio

6.6.2 Encofrado y bombeo (Fig. 6.6.2)

Es un método de reparación que comprende la colocación de un encofrado y el bombeo del material de reparación dentro del volumen o cavidad completamenteconfinada por el encofrado y por el sustrato del concreto existente.

Uso

Se emplea en reparaciones profundas de superficies verticales y horizontalessobrecabeza. Es una técnica alternativa a la del concreto lanzado y a la del agregado precolocado y grouting.


La técnica permite el uso de diferentes materiales de reparación que cumplan con el requisito de ser bombeables. Pueden ser morteros o concretos de diferentes tamaños de agregado.

De baja contracción




Debe confinar totalmente la cavidad a reparar

Debe prever la instalación de tubos de ingreso del material y de ventilación orespiraderos, así como de válvulas o dispositivos de cierre.


! La técnica de colocación consiste en el bombeo del material de reparación dentro de la cavidad preparada.

! La secuencia del bombeado es de vital importancia para asegurar el completollenado de la cavidad. En superficies verticales es desde los puntos bajos hacialos altos, en superficies horizontales es desde un extremo hacia el otro

! La consolidación del material se obtiene por la presión del bombeo. ! Cuando la cavidad está completamente llena se cierran las válvulas.

Curado

Las formas del encofrado protegen el material de reparación durante el proceso decurado por 7 dias.

Equipo y herramientas

Bomba para el transporte y colocación del material de reparación. El tipo de bombadependerá del diseño de mezcla, principalmente del tamaño de agregado.

Ventajas

! Permite el empleo de diversos materiales: desde morteros de grano fino hastaconcreto de agregado grueso.

! Su empleo no está limitado por la profundidad y/o extensión de la reparación ni por el tamaño y densidad del refuerzo.

! Provee una sección uniforme, sin segregación. ! El material está soportado por el encofrado durante la colocación y curado. ! Permite el encapsulamiento total de las barras de refuerzo.



Figura 6.6.2. Encofrado y bombeo

6.6.3 Dry Packing, empaquetamiento seco (Fig. 6.6.3)

Es un método de colocación del material de reparación, aplicado en forma manual, mediante el apisonamiento de capas sucesivas dentro del volumen o cavidadpreparada.

Uso

Se emplea en reparaciones pequeñas y profundas, en posición vertical y horizontal sobrecabeza.


! Mortero o concreto de slump cero o casi cero ! Consistencia seca: que permita ser moldeado como una bola cohesiva sin

excesiva humedad ! Contracción compensada, buena adherencia, elevada resistencia, baja

permeabilidad.


! Se aplica la primera capa ejerciendo presión contra el sustrato y el encofrado. El espesor de la capa debe ser como máximo el especificado por el fabricante.

! Se compacta con doble propósito. ! Densificar el material ! Proveer adherencia a través del íntimo contacto con el concreto existente. ! Se aplica la siguiente capa, se compacta y así sucesivamente hasta llenar la



cavidad

Curado

Húmedo durante 7 días

Equipos y herramientas

! Mezcladora mecánica ! Herramienta dura para apisonar ! Martillo o comba ! Frotacho



Figura 6.6.3. Dry Packing, empaquetamiento seco

6.6.4 Agregado precolocado y grouting (Fig. 6.6.4)

Es un método de colocación del material de reparación a través de dos pasos, la colocación del agregado grueso en la cavidad y el llenado posterior con grout.

Uso

Se emplea principalmente en reparaciones profundas de superficie verticales.


! El agregado grueso debe ser lavado, libre de finos o partículas que inhiban la adhesión

! El grout o concreto líquido debe ser muy fluido


! Debe confinar totalmente la cavidad a reparar ! Debe proveer el acceso del grout en la cavidad y la eliminación de burbujas de

aire mediante la instalación de tubos roscados y válvulas.


! Colocación del agregado grueso, previamente lavado, dentro de la cavidad hasta tener una relación de vacíos del orden del 40 a 50%.

! Bombeado del grout muy fluido, desde el punto más bajo, llenando los espaciosentre agregados en un proceso progresivo hasta llenar toda la cavidad.

! Si la extensión de la reparación demanda de la instalación de mayor número de puertos, se bombea desde el 1º puerto más bajo hasta que el grout fluya hasta el 2º puerto, se desconecta el 1º puerto y se reconecta la bomba en el 2ºpuerto y así sucesivamente. El proceso continúa hasta que la cavidad esté llenay presurizada.

! La consolidación del material se obtiene por la presión del bombeo.

Curado

Las formas del encofrado protegen el material de reparación durante el proceso decurado. Si se desencofra antes de los 7 días, curar vía húmeda o con membrana decurado químico.

Equipo

Bomba para el transporte y colocación del grout.

Ventajas

El método provee un material de reparación de baja contracción de secado debido al contacto entre los agregados



Figura 6.6.4. Agregado precolocado y grout

6.6.5 Concreto Lanzado vía seca (Fig. 6.6.5)

Es un método de colocación del material de reparación el cual - por medios neumáticos- es proyectado a alta velocidad sobre el sustrato de la estructura existente. Este método comprende el premezclado y transporte del aglomerante y los agregados en seco, la mezcla con agua en la boquilla y el lanzamiento del productofinal sobre el sustrato preparado.

Uso

Se emplea en reparaciones superficiales y estructurales (profundas), tanto ensuperficies verticales e inclinadas como en horizontales.


! Concreto o mortero con aditivos



! Requiere del uso de aditivos para mejorar la trabajabilidad y performance delconcreto lanzado; ejemplo, el sílice fume y él Metacaulim mejora las propiedades de adhesión y cohesión del concreto permitiendo la colocación demayores espesores, incrementa la resistencia a la flexión y compresión, así como la durabilidad frente al ataque químico y efecto hielo-deshielo.

! Debe evitarse el uso de aceleradores químicos donde no sean absolutamentenecesarios debido a que causan un incremento en la contracción por secado.


La técnica de colocación comprende los pasos siguientes: ! Premezclado del aglomerante y los agregados (fibras u otras adiciones) ! Transporte - por aire comprimido - del premezclado a través de la manguera

hacia la boquilla. ! Mezcla - en la boquilla - del agua y acelerante con el aglomerante y agregados,

y lanzamiento del material sobre la superficie preparada de concreto. ! Si el espesor de reparación es grueso, la colocación es por capas.

Curado

Curar vía húmeda durante 14 días o aplicar membrana con pistola. Proteger losprimeros 2 días de la irradiación solar.

Equipo

! Máquina para shotcrete - ver esquemas ! Compresor

Desventajas

! No mantiene una relación constante agua/cemento ya que en la aplicación deagua, interviene el criterio del operador.

! El rebote irregular ocasiona una estructura de mezcla de gradación discontinuay presencia de vacíos o bolsas de arena detrás del refuerzo.

! Típicamente se produce fisuramiento por contracción causado por el altocontenido del cemento, curado inapropiado o contenido excesivo de agua.



Figura 6.6.5. Concreto lanzado via seca

6.6.6 Concreto lanzado vía húmeda (Fig. 6.6.6)

Es un método de colocación del material de reparación, el cual - por medios neumáticos- es proyectado a alta velocidad sobre el sustrato de la estructura existente. Este método comprende: el premezclado y transporte de todos los materiales; aglomerante, agregados, aditivos y agua, el ingreso del acelerante en laboquilla (si fuera necesario) y la propulsión del producto final sobre el sustrato.

Uso

Se emplea en reparaciones superficiales y estructurales (o profundas), tanto ensuperficies verticales e inclinadas como en horizontales.

Características del material.

! Concreto o mortero con aditivos ! Requiere del uso de aditivos; ejemplo: el sílica fume y las fibras mejoran la

durabilidad. ! Debe evitarse el uso de aceleradores químicos donde no sean absolutamente

necesarios debido a que causan un incremento en la contracción por secado.




La técnica de colocación comprende los pasos siguientes:

! Premezclado de todos los ingredientes, excepto aceleradores, estos son: aglomerante + agregados + aditivos + agua.

! El premezclado es transportado por la bomba a través de la manguera hacia la boquilla donde ingresa el acelerante (si es necesario) y se introduce el airecomprimido.

! La mezcla es proyectada sobre el sustrato de la estructura existente. ! Si el espesor de reparación es grueso, la colocación es por capas.

Curado

Curar vía húmeda durante 14 días o aplicar membrana con pistola. Proteger losprimeros 2 días de la irradiación solar.

Equipo

! Maquina para shotcrete ! Compresor

Ventajas sobre el concreto lanzado - vía seca:

! Hay control sobre el agua, consistencia y dosaje. ! Reducción del rebote ! Disminución de la dispersión en resistencia. ! Menor consumo de cemento y menor contracción.



Figura 6.6.6. Concreto lanzado via húmeda

6.6.7 Inyección de fisuras y/o grietas (Fig. 6.6.7)

Es un método de colocación del material de reparación que consiste en inyectar fisuras y/o grietas inactivas en concreto con un material adhesivo de baja viscosidad que alsolidificarse permita recuperar las propiedades de la estructura.

Uso

Se emplea en la reparación de fisuras y/o grietas, superficiales y profundas (no



pasantes y pasantes), ya sea en superficies horizontales o verticales, cualquiera sea suposición.


Inyección: ! Los adhesivos más usados para este tipo de reparación son las resinas epóxicas

y metacrilatos. ! Deben ser de baja viscosidad e inyectable ! No son aplicables a temperaturas mayores a 30º C. ! Sello: ! Complementariamente al material de inyección se emplea un adhesivo para

confinar la resina en la grieta y fijar los tubos de inyección.

Preparación de la superficie

! Superficie sana y limpia mediante chorro de agua a presión o arenado, luego aire a presión

! Superficie seca, o saturada superficialmente seca ! Limpieza del interior de la grieta con agua y aire a presión después de colocar

el sello superficial

Fijación de boquillas y sello superficial

! Colocar boquillas en la superficie, a lo largo de la grieta. Si es pasante, porambas caras.

! Sellar superficialmente toda la longitud de la grieta ! Verificar -mediante aire comprimido- la comunicación entre boquillas.

Aplicación del material de reparación

! Inyectar el material al interior de la grieta, a presión constante ! Comenzar por el punto de entrada más baja de cada grieta y continuar hasta

que el material aflore- por el punto adyacente. ! Cerrar el primer punto de iniciar la inyección en el siguiente hasta que el

material vuelva a florar en el próximo punto. ! Si la grieta es pasante, verificar que el material aflore por el punto opuesto más

próximo. Cerrar este punto y seguir inyectando. Si no aflora por el punto opuesto, se inyectará por ambas caras.

! Continuar la secuencia hasta completar la reparación.

Acabado

Luego de que haya curado el material de inyección se retira el sello con disco y se dala terminación con mortero polimérico de baja contracción base cemento.

Equipos y herramientas

! Taladro de paleta de baja revolución . ! Equipo e inyección: pistola manual, jeringa o sistema de aire comprimido



Figura 6.6.7. Inyeccion de fisuras y grietas

6.6.8 “Grout” en reparaciones sumergidas (Fig. 6.6.8)

Es un método de reparación de pilotes que comprende la colocación de un encofrado hermético y el bombeo de un grout en la zona sumergida en agua.

Uso

Se emplea en reparaciones de pilotes inmersos en agua, frecuentemente en la zona desplash la cual está sometida a ciclos de humedad -secado, ataque químico y abrasión. También se aplica en reparación de pilotes fisurados, previo tratamiento localizado delas fisuras.


! Debe ser de elevada resistencia, fluido, baja relación a/c, baja permeabilidad. Demanda el uso de aditivos.

! La técnica permite el uso de grout o concreto líquido


! Las formas del encofrado consisten en dos grandes piezas rígidas que permiten envolver al pilote previendo un aumento de su sección. Estas se habilitarán de manera de preveer el cerramiento hermético del encofrado.



! En la parte inferior del encofrado se instalará un tubo y una válvula para el ingreso del grout.

Preparación de la superficie

Remover el concreto dañado y dejar el sustrato sano y rugoso.

Colocación de la armadura

La armadura alrededor del pilote permitirá la integración del mayor recubrimiento. Colocación del material

Colocación de la armadura. La armadura alrededor del pilotes permitirá la integración del mayor recubrimiento.

Desencofrado

El tiempo de desencofrado dependerá del material empleado, mas nunca será menor de 48 horas.

Equipo

Bomba para el transporte y colocación del material de reparación.

Ventajas

Este método tiene ventajas en cuanto a calidad y durabilidad de la reparación sobre los métodos que utilizan encofrados permeables o sobre aquellos que colocan elconcreto por gravedad.



Figura 6.6.8. Grout en reparaciones submergidas

6.6.9 Sobrecapas – “overlays” (Fig. 6.6.9)

Es un método de reparación de estructuras mediante la colocación de un material superpuesto que permite resolver una variedad de problemas en la superficie deconcreto.

Se utiliza para mejorar el drenaje y la superficie de rodadura, aumentar la capacidadde carga, para proteger el concreto de ambientes agresivos y finalmente resolverproblemas de deterioro de la superficie de concreto.

Uso

Se emplea en reparaciones superficiales generalizadas, en losas o plataformas deconcreto, de puentes y pavimentos en general.


! La técnica permite el uso de diferentes materiales y de diversos espesores. Losrangos de espesores más usados son de 4 mm a 8 mm.

! Los materiales comúnmente usados son concreto de cemento Portland con una relación baja de a/c y concretos de cemento Portland modificados con látex o microsílice.

! Se permite espesores menores de 3mm cuando se aplica morteros poliméricos



o morteros poliméricos modificados. El más común es el epóxico el cual se combina con arena graduada para formar un mortero.


! Previo a la colocación del material se debe hacer un tratamiento de la superficie que promueva la adherencia con el concreto existente. Esta se consigue através de un picado, escarificado o cincelado.

! La colocación del material de reparación se hará en conformidad con las especificaciones del fabricante, dando especial atención a las técnicas de vaciado para prevenir problemas de fisuramiento, contracción plástica, segregación, falta de adherencia y falta de consolidación.

! La mayoría de aplicaciones no requieren refuerzo adicional, más se usan fibraspara mejorar sus propiedades como resistencia al impacto y disminuir lacontracción plástica.

Equipo

! martillo neumático ! fresa escarificadora (milling machine)



Figura 6.6.9. Sobrecapas, “overlays”

6.6.10 Aplicación manual (Fig. 6.6.10)

Es un método de reparación de aplicación manual con materiales sin desprendimiento, o dicho en otros términos, que no se descuelguen.

Uso

Se emplea en reparaciones superficiales y localizadas que no comprometan el acero derefuerzo, principalmente en posición horizontal sobrecabeza.




! Mezclas especiales de cemento, agregados finamente graduados, filler, sistemasde contracción compensada y agua.

! El diseño de mezcla debe permitir que el material permanezca fijado al sustratohasta recibir las siguientes capas, y debe promover la adherencia entre lascapas siguientes.


! La mezcla se aplica sobre la superficie preparada, manualmente o con badilejo. ! Se aplica la primera capa presionando contra el sustrato para que el material de

reparación ingrese en los poros del concreto existente. ! Se raya cada capa para favorecer la adherencia con la siguiente capa, y así

sucesivamente hasta llenar la cavidad.

Curado

Húmedo durante 7 días.

Herramientas

Badilejo

Figura 6.6.10. Aplicación manual

6.7 PROCEDIMIENTOS DE REPARACIÓN

6.7.1 Reparaciones superficiales localizadas (Fig. 6.7.1)



Figura 6.7.1. Reparaciones superficiales localizadas

6.7.2 Reparaciones superficiales generalizadas (Fig. 6.7.2)



Figura 6.7.2. Reparaciones superficiales generalizadas

6.7.3 Reparaciones profundas localizadas (Fig. 6.7.3 y 6.7.4)



Figura 6.7.3. Reparaciones profundas localizadas



Figura 6.7.4. Reparaciones profundas localizadas

6.7.4 Reparaciones profundas generalizadas (Fig. 6.7.5 a 6.7.13)



Figura 6.7.5. Reparaciones profundas generalizadas




6.7.5 Reparación de pilotes mediante encamisetado (Fig. 6.7.14 y 6.7.15)



Figura 6.7.14. Reparación de pilotes mediante encamisetado



Figura 6.7.15. Reparación de pilotes mediante encamisetado

6.7.6 Fisuras y/o grietas sin movimiento (Fig. 6.7.16)



Figura 6.7.16. Fisuras y/o grietas sin movimiento

6.7.7 Detalle de empalmes por traslape (Fig. 6.7.17)



Figura 6.7.17. Detalle de empalmes por traslape

6.7.8 Detalle de empalmes por soldadura (Fig. 6.7.18)



de 48Procedimientos de Reparación


Figura 6.7.18. Detalle de empalme por soldadura

6.7.9 Detalle de anclaje – sistema de anclaje adhesivo (Fig. 6.7.19)



Figura 6.7.19. Detalle de anclaje – sistema de anclaje adhesivo

6.7.10 Detalle distribución de armadura (Fig. 6.7.20)



Figura 6.7.20. Detalle distribución de armadura



PROCEDIMIENTOS DE REPARACIÓN Y PROTECCIÓN DE ARMADURAS

AutoresArlindo Gonçalves

Carmen AndradeMarta Castellote

INTRODUCCIÓN n este capítulo se presenta un pequeño resumen del fenómeno de la corrosión de armaduras en las estructuras de hormigón, seguido de todas las formas conocidas y consagradas de reparación y protección de armaduras conforme presentado en la Figura 7.1.

Figura 7.1. Sistemas de protección y reparación de la corrosión de armaduras de estructuras de hormigón

Sobre la protección de armaduras de forma indirecta, a través de revestimientossuperficiales aplicados sobre los concretos, se presenta en el capítulo 8 “Protección yMantenimiento de Estructuras de Hormigón”, los procedimientos adecuados paraintervención.

7.1 TÉCNICAS O MÉTODOS ELECTROQUÍMICOS DE PROTECCIÓN

Las técnicas electroquímicas de protección/reparación de estructuras dañadas por corrosión de armaduras son tres: Protección catódica (PC), Extracción electroquímica de cloruros (EEC) y Realcalinización (RAE), conforme Figura 7.1.1.

De estas tres técnicas, la protección catódica es la más antigua, habiéndose utilizado ampliamente para estructuras de acero en agua (barcos, plataformas petrolíferas) así como enterradas (tuberías). Sus principios se conciben en el siglo XIX, pero nocomienza a aplicarse a estructuras de hormigón armado hasta 1955 (estructurassumergidas o enterradas). A principio de los años 70 se comienza a utilizar para estructuras aéreas, y en los años 90 pasa a ser utilizada con carácter preventivo(prevención catódica) [1]. La protección catódica está regulada y normalizada en varios países [2-4]. En el año 2000, se publicó una norma europea sobre ese tema, la EN 12696 [5].

CAPÍTULO 07

E

Página 1 de 24Procedimientos de Reparación y Protección de Armaduras


Figura 7.1.1. Esquema general de las técnicas electroquímicas

La extracción electroquímica de cloruros, EEC (ver Figura 7.1.2), y la realcalinización, RAE(vide Figura 7.1.3), son métodos más recientes, que se están desarrollando en laactualidad. La aplicación de estas técnicas se basa en el concepto de eliminar la causaque está produciendo la corrosión de las armaduras; es decir, los cloruros o la reducción de pH en el entorno del acero.

En lo que respecta a la EEC, no existen normas que la regulen, pero la Federación Europea de Corrosión publicó en 1998 un completo estado del arte [6], siendo también destacable el trabajo que se encuentra en [34].

Figura 7.1.2. Esquema de la extracción eletroquimica de cloruro

En cuanto a la realcalinización, en la actualidad CEN está elaborando un borrador de



norma europea [7]. Además de estas normas, en la acción europea COST Action 521 [8],se ha elaborado un completo documento final acerca de las tres técnicas electroquímicas,que cubre la mayor parte de los aspectos involucrados en las mismas.

7.1.1 Fundamentos

El principio de estas técnicas consiste en la aplicación de corriente continua entre la armadura (conectada al polo negativo de la fuente de tensión, o cátodo) y un electrodo auxiliar externo (que actúa como ánodo), tal como se muestra en la Figura 7.1.4

Figura 7.1.3. Esquema de la realcalinización eletroquimica

Dada la naturaleza de las matrices de base cemento, con su compleja microestructuraconstituida por un entramado poroso conteniendo una fase acuosa rica en iones, éstas se comportan eléctricamente como un conductor, respondiendo a la presencia de un campo eléctrico como si los iones que confinan estuvieran en disolución. Así, los ionespositivos se desplazan hacia el electrodo negativo, mientras los iones negativos lohacen en sentido opuesto.

Además de la aceleración y direccionamiento de los iones, al aplicar un campo eléctrico, también hay que considerar la polarización de las armaduras y las reacciones electródicas: Si el ánodo es un metal poco noble, (por ejemplo el Fe), se oxida, dando lugar a sus especies en disolución. Si por el contrario, es un metal noble, se producela oxidación de especies presentes en el electrolito, por ejemplo formación de Cl2, o la

hidrólisis del agua. En el cátodo, es decir, en la armadura de la estructura, se lleva a cabo la reducción de sus propios óxidos, de especies presentes en el electrolito(oxígeno) o la hidrólisis del agua, originando iones OH-.

Por otra parte, al aplicar un campo eléctrico al hormigón puede tener lugar el fenómeno electrocinético de electroósmosis por el que, dada la carga negativa de las paredes de los poros de las matrices de base cemento, se establece un flujo de líquidodesde el polo positivo al negativo cuya magnitud depende del tipo de matriz, delelectrolito externo y del campo eléctrico aplicado.



Figura 7.1.4. Esquema de funcionamiento de las técnicas de reparación electroquímicas

Así, en este tipo de técnicas, el mecanismo de acción, viene dado por distintos fenómenos: En el caso de la protección catódica, el fundamento del método consiste en situar el potencial de la armadura por debajo del potencial de picadura, es decir, enla zona de inmunidad del diagrama de Pourbaix [9] conforme Figura 7.1.5, lo que seconsigue mediante un flujo de corriente, que se mantiene durante toda la vida de laestructura.

En el caso de la extracción de cloruros, el fundamento del método radica en la eliminación de los agentes agresivos ya que, los iones cloruro, cargados negativamente, son atraídos hacia el electrodo externo (ánodo cargado positivamente) por la acción del campo eléctrico, además del incremento de alcalinidad debido a la reacción catódica.

En el caso de la realcalinización, el objetivo del tratamiento consiste en la restauración de la alcalinidad del hormigón alrededor de las armaduras, de forma que éstas se repasiven, como consecuencia de la hidrólisis del agua en el cátodo y el establecimiento de un flujo electroosmótico que introduce los iones carbonato desde la solución externa hacia la armadura.

Un esquema de los diferentes procesos que tienen lugar al aplicar un campo eléctrico al hormigón, así como el fundamento de cada una de las técnicas se muestra esquemáticamente en la Figura 7.1.6.



Figura 7.1.5. Diagrama de Pourbaix para el hierro

Figura 7.1.6. Representación esquemática de los diferentes procesos que tienen lugar al aplicar un campo eléctrico al hormigón, así como el fundamento de cada una de las técnicas electroquímicas de reparación

Así, aunque el fundamento de actuación sea distinto, estas técnicas presentan muchos aspectos en común, fundamentalmente en lo que respecta a su aplicación, por lo que pueden tratarse de forma conjunta. Las principales diferencias entre ellas radican enla densidad de corriente aplicada y duración del tratamiento, tal como se refleja en la Tabla 7.1.1.

Tabla 7.1.1. Características de las distintas técnicas o métodos electroquímicos

protección catódica

extracción electroquímica de

cloruros

realcalinización electroquímica

polarización de las restauración de la



7.1.2 Aspectos Prácticos Previos al Tratamiento

Antes de proceder a realizar un tratamiento electroquímico, es necesario asegurar que la estructura no está dañada desde un punto de vista estructural. Si lo estuviera, habría que reconsiderar el tratamiento después de acometer una reparación estructural, o sea, no puede tener fisuras, ni armaduras expuestas, todo debe estararreglado previamente.

Si no lo está, hay que llevar a cabo una inspección de preparación al tratamiento, que entre otros debe cubrir los siguientes puntos:

Continuidad eléctrica de las armaduras

Hay que garantizar que existe continuidad eléctrica entre las armaduras. Si quedasen armaduras desconectadas, éstas no estarían protegidas y podrían corroerse dramáticamente por formación de macropilas. Si es necesario, hay que establecer conexiones adicionales entre las armaduras.

Continuidad electrolítica del hormigón

El hormigón debe proporcionar la continuidad electrolítica para el establecimiento del circuito de corriente. Por tanto, no debe tener fisuras de gran tamaño, delaminaciones, coqueras o parches de otras reparaciones (de muy diferente resistencia eléctrica) que darían lugar a un flujo de corriente no uniforme. De existir tales problemas, esnecesario proceder a su reparación antes de comenzar los tratamientos. Además, antes de aplicar cualquiera de estos métodos, es necesario llevar a cabo una limpieza de la superficie de hormigón para eliminar cualquier resto de polvo o grasa.

Espesor del recubrimiento

Es necesario conocer el espesor del recubrimiento así como su uniformidad. Un espesor no uniforme dará lugar a un flujo de corriente igualmente heterogéneo.

Existencia de áridos potencialmente reactivos (reacción árido-álcali)

Dado que estos métodos electroquímicos van a incrementar la alcalinidad del hormigón, podrían activar la reacción árido álcali si los áridos de la matriz son reactivos, sobre todo en el caso de EEC y RAE [10,11]. Por ello, se recomienda elestablecer la potencial reactividad de los áridos y desaconsejar estos tratamientos caso de que resulten reactivos.

