Boletín 2 de RAP del ACI
GUÍA PRÁCTICA DE PROCEDIMIENTOS DE APLICACIÓN PARA REPARACIONES DE CONCRETO
Reparación de Grietas Inyectando Resinas Por Medio de Gravedad por Richard Montani
Reparación de Grietas Inyectando Resinas Por Medio de Gravedad
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Boletín 2 de RAP del ACI
Guía Práctica de Procedimientos de Aplicación para Reparaciones de Concreto
Reparación de Grietas Inyectando Resinas Por Medio de Gravedad Informe del Comité E706 de ACI Brian F. Keane * Presidente J. Christopher Ball Floyd E. Dimmick, Sr. Peter H. Emmons§ Timothy R. W. Gillespie
Richard Montani† Jay H. Paul George I. Taylor Patrick M. Watson‡
H. Peter Golter Bob Joyce Kenneth M. Lozen John S. Lund
David W. Whitmore
*Autor principal del boletín 1 de los Procedimientos de Aplicación para Reparaciones de Concreto (RAP). †Autor
principal del boletín 2 de RAP.
‡Autor
principal del boletín 3 de RAP.
§Autor principal de los boletínes 4 y 5
de RAP.
El comité agradece a Brandon Emmons por las ilustraciones de estos boletines.
Es responsabilidad del usuario de este documento establecer las prácticas de seguridad y salud adecuadas a las circunstancias específicas implicadas con su uso. ACI no representa a ninguna entidad respecto a los aspectos de seguridad e higiene industrial y al uso de este documento. El usuario deberá determinar la aplicabilidad de todas las limitaciones de regulación antes de aplicar los contenidos del documento y cumplir con todas las leyes y reglamentos que apliquen incluyendo sin sentido limitativo, los estándares de seguridad e higiene de la Occupational Safety and Health Association (OSHA) de los EE.UU.
Exención estructural Este documento pretende ser una guía práctica que ofrecemos al propietario, profesional de diseño y contratista de reparación de estructuras de concreto. No pretende liberar al usuario de esta guía, de la responsabilidad que tiene de realizar una valoración adecuada de las condiciones y una evaluación estructural actual, y de la especificación de los métodos, materiales o prácticas para la reparación de concreto por el ingeniero/ diseñador experimentado.
Procedimiento de aplicación para reparaciones de concreto 2 del ACI. Copyright © 2012, Instituto Americano del Concreto (ACI). Todos los derechos reservados incluyendo los derechos de reproducción y uso en cualquier forma o medio, incluyendo el copiado por cualquier proceso de fotografía o dispositivo electrónico o mecánico, impreso, escrito u oral, o la grabación de sonido o reproducción visual o para usarse en cualquier sistema o dispositivo de recuperación de información, a menos que se obtenga el permiso, por escrito, de los propietarios del derecho de autor. Impreso en los Estados Unidos de Norteamérica.
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Reparación de Grietas Inyectando Resinas Por Medio de Gravedad
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Introducción
Esta aplicación tópica para la reparación de grietas utiliza una resina polimérica de muy baja viscosidad para rellenar grietas. La penetración de la resina únicamente por gravedad, permite que la resina penetre la grieta y forme un tapón polimérico que sella evitando el paso del agua, sales y otros elementos agresivos. En algunos casos se puede lograr una reparación estructural de la grieta. Antes de reparar cualquier superficie de concreto, deberá evaluarse la causa del daño y entender el objetivo de la reparación. Las causas típicas del agrietamiento del concreto incluyen la corrosión del acero, ciclos de congelamiento y descongelamiento el ataque por sulfatos y la reacción álcaliagregado (alkali-aggregate reactivity, AAR, siglas en ingles). Las prácticas deficientes durante la construcción inicial pueden causar retracción o asentamiento excesivo en la estructura. El espaciamiento inadecuado de las juntas y las cargas desbalanceadas contribuyen también a la formación de grietas.
