miércoles, 13 de agosto de 2014

FORJADOS DE VIGUETAS CERAMICAS. PROBLEMAS Y MANIFESTACIONES PATOLOGICAS

En las inspecciones e intervenciones estructurales llevadas a cabo en edificaciones de viviendas, con una antigüedad de las mismas en torno a 40-60 años, la aparición de forjados de viguetas cerámicas es un caso habitual. Esta tipología de forjados, muy común en la postguerra española, está muy asociada a viviendas bajo regímenes sociales o V.P.O. cuya calidad de construcción en muchos casos eran deficientes o no con la suficiencia necesaria a efectos de durabilidad. También muchas de las ampliaciones de viviendas unifamiliares o plurifamiliares sobre todo en zonas rurales disponen de este sistema de estructura horizontal.


  ¿Por qué se popularizó este tipo de forjados?

 La delicada situación por la que atravesó el pais en la postguerra, llevó al Estado a adoptar una economía de "subsistencia", con unas medidas muy restrictivas. Estas medidas reguladoras incidieron directamente en la industria de la construcción. La puesta en marcha del Plan de Reconstrucción Nacional y el Decreto 11/3/1941 sobre Restricciones de Hierro en la Edificación, supusieron un límite en el uso y consumo de algunos materiales de construcción. Paralelamente también se hicieron restricciones en cuanto al uso del cemento y, por ende, al hormigón armado. Todo esto produjo que para la realización y reconstrucción de viviendas, se tuviera un cupo de hierro y cemento muy bajo, sobre todo en zonas rurales y en el extraradio de las grandes ciudades.


Vigueta Ceramica
Por lo expuesto en el párrafo anterior, las viguetas cerámicas suponían un ahorro importante en el hormigón y el acero.

También el hecho de que no hubiera que encofrar todo el forjado, con el ahorro de material que eso suponía, fue lo que llevó a la proliferación de este tipo de soluciones. Los elementos cerámicos de las viguetas servían de encofrado mismo para el hormigón.

Incluso algunas veces se utilizaban los propios ladrillos huecos como viguetas, colocando las armaduras en el interior de las celdas, y rellenando las mismas con mortero u hormigón armado.




Pieza para realizar la vigueta
Existió sobre todo en época de postguerra, lo que se conocía en Valencia como forjado de "viguetas de violín"  que se formaba poniendo piezas cerámicas parecidas a los ladrillos una al lado de otra, dejando el hueco central libre en la parte inferior. En este hueco, se disponía la armadura y posteriormente, se rellenaba de hormigón armado. Para rellenarlo de hormigón armado, se ponia boca arriba, se hormigonaba, y cuando ya estaba duro se le daba la vuelta.


Otra forma de construcción de este tipo de forjados era diréctamente realizar las viguetas a pie de obra, con bloques cerámicos especiales, usando el canal que quedaba entre las piezas a modo de encofrado para verter el hormigón.




 Problemas y manifestaciones patológicas típicas

Picado de una vigueta por bajante
 Pero este tipo de viguetas, sobre todo por su concepción, lleva implícito una serie de problemas graves.
En efecto, el material cerámico con que se realizan los ladrillos y las viguetas es bastante permeable. Esto unido a que el cemento utilizado era de mala calidad y que la puesta en obra del mismo en los huecos fuera deficiente por la imposibilidad de vibrarlo, curarlo etc, hace que frente a la corrosión de las armaduras insertadas en este tipo de viguetas, la protección de las mismas sea deficiente
Como hemos publicado en anteriores posts, la presencia de humedad es la que posibilita la acción de la corrosión electroquímica, por ser el electrolito.



En el caso de esta tipología de forjados, con tanta porosidad, y en ambiente húmedo como pueden ser cocinas, baños, plantas bajas, cubiertas o terrazas es un caldo de cultivo muy importante para problemas estructurales por corrosión de armaduras. Muchas de las inspecciones de este tipo de estructura horizontal, han llevado a intervenciones importantes, ya que suelen estar en muy malas condiciones. En muchos casos, este tipo de intervenciones suelen llevar implícito el refuerzo estructural del forjado.



