REFUERZO DE PILARES DE HORMIGON ARMADO (II)

REFUERZO MEDIANTE RECRECIDO DE HORMIGON

El uso del recrecido de hormigón armado envolviendo total o parcialmente a un soporte como forma de refuerzo es uno de los más antiguos, económicos y eficaces que se conocen.

Este sistema consiste en adosar una camisa de hormigón armado sobre el soporte que se quiere reforzar. En cuanto al tipo de hormigón usado en el encamisado, podemos distinguir:

Encamisado con hormigón tradicional Se usa un hormigón normal para el recrecido, esto es, mediante encofrado y vertido del mismo. En este caso, se recomienda usar un tamaño máximo de árido reducido y mejorar la trabajabilidad. El espesor mínimo de la capa de hormigón adicional puede situarse en torno a los 10 cm, si bien con medios adecuados, se puede llegar a espesores menores, aunque las recomendaciones de la bibliografia dan un mínimo de 7 cm.

Foto cortesia de O. Caballero, arquitecto

Encamisado con hormigón proyectado. Se proyecta directamente mediante gunitado el hormigón sobre la ferralla. Este sistema tiene excelentes propiedades de adherencia y resistencia. Con las nuevas técnicas de gunitado, el espesor del recrecido puede reducirse considerablemente hasta los 4-5 cm (no se recomienda para pilares espesores menores).

La transmisión de las cargas al refuerzo se produce mediante transmisión directa desde el forjado al recrecido y por transmisión por tensiones rasantes en la interfaz entre hormigones. Por lo que la unión entre hormigones en este tipo de refuerzo, es esencial para su buen funcionamiento. En efecto, como una parte de la carga aplicada se transmite al refuerzo mediante tensiones rasantes, para asegurar una adecuada transmisión de cargas, será preciso cuidar al máximo las condiciones de contacto existente entre el soporte de hormigón y el refuerzo. En ocasiones puede ser necesario aumentar o asegurar la adherencia entre el hormigón antiguo y el nuevo mediante el empleo de adhesivos, tipo resina epoxi, lechada o morteros de base cementicia. En este caso, si se realiza este puente de unión, hay que prestar atención al efecto barrera al paso de vapor de agua de los productos como las resinas epoxi.

Foto cortesia O.Caballero

La forma de puesta en obra es mediante el saneado de la superficie del soporte a reforzar (ya que se mejora la adherencia). Es conveniente el descarnado de las esquinas en el caso de pilares rectangulares para  evitar concentraciones de esfuerzo rasante en las mismas. Seguidamente se dispone el montaje de las armaduras, convenientemente ancladas o en cimentación o en la estructura horizontal. El efecto zunchado como se ha comentado en la anterior entrada es importante, con lo que los estribos juegan un papel fundamental en el refuerzo mediante este sistema. Posteriormente se hormigona el recrecido por alguna de las dos técnicas descritas anteriormente.



Hay que tener en cuenta en el diseño del recrecido si se dimensiona para que entre en carga cuando se deforme el elemento, es decir, para acciones que no estén presentes en el momento de la ejecución del refuerzo o que entre en carga desde un primer momento. En este caso es importante descargar completamente el soporte. No obstante siempre es recomendable una descarga del elemento a reforzar.

Foto Cortesia de O. Caballero

Es recomendable que el espesor del recrecido sea inferior a 1/3 del espesor del hormigón existente. En efecto el boletín CEB número 162 dispone que el espesor no sobrepase ese tercio.

En función de condicionantes de tipo constructivo, puede ser necesario el uso de mortero en vez de hormigón, si bien el primero presenta una mayor retracción, con lo que hay que tener mucho cuidado. Es por eso que se suele utilizar morteros especiales de baja retracción.

Las ventajas de este sistema son:
- Menor coste económico
- Sistema sencillo de ejecución en comparación con otros sistemas.
- La mano de obra no requiere un alto nivel de cualificación, si bien es conveniente que sea ejecutada por personal con cierta experiencia en la ejecución de obras de rehabilitación, cuidando los detalles y sobre todo la unión entre hormigones.
- Comportamiento satisfactorio, ya que la transmisión de cargas, si está bien ejecutado, es bastante óptima.

Los inconvenientes:
- Incremento de las dimensiones y del espacio necesario, por lo que muchas veces no es viable.
- No se puede poner en carga todo el soporte hasta que el hormigón no alcance su resistencia de cálculo.
- La rigidez del soporte aumenta, con lo que se puede producir una modificación de esfuerzos en la estructura.
- Posible incremento del esfuerzo cortante debido a sismos.

