Hay lesiones que no afectan a la integridad mecánica de la estructura y cuya reparación puede realizarse sin entrar en un análisis estructural. Estos casos suelen producirse en fisuras.
Es necesario tapar la superficie de la fisura antes de inyectar y colocar las boquillas de inyección.
Se inicia la inyección por el punto mas bajo hasta que rebose por el siguiente.
Se tapa la baquilla inferior.
Se continúa la inyección desde la boquilla que ha rebosado.
Se repite el proceso hasta que toda la fisura este completamente inyectado
Sobre obras de hormigón armado expone conceptos importantes (algún bien conocido y otros realmente nuevos), como son:
Los tres síntomas principales de una obra de hormigón armado son.
Las fisuras.
La disgregación.
La desagregación.
Que se debe definir como obra una pudrición de toda la superficie, con perdida de cemento y liberación de los áridos.
En mayor o menor grado, todo hormigón es poroso, de hecho frecuentemente se comprueba que entre las diferentes partes de una misma obra, construida con los mismos materiales por el mismo contratista según las mismas normas, algunas están gravemente dañadas, mientas que otras están sanas. Esto se debe generalmente a las diferentes cantidades de agua absorbidas por el hormigón según las condiciones de utilización y según su porosidad, que es función de la cantidad de ejecución.
Cuando la cantidad de agua en el hormigón aumenta, este se entunese y aumenta de volumen. Se precisa que han comprobado las dilataciones comprendidas entre 0.01 % para hormigones buenos, a 0.5 % para hormigones de baja calidad, dependiendo este valor de la edad, porosidad, tipo de áridos y cantidad de agua inicial.
Si el entumecimiento esta cortado, se producen fisuras y disgregaciones superficiales.
Medidas preventivas en general, no es posible impedir el aumento de volumen de hormigón debido al incremento de su contenido de agua, el remedio es tener encuenta la dilatación en obras sometidas a ciclos de humedad y sequedad, o bien mantener el hormigón húmedo.
La presencia del fenómeno descrito constituye un factor más a tener encuenta en el análisis de los problemas que pueden presentarse indeterminados elementos estructurales.
Sobre el tema de corrosión de las armaduras, el volumen del oxido producido por la corrosión es unas ocho veces el del metal sano de que procede, lo que provoca fisuras y disgregación del recubrimiento de hormigón.
Prácticamente todos los profesionales dedicados a problemas estructurales conocen que la corrosión del acero origina lo que se denomina una hinchazón que somete el recubrimiento de hormigón a tensiones de tracción que superan su resistencia a dicho esfuerzo originando fisuras, grietas i en definitiva el desprendimiento de dicho material de recubrimiento. Lo que con todo probabilidad desconocen, y me cuento entre ellos, es la enorme proporción 8: 1 que existe entre le oxido y el metal de donde procede, medido en volúmenes, con este dato es mas fuasil comprender los deterioros que se originan en placas, vagas y columnas de hormigón armado cundo puede producirse corrosión del acero, entre las medidas preventivas que dicho autor recomienda aparecen las siguientes.
Para medir la corrosión de la armaduras, es preciso que el acero no este en contacto con agua que contenga oxigeno disuelto o con agua en presencia de oxigeno.
En relación con la reparación de las fisuras se establecen varias posibilidades de arreglo y también menciona lo que no debe hacerse para la reparación establece las siguientes posibilidades:
Unión con resina epoxi
Vaciado y sellado
Grapado
Aplicación de esfuerzos externos
Recubrimientos
Revestimientos
Inyección
Entre los que no debe hacerse expresa:
No llenar las fisuras con hormigón o mortero
No utilizar los revestimientos frágiles para reparar fisuras activas
No omitir la presión de las tensiones que provocan la fisurasión
No sellar las fisuras por encima se armadura corroídas sin recubrirlas
No hacer inaccesible una junta enterrándola u ocultándola
Dentro de las reparaciones aparece el grapado, consiste en tratar de coser la fisura por medio de mochos de barra que se colocan en ranuras practicadas normalmente en la fisura y cogidas con mortero de cemento, esta solución en la practica no resulta positiva, es decir efectiva, pues no solo la fisura a vuelto a surgir, sino que han aparecido fisuras normales en los sitios donde se coloco refuerzo.
Esto puede aplicarse porque el mortero se retrae y se pierde efectividad en la unión de la barra a la pared. Además, con frecuencia las barras se corroen y expulsan el mortero. Considero para que este tipo de reparación pueda ser realmente efectiva es preciso utilizar aditivos en el mortero que eliminen su retracción y masvien lo hagan expansivo y también incremente su adherencia. De usarse resina epoxi basta llenar la fisura con dicho material.