Un objetivo secundario común de esta reparación, es la protección de la plataforma o piso completo con un sellador penetrante. En lugar de inyectar por gravedad la resina en cada grieta, se sella la superficie de concreto inundando con una capa toda la plataforma o piso además de “sanar” las grietas. Esta es la razón por la cual el término sellador/ sanador se asocia con frecuencia con esta aplicación y material. Por último, ocasionalmente el objetivo es lograr una reparación estructural de las grietas por este método. Si se requiere una reparación estructural consulte a un ingeniero estructural calificado. Debido a que muchas de estas resinas exceden la resistencia del concreto, es difícil asegurar una reparación estructural con una penetración total y profunda por gravedad. En estos casos debe tenerse cuidado especial para asegurar que las grietas estén abiertas, limpias y no estén contaminadas con ningún material que inhiba la adherencia como es el aceite y la grasa, que puede, con frecuencia, encontrarse en plataformas y pisos horizontales expuestos al tráfico. Si la reparación estructural de la grieta es crítica, la inyección por presión (vea RAP-1S) puede ser una mejor opción.
¿Cuál es el propósito de esta reparación?
El objetivo principal de esta reparación es rellenar la grieta y unir estructuralmente el concreto en ambos lados de la grieta. Esta reparación es para sellar las grietas que no se mueven – por ejemplo, las grietas por retracción y las grietas de asentamientos que se han estabilizado. Al penetrar y rellenar las grietas, la resina puede formar un tapón polimérico que sella la grieta, no permitiendo el paso del agua, cloruros, dióxido de carbono, sulfatos y otros líquidos y gases agresivos. Éste método de reparación es, por lo tanto, una forma de reducir el posible futuro deterioro por medio de ciclos de congelamiento y descongelamiento, corrosión del acero y ataque del concreto por sustancias químicas.
¿Cuándo utilizo este método?
Esta reparación puede aplicarse solamente a elementos de concreto horizontales como son puentes y plataformas de estacionamiento, losas de pisos, plataformas de plazas y superficies similares. La aplicación de la resina por gravedad no es un método efectivo para reparar las grietas con movimiento. Esto se debe a que los materiales no son capaces de actuar como un material de unión flexible. En la mayoría de estos casos, es frecuentemente necesario perfilar y sellar la grieta para crear una junta con capacidad de movimiento. Igualmente, la aplicación de la resina por gravedad no debe considerarse una solución a largo plazo para las grietas causadas por corrosión, ataque por sulfatos o por AAR. En el mejor de los casos, esta reparación no permitirá el paso del agua, cloruros y sulfatos, los cuales pueden retardar el daño futuro alrededor de la grieta, pero ciertamente no lo detendrá indefinidamente. En estas situaciones, se requiere una reparación completa y un enfoque de protección para tratar toda el área afectada y no sólo las grietas. ¿Cómo debo preparar la superficie?
Fig. 1—Las grietas deben estar limpias y sin residuos. 4
La preparación adecuada de las grietas antes de aplicar la resina por gravedad, es esencial para obtener una reparación exitosa. Deben retirarse todas las barreras potenciales a la penetración. Limpie y elimine toda la suciedad, aceite, grasa, pinturas, franjas pintadas, compuestos de curado y selladores. Para preparar áreas grandes para tratamientos por inundación, considere el lanzado con perdigones (“shotblasting”) o arena seca. Para limpiar las grietas individuales, comience con cepillos de alambre y discos, seguido por aire comprimido de alta presión sin aceite para remover el polvo de la superficie de la grieta. Si la superficie de la grieta presenta un empaquetamiento solido con tierra y/o escombros, retírelos antes de aplicar la resina. En este caso, retire los residuos perfilando la superBoletín 2 de RAP del ACI
Fig. 2—En las grietas individuales se puede usar un sellador para crear un reservorio.
ficie de la grieta con un cincelador o esmerilador de grietas y siga con aire comprimido para remover los finos. El perfilado de la grieta tiene la ventaja de producir una abertura superficial más ancha. Al limpiar con una aspiradora las grietas se previene que el polvo entre en la grieta, lo cual puede obstaculizar la penetración de la resina. Deje secar el área por reparar por lo menos 24 horas antes de aplicar la resina. La humedad dentro de las grietas y los poros del concreto pueden impedir la penetración ya que las resinas tienen muy baja viscosidad y no pueden fácilmente desplazar al agua.
Fig. 3—Continúe suministrando la resina por gravedad “en exceso” hasta que la grieta se rellene por completo.
formularse para fraguar más rápido. Se han documentado aplicaciones exitosas de ambos tipos de polímero en las grietas de concreto que tienen un ancho menor de 0.15 mm (0.006 pulg.).
¿Cómo selecciono el material correcto?
