Laboratorio de Suelos y Hormigones II - Fallas y Patologias Del Hormigón

AREA CONSTRUCCIÓN Asignatura: Mecánica de suelos y Hormigones II Código: TTLB02

Unidad de Aprendizaje N°2 Estabilidad de taludes y Fallas y patologías del hormigón Aprendizajes Esperados 1. Analiza los factores que afectan a los hormigones hormigones endurecidos

Patologías del Hormigón. 1.0 OBJETIVO. Indicar las causas que provocan patologías patologías en el hormigón, hormigón, identificarlas, evaluarlas y sugerir métodos de reparación.

2.0 Introducción Las causas de las alteraciones y las patologías que pueden generarse en el hormigón tienen su origen en una gran diversidad de factores. El conocimiento de estos es fundamental en cualquiera de las etapas de una construcción que emplee hormigón como material. Para ello hay que tener muy en cuenta tanto los factores de diseño, como también aquellos que ocurren en la etapa de su construcción. La determinación de las causas que han provocado patologías al hormigón no siempre es fácil, pero es importante como medida previa a la aplicación de remedios y de una terapia adecuada; no hay que olvidar que, en general, las mismas causas producen idénticos tipos de defectos, de forma que conociendo la causa es posible prever el cuadro de fisuras que pueden aparecer, esquematizar el fenómeno y determinar sus posibles consecuencias o viceversa. Teniendo en cuenta, que en varias ocasiones las causas pueden ser combinadas. Clasificación de las causas según su origen:     

Derivadas de los componentes del hormigón Derivadas de la fabricación y ejecución Defectos y deterioro del acero de la armadura Influencia del ambiente Deterioro por agentes externos: Físicos Químicos  

Cuando la patología ocurre porque la tensión, generalmente a tracción, a la que se encuentra sometido el material sobrepasa su resistencia última. Se podrán distinguir por varias razones: o o o o o

Edad de aparición en el elemento estructural Por su forma Trayectoria Abertura Movimiento, otros.

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Hay que tener especial cuidado con distinguir la patología en el hormigón endurecido o fresco, y los defectos, fallos o lesiones en uno y otro porque, porque, por ejemplo, un defecto del hormigón hormigón fresco puede generar un defecto en el hormigón endurecido, por ejemplo un hormigón con una consistencia muy seca, difícilmente es compatible, puede puede quedar con oquedades y poros que permitan la corrosión de las armaduras. Un dato relevante a considerar, es que se le da al hormigón como un sistema homogéneo en su composición, compacto e inerte al medio donde se sitúa. Pero en realidad es todo lo contrario, se trata de un compuesto de sistema heterogéneo y poroso, sometido, a un medio capaz de alterarlo y reaccionar con sus componentes; jugando como factor fundamental no solo su protección física sino también su composición química, que es la que permite la correcta protección de la armadura y así evitar su fisuración. fis uración.

3.0 CAUSAS FRECUENTES QUE GENERAR LAS PATOLOGIAS CON FISURAS EN EL HORMIGÓN ARMADO. ARMADO. Entre las causas más comunes están:      



Alto contenido de agua en el hormigón, provocando retracción hidráulica. hid ráulica. Alta dosificación de cemento. Elevado calor de hidratación del cemento. Provoca menor resistencia a la tracción. Movimiento de la estructura por asientos diferenciales o por estar asentado en suelos expansivos. Exceso de cargas, tanto estáticas como dinámicas. Los cambios climáticos y meteorológicos (la humedad, sequedad del sol, la lluvia, ciclos de hielo-deshielo, los vientos secos calientes o fríos, etc) Ataque de químico, como los sulfatos, reacción de los álcalis del cemento, corrosión de las armaduras en ambientes adecuados para ello, etc.

Las estructuras de concreto simple o reforzado, generalmente son diseñadas diseñadas y construidas para satisfacer un conjunto de requisitos arquitectónicos, funcionales, estructurales, de comportamiento, de estabilidad, y de seguridad, durante un cierto periodo de tiempo, sin que se generen costos inesperados por mantenimiento o reparación. Este periodo de tiempo constituye la vida prevista o vida proyectada en servicio. Normalmente, para edificaciones convencionales este periodo de tiempo puede ser de 50 años. Sin embargo, para obras de infraestructura, algunas recomendaciones estipulan hasta 100 años o más. Lo anterior, no implica impli ca necesariamente que al cumplirse el periodo de vida en servicio, la estructura deba ser demolida; sino que el costo de su mantenimiento para garantizar las condiciones originales hacia el futuro, es probable probable que se incremente por por encima del que se considera apropiado durante la vida prevista en proyecto. Por ello, al cabo de la vida de servicio debe estudiarse si el futuro costo de mantenimiento está razonablemente justificado (técnica (técnica y económicamente), o si es más apropiado demoler y reconstruir la estructura.