 
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REFUERZO DE PILARES DE HORMIGON ARMADO (I)

En esta entrada y posteriores vamos a dar una serie de pinceladas a los refuerzos más usuales utilizados para pilares de hormigón armado.

Como se ha dicho en anteriores artículos, es importante delimitar sobre todo las diferencias entre reparación, refuerzo y protección, ya que evidentemente, no son lo mismo. Muchas veces estos vocablos son utilizados de forma incorrecta, ya que se habla de reparación cuando es en realidad un refuerzo y viceversa.

En este sentido, cuando hablamos de refuerzo, se refiere al incremento de la capacidad portante de un elemento. Normalmente, se realiza cuando un elemento de hormigón tiene una capacidad resistente inferior a la necesaria, bien sea a la especificada en proyecto, cuando ha perdido esa capacidad o cuando por reforma se quiere aumentar la misma.

No es la idea de esta entrada, meterse de lleno en explicar técnicamente ni en desarrollar cada tipología en el plano más experto, sino en describir su comportamiento, y las ventajas e inconvenientes de uno u otro sistema.

Los refuerzos más utilizados en España y en general en el resto del mundo son:
a) Refuerzo mediante materiales compuestos (FRP), que consiste en envolver al soporte original mediante una material formado por fibras de carbono, vidrio o aramida.
b) Encamisados de hormigón armado, que como su nombre indica es dotar al hormigón original de una envoltura nueva de hormigón armado
c) Refuerzos con encamisados metálicos. En este caso se usan elementos metálicos para realizar la envoltura.

Refuerzo encamisado pletina

Actualmente, la técnica de refuerzo estructural mediante encamisados metálicos del tipo angulares y presillas es la más utilizada en España. Aunque muchos técnicos prefieren el recrecido de hormigón, se usan los recrecidos metálicos debido a los problemas de espacio que generan esos recrecidos de hormigón armado.

Un aspecto importante en el caso de refuerzos de soportes de hormigón armado es la transmisión de esfuerzos. En efecto, el comportamiento del nudo viga-soporte, dependiendo de los refuerzos a utilizar varía de uno a otro. Muchos autores que se han estudiado postulan que para el cálculo del refuerzo, sobre todo si éste es mediante encamisado metálico o de hormigón armado, no se considere la resistencia a los esfuerzos del soporte a reforzar, aunque esto signifique el sobredimensionamiento de la solución.

En general cuando hablamos de recrecidos, si se quiere garantizar el correcto funcionamiento del refuerzo, también se deben recrecer todos los soportes que queden por debajo del afectado y en toda la altura del soporte. Es recomendable también, recrecer el inmediatamente superior, o considerar la posible excentricidad de las cargas que transmiten el refuerzo y el posible esfuerzo de punzonamiento en la estructura horizontal.


REFUERZOS MEDIANTE MATERIALES COMPUESTOS (FRP)

Empezamos con el refuerzo mediante FRP porque, aunque es el menos usado, si que es el más estudiado en la bibliografía.

Dentro de los materiales que se suelen emplear para fabricar el FRP, destacan las fibras de vidrio, aramida y carbono, siendo estas últimas las más empleadas debido a sus mejores propiedades mecánicas.
La técncia utilizada consiste en envolver el soporte a reforzar, mediante FRP, pegado con resina de tipo epoxi. Esta envoltura, y por el efecto de Poisson, produce un efecto de confinamiento del soporte que lo hace más resistente a la compresión. El efecto de Poisson, muy a grosso modo, consiste en que si se aplica una fuerza de compresión a un material, éste tiende a deformarse y agrandarse en la dirección perpendicular al esfuerzo. Si se consigue confinar este material, la resistencia a esa compresión aumenta, ya que no permite la expansión lateral. Lo que se conoce como compresión triaxial.

Este efecto de confinamiento, además, le dota al soporte de una ductilidad mucho mayor, con lo que este comportamiento es ideal cuando se quiere reforzar a sismo un soporte.

