Paulo Roberto do Lago Helene

(1)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.1

CAPÍTULO

Prevención de

Problemas

Patológicos en

Construcciones

Elementales

Existentes y Nuevas

Coordinadora

Angélica Ayala

Universidad Católica “Nuestra Señora de la Asunción”, Facultad de Ciencias y Tecnología, Tte. Cantaluppi y G. Molinas , Asunción – Paraguay

Autores

Angélica Ayala

José Arnella

Paulo Roberto do Lago Helene

Universidade de São Paulo, Rua Visconde de Ouro Preto, 51 Apt. 203 Consolação, CEP 01303-060 São Paulo – São Paulo - Brasil

Ruth Martinesi

Marcelo Medeiros

Universidad Federal de Paraná, Centro Politécnico – Jardín las Américas, CEP 81531 980 Curitiba – Paraná – Brasil

Eliana Cristina Barreto Monteiro

Universidad de Pernambuco, Rua Benfica, 455 Madalena – Recife 5072000, Universidad Católica de Pernambuco, Rua do Príncipe, 526 Boa Vista – Recife 0050-900

Paulo Yugovich

(2)

XIV. Prevención de problemas patológicos en construcciones

elementales existentes y nuevas

INTRODUCCIÓN………...XIV.3

PREVENCIÓN DE PROBLEMAS PATOLÓGICOS EN CONSTRUCCIONES

NUEVAS_{………...……….}XIV.4 Los encofrados en construcciones de pequeño porte………... XIV.4

Las armaduras………... XIV.6 El Hormigón en las obras de pequeño porte……….………... XIV.9

Problemas patológicos asociados a la falta de seguimiento de las recomendaciones………..XIV.14

PREVENCIÓN DE PROBLEMAS PATOLÓGICOS EN CONSTRUCCIONES

EXISTENTES_………...... XIV.18 La detección prematura de síntomas en las estructuras de pequeño porte……….. XIV.18 El Mantenimiento preventivo. Un concepto duro de imponer………...XIV.20

REFERENCIAS………...XIV.41

(3)

I

NTRODUCCIÓN

El presente capítulo pretende abordar el tema de prevención de problemas patológicos en

“Construcciones Elementales”.

Estas “Construcciones

Elementales” o de “Pequeño Porte”

son aquellas definidas por el Comité Técnico CT-301, Concreto Estructural de IBRACON, quien en la publicación

“Práctica Recomendada IBRACON para edificios de nivel1”, establecen o

denominan a las estructuras corrientes de edificios habitacionales (edificaciones en general, residencias, escuelas, etc.), o de oficinas, llamadas también de NIVEL 1. Se tratan de estructuras simples, hasta 4 niveles, regulares, sin hormigón pre o post tensado, sometidas a sobrecargas menores a 3 kN/m2, altura de pilares de hasta 4 m y luces de hasta 6 m. Máxima dimensión de losas hasta 4 m en la menor dimensión o 2 m si se tratase de voladizo. No deben existir empujes horizontales, no equilibrados, en caras opuestas de la estructura. Se refieren además a aquellas estructuras realizadas con medios

“artesanales”, que se llenan con la

masa de hormigón realizada a pie de obra, con mezcladoras de 10 a 20 kg. de cemento por vez y dosaje en volumen, con un somero control de relación agua-cemento, muchas veces sin la asistencia de un profesional de la ingeniería, bajo la responsabilidad de

los llamados “Constructores”, que se

(4)

Los encofrados deben resistir, con seguridad, todas las cargas verticales y laterales a las que pudieran estar expuestos hasta que el hormigón de la estructura haya alcanzado la resistencia capaz de soportarlas. También deberá asegurarse la estanqueidad de los mismos para evitar la fuga de pasta de cemento y minimizar las deformaciones para evitar imperfecciones en la estructura posterior. Esto se logrará tomando medidas preventivas elementales.

En Latinoamérica con frecuencia

nos encontraremos con “Maestros de la Construcción” abocados a la ejecución de

estructuras para estas obras de mediano y pequeño porte sin un proyecto previo, sin dimensiones ni armaduras definidas para las mismas.

Existen ciertas “Reglas” o prácticas

usuales para la ejecución de estas formas de encofrado y los soportes o puntales para asegurar la estabilidad de las mismas. Es práctica común usar tablas de media a una pulgada de espesor y anchos variables para formar los moldes propiamente dichos, postes de dos por cuatro pulgadas, como mínimo, para tirantes y puntales, largueros de uno por tres para riostras y tornapuntas. Se recomienda no superar la distancia de setenta centímetros entre puntales y disponer riostras cuando el pie derecho sea mayor a dos metros sesenta. Deberá tenerse principal cuidado con las uniones, puntos más viables de pérdida de pasta de cemento y deformaciones. Es conveniente una clavazón profusa y que la longitud de los cubrejuntas exceda sustancialmente la zona en cuestión.

PREVENCIÓN DE PROBLEMAS

PATOLÓGICOS EN CONSTRUCCIONES

NUEVAS

Los problemas patológicos en construcciones nuevas y no tan nuevas se presentan, sin previo aviso, en cualquier momento y en el menos pensado.

Para prevenir la aparición de estos problemas se deben realizar una serie de acciones conjuntas, instruyendo a constructores y propietarios, a conocer su vivienda o la construcción en curso, de manera a evitar se produzcan los daños o percibir de manera temprana la presencia de los primeros síntomas anómalos.

El objetivo de este capítulo es abocarse a definir las acciones necesarias para prevenir los daños patológicos que puedan generarse en las existentes y nuevas construcciones de pequeño porte.

Mencionaremos algunos de los errores que se cometen en las construcciones de las estructuras para estas pequeñas obras.

a) Encofrados. Falta de

dimensionamiento. Encofrados de elementos altos. Diseño y dimensionamientos empíricos. Como su costo puede ser del 35 al 60% del precio de la estructura de hormigón1 es un aspecto a ser tenido en cuenta a la hora de la ejecución de manera a conseguir

Los encofrados en

construcciones de

(5)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.5 En muchos países latinoamericanos se continúan usando tablas para la confección de las formas y puntales de madera maciza para los soportes. Debido a la deforestación y el alto costo de las variedades más nobles, se ha recurrido a las de menor resistencia para los laterales de las formas aunque siguen utilizándose las de mejor calidad como puntales. El aparecimiento de las placas de madera contraplacada o terciada ayudó a una mayor eficacia de los moldes disminuyendo el número de juntas y aumentando su reutilización con la ayuda de los desmoldantes comercializados por la industria o simplemente procediendo a pintar con algún barniz que lo impermeabilice.

Figura 1. Encofrado de Losa y Viga

Zapata de repartición ajuste

Cuñas de Largueros Tirantes

Tornapunta

Los empalmes en los puntales son aún más críticos debido al pandeo por lo que deberán preverse arriostramientos aunque no se supere la distancia de setenta centímetros entre ellos tomando cuidado que la clavazón no se haga sobre los cubrejuntas. Las cuñas de ajuste de los puntales pueden utilizarse en la parte superior o inferior, pero no en ambos a la vez. Siempre que se corrija el ajuste de los mismos, deberá controlarse el plomo.

