DETERMINACION DE LA VELOCIDAD Y POTENCIAL DE CORROSION

En anteriores entradas al blog se ha hablado de los ensayos necesarios para determinar el estado del hormigón armado en estructuras de edificios existentes.

En esta entrada vamos a profundizar en uno de los ensayos que no se suele efectuar generalmente, pero que bien usado permite tener información muy útil acerca de lo que ocurre en las armaduras.

Hablamos de la determinación de la velocidad de corrosión y el potencial de corrosión.

La corrosión del acero en el hormigón es un proceso electroquímico. 

Los potenciales electroquímicos que forman las pilas de corrosión se pueden generar de dos formas:

• -        Las pilas de composición se forman cuando se colocan dos metales diferentes dentro del hormigón, como, por ejemplo, las armaduras de acero y los conductos de aluminio, o cuando existen variaciones significativas en las características superficiales del acero.

• -         Las pilas de concentración se forman debido a diferencias en la concentración de los iones disueltos cerca del acero, como los álcalis, cloruros o el oxígeno.

Como consecuencia, algunas porciones de la barra de acero se convierten en la parte anódica de la pila y otras en la parte catódica, creando la pila galvánica.

Las armaduras que se encuentran en el hormigón son elementos de acero al carbono, que naturalmente pueden sufrir corrosión.  Cuatro elementos son necesarios en la corrosión:

1.   Por un lado un elemento metálico que se oxide, el ánodo. 
2.   Por otro lado un elemento metálico que reciba los electrodos sobrantes del metal al oxidarse   (reducción) que se denomina cátodo.
3.   Una conexión eléctrica entre ambos y,
4.   Por último es necesario un electrolito que sea capaz de transportar los iones para cerrar el circuito.

Las diferencias de potencial electroquímico son el origen de que unas regiones actúan anódicamente frente a otras que lo hacen catódicamente. El conocimiento del potencial de electrodo permite, por tanto, interpretar los mecanismos de la corrosión electroquímica.

Las medidas de los potenciales indican en cierto modo el grado de pasivación del acero, pero no dan idea de la velocidad de corrosión para cuya determinación hay que conocer, además del potencial, la resistividad del propio hormigón.

Para conocer tanto la velocidad como el potencial de corrosión y la resistividad  del hormigón, usamos el "corrosímetro", que es un aparato de medida del potencial e intensidad de corrosión. Para poder efectuar mediciones, es necesario realizar una cala en el hormigón descubriendo parte de la armadura, lo que nos permite medir la diferencia de potencial eléctrico entre el acero del armado y un electrodo de referencia colocado sobre la superficie del hormigón.

Previamente a efectuar el ensayo es necesario determinar la posición y diámetro de las armaduras. Esto se realiza mediante el pachómetro, que es una sonda electromagnética que se fundamenta en la medida de la reluctancia del circuito magnético existente en un núcleo magnético en forma de U alimentado por medio de una bobina. La parte abierta de la U la forma la masa de hormigón y si en ésta hay algo de acero las líneas de fuerza magnéticas se cerrarán con más facilidad, con lo que mediante un avisador analógico se determina la ubicación de la barra. 

Equipo de Pachómetro y Corrosímetro

Medición con el corrosímetro

 

 




 
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INTERVENCION ESTRUCTURAL EN EL DOSEL (CULLERA)

En Septiembre del año pasado nos entró en el despacho un proyecto de intervención estructural en un edificio ubicado en la playa del Dosel de Cullera.

Cuando se realizó la visita al inmueble, se pudo constatar que existía un proceso importante de degradación en la estructura, sobre todo en los elementos estructurales pertenecientes a las terrazas.

El edificio es un inmueble del tipo plurifamiliar de segunda residencia en torre aislada. Está ubicado en primera linea de playa, a menos de 100 metros de la línea de costa; además no existen edificios adyacentes de la misma altura, por lo que el grado de exposición al ambiente marino es muy elevado. Por protección de datos, no se dará ni la ubicación ni ninguna foto que pueda comprometer.

En la visita se contató la presencia de lesiones de nivel 4, esto es: desprendimientos y pérdida de sección del armado en algunas zonas mayor del 15%.

Estado del inmueble

  Lo primero que se efectuó fue una recogida de datos del inmueble: año de construcción (nos permite saber la edad del hormigón e incluso su posible sistema constructivo), croquis de plantas, alzados y secciones, tipo de estructura y cimentación y el estado de las impermeabilizaciones. También se realizó un croquis con las diferentes lesiones patológicas. Además, se preguntó a los inquilinos si se habían realizado intervenciones anteriores y las zonas.

