La importancia de los puentes en el desarrollo y en las
relaciones humanas ha sido el objetivo principal del impulso para el
conocimiento en la construcción y mantenimiento de dichas estructuras.
Todos sabemos las ventajas que tiene el uso del hormigón a
nivel arquitectónico, es por ello que se utilice en grandes cantidades debido a
sus cualidades estructurales y estéticas.
Los puentes confeccionados con hormigón armado están diseñados
para resistir cargas propias, sobrecargas y acciones del medio ambiente. Sin
embargo, con el paso del tiempo el material sufre alteraciones presentando una
serie de patologías de diferente intensidad e incidencia, lo cual obliga a
generar un mantenimiento regular y en muchos casos a reparaciones o refuerzos.
El deterioro de la estructura compromete tanto el aspecto estético como su
capacidad resistente, siendo posible incluso producir un colapso parcial o
total.
Existen dos factores fundamentales en el deterioro de las
estructuras de hormigón: uno de ellos es el efecto de la sal con la consecuente
corrosión de las armaduras producto de los cloruros, el otro es el exceso de
cargas aplicadas.
A nivel de estructura los principales problemas están enfocados
en accidentes y a la socavación de los cimientos.
Detección
La primera tarea dentro de un sistema de reparación será
realizar la inspección de obra para determinar el estado de servicio, en el que
habrá que:
- - Identificar
las causas que provocan o provocaron ese deterioro
- - Conocer
la dimensión del deterioro en cuanto a los efectos sobre las propiedades
físicas y mecánicas de los materiales así como delimitar las zonas a reparar.
- - Estudiar
la variación en el tiempo de las condiciones a las que está sujeta la obra.
Como resultado de esta investigación se tendrá un conocimiento
de las actuales características resistentes y funcionales de la estructura, por
lo que permitirá proponer una reparación de la misma.
Causas
Las patologías en las estructuras presentan manifestaciones externas
de las cuales se puede determinar su naturaleza, origen y fenómenos asociados,
y por lo tanto, estimar sus posibles consecuencias.
Los síntomas más comunes son: fisuras, eflorescencias, flechas
excesivas, manchas, corrosión de la armadura pasiva y de pretensado, oquedades
superficiales o segregación, creados por distintas causas provocadas por la
acción actuante, como:
a)
Ausencia o pérdida del recubrimiento en las armaduras.
b)
Impermeabilización incorrecta o carencia de ella.
c)
Hormigonado con temperaturas ambientales extremas.
d)
Vibrado insuficiente del hormigón.
e)
Mala calidad del hormigón.
f) Asientos
y/o deslizamientos en encofrados
g) Contaminación
de los áridos.
h) Depósito
de sales de deshielos.
i) Efectos
por presencias de microorganismos.
j) Deformaciones
impuestas
k) Fuego
l) Sobrecargas
m) Acciones
excepcionales y accidentales
n)
El mantenimiento y uso de la estructura
Principales patologías
En este post haremos una
síntesis de los diferentes daños o defectos que inciden en el deterioro de los
elementos de un puente por una sucesión de procesos que atentan contra la
durabilidad de la estructura.
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Daños típicos generados en puentes. Imagen perteneciente a
COMPOSAN
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De acuerdo con estudios estadísticos del Bureau Seguritas referenciados
por Calavera (1996) se ha encontrado que en Europa, según las etapas del
proceso constructivo, el 51% de los daños se presentan en la etapa de
ejecución, el 37% en la etapa de concepción y diseño del proyecto, y el 12%
durante el uso y mantenimiento.
Empezaremos enumerando cada una de estas manifestaciones patológicas con las que nos hemos encontrado y nos han solicitado ayuda para su posible reparación:
1) Grietas y fisuras
La formación de fisuras se debe a la deformación
provocada por la carga mecánica en una pieza de hormigón reforzado o pretensado,
y puede tener origen en muchos factores, tales como fisuras por deformación de
tensión o compresión (estado crítico de leve colapso); fisuras originadas por
esfuerzo cortante o torsión (que constituyen un estado crítico de leve
colapso); fisuras causadas por desplazamiento del hormigón; fisuras originadas
por contracción; fisuras causadas por deformación de longitud térmicas o higroscópicas;
fisuras provocadas por deficiencia en el posicionamiento de equipo de soporte y
detalles en las juntas.
Normalmente cualquier elemento de hormigón
armado es propenso a que presente fisuraciones bajo las cargas normales de
servicio, sin embargo, cuando el ancho de las fisuras producidas es grande
(mayor a 0.5 mm) se considera como una manifestación patológica y pueden
afectar el funcionamiento de la estructura.
2) Fisuras
por retracción
La
fisuración por retracción plástica ocurre mientras el hormigón está en estado
fresco, generalmente se presentan en superficies horizontales, con relación
superficie libre / volumen mayor a 3.50, entre la primera y las seis primeras
horas después, generando fisuras y microfisuras que se extienden rápidamente.
Generalmente
son fisuras de poco espesor (0.2 mm a 0.4 mm) y su longitud puede variar desde unos
cuantos centímetros hasta aproximadamente 1.5 metros. Comúnmente son fisuras en
forma de línea recta que no siguen un mismo patrón y no presentan ninguna
simetría.
3)
Coqueras
Alteración
sufrida por el hormigón definida por la presencia de oquedades superficiales
que quedan en el hormigón endurecido, evidenciando zonas vacías en las caras de
los elementos. Las coqueras son causadas generalmente por falta de vibrado, compactación
excesiva o deficiente, prácticas inapropiadas en la colocación del hormigón en
zonas con alta densidad de refuerzo, dosificaciones inadecuadas de mezclas de hormigón,
etc.