Debido a la falta de participación de profesionales de la construcción y estando estos trabajos a cargo de los mal

llamados “Maestros Constructores”,

cuando se encuentran con encofrados de alturas considerables y por el temor a aparecer como incapaces o ineptos para realizar los trabajos para el cual fueron demandados, los apuntalamientos son realizados de la única manera que ellos conocen, sin preparar torres de encofrado que aseguren los mismos.

Esto es causa muy frecuente de numerosos daños que aparecen muy temprano en las obras nuevas o de colapso de las mismas en el momento del vertido del hormigón en los moldes.

Es pues de extrema necesidad que se exija a las autoridades responsables controlar y autorizar la construcción de obras nuevas que se cumplan las normas y reglamentos de la Construcción.

b) Maderas utilizadas en la región. Por su característica: relación de bajo peso específico a su buena resistencia a los esfuerzos, aliado a la facilidad de trabajo con herramientas simples, la madera es ampliamente utilizada como estructura de los encofrados, la que se prepara en forma artesanal.

Puntales

(6)

f) La limpieza y el mojado con agua antes del vaciado del hormigón. Antes del vertido del hormigón, deberá controlarse la perfecta limpieza de los moldes. Cuando la parte inferior fuere inaccesible, se deberán abrir ventanas, que luego se taparán, de inspección que permitan el adecuado retiro de toda basura o material extraño.

Deberá además verificarse la verticalidad y ajuste de los puntales para evitar asentamientos no deseados

a) Comparación de las armaduras del plano con la ejecutada. Es redundante, pero nunca está de más insistir en la recomendación de verificar puntillosamente que las armaduras preparadas con anticipación al cargamento, en cuanto a sección, cantidad y posicionamiento en las formas de encofrado se correspondan con las indicaciones vertidas en los planos. Deberán estar limpias, libres de grasa, pintura o láminas de óxido descascarándose así como de cualquier otra substancia que perjudique la adherencia o al fraguado del hormigón. Se dispondrán de acuerdo con las indicaciones del proyecto, sujetas entre sí de manera que no varíe su posición especificada durante el hormigonado, y permitan al hormigón envolverlas sin dejar coqueras.

c) Inadecuada o ningún proceso de verificación geométrica de los encofrados. Otra falencia frecuente en el proceso constructivo de las estructuras de estas obras de pequeño porte, es el inadecuado o inexistente proceso de verificación geométrica de los encofrados, por lo que se recomienda que las dimensiones de los encofrados sean inspeccionadas y verificadas antes que se asienten las armaduras para asegurar la correspondencia con la estructura consignada en los planos (si los hubiere). Deberán controlarse los niveles, plomos y contraflechas.

d) Recomendaciones de contraflechas. Las contraflechas que usualmente se toman con especial cuidado, son las de extremos de voladizos y centro de vigas y éstas no deberán ser superiores al 2 por mil de la longitud del elemento (L/500).

Figura 2. Encofrado de Pilar44

e) Verificaciones de las uniones y de los ajustes. Como la preparación de los moldes de encofrado se realiza artesanalmente, se recomienda verificar las uniones, la estanqueidad de las formas para evitar derrames de la mezcla y realizar los ajustes que fueran necesarios

(7)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.7 En las losas, la armadura de reparto deberá ser al menos el 0,25 % de la principal, utilizándose frecuentemente F de 6 cada 20 a 30 cm. Toda medida conducente a su protección es necesaria.

En las ménsulas con altura en el empotramiento igual o mayor al vuelo el armado es generalmente asumido semejante a los voladizos. En realidad, el comportamiento es un mecanismo de bielas y tirantes con el que debe determinarse la armadura principal, evitar barras dobladas a 45º y prescindir de cercos verticales. Para control de la fisuración se disponen cercos horizontales o inclinados conforme el mecanismo de trabajo.

En el caso de tensores donde el esfuerzo es resistido íntegramente por la armadura, debe tenerse especial cuidado en la disposición de la misma, sin solapes y convenientemente anclada. Se recomienda su hormigonado solo a afecto de protección de la armadura y disponer siempre cercos transversales.

d) Cuantías mínimas: r = Smín /Ahormigón.

Aun cuando la pieza se encuentre sometida a esfuerzos que el hormigón puede resistir sin mayores inconvenientes es necesario disponer armaduras que garanticen la rotura con aviso ya sea por deformación o fisuración excesiva antes del colapso.

Para resistencias convencionales de hormigón, las cuantías mínimas según la forma de la pieza deben permanecer debajo de ciertos valores que se cumplen según los siguientes critérios:

Sin embargo aún más relevante es la recomendación de que toda estructura que pretenda construirse, por más pequeña que fuera, deberá ser ejecutada siguiendo los planos preparados por un profesional estructuralista, pues se debe mencionar que en numerosas ocasiones los “Maestros Constructores” preparan las formas de

encofrado y las armaduras de las mismas

de acuerdo a su “saber y entender”, sin

contar con planos preparados por un profesional competente y aún más, sin planos aprobados por las oficinas técnicas del municipio donde se construye la misma.

b) Tipo de acero que se pide y el que se lleva a obra. Es de fundamental importancia que el tipo de acero se corresponda con las características geométricas y mecánicas indicadas por el profesional que realizó los cálculos estructurales y que deben constar en el plano. No deberán usarse aceros de diferentes propiedades en la obra ante la eventualidad de mezclarlos. Se admite, sin embargo, el empleo de diferentes límites elásticos: uno para las armaduras longitudinales y otro para los cercos o estribos.

(8)

En los casos de aberturas que atraviesan el espesor de la placa, toda vez que las dimensiones de la misma no sean mayores a 0.1 la (la=menor dimensión de la losa) se deberán reforzar los bordes concentrando ahí, armaduras equivalentes a las interrumpidas como en la Figura 5.

Figura 5. Armaduras mínimas en el caso de abertura en losas

Para VIGAS: a 0.15% del área de la pieza (Amin= 0.0015xbxh).3

A los apoyos debe llegar como mínimo 1/3 de la sección máxima y deberá estar anclada convenientemente por prolongación recta (mínimo 10 ) o por patilla no menor de 10 cm respetando siempre el ángulo de doblado conforme el diámetro. En la cara superior deberá disponerse la armadura de modo que pase el vibrador. Los estribos deberán ser siempre cerrados y estar anclados por ganchos. Se utilizarán como máximo diámetros de 8 mm con espaciamiento mínimo de 10 cm y máximo de 0.6 h sin superar 30 cm. Como el largo comercial de las barras es 12 metros, habrá ocasiones en que se hará necesario realizar enmiendas.

Figura 3. Distribución mínima de armaduras en losas

Figura 4. Distribución mínima de armaduras en vigas

Para LOSAS: 15 % de h (h=espesor de la losa).

Para placas en que la dimensión en un sentido es mayor que el doble de la otra, la armadura del lado más largo debe ser al menos el 25% de la principal. Para optimizar los cortes, se pueden intercalar las barras que llegan a los apoyos conforme a la Figura 3 pero limitando la distancia entre barras a 32 cm.2

(9)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.9 La distancia entre planos de estribos será 12 veces el diámetro de la barra longitudinal o la menor dimensión de la sección pero nunca mayor a 30 cm.

e) Recubrimientos mínimos. El espesor del recubrimiento y la calidad del hormigón están directamente relacionados con la vida útil de la estructura. Para condiciones ambientales normales, el recubrimiento mínimo debe ser mayor a 1,2 veces el tamaño máximo del agregado grueso usado o al diámetro de la mayor barra de la armadura. Para condiciones ambientales más severas deberá estudiarse cada caso en particular. Los valores usuales recomendados son:

Losas: 2 a 2,5 cm

Vigas o pilares: 2.5 a 3 cm

Para elementos revestidos con argamasas, puede disminuirse hasta 1,5 cm.