3.1 AGENTES Y MECANISMOS QUÍMICOS Acciones Químicas que afectan al Hormigón Armado Armado Un factor fundamental es la presencia de agua, tanto liquida como en vapor, dado que sin la existencia de este componente no se produce disolución ni reacción química. Es decir, el agua es el mecanismo principal transporte de la sustancia agresiva.

3.1.1 Aniones (Carga eléctrica negativa) 3.1.1.1 Sulfatos Ataque del ión sulfato compuesto en sales, a componentes del cemento, sobre todo aquellos que son expansivos. La expansión de los iones sulfato, dependerá en gran medida de la intensidad de la reacción y a los diferentes factores Resultantes: 2

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Cantidad de aluminato en el cemento Solubilidad del sulfato Tipo de catión unido al sulfato (sodio, magnesio, calcio, etc.) Permeabilidad del hormigón Temperatura

Tensiones provocadas por la expansión del hormigón. La expansión dependerá de:       

Condiciones de exposición Cantidad de sustancias agresivas Susceptibilidad del hormigón Tipo de cemento empleado y sus componentes internos Permeabilidad del hormigón Cantidad de agua Temperatura

Durante el proceso de curado en el fraguado, en su estado plástico antes del endurecimiento se produce la expansión y no provoca las tensiones necesarias para evitar un posterior ataque externo. En caso de estructuras en contacto con el agua marina, el daño dependerá de su situación:       

Zona totalmente sumergida Zona con oscilación de nivel Intervención de efectos físicos -- oleaje Saturación Desecación cristalizando las salen en los poros. Zona de evaporación Expansión progresiva de las sales con el contacto del aire debido al efec-to de evaporación.

3.1.1.2 Ataque de cloruros Formación del cloruro cálcico tras reaccionar con otros cationes. Presencia del cloruro sódico (sal común). Creación de cristales provocando tensiones internas. Nitratos, Sulfuros, Carbonatos

3.1.2 Cationes: 3.1.2.1 Magnesio y Amonio  

Liberación de hidróxidos magnesio y amonio. Ataque de fertilizantes con presencia de amonio en temperaturas cálidas y alta humedad.

3.1.3 Ácidos 

 

Ataque lento, debido a que es el fluido el agresor, cuando se introduce en el interior del hormigón a través de grietas o poro. Transformación de compuestos sales cálcicas. La intensidad del ataque varía según la concentración de pH y de la solubilidad de las sales cálcicas creadas.

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Presencia de orgánicos como: Peligrosos: ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido nitroso, ácido clorhídrico, ácido sulfhídrico, ácido o carbónico, etc. Agresivos: ácido acético, ácido láctico o Débil: ácido húmico o

3.1.4 Aguas puras  



Erosión de tipo químico por lavado más o menos continúo. Surgidas del agua de deshielo. Son aguas con escasez de sales disueltas, pero cuya con gran poder de disolución, variando su agresividad dependiendo de su pureza. Alto poder de captar cales. Manifestación de ácidos, si el agua es blanda.

3.1.5 Alcali-áridos 

Reacción entre áridos que contengan sílice reactiva y cementos cuya concentración es alta en álcalis. Variara según la humedad relativa del ambiente y la tensión mecánica a la cual está sometida el hormigón.

3.1.6 Áridos Sulfuroso  

Aparición de piritas (contención de hierro) y áridos sulfurosos combinados con hierro (sulfuro de hierro). Auto pulverización del sulfuro en contacto con el aire, sobre todo en ambientes con mucho viento y bastante soleamiento.

3.1.7 Presencia de otros compuestos químicos     

Hidróxido sódico Ácido láctico Aceites y grasas Aguas residuales: Fertilizantes, etc.

3.1.8 Acciones de Corrosión de la Armadura 

Producido en estructuras expuestas a ambientes marinos, industriales o cualquier otro que provoque deterioro en la armadura: o o o o

Pérdida de sección en las armaduras principales del 1%. Pérdida de 5% Pérdida del 25% A partir del 25%, las barras dejan de trabajar a compresión y pandean.