Tipo de acero por riesgo de fragilización por hidrógeno

Al actuar la armadura de cátodo, tiene lugar el desprendimiento de hidrógeno por hidrólisis del agua, lo que conlleva riesgo de fragilización del acero, fundamentalmente en el caso de pre y postensado. Por ello, para estos tipos de acero, se desaconseja laaplicación de EEC y RAE. En el caso de PC, la polarización es mucho menor, por lo que se considera que el tratamiento es seguro siempre que el potencial se mantenga más positivo que –900 mV Ag/AgCl [5].

Contenido y distribución de cloruros

En el caso de realizar un tratamiento de EEC, es necesario verificar el contenido ydistribución de los cloruros para establecer el estado inicial de la estructura y determinar posteriormente la eficiencia de la extracción, así como para asegurar que los cloruros no fueron añadidos en el momento del amasado, ya que si éste fuera el caso, se desaconsejaría este tratamiento, recomendándose la utilización de PC [12]. Para ello, se extraerá al menos un testigo y se determinará el perfil de cloruros. Asímismo, se aconseja la realización de una simulación del resultado del tratamiento

detiene la corrosión por

armaduras hasta potencial de inmunidad

eliminación de los agentes agresivos

alcalinidad perdida en el entorno de la

armadura

duración del tratamiento permanente 4 a 10 semanas 1 a 2 semanas

densidad de corriente típica 10 mA/m2 0.8 a 2 A/m2 0.8 a 2 A/m2



con objeto de determinar los parámetros óptimos y la duración del mismo, según el modelo descrito en [13].

Profundidad y distribución de carbonatación

En el caso de realizar un tratamiento de RAE, es necesario determinar la profundidadde carbonatación en varios puntos de la estructura, con el fin de establecer el estado inicial de la misma y determinar posteriormente la eficiencia de la realcalinización.

Ensayo previo (para EEC y RAE)

La eficacia de este tipo de tratamientos depende de las características de la matriz, de la distribución de los perfiles de cloruros y pH y de la densidad de corriente pasada. Otro parámetro determinante, en el caso de EC, es el número de transporte de los iones cloruro [34, 37-39], es decir, la fracción de la carga pasada transportada por ellos.

Conforme progresa el tratamiento, debido a la generación de OH en el cátodo, el nº de transporte de los iones cloruro disminuye, por lo que la eficacia del mismo baja. En loque respecta a la realcalinización, el éxito del tratamiento se postula que se basa en que tenga lugar la electroósmosis, ya que en ese caso tiene lugar la formación de un tampón que impide la carbonatación posterior.

Como ya se ha comentado, estos tratamientos son experimentales, por ello, antes deaplicarlos a toda la estructura, se recomienda realizar una prueba a escala delaboratorio (con un testigo extraído de la misma) o a escala de planta piloto (sobre lapropia estructura en una pequeña superficie), de forma que se pueda establecer ladensidad de corriente apropiada, eficiencia del método para ese tipo concreto de hormigón y tiempo estimado de tratamiento.

De no poderse realizar un experimento previo, existen modelos en la bibliografía que permiten el predecir los perfiles residuales a distintas densidades de carga pasadas así como el tiempo óptimo de tratamiento [13]. El ensayo posterior que establece el criterio de aceptación del tratamiento se detalla en la secuencia.

7.1.3 Ejecución

En la ejecución de estos tratamientos, son parámetros clave el ánodo, el electrolito, la fuente de tensión y/o corriente, el sistema de control y la extensión de las zonas a tratar.

Ánodo

El ánodo debe suministrar la corriente requerida y garantizar una correcta distribución de la misma a lo largo de las armaduras que se van a tratar. En general, el ánodo debe [8] adherirse a la superficie del hormigón, ser aplicable a distintos tipos de superficies (en horizontal, vertical, curva, etc...).

Para cada una de las técnicas, las peculiaridades a considerar son:

Protección catódica

En este caso la instalación es permanente, por tanto los ánodos deben ser durables, no añadir una carga adicional importante y no suponer un cambio en la estética de la estructura.

Los sistemas anódicos pueden ser:

! Por corriente impresa

Una malla ajustada a la superficie de la estructura y cubierta con una capa dematerial cementante. La más utilizada es la de titanio activado: Es muy durable (entre 25-100 años de servicio) y proporciona una densidad de corriente máxima de 100 mA/m2.

Una capa conductora y electroactiva (pintura) cubriendo la superficie. La principalventaja de este tipo de ánodo es que no requiere una capa cementicia adicional y



que se aplica fácilmente para todo tipo de superficies. Proporciona una densidad de corriente máxima de aproximadamente 30 mA/m2 y su vida en servicio podríallegar a ser de hasta 10-15 años [8].

! Por ánodo de sacrificio

Son sistemas mucho más simples. Su principal desventaja radica en el hecho de al presentar el hormigón una resistencia eléctrica elevada, su eficiencia no siempre está garantizada.

Los más utilizados son:

a) Capas termodepositadas por spray de Zn y Al así como de aleaciones de Al. b) Ánodos de sacrificio colocados en orificios practicados a lo largo de la

estructura que posteriormente se cubren con material cementante.

Extracción electroquímica de cloruros y realcalinización

Para la aplicación de estas técnicas o métodos se utiliza corriente impresa, empleandomalla de titanio activado o incluso acero al carbono, que se consume por corrosión en el tratamiento. En este último caso, el hormigón puede quedar manchado por óxido, que luego habrá que limpiar. A diferencia del caso de protección catódica, coninstalación permanente, en este caso los ánodos no se cubren con una capa dematerial cementante, sino que se introducen en un electrolito.

En el caso de EEC, el electrolito suele ser agua del grifo o disolución alcalina, mientras en realcalinización se utiliza una disolución 1 M de Na2CO3. Este electrolito puede

estar impregnando pulpa de celulosa, que se deposita en la superficie medianteproyección, o directamente en “piscinas” selladas a la superficie del hormigón.

Fuentes de tensión/corriente

En este tipo de tratamientos, la corriente eléctrica se suministra normalmentemediante transformadores, que permiten, a partir de corriente alterna de red, obtenercorriente continua a bajo voltaje. Es importante un sistema de control que permitamantener constante la corriente suministrada (diferente dependiendo del tratamiento)durante largos periodos de tiempo. Recientemente, para el caso de protección catódica se están utilizando fuentes de energía solar o eólica.

7.1.4 Sistemas de control

El sistema de control de PC es diferente del de EEC y RAE debido a tratarse de unsistema permanente que queda incorporado a la estructura. Así, se tratarán por separado estos dos grupos de métodos:

Protección catódica

Durante la aplicación de protección catódica, es necesario un sistema de control que asegure una protección suficiente evitando la sobreprotección. Para ello, se deben realizan medidas periódicas de potencial de las armaduras con respecto a electrodosde referencia que se embeben en el hormigón en el momento de instalación del sistema. Los electrodos más utilizados son el de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl/KCl-0.5 M) dióxido de manganeso (Mn/MnO2/KOH-0.5 M). El control también puede

llevarse a cabo mediante testigos de despolarización, normalmente de titanio activado o grafito [5].

El criterio de control más utilizado es llamado “de despolarización” (amortiguamiento de la corriente): las condiciones de protección se cumplen si se mide una caída depotencial de al menos 100 mV, a partir del potencial de desconexión instantánea, en un periodo entre 4 y 24 horas [2,5]. El potencial de desconexión se mide entre 0.1 y 1segundos después de desconectar la corriente de protección.

En algunos casos, como en zonas sumergidas o en carrera de marea, puede ser másconveniente adoptar un criterio de potenciales absolutos. Así, la estructura estaríaprotegida cuando el potencial es más negativo de –720 mV con respecto a Ag/AgCl



[5]. Para evitar sobreprotección, el potencial no debería bajar de –1100 mV Ag/AgCl para armaduras ordinarias o de –900 mV para acero de pretensado. Una despolarización mayor de 250mV es indicativa de sobreprotección [5]. Estas condiciones se resumen en la Tabla 7.1.2.

Tabla 7.1.2. Criterios de potenciales de protección y límites en PC

Extracción de Cloruros y Realcalinización

Durante la aplicación de estos tratamientos es necesario llevar un control del sistema para garantizar los resultados deseados. Así, es necesario asegurar en todo momento la presencia de electrolito, o la suficiente humedad en la pulpa de celulosa paragarantizar la conexión eléctrica del sistema. Asimismo, es necesario un control sobre la densidad de corriente aplicada (indicativa de posibles fugas de líquido, cortocircuitos, etc) y el aseguramiento de que el potencial necesario para suministrarlano implica riesgos para los trabajadores.

7.1.5 Extensión de las zonas a tratar

Para este tipo de tratamientos, se denomina “zona” la parte de la estructura con su propio sistema anódico, fuente de tensión/corrriente y sistema de control. Cuanto menores son las zonas, más sencillo se hace el sistema de control y la comprobación de la ausencia de cortocircuitos. Además, si en una estructura existen partes que necesitan diferentes densidades de corriente o con diferencias importantes deresistividad, se dividen en zonas separadas.

En Extracción de cloruros y Realcalinización, como norma general, no se recomienda que las zonas tengan una extensión mayor de 100 m2. (Foto 7.1.1)

Foto 7.1.1. Extracción de cloruros: aplicación del electrólito sobre la malla metálica (STAP)

7.1.6 Finalización del tratamiento: criterios de aceptación

Acero ordinario Acero de pretensado

Potencial típico de protección

–720 mV (Ag/AgCl) –720 mV (Ag/AgCl)

Potencial límite –1100 mV (Ag/AgCl) –900 mV (Ag/AgCl)



Como ya se ha comentado, la protección catódica es un tratamiento permanente que queda integrado en la estructura hasta el fin de servicio de la misma. Sin embargo, laEEC y RAE son tratamientos puntuales que finalizan cuando se han alcanzado losobjetivos del mismo. A este respecto cabe señalar que dada la novedad de este tipo de métodos se pueden considerar en cierto sentido como métodos experimentales, y sobre ellos se sigue investigando para establecer los parámetros óptimos, así como los adecuados criterios de aceptación.

En el caso de EEC, no existen normas que fijen los criterios de aceptación. Por tanto, los mismos serán determinados por el propietario de la estructura conjuntamente con el responsable de la aplicación del tratamiento. En principio, el proceso de EC terminaría cuando los cloruros residuales, analizados sobre testigos tomados aintervalos regulares, estén dentro de límites aceptables, que según las normas vigentes en la actualidad deberían ser inferiores al 0.4%, en peso de cemento. Hay que señalar que dado que la eficacia del tratamiento disminuye conforme éste progresa, llega un punto en el que por más tiempo que se esté aplicando el campo eléctrico la concentración de cloruros no disminuye. Si los perfiles residuales resultantes no son satisfactorios para la paralización de la corrosión, es necesario esperar hasta redistribución de los iones en la matriz y aplicar una segunda etapa de extracción.

En cuanto a la realcalinización, el borrador de la CEN publicado en el 2000 señala como criterio de aceptación y finalización del tratamiento el paso de una carga total de 200 A h/m2 [7]. Sin embargo, varios autores señalan que esa cantidad de carga pasada puede ser insuficiente para según qué hormigones [14-16], con lo que ese criterio sin más no sería aplicable. El criterio más comúnmente utilizado es el de la toma de testigos y determinación del frente de carbonatación residual, mediante spray de fenoftaleína (cambio de color a pH 9). Algunos autores [14] señalan asimismo que es más apropiado el uso de Timolftaleína, cuyo cambio de pH tiene lugar en los alrededores de 10.

Es decir, en EEC y RAE, la base para detener el tratamiento la dará los resultados que arrojen los ensayos de cloruros y pH en testigos sacados después del proceso.

Otro criterio de aceptación que se puede adoptar, tanto para EEC como para RAE, es el de asegurar la repasivación de las armaduras mediante la realización de mapas de potencial o medida de la velocidad de corrosión in situ mediante la técnica de resistencia de polarización. Sin embargo, para este tipo de medidas después de EEC o RA, es necesario interpretar los resultados obtenidos de forma muy cuidadosa, ya queinicialmente las armaduras se encuentran muy polarizadas, y la despolarización tiene lugar lentamente [17-19], con lo que a tiempos cortos (incluso hasta varios meses después) los valores absolutos obtenidos no deben interpretarse de la misma formaque en una estructura no tratada.

7.1.7 Durabilidad

El concepto de durabilidad del tratamiento aplica a EEC y RA, al ser la PC un sistemapermanente integrado en la propia estructura, con lo que su durabilidad, si se lleva acabo un control adecuado, es el de la vida de la estructura.

La durabilidad de un tratamiento de extracción de cloruros y RA depende del porcentaje remanente de cloruros que quedaron en la estructura después del tratamiento, así como el pH final alcanzado en la fase acuosa de los poros del hormigón. Si el contenido de cloruros quedó por debajo del nivel crítico, incluso después de re-distribución de los cloruros remanentes, y se aplican posteriormente tratamientos que impidan o retarden la nueva penetración del cloruros (tratamientos hidrofóbicos, por ejemplo), la durabilidad de este tipo de método se estima superior a 10 años (dado que estos métodos son bastante nuevos, no existen casosdocumentados y seguidos posteriormente de aplicaciones superiores a este periodo detiempo). En lo que respecta a la realcalinización, al igual que en la EC, no se dispone de datos más allá de unos 10 años después de aplicación de los tratamientos, pudiéndose decir que en general estos tratamientos son durables [20]. En el caso deRA, la durabilidad del tratamiento depende del tipo de cemento [15], siendo menos



durable para cementos con adiciones.

En cualquier caso, se recomienda proteger adicionalmente la estructura (pinturas) yllevar a cabo inspecciones periódicas de la misma (mediante medida de la velocidad de corrosión o la realización de mapas de potencial) después del tratamiento y repetir el mismo cuando de nuevo se tengan valores de corrosión activa de las armaduras.

7.1.8 Ejemplos de casos reales

Figura 7.1.7. Perfil de cloruro durante el tratamiento

En la bibliografía se pueden encontrar varios casos de aplicación de estas técnicas a estructuras en servicio. La bibliografía más abundante corresponde a protección catódica [21-29], encontrándose aplicaciones a puentes, túneles, edificios, suelos, etc. Con respecto a EC, se pueden encontrar ejemplos de aplicación en [17, 30-32]. En [17] y [32], se encuentran además aplicaciones del método de realcalinización.

El proceso de extracción de cloruros debe darse por concluido cuando se alcanza la reducción requerida para el contenido de cloruros en el hormigón. En la Figura 7.1.7 presentase los perfiles de cloruros obtenidos por Bennett y Schue [8] en una columnade puente.

7.1.9 Efectos secundarios

También en este apartado es necesario hacer mención especial al caso de la protección catódica, ya que la degradación del hormigón por efecto de la misma es muy rara. Sin embargo, y potencialmente, los efectos secundarios que hay queconsiderar son los mismos que para el caso de EC y RA, y que se señalan a continuación:

Reacción Árido-Álcali

Como ya se ha comentado en el apartado de aspectos a tener en cuenta antes decomenzar el tratamiento, dado que estos métodos electroquímicos van a incrementar la alcalinidad del hormigón, podrían activar la reacción árido álcali si los áridos de la matriz son reactivos. El mayor peligro tiene lugar en el caso de EEC, ya que elhormigón de partida es alcalino, y sobre ese umbral se está aumentando la cantidad de álcalis.

En el caso de RA, el riesgo es menor ya que se parte de hormigón carbonatado. Algunos estudios [33] han mostrado que un hormigón con áridos expansivos totalmente carbonatado y posteriormente sometido a RA expandía menos que el mismo hormigón no carbonatado tomado como referencia. En cualquier caso, se recomienda el establecer la potencial reactividad de los áridos y desaconsejar estos tratamientos caso de que resulten reactivos.

Fragilización por hidrógeno



Como ya se ha comentado en los puntos a considerar antes del tratamiento, al actuarla armadura de cátodo, tiene lugar el desprendimiento de hidrógeno por hidrólisis delagua, lo que conlleva riesgo de fragilización del acero, fundamentalmente en el caso de pre y postensado.

Por ello, para estos tipos de acero, se desaconseja la aplicación de EEC y RA. En elcaso de PC, la polarización es mucho menor, por lo que se considera que el tratamiento es seguro siempre que el potencial se mantenga más positivo que –900mV Ag/AgCl [5].

Degradación del hormigón por ataque ácido

En la reacción anódica se produce acidificación del electrolito. Este ácido reacciona conlas especies alcalinas de la superficie del hormigón. En PC, dadas las bajas densidades de corriente empleadas, éste problema es normalmente despreciable. En EEC y RA, si después de retirar el dispositivo se aprecia un ataque de la superficie del hormigón, se recomienda protegerla mediante algún recubrimiento superficial apropiado.

Pérdida de adherencia hormigón/armadura

A potenciales muy negativos, como en el caso de EC y RA, tiene lugardesprendimiento de H2, con la posible consecuencia de pérdida de adherencia entre laarmadura y el hormigón [21]. En [35], se estudió la pérdida de adherencia en función de la densidad de carga pasada, entre 600 y 5000 Ah/m2 de acero, encontrando unareducción significativa de la adherencia, aunque con resultados contradictorios aelevadas densidades de carga pasadas.

Cambios microestructurales en la matriz de hormigón

El paso de corriente a través del hormigón implica el movimiento de las especiesiónicas contenidas en la fase acuosa de los poros, con la consiguiente perturbación delos equilibrios sólido-líquido de la matriz. Por ello, este tipo de tratamientos(fundamentalmente EC y RA) inducen un incremento en la porosidad total delhormigón, así como un cambio en la distribución de tamaño de poros [36].

Este efecto no ha sido evaluado para las pequeñas densidades de corrientecorrespondientes a PC.

7.1.10 Costos

El establecer o determinar el coste de un determinado tratamiento involucra grancantidad de parámetros, de forma que dar una indicación resulta bastante arriesgado, ya que además en cada país dependerá de la disponibilidad, adecuación, etc...nacionales.

Como guía orientativa, recalcando una vez más que debe ser tomada como una simple indicación, en [8] se recogen los siguientes costes: protección catódica por pintura conductora: 100 euros por metro cuadrado; protección catódica con malla de titanio y recubrimiento de base cemento, entre 200 y 300 euros por metro cuadrado, la EECsobre 150 euros por metro cuadrado y la RA alrededor de 100 euros por metrocuadrado.

La reparación convencional se puede considerar enmarcada en el rango entre 50 y 500euros por metro cuadrado.

7.2 REVESTIMIENTOS SOBRE LAS ARMADURAS

Las armaduras internas en las estructuras de hormigón podrán ser protegidas contra la corrosión, por aplicación de revestimientos en su superficie. Estos pueden ser de metalesmás resistentes a la corrosión que el acero, como es el caso del zinc, o a través de revestimientos orgánicos a base, por ejemplo, de resinas epóxicas. En primer caso, el zinc, además de la acción de barrera, proporciona todavía la protección catódica delacero, cuando el revestimiento se damnifica y el acero queda localmente expuesto.



Las armaduras revestidas con resinas epóxicas fueron utilizadas por la primera vez en un puente en los EUA. Durante los años 70 apenas las armaduras más expuestas eranrevestidas con resinas epóxicas, pero a partir de los años 80 se pasó a aplicar elrevestimiento en todas las armaduras del elemento estructural, para evitar la ocurrenciade corrosiones intensas en locales donde se verificava rotura del revestimiento.

Las armaduras galvanizadas, mientras tanto, comenzaron a ser utilizadas en lasestructuras de hormigón armado desde los años 30, cuando expuestas a ambientes agresivos [40].

7.2.1 Armaduras galvanizadas

La galvanización puede ser obtenida por inmersión de las barras de acero en un baño de zinc fundido a cerca de 450ºC. En la superficie del acero se forma un revestimientocompuesto por camadas de liga zinc-hierro (Zn-Fe) de diferente composición, como consecuencia de la reacción entre estos dos materiales. La proporción de hierro vadiminuyendo, siendo la camada exterior del revestimiento constituido apenas por zinc.

Los productos protectores del zinc que se forman en el hormigón resultan de lareacción del zinc con la solución intersticial alcalina existente en la red de poros del hormigón, formando hidrozincato de calcio, com liberación de hidrógeno, H2:

2Zn+Ca(OH)2+6H2O→Ca[Zn(OH)3]2.2H2O+2H2

La formación de este compuesto consume cerca de 10 µm de zinc de la camadaexterior del revestimiento. Las camadas de zinc puro (camadas más externas) originan la formación de películas de productos de corrosión más protectoras de que lascamadas más interiores constituidas por liga Zn-Fe.

La velocidad de corrosión del acero galvanizado en el hormigón carbonatado, es muy inferior a la del acero no galvanizado. Por otro lado, los productos de corrosión del zinc son menos expansivos y ligeramente más solubles en el hormigón que los óxidos de hierro, pudiendo entonces difundirse y alejarse de la interface metal/hormigón, reduciendo así la tendencia de fisuración del hormigón.

Si el hormigón se encuentra contaminado com iones cloruro, las armaduras galvanizadas presentan también mejor comportamiento, pués la concentración de cloruro necesaria para que ocurra la despasivación del zinc es 4 a 5 veces superior a la del acero. Por otro lado, cuando el revestimiento queda parcialmente destruido, laszonas remanescentes actúan como ánodos de sacrificio y protegen el acero catódicamente, retardando su corrosión.

Ejecución

El espesor total del revestimiento necesario para garantizar la protección del acero de las armaduras depende del medio agresivo de exposición. De cualquier manera, nodeberá ser inferior a 100 µm, para permitir la formación de la película de pasivación acosta de la camada de zinc, ni superior a 200 µm para no poner en detrimento la adherencia del revestimiento.

Existe ya normalización para armaduras galvanizadas en diversos países, como en los EUA [41,42].

Aspectos a Considerar

El uso de sistemas mixtos de armaduras galvanizadas y no galvanizadas exige que lasmismas se encuentren eléctricamente aisladas. En las zonas de corte, doblado y soldadura debe garantirse la reposición del revestimiento.

Nótese que la presencia de un elevado contenido de álcalis en el hormigón puedecomprometer la formación de la película protectora en la superficie del zinc durante lahidratación del cemento.

Variaciones bruscas en la humedad del hormigón pueden afectar negativamente elproceso de pasivación de las armaduras galvanizadas, por lo que se recomienda una cura conveniente del hormigón.



La liberación de hidrógeno que acompaña la formación de los óxidos de zinc y de los zincatos en el inicio de la hidratación del cemento en el hormigón, reduce temporalmente la adherencia entre el hormigón y el acero galvanizado, aunque a largo plazo, puedan alcanzarse valores inclusive superiores a los que son alcanzados con lasbarras de acero no galvanizado.

7.2.2 Armaduras revestidas con resinas epóxicas

La aplicación de los revestimientos a base de resinas epóxicas en las armaduras de acero puede ser efectuada de determinadas formas: por pintura, o inmersión utilizando resinas líquidas, por pasaje del acero pre-calentado en un lecho fluidificado de resinas em polvo, las cuales se funden en contacto com el metal, o por pinturaelectrostática con resinas em polvo. Estos revestimientos generalmente presentan buena resistencia química en medio alcalino.

Los revestimientos a base de resinas epóxicas cuando aplicados al acero forman una película que actúa como barrera, siendo especialmente impermeables a los iones cloruro. Cuando se encuentran en perfectas condiciones estos revestimientospresentan una buena capacidad de protección de las armaduras en hormigones fisurados.

Ejecución

El espesor de estos revestimientos deberá situarse entre 180 µm y 300 µm, de modo a no comprometer su flexibilidad y garantir una protección eficaz de las armaduras. Espesores inferiores a 250µm no afectan la adherencia al hormigón, pero valores superiores pueden llevar a reducciones de 60%.

La resistencia de los revestimientos obtenidos a partir de resinas sólidas es superior a la de los obtenidos a partir de resinas líquidas, siendo ambos estables hasta temperaturas de 200ºC.

Existe normalización para estas armaduras, citando Inglaterra [43] y en los EUA [44].


El revestimiento deberá presentarse continuo y sin poros, fisuras u otros daños, pues la ocurrencia de estas anomalías promueve la formación de macrocélulas de corrosión en el hormigón expuesto a ambientes agresivos, resultando así en el aparecimiento prematuro de la corrosión.

Foto 7.2.1. Corrosión debido a la ruptura del filme de resina de una armadura

(Midwest Galvanizing Group Inc.)

De este modo son necesarios cuidados especiales en la aplicación del revestimiento, en el posterior manoseo de las armaduras revestidas y en la colocación del hormigón, por lo que en estructuras pre-fabricadas podrá esperarse un buen desempeño de estos revestimientos.



En la Foto 7.2.1 se verifica la ocurrencia de corrosión debido a la ruptura del filme deresina, en consecuencia del doblado efectuada en obra.

El uso de los revestimientos a base de resinas epóxicas inviabiliza la aplicación posterior de tratamientos electroquímicos.

7.2.3 Comparación entre revestimientos galvanizados y epóxicos

En la Tabla 7.2.1 se presentan algunos aspectos comparativos entre los revestimientosutilizados en las armaduras de acero en el hormigón [44].

Tabla 7.2.1. Comparación entre los revestimientos aplicados en las armaduras de acero

7.3 ARMADURAS ESPECIALES

Las armaduras especiales que vienen utilizándose son de acero inoxidável o de plástico reforzado con fibras. Las armaduras de acero inox presentan mayor resistencia a lacorrosión que las de acero corriente, mientras que las armaduras de plástico reforzado con fibras no se corroen ni por la acción de la carbonatación ni de los cloruros.

El uso de armaduras de plástico reforzado con fibras presenta algunas dificultades, comopor ejemplo en lo referente al nivel del dimensionamiento estructural, por las dificultadesasociadas al doblado de las barras.