4)
Construcción
inadecuada de juntas frías
La continuidad entre hormigones en
diferentes etapas que no se tratan correctamente afectan directamente a la
durabilidad de la estructura. El diseño inadecuado de juntas o una mala construcción
de las mismas dan acceso libre a agentes agresivos como: sulfatos, cloruros,
carbonatos, etc, los cuales atacan directamente al hormigón o a las armaduras,
reduciendo la vida útil de la estructura.
1 5) Eflorescencias
Las eflorescencias consisten en el depósito de sales
que son lixiviadas fuera del hormigón, las
cuales se cristalizan después de la evaporación del agua que las transportó.
Ocurren frecuentemente en la superficie del hormigón cuando el agua tiene la
posibilidad de penetrar a través del material, en forma intermitente o
continua, o cuando se presentan procesos de humedecimiento y secado
alternadamente.
Las
eflorescencias en sí mismas no constituyen un problema de durabilidad de las
estructuras, sin embargo, además de afectar la estética, ocasionan un
incremento de la porosidad del hormigón y un aumento en la permeabilidad,
permitiendo que el hormigón sea más vulnerable a otras patologías que deterioran
la estructura.
1 6) Carbonatación
La carbonatación es la reacción que se
presenta entre el dióxido de carbono (CO2) del aire atmosférico o del suelo con
los componentes alcalinos del hormigón Ca(OH)2, generando carbonato de calcio
(CaCO3) y la disminución de la reserva alcalina del hormigón. La carbonatación
es un proceso que avanza lentamente pero de forma continua hacia dentro de la
superficie expuesta del hormigón, facilitando el proceso de corrosión de las
armaduras de las estructuras de hormigón y finalmente su mismo deterioro. La carbonatación
avanza más rápidamente cuando se tiene un contenido de humedad intermedio (40 a
70 % HR).
1 7) Corrosión
de la armadura
La corrosión de las armaduras es un proceso electroquímico
que causa la oxidación del acero de refuerzo en el concreto. Los factores que favorecen
el proceso de corrosión se relacionan con las características del hormigón, el
espesor del recubrimiento, la localización de la armadura y el medio ambiente
al cual está expuesta la estructura.
Los daños causados por el proceso de
corrosión de las armaduras generalmente se manifiestan a través de: fisuras en
el hormigón paralelas a la dirección del refuerzo, descascarillado y/o
desprendimiento del recubrimiento.
1 8) Daño provocado por la colisión de
vehículos y fuego
La colisión de un vehículo contra las estructuras del puente provoca
cargas extremas y elevadas difíciles de dimensionar, causando deformación aguda
y daños tales como el desprendimiento de la cubierta y la exposición de la
barra de acero reforzado, exigiendo un programa de protección para tales
reparaciones.
En las estructuras de hormigón reforzado y pretensado, el fuego produce una acción tremendamente
nociva. El calentamiento del material produce un aumento del volumen generando
enormes esfuerzos internos que provocan deformación del hormigón, grietas y
colapso del hormigón.
1 9) Socavación
Se conoce
como a la erosión causada por el agua o por materiales abrasivos transportados
por una corriente, la cual genera desgaste del hormigón y fallas de
estabilidad. Es típica de los estribos, pilas y cimentaciones.
1 10) Deterioro del hormigón pretensado
Los elementos del hormigón
pretensado también pueden sufrir con las acciones nocivas de diferentes
factores, como pueden ser: pérdida de adherencia entre el acero tensado y el
hormigón; relajación del acero pretensado; retracción del hormigón; corrosión
por deformación del hormigón bajo tensión del acero pretensado; deficiencia de
la barra de acero de refuerzo pasiva en el anclaje.
1 11) Fallo en apoyos y juntas deterioradas
Reparación
Cada vez es más común
encontrarse con estructuras deterioradas, lo cual exige una intervención, ya
sea demoliendo y reconstruyendo, cosa que ocurre en casos extremos, o reparando
o rehabilitando.
Con la reparación de los
puentes se obtiene un aumento o recuperación de la capacidad portante del
mismo, con lo que podrán llegar al final de la vida útil prevista. Pero esta
vida útil podrá ser alcanzada en el caso de que la elección en el sistema de
reparación sea el adecuado, ya que lo
que se pretende es buscar una mayor durabilidad, puesto que de nada sirve el empleo de los mejores materiales del mercado para la reconstrucción del mismo si no empezamos por una buena preparación de la superficie.
De esta manera, se debe retirar todo material dañado o
disgregado hasta obtener un material consistente, ya que de no hacerlo se
podría perjudicar la calidad de los materiales y de la reparación, como también
proceder a limpiar la armadura de posibles corrosiones y sin producir deterioro
en ellas. Esto, inevitablemente sólo se consigue con el chorro de agua a alta
presión.
La técnica de la hidrodemolición emplea agua
a alta presión para eliminar el hormigón en mal estado y sin afectar lo más
mínimo a las armaduras, puesto que no provoca vibraciones en la armadura, la
deja limpia de impurezas orgánicas o minerales y sin quitarle sección a la misma,
y entre otras cosas, no provoca fisuraciones en el resto de la estructura, por
lo que es una herramienta esencial en este tipo de intervenciones.
En los próximos post haremos hincapié en el tratamiento
de reparación que se dio en algunos de los ejemplos que os hemos comentado hoy.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.com
El equipo de HIDRODEM