El prepoxy adherente es un producto de dos componentes formulado a base de resinas epoxy que garantiza una perfecta adherencia entre el hormigón endurecido y el fresco, así como entre hormigones endurecidos y entre hormigones.
Datos técnicos
Color de la mezcla: gris.
Densidad: 1,40 ± 0,5 Kg. /dm3.
Proporción de mezcla A: B: 2:1.
Tiempo de secado: 24 h.
Vida útil de la mezcla a 20 ºC: ~ 25 min.
Temperatura de aplicación: 8 - 30 ºC.
Adherencia al hormigón a 25 ºC: > 35 kg /cm2 (rompe el hormigón).
Adherencia al acero 25 ºC: 170 - 200 kg/cm2.
Resistencia a compresión a 28 días: ~ 700 kg/cm2.
Resistencia a flexotracción a 28 días: ~ 350 kg/cm2.
Prepoxy Adherente Fix
Densidad: 1,35 ± 0,5 kg/dm3.
Proporción de mezcla A:B: 1,8:1.
Vida útil de la mezcla a 20 ºC: ~ 60 min.
Modo de empleo
Se mezclan ambos componentes del prepoxy adherente aplicándose posteriormente sobre el soporte elegido que debe estar exento de polvo o material deleznable. La superficie de contacto puede estar húmeda pero no tener agua escarchada ni hielo.
El tiempo de utilización es de 1 h en verano y 2 h en invierno.
La adherencia del prepoxy adherente se consigue a las 24 horas pero alcanza su máxima resistencia a los 7 días de su aplicación. No debe aplicarse a temperatura ambiente inferior a 8 ºC.
Campo de aplicación
Adherencia de hormigón endurecido a hormigón fresco.
Adherencia de hormigón endurecido a hormigón endurecido.
Adherencia de hormigón endurecido a fibrocemento, metales, etc.
Reparación de zonas deterioradas o agrietadas así como las disgregaciones.
Adhesivo de refuerzos al hormigón.
Precauciones especiales
Para recomendaciones de seguridad específicas e instrucciones de primeros auxilios leer atentamente la etiqueta de los envases.
La mezcla sin polimerizar puede causar irritación en la piel. Utilizar guantes de goma y gafas protectoras. En caso de contacto con la piel, limpiarla con abundante agua y jabón.
Los envases vacíos deben ser eliminados de acuerdo con la normativa legal vigente.
Consumo
Depende de la textura de la superficie de aplicación, siendo aproximadamente de 300 a 800 g/m2. El consumo de prepoxy adherente fix es de 250 a 500 g/m2.
Para medir ancho de fisuras resulta muy cómodo el empleo de escalas preparadas al efecto (fisurametro), tales como la indicada en la figura la escala desliza de izquierda a derecha contra la fisura, hasta hacer coincidir la anchura.
En laboratorio se emplean lupas o pequeños microscopios preparados al afecto.
Una vez adaptada la medida de corrección, puede ya autorizarse la reparación de fisuras. Esta reparación no debe hacerse con un simple mortero de cemento porque son susceptibles a figurarse a su vez y despegarse del soporte.
Sino la solución debe realizarse con morteros de resina epoxi u otros productos adecuados.
No siempre es fácil ver una fisura. Una forma de acusarla es:
•Humedecer la superficie del hormigón y ver si la fisura absorbe agua por capilaridad o retiene después de haber secado la superficie adyacente. Un dato que suele ser imprescindible para conocer la causa de una fisura, y calificar su grado de peligrosidad.
•Si la fisura esta viva o no, es decir si su anchura y longitud se van modificando con el tiempo.
•O si por el contrario, están prácticamente estabilizadas, para obtener dicho dato, puede ser útil cualquiera de los procedimientos simples que se ilustran en la figura 1a y 1b.
1.El primero consiste en marcar con una cruz el extremo de la fisura, para poder comprobar mas tarde si esta ha progresado.
2.El segundo consiste en encajar la punta de una aguja en la hendidura, que caerá si esta se ensancha.
3.El tercero mas completo, consiste en colocar un testigo entre los labios de la fisura, si se emplea papel o tela fina, es posible conocer no solo los aumentos, sino también las disminuciones de anchura, pero ambos materiales tienen el inconveniente de ser muy sensibles a la humedad ambiente lo que puede falsear los resultados, es preferible utilizar los testigos de yeso muy finos, no mas de 2 a 3 mm de espesor, que actúan perfectamente partiéndose, a movimiento de la fisura.
