Deterioro del hormigón armado por corrosión (oculto)
¿Deterioro del hormigón armado? Reparación con hidrodemolición.
El paso del tiempo afecta a todos los materiales, especialmente si se encuentran al aire libre o en contacto con medios agresivos.El uso del hormigón
armado moderno sólo tiene cien años de vida. Sin embargo, se ha visto que el porcentaje de estructuras
de hormigón armado que se corroe tras este tiempo es muy elevado,
aproximadamente del 80% y, aunque no tantas, existen muchas estructuras de
hormigón que se corroen antes de que transcurran 50 años. Estas son las palabras que Mª Carmen Andrade (doctora investigadora del CSIC) emplea siempre que tenemos la oportunidad de escucharla hablar del deterioro que sufre el hormigón. El problema real de este deterioro es la corrosión del armado. El hormigón es poroso como la piedra natural, y como ésta es atacado al ser permeable a los agresivos, que penetran en su interior, corroyendo su armadura.
Avance de la corrosión
El acero se oxida y este óxido ejerce una presión sobre el hormigón que termina provocándole fisuras y rompiéndolo. Se trata de un problema de compleja solución, que afecta a todo tipo de construcciones, desde viviendas particulares hasta grandes obras públicas como puentes y demás infraestructuras. Cuando aparece una estructura de hormigón corroída, el proceso pasa por
dictaminar hasta qué punto llega dicha corrosión y cuál es su causa para luego
proceder a repararlo. El primer problema es que
previamente es necesario calcular si la estructura va a ser segura durante el
proceso de reparación sin el material eliminado y luego recomponer la geometría de
la estructura con un material nuevo.
El mejor y más indicado método para reparar las estructuras deterioradas es la hidrodemolición, eliminando todo el material en mal estado gracias a ser un sistema selectivo, es decir, distingue entre hormigones sanos y enfermos gracias a la resistencia que opone el material. En el caso de hormigones enfermos, la resistencia es menor que la de los que se encuentran en buen estado, permitiéndonos acotar aquellas zonas en las que es necesario eliminar parte del material para posteriormente regenerarlo.
Hidrodemolición de las zonas corroídas
La
armadura del hormigón se encuentra como máximo a unos 5 cm de la superficie, por lo que habría que eliminar esta zona para reparar la estructura, limpiar el acero corroído y
por último rehacer la geometría con un material de reparación.
Resultado tras la hidrodemolición
Aunque una buena preparación del soporte es parte fundamental para evitar el nuevo deterioro de la estructura, también es cierto que hay que tratar la armadura para que la estructura no se siga corroyendo. Para ello, se emplean técnicas como la de
protección catódica o la extracción de cloruros en las que se aplican corrientes
eléctricas. El problema es que el propietario no suele aplicarlas debido a su elevado
coste, por lo que en determinados casos a los diez años de la reparación tradicional,
el 50% de las estructuras se vuelven a corroer.
No
existen materiales que no envejezcan, por lo que lo importante es que el proceso sea más
lento y por lo tanto la estructura más durable. El hormigón ha resultado ser muy durable pero su parte más débil es la
armadura de acero. La respuesta idónea a este problema sería tener un acero
inoxidable barato.
Acero inoxidable
Los fabricantes de acero en España aún no se han planteado la mejora de la
armadura. Siempre han sido los fabricantes de hormigón los que han invertido en
conseguir mejoras ya que es la parte que primero se ve deteriorada, aunque la
causa del deterioro venga provocada por el acero de su interior. En la actualidad
países como Japón ya están trabajando en mejorar los aceros.
Pasivado de armaduras
Mientras tanto, seguiremos reparando las estructuras de hormigón armado mediante hidrodemolición, siendo la manera más respetuosa con dicha estructura y sin provocar vibraciones a lo largo de la misma, hecho que derivaría en una nueva reparación por deslaminación de las nuevas capas aportadas al antiguo soporte o no garantizar el contacto hormigón-barra, no trabajando de manera solidaria y provocando las futuras fisuras que tan común es que aparezcan.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.com
Las herramientas submarinas se necesitan en muchas instancias, como puede ser en la reparación de puentes en sus pilas, en puertos, ya bien estén formados por cajones de hormigón como por pilas, etc.
Sin embargo este trabajo es laborioso y es necesario estudiar las distintas opciones que existen para su reparación.
