3.17 Reparaci貌n de Estructuras de Hormig贸n
TEMAS TRATADOS:

3.17.1 Generalidades
3.17.2 Pasos previos
3.17.3 Reparaciones
3.17.4 Inyecci贸n de fisuras
3.17.5 Refuerzo estructural

3.17.1 GENERALIDADES

El hormig贸n es uno de los materiales m谩s nobles para obras de construcci贸n y las edificaciones realizadas con este material que est谩n bien proyectadas y construidas, en condiciones de uso y ambientes normales, permiten asegurar que responder谩n adecuadamente a la acci贸n del tiempo. Es com煤n esperar que las estructuras presten adecuadamente los servicios para los que fueron dise帽adas por m谩s de 50 a帽os.

Sin embargo, un inadecuado dise帽o, fallas durante la construcci贸n, mal uso y causas imprevistas, hacen que se puedan presentar da帽os o defectos que, frecuentemente, tienen origen en un exceso de porosidad del hormig贸n, bajo recubrimiento de la armadura, fisuras, entre otras patolog铆as.

Este tipo de fallas, que se manifiestan en aspectos que vemos cotidianamente como: permeabilidad, oxidaci贸n de armaduras, desgaste prematuro, bajas resistencias mec谩nicas, fisuras y otros, que finalmente reducen la vida 煤til; hace necesario el evaluar las posibilidades de reconstituir, reparar o demoler las estructuras deterioradas.

Antes de materializar una protecci贸n o reparaci贸n de una estructura de hormig贸n, es recomendable y necesario conocer su estado, las causas que originaron su deterioro e, indudablemente, el costo que implicar谩 dicha intervenci贸n, ya que esta evaluaci贸n puede determinar incluso la factibilidad de demoler.

Para que el hormig贸n sea capaz de mantener su funcionalidad durante su vida 煤til, es imprescindible llevar a efecto un programa de mantenci贸n y reparaci贸n de los elementos. Fallas peque帽as, tales como fisuras o grietas, si no son reparadas, podr铆an llegar hasta comprometer la estabilidad de las estructuras por debilitamiento de la masa del hormig贸n y/o corrosi贸n de las armaduras.

Peri贸dicamente hay que realizar una inspecci贸n visual que sirve para obtener una orientaci贸n r谩pida sobre el estado general del hormig贸n, con respecto a da帽os que est谩n a la vista. Del examen visual se registran magnitud y extensi贸n de los da帽os. Esta inspecci贸n visual debiera considerar, a lo menos:

Fisuras y grietas: Su localizaci贸n, orientaci贸n, ancho y profundidad, sirven para determinar posibles causas de fallas.
Manchas de 贸xido: Es una se帽al de corrosi贸n de las armaduras
Espesor de recubrimiento (si corresponde): En aquellas zonas donde la armadura oxidada ha destruido al hormig贸n, se puede medir con facilidad el espesor del recubrimiento, determinando si 茅ste es adecuado o no para las condiciones imperantes
Desgaste superficial: Falla t铆pica de pisos industriales, originada por el tr谩nsito de equipos y tambi茅n por ataque qu铆mico. Su efecto se observa con una exposici贸n de los 谩ridos del hormig贸n en la superficie, los cuales se van desprendiendo a medida que el desgaste progresa, pudiendo llegar a comprometer espesores importantes
Erosi贸n por agentes qu铆micos externos: Los agentes agresivos normalmente atacan al cemento produciendo una expansi贸n que tiende a agrietar y finalmente a destruir al hormig贸n
Eflorescencias: Dep贸sito de sales en la superficie del hormig贸n. Deben ser eliminadas ya que su permanencia produce efectos nocivos
Manchas de humedad (y/o filtraciones de agua): Las zonas m谩s cr铆ticas 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 desag眉e, pasadas de ca帽er铆as 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 propagaci贸n. Determinar adem谩s si las causas del da帽o est谩n activas o no. Por ejemplo, una forma pr谩ctica de verificar si una fisura o grieta est谩 en movimiento es colocando yeso en 茅sta y verificando si 茅ste se fisura o no.

Si los da帽os son del tipo estructural, tal como insuficiencia de armadura, baja calidad del hormig贸n, da帽os por sobrecargas no previstas y otros, ser谩 necesario la evaluaci贸n por parte de un proyectista y la supervisi贸n de los trabajos por profesionales calificados.

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

A) PREPARACI脫N DE LA BASE

La efectividad de una reparaci贸n est谩 铆ntimamente condicionada a una adecuada preparaci贸n de la base.

Esta deber谩 estar libre de polvo, part铆culas sueltas, grasas, aceite, membranas de curado u otras materias que impidan una buena adherencia y no deber谩 presentar bordes o esquinas del hormig贸n quebrados.