4.El cuarto procedimiento es más riguroso consiste en colocar dos referencias fijas a ambos lados de la grieta, midiendo su distancia con precisión. Como referencia suelen utilizarse 2 plaquitas de metal con rehundido central semiesférico, donde encajan las patas de un elongametro que aprecia centésimas de milímetro, las plaquitas se pegan con resina epoxi, este procedimiento es obligado en casos de que resulta necesario un seguimiento de la evolución de ancho de fisura, caso que suele suceder cuando entran en fuego fenómenos de fluencia o alteraciones temporales del terreno de cimentación.
Conviene subrayar que una vez formada una fisura, esta actúa de junta en la pieza abriéndose o serrándose a movimientos (especialmente los térmicos), de la estructura a que pertenece. Abra que distinguir por tanto lo que son movimientos globales propios de la fisura que son los que interesan.
La estructura ha de resistir acciones de muy variados tipos. Algunas son de carácter permanente y otras de carácter variable. Entre ellas, las hay que actóan en dirección vertical u horizontal y otras que pueden actuar en cualquier sentido. Una clasificación genérica es la siguiente:
Las acciones pueden clasificarse desde cuatro puntos de vista generales;
- Por su naturaleza - Por su variación en el tiempo - Por su variación en el espacio - Por su carácter estático o dinámico
Clasificación de las acciones por su naturaleza. Desde este punto de vista pueden distinguirse:
- Acciones directas. Son las que se aplican de forma directa a la estructura, como por ejemplo el peso propio de la estructura, las restantes cargas permanentes, las sobrecargas de uso, las acciones de viento, los empujes del terreno, etc. - Acciones indirectas. Son aquellas deformaciones o aceleraciones importantes impuestas a la estructura y que de forma indIrecta producen fuerzas sobre la estructura, como por ejemplo las acciones reológicas, los efectos de las variaciones de temperatura, los asientos de los cimientos, las acciones del pietensado, las acciones sísmicas, etc.
Clasificación de las acciones por su variación en el tiempo. Desde este punto de vista pueden distinguirse:
- Acciones permanentes. Las denominaremos con la letra G y son aquellas que actúan en todo instante con magnitud y posición constantes, como por ejemplo el peso propio de la cstructura, las restantes cargas permanentes y las sobrecargas de carácter fijo. - Acciones permanentes de valor no constante. La denominaremos con la letra G, y son aquellas que actúan en todo instante con posición fija. pero cuya magnitud no es constante a lo largo del tiempo, tales como las acciones reológicas, los asientos en los cimientos, la fuerza del pretensado, etc. - Acciones variables. Las denominaremos con la letra Q y son aquellas que pueden actuar o no sobre la estructura, como por ejemplo las sobrecargas de uso, las acciones de viento, las debidas a las variaciones de temperatura, las debidas a los procesos constructivos empleados, etc. - Acciones accidentales. Las denominaremos con la letra A y son aquellas cuya probabilidad de actuación es muy baja pero que producen efectos de gran importancia, como por ejemplo los impactos imprevistos, las explosiones, los efectos sísmicos, etc.
Clasificación de las acciones por su variación en el espacio. Desde este punto de Vista pueden distinguirse:
- Acciones fijas. Son las que acftlan siempre en el mismo punto y con la misma dirección y sentido, como por ejemplo los pesos propios de la estructura y las cargas permanentes. - Acciones libres. Son aquellas cuyo punto de aplicación, dirección o sentido puede cambiar a lo largo del tiempo, como por ejemplo las sobrecargas de uso.
Clasificación de las acciones por su carácter estático o dinámico. Pueden distinguirse:
- Acciones estáticas o cuasi-estáticas. Son aquellas que no presentan variaciones especiales de su intensidad a lo largo de la vida de la estructura, o bien presentan sólo un número reducido de variaciones apreciables. - Acciones dinámicas. Son las que presentan un número elevado de variaciones importantes de su intensidad a lo largo de la vida de la estructura.
Nuestras exigencias de seguridad no son iguales frente a todos los tipos de acciones. Frente a aquellas cuya aparición se considera muy probable. nonnalmenie se exige que el edificio mantenga sus condiciones de servicio. Para otras, como las acciones sísmicas y la mayoría de las accidentales, se exige simplemente que no se produzca el derrumbamiento de la estructura, pero se acepta no sólo que el edificio no mantenga íntegras sus condiciones de servicio, sino que incluso se produzcan agoaiiiienlos locales de la estructura. Lo contrario, al conducir a la exigencia de niveles altos de seguridad frente a acciones sumamente improbables. conduciría a un coste insostenible de la mayoría de las estructuras.
