3.17 Reparaciòn de Estructuras de Hormigón
TEMAS TRATADOS:

3.17.1 Generalidades
3.17.2 Pasos previos
3.17.3 Reparaciones
3.17.4 Inyección de fisuras
3.17.5 Refuerzo estructural

3.17.1 GENERALIDADES

El hormigón es uno de los materiales más nobles para obras de construcción y las edificaciones realizadas con este material que están bien proyectadas y construidas, en condiciones de uso y ambientes normales, permiten asegurar que responderán adecuadamente a la acción del tiempo. Es común esperar que las estructuras presten adecuadamente los servicios para los que fueron diseñadas por más de 50 años.

Sin embargo, un inadecuado diseño, fallas durante la construcción, mal uso y causas imprevistas, hacen que se puedan presentar daños o defectos que, frecuentemente, tienen origen en un exceso de porosidad del hormigón, bajo recubrimiento de la armadura, fisuras, entre otras patologías.

Este tipo de fallas, que se manifiestan en aspectos que vemos cotidianamente como: permeabilidad, oxidación de armaduras, desgaste prematuro, bajas resistencias mecánicas, fisuras y otros, que finalmente reducen la vida útil; hace necesario el evaluar las posibilidades de reconstituir, reparar o demoler las estructuras deterioradas.

Antes de materializar una protección o reparación de una estructura de hormigón, es recomendable y necesario conocer su estado, las causas que originaron su deterioro e, indudablemente, el costo que implicará dicha intervención, ya que esta evaluación puede determinar incluso la factibilidad de demoler.

Para que el hormigón sea capaz de mantener su funcionalidad durante su vida útil, es imprescindible llevar a efecto un programa de mantención y reparación de los elementos. Fallas pequeñas, tales como fisuras o grietas, si no son reparadas, podrían llegar hasta comprometer la estabilidad de las estructuras por debilitamiento de la masa del hormigón y/o corrosión de las armaduras.

Periódicamente hay que realizar una inspección visual que sirve para obtener una orientación rápida sobre el estado general del hormigón, con respecto a daños que están a la vista. Del examen visual se registran magnitud y extensión de los daños. Esta inspección visual debiera considerar, a lo menos:

Fisuras y grietas: Su localización, orientación, ancho y profundidad, sirven para determinar posibles causas de fallas.
Manchas de óxido: Es una señal de corrosión de las armaduras
Espesor de recubrimiento (si corresponde): En aquellas zonas donde la armadura oxidada ha destruido al hormigón, se puede medir con facilidad el espesor del recubrimiento, determinando si éste es adecuado o no para las condiciones imperantes
Desgaste superficial: Falla típica de pisos industriales, originada por el tránsito de equipos y también por ataque químico. Su efecto se observa con una exposición de los áridos del hormigón en la superficie, los cuales se van desprendiendo a medida que el desgaste progresa, pudiendo llegar a comprometer espesores importantes
Erosión por agentes químicos externos: Los agentes agresivos normalmente atacan al cemento produciendo una expansión que tiende a agrietar y finalmente a destruir al hormigón
Eflorescencias: Depósito de sales en la superficie del hormigón. Deben ser eliminadas ya que su permanencia produce efectos nocivos
Manchas de humedad (y/o filtraciones de agua): Las zonas más críticas son todos los sellos de pasadas de ductos, encuentros en general, como cubierta-muro, muros con puertas y ventanas y otros, traslapos y pendientes de elementos de la cubierta, sistemas de desagüe, pasadas de cañerías y otros

3.17.2 PASOS PREVIOS

Antes de proceder a proteger o reparar los defectos que se hayan producido en los elementos, es preciso conocer las causas que han originado su deterioro o falla y los factores que han influido en su propagación. Determinar además si las causas del daño están activas o no. Por ejemplo, una forma práctica de verificar si una fisura o grieta está en movimiento es colocando yeso en ésta y verificando si éste se fisura o no.

Si los daños son del tipo estructural, tal como insuficiencia de armadura, baja calidad del hormigón, daños por sobrecargas no previstas y otros, será necesario la evaluación por parte de un proyectista y la supervisión de los trabajos por profesionales calificados.

Identificado el problema se procede a la reparación. Para la reparación propiamente tal se deben considerar los siguientes aspectos:

A) PREPARACIÓN DE LA BASE

La efectividad de una reparación está íntimamente condicionada a una adecuada preparación de la base.

Esta deberá estar libre de polvo, partículas sueltas, grasas, aceite, membranas de curado u otras materias que impidan una buena adherencia y no deberá presentar bordes o esquinas del hormigón quebrados.

Su textura deberá ser rugosa, lo que se puede lograr con medios manuales o mecánicos, inclusive chorro de agua o arena. Asegurar una limpieza adecuada después de operaciones como esta.

Al momento de la aplicación de la reparación, la superficie debe estar húmeda si se utiliza productos con cemento; si se trata de productos poliméricos, muchas veces la superficie debe estar seca.