Para garantizar el espesor de recubrimiento se utilizan dispositivos espaciadores o calzos prefabricados de plástico o de hormigón, colocados a distancias de 50 a 100 cm y no menos de tres por vano. No debería colocarse la armadura directamente sobre los encofrados y menos aún, levantarlas durante el hormigonado a fin de permitir su cubrimiento.

Los caramelos, ravioles, cocadas o espaciadores de argamasa realizados en obra, muchas veces por el poco cuidado puesto en su elaboración, lejos de auxiliar, agravan la situación de la pieza por convertir en un punto frágil y entrada de agentes agresivos al elemento estructural.

Habrá que tomar cuidado del lugar donde hacerlas (siempre en lugares de momentos menores, para los hierros negativos en el centro de la luz y para los positivos, cercano a los apoyos).

Asimismo, cuidar como la longitud de solape; ésta no deberá ser nunca menor a 15  o 20 cm.

Para PILARES: El diámetro de las barras longitudinales no deberá ser inferior a 10 mm.

Para piezas poligonales, se dispondrán como mínimo una barra en cada vértice y en las circulares, seis distribuidas en su perímetro. Las armaduras longitudinales Amín serán de 0.8 a 0.6 % del área de la sección de hormigón y deberán atravesar la longitud de la viga. Las separaciones mínimas entre armaduras, inclusive en la zona de enmiendas será de 2 cm o 1.2 veces el tamaño del agregado grueso. En el caso de barras fuera de las esquinas, la separación máxima permitida es de 20  y sobrepasando esa distancia deberá disponerse de estribos internos suplementarios.

El diámetro de las armaduras transversales o estribos, no deberá ser inferior a ¼ del diámetro de la barra longitudinal o 4,2 mm. La distancia entre planos de estribos será 12 veces el diámetro de la barra longitudinal o la menor dimensión de la sección pero nunca mayor a 30 cm.

(10)

Actualmente, la industria dispone de elementos plásticos de bajo valor adquisitivo, con escasa incidencia en el costo final y gran ganancia en términos de acabado y durabilidad. (4)

a) Control somero de los materiales a utilizar. En las obras de pequeño porte y mal organizadas, generalmente no se disponen lugares especiales para la estiba de los materiales que se utilizan para la preparación del hormigón. Comúnmente los materiales a granel (arenas y gravas de piedras trituradas) son depositados en veredas o hasta en la calle frente a la obra, o en el terreno de enfrente del perímetro de la obra, sobre el suelo natural. De esta manera, esos materiales pueden mezclarse con suciedades, barro, restos de vegetales o escombros antes de su utilización.

También la provisión de esos materiales a granel tiene sus problemas. En el caso de la arena lavada, la carga a los camiones tumba se realiza en los puertos areneros con una pala mecánica cargadora, de los montículos de arena acumulados que drenan el agua y los finos (carbones, limos, arcillas, polvos) depositados del refulado enviado desde los barcos areneros. Según el de carga de la pala cargadora a arena será más limpia, si se la carga de la parte superior del montículo y algo más contaminada con restos de finos no deseables si se la carga de la parte inferior del montículo.

En el caso de provisión de arenas no lavadas, provenientes de canteras, arroyos o depósito de raudales de lluvias, deben ser zarandeadas (cribadas) con mallas de apertura de hasta 5mm., de manera a eliminar cuerpos extraños de las mismas antes de su utilización para la preparación de hormigones. En el caso de las piedras trituradas también suelen traer polvo de cantera y barro.

Es conveniente pues controlar la limpieza de estos áridos antes de utilizarlos para la elaboración de hormigones. En el caso del cemento, las bolsas deben estar acopiadas en pilas no mayores de 12 bolsas encimadas, en un depósito cubierto, sobre maderas que las aíslen del piso del mismo. Al abrirlas no deben presentar grumos que no se deshagan con la presión de los dedos, o zonas endurecidas que denotan que el mismo está fraguado por haber estado en contacto con la humedad en el lugar donde fueron acopiadas (hidratación). En el caso que las bolsas de cemento hayan estado acopiadas en depósitos más de tres meses de su fabricación deben hacerse ensayos en laboratorio para comprobar su mantienen sus propiedades normales antes de su utilización (envejecimiento).

En cuanto al agua, debe controlarse que la misma sea potable. En el caso de no tener agua corriente de la red de agua potable podrán usarse aguas provenientes de pozos, canales, estanques, lagos, ríos o arroyos luego de analizarlas en un laboratorio donde se comprueben que las mismas cumplan con los requisitos establecidos

(11)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.11 por las normas del país en aspectos tales

como: PH, sólidos en suspensión, sólidos disueltos (cloruros y sulfatos solubles) y materia orgánica.

b) Cuidado con los aditivos. Cuando se utilizan aditivos para mejorar las propiedades del hormigón fresco o del endurecido deben obedecerse las indicaciones proporcionadas por el fabricante, escritas en el recipiente que contiene dicho producto. Es deber del profesional encargado de la obra de hacer los cálculos del consumo correcto del aditivo según el volumen del pastón a elaborar y el dosaje del hormigón indicado en las especificaciones técnicas de la obra. Si se sobrepasan las medidas indicadas por el fabricante se pueden conseguir efectos secundarios no deseados en el hormigón.

Tanto en el amasado manual de los componentes del hormigón como el amasado mecánico con máquinas mezcladoras de bombo oscilante (hormigoneras) se debe facilitar al personal encargado un recipiente con la medida exacta con que se dosificará el aditivo y controlarlo que agregue en cada pastón o carga en la hormigonera esa misma cantidad de aditivo con los restantes componentes del hormigón a elaborar.

c) Los trazos o dosificaciones. Los paradigmas locales. Es común en este tipo de obras de pequeño porte utilizar la dosificación en volumen 1:2:4 (cemento portland: arena lavada: piedra triturada), con pequeñas variaciones en la utilización de las proporciones de las piedras trituradas de dimensiones IVa. (entre 24 y 19 mm.) Va (entre 12 y 10 mm.), según las dificultades del colado del hormigón .

fresco en los encofrados de las estructuras, el espacio libre entre las varillas colocadas, o entre esas varillas y el encofrado.5

Para el caso de cimientos de hormigón ciclópeo se usa el dosaje en volumen 1: 3: 6 (cemento portland: arena lavada: piedra triturada) con un 80% de hormigón y un 20% de piedras brutas (hasta d= 20 cm.).

d) Los asentamientos utilizados normalmente. Es muy importante en la elaboración del hormigón la relación Agua/Cemento, pues el exceso de agua sobre el valor óptimo del dosaje calculado, si bien permite mayor fluencia en el momento del colado, disminuye al final la resistencia del hormigón endurecido. En la elaboración del hormigón debe agregarse al aglomerante cemento y a los áridos, cantidad suficiente de agua para lograr una consistencia plástica de hormigón fresco, con un asentamiento entre 6 a 9 cm. En el ensayo del cono de Abrams, que puede realizarse a pie de obra.

e) Las correcciones durante la dosificación y mezclado y equipamientos usados en el mezclado. En la elaboración del hormigón en la obra se utilizan dos métodos para el mezclado de componentes:

(12)

las palas por debajo del montículo de materiales y volteándolos hacia un mismo lado.