Su textura deber谩 ser rugosa, lo que se puede lograr con medios manuales o mec谩nicos, inclusive chorro de agua o arena. Asegurar una limpieza adecuada despu茅s de operaciones como esta.

Al momento de la aplicaci贸n de la reparaci贸n, la superficie debe estar h煤meda si se utiliza productos con cemento; si se trata de productos polim茅ricos, muchas veces la superficie debe estar seca.

B) SELECCI脫N DEL SISTEMA DE REPARACI脫N

Las caracter铆sticas m谩s relevantes que se deben tener en cuenta para la selecci贸n del sistema de reparaci贸n son las siguientes:

Espesor y 谩rea del material a aplicar.
Resistencia mec谩nica requerida y temperatura m谩xima ambiental a que va a exponerse.
Agresividad qu铆mica a que ha de someterse.
Condiciones de temperatura y humedad, tanto ambiental como de la base, durante el proceso de reparaci贸n.
Tiempo disponible para que la reparaci贸n pueda llevarse a cabo. (Tiempo de puesta en servicio).
Costo de los diferentes sistemas de reparaci贸n.

La reparaci贸n de fisuras y grietas se realiza normalmente con inyecciones de productos de origen ep贸xico o lechadas de cemento.

Para recuperar el volumen de hormig贸n se debe tener en cuenta que se debe usar materiales de una calidad igual o superior a la del hormig贸n base o primitivo. Se puede optar b谩sicamente por tres tipos de morteros de reparaci贸n:

Morteros hidr谩ulicos (morteros de cemento)
Morteros hidr谩ulicos polim茅ricos (morteros de cemento modificados con resinas): Mayor adherencia sobre la superficie a reparar, menor permeabilidad al agua y CO2 y mayor resistencia a la tracci贸n y flexotracci贸n
Morteros ep贸xicos: Bajos espesores de aplicaci贸n, elevadas resistencias mec谩nicas, resistencia a la mayor铆a de los agentes qu铆micos externos, gran impermeabilidad, muy r谩pida puesta en servicio, mayor adherencia, mayor durabilidad y mayor costo directo a corto plazo

C) COLOCACI脫N DE LOS PRODUCTOS DE REPARACI脫N

La colocaci贸n de los productos de reparaci贸n debe realizarse estrictamente de acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes y/o a las recomendaciones que la tecnolog铆a del hormig贸n indica.

3.17.3 REPARACIONES

Los pasos recomendados para hacer la reparaci贸n son los siguientes:

Retirar todo material da帽ado, 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 hormig贸n, en lo posible, con una forma regular, con esquinas redondeadas. Ver Figura 3.109.
Aplicar un puente de adherencia ep贸xico, que tenga un pot life (tiempo de trabajabilidad para el tratamiento) suficiente, que permita colocar el moldaje cuando fuese necesario y colocar el mortero, hormig贸n o producto de reparaci贸n.
Colocar cuando es necesario, un moldaje estanco. En caso de superficie vertical dejar, sobre el nivel de reparaci贸n, 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 reparaci贸n, el cual debe tener una resistencia igual o superior a la del hormig贸n a reparar. Para ello existe una serie de productos preparados, de base cementicia o ep贸xica, los cuales poseen altas resistencias iniciales y finales y no deben tener retracci贸n. Es com煤n el empleo de aditivos expansores cuando la reparaci贸n se realiza con mortero u hormig贸n.
Hay en el mercado morteros y hormigones de reparaci贸n de altas prestaciones.
Procurar una adecuada compactaci贸n, haciendo que el producto rellene todas las cavidades y salga el aire de la mezcla.
Curar la reparaci贸n humedeci茅ndola peri贸dicamente y protegi茅ndola 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 indicaci贸n del proyectista.

FIGURA 3.109

PICADO DEL HORMIG脫N

En elemento de grandes dimensiones, como un estribo de puente, despu茅s de desbastar llegando hasta las armaduras, las que deben quedar libres, muchas veces se aplica hormig贸n proyectado para recuperar la estructura.

3.17.4 INYECCI脫N DE FISURAS

La aparici贸n de fisuras en las estructuras de hormig贸n puede ser motivada por varios factores, incluyendo un inadecuado dise帽o, proceso constructivo o protecci贸n. Este tipo de fallas se presenta cuando, por diferentes motivos, es superada la resistencia a tracci贸n del hormig贸n.

La presencia de este tipo de fallas, en muchos casos no pasa de tener s贸lo una importancia est茅tica, pero en otros, compromete el monolitismo de la estructura, o son la v铆a para la entrada de l铆quidos o el avance de la carbonataci贸n, los que en muchos casos, son el comienzo del proceso de corrosi贸n de las armaduras.

