Definiciòn de Superestructura El término superestructura presenta usos bien difundidos. Por un lado, a instancias de la Ingeniería, se llama superestructura a toda parte superior hablando de un conjunto estructural. Es decir parte de una construcción que está por encima del nivel del suelo y por tanto se opone a la infraestructura, la porción de la edificación que se encuentra bajo el nivel del suelo para darle sostén y firmeza. Pero si buscamos el término de superestructura, en ingenierías como son la naval y civil, en ambas se emplea la palabra, en la primera para denominar la parte dispuesta por encima de la cubierta, por lo tanto comprende el conjunto de construcciones que se encuentran sobre la cubierta de un barco; y estructuralmente es decir en la civil de manera general es la sostenida por columnas o cualquier otro tipo de elementos de apoyo. Definiciòn de Infraestructura En tanto, otro de los usos del término infraestructura es para designar a aquella parte de la construcción que se encuentra bajo el nivel del suelo. Otra de las referencias que presenta la palabra habla del conjunto de estructuras de ingeniería e instalaciones, generalmente de larga vida útil, que constituyen la base sobre la cual se produce la prestación de servicios que se consideran necesarios para el desarrollo de fines productivos, personales, políticos y sociales. La infraestructura urbana es aquel trabajo llevado a cabo por la actividad humana y que fuera dirigido por profesionales de la Arquitectura, Urbanistas e Ingeniería civil, que servirá de soporte para el desarrollo de otras actividades, siendo su funcionamiento muy necesario para la organización de la ciudad en cuestión. Patología de la edificación Estructuras de hormigón Lesiones Fisuración Patología de la edificación/Estructuras de hormigón/Lesiones/Fisuración Archivo:Tipos de fisuras.jpg tipos de fisuras La fisuración se trata de una rotura en la masa del hormigón que se manifiesta exteriormente con un desarrollo lineal. La fisuración se produce siempre que la tensión, generalmente de tracción, a la que se encuentra sometido el material sobrepasa su resistencia última.
En todas las construcciones en las que interviene el hormigón pueden aparecer fisuras que pueden manifestarse al cabo de años, de semanas, de días, o solamente de horas y que pueden estar motivadas por causas múltiples, unas veces actuando en solitario y otras asociadas a otros fenómenos. Las fisuras se distinguen por la edad de aparición en un elemento estructural, en su forma y trayectoria, abertura, movimiento, etc. La determinación de las causas que han provocado las fisuras es importante como medida previa a la reparación. Las fisuras pueden ser la vía por la cual pueden entrar al hormigón, principalmente, los agentes agresivos de tipo químico. No hay que pensar, que las estructuras fisuradas de hormigón son siempre peligrosas, lo que importa conocer es el tipo de elemento estructural en que han aparecido y la naturaleza de las fisuras. Éstas son especialmente peligrosas cuando sobrepasan determinados espesores y cuando están en determinados ambientes. Si tenemos en cuenta el momento en el que aparecen en el hormigón, distinguimos fisuras que se manifiestan en estado plástico y las que tienen lugar en el endurecido. En todo proceso de fisuración se pueden observar dos etapas: una microfisuración inicial y una macrofisuración posterior. Las microfisuras no son apreciables a simple vista pues, en general, no aparecen al exterior sino para convertirse en macrofisuras que son las que podemos llegar a evaluar. Se consideran microfisuras las fisuras en las que el espesor es inferior a 0,05 mm. También podemos clasificar las fisuras en función del movimiento que admitan diferenciando entre: fisuras estabilizadas o muertas en las que se llega a una abertura determinada y el proceso queda parado como ocurre, por ejemplo, en un proceso de retracción hidráulica; las fisuras en movimiento, aquellas en las que la fisuración continúa normalmente con una velocidad decreciente hasta llegar a la estabilización y, las fisuras vivas en las que la abertura es variable de acuerdo con la temperatura, con solicitaciones dinámicas, etc. Así mismo, las fisuras también pueden ser catalogadas como fisuras estructurales y fisuras no estructurales. Las fisuras estructurales son las debidas al alargamiento de las armaduras o a las excesivas tensiones de tracción o compresión producidas en el hormigón por los esfuerzos derivados de la aplicación de las acciones exteriores o de deformaciones impuestas. Las fisuras no estructurales son las producidas en el hormigón, bien durante su estado plástico, bien después de su endurecimiento, pero generadas por causas intrínsecas, es decir, debidas al comportamiento de sus materiales constituyentes (asiento plástico, retracción plástica, contracción térmica inicial, retracción hidráulica, afogarado…)
Contenido
1 FISURAS DE RETRACCIÓN PLASTICA 2 FISURAS DE ENTUMECIMIENTO HIDRAÚLICO
3 FISURAS TÉRMICAS
4 FISURAS DE ORIGEN QUÍMICO
5 FISURAS POR ADHERENCIA
6 FISURAS DEBIDAS A ACCIONES MECÁNICAS
FISURAS DE RETRACCIÓN PLASTICA
Fisuras de retracción plástica. Afogarado
Archivo:Exudación.jpg exudación del hormigón Son características del hormigón fresco y son producidos por la tensión capilar en los poros llenos de agua apareciendo como consecuencia de un retraso en el curado o protección del hormigón (exudación). Se produce fundamentalmente entre la primera hora y las seis horas a partir de su vertido, aunque a veces pueden incluso aparecer al día siguiente. Tienen una gran importancia en aquellos elementos estructurales en los cuales prevalece la superficie sobre el volumen (losas) y en especial cuando hay una pérdida rápida de agua causada por tiempo seco, viento o altas temperaturas. La fisuración se facilita si existen cerca de la superficie armaduras o áridos gruesos que impidan la deformación del hormigón. La aparición de estas fisuras es mas frecuente en tiempo seco, soleado y sobretodo con viento, aunque las temperaturas no sean altas, por lo que pueden aparecer también en tiempo frío e incluso húmedo si existe viento. Las fisuras de retracción plástica suelen ser superficiales con aberturas que oscilan entre 2 y 3 mm y van decreciendo conforme van profundizando en la pieza. También es habitual que lleguen a atravesar el espesor de las losas, a diferencia de las fisuras de asentamiento plástico. Este tipo de fisuras son muy frecuentes en las losas de hormigón y pueden mostrarse, por lo general, de las siguientes maneras: pueden seguir líneas paralelas diagonales, aproximadamente a 45º con las esquinas, con distancias entre ellas comprendida entre los 20 centímetros y los 2 metros; presentarse a modo de crestas onduladas, o siguiendo un patrón indeterminado formando generalmente una especie de malla. También es común que sigan el recorrido de las armaduras o de alguna cualidad física de la pieza, como por ejemplo un cambio de sección o una interrupción en el hormigonado. Archivo:Afogarado.jpg afogarado Archivo:Afogarado foto 2.JPG
afogarado Las fisuras de afogarado (o fisuras en mapa) son un tipo de retracción plástica superficial intensa. Son siempre superficiales y generalmente de menos de 1 cm. de profundidad y de 0,05 a 0,5 mm de anchura aproximadamente. Suelen aparecer en la primera semana (a veces mucho después) después del hormigonado, durante la fase de endurecimiento. En los elementos de espesor variable, las fisuras aparecerán con más profusión en las partes más delgadas. Por lo general, las fisuras de afogarado se manifiestan como un dibujo en forma de red o malla no regular de entre 5 y 10 cm. de lado. No siguen líneas determinadas sino que se ramifican y presentan sinuosidades debido a que aparecen cuando el hormigón no tiene prácticamente resistencia y han de adaptarse al contorno de los áridos a los cuales no pueden romper. Tienen una finura tal que, a veces, solo se las percibe después de cierto tiempo cuando se han llenado de suciedad o polvo. Los nidos de fisuras son concentraciones fuertes de fisuras en una determinada zona. Archivo:Retracción hidraulica.jpg retracción hidraulica en viga Archivo:Retracción hidraulica 2.jpg retracción hidraulica en pilar Archivo:Retracción hidraulica 3.jpg retracción hidraulica en ménsula
Fisuras de asentamiento plástico
Aparecen siguiendo las líneas de las barras de armado en aquellos elementos de hormigón que han sufrido un asentamiento plástico, es decir, un desplazamiento de las partes sólidas hacia el fondo del encofrado debido a la acción de la gravedad y del agua hacia la superficie del hormigón. En general, se trata de fisuras amplias y poco profundas, de escasa trascendencia estructural, aunque pueden tener incidencia en los efectos de corrosión de las armaduras al quedar desprotegidas. Suelen aparecer generalmente durante las tres primeras horas después del vertido del hormigón y, en algunas ocasiones, hasta las seis e incluso ocho horas posteriores. Aparecen en los lugares donde el movimiento de asentamiento derivado del descenso de la masa de hormigón se haya limitado. En función de la forma concreta de dicha restricción, se pueden distinguir los siguientes tipos: o
Fisuras marcadas inmediatamente encima de las armaduras horizontales, ya sean éstas las armaduras principales o los estribos.