Luego repitiendo la misma maniobra en sentido perpendicular a la primera posición, realizando esta operación hasta que la mezcla quede de un color uniforme. Luego se agregan las piedras trituradas y se moja el montículo arrojando agua con un recipiente o manguera de agua corriente y los dos obreros proceden nuevamente a mezclar siguiendo el procedimiento anterior.

Luego de terminar de terminar de mezclar en un sentido, si la masa no se presenta plástica, se agrega más agua y se procede la mezcla nuevamente pero colocándose los obreros en forma perpendicular a la primera ocasión, volteando la masa con las palas. Debe cuidarse de no agregar agua de más para que el pastón tenga consistencia plática y se mantenga en forma de montículo sobre la pista y no fluya líquido sobrante ni se disgreguen los componentes.

Mezclado a máquina: La máquina mezcladora (comúnmente llamada hormigonera o trompito) puede ser impulsada con motor eléctrico o a combustible derivado del petróleo. Debe colocarse sobre una plataforma firme a una altura tal que permita de un lado la carga de los materiales componentes y del otro descargar totalmente el contenido del tambor sobre una cuna que transporte el hormigón fresco hasta el sitio del colado en el encofrado de la estructura.

Como los encargados de la preparación del hormigón son jornaleros contratados a destajo por bolsas de cemento consumidas, la forma de carga de los componentes, el consumo de cemento, la relación agua/cemento, la colocación del aditivo (si fuera necesario) y el tiempo de mezclado dentro de la máquina, son motivos de constante discusión con el profesional encargado de vigilar la elaboración del hormigón. El proceso correcto sería controlar antes del inicio del trabajo que los recipientes con que se meditan los volúmenes de todos los materiales componentes según el dosaje requerido por el calculista de la estructura, sean de igual capacidad y número de acuerdo a la capacidad de la hormigonera.

La cantidad de agua óptima debe calcularse al preparar el primer pastón, así como tener a mano un recipiente con la cantidad necesaria del aditivo que debe volcarse en cada tanda de ser necesaria la utilización del mismo.

(13)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.13 Es muy común ver en obras de menor porte que se utilizan carretillas en vez de cunas para el transporte del hormigón fresco, con la dificultad de la ocurrencia de vuelcos durante el trayecto que todo el peso de la carga se transmite a la única rueda, de diámetro pequeño y que al tropezar con cualquier pequeño obstáculo tiene a perder el equilibrio y volcarse.

En el caso del transporte vertical, además de las cunas se utilizan montacargas, que pueden ser de dos tipos: los que tienen una cuna metálica deslizable verticalmente montada en una torre junto al sitio del mezclado de hormigón en la planta baja y una plataforma de madera ubicada en el nivel de planta donde se descargará el hormigón a otras cunas para su traslado horizontal. También existen montacargas con plataformas de madera que permiten transportar verticalmente a las cunas cargadas completamente. Por razones de seguridad, los mismos no sirven para transporte humano.

En este último caso, se deben montar puentes de tablas o tablones sobre caballetes que se asienten sobre el encofrado, de manera a no pisar sobre las armaduras colocadas o descargar el peso de la cuna y el tránsito del personal que la guía por encima de ellas para llegar a la zona de vertido del hormigón.

Cuando la obra es de pequeño porte y se debe cargar una estructura de techo de hormigón de una sola planta, a falta de montacargas se construyen con maderas de encofrado unas escalas con descansos intermedios de hasta 0,80 mts.

Luego se colocan en forma alternativa, cemento, arena lavada y el 20% final del agua, que puede ser corregida en mayor o menor cantidad según la consistencia final se requiera al cargar tramos de pilares, vigas o losas.

En el caso que sea necesario agregar aditivo, éste se colocará luego de cargar el contenido del último balde de arena lavada en el tambor. Posterior a esto, es conveniente mantener el mezclado por más de un minuto y medio para lograr la homogeneidad en el hormigón preparado.

Si aun estando en la hormigonera se observa que la relación Agua/Cemento fue excesiva y la masa preparada es fluida, se deberá agregar cemento y arena lavada en proporción 1:3, hasta volver plástica la masa mezclada, antes de girar el tambor y vaciarlo sobre la cuna transportadora.

(14)

De altura entre ellos, de manera a que se instale en cada descanso un obrero y el transporte del hormigón fresco se hace con baldes pasados de mano en mano, ascendiendo los mismos cargados y descendiendo vacíos.

Para la compactación del hormigón fresco se utilizan varillas de hierro en el caso de piares y vigas muy armadas, con poco espacio entre varillas, o con vibradores de inmersión conectados a la corriente eléctrica, cuidando de no tocar las armaduras ni el encofrado al vibrar sumergidos en el hormigón fresco.

g) El curado: ¿Cómo hacerlo y por cuánto tiempo? Luego del vaciado del hormigón fresco en los encofrados, debe cuidarse de mantener húmeda la superficie expuesta del concreto durante los 15 primeros días, para evitar los falsos fraguados de las superficies expuestas al aire, al viento y al sol, ya que el agua de amasado que no pasa a formar parte del fraguado, exuda hacia el exterior de la masa y se evapora, desencadenándose más rápidamente la superficie exterior, lo que crea tensiones que pueden ocasionar fisuras superficiales. Por eso es conveniente mantener húmeda esas superficies por medio del riego intermitente o en el caso de las losas planas expuestas al sol, se tiende a mantener agua sobre toda la superficie, como si fuera una laguna, sobre elevando los bordes del perímetro con una hilada de ladrillos comunes colocados con mortero pobre. Debe observarse la superficie del hormigón expuesta para detectar la aparición de fisuras por falso fraguado o exceso de burbujas de aire introducidas durante el proceso de carga.

En caso de existir las mismas, debe procederse a rellenar esas pequeñas fisuras con pasta muy fluida de cemento de manera a evitar la formación de grietas definitivas que vuelvan permeable la superficie.

h) Tiempo para desencofrar. Precauciones. Durante el proceso de endurecimiento el hormigón sufre los efectos de retracción volumétrica desprendiéndose de los encofrados laterales de vigas y pilares. Después del tercer día, si el hormigón fresco tuvo buena consistencia y se controló adecuadamente su fraguado y endurecimiento inicial, adquiere buena resistencia mecánica inicial, pudiéndose desencofrar las caras externas de las vigas que no estén trabadas con el resto del encofrado y los pilares cilíndricos que usan moldes metálicos. Pasando los 10 días de la carga, pueden liberarse de los encofrados de madera los pilares cuadrangulares o rectangulares y a partir de los 15 días las losas que no tengan cargas sobre ellas, tales como los materiales acopiados para proseguir la construcción de pisos superiores. Lo más conveniente es desencofrar las losas a los 21 días de su carga, manteniendo hasta los 28 días los calces de encofrados inferiores de vigas y los voladizos.6

(15)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.15 a) Problemas con el encofrado.

Deformaciones y colapsos. Uno de los problemas básicos que se presentan en las obras elementales con los encofrados es la falta de conocimientos técnicos de los encargados de llevar adelante esos trabajos.