Extraccion de testigo por parte de SEG Ingenieria

También se efectuaron los ensayos pertinentes, esto es, toma de muestras para análisis de presencia de ion cloruro (por el método de Volhard), resistencia a compresión, carbonatación. Así mismo se hicieron los ensayos de ultrasonidos y varias catas para análisis del armado.





En estos ensayos, se observó que existía un proceso de carbonatación, aunque en muchos casos no había llegado a la armadura, pero el porcentaje de presencia de iones cloruros era de un 0,15 % en contenido de hormigón. En cuanto al ensayo de compresión y los ultrasonidos se comprobó que la resistencia del hormigón era buena, en torno a los 20 MPa.

 Al realizar las catas, se vio que en algunos tramos de armado, se habían producido picaduras con una profundidad que llegada hasta la mitad del armado.

Picadura con pérdida de sección mayor del 50 %

 
 Con respecto a las intervenciones, se constató que, efectivamente, se había realizado una actuación anterior en las zonas degradadas. Ésta consistió en un picado y saneado del hormigón, sin tener en cuenta la intervención en el armado (unicamente, como se vió una vez efectuada la intervención nuestra, se trató de un cepillado no muy exhaustivo del armado en la zona "vista").

Viendo los resultados de los ensayos y la inspección ocular, se decidió actuar en las vigas en ménsula de las terrazas, los frentes de forjado de éstas y en los pilares de planta baja, por la presencia de humedad casi constante en la base. Con todos los datos en la mano, se procedió a la intervención. No fue necesario refuerzo estructural, sino que se abordó como una reparación, con reposición/sustitución funcional del armado en las zonas donde se hubiera producido una pérdida de sección importante. El anclaje del nuevo armado se efectuaría por solapo y mediante taladro y abçnclaje al hormigón existente en buen estado.

Estribo partido

La reposición del estribado fue una de las directrices de la intervención, ya que literalmente había desaparecido en algunas zonas.

Es necesario aclarar que, al haberse realizado una intervención anterior que no había tratado ni las causas de la corrosión ni el tratamiento óptimo de la armadura, ni tampoco la unión de lo nuevo con el hormigón antiguo, se agravó el problema de los desprendimientos. Por ello, la intervención fue más exhaustiva de lo deseado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Encofrado para reposición del volumen

La intervención se realizó elemento a elemento para no generar un sufrimiento importante al entramado estructural. Para el saneado del hormigón en mal estado, se picaron todos los recubrimientos y dos centímetros por detrás del armado. La limpieza del armado fue importante, sobre todo para poder eliminar los posibles agentes agresivos que tuviera, en este caso la presencia de iones cloruro. Posteriormente, se procedió a realizar la sustitución funcional del armado que se necesitara y al estribado del elemento.




Una vez efectuado todas las operaciones en el armado, se procedió a recomponer el volumen de hormigón, teniendo especial cuidado en dejar un recubrimiento que cumpliera la Normativa, utilizando para ello separadores. Este volumen se ejecutó por medio de mortero de base inorgánica con una permeabilidad baja.
 

Recomposición del volumen de la viga en ménsula

Por último se le dió un revestimiento especial de protección contra la inserción de agentes agresivos. Es necesario aclarar que toda esta protección debía permitir la salida de vapor de agua del mortero de reparación.



Otro tema importante es la pintura utilizada. No se puede efectuar una intervención tan importante para después utilizar una pintura que tape poros y no deje salir el vapor de agua o no sea capaz de ser una barrera para agentes agresivos.

Por último comentar que para poder ejecutar la obra, fue necesario un estudio exhaustivo para un apuntalamiento de la estructura debido a la importancia de la intervención. Esta parte muchas veces se obvia en las obras, ya sea por exceso de confianza o por no darle la importancia necesaria. En nuestras obras, el estudio del apuntalamiento es primordial, ya que puede producirse un problema en la obra y no tener asegurado un nivel de seguridad importante.

Al final de la intervención, se dijo a la Comunidad de Propietarios que la intervención en edificios con lesiones son como un enfermo, son necesarios unos tratamientos posteriores para ver su evolución. Así que un mantenimiento exhaustivo, sobre todo para estos edificios tan expuestos es imperativo.



 
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REPARACIONES MAL EFECTUADAS

Tal y como se ha comentado en anteriores entradas, en algunos edificios intervenidos nos hemos encontrado reparaciones anteriores que habían sido mal ejecutadas.