 Intervenciones en este tipo de forjados

Para poder realizar una reparación de estas viguetas, es necesario siempre llegar hasta la armadura, picando todo el mortero u hormigón circundante y sobre todo el revestimiento cerámico,actuando posteriormente como las reparaciones normales. Por lo que si se tiene que intervenir en edificaciones de la postguerra, es necesario realizar un examen exhaustivo de los forjados, y si, efectivamente se dispone de esta tipología de viguetas, estudiar las zonas húmedas, ya que en muchos casos, incluso ha desaparecido directamente la armadura por oxidación.



 Licencia Creative Commons
Patologia en Edificación por Jose Moreno se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

jueves, 13 de marzo de 2014

EL PROBLEMA DE LA OXIDACION EN LOS EDIFICIOS DE COSTA

Esta entrada es parte del artículo que realicé para la revista del Colegio de Administradores y que se publicará en el siguiente número.




Muchos de los edificios en la Costa tienen problemas por daños en sus estructuras. El artículo trata de ser un acercamiento a esos problemas, el por qué se producen y el tipo más común de daño que es el producido por la oxidación de la armadura dentro del hormigón. En este sentido y debido a la importancia de esta cuestión y al hecho de que vuelvan a aparecer daños en edificios ya intervenidos, vamos a dar unas nociones básicas de lo que pedir a una intervención estructural y al material utilizado.
  
INTRODUCCIÓN

Foto de Cullera
A menudo nos hemos encontrado con que cuando preguntamos a las personas que viven en los apartamentos de playa si han tenido reparaciones del tipo estructural, nos comentan apesadumbrados que no ha sido únicamente una intervención, sino que ha sufrido varias.
 Para la redacción de la tesis doctoral, he recorrido la Costa Valenciana, viendo que en muchas localidades con  turismo de playa, existen muchos edificios de segunda residencia afectados estructuralmente o con reparaciones recientes. En casos como en Tavernes de la Valldigna, la proporción puede rondar casi el 60 % y como hemos comentado en el párrafo anterior, muchos de ellos con varias intervenciones.


 
Pero, ¿por qué se produce este hecho?
En muchas ocasiones, la forma de construcción de las estructuras, sobre todo que no se cuidara mucho el tipo de hormigón usado y que estuviera muy expuesto a las condiciones climáticas adversas y a la presencia de agua, ha sido un caldo de cultivo para las manifestaciones patológicas. Pero además, en muchos de los casos estudiados, las reparaciones no han sido lo óptimas que deberían de haber sido.

En muchos casos como en Tavernes de la Valldigna, la proporción de edificios con alguna intervención ronda el 60 %

 Este artículo intenta dar unas nociones básicas de lo que hay que pedir a una reparación estructural para que se considere óptima y aunque estas dependen mucho de la forma de construcción del edificio y del daño que tienen, por lo menos minimizar la sensación que tienen los vecinos de que no se ha hecho correctamente.


¿CUALES SON LOS ATAQUES QUE SE PRODUCEN A LAS ESTRUCTURAS?

La mayoría de las intervenciones estructurales efectuadas en estos edificios, tiene que ver fundamentalmente con tres causas: Degradación del hormigón, Oxidación de las armaduras y Aluminosis.

En este artículo nos basaremos en la oxidación de las armaduras que es la causa más común de patología en los inmuebles estudiados en la Costa.

Armaduras oxidadas

Definimos la Oxidación como el efecto de pasar al estado óxido un tipo de metal. En este sentido, el metal puro no existe en la Naturaleza, siempre está combinado o en estado de óxido, con lo que este es su estado natural. Por lo que cualquier metal puro intentará migrar a ese estado natural, el de oxidado.

Como la misma palabra indica, oxidación viene de oxígeno. Para que exista oxidación, debe haber, por consiguiente, oxígeno.

 


Además, por química básica, es una reacción que necesita de un estado acuoso para producirse, con lo que la presencia de agua es otro factor para la oxidación. En general (sobre todo cuando se produce por ataque por cloruros) es un proceso denominado electroquímico.


Ataque por cloruros
Sabemos que la armadura está protegida tanto física como químicamente por el hormigón. Esa protección puede desaparecer por dos mecanismos de ataque:
  • Pérdida de protección del hormigón por la carbonatación del mismo.
  • Presencia de sales marinas (cloruros).
Estos son dos procesos diferentes, ya que uno ataca al hormigón (carbonatación) y otro ataca directamente a la armadura (cloruros). Con lo que evidentemente hay que saber qué tipo de proceso ha tenido lugar.