3.2 Tipos de corrosión: 

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Oxidación: En la superficie de la armadura con el contacto del oxigeno del aire, pero sin existir reacciones de oxidación-reducción. Corrosión electroquímica o galvánica: Diferencia de potencial que aparece cuando se ponen en contacto eléctrico dos metales diferentes, zonas con distintas estructuras cristalinas, etc. 4

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Corrosión localizada o generalizada: Efecto corrosivo de forma homogénea en toda su superficie, provocando herrumbre. - Fisuración, disgregaciones y pérdida de adherencia con las barras de acero. - Lluvias ácidas o descenso de pH.

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Corrosión por picadura: - Acciones de los iones cloro, bromo y sulfato. Despasivando al acero. - Varían según la concentración de cloruros en las barras. - La velocidad de corrosión dependerá de las condiciones climatológicas. - Formación de herrumbre, por suficiencia de oxigeno. - Presencia de iones cloro en el proceso de construcción en la obra, por estar cerca de un ambiente adecuado para ello.

3.3 CONCEPTO DE DURABILIDAD DEL CONCRETO. La durabilidad del Hormigón hidráulico puede definirse como su capacidad para resistir la acción del medio ambiente que lo rodea, de los ataques químicos o biológicos, de la abrasión y/o de cualquier otro proceso de deterioro. Sobre este particular, afortunadamente el ACI201.2R (Instituto americano del concreto) contempla una guía para la durabilidad del concreto. De tal manera, que las acciones del medio ambiente y las condiciones de exposición de una estructura se deben considerar como factores de diseño y construcción de las estructuras. Considerando el modelo de la como factores determinantes de la durabilidad de una estructura de hormigón están: el diseño y el cálculo de la estructura (geometría y cuantía de acero de refuerzo); los materiales empleados (concreto, acero y productos de protección); las practicas constructivas (calificación de la mano de obra y control de calidad); y, los procedimientos de protección y curado (condiciones de humedad y de temperatura) Lo anterior, genera una capacidad resistente y de deformación máxima permisible ante las cargas de servicio; desarrolla una textura superficial para el intercambio con el exterior (micro-clima); y también, permite obtener una estructura y una micro estructura del concreto, que a su vez definen la naturaleza y distribución de poros al interior de la masa. Si la capacidad resistente es rebasada, hay deformaciones impuestas u otro tipo de acciones mecánicas (p.e. impactos, vibración, abrasión, etc.), invariablemente aparecerán micro fisuras y/o macro fisuras, consideradas como deterioro mecánico. Pero también, dependiendo del tipo, tamaño y distribución de los poros y fisuras (microfisuras y macrofisuras), se establece una cierta y determinada porosidad a través de la cual operan los mecanismos de transporte de fluidos (gases o líquidos, con o sin sustancias suspendidas o disueltas). Que ayudados a su vez por el efecto de la temperatura, la humedad y/o la presión, permiten iniciar y/o propagar el deterior del Hormigón por acciones físicas, químicas, y/o biológicas, o del refuerzo por el fenómeno de corrosión. Por lo tanto, el tipo, cantidad y magnitud de los procesos de degradación del concreto (mecánico, físico, químico y/o biológico) y de las armaduras de refuerzo activa o pasiva (corrosión y/o ataque de ácidos), determinan a través del tiempo la resistencia, la rigidez y la permeabilidad de los diferentes elementos que conforman la estructura. También, las condiciones superficiales de la estructura influyen en estos y otros factores y todo ello se refleja en seguridad, funcionalidad, hermeticidad, aspecto y apariencia de la estructura. Por lo anterior, esto determina el comportamiento de la estructura y su vulnerabilidad (cuantificación del potencial de mal comportamiento con respecto a una solicitación).

