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Patologías del hormigón: que son, tipos y cómo detectarlas a tiempo

Patologías del hormigón: que son, tipos y cómo detectarlas a tiempo

Desde que en 1854 William Boutland Wilkinson registró la patente de su sistema de construcción que consistía en forjados de cemento reforzados con hierro, con permiso de los franceses Monier y Lambot que pocos años antes ya empezaron a experimentar con ello, se consideró al hormigón armado la mejor técnica para la construcción de estructuras.

Un bloque de hormigón armado mostraba resistencia a la tracción y compresión, además de que el hormigón actuaba también de elemento protector de la armadura metálica. Aparentemente un conjunto con una larguísima vida útil.

Pero el paso de los años evidenció que la mezcla de áridos, cemento, agua y aditivos, dependiendo de sus composiciones, proporciones y en contacto con agentes externos interactúan de tal manera que propician la aparición de patologías del hormigón reducen la vida útil de una construcción.

Tipos de patologías del hormigón

Existen vario tipos de patologías del hormigón como pueden ser:

Fisuras

Ante todo debemos asimilar que es un hecho que las obras de hormigón armado se fisuran, aunque en la mayoría de los casos esta fisuración no compromete la resistencia de la estructura. Por tanto la reparación de fisuras atiende a motivos estéticos, funcionales o de durabilidad. Sobre todo de durabilidad ya que al aparecer una fisura aumenta el flujo de agentes externos como humedad o CO2 que favorecerán la aparición de otras patologías como la corrosión de armaduras o la carbonatación.

Para hacernos una idea de lo que estamos hablando podemos enumerar algunas técnicas de reparación de fisuras en función de su origen. Cabe reseñar también que debe de estar ya localizado y resuelto el origen de las fisuras y éstas deben de estar ya inactivas:

  • Inyección: Consiste en rellenar la fisura, en general, con resina epoxi o lechada.
  • Vaciado y sellado: Es la técnica más simple y común. Se vacía y agranda la cabeza de la fisura y se sella con el producto más adecuado en cada situación. Existen multitud para elegir en el mercado.
  • Junta y recubrimiento: Muy similar a la anterior pero buscando esta vez convertir la fisura en una junta controlada y estanca.
  • Junta con banda metálica: Se vacía la cabeza de la fisura y se recubre con una banda metálica que proporciona estanqueidad y permite ciertos movimientos transversales. Puede ir recubierta o no.
  • Grapado: Se cose la fisura con grapas metálicas. Con esto se refuerza la resistencia mecánica de la zona. También se rellena la fisura con lechada o mortero.
  • Cosido con bandas de fibra de carbono: En principio más fácil de ejecutar que el grapado tradicional y el efecto de cosido se extiende por una superficie mayor alrededor de la fisura.

Y también existen patologías del hormigón de origen químico como pueden ser la carbonatación o la aluminosis. Aun suponiendo que las fases de proyecto y ejecución se han desarrollado de manera óptima las patologías de origen químico pueden obligar a tener que realizar acciones de reparación o refuerzo en estructuras de hormigón armado de cierta edad.

La carbonatación

Es uno de los principales problemas del hormigón armado y se produce cuando el CO2 del ambiente reacciona con el hidróxido de calcio de la mezcla para formar carbonato de calcio. La consecuencia es la bajada del ph y la corrosión de las armaduras metálicas. Es entonces cuando los hidróxidos se combinan con el carbono y el ph baja a niveles inferiores de 9 convirtiendo el medio en ácido, eliminando la protección pasiva de las armaduras y favoreciendo el proceso de oxidación.

Al corroerse las armaduras éstas aumentan su volumen provocando desconchones, fracturas y pérdida de cohesión de la estructura. Esos otros factores causantes de la corrosión son el oxígeno y la humedad. Cuantas más vías de penetración de humedad y oxígeno tengamos en el hormigón (porosidad, fisuras, grietas…) más rápida e intensa será la oxidación del metal. El problema de la corrosión de las armaduras es que al hacerlo aumentan su volumen fracturando la estructura.

Así pues los tratamientos contra esta patología se centran en su mayoría en actuar sobre alguno de estos elementos. Los que se usan más comúnmente antes de que la corrosión haya iniciado son:

  • Inhibidores de corrosión que cumplan las características y requisitos necesarios para ser usados como aditivo en la pasta cementicia.
  • Pinturas anticarbonatación que evitan el descenso progresivo de la alcalinidad del hormigón. Algunas incluyen propiedades tapaporos o de puenteo de fisuras.
  • Tratamientos hidrófugos que aumentan la impermeabilidad del recubrimiento.
  • Realcalinización y extracción de cloruros que aumentan la durabilidad del hormigón volviendo a elevar el pH, aunque su efecto no es ni mucho menos permanente.