Fisuras horizontales en elementos verticales (como pilares, muros, etc.) cuando los estribos limitan el movimiento del hormigón al descender.
Fisuras coincidiendo con cambios bruscos de sección. Son muy frecuentes en forjados reticulares. Se forma a causa de la diferencia de asentamiento del hormigón según los diferentes grosores.
Fisuras coincidiendo con secciones delgadas de hormigón. Cuando el plano de las armaduras no permite el descenso del recubrimiento y lo desolidariza del resto de la pieza.
Fisuras de retracción de secado
Se producen a consecuencia de las tensiones de tracción creadas en la masa de hormigón al quedar impedida la deformación provocada por los cambios volumétricos en la retracción de secado. Las fisuras de retracción de secado, a diferencia de las de retracción plástica, suelen tener una anchura constante y un trazado limpio sin entrecruzarse ni ramificaciones. Si la distribución de las fisuras es buena, estas fisuras de retracción son muy estrechas, del orden de 0,05 a 0,1 mm de anchura y es frecuente que no tengan más de 0,02 mm. Tampoco son profundas y no suelen penetrar en el hormigón de 4 a 10 mm. Pueden aparecer a partir de las dos o tres semanas desde el vertido del hormigón, pero el riesgo de su aparición persiste en condiciones normales hasta un año, retardándose a veces hasta los dos y tres años, en función de las condiciones de sequedad atmosférica. En este tipo de fisuración juegan un papel importante la rigidez del elemento estructural y sobretodo, la del conjunto estructural que le afecta. Se puede dar el caso de que en vez de producirse la fisuración en el elemento que se acorta, se produzca en los elementos que están unidos a él. Este efecto es frecuente en vigas de sección grande y muy armadas unidas a pilares esbeltos y poco rígidos; en este caso las fisuras aparecen en la cabeza y pie de los pilares en vez de en la viga. En el caso contrario, en vigas con luz más o menos grande, pueden aparecer fisuras perpendiculares a su eje, de espesor cons-tante, que seccionan las vigas si éstas se encuentran coaccionadas por pilares de gran rigidez. Un caso típico de fisuras de retracción hidráulica lo tenemos en el caso de un pórtico de una crujía con dos vigas a distinto nivel. Si la viga superior tiene más rigidez y está más armada que la inferior retraerá menos que ésta, dando lugar a que ésta última sea la que se fisure. En los forjados pueden aparecer fisuras de retracción si estos están coaccionados por vigas o nervios unidos a ellos.
La retracción en elementos verticales puede originar fisuras en elementos horizontales que funcionen hiperestáticamente con ellos. En el caso de retracción diferencial en los diferentes elementos verticales, da lugar a un estado tensional en las vigas y forjados que puede ser comparable al producido por un asiento diferencial del terreno. La retracción en láminas y cáscaras, al tener más libertad de deformación que los otros elementos estructurales, se traduce en una reducción de las flechas si las vigas de borde impiden los movimientos en estas líneas. Sin embargo, al deformarse la lámina por retracción pueden aparecer fisuras en su intradós. Las fisuras de retracción en láminas deformables, pero coaccionadas en sus bordes, son muy parecidas a las de flexión presentando una abertura variable que va disminuyendo desde el intradós hasta la línea neutra de la sección. Los muros de contención de tierras son elementos de gran masa con tendencia a sufrir los efectos de la retracción. Por lo general, las fisuras en estos muros, suelen presentarse en su coronación y van decreciendo hacia el terreno a la vez que van cerrándose hasta llegar a desaparecer en la proximidad de éste debido a que la humedad y el abrigo que proporciona el terreno son unas condiciones muy favorables para el curado. La fisuración por retracción hidráulica puede afectar solamente a los recubrimientos. Esto ocurre en los elementos muy armados en los que las propias armaduras son las que coaccionan los movimientos del núcleo de la pieza y no los de ellos que al ser más superficiales son más propensos a retraer, dando lugar a la aparición de fisuras superficiales y en ocasiones a pequeños desprendimientos localizados en zonas del recubrimiento. FISURAS DE ENTUMECIMIENTO HIDRAÚLICO Aquellas que aparecen a consecuencia del aumento de volumen del hormigón, como consecuencia de un contacto permanente con el agua. Desde el punto de vista de la fisuración, son menos peligrosas que las de retracción debido a la menor resistencia a tracción de los hormigones y a los valores relativos más altos de las retracciones con respecto a los entumecimientos.
FISURAS TÉRMICAS Archivo:Retraccion termica.jpg retracción térmica en viga Las fisuras suelen aparecer en la superficie en forma de un mapa de fisuras de escasa profundidad (algunos milímetros o centímetros). A veces son tan finas que sólo se observan si se humedece con agua la superficie del hormigón. Las diferencias de temperatura dentro de la masa del hormigón producen cambios volumétricos diferenciales en la misma y cuando la tensión de tracción
generada es superior a la resistencia del hormigón se produce la rotura del mismo.
Fisuras de dilatación
El hormigón se contrae con el frío y con el calor aumenta su volumen y, con él, su longitud. Si no se determinan estos movimientos en la estructura se llegará, en general, a la fisuración, porque el movimiento no quedará absorbido por una red de juntas debidamente situadas. Como consecuencia de estas omisiones se formarán fisuras en el hormigón.
Fisuras por contracción térmica inicial
Suelen aparecer entre el primer y quinto día después del vertido, cuando el hormigón ha finalizado ya su fraguado. La expansión que produce el calor generado por las reacciones de hidratación del cemento provocan tensiones en las zonas a temperaturas más frías del mismo elemento, por estar en contacto con el ambiente, o con volúmenes de hormigón puestos en obra con anterioridad que van impidiendo su libre movimiento de retracción inicial. Abundan especialmente en los muros de contención, en las losas y, en general, en aquellos elementos de espesor considerable, en especial cuando la disipación de calor del núcleo se halla impedido por alguna de sus superficies. Suelen confundirse con las de retracción hidráulica ya que hay una elevada coincidencia con los lugares habituales de aparición y con algunos de los factores que influyen en su formación. FISURAS DE ORIGEN QUÍMICO Las reacciones químicas producidas entre algunos tipos de áridos silíceos y los álcalis existentes en el hormigón, el ataque de ácidos, sulfatos etc., pueden dar lugar a reacciones expansivas que se manifiestan inicialmente mediante una fisuración superficial del hormigón.
Fisuras por reacción árido-álcali
Los daños que presentan los hormigones dañados por la reacción árido-álcali se manifiestan en forma de pequeñas fisuras de forma irregular que aparecen en la superficie de los mismos, o en forma irregular que aparecen en la superficie de los mis-mos, o en forma de cráteres localizados. El daño se inicia con una pequeña superficie fisurada de forma irregular seguida eventualmente por una completa desintegración. La expansión progresa en las direcciones de menor resistencia originando fisuras paralelas a la superficie y en la dirección de los esfuerzos de compresión a que esté sometido el elemento.
Fisuras por oxidación de áridos sulfurosos
Se manifiesta en forma de fisuras poligonales o rectas que van aumentando hasta convertirse en grietas. A su vez, y tal y como se comenta más adelante, van produciendo un hinchazón y desagregación del hormigón en la zona afectada.