El estudio de la aplicación de los aceros inoxidables en el hormigón tuvo un apreciable desarrollo en el inicio de los años 80, en Japón y Europa, y en los EUA en la década de90. En el Reino Unido, Italia, Dinamarca y Alemania, los aceros inox más utilizados sondel tipo ASI 304 y 316, que se encuentran disponibles en diferentes diámetros que pueden ir incluso hasta 40 mm.

Existen ya varias estructuras en diversos países donde fueron aplicadas armaduras deacero inox.: puentes, parques de estacionamiento y estructuras junto a costas marítimas.

EL estudio del uso de armaduras de plástico reforzado con fibras en el hormigón tuvoinicio en los años 90, habiendo ya barras disponibles en el mercado, en algunos países como Inglaterra y los EUA. En los años 90 su uso se extendió en EUA, Canadá y Japón. Europa, mientras tanto, mantiene el liderazgo en el desarrollo de estos materiales,presentando también un mayor número de aplicaciones prácticas.

TIPO GALVANIZACIÓN RESINAS EPÓXICAS Influencia en el acero Ninguna Ninguna Temperaturas Extremas

Soporta los 200-300ºC sin daños Tolera los 200ºC, aunque arriba de los 100ºC pueden ocurrir problemas de adherencia hormigón/acero

Ligación al hormigón Desenvolvimiento más tardío en los tiempos iniciales pero en el final acaba siendo igual a la del acero no revestido

Reducción en media de 15% en relación al acero no revestido; Pueden originar pérdidas de adherencia en cargas inferiores.

En el hormigón carbonatado

Benéfico No existen referencias de grandes problemas en su aplicación

En el hormigón Contaminado con cloruro

Cloruro adicionados al hormigón: reducción del tiempo de servicio debido a la formación de picadas; Cloruro del exterior: contenidos superiores a 1%-1.5% en relación al cemento pueden ser perjudicales si el hormigón sufre períodos cíclicos de humedecimiento

Resisten bien a los iones cloruros (si no se encuentran excesivamente damnificados); Hay algunos registros de experiencias muy negativas

En el hormigón fisurado

Velocidad de corrosión acelerada em fisuras de abertura superior a 0.3 mm (dependiendo del espesor del recubrimiento)

Reducción del peligro de corrosión (si no se encuentra damnificado)



7.3.1 Armaduras de acero inoxidable

Aunque este tipo de armaduras es sensible a la corrosión localizada, promovida pela acción de los iones cloruro, presenta un contenido crítico de cloruro que puede ser 2 a 8 veces superior al del acero común. En la Tabla 6.4.1.1 se presentan los contenidoscríticos de cloruro para los diferentes tipos de acero inox [45].

Por este motivo, el uso de armaduras de acero inoxidable puede constituir un atractivomedio de prevención de la corrosión en las estructuras de hormigón armado, esencialmente cuando expuestas a ambientes bastante agresivos. Incluso después de iniciada la corrosión, la fisuración y delaminación del recubrimiento no es muy significativa, debido a la corrosión desenvuelta ser del tipo localizada (por pites) y por tanto, con volumen reducido de productos de oxidación.

Ejecución

En el hormigón son generalmente utilizadas armaduras de acero inoxidable del tipo austenítico, ferrítico y austenítico-ferrítico. El acero inoxidable es usualmente usado, como medida preventiva, en zonas localizadas de las estructuras de hormigón armado, cuando sujetas a elevadas condiciones de agresividad.

Los aceros austeníticos son los que presentan mejor comportamiento: los aceros ferríticos, más económicos, pueden ser adecuados en situaciones de menor agresividad. La evaluación de la resistencia a corrosión puede ser realizada por medio del número equivalente de la resistencia a corrosión por pites, PRE, pudiendo ser determinado por la ecuación:

PRE = %Cr + 3.3%Mo + 16%N

Tabla 7.3.1. Contenido crítico para los aceros inox en comparación con otros

Mientras mayor el numero PRE, más resistente a corrosión será el acero inox, pero también más elevado será su costo.

Segundo Neuhart [46], los tipos de acero inox más adecuados para las diferentes condiciones de exposición son los indicados en la Tabla 7.3.2.

Tabla 7.3.2. Tipos de acero inox más adecuados para las diferentes condiciones de exposición

TIPO DE ACERO COMPOSICIÓN

QUÍMICA (%)

CONTENIDO DE CLORURO

(em % másica de cemento)

MEJORIA EN LA RESISTENCIA A LA

CORROSIÓN RELATIVA AL ACERO DE CONSTRUCCIÓN

405 FERRÍTICO 13Cr0.07Ni0.09Mo0.36Mn 1.0 > 2 veces

430 FERRÍTICO 17Cr0.18Ni0.17Mo0.39Mn 1.9 > 4 veces

302 AUSTENÍTICO 18Cr8.8Ni0.18Mo0.78Mn 1.0-1.9 > 2 veces

304 AUSTENÍTICO 18Cr8Ni 3.5-5.0 > 8 veces

SOLDADO 304 18Cr8Ni 1.0-2.0 > 2 veces

315 AUSTENÍTICO 17Cr10.1Ni1.4Mo1.6Mn > 3.2 > 8 veces

316 AUTENÍTICO 18Cr10Ni3Mo 3.5-5.0 > 8 veces

SOLDADO 316 18Cr10Ni3Mo 1.2-2.0 > 2 veces

316 AUSTENÍTICO

17Cr12Ni2.1Mo1.9Mn > 3.2 > 8 veces

Clase resistencia X

Clase resistencia Y

Clase resistencia Z



Niveles de corrosión:

A – medio salino ligero y moderado;

B – medio altamente salino, área de hielo/deshielo;

C – instalaciones costeras, frecuentemente expuestas al agua del mar;

D – instalaciones costeras, zona de salpicadas y de marea, severa exposición al agua del mar.

Niveles de resistencia: X – tensión de cedencia: 207-380 MPa;

Y – tensión de cedencia: 380-621 MPa;

Z – tensión de cedencia: >621 MPa.

O Reino Unido [47] y los EUA [48] poseen normas donde se presentan lascaracterísticas a exigir a los aceros inox para el hormigón armado, entre ellas: composición química, comportamiento mecánico y resistencia a la corrosión.


Las armaduras inox pueden ser usadas en conjunto con las armaduras corrientes,aplicando los aceros inox en los estribos, cintas o armaduras principales más expuestas de ciertos elementos. En situaciones de exposición en las que el acero no ligado (acero carbono) inicie procesos de corrosión, la presencia de acero inox puede acelerar la corrosión, del acero no ligado.

La soldadura debilita la resistencia a la corrosión de los aceros inox, como se observa en la Figura 7.3.1[49].

Figura 7.3.1. Variación del potencial de picadura con el contenido de cloruro para los aceros inox AISI 304 y

316.

7.3.2 Armaduras de plástico reforzado con fibras, FRP

Las armaduras de plástico reforzado con fibras son en general fabricadas por

Nivel de corrosión A 304L 304LN, AISI240,

316LN 316LN, AISI450,

AISI240

Nivel de corrosión B 316L 304LN, 316LN,

AISI240 318, AISI450

Nivel de corrosión C 316L, 317L 316LN, 317L/M/N,

AISI209 AISI318, AISI209

Nivel de corrosión D 316L, 317L 318, 316LN,

317L/M/N 318, AISI209,

Super duplex



extrusión, donde las fibras son sumergidas en una matriz polimérica y posteriormente moldadas, otorgando así su forma final. No son corroídas por la acción de los iones cloruro ni por reducciones del pH resultante de la carbonatación del hormigón.

Ejecución

La matriz polimérica puede ser de uno de los siguientes tipos:

Matriz Polimérica Termoendurecida (poliéster, viniléster ou epóxica), aplicada con una viscosidad baja, posibilitando el envolvimiento completo de las fibras sin que seanecesario recorrer a altas temperaturas o a altas presiones;

Tabla 7.3.3. Comparación das propriedades mecânicas das armaduras FRP com as armaduras de acero carbono. Nota: N/D – No disponible

Matriz Polimérica Termoplástica (nylon y PET), que presenta mayor viscosidad dificultando así el envolvimiento de las fibras continuas sin que se recurra a técnicas específicas de producción. Mientras tanto, esta matriz tiene la ventaja de poseer elevada resistencia al impacto, elevada resistencia a la rotura, así como permitir el almacenamiento por elevados períodos desde que debidamente protegida de humedad.

Las fibras más utilizadas son las de vidrio, de carbono y de aramida, dando origen a los compuestos a seguir indicados:

! Plásticos reforzados con fibras de vidrio, GFRP; ! Plásticos reforzados con fibras de carbono, CFRP; ! Plásticos reforzados con fibras de aramida, AFRP.

El desempeño de estos materiales compuestos es afectado esencialmente por los siguientes factores: orientación, largo, forma y composición de las fibras, propiedades mecánicas de la matriz (resinas) y adherencia entre las fibras y la matriz polimérica.

En la Tabla 7.3.3 se presentan algunas características mecánicas de estas armaduras, determinadas en la dirección longitudinal. La variación de estas características resulta del mayor o menor volumen de fibras, del diámetro y del sistema de garras usado en el ensayo [50].

En la Foto 7.3.1 se presentan diversas armaduras de FRP utilizadas en la construcción civil.


El modo de producción de estas armaduras resulta en una superficie lisa que impide una boa adherencia al hormigón envolvente. Siendo así, se tornan necesarios medios adicionales para mejorar la ligación entre estos dos materiales [51], lo que puede seralcanzado por impregnación de arena por enrolamiento helicoidal o por nervuras

Propiedades Armaduras de Acero (barras)

Acero

cables

GFRP

barras

GFRP

cables

CFRP

cables

AFRP

cables

Resistencia a Tracción, MPa 483-690 1379-

1862 517-1207 1379-1724

165-2410

1200-2068

Tensión de Cedencia, MPa 276-414 1034-

1396 NO APLICABLE

Módulo Elasticidad,

GPa 200 186-200 41-55 48-62 152-165 50-74

Deformación Límite

mm/mm >0.10 >0.04 0.035-

0.05 0.03-0.045

0.01-0.015

0.02-0.026

Resistencia a Compresión,

MPa 276-414 N/D 310-482 N/D N/D N/D

Coeficiente de Dilatación

Térmico (10-

6/C) (10-6/F)

11.7 6.5

11.7 6.5

9.9 5.5

9.9 5.5

0.0 0.0

-0.1 -0.5

Densidad 7.9 7.9 1.5-2.0 2.4 1.5-1.6 1.25



moldadas. Es fundamental pues, que la resina presente buenas propiedadesmecánicas.

Foto 7.3.1. Armaduras FRP (MBT)

Relativamente a las armaduras de acero, las de FRP presentan las siguientesvantagens: ! Elevada relación resistencia/densidad; ! Excelente resistencia a corrosión; ! Excelente resistencia a fatiga (CFRP y AFRP); ! Bajo coeficiente de dilatación térmica linear.

Como desventajas se pueden citar:

! Elevado costo (CFRP y AFRP); ! Baja extensión en la ruptura; ! Elevada relación entre la resistencia axial y transversal; ! Baja resistencia a los álcalis (AFRP y en especial GFRP).

7.4 INHIBIDORES DE CORROSIÓN

Inhibidor de corrosión en el hormigón es un compuesto químico, líquido o en polvo que, cuando introducido en el hormigón en cantidades reducidas puede evitar o disminuir la corrosión de las armaduras, sin afectar negativamente las propiedades físicas del hormigón ni su microestructura.



Estos productos fueron estudiados inicialmente para ser añadidos al hormigón comoaditivos, pero recientemente otros productos han venido a ser desarrollados paraaplicación directa en la superficie del hormigón endurecido, con capacidad de migración para el interior conforme Figura 7.4.1.

Figura 7.4.1. Aplicación de los inhibidores por migración en el hormigón endurecido (MBT)

Los inhibidores de corrosión pueden ser de naturaleza orgánica e inorgánica, siendogeneralmente clasificados de acuerdo con su función:

! inhibidores catódicos: evitan que las reacciones catódicas ocurran;

! inhibidores anódicos: permiten reducir la velocidad de la reacción anódica, reaccionando con los productos de corrosión, formando un revestimiento protector a lasuperficie del acero;

! inhibidores mixtos: poseen efecto barrera, actuando así en las dos reacciones. Eluso de estos productos es especialmente ventajoso en el hormigón por formar unacamada adsorbida, bajo la cual ejercen su acción. Son esencialmente compuestosorgánicos de tipo aminas.

Como inhibidores inorgánicos pueden citarse el nitrito de sodio, nitrito de calcio, cromatode potasio, molibdato de sodio, cloruro estañoso y más recientemente el fluorofosfato de sodio. En los orgánicos se consideran las aminas, ésteres solubles en agua, benzoato de sodio, formaldehído y los ácidos carboxílicos solubles en agua.

El nitrito de calcio es comercializado como inhibidor preventivo de la corrosión en el hormigón desde 1970, y ha sido utilizado principalmente en los EUA, Japón y el Medio Oriente con buenos resultados. En Europa, su uso ha sido muy limitado debido a latoxicidad de los nitritos y a la existencia de legislación ambiental que los prohíbe.

El estudio y aplicación de los inhibidores de corrosión por migración se desarrolló principalmente durante los años 90, y han sido utilizados apenas en algunos países deEuropa, tales como Dinamarca.


El uso de estos productos debe ser hecho con cautela, pues además de poder provocar alteraciones físicas y mecánicas en el hormigón, pueden todavía acelerar el mecanismode la corrosión si no son utilizados en la proporción adecuada. Por otro lado, su eficacia alargo plazo no se encuentra, para muchos de ellos, comprobada.

Los inhibidores deberán ser compatibles con el ambiente.

Muchos de los inhibidores comerciales, en particular los orgánicos, son mezclas de



productos, por lo que la acción en el mecanismo de la corrosión puede ser múltiple y en general difícil de identificar.

Evaluación

En lo referente a la evaluación de la eficacia de la acción inhibidora de la corrosión en el hormigón de estos productos, diversos métodos de ensayo electroquímico y de carácterno destructivo pueden ser utilizados, entre ellos: medida de la evolución del potencial de corrosión y de la velocidad de corrosión por resistencia de polarización.

7.4.1 Inhibidores inorgánicos

Los inhibidores talvez más estudiados, desde la década del 50, son los nitritos, los cuales pueden ser clasificados como inhibidores anódicos debido a sus propiedadesoxidantes. Son en general usados con aditivos, estabilizando la película pasiva deacuerdo con las reacciones:

2Fe2++2OH-+2NO2-→2NO+Fe2O3+H2O

Fe2++OH-+NO2-→NO+γFeOOH

Esta película pasiva actúa en el sentido de aumentar el valor crítico de la cantidad de cloruro necesaria para iniciar la corrosión. El nitrito de calcio es particularmente activo en presencia de iones cloruro en el hormigón, teniendo inclusive la ventaja de no tener influencia significativa en la resistencia mecánica del hormigón.

Para aplicación superficial en el hormigón endurecido, el inhibidor inorgánico que viene siendo más estudiado es el monofluorfosfato (Na2PO3F), MFP. Este producto actúa por

impregnación en el hormigón endurecido, no debiendo ser aplicado en temperaturas bajas. Es adsorbido en la superficie de las armaduras, actuando en las reaccionesanódica y catódica, por efecto de barrera.

Ejecución

De la mayoría de los estudios efectuados se concluye que existe una razón críticaentre la concentración de cloruro y la concentración de nitritos, arriba de la cual la cantidad de inhibidor es insuficiente para evitar el inicio de la corrosión. Para algunos investigadores esta razón se encuentra entre los siguientes valores:

! 0.7 y 1: Andrade [52]

! 1.5 (razón crítica media): Berke[53]

El MFP es un producto todavía en fase de estudio, desconociéndose las concentraciones necesarias de inhibidor en el hormigón para que haya inhibición de la corrosión, bajo la acción de cloruro o bajo la acción de la carbonatación, aunque una relación molar [MFP]/[Cl-]=1.0 haya sido considerada.

En bases de hormigón más denso la aplicación de este producto puede exigir suaplicación en dos manos con intervalos de tiempo de algunas horas entre las mismas.El rendimiento debe ser criteriosamente cumplido obedeciendo los documentostécnicos y recomendaciones del fabricante, de forma a colocar la cantidad de productonecesaria para su progresión y concentración en el hormigón.


El uso de concentraciones insuficientes de nitritos puede provocar un efecto contrarioal pretendido, o sea, puede acelerar la corrosión específicamente en las zonas dondeel hormigón se encuentra fisurado.

Los nitritos de sodio y de potasio pueden causar pérdidas de resistencia a compresión del hormigón de 20% a 40%, cuando usados en dosificaciones de 2% a 6%.

El MFP no debe ser utilizado como aditivo pues reacciona con el agua dando flúor y fosfato u ortofosfato, lo que afecta la pega del cemento. Por otro lado no se conoce sucomportamiento a largo plazo. Son desconocidas también las limitaciones que el



producto tiene en impregnar el hormigón endurecido.

7.4.2 Inhibidores orgánicos

Estos productos actúan esencialmente por adsorción en la superficie del acero, formando así una película protectora que inhibe las reacciones anódica y catódica. Esta adsorción es debida a las características polares de los compuestos orgánicos utilizados. El filme orgánico repele las soluciones acuosas (propiedad hidrofóbica), estableciendo una barrera a los ataques químicos y electroquímicos en la superficie del acero, conforme Figura 7.4.2.

Figura 7.4.2. Película protetora en la superficie del acero (MBT)

Ejecución

La eficiencia de este tipo de productos relativamente a la inhibición de la corrosión, depende del espesor de película formado: mientras más espesa es la película, más eficiente es el inhibidor.

Los inhibidores orgánicos más recientes son mezclas de agentes tensoactivos y de compuestos orgánicos débilmente polares (aminas y ésteres) en agua. Estos inhibidores son conocidos como inhibidores de fase vapor o inhibidores volátiles, pues tienen la capacidad de difundirse en el hormigón endurecido, debido a su elevada presión de vapor, inclusive en presión y temperatura ambientes. La facilidad con que penetran, depende de la porosidad del hormigón y de la constitución de la fase volátil.

En su aplicación deberán seguirse los procedimientos indicados para los inhibidores referidos en 7.5.1.


Tabla 7.4.1. Acción de algunos inhibidores de corrosión en el hormigón

CARACTERÍSTICAS INHIBIDORES INORGÁNICOS INHIBIDORES

ORGÁNICOS

Nitritos [114-116] MFP [120-122] Volátiles [124-126]

Resistencia a compresión (del hormigón) Aumenta Diminuye No significativo

Porosidad del hormigón No significativo Reduce por precipitación de fosfato de calcio

No está estudiado

Compatibilidad química con el hormigón Buena

Reacciona en medio alcalino formando fosfato de calcio que precipita

Buena

Concentración crítica junto a la armadura

[NO2]/[Cl-]=1.5

(razón molar)

[MFP]/[Cl-]=1.0

(razón molar) No se conoce y existen dificultades de medición

Mecanismos de la acción inhibidora

Inhibidor anódico: reconstituye la película pasivadora

Inhibidor de adsorción: efecto barrera

No está muy bien definido aunque parezca ser por adsorción, dependiendo de los constituyentes

Existen algunos resultados, en



Todavía existen muy pocos estudios sobre la mayoría de estos productos, que permitan evaluar su eficiencia y desempeño a lo largo de su vida útil. De cualquier manera, algunas evidencias muestran que estos productos diminuyen el ingreso decloruro debido al hecho de poder aumentar la resistividad del hormigón.

En la Tabla 7.4.1 se enuncian algunas propiedades y características conocidas de los inhibidores de corrosión que más han sido estudiadas a lo largo de los años [54].

7.5 FOTOS ILUSTRATIVAS DE SISTEMAS DE REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN DAÑADAS POR CORROSIÓN DE ARMADURAS, CEDIDAS POR DR. IVAN LASA DE FLORIDA, USA

Comportamiento a largo plazo

hormigón fisurado existen algunas controversias.

Pueden ocurrir problemas debido al consumo del inhibidor

No existe todavía experiencia

No existe todavía experiencia

Compatibilidad ambiental

Problemas de toxicidad (situaciones de lixiviación)

En la demolición de las estructuras crea residuos peligrosos

No existen inconvenientes conocidos

Las aminas son productos irritantes

Método de aplicación

En el hormigón fresco o endurecido, por proyección y inyección

En el hormigón endurecido por impregnación

En el hormigón fresco y endurecido por impregnación

Deterioración progresiva devida a la corrosión de

la armadura

Anodo de sacrificio com malha de titanio

Anodo de sacricio com malha de titanio encapsulado com mortero proyetado

Anodo de sacricio com malha de titanio encapsulado com concreto estrutural



JACKET SYSTEM: MALHA DE TITANIO PARA COLUNA



Procedimientos de Refuerzo

AutoresHugo BarreraPaulo Helene

Fernanda PereiraNicolás Moreno

INTRODUCCIÓN ratase de presentar las diferentes posibilidades de refuerzo de estructuras teniendo conciencia de que cada caso exige un diseño específico y propio. Por lo tanto presentase formas generales que puedan auxiliar los expertos en su trabajo de detalles ejecutivos de un caso particular.

Se puede iniciar con un esfuerzo de identificación preliminar de tipologías de refuerzo de tal modo que este capítulo propone un índice de materias ordenado según “tipos” de elementos estructurales: vigas - columnas - losas - fundaciones.

En primer lugar se estima debería discutirse y analizar la mejor forma de clasificar u ordenar el tema de refuerzo de estructuras.

Tabla 8.1. Clasificación de los refuerzos

CAPÍTULO 08

T

a) Técnicas de refuerzo Recrecido de secciones Construcción compuesta Reducción o limitación de esfuerzos Postensado Grouting Incorporación nuevos elementos

b) Enfoque Estructural Refuerzos directos con o sin cambio de sección Refuerzos indirectos con modificación del sistema

resistente o con incorparación de nuevos elementos

c) Tipo de deficiencia estructural

Aumento capacidad a Tracción Aumento capacidad a Corte Aumento capacidad a Flexión Aumento capacidad a Compresión Mejorar condición de Estabilidad

d) Su forma de acción Refuerzos activos que actúan sobre las solicitaciones actuales y las futuras Refuerzos pasivos que actúan solo para nuevas solicitaciones

e) Por tipo de elemento Vigas Columnas Losas Muros

Página 1 de 47Procedimientos de Refuerzo


Para el diseño de un refuerzo estructural y selección de la técnica a utilizar, se deben tomar en consideración todos los aspectos involucrados entre otros:

! diagnóstico estructural; ! condicionantes arquitectónicas y operacionales; ! requisito estructural (refuerzo activo o pasivo); ! costo; ! plazos.

Por lo cual es necesario que en el proceso de selección y diseño del refuerzo, se establezcan claramente todos los requisitos y/o características que este debe cumplir para lograr el objetivo deseado.

A seguir se presentan soluciones generales para los refuerzos mas frecuentes.

8.1 REFUERZO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL I

Posibilidad de refuerzo I con base a soportes nuevos conforme Figura 8.1.1

! reducción de esfuerzos con soporte intermedio ! arquitectura permite soportes intermedios

Figura 8.1.1. Refuerzo de hormigón estructural - soportes

Objetivo: disminuir la luz de la viga lo cual redunda en menores tensiones y menores deformaciones para las mismas cargas

Procedimientos constructivos:

! descargar la viga ! apuntalar las losas y la viga ! construir la fundación de la(s) nueva(s) columna(s) con pedestal y placa base en

Fundaciones f)Por técnicas

constructivas Hormigón Armado Hormigón Proyectado Hormigón Preempacado Incorporación de Refuerzos Adhesión de refuerzos externos Postensado Inyecciones (morteros, lechadas, polímeros)



caso de columna de acero y con barras de traspaso en caso de columna de hormigón ! insertar la(s) columna(s), acuñando contra la viga existente ! control de horizontalidad ! en caso de columna de hormigón armado hormigonar hasta altura de proyecto,

dejando que se produzca la retracción inicial, antes de acuñar

Materiales a usar:

! hormigón ! aditivos ! acero de refuerzo ! encofrado ! cuñas ! columnas (y viga) de acero ! placa base ! anclajes ! soldadura ! cuñas

Herramientas especiales:

! puntales telescópicos ! equipo excavador ! hormigonera ! soldadora

8.2 REFUERZO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL II

Posibilidad de refuerzo II con recrecido conforme Figura 8.2.1

! arquitectura no permite apoyos intermedios ! si permite aumento de sección

Figura 8.2.1. Refuerzo de hormigón estructural – recrecido de sección

Objetivos: Dotar a la viga de la sección de hormigón necesaria para controlar las nuevas condiciones. Aprovechar el aumento de sección para alojar nuevas armaduras de flexión y/o cortante.


! descargar la viga



! apuntalar las losas y la viga ! desbastar cuidadosamente las caras de la viga hasta las barras. ! perforar la viga y/o losa para pasar estribos ! perforar las vigas para anclar las barras ! limpiar muy bien y humedecer ! aplicar puente de adherencia en todas las superficies a unir ! insertar nuevas barras y estribos ! colocar encofrados ! hormigonar usando aditivo expansor ! curar por 7 días

Alternativas de hormigonado:

! con hormigón tradicional ! con hormigón autocompactante ! con hormigón proyectado sin retracción ! con hormigón prepacking


! puntales telescópicos con placa repartidora ! escarificador mecánico ! taladro percutor ! hidrolavador

Materiales a usar:

! hormigón ! aditivo puente de adherencia ! aditivo expansor ! agua ! armaduras ! encofrados

8.3 REFUERZO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL III

Posibilidad de refuerzo III con laminas metálicas conforme Fig. 8.3.1.