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3.4 CICLO DE VIDA UTIL DE LAS ESTRUCTRURAS DE CONCRETO. Debido a que las estructuras de concreto simple o reforzado están expuestas, no solamente a la acciones mecánica de las cargas de servicio; sino también, a otros factores que tienden a deteriorarlas y destruirlas como: acciones físicas (cambios bruscos de temperatura y humedad); algunas veces a agresiones de carácter químico o biológico; y eventualmente, a otras acciones mecánicas, se hace indispensable profundizar, no solo, en el diseño y especificaciones de las mezclas de concreto (desde el punto de vista de su durabilidad); sino también, en la concepción y el diseño de los elementos estructurales y arquitectónicos; en los proceso y técnicas de construcción; en la metodología de protección, curado y puesta en servicio; y, en los procedimientos de inspección y mantenimiento de las estructuras Como consecuencia de lo anterior, debe entonces definirse el concepto de Vida Útil. De la estructura, el cual tiene Relación con el comportamiento de la misma, bajo unas ciertas y determinadas condiciones de servicio, durante un periodo de tiempo suficientemente largo. Por lo tanto, se considera como vida útil de una estructura, el periodo de tiempo en el cual, ella conserva los requisitos previstos de seguridad, funcionalidad y estética (aspecto), con costos razonables de mantenimiento durante este periodo.

3.5 Generación de Sales Expansivas: Durante el fraguado en la hidratación del cemento el aluminato tricálcico produce una sal compleja en la intercara áridopasta denominada etringita de alto poder de expansividad, aumenta su volumen en un 227% pero como esta etringita se produce en estado fresco no da ningún problema, a esta etringita se le denomina primaria. Esta etringita se produce por la inclusión de yeso en el cemento para regular el tiempo de fraguado. Un proceso similar a este se puede dar en zonas con aguas selenitosas al combinarse con la cal libre, dando problemas de roturas, lo que conocemos como “desconchones” en las capas exteriores de hormigón.

3.6 Conversión del Cemento Aluminoso : Otro gran problema conocido del cemento, fue la conversión del cemento aluminoso. El cemento aluminoso se empezó a producir en Francia a principios del siglo XX en la búsqueda de cementos resistentes a los sulfatos. Además de esta propiedad, los cementos aluminosos son refractarios. Los problemas del cemento aluminoso empiezan con una relación a/c de en torno a 0,5 para la cual, la alúmina (hexagonal) producida en el proceso de hidratación es muy inestable y a los 28 días empieza a transformarse en aluminato tricálcico (cúbico) que ocupa menos volumen dejando huecos y por lo tanto perdiendo resistencia. Para que la alúmina se transforme totalmente es necesario una relación a/c de en torno a 0,5, si esto no ocurre, queda alúmina sin hidratar que rellenará los huecos dejados por la hidratada y el problema será menor. Los daños como consecuencia de este problema han dado lugar a importantes siniestros no solo únicamente en zonas con alta temperatura y alta humedad como: Murcia, Canarias, Levante,… también han ocurrido accidentes en Madrid, Inglaterra y Alemania.

3.7 Reacción Árido-Álcali : Quizás uno de los problemas más importantes que puede dar un árido es la reacción con los álcalis del cemento, conocida reacción árido-álcali. La reacción árido-álcali, se produce al utilizar arena con sílice amorfa reactiva produciendo expansión y fisuración del hormigón, generalmente, se produce con la fracción fina ya que la cantidad de sílice que reacciona depende de la superficie específica del grano. Los álcalis del cemento disueltos en los poros pueden reaccionar con la sílice reactiva.

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AREA CONSTRUCCIÓN Asignatura: Mecánica de suelos y Hormigones II Código: TTLB02 Por otro lado cuando se combina un árido fino con un árido grueso inocuo, la porosidad de éste afecta a la reacción, pues cuanto mayor es la porosidad menor es el daño que produce, ya que los poros actúan como cámara de expansión no generando tensiones adicionales.

3.8 Ciclos Hielo – Deshielo: La resistencia de un hormigón a estos ciclos crece con: el tipo de árido, la edad del hormigón, la dosificación de cemento y la reducción de la relación a/c. El agua es dirigida a los canales capilares, donde la temperatura de congelación es más baja, cuando se congela el hormigón aumenta su volumen del orden del 9%. 3.9 Carbonatación de la Pasta de Cemento : El principio básico de este problema es que el CO2 del ambiente se combina con el hidróxido de calcio de la matriz cementicea formando CaCO3 que en principio no da ningún problema, es más en la zona se produce un aumento de resistencias, pero lo que de verdad importa es que al reducirse la cantidad de hidróxido de calcio se produce una disminución del pH que despasiva el medio y desprotege a las armaduras contra la corrosión. En la siguiente foto se observa la caracterización de un testigo de hormigón, se ve con gran claridad la zona sin carbonatar coloreada en rosa y sin carbonatar la zona sin colorear al principio de la probeta, esto ocurre porque la solución de fenolftaleina cambia de color (rosa – transparente) en torno al pH 9.