Fisuras por corrosión de la armadura
Archivo:Fisura por corrosión.jpg fisura por corrosión de la armadura Archivo:Fisura por corrosión 2.jpg fisura por corrosión de la armadura Las fisuras debidas a la corrosión de armaduras y consiguiente expansión del óxido son paralelas a la dirección de la armadura. La causa es la corrosión de la armadura, bien por escasez de recubrimiento, bien por falta de capacidad de protección del hormigón. La formación de óxido sobre la barra de acero ejerce presión sobre el recubrimiento provocando su estallido. Por lo general, las fisuras aparecerán manchadas de óxido, por lo que esta patología es muy fácil de detectar. En barras sometidas a compresión, tales fisuras tienen la misma dirección que las que hubieran podido deberse al estado tensional de la pieza. Las debidas a corrosión de la armadura principal se caracterizan porque se encuentran próximas a los vértices y porque, con frecuencias, los labios de la fisura se encuentran en distinto plano. El ancho evoluciona hasta valores muy altos (hasta 0,5/1 mm. Así mismo, la fisuración también puede suponer una causa secundaria de corrosión de armaduras. FISURAS POR ADHERENCIA Se produce en zonas en que la armadura que trabaja a tracción se encuentra insuficientemente anclada. Se caracteriza por fisuras normales a la armadura, acompañada en ocasiones por fisuras paralelas a aquellas.
FISURAS DEBIDAS A ACCIONES MECÁNICAS Aquellas que aparecen en los elementos estructurales cuando se ha producido el agotamiento del hormigón. Sin embargo, la fisuración no es por sí misma un indicio alarmante, dado que lo habitual es que las piezas de hormigón se fisuren en estado de servicio. De hecho, el estudio de las deformaciones en estructuras flectadas de hormigón, tiene dos estados que se diferencian por que la pieza pasa de un primer estado sin fisurar a un segundo estado fisurada, sin que ello implique problemas patológicos. Para comprobar si realmente corresponde a una situación de alarma, es preciso atender a su evolución. Formas de las fisuras en el hormigón según las distintas solicitaciones:
Fisuras por compresión
Archivo:Esquema compresion.jpg fisuras por compresión Archivo:Compresion tipos.jpg
compresión en elementos Las fisuras de compresión son paralelas a la dirección del esfuerzo. La separación entre ellas es muy variable y su trazado es irregular debido a la heterogeneidad del hormigón. Las fisuras pueden tener trazados diferentes a los indicados si la pieza está impedida de deformarse en determinadas zonas. Las piezas muy esbeltas sometidas a compresión pueden presentar fisuras muy peligrosas en la parte central de las mismas y sólo en una de sus caras. Estas fisuras, que suelen ser finas y estar muy próximas unas a otras, pueden ser índice bastante claro de la iniciación de un fenómeno de pandeo. Hay una diferencia esencial entre las fisuras de compresión y las de tracción: las fisuras de tracción aparecen repentinamente mientras que las de compresión empiezan a hacerse visibles con esfuerzos inferiores a los de rotura y van aumentando de tamaño de forma continua.
Fisuras por tracción
Archivo:Esquema traccion.jpg fisuras por tracción Archivo:Traccion tipos.jpg tracción en elementos Las fisuras producidas por la acción de esfuerzos de tracción presentan superficies perpendiculares a la dirección del esfuerzo. Son fisuras poco frecuentes en el hormigón armado ya que lo impiden las armaduras. Sin embargo, cuando las deformaciones de las barras sobrepasan un determinado valor, pueden aparecer coincidentes, en general, con el lugar donde están colocados los estribos. Son fisuras que aparecen de forma súbita y atraviesan la sección.
Fisuras por flexión
Archivo:Esquema flexion simple.jpg
fisuras por flexión simple Archivo:Esquema flexion compuesta.jpg fisuras por flexión compuesta Archivo:Flexion tipos.jpg flexión en elementos Este tipo de fisuras pueden presentar aspectos diferentes según correspondan a flexión simple o a flexión combinada con esfuerzo cortante. Las fisuras por flexión simple aparecen en las proximidades de las armaduras sometidas a tracción y progresan verticalmente buscando la línea neutra, a la vez que su anchura va disminuyendo, para curvarse buscando el punto de aplicación de las cargas y desaparecer en la zona de compresión. En el caso de las vigas, este tipo de rotura se presenta prácticamente siempre, aunque en forma de fisuras muy repartidas, que no van más allá de la armadura inferior. En algunos casos, esta fisuración va acompañada o precedida por el deterioro de la zona de compresión. En ésta pueden aparecer fisuras paralelas a la directriz de la barra, similares a las producidas por la compresión simple. Estas fisuras pueden no aparecer y dar paso directamente a la plastificación y rotura del hormigón. Si la flexión es compuesta es posible que sea la fibra más comprimida la que sufra la fisuración. Es normal que vigas sometidas a flexión con cargas concentradas próximas a los apoyos se fisuren por cortante y no por flexión.
Fisuras por cortante
Archivo:Esquema cortante.jpg fisuras por cortante Archivo:Cortante tipos.jpg cortante en elementos En el caso de esfuerzo cortante simple, como la resistencia a tracción es muy inferior a la de compresión, las fisuras serán perpendiculares a la tensión de tracción. Las fisuras de cortante suelen aparecer en el alma de las vigas sometidas a flexión y van progresando hacia las armaduras para llegar finalmente hasta los puntos de aplicación de las cargas con lo cual dividirán las piezas en dos partes. Su inclinación sigue el antifunicular de las cargas que
actúan sobre el elemento, fisurando al hormigón su este no dispone de armadura suficiente para absorber las tracciones producidas.
Fisuras por torsión
Las fisuras debidas a la torsión aparecen generalmente en las caras de barras sometidas a tal estado tensional; se caracterizan por formar siempre un ángulo de 45º con el eje de aquéllas y por describir un trazado helicoidal. Este tipo de fisuras es frecuente en estructuras de edificios cuando existen brochales que arriostran pórticos de luces descompensadas y cuando no se ha tenido en cuenta el efecto de torsión que se origina colocando la armadura precisa para absorberlo.
Fisuras de punzonamiento
Archivo:Punzonamiento.jpg punzonamiento Archivo:Punzonamiento 2.jpg punzonamiento en zapata Se caracterizan por la formación de una superficie de fractura de forma troncopiramidal cuya directriz es el área cargada. Por lo general, se localizan en ábacos de los forjados reticulares y en las uniones de vigas planas con pilares. Los fallos de punzonamiento son frecuentemente de tipo frágil y han sido origen de numerosos hundimientos. Inpección de fisuras con fisurómetros Reparación de fisuras y sus lesiones secundarias ESTRUCTURAS En las instrucciones de uso se recogerá toda la información necesaria para que el uso del edificio sea conforme a las hipótesis adoptadas en las bases de cálculo. De toda la información acumulada sobre una obra, las instrucciones de uso incluirán aquellas que resulten de interés para la propiedad y para los usuarios, que como mínimo serán: acciones permanentes.
sobrecargas de uso. deformaciones admitidas, incluidas las del terreno, en su caso. condiciones particulares de utilización, como el respeto a las señales de limitación de sobrecarga, o el mantenimiento de las marcas o bolardos que definen zonas con requisitos especiales al respecto. en su caso, las medidas adoptadas para reducir los riesgos de tipo estructural. El plan de mantenimiento, en lo correspondiente a los elementos estructurales, se establecerá en concordancia con las bases de cálculo y con cualquier información adquirida durante la ejecución de la obra que pudiera ser de interés, e identificará: el tipo de los trabajos de mantenimiento a llevar a cabo. lista de los puntos que requieran un mantenimiento particular. el alcance, la realización y la periodicidad de los trabajos de conservación. un programa de revisiones. Cualquier modificación de los elementos componentes de la estructura que pueda modificar las condiciones de trabajo previstas en el proyecto debe ser justificada y comprobada mediante los cálculos oportunos, realizados por un técnico competente. Su mantenimiento se debe ceñir principalmente a protegerla de acciones no previstas sobre el edificio, cambios de uso y sobrecargas en los forjados, así como de los agentes químicos y de la humedad (cubierta, voladizos, plantas bajas por capilaridad) que provocan la corrosión de las armaduras. Las estructuras convencionales de edificación no requieren un nivel de inspección superior al que se deriva de las inspecciones técnicas rutinarias de los edificios. Es recomendable que estas inspecciones se realicen al menos cada 10 años, salvo en el caso de la primera, que podrá desarrollarse en un plazo superior. En este tipo de inspecciones se prestará especial atención a la identificación de los síntomas de daños estructurales, que normalmente serán de tipo dúctil y se manifiestan en forma de daños de los elementos inspeccionados (deformaciones excesivas causantes de fisuras en cerramientos, por ejemplo).