Como tampoco se realizan cálculos de los encofrados (al menos es lo usual), la decisión de cómo hacer los encofrados queda en manos empíricas, con experiencia en el campo generalmente, pero que no manejan los conceptos de resistencia de materiales, lo cual es necesario para adaptarse a las situaciones cambiantes de la construcción.

Una situación que ha originado muchos problemas de colapsos o deformaciones es el apuntalamiento de losas y vigas con alturas superiores a las longitudes de piezas de madera normalmente utilizadas para ese uso. Estos apuntalamientos elevados, normalmente realizados con torres de apuntalamiento en obras exigentes, son realizados sin embargo en las obras elementales empalmando puntales de madera y realizando trabamientos horizontales con tablas (normalmente en dos direcciones perpendiculares). Existen recomendaciones empíricas que dicen que solamente hasta un tercio de los puntales de madera pueden tener enmiendas y los puntales enmendados solo pueden tener una enmienda en su .

Problemas patológicos

asociados a la falta de

seguimiento de las

recomendaciones

su altura, y la misma no debe estar en el tercio medio de la altura. Las enmiendas deben hacerse cuidando que las secciones en contacto sean planas y perpendiculares al eje común. Además, se recomienda cubrejuntas de tablas en todas las caras.

En cuanto a las separaciones normalmente recomendadas para los puntales, son de 0,7 m para losas y vigas, y de 1,5 m para losas de viguetas prefabricadas. Lastimosamente, no siempre se han seguido estas recomendaciones, que tienen base tecnológica ciertamente, y las consecuencias han sido colapsos estructurales durante el proceso de colado del hormigón, o deformaciones imposibles de corregir sin demoler el elemento.7

Casos lamentables han derivado de la falta de atención a los apoyos de los puntales en el terreno, ya que terrenos compresibles, generalmente afectados por la presencia de agua, han cedido ante el peso de la estructura en el momento del cargamento. Las recomendaciones en estos casos son de distribuir las tensiones en el suelo mediante tablones o tablas dobles, además de acercar al máximo los puntales para disminuir la carga que actúa sobre los mismos. Muchos suelos arcillosos pueden engañar por su elevada resistencia cuando están secos, pero que disminuyen radicalmente en presencia de agua, sean de lluvia o de mojado del encofrado. En cuanto a los suelos arenosos, son propensos a la erosión por agua en movimiento.

(16)

El apuntalamiento debería realizarse según dos direcciones perpendiculares (muchas veces se encuentran en las pequeñas obras apuntalamientos según una sola dirección). En caso de pilares de alturas mayores a 3 metros se recomienda apuntalamientos en dos o más puntos, y tener cuidado con el pandeo de los elementos utilizados en el apuntalamiento, sobre todo para los esbeltos.

Una recomendación muy importante, lastimosamente no seguida siempre, es la de dejar ventanas en la base de los pilares, que sirven para la limpieza y lavado del encofrado. En el caso de los pilares altos, hay que dejar ventanas para el vertido del hormigón y el vibrado por etapas. El ignorar estas recomendaciones deriva en coqueras y acumulación de basura (aserrín, alambres, pedazos de madera) en la base del pilar, generalmente la sección más comprometida si hay combinaciones de cargas con esfuerzos de flexocompresión.

Figura 6. Restos de madera de encofrado en el hormigón.

En cuanto a las vigas altas y muros, no son suficientes los puntales y los tensores de alambre que buscan evitar que el encofrado se abra, sino también hay que prever apuntalamientos con manos francesas que se apoyan en el cabezal de los puntales, en el suelo o en la estructura ya cargada, según sea el caso.

La falta se observación a estas recomendaciones elementales ha llevado a deformaciones a veces irreversibles de los elementos de hormigón armado.

b) Coqueras, falta de espacios entre barras de acero, asentamiento y/o compactación inadecuada. Los parchados con mortero de relación, cemento – arena, 1:3. El problema del armado inadecuado generalmente viene del detalle de las armaduras, ya que no siempre en el gabinete de cálculo se consideran las dificultades constructivas a la hora de definir las secciones de acero y sus separaciones. Sumado esto a un tamaño máximo de árido inadecuado, deriva en groseras fallas de coqueras en el recubrimiento de las varillas, que tendrán consecuencias negativas en la adherencia y en la durabilidad de las mismas, como se aprecia en las figuras 7 y8.

(17)

Figura 7. Consistencia inadecuada del hormigón.

En la figura 7 se aprecia el caso de un pilar cargado con un hormigón de consistencia seca. Por supuesto que el problema no se solucionaría agregando agua al hormigón, por los efectos negativos en la resistencia mecánica y la permeabilidad del material endurecido. Como ejemplo se puede mencionar que una fiscalización, renuente a rechazar una carga de hormigón elaborado que llegó a obra con una consistencia muy seca, resolvió aceptar ese hormigón, pero prohibiendo agregar agua con el criterio antes expresado, aceptó utilizar el mismo, pero con la consistencia más seca que la originalmente solicitada. El resultado, no podía haber sido otro, ha sido una estructura con innumerables coqueras, cuyas reparaciones han sido mucho más costosas que los cinco metros cúbicos de hormigón así aceptados. Desde aquella ocasión, las empresas proveedoras de hormigón elaborado se han preocupado de contar en su camión mezclador con unos veinte kilogramos de aditivo superplastificante, que agregados al hormigón seco con un mezclado adicional de unos minutos, hubiera sido una solución satisfactoria, con un sobrecosto, ciertamente, pero sin los efectos traumáticos de una reparación bastante más costosa posterior.

c) Problemas de recubrimiento de las varillas. Asentamiento plástico del recubrimiento en elementos verticales. Asentamiento plástico en losas y vigas. En muchos casos es el recubrimiento adoptado el que genera inconvenientes en el momento de la colocación del hormigón fresco, ya que si no se cumplen las recomendaciones relativas al tamaño máximo del árido en relación a la dimensión geométrica del recubrimiento se pueden esperar aparición de fisuras siguiendo las líneas de los estribos en elementos verticales (pilares). En el caso de vigas y losas, se han encontrado fisuras de asentamiento plástico siguiendo las líneas de las varillas de acero, sobre todo cuando los espesores son considerables y el hormigón tiene una relación agua/cemento elevada, o el hormigón tiene un porcentaje de finos elevados, como en el caso de hormigones bombeados.

En otros casos, el recubrimiento no se materializa correctamente con la utilización de espaciadores adecuados (plásticos, de mortero, etc.). La colocación de precarios espaciadores con piedras, de mortero de mala calidad o segmentos de varillas llevarán a resultados pobres, por la posibilidad de movimiento de las varillas, o la aparición posterior de manchas de corrosión en la superficie. Aún menor expectativa de éxito se tiene cuando no se utiliza en absoluto algún elemento espaciador, y es común observar en las obras elementales las marcas de los estribos en las vigas y de las armaduras principales en las losas.

(18)

las armaduras negativas en voladizos, o de las armaduras de control de fisuras en pavimentos. En ambos casos se requiere que las varillas de refuerzo trabajen en una posición final determinada para la absorción de los esfuerzos de tracción generados por las cargas. El problema es que no se construye un sistema de soporte suficientemente rígido para sostener las varillas en su posición, y en el momento del cargamento del hormigón los obreros pisan las armaduras, desplazándolas de la posición original. Este error deriva en fisuras y deformaciones en los voladizos, así como en alabeos de las esquinas de las losas de pavimento.