Hormigón atacado con fenolftalina , para evaluar carbonatación

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Todas estas patologías, vuelvo a repetir, son básicas y quizás las más frecuentes. Todas con llevan una rotura de los recubrimientos en los casos de fenómenos expansivos como son: la generación de sales expansivas, la reacción árido – álcali y los ciclos hielo – deshielo. Esta rotura del recubrimiento hace que el agua sea más penetrable a través de la red capilar del hormigón proporcionando un ambiente óptimo para la corrosión. Las soluciones a estos problemas de patología están más que estudiada con los años y solo es necesario poner un poco de cuidado a la hora de ver las condiciones de contorno de nuestra obra para elegir los materiales adecuados en cada elemento. Por ejemplo la formación de etringita en ambientes selenitosos se soluciona con un cemento SR (sulforesistente) en los hormigones. En el caso de uso de estos hormigones hay que saber que el calor de hidratación que desprenden es del orden de unas 3 veces el de un cemento normal por lo que habrá que ser muy cuidadoso con las condiciones de humedad para evitar fisuras por contracción térmica. En cuanto a la reacción árido-álcali se conocen pocos casos de esta patología pero cuando ocurren, la solución a este problema es simple, DEMOLICIÓN de la parte afectada. Los ciclos hielo – deshielo se pueden solucionar con la inclusión en el hormigón de un aditivo aireante (aire incorporado) que producirá pequeñas burbujas de aire en el interior de la masa sirviendo como cámaras de expansión del agua de la red capilar. Hay que tener en cuenta que este tipo de aditivos por cada 1% se produce un 5% de baja de resistencia, por lo que habrá que tener mucho cuidado con su utilización. La carbonatación del hormigón es un proceso lento pero en un hormigón bien dosificado puede ser aún más lento pudiendo llegar la zona carbonatada a las armaduras en unos 25 años. En caso de detectar carbonatación (rociando la muestra con solución de fenolftaleína), se hace necesario restablecer las condiciones de pH del hormigón natural saneando la zona carbonatada. Sería conveniente antes de volver a cubrir la barra, limpiarla de oxido e impregnarla en una solución anticorrosiva. Es muy importante si se sospecha de esta patología tener en cuenta que la carbonatación produce endurecimientos locales, por lo que al tomar medidas con el esclerómetro.

4.0 DAÑOS ACCIDENTALES Y EXTRAORDINARIOS Algunos daños sobre Hormigón Armado Aparte de las acciones permanentes y variables previsibles, que actúan en una estructura, se debe tener en cuenta las acciones exteriores eventuales. Por norma general, los deterioros accidentales suelen ser de carácter natural, de corta duración y mínima probabilidad de que se produzcan. Sin embargo, las causas extraordinarias no son naturales y son casos excepcionales de difícil predicción.

4.1 DAÑOS ACCIDENTALES 

De origen natural: Sismos o Inundaciones o Corrimiento de tierras o Efecto de choque de olas o Inundación de terrazas o Empuje de tierras o Efecto de las raíces de los árboles o

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4.2 DAÑOS EXTRAORDINARIOS 

Difícil pronóstico, debido a que no son naturales: Explosiones o Impacto de proyectiles o Impacto de vehículos o Fuego: afecta a las características resistentes y de deformación, tanto del hormigón como del acero. o

Vibrado inadecuado

Fotografía propia

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Armaduras expuestas

Asentamientos y exposición de armaduras

Fotografía propia

Fotografía propia

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5.0 Equipos para evaluar patologías del Hormigón Cada vez que producto de una evaluación se identifiquen zonas con patologías evidentes, se torna necesario evaluar cómo estas afectan a la estructura en su conjunto, como ser una grieta que en apariencia podría no afectar de manera significativa a la estructura, pero sus consecuencias a largo plazo son críticas sino se tratan adecuadamente.