También se identificarán las causas de daños potenciales (humedades por filtración o condensación, actuaciones inadecuadas de uso, etc.) Es conveniente que en la inspección del edificio se realice una específica de la estructura, destinada a la identificación de daños de carácter frágil como los que afectan a secciones o uniones (corrosión localizada, deslizamiento no previsto de uniones atornilladas, etc.), daños que no pueden identificarse a través de sus efectos en otros elementos no estructurales. Es recomendable que las inspecciones de este tipo se realicen al menos cada 20 años. 8888 Matenimiento y durabilidad de las estructuras
Algunos podrían pensar que la cuestión del mantenimiento y la durabilidad de las estructuras de concreto es un asunto tan bien conocido que no hay necesidad de escribir sobre ello. Desgraciadamente no es así. De hecho, este es un tema que es de vital importancia a una escala verdaderamente internacional y gigantesca. Internacional, porque el concreto es, sin lugar a dudas, el material de construcción más ampliamente usado en todo el mundo, y sin embargo, las estructuras de concreto con demasiada frecuencia dejan mucho que desear. Gigantesca, porque el costo del mantenimiento, reparación y rehabilitación, en dinero gastado o que debe ser gastado, alcanza anualmente billones de dólares. Por ejemplo, en el Reino Unido, 40 por ciento del gasto en la construcción se destina a la reparación y el mantenimiento. Esto representa 4 por ciento del Producto Interno Bruto. Actitudes anteriores Una parte de la dificultad para establecer la importancia de mi tema se debe al hecho de que la comunidad internacional de ingeniería estuvo, durante muchos años, bastante equivocada en lo relativo a la durabilidad de las estructuras de concreto y a la necesidad de su mantenimiento. A este respecto, yo son tan culpable como cualquier otro, y es mejor admitirlo. En la primera edición de mi libro, Propiedades del concreto, publicada en 1963, escribí lo siguiente: "Generalmente el requisito principal de un buen concreto en su estado endurecido es una satisfactoria resistencia a la compresión. Esto no sólo para asegurar que el concreto pueda soportar un esfuerzo a compresión prescrito, sino también porque muchas otras propiedades deseables del concreto son concomitantes con la alta resistencia." La declaración era demasiado apresurada -aun cuando yo estaba claramente consciente de los problemas específicos de durabilidad tales como los ataques de sulfatos y el deterioro debido a los ciclos de congelación y deshielo y a las sales descongelantes-, y dediqué uno de cada diez capítulos a la durabilidad. Pero en aquellos días se ponía énfasis en la resistencia y existía la creencia de que un concreto resistente era un concreto durable. Por ejemplo, el Reglamento Británico de la Práctica para el Concreto Reforzado en Edificios, CP 114, publicado en 1969,
(es decir, seis años después de mi libro), decía simplemente lo siguiente acerca de la durabilidad: "Mientras mayor sea la severidad de la exposición, mayor será la calidad del concreto requerido." El consejo al diseñador respecto al recubrimiento se resumía en las palabras: "Es esencial que sea denso, impermeable, y de una calidad adecuada para las condiciones de exposición involucradas." Aunque este era un reglamento británico, se usó indirectamente en algunos otros países. Lo que acabo de escribir explica por qué tantas estructuras construidas en los años sesenta y setenta tienen una pobre durabilidad y necesitan mucha reparación. La situación ha cambiado muy sustancialmente, y los reglamentos modernos ponen énfasis en la durabilidad, pero no necesariamente usando el procedimiento correcto. En esta coyuntura, me gustaría expresar unas palabras de advertencia, citándolas de la cuarta edición de mi libro, Propiedades del concreto, publicada en 1996: "Se sabe ahora que, para muchas condiciones de exposición de las estructuras de concreto, tanto la resistencia como la durabilidad deben ser consideradas explícitamente en la etapa de diseño. El énfasis se centra en las palabras "tanto...como", porque sería un error reemplazar un excesivo énfasis en la resistencia por un excesivo énfasis en la durabilidad." Mantenimiento A este respecto, también nos equivocamos en el pasado. Hace 30 años, el punto de vista, defendido fuertemente por muchos fabricantes de cemento, era que el concreto no necesitaba mantenimiento, a diferencia del acero, el cual tenía que ser pintado repetidamente. Incluso muy recientemente, en 1969, el Código Británico de la Práctica CP 114 declaraba: "No debe ser necesario mantenimiento estructural para el concreto denso estructurado de acuerdo con este código." Ahora sabemos que esto no es verdad, pero todavía hay mucha vaguedad en cuanto al tipo de mantenimiento que hay que proveer. Me gustaría considerar este tema antes de regresar a la durabilidad debido a que, tal como lo veo, para asegurar ésta, no es basta hacer concreto durable, sino también es necesario implementar un sistema de procedimientos para un mantenimiento regular. Por lo que acabo de decir, debe quedar claro que me estoy refiriendo a mantenimiento preventivo, y no a reparación en la etapa en que ya ha tenido lugar un deterioro sustancial. El mantenimiento incluye, como primer paso, una inspección periódica de la estructura. El inspector debe estar familiarizado no sólo con el concreto como material, sino también con la acción estructural. Por ejemplo, si se observa agrietamiento, el inspector debe ser capaz de distinguir entre grietas debidas a la sobrecarga de una estructura apropiadamente diseñada o causadas porque la estructura es inadecuadamente fuerte, por un lado, y grietas inducidas por la corrosión del refuerzo o por la acción química -incluyendo la reacción álcaliagregado-, o por la formación retardada de ettringita, o por los efectos térmicos, por otro lado. El inspector debe tener también el suficiente tacto para no alarmar a los ocupantes de las oficinas y, sobre todo, de los departamentos,
quienes podrían apresuradamente llegar a la conclusión de que su estructura se encuentra en problemas. El mantenimiento que siga a la inspección debe comprender pequeños trabajos de reparación. Reparar significa hacerlo bien, pero antes de efectuar cualquier trabajo de reparación sustancial, para distinguirlo del cosmético; es esencial establecer plenamente la extensión y las causas del problema. De otro modo, el problema puede ser recurrente y requerir trabajos repetidos de reparación. De modo que no puedo exagerar la importancia de entender las causas del deterioro y daño aparentes. Daré algunos ejemplos. Es posible que las grietas observadas se deban a cambios en la temperatura o en la humedad, en combinación con una restricción de la deformación. Puesto que estos cambios continuarán ocurriendo en el futuro, llenar simplemente las grietas con un material rígido dará como resultado la aparición de nuevas grietas, probablemente justo en la cercanía de las antiguas. Lo que se necesita es emplear un material de relleno flexible que pueda acomodarse alternando la contracción y la expansión en el futuro. Además, debido a que la deformación que ha de acomodarse sólo puede desarrollarse sobre cierto ancho mínimo, puede ser de hecho benéfico ensanchar la grieta antes de rellenarla. Otro ejemplo de movimiento reversible de grietas es cuando el agrietamiento se debe a movimientos de suelo, el cual es también reversible. Esta situación ocurre, por ejemplo, en arcillas, como consecuencia de un prolongado período de clima caluroso, en lugares donde existen grandes árboles en la vecindad de la casa. Rellenar las grietas puede ser dañino, ya que evitaría que las mismas se cerraran cuando la arcilla quede restaurada. Este es un caso donde el mejor mantenimiento es no hacer nada, pero el inspector debe ser capaz de reconocer la situación. Es decir, darse cuenta de la causa del agrietamiento. Una posibilidad más es que las grietas sean estables y antiguas, debido a una contracción anterior, o a tensiones térmicas iniciales. En tal caso, una solución adecuada probablemente sea rellenar con un material de remiendo. Si la grieta es derecha y sigue el refuerzo, lo más probable es que se trate de agrietamiento por corrosión, y ésta es precisamente lo que hay que tratar, y no solamente la grieta en sí. En otras palabras, las reparaciones son inútiles si persisten las causas de la corrosión. Con esto quiero decir que si hay cloruros cerca de la superficie del acero de refuerzo, la corrosión continuará a menos que se puedan inducir condiciones de sequedad. Inclusive es inútil reemplazar el concreto en la zona del recubrimiento si los cloruros pueden continuar ingresando hacia la superficie del acero. Para determinar si ha estado ocurriendo tal migración, es necesario determinar el perfil del contenido de cloruro sobre la profundidad del recubrimiento de concreto o inclusive más. La forma del perfil hará posible determinar la fuente del cloruro. Por ejemplo, si la cantidad de cloruro en el concreto es aproximadamente constante con la profundidad, esto sugeriría ciertamente que el cloruro estaba en el concreto en el momento de su colocación. La fuente de los cloruros pudo haber sido el agua de mezclado, ya fuera salina o salobre, o el agregado, si estaba contaminado con cloruros. Si el perfil es variable, generalmente decreciente
