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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD EXPERIMENTAL POLITECNICO DE MARACAIBO PROGRAMA NACIONAL DE FORMACION EN CONSTRUCCION CIVIL

MANTENIMIENTO EN OBRAS CIVILES II MANTENIMIENTO EN OBRAS HIDRAULICAS

AUTORES: SECCIÓN 241-2 ESPECIALIDAD: INGENIERÍA CIVIL CARMEN LEAL C.I.: 5.061.329 LADYS GONZÁLEZ C.I.: 7.979.385 VIOLETA PÉREZ C.I.: 12.802.445 LINAYDA DORANTE C.I.: 13.000.980 ALISE PARRA C.I. 15.944.351 JORGUÍN PÉREZ C.I.: 17.087.760 MARACAIBO, ENERO 2012.

INDICE GENERAL MANTENIMIENTO EN OBRAS HIDRAULICAS 1.- PATOLOGIA DEL PROYECTO 1.1.- ERRORE DE CONCEPCION 1.2.- CALCULOS Y DETALLES CONSTRUCTIVOS DEL PROYECTO 2.- PATOLOGIA DE EJECUCION 2.1.- DETECCION DE DAÑOS PRODUCIDOS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO 2.2.- CAUSAS DE DAÑOS 2.3.- ACCIONES Y EFECTOS DE LA CORROSION 3.- MANTENIMIENTO 3.1.- PLANIFICACION DE TRABAJOS DE MANTENIMIENTO 3.2.- MANUALES DE MANTENIMIENTOS 3.3.- MANEJO DE EMERGENCIAS POR DAÑOS

1.- PATOLOGIA DEL PROYECTO La tipología del proyecto según su impacto ambiental, presenta la siguiente clasificación general donde hay una asociación entre el tipo de obra y la magnitud de sus impactos. Debe tenerse en cuenta que los impactos dependen, además, de la oferta ambiental del entorno en el que se desarrolla la obra y la tecnología utilizada en el proceso constructivo. En cualquier tipo de proyecto, y aunque no se requiera licencia ambiental, es importante lograr una planeación previa de la gestión ambiental, atendiendo sus singularidades.

Proyectos Tipo I: Son proyectos que se consideran de alto impacto ambiental por causar deterioro o alteración a los recursos naturales, al ambiente o al paisaje. Algunos de estos proyectos podrán requerir licencia ambiental según las normas vigentes. Se consideran proyectos tipo I, entre otros: _

Construcción y ampliación de vías como viaductos, autopistas urbanas y

vías arterias principales. _ Construcción de elementos del sistema integrado de transporte masivo. _ Construcción de obras y equipamiento de alcance metropolitano. _ Construcción de intercambios viales a nivel o desnivel. _ Canalizaciones con longitudes mayores a 400 metros. Construcción de terminales de buses. _ Construcción de obras como complejos habitacionales de más de 300 unidades, parques de bodegas, centros industriales, comerciales o de servicios, con un área construida total superior a 2 000 m2 y/o que impliquen la tala de más de 50 árboles mayores de 1 metro a la altura del pecho y/o un movimiento de tierra de más de 50 000 m3 .

_ Cualquier construcción que genere inestabilidad de laderas o incremente riesgos de avenidas torrenciales. _ Cualquier construcción cuya ejecución se extienda en el tiempo por más de 6 meses Proyectos tipo II: Proyectos de impacto moderado cuya afectación no trasciende el área de influencia directa. Se consideran proyectos Tipo II, entre otros: _ Adecuación y mantenimiento de elementos del sistema integrado de transporte masivo. _ Construcción de puentes peatonales, plazas, plazoletas, parques, senderos lineales, senderos ecológicos, vías peatonales y zonas de esparcimiento, recreación y de uso comunitario. _ Construcción de escenarios deportivos, placas polideportivas y canchas de alcance zonal. _ Construcción de ciclorrutas y alamedas. _ Construcción, restauración o mantenimiento de edificios públicos cuya destinación es diferente a vivienda de interés social. Construcción de vías arterias menores y vías colectoras, mantenimiento de autopistas urbanas y vías arterias principales; construcción o mantenimiento de andenes, cordones y separadores viales; mantenimiento de puentes vehiculares e intercambio de vías a nivel o desnivel. _ Construcción de estructuras de contención y estabilización de taludes en zonas inestables y orillas de quebradas.

_ Construcción o mantenimiento de box coulvert, acueductos, alcantarillados y demás obras de drenaje de aguas corrientes o de aguas lluvias y de escorrentía. _ Cualquier obra lineal que implique rotura de pavimentos. _ Construcción de obras como complejos habitacionales, parques de bodegas, centros industriales, comerciales o de servicios, con un área construida entre 300 y 2 000 m2, donde no se talen más de 50 árboles ni se hagan movimientos de tierra de más de 50 000m3 . Proyectos Tipo III: Por su bajo impacto sólo deben adoptar los requerimientos mínimos de buenas prácticas de manejo ambiental y social. Se consideran proyectos Tipo III, entre otros: _ Poda y corte de árboles, así como el mantenimiento de zonas verdes públicas. _ Cerramientos de escenarios deportivos, culturales y edificaciones. _ Construcción de gradas en escenarios deportivos y cultura les, en parques Instalación de señalización. _ Parcheos o mantenimientos puntuales de vías. _ Mantenimiento de áreas de espacio público e instalación y mantenimiento del mobiliario urbano como semáforos, paraderos de buses, sillas, bancas, anecas, rampas de acceso para minusválidos, etc. _ Construcción e instalación de barandas y barandillas en puentes, senderos, vías peatonales, vías vehiculares, etc.

_ Construcción de viviendas individuales o cualquier otro tipo de edificio con un área construida menor de 300m2 . _ Reformas o adiciones a edificaciones con un área intervenida inferior a 300m2 En el caso de la construcción, ampliación o mantenimiento de redes de servicios públicos, la clasificación de la obra depende del tipo de servicio y tipo de red. En caso de redes subterráneas: profundidad de la red, diámetro de la tubería y amplitud de la excavación. Nota: Esta clasificación es sólo indicativa, será responsabilidad de cada entidad ejecutora verificar la clasificación del proyecto según sus características específicas. Para la ejecución de obras públicas o privadas, se recomienda definir la magnitud de los impactos causados, elaborar el programa de gestión socio-ambiental y gestionar su aplicación considerando costos directos y personal requerido 1.1.- ERROR DE CONCEPCION El impacto de un proyecto constructivo depende de sus características propias, del entorno donde se desarrolla, de las condiciones climáticas durante la obra, del tipo de tecnología empleada para la construcción, etc. El diseño del plan de acción socio-ambiental, requiere partir de la identificación de los impactos previstos y de su ponderación. La asertividad en este proceso es la clave para optimizar las labores de gestión. A pesar del diverso conjunto de condiciones ambientales derivadas del desarrollo de una obra, se presenta una lista general de impactos que servirá posteriormente como referencia para el diseño de programas de manejo socioambiental durante su desarrollo. El análisis de este listado permite percibir el alto grado de responsabilidad ambiental, civil y penal, que recae sobre el constructor durante el desarrollo de una obra civil. Impactos típicos causados por la ejecución de una obra civil

_ Pérdida o alteración de las características físicas y químicas del suelo, generación de procesos erosivos y de inestabilidad. _ Contaminación de las fuentes de agua por vertimiento de sustancias inertes, tóxicas o biodegradables. _ Alteraciones sobre la dinámica fluvial por aporte de sedimentos, alteraciones del equilibrio hidráulico y estabilidad geomorfológica de laderas. _ Aumento en los niveles de ruido y emisiones atmosféricas (material particulado, gases y olores) que repercuten sobre la salud de la población, la fauna y la flora. _ Generación de escombros y otros residuos sólidos. _ Modificaciones en el paisaje y alteración de la cobertura vegetal. _ Cese o interrupción parcial, total, temporal o definitiva de los procesos de producción, distribución y consumo del sector industrial o comercial ale daño. _ Desplazamiento de población. _ Alteración del flujo vehicular o peatonal. _ Alteración o deterioro del espacio público. _ Afectación a la infraestructura de servicios públicos e interrupción en la prestación de los mismos. Posibilidades de mitigación de impactos 17 _ Aumento de riesgos de ocurrencia de eventos contingentes tales como accidentes potenciales de peatones, vehículos, obreros, daños a estructuras cercanas, incendios, deslizamientos y movimientos en masa. _ Afectación de la oferta de recursos forestales, minerales, agua y energía.