! arquitectura no permite apoyos intermedios ! arquitectura no permite aumento de sección

Objetivo: aumentar la cuantía de acero, trabajando a tracción o compresión

Procedimientos constructivos para laminas adheridas con epóxi:

! descargar la viga ! apuntalar las losas y la viga. controlar la horizontalidad. ! retirar prolijamente pintura, mortero y/o lechada superficial. ! pulir superficie del hormigón con chorro de arena. ! la placa debe ser coplanar y tener perforaciones f≤3mm, separadas 200mm ! limpiar una cara de la placa con arenado a metal blanco. protegerla del aire ! preparar el adhesivo según instrucciones del fabricante. ! aplicar aditivo en capa e= ±1.5mm en viga y placa . esperar 3 minutos ! adherir placa contra viga, presionando con rodillo para expulsar aire y excesos. ! colocar pieza de madera, presionando fuertemente. ! instalar puntales telescópicos fuertemente acuñados, uniformemente distribuidos ! retirar puntales y madera al tercer día ! volver a cargar en una semana



Figura 8.3.1. Refuerzo de hormigón estructural – laminas metálicas

Procedimientos constructivos para laminas adheridas con pernos:

! descargar la viga ! apuntalar las losas y la viga. controlar la horizontalidad. ! retirar prolijamente pintura, mortero y/o lechada superficial. ! pulir superficie del hormigón con chorro de arena. ! la placa debe ser coplanar y tener perforaciones según proyecto. ! limpiar una cara de la placa con arenado calidad comercial. protegerla del aire. ! perforar el hormigón y colocar pernos de expansión, según proyecto. ! adherir placa contra viga, apretando las tuercas una por medio con llave de torque. ! colocar pieza de madera con sacados para las tuercas, presionando fuertemente. ! instalar puntales telescópicos fuertemente acuñados, uniformemente distribuidos. ! controlar la horizontalidad y reapretar las tuercas si fuere necesario. ! retirar puntales y madera y volver a cargar

Materiales a usar:

! adhesivo epóxi, o ! pernos de expansión


! arenador ! espátulas ! rodillo de caucho ! llave de torque ! puntales telescópicos

8.4 REFUERZO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL IV

Posibilidad de refuerzo IV con postensado externo conforme Fig. 8.4.1

! arquitectura no permite apoyos intermedios ! arquitectura no permite aumento de sección



Figura 8.4.1. Refuerzo de hormigón estructural – postensado externo

Objetivo: aumentar la capacidad a flexión de la viga


! descargar la viga ! apuntalar las losas y la viga. controlar horizontalidad. ! las grietas existentes deberán limpiarse e inyectarse a presión, antes de pretensar,

según procedimiento señalado en reparación. ! perforar las vigas transversales, para pasar los tendones. ! preparar la superficie para las placas de anclaje con arenado comercial. ! preparar las placas y los tendones con arenado y usar antióxido exterior. ! adherir las placas con adhesivo epoxi según procedimiento anterior. ! fraguado el adhesivo, insertar los tendones y fijar uno de los extremos. ! en otro extremo, instalar dispositivos para anclaje de tendones. ! tensar los cables con gato hidráulico a las tensiones del proyecto. ! desapuntalar y volver a cargar

Materiales a usar:

! grout epoxi de viscosidad adecuada para inyección. ! placas de anclaje ! anclajes para pretensado ! tendones según proyecto ! adhesivo epoxi


! equipo para limpiar grietas ! bomba inyectora para grietas ! arenador ! taladro ! espátulas y rodillo ! puntales telescópicos ! gato hidráulico para tensar

8.5 REFUERZO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL V

Posibilidad de refuerzo V con fibra de carbono conforme Fig. 8.5.1.

! arquitectura no permite apoyos intermedios

! arquitectura no permite aumento de sección



Figura 8.5.1. Refuerzo de hormigón estructural – fibras de carbono

Objetivos: aumentar la capacidad a flexión, adicionando sección de armadura, de mayor capacidad a tracción que la que posee el acero de refuerzo.

Procedimientos constructivos

! descargar la viga ! apuntalar las losas y la viga. control de horizontalidad ! retirar la pintura, el recubrimiento y la lechada superficial. ! pulir la superficie con chorro de arena ! limpiar la superficie de la banda o lámina, quitando grasas. ! preparar el adhesivo siguiendo las instrucciones del fabricante. ! aplicar el adhesivo sobre ambas superficies con una espátula e= 1cm ! esperar unos minutos ! unir ambas superficies, recorriéndola con rodillo de goma para botar el aire y el

exceso de adhesivo. ! presionar con pieza de madera en toda la extensión de la superficie. ! colocar puntales fuertemente acuñados y uniformemente espaciados ! fraguar durante 3 días y esperar 7 días antes de volver a cargar

Materiales a usar

! bandas o láminas de fibras de carbono ! adhesivo epóxi

Herramientas especiales

! arenador ! espátula y rodillo de goma ! puntales telescópicos

8.6 ACERO DE REFUERZO EMPOTRADO



Figura 8.6.1. Acero de refuerzo empotrado con mortero base epoxi

Alcance: refuerzos estructurales permanentes que mantienen la estética y lageometría de la sección original.

Sustrato: cortar con cortadora de disco a la profundidad s 0.5cm y escarificar cavidad de3 x 3 cm. Limpiar con chorro de aire comprimido seco y eventualmente con acetona,instantes antes de aplicar el puente de adherencia, en el hormigón, con el sustrato secoEl acero de refuerzo debe ser lijado y limpiado con chorro de aire comprimido y estar secocon ayuda de pasar acetona en la superficie, instantes antes de aplicar el adhesivo.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor acomponente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. Juntar poco a poco eagregado y mezclar y homogeneizar por otros 3 minutos

Aplicación: emplear acero de refuerzo corrugado y tener en cuenta la longitud detraslape para anclaje recto o emplear ganchos en las extremidades fijadas con expansorde anclaje de base poliéster (fluido). Aplicar el puente de adherencia, adhesivo base epox(de baja viscosidad) y respetando su tiempo de manipulación y secado, llenar la cavidadcon mortero (tixotropico) de base epoxi compactándolo bien. Se entiende por tiempo demanipulación el plazo disponible para aplicar el producto y por tiempo de secado el plazototal, después de mezclar los componentes del primer o adhesivo, durante el cual ematerial es aun adherente. También conocido como tiempo para aplicar la resina.

Terminación: usar fretadora metálica y poner en carga solamente después de 7 días.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados ylimpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistemaepoxi.

8.7 LÁMINAS Y PLACAS METÁLICAS ADHERIDAS AL HORMIGÓN CON ADHESIVO EPOXI

Alcance: refuerzos estructurales permanentes que mantienen la estética y la geometríaoriginal. No deben ser usados en situaciones de temperaturas elevadas (> 55° C).

Sustrato: retirar capa de mortero y pintura, y eliminar por escarificación la capasuperficial del hormigón. Obtener una superficie plana y rugosa. Si fuera necesario llenarlas cavidades y nivelar la superficie con mortero (tixotrópico) de base epoxi, aplicadasobre el puente de adherencia formado por adhesivo de base epoxi (de baja viscosidad),limpiar la superficie del hormigón que deberá estar seca con chorro de aire comprimido oeventualmente con acetona. Las placas metálicas deben ser preparadas con chorro dearena o lijadas con equipo eléctrico, com máximo 2 horas antes de colocadas. Instantesantes de la aplicación del adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie deacero), limpiar y secar la superficie de la placa metálica con chorro de aire comprimidoseco o eventualmente con acetona.



Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina; mezclar yhomogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Las laminas de acero deben tener orificios de3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesuramáxima de 4 mm. Se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercas, Estostornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural con expansor deanclaje de base poliéster (tixotrópico). Aplicar el adhesivo de base epoxi (de bajaviscosidad) en la superficie del hormigón con espesores de 2 a 3 mm. Aplicar el adhesivode base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero) en la superficie de las placasmetálicas a ser colocadas, Presionar fuertemente las placas metálicas contra la superficiedel elemento estructural, apretando las tuercas y auxiliándose de los puntalestelescópicos, respetando el tiempo de manipulación y secado de los adhesivos. Presionarhasta obtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5 mm. Se entiende por tiempode manipulación el plazo disponible para aplicar el producto y por tiempo de secado eplazo total, después de mezclar los componentes del primer o adhesivo, durante el cual ematerial es aun adherente. También conocido como tiempo para aplicar la resina.

Figura 8.7.1. Refuerzo con laminas metálicas adheridas con epoxi

Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. Eliminar los sobrantes deadhesivo antes del endurecimiento.

Curado: poner en carga después de 7 días.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados ylimpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistemaepóxi.

8.8 REFUERZOS DE EMERGENCIA

8.8.1 Laminas y placas metálicas soldadas



Figura 8.8.1. Refuerzo de emergencia con laminas metálicas soldadas

Alcance: refuerzos de emergencia y provisional en caso de colapso (sobrecargas excesivas e incendios).

Aplicación: ajustar ángulos metálicos en las aristas de columnas y vigas. Calentar laslaminas a cerca de 100°C. Las laminas y placas metálicas que harán la función de estribos y armadura principal deben ser soldarlas a los ángulos. Con el enfriamiento de las laminas a temperatura ambiente ocurre una compresión del elemento estructural, lo que garantiza cierta adherencia y aumento rápido de la capacidad de soporte.

8.8.2 Vigas y losas

Figura 8.8.2. Refuerzo de emergencia de vigas y losas

Las vigas y losas deben ser apuntaladas y acuñadas evitándose no forzarlas mucho pues es muy difícil lograr devolverlas a su posición original. La recuperación y refuerzo definitivo, cuando es posible, deberán seguir las recomendaciones específicas de este manual. En la mayoría de las veces es preferible, mas rapido y mas barato, demoler las losas y reconstruirlas.

8.8.3 Columnas y muros: hormigón lanzado

Figura 8.8.3. Refuerzo de emergencia en muros y columnas con hormigón lanzado

En columnas cizalladas un método rápido es envolver con armadura de refuerzo



helicoidal y aplicar hormigón lanzado con aditivo acelerador de fraguado. Otra buena alternativa es envolver con placas y laminas metálicas soldadas.

Para intervención de emergencia, para evitar colapso, en muros de hormigón o albañilería puede ser conveniente fijar una malla a la superficie y lanzar el hormigón con aditivo acelerador de fraguado. La recuperación y refuerzo definitivo si fuera viable, debe seguir las recomendaciones específicas de este manual.

Podría ser empleado el material premezclado y ensacado para hormigón lanzado, pre-formulado, que facilita y minimiza las operaciones en el lugar.

8.9 REFUERZOS EN VIGAS

8.9.1 Refuerzo de flexión con microhormigón fluido

Alcance: refuerzos donde la mayor dimensión de la sección no supera los 30 cm.

Sustrato: hormigón demolido con la superficie preparada en pendiente 3 a 1, escarificado y seco, aplicando el puente de adherencia formado por un adhesivo de base epoxi de baja viscosidad directamente al sustrato seco.

Preparación: en una mezcladora mecánica adicionar agua al microhormigón con relación agua/polvo de 0.12 a 0,14, durante 3 minutos. Mezclar y homogeneizar porotros 3 minutos.

Figura 8.9.1. Refuerzos de flexión en vigas con microhormigón fluido

Aplicación: conforme al diseño. si fuera necesario habrá que perforar la viga y colocar nuevos estribos por lo menos a 20 cm de la cara inferior y fijarlos con expansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico). colocar el nuevo acero de refuerzo longitudinal distanciado del existente aproximadamente 1 cm en la vertical y 2 cm en la horizontal. Fijar las puntas del acero de refuerzo longitudinal a 1os pilares con expansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico), con una longitud de anclaje indicada por el proyecto, mínima de 5cm.

Preparar cimbras herméticas y rígidas. Retirar la cimbra, aplicar adhesivo epoxi (de



baja viscosidad), recolocar la cimbra y verter el microhormigón fluido respetando sutiempo de manipulación y secado. El microhormigón fluido debe ser colocadosuavemente y sin ininterrupción por un solo lado de la viga, evitando la formación debolsas de aire, hasta alcanzar 10 cm encima de la superficie de contacto con ehormigón viejo.

Se entiende por tiempo de manipulación el plazo disponible para aplicar el producto ypor tiempo de secado el plazo total, después de mezclar los componentes del primer oadhesivo, durante el cual el material es aun adherente. También conocido como tiempopara aplicar la resina.

Terminación: al descimbrar y por lo menos 48 horas después, eliminar los sobrantes,siempre de abajo para arriba para evitar rasgaduras. Si fuera necesario darterminación con mortero polimérico de base cemento (de baja viscosidad).

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membranade curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo. En las primeras 30 horas evitar laexposición solar directa tapando la superficie.

Cuidados: apuntalar la estructura descargando la viga antes del refuerzo. Retirar lospuntales solamente después de 7 días o más.

8.9.2 Refuerzo de flexión con hormigón

Alcance: refuerzos con cualquier dimensión.

Sustrato: seco, con aplicación de puente de adherencia formado por adhesivo de baseepoxi (de baja viscosidad).

Preparación: relación agua total/cemento ≤ 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm;aditivo súperfluidificante y tamaño máximo del agregado grueso igual a 1/5 de lamenor dimensión de la pieza.

Figura 8.9.2. Refuerzo de flexión en vigas con hormigón

Aplicación: conforme al diseño. si fuera necesario habrá que perforar la viga y colocarnuevos estribos por lo menos a 20 cm de la cara inferior y fijarlos con expansor deanclaje de base poliéster (tixotrópico). colocar el nuevo acero de refuerzo longitudinadistanciado del existente aproximadamente 1 cm en la vertical y 2 cm en la horizontalFijar las puntas del acero de refuerzo longitudinal a 1os pilares con expansor deanclaje de base poliéster (tixotrópico), con una longitud de anclaje indicada por eproyecto, mínima de 5cm. Preparar cimbras herméticas y rígidas. Retirar la cimbra,aplicar adhesivo epoxi (de baja viscosidad), recolocar la cimbra y lanzar él hormigón



respetando su tiempo de manipulación y secado. El hormigón debe ser colocadosuavemente evitando la formación de bolsas de aire. Compactar bien con vibradoresSe entiende por tiempo de manipulación el plazo disponible para aplicar el producto ypor tiempo de secado el plazo total, después de mezclar los componentes del primer oadhesivo, durante el cual el material es aun adherente. También conocido como tiempopara aplicar la resina.

Terminación: al descimbrar y por lo menos 48 horas después, eliminar los sobrantes,siempre de abajo para arriba para evitar rasgaduras. Si fuera necesario, darterminación con mortero polimérico de base cemento (de baja contracción).

Curado: saturado de agua por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica oparafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, inmediatamentedespués de descimbrar.

Cuidados: apuntalar la estructura descargando la viga antes de la ejecución derefuerzo. Retirar los puntales solamente después de 21 días.

8.9.3 Refuerzo de flexión con hormigón lanzado

Figura 8.9.3. Refuerzo de flexión en vigas con hormigón lanzado

Alcance: refuerzos con cualquier dimensión.

Sustrato: saturado y con la superficie seca sin encharcamientos.

Preparación: agregado grueso con tamaño máximo característico ≤ 19 mm;dosificación en masa de 1 de cemento para 2 a 2.5 de arena mas agregado grueso;relación agua total/cemento de 0.35 a 0.50. Podria ser usado el material premezcladopara hormigón lanzado, que minimiza y facilita las operaciones en el lugar.

Aplicación: iniciar la aplicación de hormigón lanzado por los cantos y las cavidades,revistiendo seguidamente el acero de refuerzo. Lanzar en capas sucesivas de 5 cm deespesor, hasta alcanzar el espesor deseado. Utilizar aditivo acelerador de fraguadopara disminuir el rebote y ayudar en la formación de la primera capa de hormigón. Lossobrantes de hormigón beberán ser eliminados con un enrasado.

Terminación: con frota de madera o apenas con enrasado o incluso "a lo natural"imitando un "salpicado".

Curado: húmedo por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica o parafina(membrana de curado) aplicadas con pistola. En las primeras 30 horas evitar lairradiación solar directa tapando la superficie.

8.9.4 Refuerzo de flexión con laminas o placas metálicas adheridas conepoxi



Figura 8.9.4. Refuerzo de flexión en vigas con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

Alcance: refuerzos permanentes. No deben ser usados en situaciones de temperaturaselevadas (>55° C)

Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y de mortero, lijar la capa superior dehormigón (nata del hormigón). Formar una superficie plana y rugosa. Si fueranecesario rellenar las cavidades y regularizar la superficie con mortero (tixotrópico) debase epoxi, aplicado sobre el puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de bajaviscosidad). Instantes antes de aplicar el puente de adherencia, limpiar la superficie dehormigón - que deberá estar seca - con chorro de aire comprimido o eventualmentecon acetona. Las laminas o placas de acero deben ser preparadas con chorro de arenao con lijado eléctrico, como máximo 2 horas antes de colocadas, hasta la condición demetal blanco. Instantes antes de la aplicación del adhesivo de base epoxi (detratamiento de la superficie del acero), limpiar y secar las superficies de las placasmetálicas con chorro de aire comprimido seco, o eventualmente, con acetona

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar yhomogeneizar por 3 minutos

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Las placas de acero deben tener orificiosde 3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesormáxima de 4 mm. Se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercas.

Estos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico). Aplicar el puente de adherencia,adhesivo base epóxi (de baja viscosidad) en la superficie del hormigón con espesoresde 2 a 3 mm.

Aplicar el adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero) en lasuperficie de las placas metálicas a ser colocadas. Presionar fuertemente las placasmetálicas contra la superficie del elemento estructural, apretando las tuercas y conauxilio de los puntales telescópicos, respetando el tiempo de manipulación y secado delos adhesivos. Presionar hasta obtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5mm.




Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. Eliminar los sobrantesde adhesivo antes del endurecimiento

Curado: no hay, poner en carga solamente después de 7 días

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección yen locales ventilados ylimpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistemaepoxi.

8.9.5 Refuerzo de corte con mortero epóxi

Figura 8.9.5. Refuerzo de cortante en vigas con mortero epoxi

Alcance: conservación de la geometría original

Sustrato: cortar con cortadora de disco (≤ 0.5 cm para superficies verticales y ≥ 1.0cm para superficies horizontales). Escarificar ranura de 3 x 3 cm.

Limpiar la superficie con chorro de aire seco comprimido y eventualmente con acetona,instantes antes de aplicar el puente de adherencia al hormigón con la superficie seca.

El acero de refuerzo debe ser lijado y limpiado con chorro de aire seco comprimido oacetona, instantes antes de la aplicación del adhesivo, hasta la condición de metablanco.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor acomponente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. Juntar poco a poco losagregados y homogeneizar por otros 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño de rehabilitación. Emplear varilla corrugaday tener en cuenta las longitudes de traslape para el anclaje recto, o aplicar ganchosrectos en los extremos fijándolos con expansor de anclaje de base poliéster(tixotropico). Aplicar el puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad)respetando su tiempo de manipulación y secado. Llenar la ranura con mortero(tixotropico) de base epoxi, correctamente compactado.


Terminación: frota metálica. Poner en carga solo después de 7 días

Curado: proteger de la radiación solar directa durante las primeras 5 horas

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección en locales ventilados ylimpiar el equipo y las herramientas con un solvente antes de la polimerización desistema epoxi.



8.9.6 Refuerzo de corte con laminas o placas metálicas adheridas conepoxi

Alcance: refuerzos estructurales permanentes que mantienen la estética y lageometría original de las vigas. No deben ser usados en situaciones de temperaturaselevadas (> 55° C).

Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y capas de mortero, escarificar la carasuperior del hormigón (nata o lechada del hormigón). Formar una superficie plana yrugosa. Si fuera necesario rellenar cavidades y regularizar la superficie con mortero(tixotrópico) de base epoxi, aplicado sobre el puente de adherencia, adhesivo baseepoxi (de baja viscosidad). Instantes antes de aplicar el puente de adherencia, limpiarla superficie del hormigón - que deberá estar seca- con chorro de aire comprimido oeventualmente con acetona. Las placas de acero deben ser preparadas con chorro dearena o con lijado eléctrico, como máximo 2 horas antes de colocadas, hasta lacondición de metal blanco. Instantes antes de la aplicación del adhesivo de base epox(de tratamiento de la superficie del acero), limpiar y secar la superficies de las placasmetálicas con charro de aire comprimido seco, 0 eventualmente, con acetona.

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar yhomogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Las placas de acero deben tener orificiosde 3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesormáximo de 4 mm. Se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercasEstos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico).

Aplicar el puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) en lasuperficie del hormigón con espesores de 2 a 3 mm. Aplicar el adhesivo de base epox(de tratamiento de la superficie del acero) en la superficie de las placas metálicas a sercolocadas. Presionar fuertemente las placas metálicas contra la superficie del elementoestructural, apretando las tuercas y con el auxilio de los puntales telescópicos,respetando el tiempo de manipulación y secado de los adhesivos. Presionar hastaobtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5 mm.

Figura 8.9.6. Refuerzo de corte en vigas con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi




Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. Eliminar los sobrantesde adhesivo antes del endurecimiento.

Curado: no hay, poner en carga solamente después de 7 días.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección yen locales ventilados ylimpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistemaepoxi.

8.9.7 Refuerzo de torsión con mortero o microhormigón fluido

Alcance:

! espesor ≤ 6 cm - mortero fluido de base cemento ! espesor ≤ 30 cm - microhormigón fluido

Sustrato: hormigón demolido con la superficie perfilada en inclinación 3 a 1,escarificado y seco con aplicación de puente de adherencia, adhesivo base epoxi (debaja viscosidad).

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en la relaciónagua/polvo de 0,12 a 0.14 para el mortero fluido de base cemento y 0.12 para emicrohormigón fluido. Mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Figura 8.9.7. Refuerzo de corte en vigas con mortero o microhormigón fluido

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Colocar el nuevo acero de refuerzolongitudinal distanciado del existente aproximadamente 1 cm en la vertical y 2 cm enla horizontal. Ahogar las puntas del acero de refuerzo longitudinal a los pilares conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotropico), con una longitud de anclajeindicada por el proyecto, como mínimo 6 cm.

Preparar cimbras herméticas y rígidas. Retirar la cimbra, aplicar adhesivo epoxi (debaja viscosidad), recolocar la cimbra y verter la lechada o el microhormigón morterofluido de base cemento o microhormigón fluido respetando su tiempo de manipulacióny secado. La lechada de cemento y él microhormigón debe ser colocado suavemente ysin interrupción por un solo lado de la viga hasta que aparezca del otro lado, evitandola formación de bolsas de aire.




Terminación: al retirar la cimbra y después de por lo menos 48 horas, cortar lossobrantes, siempre de abajo para arriba evitando rasgaduras. Si fuera necesario, setermina con mortero polimérico de base cemento (de baja contracción).

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membranade curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo inmediatamente después dedescimbrar. En las primeras 36 horas evitar la irradiación solar directa tapando lasuperficie.

Cuidados: apuntalar la estructura descargando la viga antes de la ejecución de lasreparaciones. Retirar los puntales solo después de 7 días.

8.9.8 Refuerzo de torsión con hormigón

Figura 8.9.8. Refuerzo de torsión en vigas, con hormigón

Alcance: refuerzos en cualquier dimensión.

Sustrato: seco, con aplicación de puente de adherencia formado por adhesivo de baseepoxi (de baja viscosidad).

Preparación: relación agua total/cemento 0.50; revenimiento de l0 a 15 cm; aditivosuperplastificante y tamaño máximo del agregado grueso igual a 1/4 de la menordimensión de la pieza.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Colocar el nuevo acero de refuerzolongitudinal distanciado del existente aproximadamente 1 cm en la vertical y 2 cm enla horizontal. Ahogar las puntas del acero de refuerzo longitudinal a los pilares conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotropico), con una longitud de anclajeindicada por el diseño, como mínimo 6 cm. preparar cimbras herméticas y rígidasRetirar la cimbra, aplicar adhesivo epoxi (de baja viscosidad), recolocar la cimbra ycolar respetando el tiempo de manipulación y secado del adhesivo. el hormigón debeser vertido por un solo lado de la viga hasta que aparezca del otro lado, evitando laformación de balsas de aire. Compactar con vibradores.


Terminación: frota de madera



Curado: saturado de agua por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, inmediatamente después de descimbrar.

Cuidados: apuntalar la estructura descargando la viga antes de la ejecución del refuerzo. Retirar los puntales solamente después de 21 días.

8.9.9 Refuerzo de torsión con hormigón lanzado

Figura 8.9.9. Refuerzo de torsión en vigas con hormigón lanzado

Alcance: refuerzos en cualquier dimensión.

Sustrato: saturado y con la superficie seca sin encharcamientos.

Preparación: agregado grueso con tamaño máximo característico ≤ 19 mm; dosificación en masa de 1 de cemento para 2 a 2.5 de arena y agregados; relación agua total/cemento de 0.35 a 0.50. podría ser usado un material premezclado para hormigón lanzado, que minimiza y facilita las operaciones en el lugar.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. colocar el nuevo acero de refuerzo longitudinal distanciado del existente aproximadamente 1 cm en la vertical y 2 cm en la horizontal. ahogar las puntas del acero de refuerzo longitudinal a los pilares con expansor de anclaje de base poliéster (tixotropico), con una longitud de anclaje indicada por el diseño, como mínimo 6 cm. iniciar el lanzado de hormigón por los cantos y las cavidades, revistiendo seguidamente el refuerzo. aplicar el hormigón lanzado en capas secuenciales de espesor ≤ 5 cm, hasta alcanzar el espesor deseado.