Los dos materiales poliméricos más comunes que se usan para reparar las grietas por gravedad, son los materiales epóxicos y los metacrilatos de alto peso molecular (HMWM siglas en ingles). Ambos materiales deben formularse para tener una consistencia muy fluida (viscosidad muy baja) y una baja tensión superficial para permitir que penetren fácilmente solo por gravedad en las grietas finas. Viscosidades menores a 200 centipoises (cps), debe ser un requisito mínimo. Muchos materiales epóxicos están disponibles con viscosidades menores a 100 cps. La mayoría de los HMWM tienen viscosidades menores a 50 cps. Mientras que ambos tipos de resina pueden formar el tapón polimérico que se desea dentro de la grieta, de hecho tienen sus diferencias. Los materiales epóxicos tienden a adherirse mejor cuando hay humedad dentro de los poros del concreto y pueden mezclarse y aplicarse más fácil y con mayor seguridad. En general los HMWM tienen una menor viscosidad y tensión superficial y una relación de mezcla menos crítica que los materiales epóxicos. También pueden
¿Qué tipo de equipo necesito?
Para proyectos de tamaño pequeño a mediano (hasta 930 m 2 (10,000 pie2): Cubetas para mezclado, taladro, paletas mezcladoras; Escobillones de goma planos (“squeegees”), escobas o rodillos; Latas pequeñas o botellas plásticas para verter la resina en las grietas individuales; y Esmerilador y compresor de aire. • •
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Para proyectos grandes (mayores de 930 m2 (10,000 pie2): • •
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Cubetas para mezclado, taladros, paletas mezcladoras; Tanques para mezclado con una barra rociadora (bombas de baja presión, sin atomización); Escobillones de goma planos (“squeegees”), escobas o rodillos; Esparcidores o rociadores de arena; y Esmerilador y compresor de aire.
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y cumplir con todas las leyes y reglamentos que apliquen, incluyendo sin sentido limitativo, los estándares de seguridad e higiene de la Occupational Safety and Health Association (OSHA) de los EE.UU. Nota especial relacionada con el mezclado del HMWM: Estos polímeros utilizan un catalizador de dos componentes que consiste usualmente de un iniciador (como es el peróxido) y un promotor (como el naftanato de cobalto). Estos dos materiales nunca deben entrar en contacto directo uno con el otro ya que puede ocurrir una reacción violenta. Es importante que adicione primero el promotor al monómero de HMWM y que se mezclen por completo y uniformemente antes de adicionar el iniciador. Algunas formulaciones están disponibles como un sistema (prepromovido) de dos componentes para evitar esta situación, potencialmente peligrosa. Consulte siempre las instrucciones del fabricante del material. Reunión previa a la construcción
Fig. 4—Retire el sellador y esmerile el exceso de resina.
Antes de proceder con la reparación, se recomienda realizar una reunión previa. Deberán asistir a la reunión representantes de todas las partes participantes (propietario, ingeniero, contratista, fabricante de materiales, etc.) y tratar específicamente los parámetros, medios, métodos, y materiales necesarios para lograr los objetivos de la reparación. Procedimiento de reparación
¿Qué aspectos de seguridad hay que considerar?
Las resinas epóxicas y los HMWMs son materiales peligrosos y deben tratarse como tales. Las prácticas de seguridad en la obra deben incluir, pero sin sentido limitativo, lo siguiente, cuando sea aplicable: •
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Material Safety Data Sheets (MSDS) (información sobre seguridad en el manejo del producto). Apéguese a todas las recomendaciones del fabricante para equipo de seguridad especial y requerimientos; Ropa protectora. Cubra por completo el cuerpo y use zapatos adecuados; Lentes protectores. Se recomienda usar caretas protectoras como protección mínima; Use guantes de goma para proteger las manos; Tenga disponible instalaciones para lavado de ojos; Tome precauciones especiales con materiales inflamables o combustibles; Ventile los espacios cerrados. Use mascaras apropiadas para protegerse de los humos; Almacene los materiales peligrosos en un área segura; Tenga los materiales de limpieza necesarios, a la mano; y Notifique a los ocupantes dentro de la estructura que está en reparación antes de comenzar el trabajo.
Es responsabilidad del usuario de este documento establecer las prácticas de seguridad y salud adecuadas a las circunstancias específicas implicadas con su uso. ACI no representa a ninguna entidad respecto a los aspectos de seguridad e higiene industrial y al uso de este documento. El usuario deberá determinar la aplicabilidad de todas las limitaciones reglamentarias antes de utilizarlos contenidos del documento 6
1. Mezcle la resina.
Antes de preparar la superficie, mezcle la resina según las instrucciones del fabricante. Si las grietas corren a todo lo largo y la parte posterior de la plataforma o losa está accesible, selle la parte inferior de las grietas, al menos temporalmente, para prevenir la pérdida de resina (vea RAP-1S). 2. Vierta la resina.