Estos dos elementos pueden trabajar conjuntamente formando una sección resistente mixta, o bien puede utilizarse la chapa simplemente como encofrado perdido, colocando armaduras de tracción como si aquella no existiese.
La solución de chapa colaborante exige que la adherencia entre acero y hormigón sea capaz de resistir los esfuerzos rasantes que se producen entre ambos materiales. Esto se logra mediante pequeños resaltes realizados en la chapa a lo largo de las grecas.
La solidarización ciel foqado a las vigas se consigue por medio de unos conectores metalicos. soldados a las mismas, que quedan embebidos en la losa de hormigón (Fig. 6.2).
El cálculo del forjado se puede realizar como losa biapoyada o como losa continua, disponiendo, en cada caso, las armaduras necesarias.
Las luces máximas habituales en este tipo de forjados, para poder hormigonar sin necesidad de apuntalamiento, son de 2,5 m + 3,5 m, pudiendose reahzar distintas combinaciones de espesores de chapa, espesores de losa y armaduras adicionales para lograr satisfacer una amplia gama de posibilidades. Los suministradores proporcionan las tablas correspondientes a sus fabricados, con todas las variantes.
Con el fin de dar una idea de la relación canto/carga útil de este tipo de forjados, a continuación se muestra, como ejemplo, la tabla correspondiente a un forjado compuesto por chapa perfilada de 0,8 mm de espesor y 76 mm de greca, trabajando como losa continua de dos vanos de 3.5 m, para una flecha máxima de L/400:
Colocando armaduras adiconaes en el centro de los vanos se alcanzan mayores cargas útiles (Fig. 6.3).
Como ventajas de este sistema de forjado se pueden destacar las siguientes:
■ Ligereza, al aprovechar al rriaxirno el canto útil de la losa, permitiendo disminuir el espesor de hormigón.
■ Rapidez de ejecución, al eliminar el encofrado tradicional y los apeos. (Se pueden hormigonar, sin apeos, forjados de hasta 3,5 m de luz libre para cantos normales).
■ Facilidad de sujeción de las instalaciones y falsos techos bajo el forjado, al poder aprovechar las embutíciones en cola de milano que algunos fabricantes incorporan en su perfil.
Cuando se utiliza la chapa exclusivamente como encofrado perdido, el cálculo se realizará como una losa tradicional. La chapa debe garantizar la resistencia suficiente para soportar el peso del hormigón fresco y las sobrecargas de ejecución durante el hormigonado y fraguado de la losa. En caso necesario se colocarán sopandas intermedias. asta variante es más cara que la anterior para luces iguales, al no considerar la colaboración de la chapa, pero presenta las mismas ventajas funcionales que el forjado de chapa colaborante.
El sistema de chapa colaborante. de uso en ascenso en nuestro país en edificios para oficinas. goza de gran aceptación en países como USA, donde es uno de los sistemas más utilizados.
Cemento.- Según sus características variara la capacidad de desarrollo de la resistencia. A mayor cantidad de cemento aumenta la resistencia pero también el calor de hidratación y los costos, por lo que este se debe mantener en un mínimo necesario así como un máximo, para lo que las normas recomiendan lo siguiente:
Agua.- La cantidad de agua debe ser solamente la necesaria para alcanzar la trabajabilidad requerida. Ya que el exceso, al evaporarse, dejara una red capilar que afectara tanto la resistencia como la durabilidad del hormigón.
Agregados.- Cuanto mayor sea el tamaño del árido, menos agua se necesitará para conseguir la consistencia deseada. Como consecuencia, podrá reducirse la cantidad de cemento. Por otra parte, tamaños superiores a 40 mm no siempre conducen a mejoras de resistencia, porque con áridos muy gruesos disminuye en exceso la superficie adherente y se crean discontinuidades importantes dentro de la masa, especialmente si ésta es rica en cemento. La limitación del tamaño máximo del agregado se da en la tabla 2.11 del capitulo de agregados.
Nota.- La forma de la partícula no necesariamente es un indicador de que el agregado estará por encima o por debajo de su capacidad de otorgar resistencia al hormigón.
La tabla 11.1 muestra, de un modo cualitativo, la influencia de algunos factores en la resistencia y la trabajabilidad, estas indicaciones son válidas dentro de límites normales.