En el Report de este mes queremos hablaros de la técnica del chorro de agua a presión con abrasivo para el corte de superficies no porosas como es el caso del metal, otra técnica posible de emplear cuando se trata de trabajos subacuáticos, competente al corte con hilo de diamante, y aplicado en Melbourne (Australia).
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es El equipo de HIDRODEMOLICIÓN
Las propiedades de durabilidad del hormigón armado se consiguen gracias a la acción protectora que el hormigón ejerce sobre el acero. Además de suponer una barrera física que dificulta la entrada de agentes agresivos, la elevada alcalinidad del hormigón desarrolla sobre el acero una capa pasiva que lo mantiene inalterado mientras no se modifiquen esas condiciones. La agresión de las sales marinas sobre el hormigón no es significativa, generalmente no llegan a causar degradación que inhabiliten la estructura, como sí ocurre con la corrosión de las armaduras en el hormigón armado por la acción de los cloruros del agua del mar. En este caso, el hormigón se dilata y se fractura, la sección del acero se reduce y pierde resistencia a la tracción y a la fatiga, generalizándose progresivamente el proceso corrosivo. En el caso que tratamos, el efecto del ambiente marino afectó a la losa superior de los cajones del puerto de Carboneras, siendo necesaria su reparación en la zona de los carriles sobre los que se deslizaban unas enormes grúas y la zona de juntas entre cajones. A continuación podéis ver la ejecución de dichos trabajos y la importancia de una buena reparación en estructuras tan importantes como son los puertos.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es El equipo de HIDRODEMOLICIÓN
Las nuevas exigencias de intermodalidad para ampliar las
alternativas de transporte y la demanda de mejores servicios hacen que se
construyan o se rehabiliten infraestructuras marítimas. Gran parte de las obras
marítimas se realizan en las zonas portuarias: construcción de muelles y
diques, inspección y reparación de los ya construidos, dragados…
Un gran número de
estructuras de las regiones costeras son soportadas sobre pilotes, comúnmente
hechos de hormigón o madera.
Con los años, las
estructuras cuyos cimientos tienen contacto directo con el medio marino están
sometidas a todo tipo de afectaciones debido a la severidad del entorno debido
al agua del mar, humedades y temperaturas altas, los ciclos seco/mojado, etc. Las
condiciones más severas son encontradas en zonas de carrera de mareas, donde se abarca la
porción del pilote entre los niveles de marea alta y baja. La alta
concentración de iones cloruro le permite al agua de mar penetrar y alcanzar al
acero aunque el hormigón sea de alta calidad.
Debido a que la armadura
afectada por la corrosión ocupa un volumen mayor, éste causa esfuerzos de
tensión en el hormigón que exceden por mucho la resistencia de tensión del
hormigón, dando lugar a agrietamientos y la aparición de fisuras.
Estas condiciones pueden
llevar a que los pilotes pierdan su capacidad estructural para las que fueron
diseñadas y pongan en riesgo la integridad de la estructura, ya que el
recubrimiento pasivo que normalmente protege el acero se destruye haciendo inevitable
la corrosión de la armadura, siendo necesaria su rehabilitación y su refuerzo.
También cabe recordar
que los elementos estructurales expuestos directamente al mar presentan materia
orgánica adherida que debe ser eliminada en su totalidad.
2. Reparación
Cuando se repara hormigón
bajo el agua, es esencial valorar el alcance de los desperfectos antes de
decidir el método de reparación. Este tipo de reparaciones debe realizarse al
detalle, pues las circunstancias de trabajo dificultan las labores de más de
ocho horas seguidas debido a las condiciones de marea y temporal.
En principio, los
trabajos de mejora se realizan de la misma manera que en tierra, es decir, el
hormigón dañado es eliminado para preparar el soporte y las armaduras oxidadas
se sanean con chorro de arena o de agua a alta presión o si dichas armaduras han perdido
mucha sección, restituirlas por otras.
Al igual que en las reparaciones en la superficie, la
reparación bajo el mar pretende devolver las propiedades técnicas
correspondientes, pero en este caso generalmente se procede a un aumento del
área en la sección transversal del elemento.