Se debe destacar el caso de las losetas prefabricadas en que la colocación en obra, debido a una mejor apariencia trae como consecuencia que la armadura quede en posición invertida a la que fuera diseñada por el profesional estructuralista.

Poniendo en antecedentes, la situación se genera debido a que las losetas armadas se preparan en moldes metálicos, posicionando las armaduras antes de colar el hormigón; luego de llenar el molde se hace el vibrado, generalmente con mesa vibratoria, aunque en el caso de losetas de mayor tamaño (como las utilizadas en graderías de estadios deportivos) se utilizan vibradores de inmersión. En el momento de la colocación de las losetas, la superficie más lisa y de mejor apariencia es la que estaba en contacto con el molde metálico, y la decisión de colocar el lado de mejor apariencia hacia arriba lleva a dejar las varillas de armado en posición invertida. Consecuentemente, el espesor resistente de la loseta disminuye y se producen fallas de roturas en losetas de

tapa de canaletas y el colapso y caída de una de ellas, con una víctima mortal, en el caso de un estadio de fútbol de Asunción, Paraguay.

e) e) Problemas con el mezclado, transporte en obra y compactación del hormigón. No seguir las recomendaciones conocidas para esos procesos conlleva seguros defectos en la obra, ya que son comunes en estas obras sin control de calidad la utilización de relaciones A_C muy elevadas, transporte en carretillas de poca profundidad que con los saltos y movimientos bruscos producirá la segregación del material, y compactación deficiente por falta de equipos y de personal entrenado en caso que los hubiera.

Empeora la situación para ciertos modos contractuales de construir las estructuras elementales. Una forma contractual es la que se conoce como

“cuadrillas de changarines”, que como su nombre lo dice, son cuadrillas de obreros que son contratados para hacer los cargamentos de hormigón, sin haber tenido participación previa en los trabajos de encofrado y armado. Su función está restringida al mezclado y al cargamento o colada del hormigón y normalmente ellos cobran por cantidad de bolsas de cemento utilizadas, independientemente del tiempo empleado en las tareas.

(19)

PREVENCIÓN DE PROBLEMAS

PATOLÓGICOS EN CONSTRUCCIONES

EXISTENTES

contratados bajo esa modalidad realicen las tareas con poco cuidado, puesto que ellos no tienen ningún compromiso con la obra. Y lo que justamente ocurre es que en las obras elementales lo primero que se recorta es el costo del control de calidad en obra. Este modo contractual para las tareas de preparado, vertido y compactado del hormigón ha conducido a resultados deplorables en cuanto al control de la relación A_C, del transporte en la obra y la compactación, con sus consecuencias sobre el desempeño en cuanto a resistencia, rigidez y durabilidad de estas estructuras9.

f) Problemas con la falta de curado. Un problema típico de las obras elementales es la falta de cuidado en el .

a) curado de los elementos de hormigón armado. Sin criterios bien comprendidos del funcionamiento del curado, normalmente los trabajadores empíricos piensan que con mojar de tanto en tanto la estructura, el trabajo está bien hecho. Esa frecuencia de mojado está en función, casi siempre, a la disponibilidad de un personal que se encargue del trabajo, lo que reduce el curado a mojar una o dos veces al día la estructura e incluso con días enteros de interrupción cuando el calendario impone un día no laborable, como domingos o feriados. El resultado será un hormigón de baja resistencia superficial, y muy permeable en la zona de piel, con numerosas fisuras de retracción, probablemente.

a) Recomendación de Inspecciones visuales periódicas, no esperar a aparición de síntomas y que hacer en esos casos. Pero en caso de que ya presente daños.

Una de las recomendaciones que se realiza en este capítulo, es la de realizar .

inspecciones periódicas con el objetivo

de “PREVENIR” daños mayores en las

estructuras y que el costo de reparación resulte excesivamente alto.

Es recomendable realizar las inspecciones preventivas al menos una vez al año. En caso de visualizar algunos síntomas de presencia de daños, deberán inspeccionarse con mayor frecuencia, seis meses o tres meses, lapso que deberá establecer el profesional competente al que se acuda.

En cuanto a las inspecciones periódicas, es deseable que las mismas queden registradas en un libro, donde se tome nota de la parte de la estructura observada.

La detección

prematura de síntomas

en las estructuras de

(20)

A continuación, como ejemplo, se presenta una planilla de registro de datos:

Tabla 1. Planilla de registro de datos de Inspecciones periódicas

Registro de Inspecciones realizadas

Fecha

Local

Elemento

Registro fotográfico

Estado del elemento (excelente, bueno, regular, malo)

Daños detectados

Avance del daño detectado

Observaciones

Recomendaciones de actuación

Estas inspecciones periódicas permitirán tomar medidas correctivas o de reparación si fuera necesario para obtener mayor durabilidad de la estructura y que se logre mantenerla en condiciones de uso.

Se debe establecer además, cuándo es necesario tomar acción inmediata ante la aparición de síntomas.

Los síntomas que requieren un estudio más acabado son:  Manchas que indiquen posibles daños por filtración.

 Aparición de fisuras que estén “vivas”, vale decir, van creciendo en apertura

y en extensión a lo largo de las sucesivas inspecciones.

(21)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.21 Cuando una estructura de

concreto tiene su construcción concluida, el lego o el usuario tiene la idea de que como cesan los costos para su materialización no hay que invertir nada más, como si fuera posible construir algo eterno. Una estructura cualquiera frente a la acción del uso y de la exposición al ambiente va a necesitar pasar por servicios de mantenimiento para asegurar el adecuado desempeño de sus funciones a lo largo de los años. Esas operaciones de mantenimiento pueden ser más o menos frecuentes, dependiendo de las soluciones de diseño y materiales adoptados.

Estos autores anhelan que algún día las construcciones sean vistas de forma semejante a los automóviles. Cuando se adquiere un auto, se recibe un manual detallado de lo que se puede y lo que no se puede hacer con él. La carga máxima permitida, el momento para cambio de aceite, la calibración recomendada para los neumáticos, entre otras innumerables recomendaciones que deben ser seguidas a la línea para alcanzar una durabilidad elevada. Es exactamente esta cultura de prevenir el problema antes de que el aparezca, que no existe en la construcción civil actual. Las edificaciones son tratadas como eternas, inviabilizando cualquier argumentación en cuanto a manutención preventiva. Esto ocurre principalmente porque la consecuencia provocada por la falta de manutención en una edificación aparece en largo .

plazo. Con todo esto, los propietarios todavía no tienen la conciencia de cuanto mayor es el costo de la manutención preventiva comparada a la correctiva.

Cuando se tiene la estructura ya ejecutada sólo resta tener los debidos cuidados en su protección y manutención. Esta visión es de extrema importancia y de ella depende el factor económico, una vez que fuera planeado y ejecutado un programa de manutención preventiva, eso irá a postergar y evitar reparaciones mas dispendiosos.

Es ampliamente sabido que cuanto más temprano se toma alguna medida preventiva para extender la vida útil de una estructura de hormigón armado, más barata resulta la solución a ser necesaria. Este asunto es difundido por la ley de Sitter10.

Es necesario caracterizar la aplicación de este ítem del libro para dejar bien en claro el foco de las consideraciones que aquí serán hechas. Entonces, este tópico se refiere a las medidas preventivas a ser adoptadas como resultado de un programa de manutención preventiva, evitando la necesidad de trabajos de manutención correctiva.