desde la superficie del concreto hacia adentro, entonces los cloruros ingresaron después de haber sido colocado el concreto. He visto en el Medio Oriente, casos en los que estaban presentes ambas fuentes de cloruros. Tal situación subraya la necesidad de una interpretación cuidadosa e inteligente de los resultados de las pruebas. Una mente abierta y una actitud inquisitiva son requisitos esenciales para el inspector a cargo del mantenimiento. La corrosión también puede deberse a la despasivación del acero como consecuencia de la carbonatación de la pasta de cemento hidratada. Esta es la causa más probable por encima del nivel del suelo en las áreas de tierra adentro. La determinación de la profundidad de carbonatación es muy simple, y el reemplazo de la cubierta de concreto por un material apropiado probablemente pueda proporcionar una solución duradera. Medidas curativas Al decidir cómo solucionar un problema encontrado en el curso de la inspección, es vital que la acción que se tome no agrave el problema. Esto es obvio, y, sin embargo, en más de una ocasión he visto la siguiente secuencia de hechos. Un techo plano se comba, de modo que se forma un charco de agua que puede causar filtraciones. El pretendido remedio consiste en poner una capa adicional de un material más o menos impermeable. Si esta capa es de 50 mm (2 pulg) de concreto, este peso muerto adicional incrementa la deflexión, inclusive si se lo coloca hasta tener una superficie plana. Después de un tiempo, se forma un charco y se repite el "remedio." La carga incrementada puede, con el tiempo, inducir agrietamiento en la losa original del techo, incrementando así las filtraciones. No hace falta describir lo que sigue. El título de este artículo no incluye la palabra "reparaciones" pero, como ya he indicado, ese tema no puede divorciarse totalmente del mantenimiento. La consideración de los métodos de reparación debe incluir las expectativas del propietario sobre la estructura. Por ejemplo, ¿es importante la apariencia de ésta? En una ocasión me vi involucrado en el caso de un conjunto de edificios para oficinas lujosas, en una localidad exclusiva de Australia, donde el propietario no aceptaba ningún método local de reparación que pudiera afectar la apariencia fina y uniforme de la fachada. Otra pregunta que hay que hacerse es: ¿tiene importancia la serviciabilidad? Por ejemplo, ¿el uso de un edificio es tal que los pisos tengan que estar bien nivelados, o es la resistencia la única consideración? Todavía más importante es la cuestión: ¿cuál es la vida de servicio esperada de la estructura? ¿Es suficiente repararla de modo que resista durante algunos años, y después demolerla para dar espacio a una nueva estructura? ¿O existe una vida específica, digamos 30 años, requerida, en cuyo caso las reparaciones tienen que ser mucho más sustanciales? Y, por supuesto, las reparaciones sustanciales pueden ser tan antieconómicas que la demolición y el reemplazo ofrezcan la mejor solución. Volveré sobre este tema.
Existe también otra cuestión. ¿Hay algún peligro para los ocupantes o para el público en caso de que algo marche mal? ¿Es posible clausurarla, de modo que puedan efectuarse las reparaciones de una vez, de la manera más conveniente y efectiva? Este no fue ciertamente el caso de una planta procesadora de gas natural en la que yo tuve que ver: las consecuencias de un cierre, inclusive por un corto período de tiempo, atentaban contra el uso de métodos de reparación más baratos, pero más lentos. La conveniencia, con lo cual quiero decir interferencia mínima con el uso de una estructura porque ésta se utiliza como una residencia u oficina, puede tener un efecto similar e indicar una solución más costosa. Esto puede llevar a la pregunta fundamental sobre si es preferible una reparación, o construir una nueva estructura por completo. Por ejemplo, construir un nuevo puente al lado de otro ya deteriorado, y después demoler este último, no interferiría con el tránsito y podría ser la solución preferida. Todas estas consideraciones tienen que tomarse en cuenta al elegir la opción de reparación apropiada. En términos generales, las opciones son las siguientes: Permitir que continúe el deterioro, pero inspeccionar la estructura con la suficiente frecuencia para saber cuándo está por terminar su vida útil y segura. Demoler la parte dañada de la estructura y construir una nueva en su lugar o en otra parte. Vale la pena tener en mente que en otra parte podría ser, finalmente, preferible. Reparar las partes dañadas, pero no tomar otras medidas. Reparar sustancialmente, de modo que no haya deterioro en el futuro. Cualquier decisión en las reparaciones incluye la elección de los materiales de reparación. Este es un asunto importante, y me limitaré a hacer una lista de las características que debe tener el material de reparación: adecuada resistencia a la compresión y al cortante; módulo de elasticidad y coeficiente de expansión térmica similares a los del concreto original; baja contracción por secado; compatibilidad química con el sustrato y una velocidad de ganancia de resistencia suficientemente alta. En casos específicos, puede haber requisitos adicionales tales como los concernientes a fluencia. Estoy subrayando la importancia de la inspección sistemática, ya que creo en ella, pero tengo que admitir que tal práctica no está muy extendida en el Reino Unido. Por lo regular, se efectúa una inspección cuando existe una razón para sospechar que puede haber ocurrido algún daño, o cuando se tienen dudas respecto a lo adecuado de la estructura. Un ejemplo de esto último es cuando el concreto se ha hecho con cemento con alto contenido de alúmina. Yo personalmente llevé a cabo una cantidad de tales inspecciones. En algunas plantas industriales, los procedimientos generales de mantenimiento pueden incluir el concreto. Por ejemplo, en una planta importante y sensible a la seguridad, había una instrucción al respecto que decía que "el comportamiento del concreto debe continuar observándose como un asunto de mantenimiento rutinario". Vale la pena citar con mayor detalle las instrucciones relevantes: "Los objetivos de las operaciones de mantenimiento
son asegurar que el equipo instalado pueda llevar a cabo su trabajo asignado por el período de tiempo deseado con un alto grado de confiabilidad, sin menoscabo de la economía general de la operación y de la seguridad del personal y de la planta". Hay dos métodos básicos por los cuales pueden lograrse estos objetivos. El más usual consiste en llevar a cabo la reparación y la rehabilitación cuando falla un aspecto, o cuando cae por debajo de un estándar aceptable. Esto es un mantenimiento correctivo. El segundo método consiste en intervenir en el ciclo de vida de cada aspecto inmediatamente antes de que pueda esperarse que falle, y restaurarlo a un estándar aceptable. Esto es mantenimiento preventivo. Dependiendo de la naturaleza de la estructura y de las consecuencias de la falla en términos de vida, salud y dinero, debe emplearse uno u otro tipo de mantenimiento. Vale la pena hacer notar que aun en el caso de mantenimiento correctivo, la expresión crítica es "estándar aceptable," y no tan bueno como cuando era nuevo. Creo que debo explicar por qué he tratado el mantenimiento antes de considerar la durabilidad. La razón es que el mantenimiento se aplica a todas las estructuras, inclusive a aquellas que pensamos que fueron diseñadas para ser verdaderamente durables. Además, un gran número de estructuras ya existentes son, en mayor o menor medida, deficientes con respecto a la durabilidad, y lo mejor que podemos hacer por ellas es asegurarles un mantenimiento regular y apropiado. Asegurando la durabilidad Mirando hacia adelante, debemos preguntarnos: ¿Qué debemos hacer para asegurar que las estructuras de concreto construidas en el futuro sean más durables que las construidas en los últimos 30 años? Debo agregar que los últimos cinco o siete años han mostrado un mejoramiento considerable, pero aún tenemos que efectuar un cambio mayor. Hablando en términos generales, la durabilidad de las estructuras de concreto depende de la elección de la mezcla de concreto y de la ejecución de las operaciones de colado. Además, la durabilidad puede verse afectada por la forma y los moldes de la estructura, que influyen en el humedecimiento y el secado, así como por la variación de la temperatura. Un ejemplo particularmente elocuente es la diferencia en la durabilidad de los rompeolas en el agua del mar. Los trabajos en Noruega han mostrado que las losas planas se comportan mucho mejor que la construcción con vigas y losas. La exposición al sol y el patrón de mojado y secado pueden ser también factores significativos. Trataré ahora de la influencia de las operaciones del colado del concreto sobre la durabilidad. Afortunadamente, para asegurar una buena práctica en la construcción, no necesitamos nuevos conocimientos ni nuevas investigaciones. Sin embargo, desde el punto de vista del aseguramiento de la durabilidad, la construcción de estructuras de concreto presenta problemas generalmente ausentes en, por ejemplo, la construcción industrial. En términos de estándares de sistemas de calidad, la construcción es un "proceso especial". Esto significa que una estructura de concreto es un producto que no puede verificarse por