Utilizar aditivo acelerador de fraguada. los sobrantes de hormigón deberán ser eliminados con un enrasado.

Terminación: con frota de madera a apenas con el enrasado, o hasta "a lo natural" imitando un "salpicado".

Curado: húmedo por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.9.10 Refuerzo de torsión con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

Alcance: refuerzos permanentes. no deben ser usados en situaciones de temperaturas elevadas (> 55° C).

Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y capa de mortero, escarificar la capa superior del hormigón (nata del hormigón). formar una superficie plana y rugosa. si fuera necesario rellenar cavidades y regularizar la superficie con mortero (tixotrópico)



de base epoxi, aplicado sabre el puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de bajaviscosidad). instantes antes de aplicar el conector, limpiar la superficie del hormigón -que deberá estar seca - con chorro de aire comprimido o eventualmente con acetonalas placas de acero deben ser preparadas con chorro de arena o con lijado eléctrico,como máximo 2 horas antes de colocadas, hasta la condición de metal blancoinstantes antes de la aplicación del adhesivo de base epoxi (de tratamiento de lasuperficie del acero), limpiar y secar la superficies de las placas metálicas con chorrode aire comprimido seco, o eventualmente, con acetona.

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar yhomogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. las placas de acero deben tener orificios de3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapor el aire, y deben tener espesormáximo de 4 mm. se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercasestos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico). aplicar el puente de adherencia,adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) en la superficie del hormigón con espesoresde 2 a 3 mm. aplicar el adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie deacero) en la superficie de las placas metálicas a ser colocadas. presionar fuertementelas placas metálicas contra la superficie del elemento estructural, apretando las tuercasy con auxilio de los puntales telescópicos, respetando el tiempo de manipulación ysecado de los adhesivos. presionar hasta obtener espesor uniforme del adhesivo,inferior a 1.5 mm.


Figura 8.9.10. Refuerzo de torsión en vigas con laminas o placas adheridas con epoxi

Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. eliminar los sobrantesde adhesivo antes del endurecimiento.

Curado: poner en carga solamente después de 7 días.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados ylimpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistemaepoxi.



8.10 REFUERZOS EN COLUMNAS

8.10.1 Refuerzo con microhormigón fluido

Alcance: cuando él espesor en la sección transversal es ≤ 6 cm utilizar mortero fluidode base cemento y cuando él espesor en la sección transversal es ≤ 30 cm utilizarmicrohormigón fluido.

Sustrato: desbastar las aristas y eliminar todo el hormigón dañado del núcleo de lacolumna original. escarificar o erosionar (con chorro de arena) la superficie dehormigón viejo para mejorar la adherencia tanto de la columna como de la viga, la losay el cimiento. el sustrato debe estar seco y sobre él debe ser aplicado el puente deadherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad).

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en una relaciónagua/polvo igual a 0,12 a 0.14, para el mortero fluido de base cementa y 0,11 a 0.13para el microhormigón fluido. mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Figura 8.10.1. Refuerzo de columnas con microhormigón fluido

Aplicación: debe estar conforme al diseño. perforar las losas o cimientos para anclarlas barras longitudinales a una profundidad ≤ 6 cm. limpiar las perforaciones en seco yfijar las barras longitudinales en los estribos, tanto para mantenerla a 1.5 cm denúcleo como para garantizar un recubrimiento mínimo de 1.5 cm. ajustar las cimbrasen tramos de altura máximo 1,10 m. retirarlas y aplicar el puente de adherencia, adhe-sivo epoxi (de baja viscosidad). recolocar la cimbra y verter el mortero fluido de basecementa o microhormigón fluido. descimbrar pasadas 48 horas, y repetir la operaciónen el tramo superior. en el último tramo el material deberá ser vertido a través de losorificios practicados a la losa.

En caso que esto último no sea posible, entonces rellenar a una altura no superior a 8cm con mortero seco del tipo mortero seco de base cemento descrito en este Manual.

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana decurado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo inmediatamente después de descimbrar.

Cuidados: apuntalar la estructura descargando la columna. retirar los puntales



sólamente después de 7 días.

8.10.2 Refuerzo con mortero fluido base epoxi

Figura 8.10.2. Refuerzo de columnas con mortero fluido base epoxi

Alcance: espesor en la sección transversal de 1 a 4 cm pudiendo llegar a 7cm para morteros especiales

Sustrato: desbastar las aristas y eliminar todo el hormigón dañado del núcleo de la columna original. escarificar o erosionar (con chorro de arena) la superficie del hormigón viejo para mejorar la adherencia tanto de la columna coma de la viga, la losa y el cimiento. instantes antes de verter el mortero, limpiar con chorro de aire comprimido seco o acetona

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutes. juntar poco a poco el agregado y homogeneizar por otros 3 minutes

Aplicación: debe estar conforme al diseñó. perforar las losas o cimientos para anclar las barras longitudinales una profundidad ≥6 cm. limpiar las perforaciones a seco y fijar las barras longitudinales con expansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico). colocar separadores en el acero de refuerzo longitudinal y en los estribos, tanto para mantenerlo a 1.0 cm del núcleo como para garantizar un recubrimiento mínimo de 1.0 cm. ajustar las cimbras en tramos de altura máxima 1.10 m. verter la lechada, compactando cuidadosamente para retirar balsas de aire. emplear desmoldantes en la cimbra y descimbrar pasadas 3 horas, repitiendo la operación en el tramo superior. en el último tramo la lechada deberá ser vertida a través de los orificios practicados a la losa.

Curado: poner en carga solamente pasados 2 días.

Cuidados: siempre que posible apuntalar la estructura descargando la columna. retirar los puntales después de más de 2 días.

8.10.3 Refuerzo con hormigón

Alcance: cualquier dimensión siempre que ≥ 6.0 cm

Sustrato: seco, con aplicación de puente de adherencia formado por adhesivo de base



epóxi (de baja viscosidad)

Preparación: relación agua total/cemento ≤ 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm;aditivo superplastificante y tamaño máximo del agregado grueso igual a 1/4 de lamenor dimensión de la pieza

Figura 8.10.3. Refuerzo de columnas con hormigón

Aplicación: debe estar conforme al diseño. perforar las losas o cimientos para anclarlas barras longitudinales a una profundidad ≤6 cm. limpiar las perforaciones a seco yfijar las barras longitudinales con expansor de anclaje de base poliéster (tixotropico)colocar separadores en el acero de refuerzo longitudinal y en los estribos, tanto paramantenerlo a 2.0 cm del núcleo coma para garantizar un recubrimiento mínimo de 2.0cm. retirarlos y aplicar el puente de adherencia, adhesivo epoxi (de baja viscosidad)recolocar la cimbra y verter el hormigón, compactándolo bien. emplear desmoldantedescimbrar después de 48 horas y repetir la operación en el tramo superior. el últimotramo no debe tener una altura superior a 30 cm y el hormigón deberá ser vertido através de los orificios practicados a la losa. en caso que esto ultimo no sea posible,entonces se debe realizar un relleno a una altura no superior a 8 cm con mortero secodel tiro mortero base cementa, conforme lo descrito en este Manual.

Curado: saturado de agua por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica(membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, inmediatamente despuésde descimbrar. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando lasuperficie

Cuidados: siempre que posible apuntalar la estructura y descargar la columna. retirarlos puntales solamente después de 14 días

8.10.4 Refuerzo con hormigón lanzado

Alcance: cualquier dimensión ≤ 5.0 cm

Sustrato: saturado y con superficie seca sin encharcamientos

Preparación: agregado grueso con tamaño máximo característico 19 mm; dosificaciónen masa de 1 de cementa para, 2 a 2.5 de arena y agregados gruesos; relación aguatotal/cemento de 0.35 a 0.50. podría ser usado el material premezclado para hormigónlanzado, que minimiza y facilita las operaciones en el lugar.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. perforar las losas o cimientos para anclarlas barras longitudinales con una profundidad ≥ 6 cm. limpiar las perforaciones a seco yfijar las barras longitudinales con expansor de anclaje de base poliéster (tixotropico)colocar separadores en el acero de refuerzo longitudinal y en los estribos, tanto paramantenerla a 2.0 cm del núcleo como para garantizar un recubrimiento mínimo de 2.0cm.



Aplicar el concreta lanzado por los cantos y las cavidades, revistiendo seguidamente el acero de refuerzo. aplicar el hormigón lanzado en capas secuenciales de 5 cm de espesor, hasta alcanzar el espesor deseado. no utilizar aditivo acelerador de fraguado. los sobrantes de hormigón deberán ser eliminados con un enrasado.

Terminación: con frota de madera o apenas con el enrasado, o hasta "a lo natural" imitando un "salpicado".

Curado: húmedo por 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

Cuidados: apuntalar la estructura y descargar la columna. retirar los puntales solo después de 14 días.

Figura 8.10.4. Refuerzo de columnas con hormigón lanzado

8.10.5 Refuerzo con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi


Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y capa de mortero, escarificar la capa superior del hormigón (nata del hormigón). formar una superficie plana y rugosa. si fuera necesario rellenar cavidades y regularizar la superficie con mortero (tixotrópico) de base epoxi, aplicado sobre el un puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad). Instantes antes de aplicar el puente de adherencia, limpiar la super-ficie del hormigón que deberá estar seca, con chorro de aire comprimido o eventualmente con acetona, hasta la condición de metal blanco. las placas de acero se deben preparar con chorro de arena o con lijado eléctrico como máximo 2 horas antes de colocarlas. Instantes antes de la aplicación del adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero), limpiar y secar la superficies de las placas metálicas con chorro de aire comprimido seco, o eventualmente, con acetona.

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar 3 minutos.



Figura 8.10.5. Refuerzo de columnas con laminas o placas adheridas con epoxi

Aplicación: debe estar conforme el diseño. las placas de acero deben tener orificios de3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesormáximo de 4 mm. se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercasestos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural conexpansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico). aplicar el puente de adherencia,adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) en la superficie del hormigón con espesor de2 a 3 mm.

Aplicar el adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero) en lasuperficie de las placas metálicas a ser colocadas.

Presionar fuertemente las placas metálicas contra la superficie del elementoestructural, apretando las tuercas y con auxilio de los puntales telescópicos inclinadosrespetando el tiempo de manipulación y secado de los adhesivos. presionar hastaobtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5 mm. .


Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. eliminar los sobrantesde adhesivo antes del endurecimiento.


Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados ylimpiar el equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización desistema epoxi.

8.11 REFUERZO DE LOSAS

8.11.1 Refuerzo de momentos torsionantes con microhormigón



Figura 8.11.1. Refuerzo de momentos torsionantes en losas con microhormigón

Alcance: espesor ≤ 1 0 cm " microhormigón. Para espesores mayores que 5 cm utilizar hormigón.

Sustrato: cortar con cortadora de disco a la profundidad mínima de 1.0 cm. tratar que la línea de corte quede alejada por lo menos 50 cm de la ultima fisura o atendiendo los requerimientos del diseño. eliminar de la parte superior en un espesor de hormigón de 3 cm. el sustrato debe estar saturado y seco, sin encharcamientos.

Preparación: colocar el grout (microhormigón) en una mezcladora mecánica adicionar agua al polvo, en proporción agua/polvo igual a 0.12 a 0,14, mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. colocar el nuevo acero de refuerzo a 45°según el proyecto, fijando los extremos de las barras con expansor de anclaje de base poliéster (fluido). para fijarlo a las perforaciones usar ganchos a 90° con por lo menos 4cm de profundidad. con la superficie del hormigón saturada pero sin encharcamientos, verter el microhormigón de endurecimiento rápido.

Presionar fuertemente para obtener una buena compactación y llenado. cuando la profundidad de la fisura supera la del hormigón eliminado, es conveniente antes de fijar el refuerzo, inyectar mortero de base epoxi en la fisura conforme instrucciones en este Manual.

Terminación: con frota de madera o metálica. poner en carga a los 14 días.

Curado: dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola inmediatamente después de efectuar la reparación.

8.11.2 Refuerzo de momentos torsores con hormigón



Figura 8.11.2. Refuerzo de momento torsionantes en losas con hormigón

Alcance: cualquier dimensión ≤ 10 cm.

Sustrato: cortar con cortadora de disco a la profundidad mínima de 1.0 cm. tratar que la línea de corte quede alejada por lo menos 50 cm de la ultima fisura o atendiendo los requerimientos del proyecto. eliminar de la parte superior un espesor de hormigón de 3 cm

Preparación: relación agua total/cemento ≤ 0.50; revenimiento de 8 a 12 cm; aditivo plastificante y tamaño máximo característico del agregado de ≤ 1/4 del espesor a rellenar.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. colocar el nuevo acero de refuerzo a 45°según el proyecto, fijando los extremos de las barras con expansor de anclaje de base poliéster (fluido). para fijarla a las perforaciones usar ganchos a 90° con por lo menos 4 cm de profundidad. limpiar la superficie con chorro de aire comprimido seco o acetona y aplicar puente de adherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) sobre el sustrato seco. presionar fuertemente el hormigón para obtener una buena compactación y llenado. cuando la profundidad de la fisura supera la del hormigón eliminado, es conveniente antes de fijar las armaduras, inyectar mortero base epoxi en la fisura conforme instrucciones de este Manual.

Curado: saturar con agua durante 14 días o aplicar dos manos de adhesivo base acrílica o parafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, al iniciar el fraguado. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.11.3 Refuerzo de momento torsionante con laminas o placasmetálicas adheridas con epoxi


Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y capas de mortero, escarificar la capa superior del hormigón (nata del hormigón). formar una superficie plana y rugosa. si fuera necesario rellenar cavidades y regularizar la superficie con mortero (tixotrópico) de base epóxi, aplicado sobre el puente de adherencia, con adhesivo base epóxi (de baja viscosidad). instantes antes de aplicar el puente de adherencia, limpiar la superficie del hormigón que deberá estar seca, con chorro de aire comprimido o acetona hasta la condición de metal blanco. las placas de acera deben ser preparadas con chorro de arena o con lijado eléctrico con máximo 2 horas antes de colocarlas.

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos.



Aplicación: debe estar conforme al diseño. las placas de acero deben tener orificios de 3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesor máximo de 4 mm. se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercas. estos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural con expansor de anclaje de base poliéster (fluido). aplicar el puente de adherencia, conadhesivo base epoxi (de baja viscosidad) en la superficie del hormigón con espesor de 2 a 3 mm.

Aplicar el adhesivo de base epóxi (de tratamiento de la superficie del acero) en la superficie de las placas metálicas a ser colocadas. presionar fuertemente las placas metálicas contra la superficie del elemento estructural, apretando las tuercas y conauxilio de los puntales, respetando el tiempo de manipulación y secado de los adhesivos. presionar hasta obtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5 mm.

Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. eliminar los sobrantes de adhesivo antes del endurecimiento.


Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados y limpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistema epóxi.

Figura 8.11.3. Refuerzo de momento torsionante en losas con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

8.11.4 Refuerzo de flexión con mortero base epoxi

Alcance: rellenado de sulcos.

Substrato: cortar con cortadora de disco (1.0 cm para superficies horizontales). escarificar ranura de 3 x 3 cm. limpiar la superficie con charro de aire comprimido y acetona, instantes antes de aplicar el conectar (puente) de adherencia, al hormigón.

La armadura debe ser lijada y limpiada con chorro de aire seco comprimido o acetona, instantes antes de la aplicación del adhesivo sobre la superficie seca.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. juntar poco a poco el agregado y homogeneizar por otros 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. emplear varilla corrugada y tener en cuenta las longitudes de traslape para el anclaje recto, o aplicar ganchos rectos en los extremos fijándolos con expansor de anclaje de base poliéster (fluido). aplicar el co-nectar (puente) de adherencia, adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) respetando



su tiempo de manipulación y secado llenar la ranura con mortero (tixotrópico) de base epoxi, correctamente compactado.

Figura 8.11.4. Refuerzo de flexión en losas con mortero epoxi armadura positiva

Terminación: frota metálica. poner en carga sólo después de7 días.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección en locales ventilados y limpiar el equipo y las herramientas con un solvente antes de la polimerización del sistema epoxi.

8.11.5 Refuerzo de flexión con mortero base cemento

Alcance: llenado de sulcos en reparaciones de menor responsabilidad.

Sustrato: cortar con cortadora de disco (1.0 cm para superficies horizontales). escarificar ranura de 3 x 3 cm. el acero de refuerzo debe ser lijado y limpiado con charro de aire comprimido y acetona.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos.



Figura 8.11.5. Refuerzo de flexión de losas con mortero base cemento modificado con polimeros

Aplicación: debe estar conforme al diseño. emplear varilla corrugada y tener en cuenta las longitudes de traslape para el anclaje recto, o aplicar ganchos rectos en los extremos fijándolos con expansor de anclaje de base poliéster (fluido). Con la superfi-cie del hormigón saturada pero no encharcada, aplicar puente de adherencia constitui-da por pasta de cemento: adhesivo de base acrílica:agua en relación 3:1:1, en volumen, y colocar el mortero polimérico de base cemento (de baja contracción). presionar fuertemente para obtener buena compactación y llenado de la cavidad.

Terminación: frota de madera, espuma de goma o metálica. poner en carga solo después de 21 días.

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, al iniciar el fraguado. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.11.6 Refuerzo de flexión con hormigón



Figura 8.11.6. Refuerzo de flexión en losas con hormigón

Alcance: formación de nueva capa resistente ≤ 5.0 cm.

Sustrato: escarificar o usar chorro de arena, eliminar la nata de cementa y la suciedad superficial del hormigón. limpiar con chorro de aire comprimido o acetona instantes antes de aplicar sobre la superficie seca, el puente de adherencia, adhesivo base epóxi (de baja viscosidad).

Preparación: relación agua/cemento ≤ 0.50; revenimiento de 80 a 120 mm; aditivo plastificante y tamaño máximo característico del agregado grueso igual a 1/4 del menor espesor.

Aplicación: posicionar el acero de refuerzo debe estar conforme al diseño, y verter el hormigón respetando el tiempo de manipulación y secado del adhesivo base epoxi (de baja viscosidad). compactar correctamente.

Terminación: frota de madera, espuma de goma o metálica. poner en carga solo después de 21 días.

Curado: húmedo durante 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica o parafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, al empezar el fraguado. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.11.7 Refuerzo de flexión con hormigón lanzado



Figura 8.11.7. Refuerzo de flexión en losas con hormigón lanzado

Alcance: espesores ≤ 10 cm.

Sustrato: escarificar o usar chorro de arena, eliminar la nata de cemento superficial del hormigón. el sustrato debe estar saturado y con la superficie seca, sin encharcamiento.

Preparación: agregado grueso con tamaño máximo característico de 1/4 del menor espesor, dosificación en masa seca 1 de cemento para 2 a 2.5 de arena y agregado grueso, relación agua/cemento de 0.35 a 0.50.

Aplicación: debe estar conforme al diserio. fijar el nuevo acero de refuerzo según el proyecto a través de tornillos embebidos en el hormigón o fijándolo al refuerzo existente.

El nuevo acero de refuerzo deberá quedar alejado por lo menos 0.5 cm de la superficiedel hormigón antiguo 10 que se logra usando separadores. verter el hormigón con equipas de aire comprimido con espesor mínimo total de 3 cm. según el proyecto este espesor podrá aumentarse para satisfacer los requerimientos, cuando el diagnóstico del problema fuera ambiente agresivo al acero de refuerzo y si se tratara de losas apoyadas o continuas, deben ser previstos los anclajes en las extremidades, junta a las vigas, utilizándose expansor de anclaje de base poliéster (tixotropico). no emplear aditivo acelerador de fraguado. el hormigón sobrante será retirado mediante enrasamiento.

Terminación: frota de madera, o arenas enrasado, o natural como salpicado.

Curado: húmedo durante 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha 0 rodillo, al comenzar el fraguado. en las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.11.8 Refuerzo de flexión con laminas o placas metálicas adheridas con epóxi



Figura 8.11.8. Refuerzo de flexión en losas con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

Alcance: refuerzos estructurales permanentes que mantienen la estética y la geometría. no deben ser usados en situaciones de temperaturas elevadas (> 55° C).

Sustrato: eliminar los revestimientos de pintura y capas de mortero, escarificar la capa superior del hormigón (nata del hormigón). formar una superficie plana y rugosa. si fuera necesario rellenar cavidades y regularizar la superficie con mortero (tixotropico) de base epoxi, aplicado sobre el puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad). instantes antes de aplicar el puente de adherencia, limpiar la superficie del hormigón que deberá estar seca, con chorro de aire comprimido o acetona. las placas de acero deben ser preparadas con chorro de arena o con lijado eléctrico como máximo 2 horas antes de colocarlas. instantes antes de la aplicación del adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero), limpiar y secar la superficies de las placas metálicas con chorro de aire comprimido seco, o acetona.

Preparación: adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos

Aplicación: debe estar conforme al diseño. las placas de acero deben tener orificios de 3 mm de diámetro a cada 15 cm para dejar escapar el aire, y deben tener espesor máximo de 4 mm.

Se recomienda fijar las placas con el auxilio de tornillos y tuercas. estos tornillos deben ser previamente embebidos en el elemento estructural con expansor de anclaje de base poliéster (tixotropico). aplicar el puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) en la superficie del hormigón con espesor de 2 a 3 mm. aplicar el adhesivo de base epoxi (de tratamiento de la superficie del acero) en la superficie de las placas metálicas a ser colocadas. presionar fuertemente las placas metálicas contra la superficie del elemento estructural, apretando las tuercas y con auxilio de los puntales, respetando el tiempo de manipulación y secado de los adhesivos. presionar hasta obtener espesor uniforme del adhesivo, inferior a 1.5 mm.

Terminación: retirar el apuntalamiento después de 48 horas. eliminar los sobrantes de adhesivo antes del endurecimiento.


Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados y limpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistema epóxi.

8.11.9 Refuerzo de punzonamiento con grout o microhormigón

Alcance: ≤ 6 cm para mortero fluido de base cementa y ≤ 30 cm para microhormigón fluido.

Sustrato: demoler el hormigón de la losa en la región afectada. delimitar con cortadora de disco (≤ 1.0 cm en la porte superior y ≥ 0.5 cm en la inferior). escarificar la cabeza de la columna y redondear las aristas. limpiar y secar con chorro de aire seco comprimido 0 acetona y aplicar puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad).

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en la relación agua/polvo igual a 0.140, para el mortero fluido de base cementa y 0.126 para el microhormigón fluido. mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: montar el acero de refuerzo conforme al diseño. ajustar las cimbras que deberán estar preparados con desmoldante. retirarlas y aplicar el adhesivo base epóxi (de baja viscosidad) en el hormigón viejo. recolocar la cimbra y verter la lechada respetando el tiempo de manipulación y secado del adhesivo. colocar la lechada siempre por el mismo lado para evitar que se formen bolsas de aire.



Figura 8.11.9. Refuerzo de punzonamiento en losas com grout o microconcreto

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo inmediatamente después de descimbrar. en las primeras 3ó horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.11.10 Refuerzo de punzonamiento con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

Alcance: espesor de la sección ≤ 7 cm. columna y losa con hormigón de buena calidad y poco fisurado (temperaturas < 55° C).

Sustrato: escarificar la cabeza de la columna en toda la altura que será reforzada, retirando la nata superficial del hormigón. limpiar y secar la superficie inmediatamente antes de ajustar el refuerzo metálico y hacer el sellado; limpiar la superficie metálica con chorro de arena, lijadora eléctrica o lijado manual, y aplicar acetona instantes antes del montaje.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. juntar poco a poco el componente agregado, mezclar bien y homogeneizar por otros 3 minutos.

Figura 8.11.10. Refuerzo de punzonamiento con laminas o placas metálicas adheridas con epoxi

Aplicación: posicionar el refuerzo metálico e inyectar por la porte inferior la lechada de base epoxi (para reparaciones profundas), hasta que emerja por los orificios superiores.

Terminación: retirar el material sobrante antes de que endurezca.

Curado: evitar la radiación solar directa y la humedad en las primeras 5 horas

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados y limpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistema



epoxi.

8.11.11 Refuerzo de punzonamiento con perfiles metálicos postensados

Alcance: espesor de la sección ≤ 7 cm. columna y losa con hormigón de buena calidad y poco fisurado (temperaturas < 55° C).

Sustrato: escarificar la cabeza de la columna retirando la nata superficial del hormigón. erosionar con chorro de arena o con lijado, la superficie inferior de la losa, eliminando la nata superficial del hormigón.

Después de terminados estos trabajos e instantes antes de la inyección de la lechada de base epoxi, aplicar chorro de aire seco comprimido o acetona para obtener una superficie limpia y adherente.

Limpiar la superficie metálica con chorro de arena, lijadora eléctrica o dejar rugosi-dades en la superficie, lijando manualmente y limpiando con chorro de aire comprimido o acetona, instantes antes del montaje.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. juntar poco a poco el agregado, mezclar bien y homogeneizar por otros 3 minutos.

Aplicación: posicionar el refuerzo metálico e inyectar o verter mortero fluido base epóxi (para reparaciones profundas).esperar por lo menos 24 horas. postensar los perfiles metálicos con ayuda de tornillos y tuercas, o tensores tipo dywidag, conforme la Fig. 8.11.11.

Figura 8.11.11. Refuerzo de punzonamiento de losas con perfiles metálicos postensados

Terminación: retirar el material sobrante antes de que endurezca.

Curado: evitar la radiación solar directa y la humedad en las primeras 5 horas.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados y limpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistema epoxi.