La dosificación de un hormigón tiene por objeto determinar las proporciones (cantidad, ya sea en peso o en volumen) en que hay que mezclar los distintos componentes del mismo, para obtener mezclas y hormigones que reúnan las características y propiedades exigidas en un proyecto. Entre estas podemos nombrar:
• Resultados económicos, no sólo respecto al costo inicial, sino durante la vida útil, hasta su servicio final, • Trabajabilidad adecuada, para poder dar lugar a un vaciado satisfactorio en las condiciones de trabajo (con una relación agua/cemento (A/C) que sea tan baja como se pueda), • Resistencia suficiente, para soportar las cargas de diseño • Durabilidad, para permitir un servicio satisfactorio en las condiciones esperadas de exposición durante su vida útil.
Cada una de las anteriores requiere variaciones en la dosificación, y como consecuencia, en la mayor parte de las mezclas de hormigón, se busca un balance en las proporciones para satisfacer todas en cierta medida. Por ejemplo una excelente trabajabilidad, normalmente exige elevados contenidos de cemento, agregado fino y agua, y un bajo contenido de agregado grueso; es evidente que una mezcla de este tipo no resultaría económica y sus propiedades no serían las óptimas. Como consecuencia, a medida que se cambian las proporciones de una mezcla dada para mejorar una propiedad, deben considerarse los efectos que estos cambios generan sobre las demás, de modo que se produzca el efecto menos nocivo sobre estas.
La mejor forma de dosificar un hormigón es dando las cantidades de cada material en peso, debido a que si se hace en volumen existe la incertidumbre de no conocer cuanto volumen ocupa en realidad el material dentro del envase que lo contiene, y la susceptibilidad de la arena a sufrir grandes cambios en volumen, con un pequeño contenido de humedad, como se explico en el apartado 2.8.1. Los datos necesarios iniciales, y con los que se debe contar para determinar las cantidades necesarias de agua, cemento y áridos disponibles para obtener el hormigón deseado al más bajo costo posible, son:
• Resistencia a una edad especificada, según el tipo de obra. • Consistencia requerida, según de las condiciones de puesta en obra y tipo de compactación. • Tamaño máximo del agregado grueso (según lo indicado en la tabla 2.11) y agregado económicamente m disponible en obra. • Granulometrías y módulos de finura de los agregados.
• Condiciones de exposición a la que va ha estar expuesta la estructura, esto incluye el clima, nivel freático, tipo de agua, etc.
En el capitulo 19 se estudiarán los efectos de las temperaturas extremas en el hormigón fresco y las precauciones que deben adoptarse. Ahora veremos su influencia en el hormigón endurecido.
El hormigón se comporta frente a las bajas temperaturas como si se tratase de una piedra natural, siendo su porosidad, así como su grado de saturación en agua, las características que determinan su comportamiento frente a una helada. En efecto, al congelarse el agua introducida en los capilares, aumenta de volumen y ejerce un efecto de cuña que fisura al hormigón.
En cuanto a las altas temperaturas, el hormigón se comporta frente a ellas experimentando una serie de fenómenos físico-químicos que, en lo esencial, se resumen en la tabla 10.1.
El coeficiente de dilatación térmica, “α” del hormigón varía con el tipo de cemento y áridos, con la dosificación y con el rango de temperaturas; oscilando entre 9,2x10-6 y 11x10-6 para temperaturas
comprendidas entre -15ºC y 50ºC. Como valor medio para los cálculos puede tomarse el de es decir, 0,01 mm por metro y grado de temperatura, aproximadamente igual al del acero. Por tanto, este valor es igualmente valido para el hormigón armado y puede aceptarse hasta una temperatura de 150ºC.
Como los coeficientes de dilatación térmica de las diversas rocas que constituyen los áridos y de la pasta de cemento, no son iguales, las variaciones de temperatura provocan en la masa de hormigón movimientos térmicos diferenciales que pueden amplificar su sistema interno de microfisuras. Por ello, en los hormigones que hayan de estar sometidos a variaciones importantes de temperatura, conviene escoger los materiales componentes de forma que su compatibilidad térmica sea la mayor posible.
En el proyecto de estructuras de hormigón es necesario tener en cuenta los movimientos térmicos, bien estableciendo juntas de dilatación a distancias adecuadas (apartado 17.2.2), o bien tomando en cuenta los esfuerzos generados si la estructura no tiene libertad de movimiento.