inspección y prueba en su estado acabado: las deficiencias pueden ser notorias sólo con el paso del tiempo. Así pues, es evidente la enorme importancia de una supervisión adecuada a fin de asegurar que la ejecución de la construcción cumpla con la especificación. Para ser brutalmente franco, una falta de supervisión probablemente dé como resultado una pobre calidad de la construcción, debido a la ignorancia, pereza o avaricia de algunas gentes involucradas. Uno de mis ejemplos favoritos es el inadecuado curado húmedo del concreto, y debo empezar por explicar por qué el curado es tan importante para asegurar la durabilidad. El curado afecta principalmente al concreto del recubrimiento del refuerzo, y por definición, este es el concreto que protege al refuerzo contra la corrosión causada por el ingreso de agentes agresivos. Vale la pena recordar que el recubrimiento adecuado, en cuanto a espesor y calidad, es necesar también para otros propósitos -para transferir las fuerzas en el refuerzo, para proporcionar al acero resistencia contra el fuego y para proveer un ambiente alcalino en la superficie del acero. Se especifica curado húmedo en la mayor parte de los proyectos de construcción, pero rara vez se logra. Al igual que la dosificación y el mezclado, el curado requiere una supervisión cuidadosa, pero en mi experiencia, no solamente en el Reino Unido sino también en los países con grandes desiertos, el curado se deja al hombre que tiene la manguera de agua, o a veces a nadie. Debo subrayar que no estoy sugiriendo una modificación de las especificaciones, sino un cambio en la práctica. Actualmente, el curado no se paga aparte en la Lista de Cantidades. Desde mi punto de vista, el curado debería estar separado del ítem general de colocación del concreto, y pagarse por el consumo de agua, o por hombres-hora, o de alguna otra forma. El lector puede tener la impresión de que el curado es un asunto de muy bajo valor técnico. Pero una falla en algo de poco valor técnico puede arruinar una operación de alta tecnología, y, de todas maneras, el concreto es un material de baja tecnología en el sentido de que se usa en cualquier parte del mundo, en cualquier condición, y en muy grandes cantidades. No discutiré ningún otro aspecto de la operación en el sitio, sólo quiero repetir simplemente que la supervisión apropiada es esencial para asegurar que el buen concreto que viene de la mezcladora se convierta en un buen concreto en la estructura en servicio. Selección de la mezcla Es particularmente importante que elijamos una mezcla de concreto que dé como resultado una estructura durable. Empezaré por explicar específicamente lo que señalé anteriormente: por qué las estructuras construidas antes de los años ochenta son más durables que las construidas en los 20 años siguientes. Hubo un cambio en las propiedades del cemento portland, al menos en muchos países europeos, en ese período. El cambio de mayor interés práctico se dio en el incremento de la resistencia a 28 días, a¿con?una relación fija de
agua/cemento (a / c). La razón principal de esto fue un gran incremento en el contenido de silicato tricálcico; en promedio, este pasó de aproximadamente 47 por ciento en 1960 a cerca de 54 por ciento en los años setenta, en el Reino Unido. En Francia, el incremento entre mediados de los años sesenta y 1989 fue de 42 a 58 por ciento. Este cambio fue posible por las mejoras en la fabricación del cemento, pero también es el resultado de los beneficios de usar cemento "más fuerte", según lo perciben los usuarios. Expresamente, reducción en el contenido de cemento para una resistencia especificada dada, remoción más temprana de las cimbras y construcción más rápida. Lamentablemente, estos beneficios fueron asociados con desventajas. Por ejemplo, en el Reino Unido, en 1970, el concreto con una resistencia característica de cubos de 32.5 MPa requirió una a / c de 0.50. En 1984, la misma resistencia del cubo podía lograrse usando una a/c de 0.57. Los diseñadores continúan especificando la misma resistencia característica, de modo que los productores de concreto pudieron aprovechar las ventajas de este cambio en la resistencia a 28 días cambiando las proporciones de la mezcla. Ellos tuvieron que mantener la misma trabajabilidad y, por lo tanto, el mismo contenido de agua en litros por metro cúbico, pero pudieron rebajar el contenido de cemento de la mezcla. Éste se pudo reducir en 60 a 100 k/m3 de concreto. El incremento concomitante en la a / c estuvo entre 0.09 y 0.13. Aun cuando no era ampliamente conocido entonces, todos sabemos ahora que el concreto con una a / c más alta y menor contenido de cemento tiene una mayor permeabilidad, y es, por lo tanto, más sensible a la carbonatación y a la penetración por agentes agresivos. En otras palabras, aun cuando la resistencia a 28 días continuó sin alterarse, el concreto hecho con los "nuevos" cementos tenía una menor durabilidad. Esto nos regresa a la observación que hice al principio de este estudio: que la resistencia a compresión no es una medida adecuada de la durabilidad. Quizás valga la pena mencionar dos efectos negativos adicionales sobre la durabilidad. Primero, la rápida ganancia temprana de resistencia de los "nuevos" cementos significa que las cimbras podían quitarse más rápidamente, de modo que el curado efectivo terminaba a una edad más temprana. Segundo, los "nuevos" cementos exhibían un incremento mucho menor en la resistencia más allá de la edad de 28 días, de modo que no existía el mejoramiento a largo plazo del concreto que, en el pasado, había dado seguridad a los usuarios, aun si tal mejoramiento no se tomaba en cuenta en el diseño estructural. En mi opinión, algunos de los reglamentos y estándares existentes son demasiado indulgentes para condiciones extremas de exposición. Por ejemplo, no sería sensato confiar demasiado en el Estándar Británico BS 5328:1991 para condiciones más severas que las del Reino Unido, y tal vez incluso para ciertas condiciones en ese país. Desgraciadamente, ese estándar todavía expresa el punto de vista de que una resistencia satisfactoria "asegurará en general que los límites en una a / c y un contenido de cemento libres se cumplirán sin mayor verificación". El abanico de materiales cementantes disponibles hace que esta presunción no quede garantizada. En particular, los
trabajos alemanes han demostrado que algunos materiales cementantes incrementan la resistencia a la compresión del concreto, pero la mayor resistencia no necesariamente contribuye a la resistencia a la congelación y al deshielo o a la carbonatación. Así pues, una vez más, estoy expresando el punto de vista de que la resistencia por sí sola no puede utilizarse como un indicador de la durabilidad. También es importante hacer notar que el contenido de cemento como tal no controla la durabilidad. La controla sólo en la medida en que influye en la a / c a una trabajabilidad dada. Además, considerando la confianza en un contenido mínimo de cemento, debe recordarse que este valor se aplica a un volumen unitario de concreto, mientras que la durabilidad depende en gran medida de las propiedades de la pasta de cemento hidratada. Así pues, lo relevante es el contenido de cemento de la pasta. Habiéndome mostrado crítico de la BS 5328: 1991, debo admitir que dicho estándar reconoce la situación recomendando un ajuste al contenido de cemento requerido como una función del tamaño máximo del agregado, ya que el volumen relativo de la pasta de cemento en el concreto es menor mientras mayor es el agregado. Concreto de alto comportamiento Antes quiero dar una explicación de lo que ha sucedido, no de manera subrepticia sino imperceptible, hasta donde concierne al diseño de la durabilidad. Ahora lo sabemos mejor. Ahora, pues, estamos en condiciones de seleccionar proporciones de mezcla de tal modo que podamos asegurar la durabilidad deseada, aunque aún no podamos producir gráficas o cuadros para una selección automática de las proporciones de la mezcla. En mi opinión, los varios programas de computación que existen en el mercado pueden ser útiles, pero no son una fuente de conocimiento técnico. Una dificultad reside en que no podemos describir las condiciones de exposición, especialmente el microclima, por medio de un número. Sin embargo, podemos seleccionar y producir el llamado concreto de alto comportamiento. Estoy empleando este término porque ha llegado a aceptarse, pero me parece que es más bien pretencioso. El concreto de alto comportamiento es un concreto seleccionado de modo que pueda adecuarse a los propósitos para los cuales se requiere. No hay ningún misterio en ello; no se necesitan ingredientes inusuales, ni hay que utilizar equipo especial. Todo lo que necesitamos es una comprensión del comportamiento del concreto, y la voluntad para producir una mezcla dentro de tolerancias muy controladas. Veamos los ingredientes que han de utilizarse al hacer concreto de alto comportamiento. Ya hemos visto que la a / c por sí sola no determina la resistencia del concreto. En particular, los concretos que contienen tanto escoria granulada de alto horno como humo de sílice, ofrecen una resistencia particularmente buena. El humo de sílice reduce la permeabilidad de la zona de transición alrededor de las partículas del agregado tan bien como la permeabilidad de la pasta de cemento en bruto. En términos relativos, la influencia del humo de sílice sobre la permeabilidad es mucho mayor que sobre la resistencia a la compresión.