B) SELECCIÓN DEL SISTEMA DE REPARACIÓN

Las características más relevantes que se deben tener en cuenta para la selección del sistema de reparación son las siguientes:

Espesor y área del material a aplicar.
Resistencia mecánica requerida y temperatura máxima ambiental a que va a exponerse.
Agresividad química a que ha de someterse.
Condiciones de temperatura y humedad, tanto ambiental como de la base, durante el proceso de reparación.
Tiempo disponible para que la reparación pueda llevarse a cabo. (Tiempo de puesta en servicio).
Costo de los diferentes sistemas de reparación.

La reparación de fisuras y grietas se realiza normalmente con inyecciones de productos de origen epóxico o lechadas de cemento.

Para recuperar el volumen de hormigón se debe tener en cuenta que se debe usar materiales de una calidad igual o superior a la del hormigón base o primitivo. Se puede optar básicamente por tres tipos de morteros de reparación:

Morteros hidráulicos (morteros de cemento)
Morteros hidráulicos poliméricos (morteros de cemento modificados con resinas): Mayor adherencia sobre la superficie a reparar, menor permeabilidad al agua y CO2 y mayor resistencia a la tracción y flexotracción
Morteros epóxicos: Bajos espesores de aplicación, elevadas resistencias mecánicas, resistencia a la mayoría de los agentes químicos externos, gran impermeabilidad, muy rápida puesta en servicio, mayor adherencia, mayor durabilidad y mayor costo directo a corto plazo

C) COLOCACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE REPARACIÓN

La colocación de los productos de reparación debe realizarse estrictamente de acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes y/o a las recomendaciones que la tecnología del hormigón indica.

3.17.3 REPARACIONES

Los pasos recomendados para hacer la reparación son los siguientes:

Retirar todo material dañado, procurando no dejar elementos sueltos y polvo que impidan una buena adherencia. Se debe llegar a dejar las armaduras descubiertas.
Limpiar las barras de acero, quitando las lechadas y otros elementos adheridos sobre su superficie.
Dejar la superficie de hormigón, en lo posible, con una forma regular, con esquinas redondeadas. Ver Figura 3.109.
Aplicar un puente de adherencia epóxico, que tenga un pot life (tiempo de trabajabilidad para el tratamiento) suficiente, que permita colocar el moldaje cuando fuese necesario y colocar el mortero, hormigón o producto de reparación.
Colocar cuando es necesario, un moldaje estanco. En caso de superficie vertical dejar, sobre el nivel de reparación, unos 10 a 20 cm, de modo que el mortero rellene toda la superficie a reparar. Posteriormente, el exceso de material debe ser removido. Ver Figura 3.110.
Aplicar el mortero de reparación, el cual debe tener una resistencia igual o superior a la del hormigón a reparar. Para ello existe una serie de productos preparados, de base cementicia o epóxica, los cuales poseen altas resistencias iniciales y finales y no deben tener retracción. Es común el empleo de aditivos expansores cuando la reparación se realiza con mortero u hormigón.
Hay en el mercado morteros y hormigones de reparación de altas prestaciones.
Procurar una adecuada compactación, haciendo que el producto rellene todas las cavidades y salga el aire de la mezcla.
Curar la reparación humedeciéndola periódicamente y protegiéndola del viento, lluvia, vibraciones y temperaturas extremas.
Finalmente, desbastar los excesos sobre la superficie, caso del hombro en reparaciones verticales, y colocar en servicio una vez que se alcance la resistencia necesaria especificada por el fabricante del producto o la indicación del proyectista.

FIGURA 3.109

PICADO DEL HORMIGÓN

En elemento de grandes dimensiones, como un estribo de puente, después de desbastar llegando hasta las armaduras, las que deben quedar libres, muchas veces se aplica hormigón proyectado para recuperar la estructura.

3.17.4 INYECCIÓN DE FISURAS

La aparición de fisuras en las estructuras de hormigón puede ser motivada por varios factores, incluyendo un inadecuado diseño, proceso constructivo o protección. Este tipo de fallas se presenta cuando, por diferentes motivos, es superada la resistencia a tracción del hormigón.

La presencia de este tipo de fallas, en muchos casos no pasa de tener sólo una importancia estética, pero en otros, compromete el monolitismo de la estructura, o son la vía para la entrada de líquidos o el avance de la carbonatación, los que en muchos casos, son el comienzo del proceso de corrosión de las armaduras.

FIGURA 3.110

MOLDAJE DE REPARACIÓN

Cuando estas fisuras son sólo estéticas, muchas veces es recomendable sólo la aplicación de lechadas o morteros cementicios que la cubran y la sellen. En otros, cuando se compromete el monolitismo, es recomendable el tratamiento mediante inyección epóxica o de lechadas de cemento, por gravedad o presión.