FIGURA 3.110

MOLDAJE DE REPARACI脫N

Cuando estas fisuras son s贸lo est茅ticas, muchas veces es recomendable s贸lo la aplicaci贸n de lechadas o morteros cementicios que la cubran y la sellen. En otros, cuando se compromete el monolitismo, es recomendable el tratamiento mediante inyecci贸n ep贸xica o de lechadas de cemento, por gravedad o presi贸n.

En tratamientos sobre piso puede utilizarse alternativamente inyecci贸n por gravedad o por presi贸n; en el resto, vertical o sobrecabeza, s贸lo puede ser utilizado el tratamiento a presi贸n. La reparaci贸n de nidos de piedra tambi茅n se realiza mediante la inyecci贸n por presi贸n de lechadas de cemento.

A continuaci贸n, se presenta, como ejemplo, el tratamiento de fisuras sobre pavimentos de hormig贸n utilizando los m茅todos por gravedad y presi贸n.

A) POR GRAVEDAD

En el caso de pavimentos, antes de comenzar el tratamiento de inyecci贸n, se recomienda repasar, con sierra diamantada o esmeril, todos los cortes de las juntas adyacentes a la fisura, evitando la penetraci贸n de part铆culas o polvo en la grieta. Es conveniente emplear aire comprimido para limpiar.

Abrir la grieta formando una peque帽a canal a lo largo de la fisura, limpiar con aire comprimido y colocar un cord贸n 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 h煤meda 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 Cap铆tulo 6, punto 6.6, y verterla. Si es lechada ep贸xica hacerla por tramos alternados para permitir que escape el aire. Ver Figura 3.111.

FIGURA 3.111

INYECCI脫N POR GRAVEDAD

B) POR PRESI脫N

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

Sellar la grieta en todo su largo con una masilla. Colocar boquillas de inyecci贸n 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 inyecci贸n por la primera boquilla a una presi贸n moderada, hasta que el l铆quido de inyecci贸n comience a salir por la segunda boquilla. En este momento tapar la primera y continuar inyectando desde la segunda y as铆, 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 indicaci贸n del proyectista.

FIGURA 3.112

INYECCI脫N POR PRESI脫N

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, da帽os producidos por corrosi贸n, sismos u otros. Tambi茅n limitar la vibraci贸n de losas, o fallas de dise帽o como armadura insuficiente o espesor insuficiente; se puede dar el caso de necesidades de operaci贸n como eliminaci贸n de muros o columnas, remoci贸n de secciones de losas y muros para materializar pasadas, entre otros.

Lo m谩s empleado en el refuerzo de losas y vigas son las l谩minas de fibra de carbono, de elevada resistencia y durabilidad. Son de bajo espesor y de largo, ilimitado lo que elimina las juntas.

Los anchos m谩s comunes de las l谩minas son de 50 a 150 mm, con espesores de 1,2 a 1,4 mm. Lo m谩s empleado es la l谩mina de 50*1,2 mm. En general se expenden en rollos.

El hormig贸n debe ser preparado y limpiado hasta alcanzar una superficie de textura abierta y libre de lechada y contaminaci贸n. Debe verificarse la resistencia a la tracci贸n directa de la superficie ya tratada (pull out), la que debe ser como m铆nimo 1,5 MPa, con un promedio de 2 MPa.

El hormig贸n debe tener generalmente a lo menos 28 d铆as de edad (dependiendo de las condiciones de curado y el tipo de hormig贸n, etc.).

La l谩mina se corta a la longitud requerida con sierra diamantada o sierra para metal. Se le aplica un adhesivo ep贸xico y se adhiere a la superficie inferior de la losa. La instalaci贸n debe ser realizada por personal especializado. De acuerdo a c谩lculo, ocasionalmente la losa se levanta mediante gatos antes de colocar la l谩mina de fibra de carbono.

La l谩mina debe protegerse de la luz del sol, por lo que despu茅s 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. Tambi茅n se emplea en muros de alba帽iler铆a para mejorar el comportamiento s铆smico.

Es un tejido flexible que se adapta a diferentes geometr铆as, lo que facilita su colocaci贸n.

El sustrato de hormig贸n debe estar sano, seco, limpio y libre de lechada, hielo, acumulaci贸n de agua, grasa, aceite y cualquier part铆cula no adherida. El hormig贸n debe limpiarse y prepararse para lograr una superficie libre de contaminaci贸n y textura libre de contaminantes. Debe tener una resistencia a tracci贸n directa m铆nima de 1 MPa.

El tejido es f谩cil de cortar en las dimensiones que se requiera y se adhieren mediante epoxi. El sustrato puede estar seco o h煤medo.