La permeabilidad reducida del concreto que contiene humo de sílice da como resultado una mejor resistencia al ingreso de iones agresivos, tales como los cloruros. En el caso de ataques de sulfatos, hay un beneficio adicional en que el humo de sílice reduce el contenido de hidróxido de calcio y de alúmina, los que llegan a incorporarse en el hidrato del silicato de calcio. El humo de sílice también es particularmente efectivo para controlar la reacción expansiva álcalis-sílice. La esencia del concreto de alto comportamiento es su muy pequeña penetrabilidad, debido a una estructura particularmente densa de la pasta de cemento hidratada, con un sistema de poros capilares discontinuo. Por lo regular, esto requiere un contenido muy alto de material cementante, entre 450 y 550 kg/m3, representando el humo de sílice de 5 a 10 por ciento de este valor. A veces también se incluyen ceniza volante o escoria de alto horno granulada y molida. Es esencial una alta dosis de superplastificador a fin de reducir el contenido de agua en un 45 a 75 l / m3 de concreto. El superplastificador debe ser compatible con el cemento portland real empleado. De este modo, se logra una a/c muy baja; siempre por debajo de 0.35, con frecuencia alrededor de 0.25 y ocasionalmente inclusive de 0.20. Para que no exista ninguna preocupación de que tal concreto, aunque sea bien curado, contenga una proporción significativa de cemento portland no hidratado, déjenme decirles que tales remanentes de cemento pueden verse como partículas muy finas de "agregado" que están extremadamente bien adheridas a la pasta de cemento hidráulico. Esta situación contribuye a la baja penetrabilidad. Conclusiones Este artículo no ha presentado más que un panorama muy general, pero espero que haya ilustrado tanto las amplias ramificaciones de la durabilidad de las estructuras de concreto, como su enorme importancia. En esencia, para asegurar una durabilidad adecuada, debemos seleccionar una mezcla apropiada de concreto; esto requiere un conocimiento actualizado de la disponibilidad de los materiales cementantes que producen con frecuencia los llamados concretos de alto comportamiento. No importa cuán buena sea la mezcla, el concreto en la estructura será bueno solamente si todas las operaciones del colado han sido bien realizadas. Esto puede lograrse sólo con un alto nivel de supervisión. Por supuesto, la estructura tiene que estar apropiadamente diseñada, no sólo desde el punto de vista de la resistencia, sino también con respecto a la exposición a las condiciones locales y al microclima. No importa lo bien que esto se haga, los caprichos de las operaciones y las circunstancias, a veces completamente inesperadas, pueden tener un efecto adverso en la durabilidad. Por esta razón, y también debido a la misma naturaleza del concreto, es esencial que las estructuras estén sujetas a un mantenimiento sistemático. Esforcémonos por proveer concreto verdaderamente durable en el futuro. FOTOGRAFIA
El agua de mar puede inducir corrosión del refuerzo, como es evidente en este rompeolas del Caribe. Adam Neville, Miembro Honorario del ACI, es árbitro y consultor, con residencia en Londres, Inglaterra. Es conocido internacionalmente por sus contribuciones a la literatura del concreto; y su libro, Propiedades del concreto, se publicó recientemente en su cuarta edición en Estados Unidos, Inglaterra, Francia y Brasil, y próximamente será publicado en español por el IMCYC. Es miembro del Comité 209 del ACI, Fluencia y Contracción, y del 214, Evaluación de Resultados de Pruebas. Este artículo fue publicado en Concrete International y se reproduce con la autorización del American Concrete Institute. Las opiniones expresadas por el autor no son necesariamente las del ACI. 999 Estructuras de acero Generación de energía Petróleo y gas Tuberías Industria química Transporte y automoción Mantenimiento y reparación Estructuras de acero Azúcar y etanol Minería Cemento Reparación de vías y agujas Industria de la soldadura fuerte Décadas de asociación de éxito y cooperación con acerías, proveedores de servicios de la industria del acero y empresas de ingeniería de todo el mundo. Industria y tendencias principales Cada vez se utiliza más el acero en varios sectores industriales. No obstante, en cada paso del proceso de fabricación de acero, el equipo está sujeto a situaciones de desgaste importantes: abrasión, corrosión, impactos, fatiga térmica, fricción metal-metal, etc. Este desgaste se puede solucionar mediante trabajos de mantenimiento y reparación por soldadura con alambres tubulares de revestimiento, chapado de láminas y electrodos de varilla. Desde la manipulación de materias primas hasta la sinterización pasando por la continua fundición y el laminado en frío o en caliente, todas las áreas desgastadas se deben reparar mediante soluciones de soldadura de revestimiento personalizadas. Los productos de voestalpine Böhler Welding siempre poseen las características necesarias para el ámbito de aplicación correspondiente y su
fiabilidad superior es un factor convincente. La gran calidad de todos nuestros productos no solo es eficaz en aplicaciones sofisticadas y exigentes, sino también en las habituales. Clientes y beneficiarios principales Nuestros clientes en el segmento de la acería son principalmente empresas de acero mundiales que están entre los líderes de este sector. Aplicaciones Piezas de presión para forja Placas de desgaste para rampas de alimentación Rodillos de laminación fría y caliente Rodillos de fundición continua Estampas para forja Martillos trituradores Tolvas y campanas para altos hornos Productos Ofrecemos productos de revestimiento basados en hierro, níquel y cobalto que ofrecen a las piezas soldadas una gran resistencia a los impactos, a la abrasión, a la fricción metal-metal y la fatiga térmica. Servicios Proporcionamos un valor añadido con los siguientes servicios: Una red de socios de servicio capaces de proporcionar excelencia en el revestimiento con metal duro in-situ o ex-situ. Nuestra experiencia en soldadura de revestimiento y técnicas y aplicaciones de revestimiento con metal duro. La formación de soldadores, supervisores e ingenieros. Aprobaciones Los productos de consumo de soldadura que fabricamos cumplen con las normativas de calidad como ISO 9001 (2008) y ASME QSC580. 222 Metalikos ofrece el servicio de mantenimiento preventivo y correctivo de estructuras metálicas, con un proceso de aplicación de tratamientos adecuados para prolongar la vida útil de la estructura, reduciendo su posterior necesidad de mantenimiento, acción que repercutirá positivamente en rentabilidad e inversión.