El coeficiente de conductividad térmica del hormigón es mucho mas bajo que el del acero, siendo sus valores respectivos: 1,1 y 45 kcal/m2 • h •ºC por termino medio.
TABLA 10.1 ACCIÓN DE LAS ALTAS TEMPERATURAS SOBRE EL HORMIGÓN
Por la Hidratación del cemento.- Estos cambios pueden ser expansiones o contracciones, dependiendo de la importancia relativa de dos factores opuestos: La expansión del gel nuevo debida a la absorción del agua libre de los poros, o la contracción del gel debida a la extracción de agua por la reacción con el cemento restante no hidratado.
Influyen: la composición y finura del cemento (a mayor finura mayor contracción), la cantidad de agua de mezclado, las proporciones de la mezcla, las condiciones y tiempo de curado. En general las expansiones obtenidas durante los primeros meses no sobrepasan el 0.003%, en tanto que las contracciones finales después de varios años suelen no ser mayores del 0.015%. ç
Por Cambios térmicos.- El hormigón no restringido se expande a medida que se eleva la temperatura y se contrae cuando esta disminuye. El tipo de agregado influye mucho sobre la expansión térmica del hormigón debido a las grandes diferencias en las propiedades térmicas de los diversos tipos de agregados.
El primer agrietamiento debido a contracción por temperatura es por lo general mayor en primavera y otoño, ya que las variaciones de temperatura en 24h es mayor en esas épocas del año.
Contracción por secado.- No existe ningún cemento que no experimente retracción. Esta contracción es causada por el secado y la contracción del gel del cemento que se forma por la hidratación del cemento Pórtland.
Los factores que influyen en la contracción son:
1. Tipo de cemento: tienen mayor contracción los cementos más resistentes y con ganancia de resistencia más rápida. 2. A mayor finura de molido de cemento corresponde una mayor retracción. 3. La presencia de finos en el hormigón aumenta considerablemente la retracción. 4. Cantidad de agua de amasado está en relación directa con la retracción.
El hormigón armado se retrae menos que el hormigón en masa ya que las barras de acero se oponen al acortamiento.
Por otra parte, todo elemento de hormigón se encuentra sujeto a algún tipo de restricción del movimiento, ya sea por causas internas (barras de refuerzo) o externas (unión con otros elementos, fundaciones).
Debido a los cambios de volumen y a las restricciones de la estructura, se desarrollan esfuerzos de tracción en el hormigón que exceden la resistencia a la tracción o la capacidad de deformación de este, produciéndose agrietamientos en las estructuras. La retracción no es una fuerza sino una deformación impuesta, que provocara tensiones de tracción y, por consiguiente, fisuras, únicamente en el caso en que se encuentre impedido el libre acortamiento del hormigón; por ello, tiene tanta mas influencia cuanto mas rígida es una estructura. Este es el caso de los arcos muy rebajados y de poca luz, de hormigón en masa, en donde suelen aparecer grietas de retracción; o de las vigas de luz media o grande si están fuertemente coartadas en sus extremos.
Como valores medios del acortamiento por retracción, cuando no sea necesaria su determinación precisa, pueden tomarse 0.35mm/m para hormigón en masa y 0.25mm/m para HºAº. Para una evaluación mas afinada, puede determinarse el acortamiento por retracción haciendo influir las variables que mas influyen en el fenómeno.
En las estructuras hidráulicas, en donde la
impermeabilidad constituye una gran preocupación, la
permeabilidad puede ser más importante que la
resistencia. La permeabilidad y la absorción también son importantes debido a su
relación con las diversas acciones que dañan el hormigón.
El agua puede penetrar en un cuerpo poroso,
como líquido o vapor, ya sea por atracción capilar, o impulsada hacia el interior
de ese cuerpo bajo presión o introducida por una combinación de las anteriores.
El movimiento del agua a través del cuerpo también puede comprender efectos osmóticos.
Para continuar con el capitulo se definirán
tres conceptos inherentes a este.
Absorción es el proceso por el cual el hormigón
ejerce atracción sobre los fluidos con los que está en contacto, de modo que las
moléculas de estos penetren en el, llenando sus poros y capilares permeables.
Adsorción es la retención, adhesión o concentración
en la superficie de un sólido, de sustancias disueltas o dispersas e un fluido. Por lo general, cuando
un sólido (hormigón) se halla en contacto con una disolución, la sustancia disuelta
tiende a concentrarse en la superficie de contacto. Lo mismo ocurre con los gases
que llevan alguna sustancia en suspensión.
