6.6 Lechadas para Inyecciones
TEMAS TRATADOS:

6.6.1 Generalidades
6.6.2 Lechadas sobre la base de cemento
6.6.3 Mezclado y aplicaci贸n

6.6.1 GENERALIDADES

Son muchos los usos de las lechadas. Entre ellos se destaca:

Impermeabilizaci贸n.
Reteniendo el flujo de agua, como en el caso de estructuras y t煤neles; reducci贸n de p茅rdidas de agua en canales; inhibici贸n de la erosi贸n interna en suelos de fundaci贸n y terraplenes; y, en la excavaci贸n, bajo napa mediante la estabilizaci贸n, consolidaci贸n y control del agua. Entre los alcances est谩n:
Cortina impermeable bajo una presa
Pantalla impermeable en t煤neles
Cortina impermeable en excavaciones
Inyecci贸n de consolidaci贸n.
En rocas se repara el da帽o generado por explosivos. En suelos la inyecci贸n de lechada se emplea generalmente para mejorar su capacidad de soporte. Tambi茅n se emplean en presas para dar mayor resistencia a la roca de fundaci贸n del cimiento.
Inyecci贸n para reparaci贸n de estructuras.
Obras que antiguamente se habr铆an dado por perdidas, en la actualidad pueden someterse a reparaci贸n mediante inyecciones de consolidaci贸n con pleno 茅xito.
Relleno de ductos de postensados.
Se rellena completamente el espacio existente entre la vaina y el tend贸n (armaduras activas) con lechada de cemento. Con esto se previene la corrosi贸n de los tendones y se minimiza el efecto de relajaci贸n de los tendones en el tiempo.
Lechada para relleno bajo placas base de equipos y estructuras.
Normalmente las placas de apoyo de m谩quinas o estructuras quedan separadas de la fundaci贸n y el espacio debe ser inyectado con una lechada, normalmente de altas exigencias.
Lechadas para relleno de clave en t煤neles o tuber铆as.
Se utilizan generalmente para rellenar los huecos entre el hormig贸n y la roca en caso de t煤neles y cavernas. Tambi茅n se usa en el relleno de los huecos entre el palastro y el hormig贸n en tuber铆as o en las corazas de protecci贸n en obras de descarga.
Estabilizaci贸n de losas.
En losas de pavimentos para mejorar sus condiciones de apoyo, corregir fallas de drenaje y prevenir bombeo en juntas transversales y grietas.
Inyecciones en hormigones con 谩rido precolocado.
Donde el acceso es dif铆cil, particularmente en hormigones bajo agua, primero se coloca el 谩rido grueso con un tipo de graduaci贸n abierta. Luego se inyecta con lechada que por densidad desplaza el agua, llenando los espacios.

Las lechadas de inyecci贸n se pueden clasificar en dos categor铆as principales:

Las suspensiones.
Los l铆quidos o soluciones.

Las suspensiones

Las suspensiones est谩n constituidas por una mezcla de uno o varios productos s贸lidos (cemento, cenizas volantes, arcilla) en un l铆quido que es agua.

Seg煤n su contenido en materia seca, ellas son del tipo inestable o estable.

Las suspensiones inestables est谩n constituidas por la mezcla de cemento puro en el agua. La agitaci贸n las homogeniza. Los granos sedimentan r谩pidamente cuando cesa la agitaci贸n.

En las suspensiones estables la sedimentaci贸n es lenta y se obtienen generalmente por un aumento del contenido total de cemento, por la incorporaci贸n de bentonita o de silicato de sodio.

Los l铆quidos

Los l铆quidos est谩n constituidos por productos qu铆micos (l铆quidos o productos solubles) y sus reactivos en soluci贸n o en emulsi贸n. Los productos m谩s frecuentemente utilizados son los silicatos de soda y ciertas resinas. Para algunos casos particulares se pueden usar las emulsiones de hidrocarburos.

6.6.2 LECHADAS SOBRE LA BASE DE CEMENTO

Por sus propiedades f铆sicas y su econom铆a, son las lechadas de uso m谩s frecuente para la impermeabilizaci贸n, para la consolidaci贸n de suelos, para las reparaciones, para el llenado de las vainas de postensado, entre otras aplicaciones.

Ellas se caracterizan y designan por la relaci贸n en masa de cemento sobre agua, C/A, o la relaci贸n en masa de materia seca total sobre agua, MS/A.