La figura 8 representa un diagrama que ilustra el desempeño de una edificación a lo largo de su tiempo de vida de servicio. En él están enfatizadas las medidas preventivas ya referidas y su reflejo en el desempeño. Se sabe que la manutención preventiva es de ocurrencia relativamente rara y poco difundida, sin embargo es el caso considerado ideal en que el problema es detectado antes del surgimiento de manifestaciones patológicas, por lo menos en forma generalizada.

El Mantenimiento

preventivo.

Un concepto duro de

(22)

Este tipo de toma de decisiones es específico para el caso de una edificación que haya sido sometida a un conjunto de inspecciones realizadas a lo largo de su tiempo de vida útil y que forman parte de un programa de manutención preventiva, siendo detectado un determinado mecanismo de degradación instalado. A partir de ahí es definida la conducta a ser tomada objetivando una estancación o por lo menos una reducción de la velocidad de degradación en un perfeccionamiento todavía incipiente.

Figura 8. Desempeño de la estructura de hormigón a lo largo del tiempo en servicio.

a) Mantenimiento en estructuras dañadas por corrosión de armaduras de concreto Medio ambiente y su acción sobre la estructura

(23)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.23 De acuerdo con Helene12, los cloruros del ambiente pueden penetrar en la estructura a través de los mecanismos clásicos de penetración de agua contaminada y difusión de iones. De ese modo, para que ocurra la contaminación del hormigón armado por cloruros, este ion precisa estar disuelto en agua. Como cristal sólido, el cloruro no ofrece riesgo elevado para las estructuras, pues no penetra en los poros del hormigón que tiene dimensiones más reducidas que las de los cristales usuales. A pesar de eso, en estado sólido, el ion cloruro puede depositarse por impacto en la superficie del hormigón permaneciendo ahí hasta que una lluvia disuelva o transporte para el interior de la estructura a través de mecanismos como absorción capilar o la difusión.

También de acuerdo con Helene12, por acción de la gravedad, de la energía cinética de las gotas y el viento, la solución de cloruro en fachadas puede generar un diferencial de presión suficiente para empujar el agua con cloruros disueltos en el hormigón. Este razonamiento nos lleva a lo que hoy se denomina la influencia de la lluvia dirigida. Según Lima13, el concepto de la lluvia tiene relación con la fuerza con que la lluvia cae sobre un edificio, especialmente en sus fachadas. Esta fuerza está directamente relacionada con la velocidad del viento durante la ocurrencia de precipitaciones. Por lo tanto, la influencia de la lluvia dirigida depende de la velocidad y dirección del viento, el tiempo y la cantidad de incidentes de lluvia.

Lacy, 19624 propuso el índice más reconocido en la lluvia dirigida hasta el momento (ecuación 1). Este índice se utiliza para clasificar la agresividad, como se indica en la Tabla 2.

(1)

Donde:

DRI = Índice de lluvia dirigida (Driving Rain Index); V = Velocidad de media anual del viento (m/s); P = Total da precipitación anual (mm).

Tabla 2. Fajas de agresividad, metodología de Lacy, 1962 e complementada por Chand y Bhargava14_.

Faja Grado de agresividad de la _exposición

< 3 Protegida

Entre 3 e 7 Moderada

Entre 7 e 11 Alta

(24)

Con base en esta clasificación, Lima y Morelli14 publicarían el primer mapa de la lluvia dirigida para Brasil (Figura 9), sobre la base de datos de 2004. Es importante destacar que este mapa muestra que gran parte de la costa marítima de Brasil se clasifica como de un alto grado de agresión alta a severa, la lluvia dirigida es un factor importante de influencia en el litoral brasileño.

Pero es importante destacar que la influencia de la lluvia dirigida depende de otros factores no considerados por el método de Lacy, tales como: la forma del edificio, su altura y las condiciones del entorno.

Figura 9. Primer mapa brasilero de lluvia dirigida – año-base 20046_.

(25)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.25 Además de la lluvia dirigida y de la contaminación por cloruros, la carbonatación es un factor ambiental importante en lo que se refiere al desarrollo de la corrosión de armaduras en el hormigón armado. El dióxido de carbono entra en la porosidad de la pasta en un proceso lento, gradual y relativamente uniforme. La línea que separa las dos zonas de diferente pH es denominada frente a la carbonatación y se representa en la Figura 10. Cuando el frente de carbonatación llega a la armadura, se rompe la película protectora de óxidos formada en la superficie del acero, lo que se denomina despasivación de las armaduras.

Figura 10. Esquema de avance del frente de carbonatación16_.

(26)

En los esquemas ilustrados en las figuras 3 y 4, se puede inferir que el grosor y densidad de la capa de recubrimiento de la armadura son determinantes del tiempo en que el fenómeno de la despasivación ocurrirá y por ello son esenciales para asegurar la durabilidad de las estructuras porque su ocurrencia simultánea con la presencia de agua, oxígeno, y la diferencia de potencial se desencadenará el proceso de corrosión de las armaduras de estructuras de hormigón.

(27)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.27 b) Requerimientos de funcionalidad, durabilidad y costo. Impacto social y ambiental.

En condiciones normales, la armadura de acero está protegida por una barrera física que consiste en el recubrimiento de hormigón. Esta barrera dificulta el ingreso de sustancias que pueden iniciar el proceso de corrosión, así como limita el acceso de agua y de oxígeno. Teniendo el hormigón de buena calidad, de alta Densidad y alta resistencia eléctrica, este estará menos susceptible al movimiento de iones, lo que complica el proceso de corrosión. Sin embargo, el sistema continuo de poros del hormigón y su tendencia a formar fisuras en la superficie, hacen que el recubrimiento no represente una barrera perfecta.

El deterioro prematuro de estructuras de hormigón armado debido a la corrosión de la armadura se ha convertido en un problema importante en la construcción civil en los últimos años. Sitter10 en su consagrada y famosa "ley de los cinco" (Figura 12) muestra que el costo de estas intervenciones pueden llegar a ser superiores que la construcción de la nueva estructura, debido al alto costo de una intervención para aumentar la durabilidad de una estructura en el período de mantenimiento correctivo. La Tabla 3 ilustra el impacto económico que los servicios de mantenimiento y la reparación puede tener en la economía de un país, donde se verifica que algunos países europeos gastan alrededor del 50% de la inversión en construcción y en mantenimiento y reparación18.

Por tanto, para evitar el deterioro prematuro, algunas medidas preventivas se pueden ser adoptadas, siendo el tratamiento superficial del hormigón una de las posibilidades. Sin embargo, en este campo, hay una gran cantidad de productos con desempeño distinto y muchas veces vendidos como similares.

(28)

c) Macro y micro-clima

El término macro-clima se refiere al medio ambiente global en que se encuentra un edificio. Por lo general, cuando se refiere a la macro-clima se acostumbra a utilizar la división entre ambientes rurales, urbanos, industriales y marinos.

Sin embargo, esta división no es suficiente para considerar el mantenimiento preventivo de una estructura existente. Es importante tener en cuenta los microclimas formados, que es nada más que ambientes diferenciados formados en el mismo edificio.