Control de impactos en cada una de las etapas de la obra, durante el desarrollo de cada una de las etapas de la obra, es posible incorporar elementos tendientes a reducir, mitigar, corregir o compensar los impactos negativos, así como potencializar los positivos. Al hacer un análisis cruzado entre el proyecto y el medio, se podrá identificar cuáles son las actividades que requieren un manejo más cuidadoso y los programas más importantes para reducir impactos significativos. 2, PATOLOGIA DE EJECUCION 

DEFINICION DE LA PATOLOGIA ESRUCTURAL

Estudio del comportamiento de las estructuras

cuando presenten evidencias

de fallas o comportamiento defectuoso (enfermedad) investigando sus causas ( diagnostico )

y planteando

medidas correctivas

( terapéutica )

para

recuperar las condiciones de seguridad en el funcionamiento de la estructura. 

ANTECEDENTES

El tema de la patología estructural mas difundido data de la década de los setenta y corresponde al hormigón armado cuyo desarrollo ha ido creciendo De una forma notable hasta nuestros días. Hoy la patología del hormigón armado

tiende a convertirse en asignatura o

materia en las escuelas y facultades de ingeniería.  En

PROCESO PATOLOGICO

las estructuras, las fallas y defectos

se ponen de manifiesto, con la

aparición de una serie de señales o de cambios de aspectos, que se engloban dentro

de la sintomatología

investigación

estructural. Antes

estos síntomas y previa

de sus causas el técnico especialista, o patólogo estructural,

debe establecer un diagnostico de enfermedad que sufre la estructura. 

CAUSAS DE LESIONES O DEFECTOS

Las causas que pueden provocar unas lesiones en una estructura en general pueden ser muchas y muy variadas y pueden estar relacionadas con el propio proyecto, con los materiales, con la ejecución y el uso o explotación de la estructura. 

DIAGNOSTICO

El pronostico puede ser optimista, en cuyo caso la estructura evolucionara

favorablemente mediante la aplicación

afectada

de una terapia

adecuada, recuperando sus característica resistente mediante una reparación de rutina, o el pronostico podrá ser pesimista en cuyo caso la estructura puede ser afectada tendrá que sufrir amputaciones ( eliminación de los procesos estructurales afectados ) o finalmente su demolición. 

INSPECCION Y EVALUACION PRELIMINAR

Inspección visual

reportando la apariencia

general de los daños producidos

por la falla, áreas afectadas, tipos de defectos visibles, situación de los puntos más importantes del

elemento o la estructura.

Evaluación del nivel de daño:  LEVE  MODERADO  FUERTE o  SEVERO 

DIAGNOSTICO INSPECCION Y EVALUACION DETALLADA

Reporte detallado de los daños, que incluye su ubicación, dimensiones, descripción y magnitud. Verificación de medidas, niveles desplomes y asentamientos.

Recopilación de información histórica: planos memoria de cálculos, estudio geotécnico, reportes de control de calidad, libro de ordenes

y registro de

modificaciones. Verificación de la información. Evaluación de daños con sus causas y posibles soluciones. 

ENSAYO PARA LA EVALUACION DE LOS MATERIALES

Hormigón  Uso de esclerómetro  Extracción de núcleos  Ultrasonido  Indicadores de grietas Acero  Detección magnética de armadura, uso de pacometro  Extracción y pruebas de barras Suelos  Ensayos de Penetración  Ensayo Triaxial 

CRITERIOS PARA LA EVALUACION DE LAS ESTRUCTURAS

 Análisis de grietas.  Inspección del estado de los elementos estructurales.  Inspección del estado de los puntos estructuralmente importantes.  Inspección de la corrosión del acero de refuerzo.  Revisión de los recubrimientos.  Investigación de efectos químicos.  Análisis estructural antes del daño.  Análisis de los detalles de estructuración

 Distribución de rigideces  Columnas cortas  Asimetrías  Conexiones  Juntas de dilatación  Evidencias de remodelación  Revisión de las memorias de calculo  Revisión de reglamentos vigentes  Revisión de especificaciones técnicas  Planteamiento y evaluación de alternativas de remediación 

INTERVENCION

Ultima fase del proceso patológico, supeditada al diagnostico y la evaluación es decir a la fase de análisis, fase que es muy importante y que hay que desarrollar sin premura de tiempo, pues hay que “analizar lo máximo para intervenir lo mínimo”. La intervención comprende la rehabilitación, reparación o refuerzo sistemático de la estructura para restituir su funcionalidad en condiciones de las mas amplia seguridad. 

METODOS DE REPARACION

Restauración por sustitución de materiales, en caso del hormigón armado.  Hormigón con aditivos.  Hormigón polimérico.  Sustitución de materiales en paredes de mampostería. Caso de hormigón armado. Restauración por aplicación de materiales diferentes al daño:  Inyecciones epoxicas.

 Parcheo estructural.  Reparación de grietas en paredes.  Adhesión de hormigón fresco a endurecido. Reforzamiento:  Encamisados metálicos.  Encamisados de hormigón armado.  Encamisados con fibras. Restructuración:  Arriostramiento.  Muros de corte. Casos de hormigón armado: Sustitución de hormigón  Hormigón con aditivo expansivo.  Concreto polimérico.  Inyección epoxica.  Parcheo estructural.  Morteros epoxicos.  Cementos con contráctiles.

Aunque las estructuras metálicas tienen una reciente implantación apoyada en una fuerte tecnología, también son susceptibles de sufrir lesiones que ponen en peligro tanto la integridad constructiva como la seguridad del edificio. Estos procesos patológicos pueden derivarse de causas propias de la naturaleza del material, especialmente su debilidad al ataque químico ambiental y la solución constructiva adoptada en proyecto y ejecución. Debido a este motivo, es necesario analizar las patologías sirviéndose de las técnicas de inspección

adecuadas. Sólo de esta manera podrá intervenirse correctamente para realizar su reparación, siendo igualmente necesario establecer las medidas de prevención pertinentes. 

Ventajas

Las estructuras de acero se emplean en la actualidad debido a las dos principales ventajas que ofrecen: 1. Su gran tenacidad, que admite cualquier tipo de esfuerzo, en especial a tracción, empleando una reducida sección. 2. Su ligereza, que permite resolver estructuras de grandes luces y alturas. SISTEMAS CONSTRUCTIVOS Elementos constructivos Debido a las características básicas del acero, su uso se extiende a estructuras compuestas por elementos lineales, sustituyendo a las antiguas estructuras de madera. Los elementos constructivos más representativos de una estructura metálica son los siguientes: Soportes Están constituidos por perfiles laminados simples, combinaciones de perfiles o palastros. En caso de cargas pequeñas, también se emplean perfiles tubulares. Pueden sufrir procesos patológicos debido al material o por los esfuerzos experimentados. Vigas y viguetas Están formadas por perfiles laminados en T ó I que optimizan la capacidad de sus alas. Se exponen a procesos patológicos químicos debido a su disposición horizontal y el contacto con materiales alcalinos, (especialmente en el caso de viguetas de forjado). Formas trianguladas

Mejoran el rendimiento del material base junto a un aligeramiento del conjunto, a partir de la triangulación lograda mediante barras traccionadas y comprimidas. Suelen presentar complicaciones en las uniones que han de trabajar en articulación, pero que han sido sustituidas por un empotramiento para facilitar su ejecución. Los procesos patológicos se concentran en los nudos: aparición de esfuerzos, corrosión por aireación diferencial o de par galvánico. En las barras puede producirse corrosión por condensación superficial.

Tirantes Son elementos de mayor antigüedad aplicados en arcos, y resueltos por barras diversas (fundición, acero templado…), que hoy en día también emplean perfiles laminados, sus combinaciones o cables rígidos y flexibles. Debido a su estado de tracción, no presentan problemas mecánicos en su zona central, salvo error de cálculo. Por el contrario, las uniones al resto de la estructura se pueden ver afectadas por diversos procesos químicos. El conocimiento de estos elementos constructivos es necesario para determinar la técnica empleada en su prevención.

SOLICITACIONES TIPICAS A pesar de que globalmente las estructuras metálicas suelen presentar menor cantidad de problemas que otros sistemas constructivos en edificación, éstos se resumen en corrosión y deformabilidad fundamentalmente. No obstante, los fallos que experimentan tienen consecuencias catastróficas. De acuerdo con las explicaciones del profesor Félix Lasheras Merino en la asignatura de Patología de la ETSAM, los problemas que sufren dichas estructuras son los siguientes: - Deformabilidad y dilatación térmica Las estructuras metálicas presentan una mayor deformabilidad y dilatación térmica que las admisibles por estructuras de fábrica.

