El hormigón, uno de los materiales más utilizados en la construcción de estructuras, es conocido por su durabilidad y resistencia. Sin embargo, el paso del tiempo y la exposición a determinados factores ocasionan diferentes patologías que comprometen su integridad.
Para evitar que estos daños progresen y afecten la seguridad estructural, es crucial detectar y tratar las patologías del hormigón a tiempo.
Tanto el hormigón como el hormigón armado se encuentran entre los principales elementos constructivos de las últimas décadas. Pero dependiendo del entorno, el uso, y si está reforzado con barras de hierro (armado), este material tiende a sufrir unas patologías u otras, como por ejemplo:
Por ello es importante conocer su origen, efectos y tratar de prevenirlas antes de que la lesión comprometa la seguridad de la estructura.
Las fisuras en el hormigón armado son uno de los problemas más comunes y preocupantes, y son el resultado de diversas causas, tanto internas como externas.
Por ejemplo, cuando el hormigón fresco pierde agua rápido por evaporación, ocurre una retracción plástica. Esto significa que el material se contrae antes de fraguar completamente, lo que causa fisuras.
Esto también ocurre con la reducción del volumen del hormigón causada por la pérdida de humedad con el paso del tiempo, fenómeno que se conoce como retracción por secado.
Si la estructura soporta cargas superiores a las previstas en el diseño puede experimentar fisuras por esfuerzos de tracción que el hormigón no es capaz de resistir por sí solo.
En climas fríos, el agua que penetra en el hormigón puede congelarse, expandiéndose y provocando fisuras en la estructura, proceso que se repite con cada ciclo de congelación y deshielo.
Reparación de fisuras en el hormigón
Para llevar a cabo las reparaciones en el hormigón, la fisura debe estar localizada y el origen que la ha provocado tiene que estar resuelto e inactivo.
Algunas de las técnicas de reparación más frecuentes son:
Es uno de los principales problemas de origen químico del hormigón armado, un proceso por el cual el dióxido de carbono (CO₂) del ambiente reacciona con el hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) presente en el hormigón, formando carbonato de calcio (CaCO₃).
El CO₂ penetra en el hormigón a través de fisuras o poros, reaccionando con el hidróxido de calcio y reduciendo el pH del hormigón desde 12-13 (aproximadamente) a valores cercanos a 9.
A medida que el pH disminuye, la capa pasivadora que protege las armaduras metálicas se destruye, lo que permite que el acero comience a corroerse. Esta corrosión genera productos expansivos que, a su vez, provocan desconchones, fracturas, pérdida de cohesión de la estructura y fisuras adicionales en el hormigón, agravando el problema.
Los factores causantes de la corrosión del acero son el oxígeno y la humedad. Cuantas más vías de penetración de humedad y oxígeno tengamos en el hormigón (como porosidad, fisuras, grietas…) más rápida e intensa será la oxidación del metal.
El problema principal es que al corroerse, las armaduras aumentan su volumen fracturando la estructura. Los tratamientos contra esta patología se centran, en su mayoría, en actuar antes de que la corrosión se haya iniciado, por ejemplo:
Si el hormigonado se ha efectuado de manera correcta, la carbonatación es un proceso lento que alcanzaría una penetración de 20 mm en unos 20 o 25 años.
En el caso de que las armaduras ya hayan iniciado el proceso de oxidación el estudio ha de ser más intenso y dependiendo del grado de afectación deberán tomarse medidas como:
La forma más común de diagnosticar carbonatación en este tipo de estructuras es mediante el test de fenolftaleína. La fenolftaleína es un compuesto químico que indica el nivel de pH de un material de modo que toma un color rosado si es superior a 9, indicando claramente donde hay carbonatación y donde no.
La carbonatación es una de las patologías más peligrosas, puesto que reduce considerablemente la capacidad estructural y puede llevar al colapso de la estructura.
La aluminosis es una patología asociada a la utilización de cemento aluminoso en la fabricación de hormigón. Este tipo de cemento se empleó de manera extensiva en España y otros países en la segunda mitad del siglo XX, especialmente en estructuras prefabricadas.
Es importante diferenciar entre:
El hormigón con cemento aluminoso se encuentra prohibido en la actualidad, pero entre 1950 y 1980, su uso fue muy popular. A raíz de varios hundimientos de estructuras, especialmente en el levante español, se documentó el proceso de degeneración que sufrían este tipo de cementos.
La aluminosis ocurre cuando se da lugar un proceso llamado conversión en la que el Aluminato Monocálcico Hidratado (ACH10) de forma hexagonal se convierte a una fase más estable como Aluminato Tricálcico Hidratado (AC3H6) en forma cúbica, que ocupa menos espacio y por consiguiente, genera más porosidad en la pasta.
