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Patologías del hormigón: qué son, tipos y cómo prevenirlas a tiempo

Patologías del hormigón: qué son, tipos y cómo prevenirlas a tiempo

En 1854, William Boutland Wilkinson registró, con permiso de los franceses Monier y Lambot, la patente de su sistema de construcción de forjados de cemento reforzados con hierro. Hoy lo conocemos como hormigón armado y es una de las mejores técnicas para la construcción de estructuras.

El paso de los años evidenció que la mezcla de: cemento, áridos, agua y aditivos, dependiendo de sus composiciones, propiedades y en contacto con ciertos agentes externos, interactuaban de tal forma que propiciaban la aparición de patologías en el hormigón, reduciendo su vida útil.

Tipos de patologías del hormigón

El hormigón armado muestra resistencia a la tracción y la compresión, y además, el hormigón actúa como elemento protector de la armadura metálica. Aparentemente un conjunto con una larga vida útil. Aunque, como veremos existen varios tipos de patologías del hormigón, como por ejemplo las siguientes:

Fisuras en el hormigón armado

Debemos asimilar que las fisuras en el hormigón armado son un hecho, aunque la mayoría de ellas no comprometen la resistencia de la estructura.

Por lo general, la reparación de estas fisuras atiende a motivos estéticos, funcionales o de durabilidad. Sobre todo la durabilidad, ya que al aparecer la fisura aumente el flujo de agentes externos que favorecen la aparición de otras patologías, como: la la corrosión de armaduras o la carbonatación.

A continuación enumeramos algunas de las técnicas de reparación de fisuras en función de su origen. Para llevar a cabo estas reparaciones, la fisura debe esta localizada, y resuelto e inactivo el origen que la ha provocado.

  • Inyección: Consiste en rellenar la fisura, en general, con resina epoxi o lechada.
  • Vaciado y sellado: La técnica más sencilla 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.

La carbonatación

Es uno de los principales problemas de origen químico 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. 

Como consecuencia se produce una 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 aumentan su volumen provocando:

  • Desconchones
  • Fracturas
  • 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 (como 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. 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 se 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.

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:

  • Saneamientos localizados
  • Refuerzo de la estructura
  • Demolición, en el peor de los casos.

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 aluminosis

Lo primero que debemos tener claro es que no es lo mismo tener: 

  • Hormigón con cemento aluminoso: Hormigón con alto contenido en alúmina.
  • Hormigón con aluminosis: Hormigón que sufre patologías de origen químico.

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. 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.

Cuando existe la sospecha de que podemos estar frente a un hormigón con este problema es certificarlo. 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,

Patologías en el hormigón: ¿cómo prevenirlas?

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 en las estructuras de hormigón armado 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 de elementos estructurales y en el mundo de la ingeniería no suele existir una solución única para ellos, por lo que es esencial diseñar un plan individualizado para cada caso. Como 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. 

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