Grieta en estructuras de Hormigón armado

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Detector de armaduras

Equipo de ultrasonido

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Echo Impacto

Acceso a lugar de evaluación. Fotografía propia

Accesos a puntos de inspección. Fotografía propia

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Equipo Radar para detectar armaduras. Fotografía propia

Presentación en pantalla del equipo radar. Fotografía propia

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Martillo de rebote de Schmidt – Para determinar el índice esclerómetro

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Grafica martillo de Schmidt

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6.0 REPARACION DE FISURAS La reparación de fisuras consiste en su cierre a fin de restaurar el monolitísmo del hormigón o simplemente para impedir la entrada de agentes agresivos que puedan corroer al mismo o al acero de las armaduras. Cuando las fisuras tienen un espesor superior al que permiten los códigos e instrucciones deben sellarse por inyección. Muchos son los sistemas empleados en la reparación por cierre de fisuras que van desde los que utilizaran filtraciones de agua con bentonitas hasta los que usan inyecciones con resinas epoxi. El procedimiento más adecuado a elegir y el tiempo para realizar la reparación de las fisuras es función de las causas que las han provocado y de las características de las mismas. Así, por ejemplo, cuando las fisuras son debidas a retracción de secado habrá que esperar el tiempo suficiente hasta que estén estabilizadas, si se trata de fisuras debidas a una sobrecarga que ha sido eliminada podrá realizarse la reparación de forma inmediata, mientras que si son debidas a un asentamiento diferencial de la cimentación lo primero que habrá que realizar es resolver el problema del asiento y luego reparar las fisuras. La reparación de fisuras puede tener por objeto algunas de las finalidades indicadas a continuación: - Restaurar la resistencia a tracción del elemento dañado. - Restaurar la rigidez del mismo. - Mejorar el comportamiento funcional del hormigón. - Proporcional impermeabilidad. - Mejorar el aspecto estético superficial. - Aumentar la durabilidad del hormigón. - Impedir el acceso de agentes agresivos que den lugar a la corrosión de armaduras. - Restaurar la adherencia de las barras de armado con el hormigón en el caso en que se hayan producido fisuras longitudinales en la dirección de las barras. Cuando las fisuras son de pequeña abertura y están estabilizadas pueden cerrar por sí solas mediante un proceso de cicatrizado o bien con la ayuda de determinados productos químicos dando lugar a la ocratización. El sistema más frecuente de reparación de fisuras consiste en su relleno total o parcial por medio de la inyección a presión de una resina sintética, o de una lechada de un cemento especial; a veces, y en casos muy concretos, se utiliza la técnica de grapado o lañado.

6.1 CICATRIZACION. Es frecuente que fisuras estabilizadas o muertas de reducida abertura terminen cerrando por sí solas siendo conocido este fenómeno con el nombre de cicatrización; éste, es habitual en elementos fisurados de hormigón que se encuentran saturados de agua, pero que no circula por las fisuras, como ocurre en algunos depósitos y canales. La cicatrización es debida a la carbonatación del óxido e hidróxido cálcico del cemento por la acción del anhídrido carbónico del aire y del agua. Los cristales de carbonato cálcico formados se encajan entre sí dando lugar a fuerzas de adherencia mecánica y química entre ellos y las superficies de hormigón. La adherencia llega a ser tan fuerte que puede considerarse que el hormigón recupera el monolitismo y puede soportar tracciones; sin embargo, como toda fisura cicatrizada constituye una zona delicada, únicamente se contará con su colaboración cuando el elemento este sometido a una carga constante y estática. 17


Durante el tiempo que dura la cicatrización de una fisura, que suele ser de 90 días, debe mantenerse de forma estable la saturación de agua en la fisura.

6.2 OCRATIZACION. La técnica de ocratización puede emplearse cuando el espesor de las fisuras es inferior a 0,2 mm. El sistema se fundamenta en el empleo de un gas de tetrafluorsilice que se introduce a presión en las fisuras. Este gas reacciona con la cal liberada en la hidratación del cemento portland, según: 2Ca(OH), + SiF, = 2CaF, + Si(OH), De forma similar lo hace con los silicatos y aluminatos del cemento. Modernamente el sistema se ha simplificado mediante el empleo de vidrio líquido, es decir, fluorsilicato de sodio y potasio que penetra por capilaridad al aplicarlo simplemente mediante pincel sobre la superficie seca del hormigón. El líquido se introduce hasta el fondo de la fisura reaccionando con la cal y dando lugar a la formación de fluorsilicato cálcico insoluble que cierra la fisura desde dentro hacia la superficie, restableciendo en gran parte la resistencia a tracción del hormigón.