Detalle de pilar reforzado

El comportamiento de este sistema para soportes de sección circular es bastante óptimo. En cambio, cuando el soporte presenta una sección en forma cuadrangular o rectangular, el confinamiento pierde eficacia. En efecto, aunque no entremos de lleno en la explicación del fenómeno, se han dado muchos estudios acerca de este hecho, que es debido a que por la propia sección del pilar, solamente una parte del voumen de hormigón se encuentra confinado. Por lo que se recomienda redondear ,mediante picado, las esquinas del soporte. Aún así, se sigue produciendo una concentración de esfuerzos en las esquinas del pilar con respecto al centro de las caras.


Las ventajas de este sistema son:
- Poco peso, lo que conlleva a una rápida ejecución del mismo.
- Eliminación de andamios.
- Materiales estables frente a la corrosión, con lo que tienen un buen comportamiento con relación a la   durabilidad
- Módulo de elasticidad y límite elástico elevados, con lo que disponen de gran capacidad de deformación.
- No alteran las dimensiones iniciales del elemento reforzado con lo que no se aumenta prácticamente las dimensiones del pilar.

Los inconvenientes son:
- Necesidad de protección frente al fuego (por la presencia de las resinas epoxi).
- Eficacia reducida cuando los soportes tienen sección cuadrada o rectangular
- Precio elevado con respecto a los otros sistemas.
- Son materiales sin deformación plástica.


 
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PROBLEMAS DE CORROSION POR PRESENCIA DE CLORUROS

Como hemos comentado en anteriores entradas al blog, el ataque por ión cloruro, suele ser de más importancia en cuanto a los daños que la corrosión generalizada producida por la carbonatación del hormigón. En efecto, el ataque por ión cloruro puede resultar devastador para las estructuras de hormigón armado.

En este sentido, en esta entrada voy a poner un ejemplo de ataque severo por corrosión de armaduras debidas a la presencia de ión cloruro.
Es una obra cerca de la playa, que en su momento se realizaron varias intervenciones de parcheo, pero que no contuvieron la degradación que sufría la estructura, hasta que llegó a nuestras manos y resolvimos hacer una intervención general.

En una primera inspección ocular, los pilares denotaban al exterior un cierto grado de ataque, con fisuras longitudinales siguiendo la armadura en algunos, aunque a simple vista no parecía un ataque muy grave. No obstante, y después de comprobar con un ensayo, la presencia muy grande del ión cloruro, en torno a 0,6-0,8 en peso de cemento, se decidió realizar las pertinentes catas para ver el estado de la armadura, antes de presentar un proyecto.

Picadura en pilar

Efectivamente y como se ve en la fotografía, el armado estaba severamente castigado con múltiples picaduras, que habían provocado una mordida al redondo, llevándose prácticamente la mitad de la sección.

Cabe añadir, que justo en este pilar, esta patología se había traducido en una manifestación al exterior del tipo fisura ni grieta, con lo que una simple inspección ocular no la hubiera detectado.

Pilar con armado seccionado

Se propuso la intervención estructural completa, sobre todo en las zonas más expuestas al ambiente marino, como es el caso de los pilares en fachada y la segunda crujía, también afectada por la presencia de ión cloruro y el apuntalamiento general.

En otro pilar expuesto, como se ve en la fotografia, la armadura había sido completamente seccionada, con lo que cuando se abrío el pilar, quitando el recubrimiento, el propio operario pudo quitar la armadura con la mano. En este caso, sí que se había trasmitido al exterior grietas siguiendo la dirección de la armadura. Antes se apuntaló convenientemente este pilar en toda la altura.







Los estribos en algunos casos, habían literalmente desaparecido completamente. Como se aprecian en las fotografias, estaban muy afectados.






La intervención fue una tarea ardua y complicada. No obstante y como un resumen muy somero, esta radicó en un completo rearmado del pilar mediante encamisados de hormigón y mortero de reparación tipo R3 - ya que el hormigón antiguo era un H-15-, sustituyendo la armadura afectada por otra y sobre todo, en el zunchado de los pilares mediante la colocación de estribos, para mejorar su comportamiento a compresión. Para que entrara en carga el encamisado (que suele ser el problema mayor en este tipo de intervenciones) se  realizó un puente de unión entre hormigón antiguo y el nuevo.
Se realizó un control exhaustivo sobre todo de la permeabilidad de la zona reparada, para no permitir el paso de los agentes agresivos. Así mismo se le dotó de una protección directa a la estructura mediante una imprimación y una indirecta, mediante el control del acceso a la estructura de la atmósfera marina.

 
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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.



 
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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.

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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

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 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

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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.

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