Esto explica el hecho de que las primeras lesiones observables aparezcan primero en cerramientos y forjados, y no directamente en la estructura como cabría suponer. La deformabilidad y flexibilidad se expresan en: 

Exceso de flecha



Exceso de vibración



Pandeo de pilares o local de alas comprimidas.

-Ejecución de nudos y encuentros La importancia decisiva reside en estos puntos para lograr las disposiciones de articulación y empotramiento establecidas en el proyecto. Este aspecto muestra una gran diferencia respecto a las estructuras de hormigón, en el sentido de que el acero requiere un mayor grado de precisión en la ejecución. Precisamente, son las uniones defectuosas las causantes de los desastres en estructuras metálicas, sobre todo si se les añaden los efectos de otros problemas típicos como la corrosión, la presencia de zonas de absorción o transmisión de tracciones. Corrosión Afecta especialmente a elementos ocultos, exteriores o de difícil acceso, próximos a bajantes o instalaciones de hidráulicas (presentan fugas, condensaciones, etc.) o con escaso revestimiento protector contra condensaciones, filtraciones, humedad capilar o lluvia. LA VENTAJA PRINCIPAL. De las estructuras metálicas es que las reparaciones, excepto en casos extremos, suele ser sencilla mediante la incorporación de nuevas chapas o perfiles atornillados, soldados a los dañados, previa verificación de la compatibilidad de aceros y recubrimientos de los electrodos. Las lesiones a las que se ven afectadas las estructuras metálicas pueden clasificarse en tres grupos: -Agresiones biológicas -Agresiones físicas y mecánicas

-Agresiones químicas

Agresiones biológicas Este es un caso poco frecuente en la edificación, puesto que no es corriente encontrar (micro) organismos alimentados por metal. A pesar de esto, sí existen ciertas bacterias que pueden intensificar con su actividad los procesos de corrosión. Por tanto, su importancia respecto a la corrosión electroquímica es mínima Corrosión microbiológica Se desarrolla en presencia de microorganismos, especialmente bacterias, hongos y algas microscópicas. Agresiones físicas y mecánicas Este tipo de agresiones son similares a las que puede padecer cualquier tipo de

estructura.

Probablemente,

las vibraciones,

dependiendo

de

la

configuración de la estructura se transmitan con una mayor facilidad comparando con estructuras cuyo módulo de deformabilidad sea menor. Respecto a las demás agresiones físicas, el fuego es la más significativa debido a su gran destructividad, lo cual hace necesario establecer una cuidada protección específica: en el material, su disposición y la propia organización del edificio, facilitando su evacuación y la rápida extinción en caso de incendio. Los motivos mecánicos que originan la alteración y deterioro de los materiales incluyen movimientos, deformaciones y rupturas originados por: Cargas externas directas Actúan sobre la estructura u otros elementos. Cargas indirectas Debidas a variaciones de temperatura o humedad, que en caso de movimientos impedidos en las piezas, provocan importantes deformaciones. Cargas reo lógicas Están producidas por la fatiga de los materiales.

Desplazamientos de la estructura Son consecuencia de las alteraciones experimentadas en los terrenos sobre los que se cimienta.

Agresiones electroquímicas La corrosión electroquímica tiene junto al fuego un poder destructivo muy importante, pero se diferencia en que su tiempo de actuación es mucho más lento y no suele percibirse hasta que los daños no son significativos. Además, puede actuar localmente en áreas muy reducidas y peligrosas de la estructura como ocurre en las soldaduras o tornillos de unión. La dificultad radica en que la estructura presenta zonas de acceso e inspección complicados, lo cual dificulta tanto el control como el mantenimiento de estos elementos estructurales frente a la corrosión. Factores de diseño Para prevenir una corrosión prematura se debe dotar a las superficies de una ligera inclinación para posibilitar la evacuación de agua, distribuir orificios de drenaje y disponer espacio suficiente entre elementos para preparar las superficies y pintarlas, evitando lugares donde se acumule agua y otros contaminantes. Las zonas que experimentan deformaciones, tienden a comportarse como ánodos y de ahí resulten más propensas a la corrosión. Normalmente aparece en bordes, cantos vivos y dobleces, lo cual debe ser considerado previamente en la fase de diseño y al determinar el tipo de protección anticorrosivo requerido.

FALLOS CARACTERISTICOS Debido a la propia naturaleza de los materiales que constituyen estas estructuras, las patologías más comunes se concentran en el sistema, más que en el propio material o sistema constructivo. La relación de problemas más frecuentes en las estructuras metálicas es: - Corrosión



Des laminación de perfiles



Picaduras en conexiones

La corrosión es un proceso que afecta al acero provocando una destrucción o deterioro de sus propiedades debido a una reacción química o por consecuencia de una corrosión electroquímica. Experimenta una aceleración en ambientes agresivos como los industriales o marinos. Provoca una disminución progresiva de la sección resistente de los elementos estructurales, llegando incluso a la perforación o rotura por abombamiento de los óxidos. Las zonas donde suele aparecer son: los apoyos, cerramientos exteriores y en forjados sanitarios. Los tipos de corrosión más frecuentes son la de aireación diferencial y la de par galvánico.

Fallo de las uniones 

Corrosión



Mecánico

Las uniones constituyen uno de los puntos más delicados a tener en cuenta en la estructura, tanto en el proyecto como durante el proceso de ejecución. Su objetivo es dotar de continuidad a un elemento estructural que no puede construirse de una sola pieza. Son esenciales para dotar de estabilidad y seguridad a la estructura. De modo general, las lesiones comienzan en las zonas más rígidas del edificio, donde son más visibles, como sucede en los cerramientos y particiones. -Los fallos característicos son los siguientes: 

Fallos mecánicos: afectan la solidez, implican pérdida de capacidad mecánica o resistencia, estabilidad, rigidez que inciden en la seguridad estructural.



Fallos funcionales: afectan a la utilidad, conllevan pérdida de nivelación horizontal, vertical que repercute en la durabilidad y transmisión de vibraciones.



Fallos estéticos: afectan al decoro debido a cambio de coloración por acción de la corrosión. Son figuraciones inducidas que influyen más en cerramientos, revestimientos y paramentos que en la propia estructura.

2.1.- DETECCION DE DAñOS PRODUCIDOS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO TRATAMIENTOS El tratamiento

DE JUNTAS de juntas por inyección de polímeros de bajo modulo

elástico a alta presión, constituye una solución definitiva para el tratamiento de problemas de fugas de agua en juntas de trabajo. En las presas bóveda solo un adecuado tratamiento de las juntas puede asegurar el correcto funcionamiento estructural de la presa. Con el paso del tiempo, se ha comprobado que en muchos casos, la inyección inicial de las juntas se va degradando, requiriendo una reinyección.

DRENAJE Nuestra aportación a un aspecto tan importante y a veces tan olvidado, como es el drenaje de presas, se concreta en: 

Desarrollo de una metodología propia de análisis y dimensionamiento de la red de drenaje, que incluye el uso de ensayos geofísicos.



Desarrollo

de maquinaria de perforación propia, muy

ligera

y

manejable, capaz de realizar taladros, con recuperación de testigos, de hasta setenta metros de longitud. Este tipo de maquinaria es idóneo para la ejecución de nuevos drenes en zonas de difícil acceso. 

Desarrollo de un sistema propio de limpieza

de drenes, mediante

técnicas de hidrodemolicion, que aplica la energía de un chorro de agua de hasta 1.500 bar,

para arrancar las

concreciones de carbonatos

adheridas a las paredes. Este sistema esta protegido por una patente mundial.

ENSAYOS Y

SONDEOS

Como parte de nuestra actividad, y muchas veces como paso previo a cualquier otra intervención, ejecutamos sondeos de reconocimiento tanto del hormigón como de la cimentación de presas. Mantenemos acuerdos con diversos laboratorios y centros de investigación oficiales para el analisis de las muestras y probetas obtenidas. Con medios propios, como cámaras de video sumergibles o aparatos de geofísica, se realizan análisis mas profundos del estado de la presa o su cimiento, como el estado de la red de drenaje, o la localización y aforo de corrientes de aguas subterráneas.