Vierta el material mezclado (dentro de la vida útil de la mezcla de la resina) sobre la parte superior de las grietas y deje que penetre. Continúe rellenando las grietas hasta que ya no acepten más resina. Para las aplicaciones por inundación, inicialmente distribuya la resina de manera uniforme sobre la plataforma y luego haga penetrar la resina sobre las grietas. Utilice escobillones de goma planos (“squeegees”) para superficies lisas y utilice escobas o rodillos para superficies irregulares o estañadas. 3. Examine el relleno.
Busque si hay signos de penetración como es el caso de burbujas de aire escapando de las grietas a medida que la resina desplaza al aire. DE TIEMPO PARA LA PENETRACIÓN DE LA RESINA. El mínimo tiempo de penetración deberá ser de 20 a 30 minutos. También, esté consciente que pueden pasar varios minutos antes de que la resina haya penetrado por completo las grietas estrechas, y que requieran todavía más resina. 4. Retire el exceso de resina.
Una vez que las grietas han sido llenadas hasta que no aceptan más resina, retire el exceso con un escobillón de goma plano (“squeegees”) Boletín 2 de RAP del ACI
5. Aplique arena.
Por razones de seguridad, esparza ligeramente arena en el resto de la resina para producir una superficie anti-deslizante. Aplique aproximadamente de 0.5 a 1.0 kg/m 2 (1 a 2 lb/yd2) de arena ordinaria 8/20 para lanzado (o similar) en un periodo de 20 a 30 minutos después de la última aplicación. 6. Acabado liso (si se desea).
Después de que el polímero ha curado por completo, retire el sellador y esmerile hasta obtener una superficie lisa. Tenga cuidado de no inhalar los vapores durante el esmerilado de los polímeros. ¿Cómo debo verificar la reparación?
Deben realizarse pruebas de control de calidad en obra para verificar: Las propiedades de la resina – tomadas en forma de prismas curados (método ASTM D495) para evaluar la resistencia a la compresión, indicadora de una relación adecuada de la mezcla y el curado; Profundidades de penetración – verificadas con corazones tomados a distancias regulares. Para grietas muy finas, los corazones pueden analizarse bajo “luz negra” para destacar las profundidades de penetración de la resina dentro de las grietas; y Para verificar reparaciones estructurales, tome corazones y siga el método de la ASTM C496, “Método de Ensayo Normalizado para Resistencia a la Tracción indirecta de Especimenes Cilíndricos de Concreto.” •
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Fuentes de consulta para información adicional California Department of Transportation, “Specifications and Special Provisions for Use of High Molecular Weight Methacrylate Monomers to Seal Bridge Decks,” Contract No. 04-001754. Jerzak, H. P., 1991, “High Molecular Weight Methacrylate Resins in California,” State of California Department of Transportation, Jan. Krauss, P. D., 1991, “Bridge Deck Repair Using Polymers,” paper presented at International Congress on Polymers in Concrete, San Francisco, Calif. Sept. 24-27. Murray, M. A., and Eisenhut, W. O., 1995, “A Concrete Healer and Sealer,” Concrete Repair Digest, V. 6, No. 3, June-July. Pfeifer, D. W., and Perenchio, W. F., 1982, “Coating, Penetrants, and Specialty Concrete Overlays for Concrete Surfaces,” paper presented at NACE seminar, Chicago, Sept. 27-29. Rodler, D. J.; Whitney, D. P.; Fowler, D. W.; and Wheat, D. L., 1989, “Repair of Cracked Concrete with High Molecular Weight Methacrylate Monomers,” Polymers in Concrete: Advances and Applications, SP-116, P. Mendis and C. McClaskey, eds., American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., pp. 113-128. Sprinkel, M. M., “Use of High Molecular Weight Methacrylate Monomers to Seal Cracks in Bridge Decks, Retard Alkali-Silica Aggregate Reactions, and Prime Bridge Surfaces for Overlays,” Virginia Department of Transportation Research Council. Wiss Janney Elstner Associates, 1986, “Corrosion Protection Tests on Reinforced Concrete Treated with Sikaguard 70 and SikaPronto 19 Crack Healer for Sika Corporation, Lyndhurst, N.J.,” Report No. 831
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