Sin embargo si el hormigonado se ha efectuado de manera correcta, es decir, evitando fisuras y grietas por tensión mecánica, buena dosificación del cemento, etc…; la carbonatación es un proceso lento que alcanzaría una penetración de 20mm 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 los saneamientos localizados, el refuerzo de la estructura o la demolición en el peor de los casos.

La forma más común de diagnosticar carbonatación en hormigón 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 aluminosis

Lo primero que debemos tener claro es que no es lo mismo tener un hormigón con cemento aluminoso (con alto contenido en alúmina) que un hormigón con aluminosis. Actualmente el cemento aluminoso sigue utilizándose en determinadas situaciones, aunque su uso en elementos estructurales está prohibido.

Entre los años 1950 y 1980 su uso fue muy popular en la construcción de edificios y fue con el paso del tiempo cuando a raíz de hundimientos en estructuras acaecidas especialmente en el levante español se documentó el proceso de degeneración que sufría este tipo de cementos.

La aluminosis ocurre cuando da lugar el 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 la conversión influyen directamente las condiciones de humedad, temperatura y composición del cemento en sus fases iniciales.

La principal consecuencia que fácilmente se deduce del proceso de conversión es que el aumento de porosidad trae consigo una disminución notable 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 se introdujo buscando un cemento que fuese resistente a los sulfatos. Además fragua rápido y también es refractario. 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 con lo que el cemento se vuelve muy poroso y pierde mucha resistencia con el consiguiente riesgo de fractura de la estructura.

La conversión del cemento aluminoso provoca que se desaten en él diversas patologías que afectan gravemente a su durabilidad.

El primer paso cuando existe una sospecha de que podemos estar frente a un hormigón con este problema es certificarlo. Al no existir un método infalible debemos combinar una serie de estudios como la investigación de la historia del edificio o estructura, la difracción por rayos X, ensayos con esclerómetro, determinación del contenido en óxido de aluminio, test de la oxina, identificación de sulfatos…

El tratamiento de la aluminosis comprende parte de las reparaciones y saneamientos que se han relatado en este artículo y otros que hemos dejado fuera. Dependiendo del grado de afectación podemos hablar de:

  • Refuerzo de la estructura para aumentar su resistencia y librar de esfuerzos a las zonas afectadas.
  • Intervenciones contra la carbonatación.
  • Saneamiento de armaduras con corrosión.
  • Reparación de fisuras y grietas.

Ataque del ión sulfato en forma de sales complejas

El problema de la formación de estas sales es que son expansivas, es decir, pueden aumentar su volumen en más de un 200%. Los síntomas de este proceso son desconchones y fracturas en las capas externas del hormigón.

Reacción árido-álcali

Nuevamente hablamos de una reacción expansiva que provoca fisuras en el hormigón. Se produce cuando la disolución alcalina acumulada en los poros del hormigón reacciona con los minerales silíceos de los áridos formando un gel que en contacto con el agua aumenta de volumen.

Más vale prevenir que curar: cómo prevenir estas patologías

Los errores acumulados en la fase de proyecto y la fase de construcción siguen siendo causa predominante de las patologías que pueden aparecer posteriormente en el material. El hormigón armado es resistente a la tracción y compresión, pero no inmune. La proporción de componentes en la mezcla ha de ser correcta dependiendo del lugar donde se sitúe la construcción para atender a sus condiciones ambientales, meteorológicas y de trabajo.

Es obvio entonces lo importante de un rápido diagnóstico e intervención correctiva para frenar la patología y aumentar la durabilidad del hormigón.

La falta de acierto en alguno o varios de estos factores facilita la aparición de grietas y fisuras en el material. Grietas y fisuras que más allá del defecto estético son una puerta de entrada a agentes externos que aceleran el proceso de destrucción. Las causas más comunes de la aparición de estos desperfectos son:

  • Cargas dinámicas o estáticas excesivas
  • Movimiento de la estructura por mal asentamiento
  • Demasiada proporción de agua
  • Demasiada proporción de cemento
  • Elevado calor de hidratación en el cemento
  • Ataques meteorológicos: Calor, frío, humedad, hielo-deshielo…
  • Ataques químicos: reacción con agentes ambientales

Salta a la vista que estamos ante un sinfín de patologías y en el mundo de la ingeniería no suele existir una solución única por lo que es esencial diseñar un plan individualizado para cada caso. Por eso en Ingenieros Asesores creemos que la mejor manera de aumentar la durabilidad de una construcción y evitar en la medida de lo posible la aparición de patologías es ya desde el momento de la ejecución de la obra con una buena supervisión. Recomendamos una intensiva supervisión y asesoramiento de los procesos de proyecto y ejecución de la obra o por otra parte un rápido diagnóstico e intervención correctiva para evitar que una estructura acumule un desgaste tal que desemboque en una demolición temprana preventiva o peor aún, causando un accidente.

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