Con los sistemas de investigación geofísica se pueden localizar con gran precisión la posición de diaclasas, su orientación y los eventuales caudales de aportación. Además la imagen del interior de los sondeos permite la reconstrucción fracturación.

virtual de los testigos, independientemente de su grado de

REGENERACION Y REFUERZO DE HORMIGON ARMADO O ROCA Con el paso del tiempo, el proceso de carbonatación del hormigón, a veces agravado por la proximidad del mar, ocasiona importantes daños en las estructuras, como consecuencia de la corrosión del acero, y el estallido de la capa de recubrimiento. Para el refuerzo de estructuras solemos utilizar, en edificaciones fibra de carbono adherida con resinas epoxi, y anclajes y bulones en obra civil, como puentes o cajeros canales.

2.3.- ACCIONES Y EFECTOS DE LA CORROSION En la vida diaria con frecuencia consideramos a la corrosión de los metales como algo molesto que debemos prevenir y evitar sopena de tener que desechar nuestras utensilios o bien tener que limpiarlos o pintarlos frecuentemente para que puedan darnos servicio durante un poco más de tiempo.

Nos preocupamos sobre todo por los objetos expuestos al medio ambiente, principalmente cuando este medio ambiente corresponde a un clima húmedo y cálido. Sin embargo, hay que aclarar que, la corrosión, no es un hecho trivial, sino que, a nivel mundial, viene a ser uno de los fenómenos más trascendentales en la economía de toda sociedad humana. En términos generales de acuerdo con la Secretaria General De La Organización De Los Estados Americanos (Programa Regional Desarrollo Científico y Tecnológico) los perjuicios causados por la corrosión equivalen del 1.5 al 3.5% del Producto Nacional Bruto en numerosos países. Por lo que se refiere a los perjuicios que el fenómeno de la corrosión ocasiona a la industria de la construcción, cabe mencionar que hoy en día se tiene plena conciencia de que el factor más determinante para la reducción en la durabilidad del concreto estructural es la falta de control de la corrosión en los aceros de refuerzo. Es interesante hacer la observación de que generalmente se dé preferencia, en el diseño, a la construcción de obras de concreto reforzado o presforzado sobre las de acero estructural, pensando en que estas últimas requieren de una conservación periódica y costosa, mientras que en los primeros basta con llevar, durante la construcción, un estricto control de calidad en la construcción para que la vigilancia y conservación de dichas obras durante su etapa de servicio no sea tan estricta como en el caso de las estructuras de acero. La realidad es que el inicio de la corrosión en las estructuras metálicas es observable con toda claridad y permite tomar medidas oportunas mientras que en las estructuras de concreto el fenómeno permanece encubierto y cuando se descubre el daño, muchas veces, ya es irreparable. Por otro lado se sabe también, que la corrosión bajo tensión en aceros de presfuerzo puede provocar el colapso súbito de las estructuras presforzadas.

EL FENÓMENO DE LA CORROSIÓN

Acción química, electromecánica, macanoquimica, o biológica, lenta o acelerada de la naturaleza o el medio ambiente, que degrada y destruye los materiales. Este fenómeno, al que se da el nombre de corrosión se manifiesta más evidentemente en los cuerpos sólidos como son los metales, las cerámicas, los polímeros artificiales, los agregados y los minerales fibrosos de origen natural. El fenómeno de la corrosión de la materia sólida consiste básicamente en la pérdida del equilibrio en las fuerzas cohesivas. Las fuerzas que mantienen la cohesión de la materia sólida son de naturaleza eléctrica. Esta cohesión es el resultado del equilibrio de las fuerzas de atracción entre los núcleos atómicos positivos y los electrones con carga negativas, con las fuerzas de repulsión de los electrones entre si y de los núcleos atómicos entre si.

FORMAS DE CORROSIÓN. La corrosión se puede presentar de varias formas que difieren en apariencia. Corrosión general: La corrosión general es la forma más común que se puede encontrar y la más importante en términos de pérdidas económicas. Se caracteriza por un ataque más o menos uniforme en toda la superficie expuesta con solamente variaciones mínimas en la profundidad del daño. En las estructuras se pueden usar recubrimientos especiales para minimizar el ataque de la corrosión. Corrosión Galvánica: Se puede producir un daño severo por corrosión cuando dos o más metales distintos se acoplan eléctricamente. Esto se conoce como corrosión galvánica y resulta por la existencia de una diferencia de potencial entre los metales acoplados que causa un flujo de corriente entre ellos. El metal más activo padece una corrosión más acelerada, mientras que la corrosión en los miembros menos activos se retarda o se elimina. Corrosión por hendiduras: La corrosión por hendiduras es un tipo que se presenta en espacios confinados o hendiduras que se forman cuando los componentes están en contacto estrecho. Para que se presente la corrosión

por hendidura, la hendidura debe ser muy cerrada, con dimensiones menores a un milímetro. Aunque no se han definido los límites de la brecha, es conocido que este tipo de corrosión no se presenta en espacios más grandes. Para que se presente la corrosión por hendiduras no es necesario que las dos superficies de aproximación sean metálicas. También se ha reportado corrosión por hendiduras formadas por varios materiales no metálicos (polímeros, asfaltos, vidrio, neopreno) en contacto con superficies metálicas. El hecho de que esto pueda ocurrir es de una importancia especial en la aplicación y selección de materiales de juntas de dilatación, apoyos, etc. Picaduras: Las picaduras son una parte localizada de corrosión en la que el ataque está confinado a muchas cavidades pequeñas en la superficie del metal. Las cavidades que se forman pueden variar en cantidad, tamaño y forma. Las picaduras pueden contribuir de manera importante a una falla general, en componentes sujetos a esfuerzos muy altos, dando como consecuencia la falla por corrosión bajo tensión. El picado se puede presentar en varios metales y aleaciones, pero los aceros inoxidables y las aleaciones de aluminio son susceptibles en especial a este tipo de degradación. Agrietamiento por corrosión y esfuerzos: El agrietamiento por corrosión y esfuerzos es una falla corrosiva en la que se forman las grietas de un componente bajo la acción combinada de esfuerzos mecánicos y un medio ambiente agresivo. Los esfuerzos y el medio ambiente agresivo se unen para ocasionar una falla súbita. Por lo general los requisitos para que se presente la corrosión son dos: 1.- Un metal o aleación susceptibles. Aceros de alta resistencia, latones y aceros inoxidables, y aleaciones comunes de aluminio, acero, fierro, etc. 2.- Un medio ambiente especifico. Por lo general un ambiente húmedo o salado, por lo general un ambiente lleno de iones específicos (iones de cloruro, iones de monio, etc.) La zona aérea inmediatamente superior al nivel alto de carrera de mareas, llamada zona de salpicaduras se humedece y seca alternativamente. Los

cloruros pueden avanzar rápidamente por succión capilar, alcanzando así una determinada profundidad, a partir de la cual continúan profundizando por difusión. En esta zona si hay acceso de oxígeno y elevada humedad, por lo que el riesgo de corrosión es alto. Si adicionalmente el hormigón situado en las zonas de mayor riesgo antes mencionados, esta fisurado con anchura de fisura por encima de 0.4 mm, a través de las fisuras, los cloruros avanzan muy rápidamente por absorción, alcanzando puntualmente las armaduras, y originando ánodos de corrosión localizada. Sin embargo, incluso en estas circunstancias puede no aparecer corrosión, si el hormigón del recubrimiento es de muy elevada calidad, y no permite el acceso de oxígeno y humedad para generar las zonas catódicas.

El deterioro de las estructuras de hormigón en ambiente marino se debe a: 

La permeabilidad es la llave de la durabilidad: el origen de esta insuficiente impermeabilidad puede estar en mezclas de hormigón mal dosificadas, ausencia de aire incluido si la estructura se encuentra en climas fríos, compactación y curado inadecuado, falta de recubrimiento de las armaduras, juntas mal diseñadas o construidas, y microfisuración del hormigón debido a las cargas, a la retracción térmica o de secado, y a la expansión por la reacción álcali-árido



El tipo y la severidad del daño pueden no ser uniformes a lo largo de la estructura: La sección situada en la atmósfera marina nunca está en contacto con el mar, pero recibe sal procedente de la brisa marina y niebla salina, por lo que será más susceptible a la acción de la helada y la corrosión de las armaduras Salvo que el hormigón sea muy permeable, la acción química del agua de mar no produce daño, debido a que estos productos son insolubles, con lo que reducen la permeabilidad e impiden el progreso de la reacción hacia el interior del hormigón.

Etringita rellenando un poro. Etringita rompiendo un árido. 

La corrosión de las armaduras suele ser la principal causa de deterioro del hormigón en estructuras de hormigón armado o pretensado expuestas al agua de mar



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. También se ha observado que en los trópicos algunos tipos de moluscos pueden erosionar al hormigón a una velocidad de 1 cm por año. Las algas en las zonas sumergidas pueden mejorar la durabilidad sellando la superficie del hormigón.