Estas reparaciones suelen ser parcheos ejecutados en zonas muy puntuales de las estructuras en las cuales la persona que ha efectuado la intervención se ha limitado a "sanear" la zona.

Pero en otros casos nos hemos encontrado con intervenciones de relevancia que, por distintas causas, han dado como resultado una nueva intervención en el mismo lugar y para la misma lesión. Estamos hablando sobre todo de patología en el hormigón asociada a la corrosión de las armaduras.

Las diferentes lesiones debidas a la corrosión varían para cada edificio y para cada situación, aunque suelen presentarse en forma de fisuras o grietas y, en los casos más extremos, de desprendimientos. La actuación básica consiste en picado del hormigón hasta descubrir armadura; cepillado de la misma para quitar las capas de óxido; pasivado de las armaduras y recomposición de la sección del hormigón perdida con morteros de reparación. Pero si no se realiza correctamente, aparecen nuevas lesiones debidas a la corrosión. Así mismo, estos nuevos daños son notablemente más acentuados.

Reparación mal efectuada (Foto propia)

Los fallos más recurrentes en estas reparaciones mal efectuadas son:

1.- No haber tenido en cuenta la causa que ha producido el daño. Tal y como se ha especificado en anteriores entradas, aunque la forma de reparación es semejante en el caso de carbonatación o ataque por ion cloruro, si no se corta el ataque que produce la corrosión, ésta volverá a salir.

2.- No limpiar correctamente la armadura. Es necesario que se trate la zona corroída y se descubra la armadura hasta la zona sana.

3.- No descubrir todo el diámetro del armado. La armadura se debe descubrir entera, picando unos 2 cm por detrás del recubrimiento.

4.- No seguir las especificaciones de los productos empleados. Por ejemplo, muchas veces se dan dos capas de morteros, pasándose o no dejando el tiempo necesario entre puestas. Esto puede afectar al contenido de agua del mortero o a la adherencia entre las mismas.

En esta muestra se puede apreciar que el mortero ha sido añadido en varias capa (Foto Propia)

5.- Si se usa mortero de base cementicia hay que tener en cuenta la retracción del producto. Además, la interfase entre hormigón antiguo y nuevo puede verse afectada.

6.- Usar productos de diferentes casas comerciales. Cada casa comercial utiliza unos elementos químicos específicos en la producción de los morteros de reparación. Estos productos pueden interactuar y verse afectados por diferentes elementos presentes en otros productos. Por ello hay que tener clara las características de los productos usados.

 
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NUEVO ARTICULO PUBLICADO EN REVISTA DE CONSTRUCCION

Hemos publicado un artículo en Engineering Failure Analysis sobre la problemática de los edificios de segunda residencia en la costa Valenciana.

Este artículo se centra en las lesiones más comunes que presentan este tipo de edificaciones, así como un estudio del nivel de daños presente en cada población analizada.

En el siguiente enlace podeis ver el mismo:


http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630716306264

REHABILITACION DE ESTRUCTURAS DE MADERAS. ATAQUES BIOLOGICOS

Dentro de las rehabilitaciones que estamos realizando en el despacho, cada vez son más frecuentes las intervenciones en  estructuras de madera.

Para poder abarcar una rehabilitación en estas estructuras, se hace necesario conocer primero las posibles lesiones que se pueden presentar.

 

Estado en el que se encontraba la estructura

En la última intervención efectuada, se había producido un ataque a la madera de origen biológico. Por ello, en esta entrada, me gustaría hablar de las diferentes lesiones producidas por los agentes biológicos más comunes.

Estos agentes los podemos dividir muy a grosso modo en dos categorías:

- Hongos

- Insectos

 Con respecto a los hongos, tenemos los hongos cromogenos que afectan únicamente a la estética y los hongos de pudrición. Estos últimos se suelen producir con humedad relativa superior a 18 % y temperaturas medias, del orden de 20-25. Estos hongos producen una enzima que destruye la madera; con ello, producen la pudrición de la misma.

El más usual es la pudrición parda. Se le conoce con ese nombre porque suele ser marrón-rojizo, con una aureola de un color más claro. Se suele dar con poca humedad, por lo que se le conoce también como pudrición seca. Ataca principalmente a la celulosa de la madera.

También son características  la pudrición blanca y la llamada pudrición blanda. La primera suele atacar a la lignina de la madera. En cambio, la pudrición blanda ataca a la celulosa y suele aparecer en condiciones de elevada humedad. 

Dentro de los insectos, podemos diferenciar los que producen un ciclo larvario dentro de la madera o los que forman colonias. Dentro de los primeros tenemos la polilla, el gorgojo, la carcoma y la carcoma grande. Con respecto a los que forman colonias, la más importante es la termita.