  


Hay que saber qué tipo de proceso de ataque ha tenido lugar en nuestra estructura
 
La oxidación de la armadura trae consigo una serie de problemas a la estructura que se resume en tres factores:
-          El óxido tiene más volumen que el acero, con lo que este aumento de volumen presiona al hormigón, haciendo que se agriete y se desprenda.
-          La armadura pierde sección, con lo que su capacidad de aguantar las cargas disminuye radicalmente
-          La adherencia armadura-hormigón se resiente con lo se puede despegar.


¿CUALES SON LOS FACTORES DEL HORMIGON QUE INFLUYEN EN LA DURABILIDAD

Los factores propios del hormigón que influyen en la durabilidad y en el retraso de la oxidación tienen que ver con la porosidad del mismo y la resistencia a la permeabilidad al agua y al oxígeno.

¿Y cuál es la causa de que vuelva a aparecer oxidación en zonas intervenidas?


Más que usar un mortero con un alto nivel de resistencia, hay que buscar que ese mortero impida la entrada de los agentes oxidantes

Para el tema de durabilidad del hormigón, más que usar un mortero con un alto nivel de resistencia, hay que buscar que ese mortero impida la entrada de los agentes oxidantes. En efecto, nuestros edificios y sobre todo los anteriores a la Normativa actual, se realizaron con hormigones con resistencias medio-bajas (entre 150 y 250 kg/m2) en comparación con las nuevas. Es evidente que cuanto mejor sea la resistencia, mejor será el hormigón, pero poner un hormigón muy resistente con otro de mucha menor resistencia no tiene mucho sentido. Por lo que tiene más interés a título de durabilidad que sea muy poco poroso y bastante impermeable al oxígeno, agua y cloruros.

Reparación mal efectuada
Pero, muchas veces se tiene que volver a reparar un edificio afectado en otras zonas que antes no estaban afectadas. Como es un proceso complejo, intentaremos resumirlo muy a grosso modo. Hemos hablado anteriormente de que la oxidación es un proceso electroquímico: se forma una diferencia eléctrica entre unas zonas y otras, lo que se conoce como pila. Esto hace que una zona se oxide y otra no. Si se protege una zona bastante y otra se deja sin protección y ya ha empezado el proceso de oxidación, éste se vuelve más rápido debido a esa diferencia de zonas, creando una pila con una capacidad mayor. Es por esto, por lo que muchas veces, actuar únicamente en una zona y dejar otra afectada sin tratar, hace que esta última acelere su oxidación.





LO QUE HAY QUE PEDIR A UNA INTERVENCIÓN ESTRUCTURAL.

Una intervención óptima de una estructura afectada por oxidación y, en general, a todas las reparaciones estructurales es la que cumple estos tres factores:

Una intervención estructural debe cumplir:
1) que tenga estabilidad y que aguante sin desprenderse,
2) que la solución sea eficaz y resistente
3) que sea durable.

En este sentido y antes de decantarse por un tipo de intervención, hay que saber qué tipo de ataque ha afectado a la estructura, ya que esto puede condicionar la misma como hemos visto anteriormente. Se deben realizar ensayos para determinar la carbonatación y su espesor y la presencia de sales y cloruros.
 
 Una vez conocido el tipo de ataque producido, es cuando hay que hacer un estudio de qué intervención realizar y su importancia. En este caso, el estudio debe de llevar tres fases: 

  • Estudio de las reparaciones a efectuar, la ubicación y el daño. Esto es importante, ya que la mayoría de los casos que hemos estudiado se han realizado intervenciones en fachada y en los zunchos de las mismas. Es necesario recordar que los zunchos son TAMBIEN elementos estructurales de hormigón, con lo que se les debe de tratar igual que a una viga.
  •  Refuerzos en el caso de que sea necesario. Muchas veces la oxidación ha producido grandes daños en las armaduras, o como en el caso de la carbonatación, también daños en el hormigón, bajando su resistencia, con lo que es necesario devolver esa resistencia al elemento.
  • Protección para mejorar la durabilidad.
Este último apartado suele ser el que no se tiene en cuenta en las intervenciones y es el que genera que muchas veces se deba reparar incluso la misma intervención. En este sentido, y para ataques como el de cloruros, muchas veces es necesario inspeccionar toda la estructura y aunque no se repare zonas, realizar una protección contra el acceso de ataques de las zonas expuestas es indispensable para un funcionamiento óptimo de la estructura.