A) PROPIEDADES Y CARACTER脥STICAS GENERALES

La estabilidad, fluidez, resistencia a compresi贸n dependen de la cantidad y calidad de los constituyentes.

Estas lechadas se caracterizan por su facilidad de preparaci贸n y de suministro, su f谩cil puesta en obra y su econom铆a.

Para medir la fluidez de lechadas finas y muy l铆quidas se emplea el embudo o cono de Marsh (ISO 2431, ASTM D6910). Este embudo tiene una boquilla de 50 mm con un di谩metro interno de 5 mm: se mide el tiempo en segundos que demora la lechada que cae del cono en llenar un recipiente de 1 litro. Como referencia se tiene que el agua tarda entre 27 y 27,5 segundos, dependiendo de su temperatura.

Para lechadas m谩s viscosas se emplea el embudo o cono de ASTM C939, el que tiene una boquilla de 38,5 mm de largo con un di谩metro interno de 12,7 mm; se mide el tiempo que demora en pasar por la boquilla 1,725 lt de lechada. El agua demora 8 segundos. Ver Figura 6.19.

FIGURA 6.19

FLUIDEZ DE LECHADAS

Fuentes:
Cono Marsh: P. Universidad Cat贸lica. Laboratorio virtual.
Cono ASTM: Cat谩logo Cotecno.

La decantaci贸n es una caracter铆stica indeseable que consiste en la separaci贸n de las fases s贸lida y l铆quida, despu茅s de preparada la lechada. Para medirla se emplea una probeta de 1000 cc que se llena con la lechada en estudio y se deja en reposo. Al cabo de dos horas se mide el volumen de agua libre que ha aparecido en la parte superior de la probeta y se expresa en relaci贸n al volumen inicial (1000 cc). El uso de un superplastificante disminuye considerablemente la decantaci贸n.

La resistencia a compresi贸n de las lechadas se determina normalmente utilizando el mismo molde de los morteros (Molde Rilem de 4x4x16 cm); tambi茅n se emplean moldes c煤bicos de 5 cm de arista (ASTM C109).

B) SUSPENSIONES DE CEMENTO PURO

En la mayor铆a de los casos, estas lechadas son suspensiones inestables de cemento puro en agua. Sin embargo, se puede lograr una ausencia de decantaci贸n con relaciones C/A altas (generalmente C/A > 1,5). Tambi茅n disminuye y retarda la decantaci贸n el empleo de un s煤perplastificante.

El dep贸sito de los granos de cemento en los intersticios granulares o en las fisuras, constituye una suerte de relleno hidr谩ulico. Estas lechadas experimentan un secado importante. Este efecto est谩 relacionado con la presi贸n de inyecci贸n, con la dimensi贸n de los huecos y la posibilidad de evacuaci贸n de agua.

Se pueden obtener resistencias mec谩nicas elevadas con estas lechadas.

Todos los tipos de cementos se pueden utilizar. La selecci贸n de un tipo particular depender谩 de las propiedades finales deseadas para el producto inyectado y tambi茅n de su resistencia frente a la agresividad del medio. La finura del cemento es determinante en el caso de fisuras finas.

Habitualmente la relaci贸n en masa C/A de las lechadas utilizadas var铆a de 1/1 a 2,5/1. Las lechadas con menos dosis de cemento permiten la inyecci贸n en vac铆os muy finos.

La resistencia a compresi贸n est谩 ligada directamente a la clase de cemento y a la relaci贸n C/A de la mezcla. Las resistencias habituales a compresi贸n simple var铆an entre 5 y 50 MPa a 28 d铆as.

Estas lechadas se utilizan en la consolidaci贸n de roca fisurada, por medio de la inyecci贸n en las fisuras m谩s o menos abiertas. En las obras nuevas o existentes ellas se utilizan para la uni贸n de la estructura con el terreno circundante, la inyecci贸n de juntas de contracci贸n y en la reconstituci贸n de alba帽iler铆as.

B) SUSPENSIONES DE CEMENTO PURO

Son suspensiones de cemento estabilizadas por un aporte de arcilla o de bentonita.