En este proceso influyen directamente las condiciones de humedad, temperatura y composición del cemento en sus fases iniciales. El aumento de porosidad trae consigo una notable disminución de la resistencia mecánica del hormigón y una pérdida de adherencia con las armaduras.
Además, debido a esta porosidad el cemento con aluminosis es mucho más propenso a la carbonatación.
El cemento aluminoso surgió buscando un cemento que fuese resistente a los sulfatos, pero con el tiempo se comprobó que la alúmina producida en el proceso de hidratación tiende a transformarse en aluminato tricálcico que ocupa mucho menos espacio.
Para rehabilitar el hormigón es importante retirar el cemento aluminoso de las zonas afectadas y sustituirlo por hormigón normal. Es importante reparar las fisuras y las griegas y en casos avanzados se deben añadir refuerzos estructurales como vigas o columnas adicionales.
La aluminosis se puede prevenir evitando el uso de cementos aluminosos. Sin embargo, en construcciones existentes, la inspección regular y el uso de técnicas de diagnóstico no destructivo pueden detectar su presencia antes de que el daño estructural sea crítico.
La segregación y exudación son defectos en la mezcla y colocación del hormigón que pueden comprometer su homogeneidad y resistencia.
La segregación ocurre cuando los componentes del hormigón (cemento, agregados y agua) no permanecen uniformemente distribuidos durante la colocación. Esto da lugar a la separación de los materiales más pesados (agregados) de los más ligeros (agua y cemento). Esta segregación provoca una disminución de la resistencia, aparición de vacíos y fisuras, reduciendo la durabilidad.
Por su parte la exudación se produce cuando el agua de la mezcla asciende hacia la superficie, dejando una capa de agua en la parte superior del hormigón recién colocado. Esto genera una superficie débil y propensa a la fisuración.
Las superficies dañadas por exudación se pueden corregir aplicando capas de mortero fino y compacto y en casos de segregación severa, se puede optar por inyecciones de lechada o mortero para rellenar los vacíos.
El desgaste por abrasión es un proceso de deterioro en las superficies de hormigón debido a la fricción constante o a la exposición a cargas dinámicas. Este fenómeno se presenta en suelos industriales, pavimentos de carreteras, puentes y otras superficies sometidas a tráfico o uso intenso.
Las ruedas de vehículos pesados pueden desgastar las superficies de hormigón, especialmente en áreas de carga y descarga.
En entornos industriales, el movimiento continuo de maquinaria provoca un desgaste progresivo del material. El agua, polvo y otros contaminantes pueden aumentar la fricción sobre la superficie del hormigón, acelerando el desgaste.
Esto provoca una reducción de la resistencia superficial que afecta a la durabilidad de la estructura, además de crear una superficie rugosa y debilitada más propensa a fisuras y otros tipos de daños.
Para mejorar la resistencia del hormigón al desgaste se pueden emplear tratamientos superficiales y aditivos, así como capas protectoras o revestimientos de alta resistencia en zonas de alto tráfico.
La prevención es la mejor estrategia para evitar las patologías del hormigón. Algunos métodos clave para prevenir estos daños incluyen:
La detección temprana de patologías es crucial para evitar daños mayores en las estructuras de hormigón. Entre las técnicas más utilizadas para la evaluación y diagnóstico se encuentran los ensayos no destructivos (NDT) con técnicas como la ultrasonografía o el esclerómetro, herramientas útiles para evaluar la integridad del material sin causar daños adicionales a la estructura.
La termografía infrarroja, por su parte, permite detectar cambios en la temperatura superficial del hormigón, lo que puede indicar fisuras o zonas con humedad.
La monitorización estructural mediante sensores IoT es una tendencia en crecimiento en el ámbito de la ingeniería civil. Estos sensores permiten una monitorización continua de la estructura, detectando variaciones en tiempo real, como la deformación, vibración, humedad o cambios de temperatura. La información proporcionada por estos sensores es esencial para la toma de decisiones rápidas y precisas sobre el estado del hormigón.
Ante la creciente complejidad de las infraestructuras modernas y la necesidad de garantizar su durabilidad y seguridad, contar con una empresa especializada en ingeniería y monitorización estructuralcomo Ingenieros Asesores es fundamental. Una empresa con experiencia como la nuestra puede ofrecer un diagnóstico preciso y proponer soluciones de intervención adaptadas a cada tipo de patología.
Además, la integración de tecnologías avanzadas como sensores IoT permite una gestión proactiva de las estructuras. La monitorización continua no solo detecta problemas antes de que se conviertan en fallos estructurales, sino que también optimiza el mantenimiento preventivo, lo que reduce costes a largo plazo.