Permeabilidad del hormigón al agua o al vapor
es la propiedad que permite el paso del fluido o vapor a través del hormigón.
Todas las mezclas de hormigón absorben algo
de agua y son permeables hasta cierto punto. Las pruebas con cargas hidrostáticas
han indicado que ni el cemento Pórtland ni las mezclas hechas a partir de él son
absolutamente impermeables. Sin embargo, existe abundante evidencia que indica
que el hormigón y el mortero pueden hacerse tan impermeables que ninguna filtración
ni humedad resulten visibles sobre la superficie opuesta a aquélla por la que entra
el agua.
Existen materiales para casi cualquier grado de protección requerida en el hormigón. El mejor material que se use en un caso dado dependerá de muchos factores, ya que pueden existir varios tratamientos para un mismo caso, pero se deberá aplicar el más adecuado a las circunstancias de aplicación, uso posterior de la estructura, etc.
En la tabla 9.6 se describen el efecto que tienen diferentes sustancias sobre el hormigón, y se indican los tratamientos más comunes. Para la mayor parte de las sustancias, se sugieren varios tratamientos, que en la mayor parte de los casos proporcionarán una protección suficiente, pero cualquiera de los tratamientos designado por un número mayor que el más grande indicado en cada celda seria igualmente adecuado y a menudo puede ser recomendable.
Para su satisfactoria aplicación, los recubrimientos protectores suelen requerir que el hormigón tenga su superficie seca y libre de polvo.
A continuación se dan las descripciones correspondientes a cada tratamiento.
1. Fluosilicato de magnesio o fluosilicato de zinc
2. Silicato de sodio (comúnmente llamado "vidrio líquido")
3. Aceites secantes: Se puede usar aceite de linaza, hervido o en bruto, pero el hervido se seca con mayor rapidez. También resultan eficaces los aceites de soya.
4. Cumarona: La cumarona es una resina sintética soluble en xilol y solventes hidrocarburos semejantes.
5. Barnices y pinturas: Se puede aplicar cualquier barniz al hormigón seco.
6. Pinturas bituminosas o de alquitrán de hulla, alquitrán y breas.
7. Esmalte bituminoso: Esta es una protección adecuada contra ácidos relativamente fuertes. No resiste la abrasión a altas temperaturas.
8. Mástique bituminoso: Este se usa principalmente para pisos en vista del espesor de la capa que debe aplicarse, pero algunos mástiques pueden aplicarse sobre superficies verticales.
9. Ladrillo o azulejo vidriados: Estos son productos especiales de arcilla horneada que poseen alta resistencia al ataque por ácidos o álcalis. Por supuesto, deben colocarse en mortero que también tenga resistencia a la sustancia a la que van a quedar expuestos.
Suele colocarse una membrana impermeable y un lecho de mortero entre el ladrillo o azulejo y el hormigón. Se vierte una lechada de alguno de los cementos resistentes a los ácidos en las juntas.
10. Vidrio: Puede pegarse al hormigón.
11. Plomo: Puede pegarse al hormigón con una pintura asfáltica.
12. Láminas de resina sintética, caucho y caucho sintético: Resistentes a muchos ácidos, álcalis y otras sustancias. Estas láminas se pegan al hormigón con adhesivos especiales.
TABLA 9.6. EFECTO QUE TIENEN DIFERENTES SUSTANCIAS SOBRE EL HORMIGÓN, Y SUS RESPECTIVOS TRATAMIENTOS
Con el objeto de proteger las armaduras contra la corrosión, se debe proporcionar un recubrimiento mínimo de hormigón al acero de refuerzo, este recubrimiento se mide desde la cara externa del elemento hasta la superficie mas externa de la barra de acero, a la cual se aplica este recubrimiento.
Es posible que se requiera protección especial cuando el hormigón se encuentra dentro del alcance de las mareas y queda expuesto a agua que contiene álcalis o cloruros de sales.
En los ambientes corrosivos u otras condiciones severas de exposición, se debe aumentar adecuadamente el espesor de la protección del hormigón, y tomar en consideración la densidad y la no porosidad de hormigón de protección, o proporcionar otro tipo de protección. Para los miembros preesforzados expuestos a ambientes corrosivos u a otras condiciones severas de exposición, el
recubrimiento mínimo será aumentado en un 50%.
