Las eflorescencias y corrosión de armaduras. Conoce los requisitos de durabilidad que deben cumplir por los hormigones.

En este informe desarrollaremos algunas patologías frecuentes que no necesariamente están relacionadas con aparición de fisuras pero que, sin dudas, afectan la capacidad de servicio de la estructura o elemento estructural analizado.

Debilidad superficial

Es conocido el hecho que, fundamentalmente por efecto de la exudación y a defectos de curado, los hormigones en la zona cercana a la superficie o de piel presentan una menor calidad.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

En un corte transversal de una losa de hormigón que en estado fresco presenta exudación, evidentemente la relación a/c (agua/cemento, en masa) de la zona superficial resultará mayor que la del resto de la masa por lo cual la porosidad de esta zona será mayor y, consecuentente, la resistencia inferior.

Es por eso que los hormigones en la superficie resultan más permeables, por lo tanto, más propensos al ingreso de sustancias perjudiciales y menos resistentes al desgaste y la abrasión.

En caso de hormigones con exceso de exudación, y muchas veces acompañados por otros defectos como la falta de curado, la superficie presenta polvo suelto durante bastante tiempo. Sólo mediante un adecuado diseño de la mezcla de hormigón y el respeto de las reglas del arte de colocación, compactación, terminación, protección y curado se minimiza éste fenómeno.

Existen procesos y cuidados especiales para los hormigones sometidos a procesos de abrasión. Por ejemplo, se puede cuidar el diseño de la mezcla y la posterior ejecución y curado del hormigón. También usar los llamados endurecedores de superficie a base de cemento y arena de cuarzo. Estos se espolvorean sobre la película de exudación formada sobre el hormigón fresco que es inmediatamente fratasada y más tarde alisada mecánicamente. Otros tratamientos se aplican sobre el hormigón endurecido.

Juntas frías

Antes de hormigonar una estructura, el constructor, en forma conjunta con el proyectista y el director de obra, debe establecer un plan de trabajo donde se incluyen distintas las etapas de llenado de los encofrados y, por supuesto, definir exactamente las zonas donde se materializarán las juntas de hormigonado. Existen diferentes técnicas –generalmente conocidas por los constructores experimentadosquepermiten materializar dichas juntas de trabajo en forma adecuada. No obstante, en ciertas ocasiones, ya sea por falta de previsión en la construcción o debido a problemas de abastecimiento de hormigón no previstas, los trabajos deben interrumpirse en zonas inadecuadas.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

En general, las juntas constructivas deben materializarse en aquellas zonas donde las tensiones a las que será sometida la estructura proyectada sean las menores posibles. De esa manera, se asegura que las tensiones de compresión que se generen tiendan a ser normales a la dirección del plano de interrupción del hormigonado.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

Para el caso de una estructura con seis losas iguales que por razones constructivas se debe llenar en dos etapas. En primera etapa sellenaron las dos losas de la izquierda en forma conjunta con las vigas generándose la junta constructiva al 20% de la luz de las vigas del tramo central donde el momento flector tiende a cero. Sin embargo, de existir algún inconveniente en la provisión de hormigón, la materialización de estas juntas puede no ser posible y la junta debe ser materializada en una ubicación no recomendable.

En ese caso, se debe analizar el estado tensional que se desarrollará en la zona cuando la estructura se encuentre en servicio estableciéndose, en función de este análisis, la mejor estrategia para realizar un adecuado tratamiento de la junta. Esta suele incluir el uso de un adhesivo epoxídico o de otra base que permita asegurar la continuidad estructural del elemento.

No obstante, cualquiera sea el caso (programada o no programada) o incluso por interrupciones de unas pocas horas en el hormigonado, las juntas frías –aún las que se encuentran adecuadamente tratadas– quedan evidenciadas desde el aspecto estético por lo que deben ser especialmente consideradas en estructuras de “hormigón visto”.

Hablando específicamente del aspecto patológico que pueden manifestar las juntas frías, además de lo estético que puede ser una manifestación que puede afectar la capacidad de servicio en el caso de “hormigón visto”, existen obvios riesgos estructurales cuando estas juntas no son tratadas adecuadamente.

Si bien la junta de trabajo se materializa en la misma zona, en el caso a) el plano de unión se realiza en forma normal a las tensiones de compresión por lo que la junta tenderá a cerrarse naturalmente. En cambio, en el caso b) el plano de la junta se materializa en dirección normal a las tensiones de tracción por lo que la junta tenderá a abrirse facilitando la formación de fisuras y grietas que pueden afectar la estabilidad dimensional de la viga.

En resumen, en las especificaciones de hormigonado no solamente se debe indicar el lugar exacto donde se necesita materializar la junta sino que adicionalmente es necesario indicar la dirección y sentido de llenado de los encofrados.