8.12 REFUERZO DE MENSULAS Y DIENTES GERBER

8.12.1 Refuerzo de mensulas con mortero epoxi



Figura 8.12.1. Refuerzo de mensulas y dientes Gerber con mortero de epoxi

Alcance: llenado de cavidades con espesores que no superan ≥ 2,5 cm.

Sustrato: levantar la viga que se apoya en la ménsula, retirar el apoyo y demoler el hormigón dañado. Preferentemente perfilar el contorno con cortadora de disco marcando a una profundidad ≥ 0.5 cm.

Instantes antes de verter el mortero, limpiar el sustrato con chorro de aire comprimido o acetona y aplicar puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) sobre la superficie seca.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar el componente endurecedor al componente resina, mezclar y homogeneizar por 3 minutos. Juntar poco a poco el agregado, mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: de acuerdo al proyecto. Aplicar puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad), respetando el tiempo de manipulación y secado* del adhesivo, aplicar el mortero (tixotrópico) de base epoxi, presionándolo fuertemente contra el sustrato en capas secuenciales de 1.5 cm hasta llegar al espesor deseado (≥5 cm). Usar en temperatura ambiente de 10 a 30° C. Para espesores mayores desfasarlos por mas de 5 horas y mantener rugosas las superficies que recibirán nuevas capas.

Terminación: frota metálica.

Curado: evitar la radiación solar directa y la humedad en las primeras 5 horas.

Cuidados: trabajar con guantes y espejuelos de protección y en locales ventilados y limpiar equipo y herramientas con un solvente, antes de la polimerización del sistema epoxi.



8.12.2 Refuerzo de ménsulas con grout o microhormigón fluido

Figura 8.12.2. Refuerzo de mensulas y dientes Gerber con grout o microhormigón fluido

Alcance: dimensiones ≤6 cm morteo fluido de base cemento y ≤ 30 cm microhormigón fluído, confinadas por moldes.

Sustrato: seco, con aplicación de puente de adherencia y adhesivo base epóxi (de baja viscosidad).

Preparación: levantar la viga que se apoya en la ménsula, retirar el apoyo y demoler el hormigón dañado, Preferentemente perfilar el contorno con cortadora de disco marcando una profundidad ≥ 0,5 cm. En una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en la relación agua/polvo igual a 0.140, para el mortero fluido de base cementa y 0.126 para el microhormigón fluido. Mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Preparar cimbras herméticas y rígidas, con boca de alimentación. Retirar la cimbra, aplicar el puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) y recolocar la cimbra. Verter el mortero fluido de base cementa o microhormigón fluido respetando el tiempo de manipulación y secado* del adhesivo.

Evitar bolsas de aire vertiendo suave e ininterrumpidamente siempre por el mismo lado.

Terminación: al retirar la cimbra, transcurridas por lo menos 48 horas, cortar los sobrantes, siempre de abajo para arriba evitando rasgaduras. Dar terminación con mortero polimérico de base cemento (de baja contracción).

Curado: húmedo por 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodilla inmediatamente después de descimbrar. En las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.12.3 Refuerzo de ménsulas y dientes Gerber con hormigón



Figura 8.12.3. Refuerzo de mensulas y dientes Gerber con hormigón

Alcance: cualquier dimensión ≤ 5.0 cm.

Sustrato: seco con aplicación de puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad).

Preparación: relación agua/cemento 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm; aditivo superfluidificante y tamaño máximo característico del agregado grueso ≤ 1/4 de la menor dimensión de la pieza. Levantar la viga que se apoya en la ménsula, retirar el apoyo y demoler el hormigón dañado. Preferentemente perfilar el contorno con cortadora de disco marcando a una profundidad ≥ 0.5 cm.

Aplicación: debe estar conforme al diseño. Preparar cimbras herméticas y rígidas, con boca superior de alimentación. Retirar la cimbra, aplicar el puente de adherencia y recolocar la cimbra.

Verter el mortero fluido de base cementa o microhormigón fluido respetando el tiempo de manipulación y secado* del adhesivo. Evitar bolsas de aire vertiendo suave e ininterrumpidamente siempre por el mismo lado.

Terminación: al retirar las cimbras, transcurridas por lo menos 48 horas, cortar los sobrantes, siempre de abajo para arriba evitando rasgaduras. Dar terminación con mortero polimérico de base cemento (de baja contracción).

Curado: húmedo durante 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo, al comenzar el fraguado.

Cuidados: la estructura solo podrá entrar en carga después de 21 días.

8.13 REFUERZO DE CIMENTACIONES

8.13.1 Refuerzo de encepado o cabezal con grout o microhormigón fluido

Figura 8.13.1. Refuerzo de encepado o cabezal con grout o microconcreto fluido

Alcance: refuerzos cuyo espesor en su sección transversal no supere 6 cm - con mortero fluido de base cemento y refuerzos cuyo espesor en su sección transversal no supere 30 cm - con microhormigón fluido.

Sustrato: romper las aristas y escarificar la superficie para aumentar la adherencia. Instantes antes de colocar o mortero, grout o microhormigón, limpiar y secar el hormigón viejo con chorro de aire comprimido o acetona.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en la relación agua/polvo igual a 0, 12 a 0.14 para el mortero fluido de base cemento y 0,11 a 0.13 para el microhormigón fluido, mezclar y homogeneizar por 3 minutes.



Aplicación: colocar el nuevo acero de refuerzo según el diseño. Posicionar las cimbras y encofrados que serán herméticas y rígidas. Aplicar el puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad) sobre las superficies del hormigón. Colocar la lechada, respetando el tiempo de manipulación y secado del adhesivo, solamente por uno de los lados de manera suave e continua, evitando la formación de bolsas de aire.

Terminación: al retirar las cimbras e encofrados, transcurridas por lo menos 48 horas, cortar los sobrantes, siempre de abajo para arriba evitando rasgaduras. Dar terminación con mortero polimérico de base cemento (de baja contracción).

Curado: húmedo durante 7 días o dos manos de adhesivo de base acrílica o parafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo. En las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

8.13.2 Refuerzo de encepado o cabezal con hormigón

Alcance: refuerzos de cualquier dimensión, siempre que el espesor ≥ 8 cm y los laterales ≥ 5 cm.

Sustrato: romper las aristas y escarificar la superficie para aumentar la adherencia. Instantes antes de colocar el hormigón, limpiar y secar el hormigón con chorro de aire comprimido o acetona.

Preparación: relación agua/cemento ≤ 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm; aditivo superplastificante y tamaño máximo característico del agregado grueso de 1/4 de la menor dimensión a ser hormigonada.

Aplicación: colocar el nuevo acero de refuerzo según el diseño. Posicionar las cimbras e encofrados que serán herméticas y rígidas. Aplicar el puente de adherencia y adhesivo base epoxi (de baja viscosidad). Colar el fondo del cabezal por un solo lado hasta que el hormigón aflore del otro. Colocar las cimbras para los laterales y colar compactando con fija o con un vibrador adecuado.


Figura 8.13.2. Refuerzo de encepado o cabezal con hormigón

Alcance: refuerzos cuyo espesor no supere 6 cm - con mortero fluido de base cemento y refuerzos cuyo espesor no supere 30 cm - con microhormigón fluido.

8.13.3 Refuerzo de zapata con grout o microhormigón fluido

Sustrato: romper las aristas y escarificar la superficie expuesta. El sustrato saturado y con la superficie seca, sin encharcamiento.

preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo en la relación



agua/polvo igual a 0,12 a 0.14 para el mortero fluido de base cemento y o,11 a 0,13 para el microhormigón fluido, mezclar y homogeneizar por 3 minutos.

Aplicación: escarificar la porte lateral y superior de la zapata. Colocar el refuerzo conforme el diseño. Perforar el alma de la zapata y ahogar barras de refuerza de acuerdo al proyecto, con expansor de anclaje de base poliéster (tixotrópico), dejando por la menos 30 cm de cada lado. Demoler todo lo que fuera necesario. Si el acero de refuerzo en la zapata original no fuera suficiente, conectar nuevo refuerzo al antiguo. En caso que el refuerzo no sea suficiente la zapata deberá ser demolida en un pequeño trecho, para atravesar el refuerzo complementario necesario. En estos casos rellenar, con grout fluido de base epóxi para reparaciones profundas, los orificios pasantes del nuevo acero de refuerzo complementario. Verter con cuidado el grout o el microhormigón fluido sobre el sustrato saturado sin encharcamiento, evitando siempre la formación de bolsas de aire.

Curado: húmedo durante 7 días o dos manes de adhesivo de base acrílica o parafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha o rodillo. En las primeras 36 horas evitar la radiación solar directa tapando la superficie.

Figura 8.13.3. Refuerzo de zapata con grout o microhormigón fluido

8.13.4 Refuerzo de zapata con hormigón

Alcance: refuerzos de cualquier dimensión, siempre que el espesor mínima sea superior a 5 cm.

Sustrato: romper las aristas y escarificar la superficie expuesta. Sustrato seco con la aplicación de puente de adherencia y adhesivo base epóxi (de baja viscosidad).

Preparación: relación agua/cemento menor que 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm; aditivo superplastificante y tamaño máximo característico del agregado grueso de 1/4 de la menor dimensión.

Aplicación: escarificar la porte lateral y superior de la zapata. Colocar el refuerzo conforme al diseño. Perforar el alma de la zapata y ahogar barras de refuerzo de acuerdo al proyecto, con expansor de anclaje de base poliester (tixotropico).

Demoler aquello que fuera necesario. Si el refuerzo en la zapata original no fuera suficiente, conectar nuevo refuerzo al antiguo. En caso que el refuerzo no sea suficien-te la zapata deberá ser demolida en un pequeño trecho, para atravesar el refuerzo complementario necesario. En estos casos rellenar con grout fluido de base epóxi para reparaciones profundas, los orificios pasantes del nuevo acero de refuerzo complementario. Colocar el resto del acero de refuerzo de proyecto. Colar las laterales con uso de cimbras y aplicar en las superficies laterales y superior puente de adherencia.



Terminación: frota de madera

Figura 8.13.4. Refuerzo de zapatas con hormigón

Curado: húmedo durante 14 días o dos manos de adhesivo de base acrílica o parafina (membrana de curado) aplicadas con pistola, brocha 0 rodillo. En las primeras 3ó horas evitar la irradiación solar directa tapando la superficie.

8.13.5 Refuerzo de pilotes con grout o microhormigón fluido

Figura 8.13.5. Refuerzo de pilotes con grout o microhormigón fluido

Alcance: llenado de cavidades, donde la mayor dimensión sea menor que 30 cm.

Sustrato: saturado y con superficie seca sin encharcamiento.

Preparación: en una mezcladora mecánica, adicionar agua al polvo según la relación agua/polvo 0,11 a 0,13.

Aplicación: cuando se trata de cabeza de pilote, demoler la aristas del cabezal para facilitar el colado. Colocar nuevo acero de refuerzo de acuerdo al diseño y las cimbras deben tener bocas de vertido. Verter el microhormigón fluido de manera suave e contínua, siempre por el mismo lado, hasta alcanzar una altura de 10 cm por encimade la cavidad.


8.13.6 Refuerzo de pilote con hormigón



Alcance: Llenado de cavidades con cualquier dimensión (e≥5 cm).

Sustrato: saturado y con superficie seca sin encharcamiento.

Preparación: relación agua/cemento≤ 0.50; revenimiento de 10 a 15 cm; aditivo superplastificante y tamaño máximo característico del agregado grueso de 1/4 de la menor dimensión a ser hormigonada.

Figura 8.13.6. Refuerzo de pilote con hormigón

Aplicación: cuando se trata de cabeza de pilote, demoler las aristas del cabezal para facilitar el colado. Colocar nuevo acero de refuerzo de acuerdo al diseño y las cimbras deben tener bocas de vertido. Verter el hormigón compactándolo bien con un vibrador adecuado.


8.14 REFUERZO CON FRP, FIBRAS DE CARBONO

A seguir se presenta algunas alternativas de refuerzos que se puede realizar con uso de “fiber reinforced polymers FRP”, siendo que los perfiles y las mantas de fibra de carbono con resina epoxi son los mas utilizados hoy día.

Para profundizar más en ese tema, a la vez que conocer los procedimientos adecuados de proyecto o diseño del refuerzo a realizar en cada situación específica, recomendase la consulta al livro “MACHADO, Ary de Paula. Reforço de Estruturas de Concreto Armado com Fibras de Carbono – características, dimensionamento e aplicação. São Paulo, Editora Pini, junho 2002. 270 p.” ISBN 85 7266 138 7.

8.15 EJEMPLO DE RECONSTRUCCIÓN DE COLUMNAS

8.15.1 Reconstrucción de columna en edificio



de 47Procedimientos de Refuerzo


Manta de fibra de carbono para rehabilitación de estructuras de hormigón

Refuerzo de vigas y reticuladosa flexión

Ejemplo de refuerzo de vigas a flexión con uso de FRP fibras de carbono



Ejemplos de refuerzo a corte



Encamisamento de columnascon FRP, fibras de carbono

Princípios del encamisamento

Encamisamento de columnas en juntas



Procedimientos de Protección y Mantenimiento de Estructuras

AutoresJorge Franco

Cecília ReggiardoFernanda Pereira

Adriana GambogiAlberto Ponce Delgado

Alejandra GarcíaEdith Camejo

Gabriel GonzalézRusé Gonzalez

INTRODUCCIÓN

Toda obra de Arquitectura o Ingeniería puede ser considerada como un sistema, más o menos complejo, creado para satisfacer un conjunto de necesidades.

La exposición de los componentes y/o subsistemas que la integran, a los diferentes agentes de degradación, producirá deterioro, y bajas de desempeño.

Para asegurar que la performance de cada uno de los subsistemas, no esté por debajo de un mínimo admisible durante su vida útil, serán necesarias tareas de protección ymantenimiento conforme se presenta en la Figura 9.1

La estructura es uno de los subsistemas de la obra, y como tal debe contribuir para que lamisma en su conjunto cumpla con el fin para el cual fue creada. Las tareas de protección y mantenimiento de dicho subsistema, deberán formar parte del plan general de la obra.

Dentro de este enfoque, es que deben estudiarse las estructuras de hormigón

CAPÍTULO 09

Página 1 de 80Procedimientos de Protección y Mantenimiento de Estructuras


Figura 9.1 Performance de la Estructura de Hormigón Vs Tiempo en Servicio

9.1 ESTRUCTURA DE LA SUPERFICIE DEL HORMIGÓN

El hormigón es un material heterogéneo, principalmente al ser analizado en escalamicroscópica. Esta compuesto de un conjunto de agregados envueltos y unidos por unapasta aglomerante.

Las superficies visibles externas de las piezas de hormigón son esencialmenteconstituidas par pasta de cemento. Esta pasta es la responsable por la coloración, en general gris, de la superficie del hormigón. Cuanto mayor la relación agua/cemento de la pasta, mas clara es la superficie.

Debido al fenómeno conocido par "efecto pared", hay una concentración de mortero(cemento y granos de dimensiones menor que 0.2 mm) y pasta en la superficie. Si, através de una acción de desbaste, retiramos la capa superficial de pasta, aparecería unasuperficie que contiene poros y granos de arena inmersos en una matriz de pasta decemento. Estas características se mantienen hasta un espesor de aproximadamente 5 mm, a partir del cual comienzan a aparecer los agregados gruesos y, una ciertahomogeneidad se puede obtener solamente a partir de 15 mm de profundidad función deltamaño máximo característico del agregado grueso, conforme el dibujo presentado en la Figura 9.1.1.



Figura 9.1.1 Distribución heterogénea de los constituyentes del hormigón debido al efecto de confinamiento de la

cimbra o encofrado

El espesor de cada capa depende del consumo de cemento, de la cantidad de mortero,del tamaño máximo característico del agregado grueso, del grado de compactación, entre otras características variables de un hormigón a otro, en la Figura 9.1.1 se presenta un corte esquemático y conceptual.

La concentración de mortero y pasta de cemento en la superficie hace que el hormigón tenga en la superficie características diferentes a su interior, presentando:

! mayor porosidad, consecuencia de la inexistencia de agregados gruesos; ! mayor contracción química, de secado y de carbonatación, debido al mayor

consumo de cementa por metro cúbico; ! mayor sensibilidad a la acción del curado.

Esta piel de pasta de cemento también posee características químicas variables en el tiempo. Luego de la compactación y durante el período de curado húmedo su pH alcalinoes de aproximadamente 12,6. A partir de la interrupción del curado se inicia la carbonatación, que reduce este pH elevado. En los poros de la pasta existe hidróxido decalcio Ca(OH), como resultado de la hidratación del cemento. Estos cristales, también conocidos coma portlandtita, son fácilmente solubles en aguas ácidas, pudiendo ser transportados para el exterior de la superficie del hormigón, formando eflorescencias y manchas. La masa total de portlandita puede ser de 20 a 25 % de la masa total del cementa usado en la dosificación del hormigón.

La mayor porosidad de la pasta superficial puede ser reducida a través de la reducción de la relación agua/cemento del hormigón, con el consecuente aumento del consumo decemento par metro cúbico. Esta es, probablemente, la razón par la cuales recomendaciones internacionales especifican consumos mínimos de 450 a 650 kg de cemento por m3 de hormigón arquitectónico. En estas condiciones y con curadoadecuado, la porosidad de la pasta superficial puede ser reducida a valores por debajo del10%, el mínimo necesario para asegurar una protección y durabilidad adecuada alelemento estructural expuesto a la acción agresiva de ciertos ambientes.

9.2 PRINCIPALES MECANISMOS DE DEGRADACIÓN

La Tabla 9.2.1 que sigue, reúne los principales mecanismos de degradación de las



superficies de hormigón

Tabla 9.2.1. Principales mecanismos de deterioración de las superficies de hormigón

Es conveniente destacar que varios productos químicos tienen efectos perjudiciales sobrelas superficies de hormigón. Los mecanismos de estas degradaciones no siempre son defácil comprensión. Sin embargo sobre la base de resultados de investigaciones realizadas,están disponibles guías y tablas que describen el efecto de estas sustancias sobre e

hormigón[i]

.

El deterioro puede ser causado por jugo de frutas naturales, leche y sus derivados, melazade caña de azúcar, azúcar, vino, cereales, abonos, aguas industriales provenientes deestaciones de tratamiento, restos de animales, sangre y otros. De una forma genérica,ácidos orgánicos y minerales pueden atacar el hormigón.

Es importante considerar que la vulnerabilidad del hormigón al ataque químico dependebásicamente de la porosidad, alcalinidad e reactividad de los compuestos hidratados decemento.

La penetración de fluidos a través del hormigón es, algunas veces, acompañada porreacciones químicas con el cemento, agregados o con las barras de acero. Cuando unaglomerante alcalino como el cemento Portland hidratado reacciona con sustancias ácidas,estas reacciones son frecuentemente iniciadas por formación y remoción de productossolubles, continuando con la desintegración del hormigón. Si los productos de reacciónfuesen insolubles, serán formadas deposiciones en la superficie del hormigón, que puedenser consideradas como reductoras de la velocidad de continuidad de estas reacciones. Partanto, siempre que exista contacto del hormigón con sustancias químicas, los efectos deestas sustancias deben ser evaluados sobre la base de textos específicos sobre el tema,par ejemplo: "Efeito de varias substancias sobre o hormigón", publicado por la AssociaçãoBrasileira de Cimento Portland ABCP, y "Handbook of corrosion resistant coatings", de laautoría de D.J. de Renzo publicado por la NDC en 1986.

9.3 MANTENIMIENTO

Es el trabajo de re-acondicionamiento al mejor estándar de utilización a través de unconjunto de acciones periódicas o continuadas.

De acuerdo al tipo de técnica que se aplique para la detección y corrección de las fallasdurante el servicio de la estructura, se pueden distinguir diferentes tipos demantenimiento:

! Mantenimiento Predictivo – Comprende aquellas acciones técnicas cuya

Mecanismos de Degradación

Agresividad Consecuencias inherentes al proceso

Naturaleza del proceso Condiciones particulares Alteraciones de

color/manchas Alteraciones Físico-Químicas

Carbonatación HR 60% a 85% En general mas clara Reducción del pH Corrosión del acero de refuerzo Fisuración super-ficial

Lixiviación Atmósfera ácida, aguas blandas

Oscurece con manchas

Reducción del pH Corrosión del acero de refuerzo Disgregación superficial

Contracción Mojado/secado Ausencia de curado Manchas y fisuras

Fisuración Reducción del pH Corrosión del acero de refuerzo

Moho Atmósferas urbanas e industriales (zonas húmedas) Manchas oscuras Reducción del pH

Corrosión del acero de refuerzo

Hongos Zonas húmedas y salinas Manchas oscuras y verdosas

Reducción del pH Disgregación superficial Corrosión del acero de refuerzo

Concentración Salina Atmósfera marina e industrial Blanquecino Despasivación del acero de refuerzo

Disgregación superficial



necesidad de realización se puede prever y programar en función del seguimiento deestándares de durabilidad y parámetros de performance cuya tendencia dedeterioro constituye un indicio que permite predecir la oportunidad en que losrespectivos trabajos de corrección serán convenientemente necesarios desde epunto de vista técnico-económico.

! Mantenimiento preventivo – es la acción técnica que se realiza a efectos deprevenir la ocurrencia una falla o lesión. Se basa en la detección precoz desíntomas o anomalías patológicas mediante inspecciones periódicas y laprogramación de las tareas preventivas pertinentes.

! Mantenimiento Correctivo Programable – es aquel cuya realización sedecide a partir de la detección de un problema, pero no requiere ser llevado acabo en el momento sino que es posible diferirlo para una fecha más oportuna.

! Mantenimiento Correctivo de Emergencia – acciones técnicas que serealizan cuando ha ocurrido una falla o lesión o hay presunción de su prontaocurrencia, que ocasiona el mal desempeño o afecta la esencia funcional demismo. Demanda acciones inmediatas.

Las tareas de Mantenimiento Correctivo (tanto el de Emergencia como el Programable)son abordadas en el Capítulo 6: “Procedimientos de Reparación”

Desde un punto de vista ideal, las estructuras de hormigón debieran ser proyectadas,construidas y utilizadas de modo que bajo las condiciones ambientales previstas, yrespetadas las condiciones de mantenimiento preventivo especificadas en el proyecto,conserven su seguridad, estabilidad, aptitud para el servicio, y apariencia aceptable,durante un período prefijado de tiempo y en relación a la vida útil de la obra total) sin

exigir medidas extras de mantenimiento o reparación[ii]

.

Lamentablemente, tal extremo es pocas veces alcanzado en nuestro medio, (losproblemas en las estructuras de hormigón por efectos de una baja calidad de proyecto, deejecución o de un mantenimiento insuficiente –cuando no inexistente-, son comunes en laregión) y por tal razón las tareas de reparación (mantenimiento correctivo) son másfrecuentes que lo deseable.

Figura 9.3.1 Ley de evolución de costos (SITTER, 1984 CEB RILEM)

Al hablar de “Rehabilitación de Estructuras de Hormigón”, poco podemos hacer conreferencia a las etapas de Proyecto y Ejecución, más que advertir especialmente sobre laimportancia del cuidado de estas etapas. Sin embargo, corresponde si, poner especiaénfasis en el cuidado de las tareas de protección y mantenimiento, pues de ellasdependen ahorros importantes, al evitar reparaciones siempre más costosas.

En tal sentido, importa recordar la “Ley de evolución de los costos” también llamada “Leyde Sitter”, que nos indica que aplazar una intervención significa aumentar los costosdirectos en progresión geométrica de razón 5 (cinco) – En otras palabras, si el costo de



mantenimiento preventivo es 5 (cinco), el costo de las reparaciones necesarias(mantenimiento correctivo) al no haber realizado el mantenimiento preventivocorrespondiente, será: 25 (veinticinco) conforme es presentado en la Figura 9.3.1.

9.4 SISTEMAS DE PROTECCIÓN DE FACHADAS DE HORMIGÓN

9.4.1 Procedimientos de protección

Son métodos para controlar las causas que provocan el deterioro o la pérdida de “performance”.

Conocer los principales factores que influyen en la durabilidad de una estructura dehormigón, descritos en la Figura 9.4.1, resulta básico para poder elegir losprocedimientos de protección adecuados para cada situación en particular.

En tal sentido, las estructuras de hormigón, podrán protegerse[iii]

:

! Modificando las condiciones de servicio o exposición ! Mejorando las propiedades físicas del hormigón para resistir mejor a las

condiciones de exposición o servicio ! Colocando una barrera entre las “condiciones de servicio / exposición” y la

superficie del hormigón ! Alterando el comportamiento electro-químico de la armadura cuando la

corrosión de la misma es el factor de deterioro.

Para la elección de los procedimientos de protección y mantenimiento de una estructura de hormigón, es necesario tener en cuenta una serie de factores, que seexponen en el Capítulo 3 “Orientación para la Selección de la Intervención”.

La selección del sistema de protección adecuado, implica la elección de un procedimiento general, y soluciones para los puntos singulares de las diferentesestructuras conforme presentado en la tablas 9.4.1 y 9.4.2 a seguir:



Figura 9.4.1 Factores que influyen en la durabilidad de una estructura (Montoya – Meseguer – Morán)

Tabla 9.4.1. Selección del sistema de protección adecuado a cada estructura.

EN FACHADAS DE HORMIGÓN

1 - SUPERFICIE GRAL (VERTICALES)

2 - ÁNGULOS CONVEXOS



Tabla 9.4.2. Selección del sistema de protección adecuado a cada estructura.