En definitiva, para poder decir que una intervención ha sido realmente óptima y ajustada debe de haber seguido los pasos anteriormente descritos: 1º Ensayos, 2º Diagnóstico, 3º Tratamiento y 4º Protección para durabilidad, este último importante para que no se tenga que repetir una reparación en la zona ya intervenida.
Licencia Creative Commons
Patologia en Edificación por Jose Moreno se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

martes, 10 de diciembre de 2013

EFECTOS DE LA CORROSION EN EL HORMIGON ARMADO

Como hemos visto en anteriores entradas, los principales problemas que tiene el hormigón armado es la oxidación de las armaduras embebidas en el mismo, debido sobre todo a los dos efectos anteriormente descritos: la carbonatación del hormigón y la acción del ion cloruro.

En esta entrada vamos a analizar el por qué la corrosión del acero es tan perjudicial produciendo daños muy severos en las estructuras.

La corrosión tiene efectos sobre el hormigón, el acero y el sistema hormigón armado.

EFECTOS EN EL HORMIGÓN

Splitting recubrimiento
Caida de recubrimiento
 Según estudios realizados por diferentes autores, (Duffó, etc), el óxido formado depende bastante del ataque al que se ha visto sometida la armadura. En este sentido, y dependiendo de este tipo de óxidos generados, el volumen de los mismos puede ser incluso cinco veces más que el de la propia armadura.

Este aumento de volumen genera en el hormigón circundante tensiones radiales que someten a tracción al recubrimiento. Como es bien sabido, el hormigón a tracción se comporta bastante mal, con lo que estas tensiones generan que se sobrepase la resistencia a tracción del mismo. La consecuencia inmediata es la aparición de grietas y fisuras paralelas a la armadura. Si se sigue corroyendo la armadura y aumentando las tensiones radiales, se puede producir el desprendimiento del hormigón.

Muchas veces, al ser el proceso de corrosión bastante lento y si el hormigón es bastante poroso, se puede producir el efecto de que los productos de corrosión se difundan por dentro de los poros, sin causar fisuraciones y grietas que denoten corrosión.



Las manifestaciones de los daños en las estructuras dependen de varios factores:
a) La separación y el diámetro de las armaduras.
b) El recubrimiento, su espesor y ubicación.
c) La calidad del hormigón.
d) La ubicación de las armaduras (en esquina o central).
e) La forma de la estructura.

EFECTOS SOBRE EL ACERO

Armadura partida
Armadura de vigueta partida
 En la corrosión generalizada, se puede suponer que la capacidad mecánica de la armadura disminuye con la pérdida de sección de la misma. En cambio y como describen algunos autores (Cobo, etc) cuando existe la corrosión por picaduras, en estas se produce una concentración de tensiones en forma triaxial, fragilizando el acero.

Así mismo se produce por el efecto de la corrosión una bajada importante en la ductilidad del acero, ya que los productos de corrosión son más frágiles.

EFECTO SOBRE EL SISTEMA HORMIGÓN ARMADO
Como se sabe, las cargas y los esfuerzos se transmiten a la armadura desde el hormigón por el efecto de adherencia entre el acero y el hormigón. Con lo que es de vital importancia para la trasmisión de estos esfuerzos y en general para la capacidad portante de la estructura una buena adherencia.
En este sentido, la corrosión de las armaduras embebidas en el hormigón genera un descenso importante en esta adherencia, sobre todo en elementos que no disponen de estribos que sustenten el sistema.

¿Cómo actúa la corrosión de la armadura sobre este descenso de adherencia?. Pues por tres mecanismos:
1.- Se sabe que corrosión ligera del acero mejora la adherencia. Pero cuando ésta empieza a ser importante, los productos generados por la misma, se colocan entre el acero de las armaduras y el hormigón, con lo que no están en contacto, perdiendo la base de la adherencia.