Los más conocidos y los que causan mayores daños son la carcoma ( de tipo normal o grande) y sobre todo las termitas. Veamos algunas características.

La carcoma normal o fina se suelen ubicar en ambientes con humedad alta. Suelen atacar a la albura de las frondosas y las coníferas, aunque destruyen tanto la albura como el duramen. La carcoma deposita los huevos en la madera. Estos huevos eclosionan y las larvas resultantes salen al exterior, haciendo túneles en la madera, devorándola. Esta larva se transforma en insecto adulto, realizando orificios para salir al exterior. Estos orificios son circulares y suelen tener un diámetro entre 1 y 1,5 mm.

La carcoma grande tiene un ciclo vital mucho mayor que el de la carcoma fina, con una puesta de huevos muy importante (del orden de 300-400) huevos. Suelen atacar con una presencia muy grande de humedad. Atacan a la albura de las coníferas y sobre todo a madera nueva, siendo casi nula su presencia en madera antigua. No suelen atacar al duramen. Las larvas suelen alcanzar tamaños importantes, unos 20-22 mm. Los orificios de salida son ovalados y de unos 6 mm.

Las termitas viven en colonias o nidos. Estas colonias se suelen ubicar en tierra y pueden tener dimensiones muy importantes y que pueden estar alejadas del lugar de ataque. No toleran la luz, por lo que no suele haber orificios de salida en la madera. Sí que se pueden apreciar conductos de apariencia terrosa en las paredes de yeso o cal por donde suben suben, por lo que suele ser un método bueno para detectarlas. Atacan por igual a albura que a duramen. Un ataque por termitas suele ser devastador, ya que al exterior la madera puede dar la sensación de sana y por dentro puede estar destrozada. 

Viguetas con presencia de termitas aunque aparentemente en buen estado

Para la identificación ocular de los insectos que han producido el daño, nos solemos basar en las señales dejadas en la madera: serrín que producen, forma y dimensiones de los orificios, tipo y dirección de las galerías que forman, etc. Además, cada especie de madera está más predispuesta a un determinado ataque.

Presencia de detritus

Tal y como hemos hablado anteriormente, en el último proyecto acometimos una rehabilitación estructural en una vivienda con estructura horizontal en madera. En una primera inspección ocular, los inquilinos denotaron la presencia de orificios de carcoma normal. No obstante, en la inspección más a fondo que realizamos los técnicos, pudimos a preciar la presencia de estalactitas de detritus típicas de las termitas. Además, en las catas realizadas en el cielo raso se pudo apreciar pudrición parda en las cabezas de vigueta. Cuando se pincharon las vigas, el punzón reveló que por dentro las vigas estaban en algunas zonas huecas, obligando a apuntalar toda la estructura.

 
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CONTROL DE LA HUMEDAD Y LA PRESENCIA DE AGUA EN INTERVENCIONES ESTRUCTURALES

Cuando hablamos de corrosión de armaduras es importante tener en cuenta el factor desencadenante de esa corrosión. 

Como hemos hablado en anteriores entradas, la corrosión inducida por ataque de ion cloruro o la producida por la carbonatacion del hormigón produce efectos distintos en la armadura.

Pero una vez determinada la causa, se hace necesario conocer el factor que ha inducido esa corrosión. Como sabemos, la corrosión electroquímica necesita de un electrolito para que se produzca. Generalmente este electrolito suele ser la presencia de agua. 

Por ello, cuando se acomete una intervención de tipo estructural en un edificio, además de reparar los daños que se han producido, es necesario intervenir sobre el factor desencadenante de la lesión.

Este hecho se suele obviar cuando se producen intervenciones de tipo parcheo, sobre todo en intervenciones sobre frentes de forjado o balcones. La mayoría de las veces se actúa solo devolviendo la sección de hormigón y la pasivación perdida. Puede que se tenga suerte y, además, se utilicen productos y revestimientos hidrófugos o repelentes del agua.

El hormigón tiene por sí mismo un cierto grado de humedad en el interior de sus poros. Hormigón seco únicamente se puede encontrar en zonas determinadas ( zonas áridas o con una humedad relativa muy baja). Por ello, la Norma UNE-EN 1504 habla de principio de protección contra la penetración del agente agresivo (Principio 1) y control de humedad (Principio 2), porque no sólo hay que reducir o prevenir la entrada de agentes agresivos y agua, sino que es necesario un control del contenido de humedad en el interior del hormigón.