3 - ÁNGULOS CÓNCAVOS

4 - JUNTAS

5 - INTERFACES C/OTROS MATERIALES

EN PUENTES Y VIADUCTOS

1 – SUPERESTRUCTURA

2 – SUBESTRUCTURA

3 – DISPOSITIVOS DE APOYO

4 – SISTEMA DE DRENAJE

5 – SISTEMA DE JUNTAS

EN GALERIAS Y TUBOS DE REDES DE ALACANTARILLADO

1 – SUPERFICIES EN GRAL 2 – SISTEMA DE JUNTAS



9.4.2 Impregnaciones hidrófobas

Mecanismos de protección

El agua penetra y se mueve en los materiales por diferentes mecanismos. En estadogaseoso (vapor de agua) lo hace por Adsorción, por Difusión, por Evaporación, y porConvención; y en estado liquido: por Absorción y por Succión capilar.

Para entender los mecanismos de protección de las Impregnaciones Hidrófobas,interesa en primer lugar el comportamiento del agua en estado líquido:

! Por un lado el agua puede penetrar en el hormigón por efecto de ciertapresión positiva (que puede ser su propio peso en caso de embolsamiento, o efecto de la presión hidráulica, o incluso efecto de la fuerza del par agua-viento en el caso de la lluvia que golpea un cerramiento) Este fenómeno se

EN PISOS INDUSTRIALES 1 – SUPERFICIES EN GRAL (HORIZONTALES) 2 – JUNTAS 3 – MEDIAS CAÑAS 4 - RESUMIDEROS 5 – CÁMARAS



conoce como “absorción” y sucede preferentemente cuando existen huecosmayores de 0.5 mm, que actúan como vías de descompresión.

! Por otro, el agua puede penetrar y moverse dentro del hormigón por efecto de cierta atracción entre el agua y el hormigón. Este fenómeno se conoce como “succión capilar”. La fuerza de atracción que se ejerce es inversamente proporcional al diámetro del capilar, y directamente proporcional al coseno del ángulo de contacto entre la superficie del agua y la pared del capilar (θ) según Figura 9.4.2.

Se puede modelizar la succión capilar con la siguiente expresión matemática:

Figura 9.4.2 . Modelización matemática del mecanismo de succión capilar

En ausencia de fuerzas externas, una gota de agua adoptaría una forma esférica, debido a que su tensión superficial tiende a contraer la superficie externa al mínimo. Cuando una de estas gotas, entra en contacto con el hormigón, la “succión capilar”hace que la forma original de esa gota se transforme, adoptando otraextremadamente ramificada, con una gran superficie de contacto con el sólido.

Para que esto se produzca espontáneamente, la atracción entre la superficie del hormigón y el agua debe ser tan grande que supere la resistencia original del agua aextender su superficie. Si dicha atracción no fuera suficiente, el agua no mojaría al sólido.

Las Impregnaciones Hidrófobas, son productos líquidos - de baja viscosidad - que penetran en el hormigón para formar una capa hidrófoba sobre las paredes de los

poros [iv]

Esta capa modifica la tensión superficial del hormigón (alteran el ángulo θ de mojado), de tal forma que reducen significativamente la “succión capilar” conforme se presenta en la Figura 9.4.3.

Para poros de sección circular verticales

Para poros de sección circular horizontales

h = Profundidad que alcanza el agua en m Tw = Tensión superficial del agua (7.5 N/m) θ = Angulo de contacto entre la superficie del agua y la pared del capilar r = Radio del capilar, en m (variable de 10-4 a 10-6 m) g = Masa especifica del agua (equivalente 1000 kg/m3) g = Aceleración de la gravedad (equivalente a 10 m/s)

“Tw”, “g”, y “g ” adoptan valores constantes para una situación particular,

por lo que “h” podría expresarse como:

Nota: En el caso de fisuras de pared planas, el valor h seria la mitad del h calculado para poro de sección circular de radio igual a la abertura de la fisura.

Sobre el Hormigón no tratado, el agua se dispersa y es succionada por los poros capilares (el ángulo de contacto entre el agua y el hormigón: θ < 90



Figura 9.4.3. Mecanismo de Protección

Los poros y capilares del hormigón no se obturan, solo quedan cubiertos por la Impregnación Hidrófoba sin producir película de acuerdo con la

Figura 9.4.4. Este mecanismo de protección permite la difusión del vapor de agua, mas no impide la absorción de agua liquida por efecto de una presión positiva sobre los mismos.

Figura 9.4.4. Impregnaciones hidrófobas

Características ! Tienen duración limitada; ! Reducen la absorción del agua por capilaridad; ! Aumentan la resistencia al congelamiento; ! Reducen la absorción de sustancias nocivas disueltas en el agua ! (por ejemplo Sales solubles); ! Reducen la Carbonatación (no la impiden); ! Reducen la Lixiviación (no la impiden); ! No modifican sustancialmente la permeabilidad al vapor de agua; ! No modifican la estética de la superficie; ! No requieren una superficie lisa y continua para su aplicación, son aptos para el

tratamiento de superficies de hormigón visto obtenido con encofrados rústicos; ! No impiden la penetración de agua, gases o vapores bajo presión.

Propiedades Estas características le confieren la propiedad de proteger al hormigón, aunque conuna duración limitada, en especial contra:

! la corrosión causada por el ingreso de Sales solubles (Cloruros) como sucede por ejemplo en zonas marítimas con la niebla salina, o en puentes donde se

Si el ángulo θ = 0o entonces cos θ = 1 y h toma su máximo valor

Sobre el Hormigón tratado con una impregnación hidrófoba, el agua no se dispersa y los poros capilares no la succionan. (el ángulo de contacto entre el agua y el hormigón: θ > 90)

Si 90o < θ < 180 o entonces cos θ < 0 y h es negativo



utilizan sales anticongelantes. ! la degradación física causada por el congelamiento de agua dentro de sus

poros.

Además:

! Las superficies tratadas con una impregnación hidrófoba se ensucian menos fácilmente. Un ejemplo de ello es que se utilizan como sistemas de protección contra los graffiti;

! Otorgan mejores valores promedios de aislamiento térmico de los muros exteriores. Por una parte, los poros llenos de aire son peores conductores delcalor que los poros llenos de agua, y, por otra parte, consumen menos energíapara la evaporación del agua que haya penetrado.

Limitaciones ! Su efectividad depende entre otros factores, de su resistencia a la alcalinidad y

a los rayos ultravioletas, al grado de penetración de la impregnación hidrófuga en los poros del hormigón y al anclaje de la sustancia activa, así como al tamaño de poros y fisuras.

! No están recomendados en aquellas situaciones sujetas a presión hidrostáticapermanente.

Naturaleza de los productos Las Impregnaciones Hidrófobas, está constituida por compuestos sílico-orgánicos, entre los que se destacan:

! Silanos (trialkoxyalkylsilanos); ! Siloxanos oligoméricos; ! Siloxanos poliméricos ! Resinas de siliconas; ! Siliconatos.

Todos los agentes hidrofugantes a base de silicona pueden obtenerse a partir de unalquiltriclorosilano según Figura 9.4.5.

En caso de que R- sea un grupo metil (CH3-), los productos obtenidos serán adecuados para impregnar materiales de construcción neutros o poco alcalinos.

Si el grupo alquil es de cadena más larga, por ejemplo C4H9- o C8H17- se obtendrán hidrofugantes aptos para ser aplicados en materiales altamente alcalinos.

Cualquiera que sea el producto de base, las Impregnaciones Hidrófobas engendransiempre resinas de siliconas, las que estarán ligadas químicamente a la base delhormigón. Todos estos productos (excepto las resinas) después de su aplicación pasan por una etapa intermedia de curado en la que se producen grupos silanol que, ademásde reaccionar entre ellos por condensación para producir una resina, pueden reaccionar con el substrato quedando unidos químicamente al material de construcción. Las resinas empleadas en este campo tienen grupos silanol libres quehacen esta misma función.

Las diferentes clases de compuestos se diferencian, entre otras cosas por el tamaño de sus moléculas, la reactividad y la solubilidad en el agua y en los solventesorgánicos. La presentación común de los mismos era líquida, pero últimamente han aparecido en el mercado productos tixotrópicos que permanecen estables sin escurrir.



Figura 9.4.5. Obtención de los hidrofugantes

En la práctica, actualmente se utilizan en general: Silanos y Siloxanos oligoméricos o mezcla de ambos.

Siliconatos (metil-siliconatos de sodio o potasio)

Son solubles en agua. Para reaccionar y fijarse a la base requieren que el substrato se haya secado al aire antes de su aplicación, reaccionan con el dióxido de carbono (CO2) del aire, produciendo la sustancia activa, un ácido. Sensibles a la alcalinidad, de

hecho el soporte es alcalino, pero no tienen buena resistencia a la misma, contienenmuchas sales las cuales podrían producir manchas blancas, por lo tanto inapropiados para el tratamiento superficial de fachadas. Su durabilidad es baja (< 6 meses).

Solo pueden utilizarse en el tratamiento de materiales muy absorbentes. Su principalcampo de aplicación es la impregnación en fábrica de hormigón poroso.

La reacción que tiene lugar después de su aplicación está representada en la Figura 9.4.6.

Figura 9.4.6. Reacciones de los siliconatos

Los siliconatos se subdividen en dos grupos:

! Alcalinos: Químicamente son sales metálicas (Me = Na o K) del ácido metilsilícico. Su acción hidrorepelente no se desarrolla hasta después de haberreaccionado con el ácido carbónico del aire. Si se aplican de forma irregular pueden producir manchas blancas debidas a la formación de capas de carbonato sódico o potásico. En la práctica se prefiere el uso de siliconatos potásicos yaque al ser el carbonato potásico menos voluminoso es menos visible en lasuperficie hidrofugada.

! Polialquídicos: Químicamente semejantes a los anteriores pero el metal estásubstituido por radicales alquilo (Me = CH3- o C3H7-) lo que les proporciona



una resistencia a los álcalis mucho más elevada. A diferencia de losmetilsiliconatos, los propilsiliconatos no precisan de la presencia del aire (CO2)para producir el efecto hidrofugante.

Silanos o (trialkoxyalkylsilanos)

Desde los principios de la química del silicio han sido empleados para hacerhidrorepelentes las superficies del vidrio, de fibras de vidrio, polvos minerales, etc.Principalmente son meti-alcoxisilanos de bajo peso molecular (monómeros). Sedistinguen por una gran capacidad de reacción con los materiales sobre los que seaplican y una elevada profundidad de penetración debido a su pequeño volumen.

Como producto residual desprenden alcohol que se evapora y no mancha al substrato(ver Figura 9.4.7).

Figura 9.4.7. Reacciones de los silanos.

De todas las Impregnaciones Hidrófobas los trialkoxyalkylsilanos son las que poseenlas moléculas más pequeñas (diámetros de 1,0 x 10-6 a 1,5 x 10-6 mm). Estacaracterística le confiere el mayor índice de movilidad así como de volatilidad. Ello los hace especialmente aptos para los hormigones más compactos, aunque exige que se utilicen concentraciones altas para compensar la sustancia que volatiliza.

Para reaccionar y fijarse a la base, los silanos requieren humedad y la velocidad dereacción depende del PH del medio. Esta última característica favorece la aplicación de estos productos sobre superficies de hormigón, pues sobre superficies neutras como elladrillo o rocas no reacciona. Sin embargo cuando el hormigón ha sufrido unadisminución importante de su PH por la acción entre otros del anhídrido carbónico (carbonatación) la velocidad de reacción se enlentece. En esos casos, para aumentarlas posibilidades de éxito, hay que usar concentraciones muy altas (de hasta 100%)pues mientras la reacción se produce el silano se evapora; aún así en condicionesextremas, de sequedad y viento puede ser insuficiente la cantidad de producto quellega a reaccionar para producir el efecto hidrofugante deseado. La reacción de transformación requiere un cierto tiempo para completarse, si los materiales son secosy hay poca humedad atmosférica o mucho viento, pueden evaporarse antes de haberproducido la reacción de transformación.

Al no producir el efecto de "perlado" con el agua, hay peligro de que sean lavados sillueve antes de haber completado la reacción

No es necesario que las superficies sobre las que se apliquen estén completamentesecas antes de aplicarlos (naturalmente si los poros están completamente llenos deagua el producto no podrá penetrar suficientemente).

Su principal campo de aplicación en la construcción es, para tipos especiales catalizados y con grupos alquilo largos, la hidrofugación de materiales muy poco absorbentes y porosos como los hormigones de alta calidad.

El más conocido entre los silanos monoméricos, que se usan para la protección de superficies de hormigón es el “Iso-Butyl Trimethoxysilano”

Siloxanos oligoméricos

Son un poco mas voluminosos (con diámetros de 1,5 x 10-6 a 7,5 x 10-6 mm) pero, por lo menos en parte, pueden penetrar fácilmente en los poros capilares (diámetro de10-5 a 10-3 mm).

Poseen virtualmente todas las ventajas de los silanos, en cuanto a su reactividad yrepelencia al agua, pero además poseen una menor resistencia a la difusión del vapor de agua.

Su cadena está formada por pocos grupos -Si-O-. Como puede verse en la Figura



9.4.8 la formación de la sustancia hidrófuga tiene lugar mediante la humedad y en presencia de un catalizador.

Comparte con los silanos la ventaja de su pequeño tamaño lo que facilita una penetración profunda en el substrato, aplicabilidad sobre superficies algo húmedas y la posibilidad de ser disueltos en alcoholes anhidros.

En las condiciones normales de aplicación su presión de vapor es tan baja que no se evaporan por lo que pueden aplicarse a concentraciones bajas

Figura 9.4.8. Reacciones de los alquialcoxisilanos oligoméricos

(6-8 %) ya que si las condiciones ambientales no son las adecuadas permanecendentro del material impregnado hasta que estas sean favorables para que tenga lugarla reacción. Mediante la adición de aditivos se independiza el desarrollo de la reacción de la composición del material de construcción y también puede obtenerse un buen efecto hidrofugante a las 4 ó 5 horas de su aplicación.

Silanos vs. Siloxanos oligoméricos

Se supone que los silanos debieran penetrar mas profundamente que los siloxanos,pero según el trabajo realizado por la Fosroc no se pueden apreciar diferencias entre ambos sistemas, excepto cuando el substrato está completamente seco. La menor volatilidad de los siloxanos significa que bajo condiciones de aplicación reales (in situ, no en laboratorio) mayor cantidad de material activo es retenido en la superficie delhormigón. Sin embargo cuando se aplican siloxanos en alta concentración, para impregnar un hormigón denso se corre el riesgo de que estos permanezcan en la superficie originando manchas de aspecto resinoso bastante difíciles de eliminar.

Por otra parte, recientemente han aparecido en el mercado productos a base desilanos, de consistencia cremosa, y características tixotrópicas.

A estos productos, se los promociona por su muy escasa volatilidad, y por el altogrado de penetración que se logra gracias a la alta concentración de la sustancia activa (80%) y el bajo peso molecular de la misma (silano).

Siloxanos poliméricos

Se diferencian de los anteriores en que su cadena principal está formada por muchos grupos -Si-O-, lo que tiene como consecuencia un tamaño de molécula muy superior y por tanto un poder de penetración inferior. Su comportamiento es similar al de lasresinas de silicona con la desventaja de que si no están convenientemente catalizados permanecen pegajosos durante largo tiempo pudiendo provocar el ensuciamiento de las fachadas conforme se observa en la Figura 9.4.9.

Figura 9.4.9. Reacciones de los alquilalcoxilanos poliméricos

Resinas de Siliconas



Se han dejado de usar en los últimos años. Estos materiales poseen un mayor peso molecular que los silanos o los siloxanos. Tienen una muy baja penetrabilidad. No sonmateriales reactivos, y para fijarse a la superficie requiere que se evapore el solvente.Necesitan que el substrato se haya secado al aire antes de la aplicación. Son sistemas susceptibles de ensuciarse y poco resistentes al intemperismo.

Actualmente se utilizan resinas con un peso molecular comprendido entre 2000 y3000. Este peso molecular es muy bajo en comparación con el de las resinas orgánicas lo que les proporciona una mayor penetración. Además poseen grupos silanol (Si-OH) libres que pueden reaccionar con otros grupos reactivos de la superficie del substratoformando una unión química o reaccionar entre sí por condensación, aumentando el tamaño de las moléculas. Ver Figura 9.4.10.

Se suministran disueltas en disolventes orgánicos, en forma de dispersiones o contenidas en un portador en polvo.

Al evaporarse el disolvente se obtiene un efecto perlante intenso y de larga duración por lo que superan a todos los otros medios de hidrofugación.

Su efecto hidrofugante tiene lugar inmediatamente después de la evaporación del disolvente; 4 ó 5 horas después de su aplicación ya son insensibles a eventuales lluvias.

A principios de los años 70 aparecieron resinas de silicona con grupos alquil (R-) largos lo que permitió la hidrofugación de materiales de construcción altamente alcalinos. Estos tipos forman el grupo de hidrofugantes de mejores características.

Estos compuestos presentan excelentes propiedades, gran facilidad de uso para lahidrofugación de fachadas, a base de una mezcla de resinas de silicona que combina un elevado poder de penetración con una elevada resistencia a los álcalis junto con un intenso efecto perlante y larga duración una vez aplicado.

Figura 9.4.10. Resina de silicona.Los símbolos # representan grupos Si-O que forman la estructura

tridimensional.

En su aplicación es muy importante tener en cuenta que las superficies sobre las que se aplique han de estar completamente secas.

Puede aplicarse cuantas veces sea necesario sobre superficies ya impregnadas debidoa que las resinas depositadas no tienen ningún efecto repelente frente a los disolventes que incorpora.

La Tabla 9.4.3 a seguir reúne las principales características.

La efectividad y la resistencia alcalina de las distintas impregnaciones hidrófobas se determinan por un sencillo ensayo descrito a continuación.

Se sumergen unas probetas de hormigón, previamente pesadas, durante un minuto en la impregnación hidrófoba, se dejan secar durante 8 días a temperatura ambiente y a continuación se introducen en una solución de hidróxido potásico al 10 %. La absorción de agua se determina pesándolas, expresándose en porcentajes sobre el peso inicial en seco.



Tabla 9.4.3. Principales características de las Impregnaciones Hidrófobas

En la tabla 9.4.4 se representan los resultados obtenidos con varias impregnacioneshidrófobas:

Tabla 9.4.4.Resultados experimentales de la efectividad y resistencia alcalina

De los valores contenidos en esta tabla se deduce que:

! Los silanos metílicos no producen efecto alguno. ! El efecto hidrofugante aumenta con la longitud de los grupos alquil empleados

(R-). ! La acción hidrofugante de las siliconas metílicas es eliminada por la alcalinidad

del substrato. ! Las siliconas del tipo fenil o metilfenil no tienen buena resistencia a la

alcalinidad. ! La efectividad del agente hidrofugante es mayor cuanto mayor sea el tamaño

de las moléculas del producto aplicado.

Preparación y Limpieza del substrato Las técnicas de impregnación hidrófobas requieren una superficie limpia, capaz de

Denominación Naturaleza del producto

Características

Silicona de Base Agua (Siliconatos)

Metilsiliconato Propilsiliconato de potasio

Sensible a la alcalinidad Puede presentar manchas blancas Baja durabilidad (< 6 meses) Exigen substrato seco (años 50)

Silicona de Base Solvente (Resina de silicona)

Alquilpolisiloxanos Solventes orgánicos

Mayor resistencia a la alcalinidad Exigen substrato seco (años 60)

Silano de Base solvente

Alcoxisilanos Elevada penetración, moléculas menores Exigen substrato levemente húmedo o seco Muy volátiles, adecuados a hormigones compactos (años 70)

Siloxano oligomérico de base solvente

Alquilalcoxisiloxanos Oligoméricos Solventes Orgánicos

Elevada penetración, Exigen substrato levemente húmedo Poco volátiles (años 70)

Siloxano polimérico de Base solvente

Alquilalcoxisilano Polimérico Solventes Orgánicos

Pequeña penetración, moléculas grandes Exigen substrato seco Poco volátiles (años 80)

Agente impregnante Captación de agua en % 6h 1d 2d

Resina de silicona metílica 1,4 7,5 7,7 INVISIBLE 1,4 1,9 2,2

Silano (10%)

Metil-trialcoxi 7,7 7,8 7,9

Isobutil-trialcoxi 2,4 2,6 2,9

Isoctil-trialcoxi 0,7 1,2 1,5 Siloxano oligomérico (10%)

Metil-alcoxi 3,0 5,4 5,8

Isooctil-alcoxi 0,8 1,2 1,5

Siloxano polimérico

Metil-fenil-alcoxi 1,6 6,7 7,9

Sin tratar 6,7 6,8 6,9



absorber las soluciones (de silanos, de siloxanos etc.). Lo que se busca es que lasimpregnaciones sean “aspiradas” por capilaridad, para lo que se requiere poros ycapilares abiertos.

Es siempre aconsejable realizar previamente pruebas en lugares característicos de la superficie que se va a proteger. Las indicaciones necesarias para el pre-tratamiento de las superficies de hormigón se encuentran detalladas en el Capítulo 5 “Preparación y Limpieza del Substrato”

Con frecuencia se trata de preparar la superficie con chorro de agua a alta presión. El agua de lavado en ningún caso debe contener sustancias detergentes.

Después de preparado el substrato, se deben iniciar los trabajos rápidamente para evitar eventuales contaminaciones.

Una humedad adecuada y una rugosidad suficiente del substrato son condiciones imprescindibles para el éxito de la protección hidrófoba.

Si la aplicación de la impregnación sigue inmediatamente a un período de mal tiempo (hormigón mojado), se corre el riesgo de que el agente activo no penetre a laprofundidad suficiente. LaS resinas de silicona tienden a acumularse en la superficie.El efecto neto hidro-repulsor resultante de la formación de pequeñas gotas en la superficie, conocido como efecto parlante, hace creer equivocadamente, que laimpregnación hidrófoba ha tenido éxito.

Se debe dejar secar la superficie al menos 48 h. Para la aplicación del hidrorrepelente, la superficie deberá encontrarse al menos seca a la vista, (de todas formas se deben respetar las especificaciones del fabricante). Hay que considerar que en cuanto más seca se encuentre la superficie, tanto mayor será la profundidad de la impregnación hidrófoba y por lo tanto su durabilidad.

Otro punto a tener en cuenta es el cuidado de no provocar daños con la aplicación de los productos. En especial se deberá tener en cuenta la protección de los materiales de sellado de juntas y revestimientos que puedan ser dañados por los solventes del producto utilizado. Por otra parte se prestará atención durante la aplicación de no dañar la vegetación circundante (rociado previo con agua y recubrimiento de la misma). Los trabajadores deberán estar muñidos de la indumentaria adecuada (máscaras, anteojos, guantes, etc.).De todas formas, previo a la aplicación se deberá ejecutar un saneamiento de fisuras, grietas y orificios con un ancho / diámetro igual o superior a 0.3 mm

Métodos de aplicación Con el propósito de obtener la vida útil máxima, la experiencia ha demostrado que la aplicación correcta, es tan importante como la preparación de la superficie y la selección correcta del sistema de protección.

Las impregnaciones hidrófobas se aplican preferentemente en superficies verticales o inclinadas. No está recomendado el uso sujeto a condiciones de presión hidrostática permanente, por lo que no se recomienda su aplicación en superficies horizontales.

Para su aplicación no requieren de superficies lisas y continuas.

Estos productos pueden aplicarse mediante pulverización (regado fino), brocha o rodillo. Idealmente se procederá con bomba de espada a muy baja presión, aplicando mínimo dos manos consecutivas “húmedo sobre húmedo”, es decir, se aplicará la segunda mano estando aún húmeda pero no brillante la primera mano, saturando bien la superficie.

Trabajar de arriba hacia abajo, en superficies previamente bien delimitadas,preocupándose que la boquilla del pulverizador se encuentre entre 10 y 15 cm de distancia de la superficie, evitando realizar trabajos con riesgo de lluvia.

Proteger de lluvia por mínimo 24 hs. y no someter a ensayos de campo antes de siete días.

El rendimiento depende de la capacidad de absorción de la base. En materiales con poros o fisuras con un diámetro / ancho sobre 0.3 mm, su efecto se reduce



significativamente o incluso puede ser nulo.

Se recomienda

! Aplicar sin viento, fundamentalmente en caso de usar el método de pulverización.

! Aplicar con temperatura ambiente entre 10º C a 50º C. ! Evitar pintar fachadas que estuvieran recibiendo radiación solar directa en el

momento de la aplicación. ! No pintar áreas externas en días con humedad relativa mayor a 90%. ! Iniciar el trabajo tan rápido como sea posible luego de preparado el substrato,

para evitar eventuales contaminaciones de este ! En caso de usar método de pulverización, sobreponer las aplicaciones

consecutivas en 50%

Los principales métodos de aplicación se detallan a continuación:

1. Pulverización

Debido normalmente a ser usados en grandes áreas, los procesos de pulverización son bastante adecuados para la pintura del hormigón. Las propiedades físicas del producto son particularmente relevantes para este método de aplicación: materialesde viscosidad media y tixotrópicos son adecuados para ser aplicados por pulverización.

a) Convencional

Es el más utilizado en función de su versatilidad. Están disponibles varios tipos de pistolas y mezclas, que permiten un gran número de combinaciones para variados tipos de pintura.

Cuando el líquido es más denso, o cuando se exige mayor producción, la pintura es forzada hasta la salida por una presión positiva ejercida en el recipiente por el aire comprimido.

b) Airless

Es el proceso más adecuado para la aplicación de hidrófugos de superficie. Lapulverización se logra por la oscilación de la presión hidráulica aplicada a la pintura. El equipamiento utilizado para la aplicación “airless” es menos complejo que el necesario para la aplicación con aire comprimido. La pistola es bastantemás simple que la utilizada en el sistema tradicional. La salida determina el volumen de producto que puede ser aplicado y el ángulo del abanico dedispersión. La aplicación es bastante rápida e involucra poca mano de obra. No es adecuado para pequeños trabajos.