Ahora bien, ¿cómo se repara esto? En el caso de contar con
pilotes de profundidad considerable, el trabajo normalmente se encarga a buzos
expertos dotados de equipos especiales. Sin embargo, la vertiente profesional
del buceo comporta riesgos considerables, no sólo por el medio en el cual se
desarrolla la actividad (presión del medio acuático superior a la de la
superficie, agua a baja temperatura, presencia de fauna salvaje, etc), sino
también por los trabajos realizados dentro del agua (soldadura, montaje, etc),
con la consiguiente restricción de tiempo efectivo de trabajo por buceador y
día, ya que la descompresión a esas profundidades aumentan rápidamente con el
tiempo en el fondo.
A todo esto hay que añadir el trabajo lento y penoso al que
se enfrentan los buzos. La dificultad que entraña la reparación de los pilotes
de hormigón es la propia eliminación del hormigón para poder ser hormigonado de
nuevo, ya que al eliminar dicho hormigón se crea una neblina alrededor del tajo
impidiendo al buzo ver correctamente.
Sin embargo, existe
un método de reparación mucho más rápido y efectivo, la hidrodemolición.
Retirar el hormigón dañado bajo el agua con agua a
alta presión puede resultar extraño, y de hecho muy pocos conocen esta
posibilidad. La hidrodemolición emplea un chorro de agua a alta presión que penetra en el entramado poroso del hormigón generando una alta tensión interna que, aunque se pierda de forma rápida, provoca en la zona más cercana a la superficie estallidos de pequeñas partículas.
Con un sistema robotizado
y manejado por control remoto desde la superficie, es capaz de eliminar el hormigón del pilote con un único robot el equivalente a 10 buzos para realizar el mismo trabajo. Este hecho permite facilitar mucho el trabajo gracias a la rapidez de este sistema y sin ser peligroso para el operario.
Esta técnica no sólo puede ser empleada sobre pilotes verticales, sino también sobre pilotes inclinados debido al sistema de poleas empleado para subir y bajar la lanza sobre la superficie deseada.
Una vez limpia la superficie, observamos la gran calidad del trabajo obtenido, listo para ser reforzado y encamisado para hormigonar de nuevo, quedando una ejecución impecable y con las mismas características iniciales.
A continuación podéis ver un vídeo sobre las aplicaciones marinas que se pueden realizar con esta nueva técnica.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es
Continuamos con nuestra nueva sección Report. Esta vez hablaremos del tan conocido proyecto del nuevo puerto de Tánger-Med II.
Aunque históricamente Tánger posee un puerto asociado a su ciudad, en la actualidad se está produciendo el desarrollo de un gran puerto llamado TÁNGER-MED, situado a 40 km de la ciudad, y que se convertirá en el puerto más grande de África.
El puerto de Tanger-Med espera alcanzar su plena capacidad en 2015, para operar con 8 millones de contenedores, 7 millones de pasajeros, 700.000 camiones, dos millones de vehículos y 10 millones de toneladas de productos derivados del petróleo.
Su situación en el Estrecho de Gibraltar hace que el Puerto de Algeciras se convierta en un primer competidor y en su aliado, produciéndose en cruce de dos rutas marítimas muy importantes. Esta situación se ve potenciada, frente al resto de puertos africanos, por su proximidad con la Unión Europea (15 km escasos), lo que permitirá al nuevo puerto la posibilidad de atender un mercado de cientos de millones de consumidores de las zonas industriales y comerciales que se incluyen en el desarrollo del proyecto.
Gracias a TMBYS, sociedad impulsadora del nuevo puerto de Tánger, pudimos participar en la reparación que fue necesaria en los cajones hidráulicos.
En este report podrás saber qué tipo de intervención se realizó.
Recordaros que si queréis ver cómo afecta el ambiente marino al hormigón aquí puedes leer nuestro post sobre ello. Además podéis ver el vídeo de nuestra intervención.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es
Los océanos son y
van a seguir siendo un lugar muy importante para el desarrollo de la vida
humana en nuestro planeta. El hormigón se presenta como la respuesta más
sostenible y eficiente para la construcción de todo tipo de estructuras
marinas. Después de muchos años de experiencia, el hormigón se puede considerar
la solución con la mejor relación precio y sostenibilidad/durabilidad de todas
las probadas hasta fecha de hoy.