6.3 GRAPADO. Este sistema de cierre de fisuras permite restituir en parte la resistencia a tracción del hormigón e incluso reforzarla; sin embargo, no llega a hacer estanca la fisura, pero mediante un sellado previo puede garantizarse la estanqueidad. El sistema de refuerzo consiste en la colocación de grapas o lañas de acero que haciendo puente entre las dos partes de hormigón divididas por una fisura hacen un cosido del mismo

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Grapado de una fisura. Las patillas de las grapas se introducen en taladros previamente perforados, colmatandose los huecos existentes entre las patillas y taladros mediante una resina epoxi o un mortero sin retracción. A veces todo el grapado se recubre con una capa de mortero u hormigón proyectado. Las grapas van situadas únicamente en las zonas sujetas a tracción y el diámetro y longitud de las mismas, así como el tipo de acero empleado, dependen de la magnitud de los esfuerzos de tracción que han de soportar. Las grapas se colocan con orientaciones diferentes a fin de que el esfuerzo transmitido no ejerza deslizamientos en los planos a unir. Hay que analizar si al reforzar una zona fisurada mediante el empleo de

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AREA CONSTRUCCIÓN Asignatura: Mecánica de suelos y Hormigones II Código: TTLB02 grapas no estamos desplazando el problema a otra parte de la estructura y si esto ocurre habrá que estudiar si es o no conveniente proceder al refuerzo de esta nueva zona. Si son accesibles dos caras de una sección de hormigón el grapado debe realizarse por ambas caras a fin de evitar que las grapas trabajen a flexión por movimientos posteriores del elemento. Si la grieta o fisura que se cierra es activa las fisuras estarán sometidas tanto a tracciones como a compresiones. Esta última solicitación puede que ocasione problemas ya que las grapas son esbeltas y están diseñadas para absorber tracciones; en este caso, se impone realizar un estudio del comportamiento de la grapa y de la posible solución del problema mediante recubrimientos complementarios bien de mortero proyectado o bien de un mortero epoxi.

6.4 INYECCIONES. En estructuras de hormigón la técnica de reparación de fisuras y grietas más empleada es la de inyección en las mismas de una formulación epoxi que uniéndose a las superficies internas de las fisuras las suelden. A veces se recurre al empleo de sellantes de penetración por gravedad formados por una resina de metacrilato de metilo de baja viscosidad que aplicada superficialmente penetra por capilaridad hasta profundidades de 70 mm. Estos sellantes poseen muy buena adherencia con el hormigón y se pueden aplicar con pincel o por pulverización. Mediante la inyección puede conseguirse hacer estanco a un hormigón fisurado o restablecer la continuidad mecánica frente a esfuerzos de tracción, flexión, compresión y cortante. Como anteriormente se ha indicado las fisuras suelen ser el resultado de unas sobretensiones, generalmente de tracción, que agotan a un elemento estructural; por consiguiente, la primera operación a realizar antes de repararlas es analizar estas sobretensiones y sus causas, ya que si una fisura se suelda y posteriormente aparecen de nuevo estas acciones, lo más probable es que el hormigón vuelva a romper por el mismo lugar o por otro próximo a él; por consiguiente, antes de realizar una reparación hay que determinar y analizar las causas que han provocado la figuración. Las fisuras sin movimiento, es decir, las muertas, no presentan ningún problema de reparación mediante inyección; sin embargo, las fisuras con movimiento, o vivas, en las que la amplitud es variable con el tiempo no se prestan a este tipo de tratamiento. Las principales fisuras de este tipo son las que aparecen en una estructura sometida a cambios de temperatura y en las que no se han previsto juntas de dilatación encontrándose, por tanto, sometidas a un movimiento acordado por la estación del año, e incluso, variable a lo largo de las veinticuatro horas del día con tendencia a cerrarse en la madrugada y a tener la máxima abertura a la caída de la tarde. Con la inyección de fisuras no podrá dársele continuidad al hormigón salvo que se abran previamente las juntas que no posee la estructura. Existen fisuras vivas, generalmente térmicas, en las que el movimiento de las mismas es tan pequeño que puede procederse con éxito a la inyección de las mismas consiguiéndose una buena protección contra la corrosión, pero, en general, siempre que se aprecie movimiento en ellas, lo más conveniente es no inyectarlas, pues, según se ha indicado anteriormente, el hormigón terminará rompiendo por otro lugar; de todas formas, cuando la fisura tenga amplitud suficiente y por ser viva no permita el uso de formulaciones epoxi rígidas que aseguren el monolitísmo del hormigón se pueden emplear formulaciones epoxi flexibles que actúan como sellantes impidiendo el paso del agua o de agentes agresivos al hormigón y a las armaduras. Además de los epoxidos flexibles existen otros productos sellantes en el mercado y el empleo de unos u otros dependerá, entre otras circunstancias, de la amplitud de los movimientos de la junta y de la temperatura a que vaya a estar sometido el elemento. Como materiales de inyección pueden emplearse sistemas epoxi sin disolventes, resinas de poliuretano, resinas acrílicas y poliester insaturados. Cualquiera que sea el material empleado debe poseer un gran poder de penetración y una gran adherencia a las superficies del hormigón; igualmente, debe poseer un módulo de elasticidad elevado a fin de obtener fuerte adherencia y debe ser resistente a la penetración de humedad y al ataque de los álcalis del cemento. Las formulaciones empleadas en inyecciones deben poseer además las siguientes características: - Trabajabilidad adecuada que permita su empleo en las condiciones climáticas preestablecidas. - "Pot life" conveniente a fin de evitar la penetración incompleta de la misma en los huecos o la obstrucción de bombas, Tuberías o boquillas. 19