Las medidas que se pueden tomar para evitar el deterioro de un hormigón sometido a un ambiente marino son: 

Si se utiliza un cemento Pórtland deberá limitarse el contenido en C3A del cemento. El cemento con escorias de alto horno tiene una elevada resistencia. La estabilidad de cementos con un 20 % de puzolanas depende de la composición mineralógica y de la reactividad de la puzolana.



La relación a/c se deberá conservar lo más baja posible (a/c< 0.5) y se deberá asegurar la trabajabilidad (utilizando plastificantes)



El recubrimiento mínimo deberá aumentarse donde pueda producirse abrasión. En las zonas sumergidas se pueden utilizar recubrimientos menores.

Recomendaciones: 

Hormigón según el reglamento cirsoc 201 establece para ambientes marinos (estructuras expuestas al viento marino, sumergidas y en la zona de alternancia de mareas) (21 MPa, 30 MPa , 38 Mpa y 47MPa)



Relación a/c< 0.45



El contenido mínimo de cemento, para un hormigón compactado, será de 380 Kg./m3 de hormigón (A.R.S o Puzolanico A.R.S.)



Penetración de agua < 30mm



Asentamiento 8 cm. sin aditivo y 15 cm. con aditivo

Tipos de corrosión en la armadura La corrosión puede adoptar diversas formas, según la localización de las zonas anódicas y catódicas, y la posible existencia de tensiones mecánicas importantes

Tipos de corrosión de armadura en el hormigón 

Corrosión generalizada: cuando el ataque afecta a toda la superficie del metal (puede ser uniforme o irregular). Se produce por un descenso de la alcalinidad del hormigón que puede ser debido a una lixiviación por circulación de aguas puras o ligeramente acidas o por reacción de los compuestos de carácter básico del hormigón y los componentes acido de la atmósfera para dar carbonatos sulfatos y agua.



Corrosión localizada: debido a la heterogeneidad del hormigón y su micro ambiente, es normal que los procesos anódicos y catódicos no se encuentren uniformemente distribuidos, sino que en algunos puntos es más fuerte el proceso catódico y en otros el anódico. En el caso específico de concentración de un número reducido de puntos, con una reducida relación entre las zonas anódicas y catódicas, el ataque en las anódicas se intensifica fuertemente dando lugar a la corrosión por picaduras. La situación más agresiva es la presencia de cloruros. Los iones sulfuro y sulfato son también despasivantes pero menos frecuentes y peligrosos que los cloruros.



Corrosión bajo tensión, con generación de fisuras: cuando, además del proceso de corrosión existe una tensión mecánica elevada, y un metal susceptible a este fenómeno.



Corrosión-fatiga: cuando coexiste un proceso de corrosión y una solicitación cíclica importante.

Sintomatología En el proceso de la corrosión, inicialmente se produce hidróxido ferroso de color verdoso, y con mayor grado de oxidación, oxido ferroso-férrico, de color negro, e hidróxido férrico, rojizo. En los casos de suficiente disponibilidad de oxigeno, el deterioro del hormigón debido a la corrosión de las armaduras se manifiesta en forma de expansión, fisuración y perdida del recubrimiento. Además el elemento de hormigón armado puede sufrir un daño estructural debido a la perdida de adherencia entre el hormigón y el acero, y a la perdida de sección de la barra. La armadura al oxidarse, aumenta de volumen hasta más de 6 veces, en función de la disponibilidad de oxigeno. Esto provoca fuerzas expansivas que pueden causar fisuración y desprendimiento en el hormigón, lo que puede llevar a roturas frágiles si las fisuras longitudinales a lo largo de las armaduras se producen en la zona de anclaje de las mismas. La corrosión provoca además la reducción de la sección transversal de la armadura.

La

capacidad mecánica del

acero

se

reduce

siguiendo

aproximadamente una relación lineal con la reducción de sección, mientras que las propiedades de elongación y resistencia a la fatiga pueden reducirse sustancialmente con pequeñas disminuciones en la sección transversal. En la corrosión que se desarrolla en ambientes con baja disponibilidad de oxigeno (corrosión verde o negra), el volumen de los productos de corrosión puede ser solamente dos veces mayor que el volumen del acero. Tal proceso de corrosión se desarrolla a baja velocidad y, en circunstancias especiales, los productos de la corrosión pueden difundirse dentro de los huecos y poros del hormigón sin causar fisuración y desprendimiento. En estos casos singulares la corrosión de la armadura puede dar lugar a un fallo inesperado sin una manifestación exterior previa. Si hay circulación de agua, pueden aparecer en superficies las manchas de oxido en donde emerge la humedad, por lo que incluso a veces no coinciden con la situación de las armaduras.

Para un proceso de corrosión generalizada, las fisuras generadas en el hormigón por la expansión de los productos de corrosión se desarrollan mas rápidamente (en anchura y longitud) que en aquellas generadas por corrosión localizada. La corrosión provoca dos efectos: 

1. la sección de armadura disminuye.



2. los productos de corrosión ocupan un volumen mayor que el del acero del que se han formado. Esto conduce a tensiones expansivas que pueden provocar la rotura del recubrimiento y se ve afectada la adherencia entre la armadura y el hormigón, aumentan las deformaciones y se ve afectada la resistencia.

Técnicas de detección Un poderoso arsenal de ensayos sirve de inapreciable ayuda al investigador, para determinar los deterioros, ya sean visibles o no, y para determinar si la corrosión se activa o si las grietas han sido iniciadas por otra causa. Lo más importante es la inspección visual, la medición y análisis de las grietas. Algunos indicios de deterioro e indicadores que se pueden detectar son: fisuración, descamación de la superficie de hormigón, desprendimiento de fragmentos del recubrimiento de hormigón, manchas de cal en la superficie del hormigón, eflorescencias: depósitos de sales blancas, manchas de óxido (de

color marrón u oxido), deterioros: cambios en propiedades (como color textura o resistencia), nidos de grava (evidencias de huecos o espacios entre áridos gruesos), filtraciones por las juntas, abrasión; luego con muestras tomadas de la estructura, pueden ser ensayadas para medir el contenido de ion cloruro, gravedad específica, porcentaje de vacíos, absorción y resistencia a la compresión. Los resultados de estos ensayos nos ayudan a: medir el grado de susceptibilidad de la estructura, determinar los aditivos y la ulterior corrosión. Además, el ensayo de los agregados reactivos puede ser hecho para determinar si los agregados son causantes o contribuyentes del agrietamiento. El ensayo de ultrasonido, puede ser realizado en el hormigón en obra, para estimar la severidad y extensión del deterioro por agrietamiento o los vacíos del hormigón, aun cuando estos no pueden ser vistos. Otras áreas dañadas por corrosión a causa de un insuficiente recubrimiento de las armaduras, pueden ser detectadas por el Pacómetro, un aparato magnético que mide la profundidad de las armaduras, si el tamaño de las barras es conocido. La existencia de corrosión activa, puede ser detectada por la medición directa de un flujo de corriente. Se hace una conexión eléctrica de un borne de un voltímetro a una barra de la armadura expuesta. El otro borne del voltímetro es conectado a un elemento de pila de sulfato de cobre, que es entonces puesto en contacto con la superficie de hormigón en varios puntos. La magnitud y signo del voltaje resultante es un indicador de la actividad de la corrosión en el hormigón. Un potencial de alrededor de 0.30 Volts, es generalmente considerado un valor de inicio, y que sobre el cual, el daño por corrosión ocurrirá sobre seguro. Muchas observaciones indican que un potencial igual o mayor a 0.20 Volts es indicador de avería por corrosión en miembros verticales de hormigón. Resumiendo, si se obtienen bajas lecturas en una región agrietada, el agrietamiento puede ser considerado como estructural y no a causa de la corrosión. Prevención de la corrosión Para prevenir la corrosión es fundamental que:



que el hormigón tenga una estructura de poros adecuada



que el recubrimiento tenga el espesor suficiente



que el hormigón esté libre de cloruros

Recubrimiento de hormigón: Es el parámetro más importante de cara a la corrosión. Una buena calidad implica impermeabilidad y espesor adecuados. Se emplean espesores de 25 a 40 mm. El espesor de recubrimiento influye sobre el valor de tolerancia de cloruros para anchuras de fisuras hasta 0.4 mm. Si las fisuras son mayores, aumentar el espesor de recubrimiento no sirve para nada. La anchura de fisuras no influye sobre la velocidad de corrosión, por lo que si el recubrimiento es de alta calidad, el daño por corrosión es pequeño incluso para fisuras de 0.3 mm. Permeabilidad del recubrimiento: Influyen la relación a/c (cuando la relación a/c excede del valor 0.6, la permeabilidad aumenta considerablemente debido al incremento de la porosidad capilar), el curado y la compactación. El efecto de la relación a/c en el contenido de cloruros se limita fundamentalmente a la capa superficial del hormigón y para duraciones de exposiciones pequeñas a cloruros. Para mayores duraciones de exposición y mayores profundidades de penetración (20mm. o más), el tipo de cemento tiene una mayor influencia sobre la profundidad de penetración de los cloruros que la relación a/c. Cubrimientos protectores A diferencia de lo dicho hasta aquí, que es hacer a un hormigón impermeable por sí mismo y que es indudablemente lo mejor; existen otros métodos de impermeabilizarlo y son: el cubrimiento protector o la pintura de hormigón; estos cubrimientos se aplican particularmente en la zona de amplitud de mareas y a salpicaduras, que es donde se producen los mayores daños de corrosión de armaduras.