En todos los sistemas estructurales metálicos se hace necesario el proceso anticorrosivo, especialmente en zonas de difícil acceso. Cuente con un completo servicio de mantenimiento con descripción de la estructura y definición de tratamiento para la protección de sus construcciones metálicas. Las estructuras metálicas, tanto en su conjunto como en cada uno de sus componentes, debe recibir un uso y un mantenimiento adecuados. Cada 6 meses se deberá realizar una revisión general, para observar el estado de corrosión mecánico, de todos los elementos que conforman las construcciones metálicas. 111 Mantenimiento de estructuras metalicás Las estructuras metálicas componen el esqueleto que da forma a un edificio. Su principal función es sostener la edificación, fijarla al suelo y hacer que las cargas se transmitan a la base o a la superficie. Las construcciones metálicas están formadas por: • Estructura metálica principal La estructura metálica principal está formada por marcos portantes y elementos estabilizadores que garantizan la estabilidad de las instalaciones y que transfieren las cargas a cimientos de hormigón reforzado. Está protegida con un revestimiento básico y el revestimiento final se aplica en el proceso de producción o durante el montaje. • Estructura metálica secundaria La estructura metálica secundaria es la subestructura de los cerramientos, que son la fachada y la cubierta y se coloca sobre la principal bien sea metálica o de hormigón. Es importante que tenga en cuenta que toda estructura metálica que esté expuesta a factores externos de corrosión, como viento, lluvia, salinidad, entre otros, sufre daños significativos que afectan la resistencia, durabilidad y estética de este elemento. Es por eso, que el proceso de acabado superficial y final es importante, para extender su vida útil. El proceso de corrosión es el ataque destructivo de un metal, causado por alguna reacción química o electroquímica con el medio ambiente a su alrededor. Una atmósfera húmeda, el agua, químicos, el suelo, entre otros, pueden ser los causantes de un proceso corrosivo.
Metalikos ofrece el servicio de mantenimiento de estructuras metálicas, preventivo y correctivo de estructuras metálicas, con un proceso de aplicación de tratamientos adecuados para prolongar la vida útil de la estructura, reduciendo su posterior necesidad de mantenimiento, acción que repercutirá positivamente en rentabilidad e inversión. En todos los sistemas estructurales metálicos se hace necesario el proceso anticorrosivo, especialmente en zonas de difícil acceso. Cuente con un completo servicio de mantenimiento con descripción de la estructura y definición de tratamiento para la protección de sus construcciones metálicas, gracias a Metalikos. Recuerde que periódicamente se debe realizar una revisión general, para observar el estado de corrosión mecánico, de todos los elementos que conforman las construcciones metálicas. Llámenos y pregunte por el mejor servicio de mantenimiento y fabricación de estructuras metálicas. 555 Se llama mantenimiento a las acciones a la cuales debe someterse una estructura para tener unas condiciones de servicio dentro unos costos previstos y razonables. Una buena labor de mantenimiento evita que se presenten situaciones de reparación costosas e indeseables. Las labores de mantenimiento regulares, planificadas y presupuestas, siempre y cuando sean correctas, hacen mínimos los costos de operación de las estructuras. Dado que las estructuras van envejeciendo es necesario hacerles una evaluación cada cierto número de años, esto implica que es necesario hacer un presupuesto a largo plazo en el que se tengan en cuenta los costos de esas evaluaciones y de las posibles acciones de mantenimiento o reparación si son del caso. Para todos es familiar que los equipos, máquinas, vehículos y en general todo aquello sujeto al desgaste, necesita someterse a labores de mantenimiento. Ciertas labores de mantenimiento hacen parte de la cotidianidad en muchas de las estructuras y de algunos equipos, como por ejemplo, el lavado y la repintada de las superficies más expuestas, la renovación de elementos de fachadas y de pisos, etc. Mitos y realidades sobre el mantenimiento de estructuras en concreto: más allá de lo evidente En el caso de las estructuras de concreto las labores de mantenimiento en general se omiten, pues se tiene la creencia de que el concreto es un material que no necesita dichas labores, que es un material casi perfecto y se ha vendido como un producto libre de mantenimiento.
Es común oírle a los ingenieros la expresión “el concreto tiene la tendencia a no caerse”, y para los usuarios, el concreto es signo de dureza y fortaleza. Sin embargo las estructuras de concreto, como las de madera o las de metal necesitan labores de mantenimiento, que de omitirse, pueden llevar a una pérdida importante de sus condiciones de estabilidad. Quienes hacen las labores de inspección de las estructuras deben conocer los principios fundamentales de deterioro de los materiales y la manera como interactúan los agentes reguladores. En general, las labores de mantenimiento no se deben basar solo en inspecciones visuales de las obras ya que ellas pueden llevar a decisiones que a la postre serán muy costosas para sus propietarios. Durante la iniciación de los ataques al concreto no se observan daños ni señales que alerten sobre su degeneración, es solo cuando pasa cierto tiempo que los daños comienzan a observarse. Si se tienen estrategias de mantenimiento basadas solo en la inspección visual, los propietarios no se motivan a gastar dinero si la estructura, visualmente hablando, no presenta daños, de manera que todo se posterga hasta el momento en que la agresión ha avanzado tanto, dentro de la fase de propagación, que ya los daños son visibles. La siguiente gráfica ilustra la consecuencia de una estrategia de mantenimiento basada solo en inspecciones visuales. Inspector prevenido vale por dos La experiencia enseña que el costo de reparación, de una estructura dañada, es mucho más alto que el de las medidas de protección a que se pudo someter cuando estaba sana. Es evidente que los costos de reparación son más altos que los de mantenimiento preventivo. Se puede hacer el paralelo con el cambio de aceite de un vehículo, esa es una acción preventiva que se hace cuando el vehículo no presenta ningún daño, pero que de postergarse más allá de la prudencia acarrea enormes gastos de reparación del motor. Con base en lo anterior, una estrategia de operación y mantenimiento basada solo en una inspección visual, hace que se eleven los costos de mantenimiento automáticamente. Para descubrir a tiempo el deterioro que está evolucionando, es fundamental recolectar datos críticos durante las inspecciones rutinarias, como por ejemplo: Profundidad de la carbonatación y perfil de los cloruros en las capas de recubrimiento del concreto Toma de testigos para hacerles análisis por microscopía de secciones delgadas y análisis petrográficos para determinar la calidad del concreto en cuanto a
compactación, curado, microfisuras, relación a/c, contenido de aire, reactividad de los agregados. Golpear la estructura superficialmente para descubrir posibles delaminaciones del concreto. Se concluye, pues, que el mantenimiento y conservación de las estructuras dependen de la estrategia que se implemente, lo cual a su vez, es una decisión del propietario o del administrador de la estructura. Sistema de gestión de estructuras Quien está encargado de velar por el mantenimiento de una estructura debe contar con datos técnicos y económicos para tomar decisiones. Por desgracia no se tienen registros históricos de seguimiento, evaluación, mantenimiento y reparación de las estructuras asociados a los costos de las intervenciones y a los resultados obtenidos. Este vacío histórico hace que los costos de mantenimiento sigan siendo muy altos. Dado que las labores de mantenimiento se pueden acometer en diferentes años, con diversa intensidad y con costos distintos, es necesario al hacer la estrategia de mantenimiento tener en cuenta las herramientas de la ingeniería económica para tomar una decisión correcta. Hoy son frecuentes los sistemas de administración y gestión en diferentes disciplinas, son muy conocidos los sistemas de gestión de pavimentos, carreteras, puentes y ferrocarriles. La Ley de los Cinco (Ley de Sitter) Según Sitter la vida útil puede dividirse en cuatro fases diferentes tal como se ilustra en la siguiente figura:
Las cuatro fases de la ley de los cincos representan lo siguiente: Fase A: Período de diseño, construcción y curado. Fase B: Proceso de iniciación en desarrollo, pero aun no se presentan daños por propagación. Fase C: El deterioro propagador comienza. Fase D: Estado avanzado de propagación con daños extensos ocurriendo. Cada fase tiene asociado un costo de mantenimiento que fue lo que le permitió a Sitter enunciar su ley la cual dice que: “Un dólar gastado en la fase A equivale
a cinco dólares en la fase B; equivale a 25 dólares en la C y a 125 dólares en la fase D”. Cada fase corresponde a una cierta etapa de la obra y tiene entonces unos costos asociados según la siguiente tabla: En conclusión, los ingenieros que trabajan en el seguimiento de las obras no tienen otro remedio que concentrarse en las fases A y B. Sus comentarios e inquietudes son bienvenidos. See more at: http://360gradosblog.com/index.php/inspeccion-ymantenimiento-de-estructuras-en-concreto/#sthash.1gNtbunD.dpuf 3333