AREA CONSTRUCCIÓN Asignatura: Mecánica de suelos y Hormigones II Código: TTLB02 - Curado rápido e independiente de la temperatura y de la humedad dentro de ciertos límites. - Posibilidad de endurecer a bajas temperaturas, hasta O "C. - Buena tolerancia a los errores de dosificación (+ 20 por 100). - Deformación por fluencia despreciable. - Baja retracción de endurecimiento. - Bajos valores de la viscosidad para asegurar el llenado completo de las fisuras más finas (100 a 1.500 CP a 20°C). - Bajos valores del módulo de elasticidad a fin de evitar concentración de tensiones peligrosas que pueden ser motivadas Especialmente por cargas alternadas y no tan bajos que puedan disminuir la rigidez local de la estructura. Son valores normales los comprendidos entre 2.000 y 5.000 N/mm2, dependiendo del espesor de la fisura. - Resistencias mecánicas no inferiores a las del hormigón. En general, muchas de estas propiedades las poseen los sistemas epoxis exentos de disolventes, aunque también pueden tenerlas los sistemas a base de poliuretano, de resinas acrílicas o de poliesteres insaturados. En el caso en que se empleen las inyecciones para reparar estructuras dañadas por sismos las formulaciones deberán poseer valores elevados de tenacidad. En cuanto a los tipos de sistemas epoxi sin disolventes a emplear en inyección de fisuras se recomiendan los siguientes: - Para fisuras de anchura inferior a 0.2 mm emplear formulaciones epoxi bicomponentes y con viscosidad de unos 100 CP a 20°C. - Para fisuras cuyo ancho este comprendido entre 0,2 y 0,6 mm emplear formulaciones epoxi bicomponentes de viscosidad inferior a 500 CP a 20°C. - Para fisuras cuya anchura este comprendida entre 0,6 y 3 mm emplear formulaciones epoxi bicomponentes puras o cargadas pero con viscosidad inferior a 1.500 CP a 20°C. Como cargas pueden emplearse polvo de cuarzo o de vidrio. -Para fisuras de ancho superior a 3 mm se pueden emplear formulaciones epoxi cargadas. La carga en este caso puede ser arena de tamaño máximo inferior a 1 mm ó 0,6 del mínimo espesor de la grieta. Se Suele emplear una relación formulación/árido de 1:1. Si se emplean resinas epoxi flexibles estas deben tener, después de haber endurecido, un alargamiento de rotura de por lo menos el 100 por 100, debiendo poseer suficiente flexibilidad para acompañar a la fisura en sus movimientos. Las formulaciones epoxi empleadas deben poseer, al mismo tiempo, una resistencia a tracción superior a la del hormigón y una gran adherencia al mismo. La reparación de fisuras, aún de pequeño espesor, debe realizarse siempre en elementos de hormigón armado sometidos a la acción de momentos flectores fijos o variables producidos por cargas estáticas o dinámicas. En zonas sometidas a compresión las fisuras deben inyectarse a fin de dar continuidad al hormigón y asegurar una buena distribución de fuerzas internas provocadas por las cargas vivas. Las fisuras de pequeño espesor en zonas traccionadas no son importantes desde el punto de vista estático pero, sin embargo, es conveniente sellarlas para evitar una posible corrosión en el hormigón y en las armaduras.

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Laboratorio de Suelos y Hormigones II - Fallas y Patologias Del Hormigón

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