Además los cubrimientos pueden servir para prevenir daños por abrasión. Se distinguen los siguientes tipos. Cubrimientos hechos de hormigón: Con este método se trata de cubrir con un hormigón denso, toda la estructura de hormigón convencional, cuando se trata de cubrir pilotes, toma el nombre genérico de "pantalones de concreto" o "polainas de concreto" o "calzoncillos de concreto", ya sea, si se cubre el pilote completo o parcialmente en su tramo inferior o tramo superior, respectivamente. Este cubrimiento protector es generalmente de gunita y su armadura es malla de alambre galvanizado. La gunita hace que se tenga una capa de cubrimiento muy denso y rica, de por sí, impermeable. Existe siempre el peligro del agrietamiento por retracción, por lo que se debe tomar todas las medidas de prevención. Otra forma de aplicar el cubrimiento, es reemplazar la gunita por una inyección submarina y usar moldajes flexibles. Funda metálica: Otro tipo de cubrimiento, es de la funda metálica y consiste en usar planchas metálicas para aislar e impermeabilizar la estructura. Se han usado planchas de acero para impermeabilizar tuberías y tanques submarinos. El metal Monel y fundas de hierro forjado, se han empleado en ocasiones en la zona de amplitud de mareas. Macizos elásticos: El empleo de aglomerados bituminosos puede permitir la constitución de macizos elásticos en el mar, o como protección de escolleras. Pinturas bituminosas Son soluciones de

asfalto

con

un

disolvente

volátil

apropiado.

En

impermeabilización, se emplean como pinturas sobre el cemento, para lograr una protección química (0.5 L/m2). Se ha desarrollado en gran número de pinturas, que se han usado con gran éxito en los hormigones sumergidos.

La desventaja de las pinturas bituminosas es que no resisten los efectos de la abrasión, ni la ruptura causada por la intensa presión localizada, de los organismos sésiles. Pinturas y enlucidos protectores Con estas pinturas plásticas, se trata de aislar la estructura a la difusión del aire dentro de ella; hay pinturas de fondo reactivo "wash primer", que contienen ácido fosfórico y un aglomerante de resina, butiralpolivinilo y el pigmento antioxidante, tetraoxicromato de zinc. Así se consigue, en una sola operación, una defensa contra el óxido y una capa de fondo adherente. También se recomiendan las pinturas "antifouling", para evitar la adherencia de algas y moluscos; la más empleada por su economía y efectividad, son las que tienen como tóxico las sales de cobre. Su vida útil, es muy breve, de 6 a 8 meses. También se puede impermeabilizar, por medio de una capa o película de pintura de caucho colorado, para el enlucido de hormigones sumergidos. Otros enlucidos son: fluosilicatos o fluoruros, mezcla de neopreno con parafina. Resina epóxi: Con esta resina, se logra protección contra la corrosión y abrasión y puede ser aplicada en áreas secas, mojadas (ya sea bajo el agua y en la zona de amplitud de mareas) y en aguas de temperatura de 2ºC. Ciertas formulaciones de resinas, pueden curar en la zona de rompientes de oleaje. Los cubrimientos epóxicos, tienen una adherencia extremadamente buena, y pueden ser aplicados por un buzo, en una faena simple y lograr una superficie impermeable y densa, resistente a la abrasión. La técnica de aplicación del cubrimiento epóxico es la siguiente: Los ayudantes colocan una lona-soporte sobre una mesa y allí, le aplican la resina en una capa densa y uniforme, quedando el soporte totalmente impregnado y sin ninguna burbuja.

Se baja la lona al buzo, quien la aplica y amarra firmemente a la obra. Con un rodillo se diluyen todas las burbujas que pudieren haber quedado atrapadas. Para el buen éxito del cubrimiento, es esencial que la superficie a tratar esté totalmente limpia y libre de materias extrañas, incluyendo organismos marinos, pelillo, musgo, aceite, grasa, sal, moluscos y orín con el fin de asegurar la buena adherencia. Los equipos arenadores de uso submarino y el "jet" de agua, son especialmente efectivos. Las resinas epóxicas, son termoestables, químicamente inerte, resistentes al calor, no se encogen, presentan extraordinaria adherencia y buenas propiedades eléctricas. Además, se puede combinar con otros plásticos para obtener compuestos con nuevas características. Sus principales objetivos son: Cargas Minerales: abarata el costo, mejora las características mecánicas (resistencia a la abrasión), además da la consistencia necesaria para su aplicación, el aditivo más usado es la brea de hulla. Pigmentos Minerales y Orgánicos: tienen la función de mejorar el aspecto de los acabados dándoles el color. Diluyentes:Mejoran la facilidad de aplicación y permiten el aumento de carga. Los diluyentes convencionales, sólo se usan en casos de protección de superficies libres. Para obtener hormigones de la calidad que uno desea, es necesario establecer, mediante el uso de dosificaciones adecuadas, la combinación adecuada de los agregados. Además se tienen como objetivos específicos el detallar las dosificaciones y tipos de hormigones necesarios para realizar obras de calidad en ambiente sumergido, esto quiere decir el establecer las cantidades de: agregados pétreos, de agua de amasado, de aire incorporado, la cuantía de armadura, de aditivos y de cemento. Características de los agregados Agregados pétreos:

Constituyen la porción mayor de la dosificación y no ha de contener materias orgánicas, sustancias solubles, películas adheridas, ni elementos blandos, deleznables o susceptibles de descomposición. Fundamentalmente, los agregados deberán estar limpios y libres de suciedad o depósitos de sal, porque lo es deseable, en caso de duda el lavado de los áridos. Agua de amasado: Generalmente, deberá tener la calidad de ser potable y estar libre de turbidez excesiva y materiales orgánicos. Para una mayor durabilidad, y particularmente en exposiciones en climas semi-tropicales, se deberá imponer estrictas limitaciones con respecto al porcentaje aceptable de cloruro de magnesio (1%). Con respecto al uso del agua de mar, algunos lo aceptan, pero con severas limitaciones y recomiendan un alto contenido de cemento con el fin de incrementar la alcalinidad e inhibir la corrosión. Toda esta propensión a la corrosión de las armaduras, limita el uso del agua marina en el hormigón armado y prohíbe su uso en el hormigón pretensado Según la norma CIRSOC 201 deberá cumplir las exigencias sobre total de sólidos disueltos y máximos contenidos de cloruro, y sulfatos. El contenido de cloruros incluye también el que aportan los agregados y aditivos. Estructura de hormigón armado convencional Cloruro Máx. 1000ppm Sulfato Máx. 1300ppm Estructuras de hormigón pretensado Total de sólidos disueltos Máx. 500ppm Cloruro Máx. 150ppm Sulfato Máx. 1300ppm Aire incorporado: Es esencial para un hormigón marítimo, ya que permite lograr mayor plasticidad, por la distribución uniforme del aire en la mezcla, estos esferoides