TABLA 9.2. RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS PARA EL REFUERZO SEGÚN LA ACI 318
La resistencia al ataque de los ácidos se puede mejorar si se deja secar el hormigón antes de que quede expuesto, ya que se forma una capa de carbonato de calcio que bloquea los poros y reduce la permeabilidad en la parte superficial. Existen también tratamientos superficiales con alquitrán de hulla, pinturas bituminosas, resinas epóxicas, silicofluoruro de magnesio y otros agentes que han demostrado resultados altamente satisfactorios. Hay que tener en cuenta que el grado de protección de los diferentes tratamientos varía, por ello es importante que la capa protectora producida por el método utilizado permanezca sin deteriorarse por agentes mecánicos, de tal forma que se hace necesario inspeccionar y renovar el recubrimiento.
• Deben evitarse el compactado excesivo y el aplanado apresurado de la superficie del hormigón para prevenir la formación de un mortero con exceso de arena y muy húmedo en esa superficie.
• La resistencia a la abrasión aumenta con la resistencia a la compresión hasta alrededor de 400 kg/cm2 . • El aire incluido reduce la resistencia a la abrasión y, en consecuencia, en general la cantidad de aire incluido no debe sobrepasar el 4% cuando se desea una buena resistencia a la abrasión.
Un hormigón durable debe mantener su forma original, calidad y serviciabilidad al ser expuesto al medio ambiente. Es claro que la durabilidad de un elemento de hormigón depende de sus propiedades y de las prácticas de puesta en obra, pero también es función de las condiciones que lo rodean y por esto es importante estudiar muy bien el medio ambiente y las características de servicio a las que estará sometido, para diseñar una mezcla económica que presente un buen comportamiento.
Las condiciones medioambientales que afectan la durabilidad del hormigón pueden ser de origen químico o físico:
Ataque físico: Congelación y deshielo, Humedecimiento y secado, Fuego, Cambios de temperatura y
Abrasión.
Ataque químico: Ataque por ácidos, Ataque por sulfatos, Reacción Álcali-agregados, Carbonatación del cemento, Corrosión del acero y Efecto de la Disolución del Hidróxido de Calcio.
Generalmente estos ataques no se presentan de manera individual, sino que lo hacen en combinación y se manifiestan por la aparición de manchas, eflorescencias o fisuras.
Es importante identificar todas las causas potenciales de deterioro antes de definir las características de la mezcla de hormigón o las medidas de protección que se deben tomar.
La Durabilidad del cemento hidráulico se define como la capacidad para resistir la acción del medio ambiente, los ataques químicos, la abrasión y otras condiciones de servicio; de tal manera que sus características y propiedades se mantengan a lo largo de su vida útil.
La durabilidad es una propiedad tan importante como la resistencia misma, y por ello merece ser considerada con especial interés.
Se puede mejorar las condiciones de permeabilidad, y por ende la durabilidad, siguiendo las siguientes recomendaciones:
• Utilizar relaciones A/C lo más bajas posibles, compatibles con una adecuada trabajabilidad del hormigón. • Someter el hormigón a un buen curado de manera que la hidratación continua del cemento haga que el tamaño de los vacíos se reduzca. El hormigón curado sin interrupción es menos permeable, no sólo por la no presencia de fisuras, sino también porque al evitar la evaporación temprana del agua de exudación, se previene la formación de redes capilares que permitan la libre circulación de agua y por ende de las sustancias agresivas tales como los sulfatos y las soluciones ácidas. • Dosificar la óptima cantidad de agua de mezclado. • Usar cemento con alto grado de finura. • Emplear agregados bien gradados, de tal forma que se obtengan hormigones más densos y por lo tanto menos porosos. • Adicionar aditivos tales como las puzolanas, inclusores de aire, y como es obvio, aditivos para reducir la permeabilidad. • Efectuar tratamientos de superficie, especialmente cuando el hormigón está sujeto a la presión del agua.
Los materiales que se emplean como tratamientos superficiales para el hormigón se pueden clasificar, según como actúan,
1.como aquellos que penetran en la superficie del mismo y llenan los poros y 2.los que forman películas superficiales.
Los materiales que penetran pueden ser inertes que sencillamente llenan los poros, o bien, pueden reaccionar con los componentes que se encuentran en la superficie del hormigón para formar compuestos de mayor volumen y con mayor capacidad para llenar los poros. Estos materiales también se usan como endurecedores para evitar la formación de polvo y la desintegración de la superficie.
Entre los agentes superficiales más eficaces se encontraron morteros de cemento Pórtland aplicados y curados en forma adecuada, emulsiones de asfalto, destilados pesados del petróleo disueltos en solventes volátiles, algunos tipos de selladores de silano y acrílico y recubrimientos transparentes de aceite de linaza o de palo.