2.- Las armaduras embebidas en el hormigón, salvo en edificios muy antiguos, suelen ser corrugadas (esto es, con resaltes o corrugas) para facilitar el acuñamiento del hormigón. Cuando se produce la corrosión, esta corrugas pierden bastante altura y sección, incluso desapareciendo, con lo que influye muy negativamente en la capacidad adherente de la armadura.

3.- Como hemos hablado anteriormente, el efecto de la presión radial por corrosión en el hormigón, hace que este se fisure y se agriete. Estas fisuras ya de por sí generan pérdida de adherencia.

Armadura atacada
Armadura



Licencia Creative Commons
Patologia en Edificación por Jose Moreno se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

jueves, 28 de noviembre de 2013

TIPOS DE CORROSION DE ARMADURAS


Todos sabemos que el hierro y el acero se "oxidan"...pero, ¿qué es exactamente la oxidación?.

La oxidación es un proceso de corrosión de un material por la presencia de oxígeno....y ¿qué es la corrosión?.

La corrosión se puede definir como el deterioro, con alteración del material y en muchos casos con destrucción del mismo por reacciones químicas o electro químicas con su entorno. A excepción de los metales nobles, los demás se encuentran en la Naturaleza en forma de compuestos (óxidos, hidróxidos, sulfatos , etc.). Estos compuestos son la fase de mínima energía de los metales.

Efectivamente, cuando los metales se extraen de los óxidos se cargan de energía, con lo que siempre tienden a la posición que tenga la mínima posible, en este caso los compuestos mencionados anteriormente. Es por esto, que los metales puros se suelen corroer.

Esta corrosión de los metales puede ser de varios tipos dependiendo del elemento corroído,  de la distribución de la misma y la posible existencia de tracción importantes. Repasando la bibliografía, hay muchísimas clasificaciones dependiendo de los autores y del nombre que hayan querido ponerle a las mismas.

Pero, ¿Por qué es importante conocer el tipo de corrosión? 

 


Es importante, sobre todo para saber las causas que han producido esa corrosión. No es lo mismo que se produzca por contacto directo entre metales, que por presencia de iones despasivantes, que por tensiones excesivas. Los técnicos debemos tener en cuenta este hecho para poder dar un tratamiento óptimo a esa patología, ya que aunque los tratamientos puedan ser en cierto modo parecidos, si no se corta el proceso de oxidación, el problema sigue estando ahí.

 
Como he dicho anteriormente, corrosión hay muchas dependiendo del tipo de material y de las causas, amén del autor que haga la clasificación. Del compendio de bibliografía sobre este asunto, se puede sacar esta clasificación:


Corrosion Generalizada en Viga. Foto Propia

Corrosión generalizada. También llamada uniforme, es cuando el ataque afecta a una gran superficie del material. Se da una pérdida de material equivalente en toda la superficie del metal corroído. La corrosión seca (sin presencia de agua) también es de este tipo. El ataque por carbonatación del hormigón suele llevar a este tipo de corrosión a la armadura (con presencia de oxígeno).

 



Corrosión galvánica. Debido a la presencia de dos metales que están en contacto eléctrico y en presencia de un electrolito, o el mismo material metálico con dos comportamientos distintos. Uno de ellos actuaría como cátodo (el más noble) y el otro actuaría como ánodo (el menos noble). Un ejemplo de este tipo de corrosión es la protección galvánica del acero (presencia de zinc que es menos noble que el acero) o la protección de pinturas metálicas.




Corrosion por picaduras. Foto Propia

Corrosión por picaduras, cuando el ataque es bastante localizado y se produce en una zona concreta, con la aparición de un punto que hace de ánodo y que al ser de dimensión mucho menor que el cátodo que sería toda la superficie, la velocidad de propagación de la corrosión es mayor que en la generalizada. Así mismo el ataque es profundo y se suelen formar cavidades. Un ejemplo de esta corrosión es el de ataque por ión cloruro en la zona próxima al mar.