de aire, obran a la vez como un árido fino y como un sistema de "rodamiento de bolas" que facilitan la movilidad y acomodamiento del agregado grueso. Los beneficios que se pueden obtener con el uso del aire incorporado, son: a.- Disminución del contenido de arena en un volumen absoluto igual al del aire incorporado. b.- Disminución del agua de amasado, sin pérdida de asentamiento. c.- Mejoría de la trabajabilidad y disminución de la razón agua cemento. d.- Los glóbulos, se constituyen en una defensa contra la segregación y exudación, lo que facilita el transporte, vaciado y da un mejor acabado superficial. Su porcentaje varía de un 5 a 7%(dependiendo del tamaño máx. del agregado). Actúan también como válvulas de absorción de presiones internas y como freno a la penetración salina. Aditivos: Son los ingredientes que se agregan al hormigón, antes o durante el amasado, con el fin de conferirles alguna cualidad determinada. En los hormigones marítimos son frecuentemente usados los reductores de agua, para mejorar la trabajabilidad y reducir la segregación durante la manipulación. Retardadores y Plastificantes son muy usados en los hormigones sumergidos. Es conveniente realizar mezclas de prueba, para establecer dosificaciones y determinar cualitativamente y cuantitativamente los resultados. Armaduras: Deberán estar bien distribuidas para reducir el tamaño de cualquier fisura o grieta que pueda ser causada por la retracción u otras causas. Un adecuado recubrimiento de hormigón sobre las armaduras, deberá ser previsto. Asimismo se verificará que alguna pieza o trozo de armadura, no quede topando el moldaje. Muchas autoridades recomiendan un espesor de recubrimiento de 3 a 4cm, y se deberá prever que el hormigón sea muy denso e impermeable, sobre todo en la zona de amplitud de mareas y expuesta a salpicaduras. Contenido de cemento:

Al incrementar el contenido de cemento, la capacidad de fijación del hormigón frente al CO2 y Cl- aumenta, aunque influye menos que los factores anteriores Normalmente un contenido de cemento de 380 kg/m3 es suficiente para conseguir una permeabilidad suficientemente baja. La razón agua/cemento, deberá ser lo más baja posible, en orden a reducir la permeabilidad se recomienda un 0,45. En cuanto a la calidad del cemento, este deberá tener un moderado contenido de Ca3Al (alrededor de un 8%) para prevenir una reacción química entre el hormigón y el agua marina. Además, deberá tener un bajo contenido alcalino (de 0,6% de Na2O y K2O) para prevenir una reacción con ciertos agregado, que pueda ser acelerada en ambiente marino. Tipos de cemento: De preferencia pueden aceptarse los cementos con adiciones activas como puzolana y escorias. El cemento, como principal adherente entre los agregados pétreos que conforman el hormigón, se puede encontrar en diferentes tipos, algunos de ellos se describen a continuación: 

Cemento Pórtland A.R.S.:

Es el cemento Portland que posee una alta resistencia a los sulfatos cumple los requisitos de resistencia de la categoría 40, es decir, se asegura la obtención de más de 40 MPa (408 Kg./cm2) La elaboración de una mezcla de características técnicas adecuadas, con cemento Portland ARS y suficiente CUC (contenido unitario de cemento > 350 Kg./m3), baja relación a/c (agua/cemento) y sometido a condiciones de curado suficientes contribuyen a obtener hormigones con una menor permeabilidad, mayor resistencia mecánica y de gran durabilidad ante el ataque externo de sulfatos. 

Cemento con escoria de alto horno:

Es el producto que se obtiene de la mezcla conjunta de clínquer, escoria básica granulada de alto horno y yeso. La escoria básica granulada, es el producto que se obtiene por enfriamiento brusco de la masa fundida no metálica, que

resulta en el tratamiento de mineral de hierro, en un alto horno. Si tiene menos de 30% de escoria básica, se denomina Cemento Portland Siderúrgico. Cemento puzolanico:



Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta del clínquer, puzolana y yeso. La Puzolana es el material sílico-aluminoso que, aunque no posee propiedades aglomerantes por si solo, las desarrolla cuando está finamente dividido y en presencia de agua, por reacción química con el hidróxido de calcio, a la temperatura ambiente. Si tiene menos de 30% de puzolana, se denomina Cemento Portland Puzolánico, en contrario se llama Cemento Puzolánico. 

Cemento puzolanico A.R.S.

Conglomerante hidráulico que contiene al clinker portland como constituyente necesario, pequeñas cantidades de sulfato de calcio, con la adición entre 20% y 50% de puzolana. Es un material inorgánico que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua. Cumple los requerimientos de resistencia de la categoría 30, es decir, se asegura la obtención de más de 30 MPa (306Kg./cm2) DOSIFICACIÓN Y CURADO Al diseñar un hormigón, se debe tener especial cuidado que las propiedades específicas que se están dando al hormigón, sean las necesarias, pues los requerimientos de exposición son generalmente mucho más exigentes, con las dosificaciones; que los requerimientos de resistencia. En todo caso, al diseñar una dosificación, se deberá tener presente lo siguiente: 

Ocupar un método de dosificación



Que, la trabajabilidad del hormigón, determinada por el Asentamiento de Cono sea alto, de 15 a 18cm., a causa de que los hormigones sumergidos, no se pueden vibrar ni compactar, porque se desintegran y con un

asentamiento alto, al momento del vaciado en los moldajes, se compacta solo, ocupando y llenando perfectamente todo los moldes. 

La razón agua-cemento máxima que se podrá adoptar será de 0.45; siempre se tratará de usar la mínima posible. Todo esto es debido a que el cemento para su hidratación, necesita alrededor de ¼ de su peso en agua. Todo el exceso de agua sobre lo indispensable, producirá poro y por consiguiente aumentará su permeabilidad, dejándolo vulnerable al ataque del agua marina (penetración por capilaridad).



Cantidad de Agua; como el exceso de agua es perjudicial a los hormigones, ésta debe ser la mínima posible de acuerdo a la estructura, medios de colocación y trabajabilidad; la cantidad de agua, está determinada por dos variables, el Asentamiento de Cono y el tamaño máximo de los agregados, y oscila alrededor de los 200 (L/m3), es recomendable el uso de aditivos humectantes.



Cantidad de cemento; cuando se imponga el uso de cemento corriente, es necesario adoptar para el hormigón una dosificación rica, de 400 a 500 (Kg./m3); se puede mejorar su impermeabilidad por medio de la adición de otro aglomerante que lo complemente, como puede ser, puzolana bien cribada y finamente triturada en una porción del 20 al 30% del peso del cemento o todavía mejor, recurrir al empleo de cemento puzolánico.



Cantidad de Aire; se recomienda el uso de aditivos incorporadores de aire, ya que se forman glóbulos microscópicos de aire, uniformemente repartidos en toda la masa del hormigón, que mejoran su durabilidad e impermeabilidad, ya que sellan cualquier canal capilar que se pueda producir durante el fraguado.



Cantidad de áridos finos y gruesos; como es sabido, los áridos finos deben ir llenando los huecos que dejan los áridos de tamaño superior, para obtener en el total el mínimo de huecos. El exceso de fino sobre la cantidad justa para llenar los vacíos de los gruesos, acarrea inconvenientes que hacen perder cualidades a los hormigones, pues el exceso de mortero, hace que se requiera una mayor cantidad de agua para una misma trabajabilidad,

por consiguiente, se baja la resistencia mecánica y las defensas contra los ataques de agua marina. 

Consolidación y Curado; los hormigones sumergidos no podrán apisonarse y menos vibrarse, porque con ello se desintegrarían, por lo tanto, lo que más se acepta, es que durante el hormigonado, se golpeen suavemente los moldajes con un combo de madera, con el fin de ayudar a la eliminación de las burbujas de aire y así, obtener una mejor compactación, mayor apretado y por ende, mayor densidad.

Técnicas de hormigonado Muchas estructuras marítimas pueden ser construidas a base de elementos prefabricados de hormigón, con cada elemento fabricado de un modo convencional, por lo que la faena marítima se reduce al montaje; otras estructuras, mediante el uso de elementos de servicio, pueden ser construidas en el aire, sobre agua. El hormigonado sumergido es requerido en ciertas estructuras que deben ser construidas en el lugar, bajo la superficie del agua; técnicas especializadas han sido desarrolladas, para asegurar que el hormigón sea puesto en obra en forma apropiada y eficiente, ya que éste debe ser capaz de desarrollar la resistencia y características asignadas en el diseño. Lo que se presenta a continuación, tiene como objetivo general establecer la diferencia que existe entre un hormigonado fuera del agua y uno sumergido. También se tiene como objetivo específico el explicar las diferentes formas que existen para hormigónar bajo el agua, esto incluye las técnicas de hormigonado (hormigón tremie, hormigón ensacado, hormigón por talud, hormigón en cubas y cementos hidráulicos), los tipos de hormigones usados, la inyección de morteros, los moldajes utilizados. 