2. Brocha

Generalmente es considerada una buena práctica la aplicación de la primera mano depintura de imprimación (primer) utilizando pincel y/o brocha, de modo que se pueda colocar mejor la pintura dentro de los poros e irregularidades de la superficie.

Pinceles finos de sección rectangular de nylon son bastante utilizados. El tamaño del pincel debe ser adaptado a la extensión del servicio. La Brocha de 10 cm (4”) es considerada la de tamaño máximo para una buena pintura. Esta técnica es másadecuada para áreas pequeñas.

3. Rodillo

La aplicación con rodillo es recomendada para superficies planas y uniformes. Comoventajas del proceso se puede citar la rapidez en la aplicación y la facilidad de acceso en paredes y techos.

Vida útil y reaplicación Las impregnaciones hidrófobas constituyen un sistema complejo, del que forman parte:

! Los productos de impregnación ! Las propiedades del substrato



! La técnica de aplicación ! Las condicionantes del medio

Esto sumado a la falta de estudios sistemáticos sobre el tema lleva a que no sea posible hacer pronósticos confiables sobre la duración de las mismas. Además losdatos recabados en la práctica son contradictorios.

Sería aconsejable para cada caso hacer un pronóstico de vida útil, basado enexperiencias similares al caso que nos ocupe, para luego, a partir de ese datoprogramar ensayos para verificar la efectividad del tratamiento, realizando re-aplicaciones cuando los ensayos así lo indiquen.

En términos generales se debe pensar en re-aplicaciones cada 6 meses paraimpregnaciones hidrófobas c/base agua (siliconatos), cada 4 ó 5 años paraimpregnaciones hidrófobas c/base solvente (resinas de siliconas, silanos, siloxanos).

En estos casos de mantenimiento preventivo alcanzaría con una re-aplicación delproducto; cuando el mismo no se realice en tiempo y forma, y por lo tanto seanecesario mantenimientos correctivos deberá realizarse el diagnóstico correspondiente con la identificación de las causas (capítulo 2 - Orientación para el Diagnóstico),tratamiento de reparación (capítulo 6 - Procedimientos de Reparación) y finalmente la protección del hormigón.

Es importante resaltar el hecho que en tratamientos aplicados sobre superficies dehormigones jóvenes, menores de 6 meses, no es posible obtener una eficacia de largaduración, en tanto que el proceso de hidratación del cemento continúa, formándose superficies nuevas no humedecidas por los productos de impregnación.

Ensayos Este tipo de productos se debe controlar por los ensayos que se detallan acontinuación. Cabe mencionar, que las siguientes normas son métodos de ensayo en los cuales se deben comparar materiales tratados con impregnaciones hidrófobas con un patrón equivalente no tratado.

Como criterio para lograr un balance de bajo contenido de humedad en los muros, así como de durabilidad de al menos 5 años de los tratamientos, se han definido los siguientes criterios:

! Reducción de absorción de agua de mínimo 70%, idealmente 90%. ! No reducir la capacidad de difusión de vapor de agua del material tratado en

más de 10%. ! Poseer buena resistencia a la alcalinidad y rayos UV, así como una buena

adherencia.

Ensayos que certifican a los productos

Para todo tipo de impregnación hidrófoba:

! DIN 52617, determinación del coeficiente de absorción de agua por capilaridad en materiales de construcción. La reducción de absorción a 24 h. de exposición y respecto al patrón sin tratamiento, deberá ser de al menos 90%.

! DIN 52103, método A, punto Nº 6.3.1, determinación de absorción de agua bajo presión (simula lluvia con viento). La reducción de absorción a 2 y 12hs de exposición y respecto al patrón sin tratamiento, deberá ser al menos 70%, idealmente 90%.

! DIN 52615 o equivalente, determinación de permeabilidad al vapor de agua demateriales de construcción y aislación. El tratamiento no debe reducir la capacidad de difusión de vapor de agua del material original en más de 10%.

! Resistencia a la alcalinidad. Se sugiere ensayar según el método descrito en el reglamento del Ministerio de Transportes de Alemania TP OS, Edición 1990, bajo punto 6.12., en que después de exposición a la alcalinidad. La determinación de absorción de agua a las 24 h. , arroje una reducción de absorción de mínimo 70% e idealmente superior a 90%.

Para impregnación hidrófoba utilizada en zonas con nieve

! Resistencia a ciclos de hielo-deshielo-sales, según ISO / DIS 4846-2 con una



solución al 3% de cloruro de calcio en 30 ciclos a temperaturas entre –20º C y +20º C

Otros ensayos

! Control de campo Los rayos ultravioletas degradan los productos de impregnación hidrófoba. Poresta razón, para ser completamente eficaces, estos productos deben penetrar lo más adentro posible en los poros capilares. Es a partir de una profundidad de aproximadamente 0.2mm cuando quedan protegidos contra la acción de los rayos UV

! Profundidad de Penetración Unos 20 o 30 minutos después de la aplicación, se remueve un pequeño sitio de aproximadamente 1cm de profundidad. Las zonas que están mojadas por el producto de impregnación o el solvente aparecen más oscuras.

! Procedimiento con colorante Se agrega un colorante al producto de impregnación. En una fisura, se determina la profundidad de penetración del colorante, la cual equivale a la profundidad de penetración del producto de impregnación.

! Profundidad de la impregnación Catorce días después de la impregnación, se remueve un poco el material en unsitio pequeño y se limpia con agua. La zona hidrófoba aparece más clara.

! Ensayo con pipeta RILEM (Ensayo de Karstens). En este punto también posee validez la pipeta Karsten ilustrada en la Figura 9.4.11. Paralelamente se puede realizar una prueba aleatoria con una lluviaartificial con agua a presión de 0,13 Psi, por mínimo 15 minutos.

Este ensayo ha sido propuesto por el investigador alemán Karstens y ha sido probado por RILEM para el control de infiltración en muros así como en Alemania para la evaluación en sitio de tratamientos repelentes al agua.

Su aplicación ha sido hecha tanto en laboratorio como en sitio, con resultados aceptables, aún cuando la literatura señala la conveniencia de efectuar numerosas medidas

Se usan con fines de control de obra, especialmente de la calidad de lasimpermeabilizaciones.

Consiste en el empleo de un dispositivo, el cual se aplica contra la superficie verticalque se desea controlar durante un lapso de 10 minutos, manteniendo una columna deagua permanente de 10 cm de altura, midiendo la cantidad de agua que debeadicionarse para lograr esta condición.

En esta forma, el ensayo simula una situación de lluvia con una presión de viento equivalente a 140 km/h, lo que corresponde a una condición extremadamente exigente.

Figura 9.4.11. Ensayo de pipeta RILEM o ensayo de Karsten



Sin embargo, dado que lo que se desea detectar es la existencia de sectores de altainfiltración es posible estudiar formas de aplicación que correspondan a situaciones más reales para el sector donde está ubicada la superficie que se desea controlar.

El ensayo tiene como principal limitación las pequeñas dimensiones de la pipeta, lo cual conduce a mediciones localizadas, que no necesariamente representan lasituación de toda la obra que se desea controlar.

Por este motivo, se estima que su empleo debería efectuarse mediante un criterio estadístico, en el cual se efectuara numerosas mediciones locales, evaluándose tanto el promedio como la dispersión de los resultados obtenidos para la calificación del resultado obtenido.

Estos criterios no han sido desarrollados y, al igual que el método ASTM E 514, hará necesario efectuar una investigación que conduzca tanto a la definición de la metodología de ensayo como de los criterios de aceptación y rechazo

Ello hace también conveniente una contrastación con ensayos efectuados en túnel de viento.

La absorción del agua en el hormigón trata con una impregnación hidrófoba tiene valores de 0.02 a 0.2 kg/m2 (h)1/2.

9.4.3 Barnices y Pinturas formadores de película

Mecanismos de protección El mecanismo básico de protección consiste en la formación de una película semiflexible y continua, que actúa como barrera de baja permeabilidad a gases, alagua y al vapor de agua conforme ilustrado en la Figura 9.4.12.

Requieren un substrato homogéneo y liso, con poros de abertura máxima de 0,1mm. Acompañan pequeños movimientos estructurales; no son capaces de absorber eventuales fisuras de la estructura, con posterioridad a su ejecución.

Figura 9.4.12. Mecanismo de protección de barnices y pinturas, formadores de película

La mayoría no es capaz de absorber eventuales fisuraciones posteriores de la estructura, o sea, son capaces de cubrir una fisura existente de hasta 0.1 mm, pero lapelícula se rompe si la estructura se fisura después que la pintura de protección está concluido

Características Las principales característica son las que se detallan a continuación:

! Reducen significativamente la carbonatación; ! Reducen significativamente la lixiviación; ! Reducen la permeabilidad a las sales solubles; ! Reducen e inhiben el desarrollo de hongos y bacterias; ! Su mantenimiento y repintado es fácil y simple.

Limitaciones



! No permiten el secado del hormigón húmedo, por lo tanto hay que esperar que el substrato este seco para pintar.

! Tanto los barnices mate, los satinados y los brillantes modifican la estética de la superficie.

! Requieren una superficie lisa y homogénea, no siendo adecuados para superficies de hormigón rugosa. En el caso de tener este tipo de superficies rugosas, se debe realizar un tratamiento previo, que consiste en la aplicación de una masilla, para luego poder aplicar la pintura.

Naturaleza de los productos disponibles: La Tabla 9.4.5 que sigue a continuación describe la naturaleza de los productos más comúnmente usados como pintura de protección, así como su aplicación.

Las pinturas de protección se clasifican según la naturaleza y característica del sistema de resina utilizado en:

! Resinas alquídicas No son apropiadas para soportes alcalinos ni superficies muy lisas y pocoabsorbentes. Se aconseja su aplicación por su alto poder de penetración en soportes porosos tales como hormigones disgregados carbonatados y áridos fundamentalmente calizos, asegurando una mayor estabilidad en el tiempo de la pintura. La amplia gama de colores posibles, así como la brillantez de tonos lograda, unido, sobre todo, a su excelente penetración capilar, la hacen aconsejable en las obras de rehabilitación, cuyos elementos de mortero y hormigón, sean de edad elevada y c/un pH bajo.

! Resinas de estireno-butadieno, vinilo-tolueno o copoliméricas acrílicas Son pinturas mates basadas en resinas de pliolite (acrílicas), estireno-butadieno, o de vinilo-tolueno, base solvente que presentan una gran adherencia sobre superficies degradadas, cuya alcalinidad sea alta.

Tabla 9.4.5.Pinturas de Protección[v]

Características del sistema de resina utilizado

Tipo de curado

Clasificación de la pintura

según el vehículo

Espesor habitual de la película seca (mm)

Ejemplos de aplicaciones

convencionales

Acrílico Simple evaporación del solvente

Base solvente 0.020 a 0.250 Pintura anticarbonatación, pintura de superficies interiores y exteriores, con razonable estabilidad de color y de resistencia a la foto degradación.

Acrílico Simple evaporación del agua

Emulsionado con Agua

0.040 a 0.700 (dependiendo de la fórmula y aplicación)

Pintura anticarbonatación para superficies interiores y exteriores, buena estabilidad de color y resistencia a la foto degradación.

Caucho clorado Simple evaporación del solvente

Base solvente 0.100 a 0.300 Pintura anticarbonatación, buena resistencia a la abrasión, humedad y álcalis, pintura de pavimentos industriales, franjas demarcatoria y piscinas.

Epóxica bicomponente

Reacción con el componente endurecedor

Base solvente 0.020 a 0.2500 Pavimentos industriales (buena resistencia a la abrasión) superficies interiores (elevada resistencia química) y tanques de agua potable

Epóxica bicomponente


Exenta de solventes

Encima de 0.300

Tanques para confinamiento de productos químicos, tuberías y superficies interiores



Presentan una excelente impermeabilización frente a humedades exteriores, permitiendo la transpiración del elemento, así como una excelente resistencia ala formación de mohos.

! Resinas epoxídicas de dos componentes Sistema a partir de resinas epoxídicas de dos componentes en solución. Presenta una excelente dureza y buena resistencia a los agentes químicos y a laabrasión. Pierden brillo e intensidad de color con la acción de los rayos UV, por lo que su utilización con fines estéticos, debe estar en función del resto de cualidades demandadas.En fachadas se aconseja usarlas como primera mano.

Las elevadas tensiones ocasionadas por este tipo de pinturas, pueden ocasionardesprendimientos del soporte, cuando la resistencia mecánica de éste es insuficiente. Previo a su aplicación se debe hacer un detallado análisis de lascondiciones de la superficie del hormigón. Si ésta es de poro cerrado, previo asu aplicación, se debe proceder a la apertura de los poros del hormigón, mediante fregado, chorro de arena o flameado.

El film resultante de su aplicación, forma el equivalente a una barrera de vapor,lo que implica su nula condición de permeabilidad y facilidad de secado de la superficie pintada, con lo que su empleo debe realizarse sobre soportes secos, yevitar la humidificación ulterior de éste.

Las resinas epoxídicas en solución acuosa, presentan una manera notable de suspropiedades frente a las agresiones de naturaleza química. Tiene carácteratóxico

! Resinas de poliuretano de dos componentes

Pinturas brillantes, satinadas, mates, basadas en resinas de poliuretano de doscomponentes, que poseen puntos reactivos en su estructura, actuando unocomo endurecedor, dando lugar a polímeros reticulados, de excelente dureza yalta resistencia química y mecánica.

Presentan propiedades ignífugas, efectos fungicidas y producen un eficaz efectobarrera frente a los gases ácidos. Tienen una baja adhesión de la suciedad. Sedeben aplicar sobre soportes compactos y secos.

Muy indicadas para la protección del hormigón en primera línea de mar, comoavenidas y lugares marítimos.

! Cauchos clorados y vinílicas base solvente

sujetas a ataque químico Epóxica bicomponente


Emulsionado en agua

0.040 a 0.120 Pintura de áreas internas en Industrias alimenticias (no contamina alimentos ni exhala olor), sellado de pavimentos industriales y superficies interiores.

Estireno-acrílico Simple evaporación del solvente

Base solvente 0.020 a o.200 Pintura anticarbonatación, poca resistencia a la intemperie y a la foto degradación

Poliuretano alifático bicomponente


Base solvente 0025 a 0.075 Pintura anticarbonatación y pinturas internas o externas de alta resistencia química.

Poliuretano alifático bicomponente

Reacción con la humedad atmosférica

Libre de solvente 0.500 a 2.000 Pintura de alta resistencia a la abrasión para pavimentos industriales

Poliuretano alifático bicomponente (alto espesor)


Base solvente 0.125 a 0.150 Pinturas de pisos industriales acabadoantideslizante y pintura de áreas interiores y exteriores.

Sistema doble epoxi-poliuretano

Reacción con los componentes endurecedores

Base solvente 0.100 a o.250 Pinturas de buen comportamiento frente a la carbonatación y pinturas exteriores o interiores de alta resistencia química.

Vinílica Simple evaporación del solvente

Base solvente 0.025 a 0.070 Pinturas de alta resistencia química, pero con baja resistencia a disolventes.



Sistemas de pinturas generalmente semi-brillantes, de difusión cerrada,resistentes a la intemperie (pierden brillo), gases industriales, a los álcalis de lossoportes minerales porosos y a los agentes químicos de naturaleza no orgánica.

Las buenas propiedades de formación de película, baja permeabilidad al vapor deagua, y rápido desprendimiento de disolvente, unido a que no poseen valornutriente y por lo tanto no son degradadas por ataque biológico ni promueven ecrecimiento de moho, las hacen idóneas como recubrimientos decorativos y deprotección.

Exigen de una aplicación cuidadosa específica; deben colocarse sobre soportesperfectamente secos. Los hormigones tendrán más de un mes de realizadosAntes de su aplicación ser recomienda tratar la superficie con ácido diluido a10%.Se prolongara el tiempo de secado, al menos, durante siete días.

! Resinas vinílicas

Las resinas mas apropiadas para el hormigón son pinturas cuyo vehículo estáformado por resinas plásticas emulsionadas, en este caso de carácter vinílico,dispersas en agua.

Presentan una buena durabilidad sobre soportes débilmente alcalinos oligeramente ácidos.

Debido a su intolerancia y mal comportamiento frente a hormigones nocarbonatados, se suele fabricar combinadas con acrílicos, generando unavariedad muy extensas de pinturas plásticas.

De difusión abierta, por su rendimiento, cubrimiento y admisión de agua, sonapropiadas para el pintado y mantenimiento de superficies no sometidas a altasexigencias de cualquier naturaleza.

! Resinas acrílicas

Constituyen un sistema de pinturas de poro abierto, basadas en copolímerosacrílicos que admiten la incorporación de diversidad de cargas en función de losrequisitos solicitados, constituyendo el grupo de pinturas plásticas y látex de usomás extendido.

Los más adecuados para el hormigón, son los acrilatos que se incorporan ensolución acuosa, obteniendo mayor adherencia que los acrilatos que seincorporan en dispersión acuosa.

Preparación y Limpieza del substrato El substrato tiene una influencia fundamental en la durabilidad de los sistemas deprotección de las superficies. El hormigón por su rugosidad y porosidad natural es unbuen substrato que permite una rápida absorción de la humedad de la primera capa delas pinturas o barnices empleados. Los procedimientos de preparación y limpieza sondescritos con detalle en el Capítulo 5: “Procedimientos de Limpieza y Preparación deSubstrato”, mencionando en los parágrafos siguientes algunos de ellos.

Para obtener una buena adherencia, es necesario que la superficie de hormigón:

! Esté íntegra, limpia, resistente, y libre de contaminación de productos para unrápido curado, agentes desmoldantes, en su mayoría incoloros pero queocasionan falta de uniformidad en el color y perjudican la adherencia con lapintura;.

! Esté libre de anomalías tales como fisuras, oquedades, desprendimientos, vacíosde hormigonado, corrosión de armaduras, eflorescencias, etc, presentes en ehormigón Deben ser reparadas, previa aplicación de los productos de protección;

! No posea aristas vivas; ! Tenga la rugosidad y porosidad apropiada para el revestimiento a aplicar; ! Esté seca;

Los trabajos previos a la aplicación de la pintura o barniz, irán encaminados a losprocedimientos de reconocimiento de los requisitos, que debe satisfacer el substrato y



a los procedimientos de limpieza y preparación de la superficie, en pos de obtener unadecuado nivel de estabilidad dimensional y químico del soporte, que asegureaceptables condiciones de pintado y de vida útil.

Procedimientos de reconocimiento

! Determinación del valor del pH de las superficies de hormigón tratadas con

ácido o limpiadas con productos químicos para su pintado[vi]

.

! Determinación de la presencia de humedad en el hormigón antes de su pintado

Método de la Lámina Plástica[vii]

.

Requisitos específicos del hormigón:

! Alcalinidad Superficies con un valor de PH superior a 9, demandarán como imprimaciónpinturas resistentes a los álcalis.

! Textura superficial: Es consecuencia de la composición de sus elementos constituyentes, tipo deencofrado y tratamientos de la superficie. Tenemos dos tipos de textura

Poro cerrado: los hormigones compactos, con encofrados lisos y estancos, y deestructura capilar muy cerrada, demandarán el uso de pinturas con una altaadherencia o bien, proceder a una apertura superficial, mediante tratamientosquímicos o mecánicos. Cuando la lisura es debida a una lechada de terminación,ésta deberá eliminarse, sobre todo con pinturas epoxídicas y de caucho clorado.

Hormigones cavernosos o celulares: sea debido a las características de suconfección o a tratarse de superficies friables por la acción del tiempo, loshormigones altamente porosos, demandarán pinturas con un alto poder deconsolidación, fijación y penetrabilidad. Con frecuencia, la existencia de coquerasy nidos de gravas, exigirán su reparación, previa al pintado, mediante laaplicación de masillas regularizadoras.

! Agentes externos: Humedad e Intemperismo Las condiciones de impermeabilidad del soporte y las medioambientales a la quese prevé esté sometido, serán determinantes para la elección de un sistema dedifusión cerrado o abierto, debiendo impedirse o reducir al mínimo lasinfiltraciones del agua por remonte capilar o humedades ascensionales o laaparición de éstas en el intradós del elemento.

La limpieza de las superficies de hormigón[viii]

se realiza a fin de eliminargrasitud, suciedad y sustancias sueltas antes de la aplicación de recubrimientosNo se pretende alterar el perfil de la superficie de hormigón, sino sólo efectuarsu limpieza. Es necesario por lo tanto un conocimiento detallado de los distintosprocedimientos (Capítulo 5: “Preparación y Limpieza del Substrato”)

Algunos de ellos como la limpieza a escoba o cepillo, el chorro de aire y el dechorro de vapor, entre otros, no son suficiente para la aplicación de sistemasprotectores que deben resistir condiciones de inmersión permanentes ointermitentes y exigencias mecánicas altas o para sistemas protectores que

requieran máxima adherencia para brindar resultados satisfactorios.[ix]

Curado Los sistemas de protección al estar compuestos por capas muy delgadas, necesitanprotegerse de la radiación solar directa y del viento. Es necesario además tomarmedidas adicionales para mantener estas capas húmedas el tiempo necesario según etipo de protección a utilizar. (sobre todo c/ materiales de base cemento, siendoimportante en el caso de las capas sintéticas protegerlas del polvo)

Métodos de aplicación



La aplicación de la pintura de protección, es tan importante como la preparación de lasuperficie y la correcta selección del sistema a utilizar. Todas las pinturas presentan una separación entre los componentes más pesados de los más leves, muchos pigmentos pueden, por lo tanto, sedimentarse.

Para una correcta aplicación y durabilidad de los sistemas de protección, es fundamental que el producto sea homogéneo, siendo necesarios en algunos casos, la utilización de mezcladores mecánicos.

Se recomienda:

! Elegir el método de aplicación más adecuado a las características de la obra y a su ubicación.

! Ejecutar la pintura, preferentemente, con una temperatura ambiente entre el10ºC y 35ºC.

! Evitar pintar fachadas, cuando éstas reciben directamente la acción solar. ! No pintar en áreas externas en días de mucha humedad, o con humedad

relativa superior al 90%. Seguir instrucciones del fabricante. ! el tenor de humedad superficial relativa del hormigón preparado para recibir la

pintura, no debe ser mayor que 5 o 6 %. ! Iniciar los trabajos de pinturas inmediatamente después de haber realizado la

preparación del substrato, para evitar así posibles contaminaciones del mismo. ! El número de capas de pintura a aplicar, estará fijado por el fabricante o el

proyectista, basándose en las características de la pintura y la consecución delespesor mínimo necesario para lograr los requisitos exigidos. Por lo general seránecesarias un mínimo de tres manos: una primera de imprimación, una segunda o intermedia y una de acabado.

Los principales métodos de aplicación utilizados son:

1. Pulverización:

Es un método utilizado, para la aplicación de pinturas en grandes superficies. Laspropiedades físicas del producto son particularmente relevantes para este método deaplicación: son adecuados los materiales de viscosidad media y tixotrópicos.

Sobre hormigón se utilizan los siguientes métodos de pulverización:

a) Sistema Convencional: Es el más utilizado en función de su versatilidad. Están disponibles varios tipos de pistolas y mezclas, que permiten un gran númerode combinaciones para variados tipos de pintura. Cuando el líquido es másdenso o cuando se exige mayor producción, la pintura es forzada hasta la salida por una presión positiva ejercida en el recipiente por el aire comprimido.Viscosidad baja y capas finas.

b) Airless: es el más adecuado para la aplicación de hidrófugos de superficie.Favorece el anclaje, es rápido, e involucra poca mano de obra. La pulverización se logra por la oscilación de la presión hidráulica aplicada a la pintura. No esadecuada para pequeños trabajos (alta productividad).

2. Brocha:

Es un buen método para la aplicación de la primera mano “imprimación” (primer),porque fuerza la pintura dentro de los poros y de las irregularidades de la superficie.

Es una técnica adecuada para superficies de poca extensión.

3. Rodillo:

Es recomendada para superficies planas uniformes. Como ventajas del proceso, sepuede citar la sencillez en la aplicación.

Vida útil y Reaplicación Los servicios de mantenimiento del hormigón pueden estar incluidos en un programa



de mantenimiento preventivo o en un programa de mantenimiento correctivo[x]

.

Para estimar la vida útil de los sistemas de pinturas de protección se puede consultar la literatura disponible u observar obras similares que estén en las mismas condiciones de exposición. De cualquier forma es conocido que los sistemas protectores tienen una vida útil relativamente corta cuando son comparados con la de la estructura (50 años) debiendo ser periódicamente inspeccionados para verificar la necesidad de mantenimiento, con vistas a mantener su funcionalidad.

De forma general es conveniente el repintado preventivo para:

! Pinturas base agua cada 2 o 3 años ! Pinturas base solvente cada 4 años ! Sistemas duplos cada 6 o 7 años

En el caso de mantenimiento correctivo, los trabajos de mantenimiento son típicos de corrección de manifestaciones patológicas, o sea, hay necesidad de un diagnóstico previo del problema para la identificación de las causas, y consecuentemente proceder a la protección del hormigón.

La durabilidad de la protección dependerá fundamentalmente de:

! La buena preparación de la superficie; ! La adecuabilidad de uso;

! Del control de la calidad en la fabricación[xi]

.

! Del control de la calidad en la aplicación.

Ensayos Los controles de adherencia, dureza, elongación, resistencia a tracción, dosificación, brillo y espesores, todos ellos normalizados, deben ser realizados constantementedurante la ejecución de los trabajos de protección según normativa específica.

9.4.4 Sistemas Combinados de Protección o Sistemas Duplos

Figura 9.4.13. Mecanismo de protec