Desde el aspecto práctico, la diferencia más importante entre ambos casos es el sentido de llenado ya que, si el avance se da de derecha a izquierda, el hormigón naturalmente tenderá a tomar la pendiente del caso b).

Eflorescencias

Se conoce con el nombre de eflorescencias a la aparición de manchas, generalmente blancas, sobre la superficie de elementos de hormigón. Aunque también suelen formarse sobre otros materiales expuestos a cambios significativos de humedad como los ladrillos comunes de barro cocido u otros materiales de construcción. Si bien existen varios compuestos que pueden causar eflorescencias, todos ellos poseen un mecanismo en común: se trata de compuestos solubles (sulfatos, carbonatos, silicatos, cloruros, nitratos y otros presentes en la masa del hormigón) que migran a la superficie favorecidos por un gradiente de humedad, depositándose sobre la misma a medida que ésta se seca.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

Como se mencionó antes, la eflorescencia puede provenir de cualquier compuesto soluble presente en el hormigón. Conociendo que el hormigónse elabora con materiales naturales, resulta muy difícil eliminar completamente la incorporación de compuestos solubles en su masa, incluso el agua potable suele incorporar una cantidad no despreciable de estos.

Aún realizando un minucioso lavado de los agregados del hormigón que logre minimizar la concentración de los compuestos solubles aportados por éstos, durante la hidratación del cemento pórtland –adicionalmente a los productos de hidratación SCH– se forman pequeñas cantidades de Ca(OH)2 (hidróxido de calcio) como subproducto de hidratación que pueden generar eflorescencias cuando las condiciones favorecen el proceso.

En resumen, existen condiciones que favorecen la presencia de eflorescencias que pueden ser listadas de la siguiente forma:

1. Existencia de sales solubles en el material.

2. Suficiente humedad en los poros del hormigón para disolver las sales solubles.

3. Presión hidrostática para causar movimiento de la solución hacia la superficie.

4. Evaporación superficial y consecuente depósito de sales sobre el hormigón.

También existen precauciones que pueden ser tomadas a fin de minimizarla:

1. Utilizar arenas lavadas

2. Utilizar cementos pórtland de bajo álcalis.

3. Utilizar aguas blandas ya que el agua potable suele contener altos contenidos de sales solubles.

4. Diseñar hormigones de baja absorción.

5. Evitar los ciclos de mojado y secado o cambios importantes en la humedad relativa ambiente.

Resulta bastante obvio mencionar que la eflorescencia es un fenómeno habitual que ocurre en menor o mayor medida en la mayoría de los elementos de hormigón que construimos a menudo. Sin embargo, solamente resulta molesto a nuestros ojos sobre aquellas superficies dondenos interesa sobremanera la coloración.

Por esta razón la industria del prefabricado con coloración (fundamentalmente pisos, tejas y adoquines de hormigón coloreado) y sus principales proveedores (fabricantes de pigmentos y otros materiales componentes) investigaron el fenómeno en profundidad.

Una consulta habitual –y por otra parte lógica– de fabricantes, contratistas o propietarios que tienen algún elemento de hormigón coloreado que presenta manchas blanquecinas (eflorescencias) se hace respecto de la posibilidad de eliminar las manchas de la superficie.

La respuesta tiene dos alternativas dependiendo de la urgencia o importancia del tema en cada caso (sin olvidar el costo de la solución):

1) Si la eflorescencia ocurre, por ejemplo, en un piso de hormigón coloreado exterior donde la importancia del color resulta relativa ante los ojos del propietario, puede resultar suficiente esperar uno o dos años hasta que la eflorescencia desaparezca “naturalmente” como se explicó anteriormente.

2) Realizar una limpieza a través de un cepillado enérgico (no siempre es suficiente) o aplicar un baño con ácido muriático al 10 % (1 parte de ácido cada 9 partes de agua) y posteriormente enjuagar con abundante agua luego de unos pocos minuto hasta eliminar completamente este producto evitando que el ácido afecte la masa cementicia.

Esta última alternativa resulta rápida y eficaz para eliminar la eflorescencia. Sin embargo, puede afectar la tonalidad y textura del elemento además de resultar bastante peligrosa para el operario por lo que se recomienda especialmente tener en cuenta las medidasde seguridad adecuadas al caso.

Corrosión de armaduras

En las últimas décadas, se han realizado varios estudios sobre el impacto económico que presenta el mantenimiento de estructuras afectadas por corrosión. Especialmente en Estados Unidos algunos relevamientos y estudios realizados hace unos años mostraron que cerca del 40% de los puentes de autopistas eran deficientes estructuralmente debido a la corrosión. Si bien en nuestro país no se conocen estadísticas muy precisas, la simple observación del estado que presentan algunas estructuras que prestan servicio en zonas industriales o edificiosy estructuras construidas sobre la costa atlántica bonaerense podemos darnos una idea que la importancia del tema no es nada despreciable.