Por todo lo descrito anteriormente, hay que estudiar las causas y los factores desencadenantes de la corrosión. Una vez determinados, hay que proceder, además de intervenir en la estructura, actuar también en la causa que ha producido la presencia de agentes agresivos o de agua.

Grietas en viga producida por corrosion      (Foto propia)

En nuestra última intervención, se realizó una intervención de tipo parcheo en pilares y vigas de sótano. Era la tercera reparación efectuada en los últimos 10 años. Después de realizar los ensayos pertinentes y las catas, se pudo comprobar que la presencia de agua era debida a filtraciones en la zona superior al garaje.

Presencia de humedad en la terraza   

Por ello, fue necesario convencer a la propiedad que si quería un edificio durable, era imprescindible acometer una intervención en la impermeabilización de las zonas comunes. Fue, por tanto, necesario una actuación de demolición del pavimento a base de hormigón poroso y de la impermeabilización para, posteriormente, colocar una lámina doble de impermeabilización tipo PVC, con los geotextiles correspondientes y recolocar el hormigón poroso.

Posteriormente se acometió la intervención estructural y se protegió la estructura con un revestimiento adecuado.

Prueba de estanqueidad

 
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REHABILITACION DE EDIFICIO DE APARTAMENTOS EN PRIMERA LINEA DE PLAYA EN CULLERA

Dentro del trabajo de rehabilitación estructural de edificios, nos entró uno que era más que un reto. En efecto, era un edificio de apartamentos en el que las plantas bajas dedicadas a aparcamientos había sufrido un ataque por corrosión severa.

El edificio está ubicado en la playa del Faro de Cullera y dispone de un bloque de apartamentos en la parte superior con estructura metálica y otra zona de garajes en dos plantas con estructura de hormigón armado debajo del bloque habitacional.

Parte apuntalada. Fuente: foto propia

 La intervención resultó una tarea ardua y muy complicada. En un principio se dudó si tirarlo o rehabilitarlo, por lo menos la parte de los garajes que era la más afectada. Visto que el edificio por sus características no se podía demoler y volverlo a reconstruir, se planteó una intervención estructural importante. Se tuvo que apuntalar todo el forjado, los pilares y vigas, ya que como se aprecia en la imagen, estaba ya en un nivel 4 de corrosión. Las viguetas se hubieron que colocar una estructura metálica provisional para asegurar la terraza superior.

Vigueta. Fuente: foto propia

Las viguetas, en este caso, estaban bastante afectadas, con zonas en donde había saltado el recubrimiento y ni siquiera quedaba rastro de armadura.En muchos lugares no se podía ni plantear la sustitución funcional, debido a que no existía armado. Con lo que en estos casos se planteó la sustitución completa del forjado.

Pilar en junta. Fuente:foto propia

Los pilares, cuando se inspeccionó el edificio, presentaban desprendimientos de recubrimiento en un porcentaje alto de los mismos. En otros aparecía una grieta longitudinal marcando la posición de la armadura longitudinal. Cuando se realizaron las catas en los mismos, los resultados fueron que estaban carbonatados un profundidad en torno a 45-50 mm con lo que todo el recubrimiento de las armaduras estaban afectado. También los ensayos de ión cloruro fueron demoledores, ya que la presencia de cloruros quintuplicaba el umbral crítico.

Picado del pilar. Fuente:foto propia

Las reparaciones efectuadas consistieron primero en apuntalar bien la obra y los pilares para descalzarlos. Una vez descalzados, se procedía al saneamiento del hormigón carbonatado y a quitar la armadura afectada y sustituirla por una nueva, anclada a la cimentación y a la viga mediante esperas de armadura  con un solapo adecuado al cálculo, con un nuevo estribado cada 15 cm en cabeza y pie de pilar y 20 cm en el resto.

Demolicion de forjado. Fuente: propia

En cuanto a las vigas y viguetas, como se ha comentado antes, en las zonas donde se podía se realizó demolición de paños de forjado e intervención en vigas, mediante saneado de hormigón y reposición del armado perdido y estribado. En las zonas donde no se pudo demoler, se planteó el refuerzo de viguetas por la parte inferior.




El resultado de la intervención, con los problemas que aparecieron en obra y que se fueron solventando in situ, ha sido el devolver al edificio la funcionalidad y resistencia estructural que había perdido, con una frase que define muy bien  el trabajo: "Se ha resucitado un edificio abocado a la demolición"

Fachada. Fuente: Fotos propias

Pilar. Fuente: Fotos propias

Paño, pilar y viga. Fuente: fotos propias

 
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