Sin embargo, el
hormigón en contacto con agua de mar sufre un deterioro complejo que combina
efectos químicos y físicos. Los iones que se difunden en el hormigón atacan los
productos de hidratación, facilitan la reacción álcali-agregado, la
cristalización de sales en la zona de mojado y secado, y la corrosión de
armaduras, mientras que también existen procesos puramente físicos como la
erosión de las olas y los objetos flotantes. Varios de estos procesos pueden
ocurrir en forma simultánea provocando un deterioro progresivo difícil de
evitar una vez iniciado y/o de reparar.
La concentración
de sales en el agua de mar resulta muy variable de acuerdo a la localización
geográfica, sin embargo la constitución y proporción relativa de los compuestos
resulta bastante similar. En zonas frías y templadas la concentración resulta
inferior a las zonas cálidas, siendo especialmente alta la concentración salina
en las costas bajas de alta evaporación.
Importancia
del problema
La agresión de
las sales marinas sobre el hormigón no es significativa, generalmente no llegan
a causar degradación que inhabiliten la estructura, como sí ocurre con la
corrosión de las armaduras en el hormigón armado por la acción de los cloruros
del agua del mar. En este caso, el hormigón se dilata y se fractura, la sección
del acero se reduce y pierde resistencia a la tracción y a la fatiga,
generalizándose progresivamente el proceso corrosivo.
En el hormigón
armado en contacto con agua de mar, los sulfatos y los cloruros de calcio,
magnesio y alcalinos, que se encuentran de forma inseparable, pueden penetrar
por porosidad, capilaridad, ósmosis y difusión. Los sulfatos atacan al hormigón
formando compuestos expansivos causantes de fisuración.
La fisuración
ocasionada por los sulfatos facilita la penetración de los cloruros y la
corrosión de la armadura. Los productos expansivos de la corrosión dan lugar a
pérdida de adherencia y la fisuración interna que se suma a la externa
producida por los sulfatos, incrementando y acelerando ambas acciones.
Por lo tanto, el
ambiente marino es muy agresivo para los materiales de construcción que se usan
habitualmente. La presión hidrostática y las temperaturas extremas aceleran los
procesos de deterioro en los materiales. Los grandes temporales de olas son
capaces de destruir/romper fuertes estructuras.
Tipología
estructural
En las
estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino, la duración tanto
del periodo de iniciación como del de propagación, y consecuentemente el riesgo
de corrosión, está condicionada por el tipo de ambiente marino en el que se
encuentra la estructura:
1) Zona
sumergida
El hormigón que se encuentra permanentemente sumergido por debajo de las
zonas de marea es capaz de proteger las armaduras, pues debido a la débil
concentración de oxígeno en el agua impide la actividad corrosiva del ion
cloruro, en el caso de haberse introducido hasta la armadura.
En algunos elementos sumergidos, que
sobresalen por encima de las zonas de marea alta (como ocurre en los pilotes)
se produce la corrosión en las zonas emergentes por efecto del fenómeno
denominado “macropilas”. Esto se debe al estado de humedad permanente del
hormigón que facilita la corrosión electrolítica. El mecanismo se inicia en la
zona de marea, en una sección de hormigón pobre en cemento (generalmente por
segregación), que bajo la acción del ion cloruro actúa como ánodo, y en la zona
sumergida se constituye el cátodo, con eventual despasivación del acero, sin
corroerse por la falta de oxígeno.
Fenómeno de la "macropila"
La penetración del agua tiene lugar inicialmente por succión capilar y se acelera en razón de la presión hidráulica, por lo que el agua penetra con sustancias disueltas como el cloro y sulfatos.
En estos casos, el comportamiento del hormigón a la corrosión se diferencia según la profundidad en que se encuentra. En las zonas más profundas, la permeabilidad del hormigón disminuye, pues se cierran los poros superficiales.
Material poroso impermeable Material
poroso permeable
Además, el crecimiento de
colonias marinas (incrustaciones) puede ser significativo en algunos tipos de
estructuras. El daño real del hormigón debido al crecimiento de organismos
marinos no es un problema habitual. No obstante, se ha constatado que las algas
pueden aumentar la velocidad de degradación del hormigón, debido posiblemente a
la acción de los ácidos orgánicos y sulfatos producidos en la descomposición de
la vegetación.
2) Zona de carrera de mareas
Comprende los elementos entre los niveles de marea alta y baja, donde el hormigón está permanentemente húmedo, debido a que la inmersión es cíclica en el lapso de un día.