Con la adici贸n de arcilla o de bentonita a una suspensi贸n de cemento se puede lograr una extensa gama de viscosidades y resistencias, se disminuye significativamente la sedimentaci贸n del cemento, se disminuye la velocidad de rigidizaci贸n y de secado, se aumenta el tiempo de fraguado.

Las dosis de bentonita o arcilla dependen del uso de la lechada. As铆, en trabajos de impermeabilizaci贸n, las lechadas contendr谩n m谩s proporci贸n de arcilla y menos proporci贸n de cemento y ser谩 lo contrario en trabajos de consolidaci贸n.

A t铆tulo informativo, las dosis usuales est谩n comprendidas entre los valores siguientes:

Arcilla : 80 a 400 kg/m3

Bentonita : 20 a 80 kg/m3

Cemento : 100 a 700 kg/m3

Las dosis y la elecci贸n de la arcilla o de la bentonita permiten obtener una extensa variedad de viscosidades. Las resistencias var铆an entre 3 a 17 MPa. Con dosis elevada de arcilla o bentonita se logra alta impermeabilidad.

Las arcillas y bentonitas tienen un efecto beneficioso en la durabilidad ya que forman una red alrededor de los granos de cemento que los protege de aguas agresivas.

D) LECHADAS CON CARGA

Son lechadas de cemento, o de arcilla y cemento, a las cuales se adicionan materiales inertes en polvo o que tienen un fraguado y endurecimiento lento.

La adici贸n de carga est谩 destinada a modificar la viscosidad de la lechada y a obtener un producto econ贸mico por sustituci贸n de cemento por un material de bajo costo. Esta operaci贸n se hace generalmente en los casos de fuertes absorciones o de vol煤menes importantes por rellenar.

Las cargas m谩s corrientes est谩n constituidas por arenas naturales, puzolanas naturales y cenizas volantes. En particular pueden ser utilizados los 鈥渇illers鈥.

E) LECHADAS ESPECIALES

Existen otras lechadas para usos especiales o con condiciones particulares. Por ejemplo:

Lechadas con fraguado acelerado y rigidizaci贸n controlada
Lechadas expansivas
Lechadas expandidas o a茅reas
Lechadas espuma

6.6.3 MEZCLADO Y APLICACI脫N
A) MEZCLADO

Al mezclar los componentes de una lechada por los m茅todos tradicionales se produce una r谩pida aglomeraci贸n de los materiales. Se forma una gran cantidad de grumos que son dif铆ciles de disolver.

Hay que recurrir a una agitaci贸n de alta velocidad, con equipos como el que se muestra en Figura 6.20.

FIGURA 6.20

AGITACI脫N DE ALTA VELOCIDAD

Fuente: M. Mu帽oz. 鈥淐aracterizaci贸n de lechadas cementicias para su uso en consolidaci贸n o reparaci贸n de estructuras agrietadas鈥

En obras menores, cuando no se cuente con un equipo como el indicado, se puede recurrir a un taladro normal al que se le adapta una barra a la que se le han soldado aspas.

En general, el mezclado de las lechadas se realiza en dos etapas. Primero, los materiales se miden y se mezclan en una betonera normal. El producto obtenido se lleva a un recipiente donde se aplica la agitaci贸n de alta velocidad.

Dependiendo de la velocidad de colocaci贸n, a veces se requiere tener la lechada en un recipiente con agitaci贸n para evitar la decantaci贸n.

B) APLICACI脫N

Cuando se est谩 inyectando elementos horizontales, con grietas abiertas mayores, la aplicaci贸n se puede hacer por gravedad.

En la gran mayor铆a de los casos hay que recurrir a la inyecci贸n mediante presi贸n.

Las bombas de inyecci贸n deben cumplir tres requerimientos b谩sicos: precisi贸n en el control de la tasa de salida (caudal), control de la presi贸n, y alta resistencia a la abrasi贸n.

Son dos los principales tipos: bombas de pist贸n y bombas de desplazamiento continuo.

Hay una gran variedad de equipos, de diferentes capacidades y rendimiento, desde peque帽as bombas manuales de pist贸n a grandes equipos que incluyen el mezclado de la lechada, tal como se ve en Figura 6.21.

FIGURA 6.21

BOMBAS DE INYECCI脫N

Fuente: Cat谩logo ChemGrout

Otros detalles de la aplicaci贸n de lechadas aparece en 3.17 Reparaci贸n de estructuras de hormig贸n.