   
   

corrosión por rendija
 Corrosión en rendija, se produce por la diferencia de concentración de oxígeno, debido a la aparición de alguna zona con concentración baja del mismo por ejemplo una rendija la zona de difícil acceso. Esta situación genera una diferencia de potencial entre la superficie y la ranura que ocasiona un aumento de la concentración de sal y ácido, con la consiguiente disminución del pH. Como vemos en la fotografía, esta corrosión es muy típica de tornillos y sistemas de sujeción embebidos en el hormigón, en donde hay zonas a las que el oxígeno le es muy difícil pasar.



 
Corrosión bajo tensión, cuando además del proceso corrosivo, existe una tensión mecánica elevada, con lo que una zona de la armadura tiene más trabajo que las demás, produciendo una diferencia de potencial. 

Corrosión-fatiga, es una derivación de la anterior, cuando coexisten la corrosión con una carga cíclica.

Otras formas de corrosión que nos da la bibliografía son: Corrosión intergranular, por cavitación, por fragilización por hidrógeno, erosión, agrietado, exfoliación, etc.



Licencia Creative Commons
Patologia en Edificación por Jose Moreno se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

martes, 5 de noviembre de 2013

PASIVACION DE LAS ARMADURAS

En la entrada anterior he comentado a grosso modo el concepto de la despasivación de la armadura como una pérdida de protección de las mismas frente a la corrosión.

Pero, ¿qué es en realidad el concepto de pasivación de las armaduras?.

En condiciones normales, el acero embebido en el hormigón tiene una doble protección. Por una parte está la protección física que corresponde al espesor del recubrimiento y que impide la entrada de agentes agresivos, y una protección química debido a que el hormigón tiene un pH entre 12-13 que lo hace básico.
Este estado definido como pasividad de las armaduras supone la formación de una capa de óxido continua sobre la superficie de las mismas que impide que el hierro contenido en la barra de acero se pueda seguir corroyendo, deteniendo el proceso de corrosión. Esta capa de óxido es de espesor muy pequeño, del orden de 100.000 Amstrong.

El proceso de formación de esta capa pasiva no está suficientemente esclarecido. Algunos autores (véase Kurtis et al, Metha, etc...) disponen que la capa pasivante es una combinación de Fe2O3 y Fe3O4, entremezclados con hidróxidos en diferentes estados de oxidación.

La principal característica de esta capa es que reduce la difusión del oxígeno e inhibe la disuloción anódica del acero, protegiéndolo contra la corrosión. Como dato a añadir para corroborar la protección es que la velocidad de corrosión (icorr) del acero en esta capa es del orden de 0,1 micras/año, prácticamente despreciable.

En el desarrollo de la corrosión de las armaduras de acero embebidas dentro del hormigón, el proceso anódico (en el ánodo, que es la zona de la armadura donde se produce la corrosión) no se puede producir hasta que la capa de óxido que le sirve de protección no se elimine. De ahí la importancia de que la armadura este en fase pasiva.


Pero, ¿por qué es importante que el hormigón tenga un pH básico?.




Esta pregunta nos introduce al concepto de Diagrama de Pourbaix.

El Diagrama de Pourbaix es un diagrama de equilibrio Incremento de potencial/ pH del medio, en el que el eje de las abcisas representa los valores de pH de una solución y el eje de coordenadas la diferencia de potencial de una pila. Determina la reacción espontánea según las condiciones ambientales, estableciendo la composición de los productos de corrosión a un potencial y a un pH determinado. Hay un diagrama de Pourbaix para cada material y siempre a temperatura constante.

La figura representa el diagrama de Pourbaix para el acero. En ella se pueden ver 4 zonas diferenciadas:
- Zona de Corrosion
- Zona de pasividad del acero
- Zona de inmunidad
- Zona de corrosión alcalina

Para el acero, el diagrama nos permite saber dependiendo de las condiciones de pH del hormigón y la diferencia de potencial entre la zona anódica y catódica de la armadura, si éste se encuentra todavía en zona de pasividad o se está corroyendo.


Por la información que nos dá este diagrama de Pourbaix, para que el acero embebido en el hormigón se corroa, debe de estar en un pH bajo menor de 10 para que se produzca la corrosión, de ahí que sea de vital importancia el estado básico del hormigón.
Licencia Creative Commons
Patologia en Edificación por Jose Moreno se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.