Los poros se encuentran
saturados, pues, el tiempo de baja marea es reducido y no se produce la
desecación, lo que disminuye el peligro de corrosión, pues el hormigón absorbe agua más rápidamente que la pierde. En esta zona, el agua penetra por succión
capilar, transportando sustancias disueltas pero sin difusión de gases. En el
hormigón comprendido entre mareas, se pueden producir fisuras que adelanten la
corrosión, sea por golpes de impacto o por la acción de las olas.
3) Zona de salpicaduras
Se ubica por encima del nivel de la marea alta, propensa a la salpicadura de las olas. Presenta el riego de ciclos alternados de humedificación y secado, de acuerdo a las condiciones de temperatura y humedad del medio, que pueden afectar severamente al hormigón.
En el periodo húmedo, se produce el ingreso del ion cloruro por difusión. En el secado se elimina el agua en exceso, pero el hormigón retiene el cloro, y al repetirse el ciclo sucesivamente, el porcentaje ion cloruro resulta muy elevado.
En esta zona de abundante oxígeno, la corrosión por cloro puede darse conjuntamente con la corrosión por carbonatación.
4) Zona aérea
El hormigón no está en
contacto con el agua del mar, pero recibe las sales procedentes de la brisa
marina y la niebla salina. Puede comprender muchos kilómetros al interior de la
costa dependiendo de las características de los vientos dominantes.
Las construcciones de hormigón ubicadas en
el litoral o alrededores, son propensas a la corrosión por cloro en suspensión
en la atmósfera en forma de microscópicas gotas de agua de mar. En la niebla la
concentración salina de cloruros y sulfatos eventualmente puede ser mayor que
en el agua de mar, debido a la gran dispersión de las gotas y la evaporación
parcial de agua, es especial cuando la temperatura es alta y la humedad
relativa es baja.
En esta zona la corrosión produce fallas
características en el hormigón, como fisuras, grietas y desprendimientos del
revestimiento.
Actuaciones posibles Cualquiera que
sea el material de acabado con que se reviste un elemento estructural a flexión
(conteniendo hierro) en una situación de ambiente tan desfavorable, debería
estar sometido a una labor de inspección y de mantenimiento periódicos. Este
criterio no está en la línea con la forma actual de pensar por la que se supone
que la duración de los elementos constructivos es ilimitada y de que no
necesitan de cuidados posteriores a su puesta en obra.
Las obras
públicas no inspeccionadas habitualmente suelen alcanzar unos niveles de
deterioro importantes antes de ser denunciadas sus anomalías, ya que ello es
realizado por particulares que sólo se sensibilizan cuando el aspecto es
realmente ruinoso. Es por ello que en general no sea posible su reparación y
deba procederse a la reconstrucción del elemento. Sustituir el
hormigón contaminado por cloruros es el método de reparación más empleado.
Las
reparaciones de elementos afectados puntualmente se realizan mediante la
retirada del hormigón fisurado, saneo de armaduras (en el caso de que hayan
sido afectadas), preparación de la superficie y reconstrucción de la pieza
mediante productos de reposición.
Saneo con hidrodemolición
Ahí es donde entraría en funcionamiento la hidrodemolición.La hidrodemolición emplea un chorro de agua a alta presión que penetra en el entramado poroso del hormigón generando una alta tensión interna que, aunque se pierda de forma rápida, provoca en la zona más cercana a la superficie estallidos de pequeñas partículas.
Eliminación de organismos marinos con hidrodemolición
Esta técnica demuestra una de sus principales ventajas, la selectividad, ya que una vez calibrados los equipos, logramos extraer todo el hormigón débil o enfermo. Por tanto, realiza una “preselección” entre el hormigón de escasa resistencia y el fuertemente adherido. Por otra parte, al no tener efecto abrasivo no hay posibilidad de desgaste de las armaduras.
Una vez limpia la superficie, observamos la gran calidad del trabajo obtenido, pues tenemos: una superficie muy rugosa, sin fisuraciones, exenta de partículas sueltas, firme y sana. En resumen, un trabajo rápido y de alta calidad que nos ofrece un soporte excelente para recibir cualquier sistema de reparación. Aquí os mostramos un vídeo en diferentes estructuras donde hemos intervenido
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es El equipo de HIDRODEMOLICIÓN