Para hacer una rápida introducción al tema podemos mencionar que el hormigón le confiere a las armaduras una doble protección. Por un lado, el recubrimiento es una barrera física que separa la armadura de la atmósfera y, por otro lado, en la interfase acero-hormigón se forma una capa pasivante debido a la alta alcalinidad del hormigón (12,5 < pH < 13,5). Por consiguiente, el acero permanecerá en estado pasivo mientras no se vea afectada esta capa pasivante. Consecuentemente, se puede resumir que la corrosión de las armaduras sólo puede producirse si estacapa pasiva se ve afectada.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

Existen factores desencadenantes que pueden generar la pérdida de la pasividad de las armaduras y se pueden clasificar en dos grandes grupos:

a) La carbonatación del hormigón, que genera una disminución del pH del hormigón debido a la reacción del CO2 atmosférico con las sustancias alcalinas de la solución de poros y los productos de hidratación de la pasta cementicia. Cuando la penetración de carbonatación en el hormigón resulta similar al recubrimiento con pH < 9,5 (aunque no existe acuerdo entre los especialistas respecto del valor de este umbral), las armaduras tienden a perder su capa pasivante.

b) La presencia de iones despasivantes, fundamentalmente cloruros, que superan el umbral crítico necesario para romper localmente las capas pasivantes. Una vez que la capa pasiva de la interfase acero-hormigón se ve afectada, se dice que están dadas las condiciones para que se produzca la corrosión. Sin embargo, la velocidad de corrosión, y su consecuente cinética de deterioro, estará fuertemente influenciada por la disponibilidad de oxígeno y humedad.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

En general, los métodos de diseño por durabilidad que utilizan modelos de predicción de vida útil por corrosión de armaduras en H°A° tienden a retardar el tiempo de despasivación aunque algunos modelos más sofisticados también estiman la velocidad de deterioro en función del conocimiento acabado del medio en que se encuentra la estructura.

Trabajar con modelos y especificaciones prestacionales nos obliga a conocer detalladamente muchas variables a fin de utilizar modelosque predigan comportamientos bastante parecidos a la realidad, lo que resulta –sin dudas– todo un reto para los ingenieros diseñadores que deberán proponer estrategias adecuadas para garantizar la durabilidad de la estructura.

Entre las estrategias se destacan las siguientes:

a) Seleccionar una forma estructuraladecuada.

b) Considerar adecuadamente los requisitos de ejecución y mantenimiento.

c) Utilizar una calidad adecuada del hormigón de recubrimiento.

d) Controlar el ancho de fisuras.

e) Organizar adecuadamente las armaduras.

f) Utilizar medidas especiales de protección.

Resulta muy necesario diseñar elementos estructurales que posean formas adecuadas a fin de evitar que la humedad permanezca innecesariamentesobre la estructura o se formen zonas que tienden a acumular sólidos o a favorecer la concentración local de sustancias agresivas. Por otro lado, resulta necesario considerar en el diseño que la estructura se debe construir de la manera más sencilla posible y se debe prever accesibilidad para realizar adecuadamente las tareas de inspección y mantenimiento.

En los últimos años se han desarrollado otras medidas de protección entre las que se destacan:

-Colocación de barreras exteriores.

-Incorporación de aditivos inhibidores de corrosión.

-Protecciones especiales de las armaduras.

-Uso de acero inoxidable u otros materiales resistentes a la corrosión.

Cada uno de estas acciones tienen el objeto de mejorar la durabilidad ante corrosión en ambientes especialmente agresivos, donde –en general– se tiene dudas sobre la eficiencia de la protección del hormigón de recubrimiento, tanto por problemas de permeabilidad y/o costos relativos como de vida útil. Otra medida especial de control es el monitoreo permanente o rutinario de la estructura con una adecuada estrategia de mantenimiento que permita conservar adecuadas condiciones de servicio de la estructura durante la vida útil proyectada a costos razonables.

Problemas en el hormigón por el paso del tiempo

En resumen, cuandose proyectan estructuras que estarán emplazadas en ambientes agresivos respecto de la corrosión de armaduras, resulta muyimportante diseñar y ejecutar un recubrimiento de espesor y calidad adecuado. Vale la pena advertir que resulta tan importante considerar unadecuado diseño geométrico y tecnológico de la estructura y del material hormigón armado como el respeto por las “reglas del arte”. Es decir, un especial cuidado en las técnicas de construcción donde se deberá hacer especial hincapié en la importancia del curado como arma fundamental para maximizar el grado de hidratación de la pasta cementicia del hormigón de recubrimiento.

* Edgardo Becker es ingeniero en Construcciones y realiza en forma independiente asesoramiento estructural para estudios de arquitecturay constructoras.

Fuente: clarin.com

Ultima modificacion el Lunes, 16 Enero 2017

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