Un gran ejemplo es el hecho de locales más húmedos y con mayor riesgo de condensación, tales como baños, cocinas, áreas de servicio, pasarelas y balcones, sobre todo cuando se trata de estructuras en hormigón aparente, a menudo se presentan signos de corrosión más rápido

que en locales secos como salas de estar, dormitorios, etc.

Otro ejemplo de micro-clima es el hecho de que frecuentemente la aparición de la corrosión de armaduras se produce en la base de pilares, extendiendo posteriormente a las regiones superiores. En este sentido, Medeiros et al.19 evidenciaría la fuerte tendencia de la incidencia de valores de potencial de corrosión más negativos en la base de los pilares en una investigación en 4 edificios residenciales en Río de Janeiro, Brasil.

En general, locales húmedos con baja ventilación son micro-climas favorables al desarrollo de la corrosión de armaduras, debido a la aparición de moho y hongos que liberan en su metabolismo, ácidos orgánicos que contribuyen a la mayor velocidad de carbonatación y reducción del pH del recubrimiento12.

Tabla 3. Gastos con manutención y reparación en países desarrollados18

País

Gastos con construcciones nuevas

Gastos con manutencion y

reparación

Gastos totales con construcción

Francia 85,6 Billones de Euros (52%) 79,6 Billones de Euros (48%) 165,2 Billones de Euros (100%)

Alemania

99,7 Billones de Euros (50%)

Italia

Reino Unido

60,7 Billones de Pounds

(50%) 61,2 Billones de Pounds (50%)

(29)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.29 d) Utilización y mantenimiento

Durante el periodo de uso de un edificio es común que éste necesite pasar por una limpieza de fachadas y este servicio se realiza a menudo con el uso de ácido clorhídrico diluido. Esta es una práctica que debe ser abolida, principalmente en el caso más crítico que consiste en estructuras de hormigón aparente, en el que el material cementicio tendrá contacto directo con el ácido.

Es ampliamente conocido en los medios técnicos de que el hormigón tiene una resistencia baja a las sustancias de carácter ácido, debido a su alta alcalinidad. En este caso la situación es aún más alarmante porque el ataque es un ácido que tiene iones Cl-en su composición.

Por lo tanto, hay que tener cuidado no sólo en fases de diseño y ejecución de la obra, sino también con la fase de uso. Es necesario que el usuario sea consciente de lo que es perjudicial para la durabilidad de su inmueble.

En cuanto a técnicas para la prevención de corrosión en las estructuras existentes, se pueden mencionar la llamada prevención catódica, protección de la superficie y el uso de inhibidores de corrosión por impregnación.

e) Prevención Catódica por corriente impresa

Muchos estudios han atestiguado la alta eficiencia de este tipo de sistema para el hormigón armado y pretensado,20, 21, 22, 23 lo que indica que el método resulta en la reducción de la tasa de corrosión y del contenido de cloruros en la superficie de la armadura, lo que proporciona una protección eficaz para la estructura.

Esta técnica, se ha aplicado con éxito en muchas de las estructuras de hormigón armado en los EE.UU. y Canadá. También en 1982, la Administración Federal de Carreteras ha sugerido, que el único método eficaz de prevención de la corrosión en estructuras de hormigón contaminado es el método de protección catódica por corriente impresa24.

(30)

Cuando el sistema se utiliza para prevenir la corrosión en una estrutura, cuyo acero todavía está passivo, es suficiente la aplicación de densidades de corriente eléctrica inferiores a 2 mA/m2.

Figura 13. Esquema de funcionamiento de la protección catódica por corriente impresa.

Las principales reacciones que se producen cuando el sistema se pone en funcionamento están representados en las Equaciones 2 e 325:

(2)

(3)

Sin embargo, podría ocurrir también, la reacción de la ecuación 3 en el cátodo (armadura del hormigón):

(4)

El hidrógeno formado en la reacción de la ecuación 3, puede llevar a la fragilización por hidrógeno del acero de refuerzo. El hidrógeno monoatómico puede ser transportado por difusión en el acero y quedar preso en el contorno de los granos u otros defectos en la matriz cristalina del acero, fragilizándolo y causando fallas cuando es sometido a cargas. Este problema, es insignificante para el hormigón armado convencional, pero es de fundamental importancia en el caso de hormigón pre-tensado, donde el acero está altamente traccionado.

Este problema, generalmente, se controla limitando el potencial del acero a un valor por debajo del potencial de la evolución de hidrógeno. Este límite se ilustra en la Figura 14.

Evolución del hidrógeno ocurre

por debajo de la línea (a)

Evolución del oxígeno ocurre por

debajo de la línea (b)

pasivación

corrosión inmunidad corrosión

pasivación

corrosión inmunidad corrosión

Figura 14. Diagrama de Pourbaix para el hierro.

(31)

Red PREVENIR, CIAM 54826, Prevención de problemas patológicos en estructuras de concreto XIV.31 la carga positiva del ánodo de sacrificio.

Además, la concentración de iones alcalinos (Ca+, K+, Mg+2), en las proximidades del acero tiende a aumentar debido a la atracción que ofrece la armadura con carga negativa, Kolev et al. (22) Este efecto, es beneficioso en lo que respecta a la corrosión de la armadura. Sin embargo, Rasheeduzzafar, Al-Saadoun (20) informan de que la elevación excesiva de Ca+, K+, Mg+2 en la interfaz de pasta/acero perjudica la adherencia entre estos dos materiales, debido a la aparición de la debilidad del gel C-S-H. Según Chang24, este efecto es más crítico en el caso de hormigón con relación A/C mas elevada. Por esta razón, las condiciones del régimen de protección, tal como la corriente a ser aplicada, necesitan ser muy bien estudiadas y proyectadas por un profesional habilitado. Una información importante es que, Rasheeduzzafar, Al-Saadoun20 descubrieron, en su investigación, que la protección catódica tiende a acelerar el proceso de reacción álcali-agregado en el hormigón. Sin embargo, Pedeferri21 relata que ésto sólo ocurre en el caso de aplicación de alta densidad de corriente (valores mayores a 10 mA/m2 de área de hormigón).

Inhibidores de corrosión por impregnación

Inhibidores de corrosión por migración se han utilizado para impregnar grasas y ceras durante muchos años para proteger las máquinas y componentes de acero. En 1980 una compañía estadounidense, declaró que estos inhibidores podrían difundirse a través de los poros del hormigón y proteger el acero en su interior, como se ilustra en la Figura 1525.

En comparación con muchos otros métodos de protección, los inhibidores de corrosión tienen la ventaja de ser más versátiles y de menor costo. Su uso en el hormigón puede aumentar el periodo de iniciación de la corrosión del acero de refuerzo sea por la exposición al ataque por cloruros, o sea por el proceso de carbonatación.

Recientemente, los inhibidores por impregnación se han sugerido para trabajos de recuperación y de prevención de corrosión de las armaduras. Este material fue diseñado para ser transportado desde la superficie del hormigón hasta la armadura protegiéndola de la corrosión.

Un inhibidor de esta categoría se compone de un material volátil (necesario para tornar al material fluido y favorecer la penetración) y una parte no volátil, que es responsable de la inhibición de la corrosión propiamente dicha.

Los inhibidores de corrosión por impregnación son considerados materiales que deben ser aplicados en forma preventiva o para restaurar la protección de la armadura que se ha perdido por algún tipo de contaminación. Se venden en forma líquida y son de fácil aplicación por aspersión, con rodillo o brocha.