En tratamientos sobre piso puede utilizarse alternativamente inyección por gravedad o por presión; en el resto, vertical o sobrecabeza, sólo puede ser utilizado el tratamiento a presión. La reparación de nidos de piedra también se realiza mediante la inyección por presión de lechadas de cemento.

A continuación, se presenta, como ejemplo, el tratamiento de fisuras sobre pavimentos de hormigón utilizando los métodos por gravedad y presión.

A) POR GRAVEDAD

En el caso de pavimentos, antes de comenzar el tratamiento de inyección, se recomienda repasar, con sierra diamantada o esmeril, todos los cortes de las juntas adyacentes a la fisura, evitando la penetración de partículas o polvo en la grieta. Es conveniente emplear aire comprimido para limpiar.

Abrir la grieta formando una pequeña canal a lo largo de la fisura, limpiar con aire comprimido y colocar un cordón de masilla a ambos lados. Esto se realiza para evitar derrames de la lechada hacia los costados de la fisura.

Si es con lechada de cemento la superficie debe estar húmeda y si es con resina debe estar seca.

Si se aplica resina definir tramos de 6 a 15 cm de longitud.

Preparar la lechada, siguiendo las recomendaciones que se detallan en el Capítulo 6, punto 6.6, y verterla. Si es lechada epóxica hacerla por tramos alternados para permitir que escape el aire. Ver Figura 3.111.

FIGURA 3.111

INYECCIÓN POR GRAVEDAD

B) POR PRESIÓN

Limpiar la grieta con aire comprimido para asegurar una buena adherencia.

Sellar la grieta en todo su largo con una masilla. Colocar boquillas de inyección cada 6 a 16 cm de distancia, adheridas con pegamento, como se muestra en Figura 3.112.

Una vez que los materiales de los tratamientos mencionados hayan endurecido, se puede comenzar el proceso de inyección por la primera boquilla a una presión moderada, hasta que el líquido de inyección comience a salir por la segunda boquilla. En este momento tapar la primera y continuar inyectando desde la segunda y así, sucesivamente, hasta completar todo el proceso.

Finalmente, desbastar los excesos sobre la superficie y colocar en servicio una vez que se alcance la resistencia necesaria, especificada por el fabricante del producto o la indicación del proyectista.

FIGURA 3.112

INYECCIÓN POR PRESIÓN

FIGURA 3.112

3.17.5 REFUERZO ESTRUCTURAL

Muchas veces es necesario recurrir a un reforzamiento de las estructuras. Por ejemplo, por cambio de uso, para aumentar la capacidad de puentes, daños producidos por corrosión, sismos u otros. También limitar la vibración de losas, o fallas de diseño como armadura insuficiente o espesor insuficiente; se puede dar el caso de necesidades de operación como eliminación de muros o columnas, remoción de secciones de losas y muros para materializar pasadas, entre otros.

Lo más empleado en el refuerzo de losas y vigas son las láminas de fibra de carbono, de elevada resistencia y durabilidad. Son de bajo espesor y de largo, ilimitado lo que elimina las juntas.

Los anchos más comunes de las láminas son de 50 a 150 mm, con espesores de 1,2 a 1,4 mm. Lo más empleado es la lámina de 50*1,2 mm. En general se expenden en rollos.

El hormigón debe ser preparado y limpiado hasta alcanzar una superficie de textura abierta y libre de lechada y contaminación. Debe verificarse la resistencia a la tracción directa de la superficie ya tratada (pull out), la que debe ser como mínimo 1,5 MPa, con un promedio de 2 MPa.

El hormigón debe tener generalmente a lo menos 28 días de edad (dependiendo de las condiciones de curado y el tipo de hormigón, etc.).

La lámina se corta a la longitud requerida con sierra diamantada o sierra para metal. Se le aplica un adhesivo epóxico y se adhiere a la superficie inferior de la losa. La instalación debe ser realizada por personal especializado. De acuerdo a cálculo, ocasionalmente la losa se levanta mediante gatos antes de colocar la lámina de fibra de carbono.

La lámina debe protegerse de la luz del sol, por lo que después de colocada se recubre con un estuco o similar. Su bajo espesor facilita las operaciones.

Para columnas, pilares y muros el refuerzo se puede realizar con mallas de fibra de carbono, aumentando la resistencia y ductilidad. También se emplea en muros de albañilería para mejorar el comportamiento sísmico.

Es un tejido flexible que se adapta a diferentes geometrías, lo que facilita su colocación.

El sustrato de hormigón debe estar sano, seco, limpio y libre de lechada, hielo, acumulación de agua, grasa, aceite y cualquier partícula no adherida. El hormigón debe limpiarse y prepararse para lograr una superficie libre de contaminación y textura libre de contaminantes. Debe tener una resistencia a tracción directa mínima de 1 MPa.

El tejido es fácil de cortar en las dimensiones que se requiera y se adhieren mediante epoxi. El sustrato puede estar seco o húmedo.