HORMIGÓN TREMIE (TUBO-TOLVA)

Esta técnica es empleada en diversos propósitos, incluyendo hormigones sumergidos, estructuras submarinas, reparaciones de hormigones sumergidos, construcción y juntas de secciones de túneles submarinos, pilas para fundaciones de estructuras tales como: puentes y plataformas de costa adentro. Este proceso puede ser usado en casos que se quiera lograr una muy alta calidad estructural, y se han logrado exitosas operaciones de hormigonado

en profundidades de hasta 50 m, como el hormigonado de machones de puentes. Este proceso o técnica, consiste en colocar el hormigón en obra, por medio de un tubo, cuyo extremo inferior queda siempre embebido en el hormigón fresco, de modo que el lavado y segregación son substancialmente prevenidos. Se puede sugerir (para uso comparativo) la siguiente dosificación, para obtener un hormigón apropiado para esta técnica: Dosificación para hormigón bombeado: Tamaño

máximo

de

2cm.

para

propósitos generales, 3.8cm., para Agregado Grueso

grandes masas y gravilla, para juntas y reparaciones, se evita el uso de áridos de partículas alongadas y de aristas vivas.

Agregado Fino

42 a 45% de arena.

Cemento

Mezcla rica de 425 a 600 (Kg./m3)

Asentamiento de Cono

15 a 20 cm. Aditivos

Aditivos

plastificantes

e

incorporadotes de aire, con el objeto de reducir la segregación, formación de exudación y punto de hidratación.

Dosificación para hormigón Tremie: Arena gruesa o gravilla, de un tamaño máximo de 1cm., mezclada con arena Agregados

en un volumen de 810 (L/m3), la gravilla

debe

ser

de

cantos

redondeados y la arena 675 (L/m3). Cemento

Mezcla rica de 510 (Kg./m3).

Aditivos

Aditivos plastificantes y fluidificantes. Potable,

Agua

suficiente

para

dar

la

consistencia

Esquema de hormigonado por Tubo - Tolva



HORMIGÓN ENSACADO

Este método se usa para construir muretes o plataformas bajo el agua o para formar la base de una cimentación, ej. Muros de muelles o malecones, siempre

la arista más cargada descansa sobre un murete de hormigón en sacos, que transmite los esfuerzos a un fondo de cimentación satisfactorio, En el primero, la mezcla de hormigón seco es ensacada; se llena hasta la mitad y se cierra, luego es sumergido por medio de pallets y es colocado en obra por un buzo. El cemento se va hidratando, según el agua va penetrando. Este método tiene la ventaja de que el tiempo de manipulación y colocación no es crítico, pero la hidratación es baja y el saco puede ser dislocado por las olas y/o corrientes, antes que haya fraguado. La adherencia entre sacos adyacentes puede no ser buena y el cemento puede no ser distribuido uniformemente en la mezcla. En el otro método, se usa un hormigón con un asentamiento de cono bajo, y de estado plástico; los sacos a usar pueden ser de arpillera o yute, deben ser flexibles para que formen un cuerpo entre sí y no deben llenarse completamente (hasta 2/3 de su capacidad), la arpillera deberá estar escardada, y la tela empapada con una lechada muy clara antes de recibir el hormigón. El saco una vez cerrado, puede envolverse en una malla galvanizada de 2 mm y trama 5 cm.



HORMIGÓN POR TALUD QUE AVANZA

Este procedimiento o técnica, sólo aplicable bajo pequeños espesores de agua (inferiores a 80 cm.). El hormigón se deposita en A, se incorpora por peso a la masa B en fluencia que avanza con un talud C, que es el único en contacto con el agua y sometido al deslavado.

Esquema para hormigonado por talud que avanza

Es necesario actuar continuamente para evitar los movimientos del agua sobre este talud, en el que efectivamente se forman lechadas (mezcla de cemento y arena muy fina), que no fraguan y que crearían en el macizo planos de deslizamiento y ruptura. Después de cada interrupción, se limpia el talud con escobillas de acero para descarnar la superficie, eliminar los excesos de lechada, que después se bombearán sin agitación. La dosificación a ocupar, es la misma del hormigón tremie estructural, el macizo en avance no puede apisonarse ni vibrarse. La faena se debe programar para hacerla en marea alta, si el mar se agita, hay que interrumpir el trabajo.



HORMIGÓN EN CUBAS

Esta técnica se aplica en profundidades de agua superiores a 80cm. El hormigón atraviesa la capa de agua en una cuba perfectamente estanca, que se hace bajar lentamente, mediante cabestrante o grúa hasta llegar al macizo a hormigonar. La cuba se deposita sobre el macizo y un buzo la abre, elevándose después suavemente para que el hormigón fluya en agua tranquila.

Cuba para hormigonado

ESQUEMA HORMIGONADO POR CUBA Este método se debe proscribir, cuando se debe verter en un encofrado de dimensiones reducidas, pues el ascenso y descenso de la cuba, produce un efecto pistón que agita el agua, produciéndose remolinos en el agua que rodea al hormigón fresco, con resultados desastrosos.

Durante la operación, las cubas vacían su carga primero en el fondo y luego, sobre las capas anteriormente vertidas aún frescas, por tanto, el hormigón no entra en contacto con el agua, sino al extenderse, de modo que se logra una buena trabazón. Cuando el área a hormigonar sea grande, se subdivide en secciones pequeñas, no mayores a 6x6m., ya que el hormigón tiene un radio de extensión de 30 cm. y las cubas no se abrirán a más de 30 cm., de altura. Una variante del sistema, que se emplea en obras de poco volumen de hormigón, consiste en ocupar bolsas de lona impermeabilizadas, que se bajan boca abajo, amarradas por el fondo y cerradas en la boca por medio de un nudo de maniobra, que permite abrirlas manualmente. Su capacidad no sobrepasa de los 100 L. La labor de los buzos, se limita a ubicar el capacho sobre el punto a hormigonar y abrirlo, luego enviarlo a la superficie para repetir el ciclo. El método de la inmersión en cubas, tiene las ventajas de tener una operatoria sin complicaciones y rapidez de hormigonado, se logran hormigones de buena calidad, con excelente trabazón y no exige más aparatos especiales, que el depósito para sumergir el hormigón.



INYECCIONES SUBMARINAS DE MORTERO ACTIVADO

Por este proceso, se construye directamente dentro del moldaje, el hormigón, in situ, con grandes ventajas cuando es necesario una buena adherencia y alta resistencia. Se ocupa cuando se trata de construir un hormigón en masa sumergido, reparaciones de estructuras submarinas, relleno de pilas, sellado y unión de estructuras submarinas, recubrimiento y protección de tuberías submarinas, plataformas submarinas de faros y petrolíferas y anclajes submarinos. El hormigón in situ, que es el obtenido por medio de una inyección de mortero, se define como una mezcla de granulometría discontinua, obtenida partiendo

de un esqueleto de áridos gruesos colocados en obra previamente, cuyos huecos se rellenan después, mediante la inyección de mortero activado. El porcentaje de huecos es, en general, del orden del 45 a 50% para permitir la penetración del mortero, y el tamaño máximo de los áridos, alcanza de 8 a 10 veces, la de los granos más gruesos de la arena del mortero. Los áridos gruesos colocados previamente, deben estar rigurosamente limpios para obtener una adherencia conveniente, en la superficie de contacto áridomortero. Si se fluidificara un mortero común, por adición de agua para poder inyectarlo, el exceso de agua daría lugar a porosidad y a una gran retracción, o por otra parte, se producirían segregaciones separándose la arena del cemento. Se evitan estos defectos utilizando morteros coloidales y tixotrópicos. Cuando el mortero coloidal deja de moverse, pierde progresivamente su electrización granular y se gelifica según un mecanismo, llamado fraguado trixotrópico. Este fraguado, permite evitar segregación de la arena y del cemento, antes de que comience a actuar el fraguado químico de hidratación.

TÉCNICAS DE INYECCIÓN

El equipo utilizado se compone de; una amasadora para preparar el mortero activado; de una bomba impulsora del mortero, generalmente de doble pistón; de un juego de mangueras de goma, cada tira lleva en sus extremos una unión americana y un juego de lanzas de inyección (10 o 12), que en forma y cometido son iguales a una aguja hipodérmica, salvo en el largo, 1.5m. Para la instalación del equipo, se deberá preparar una tarima aproximadamente de 1m., de altura para situar la amasadora; a un costado se acopiarán las bolsas de cemento y aditivos y al otro costado se colocará un plano inclinado, para la llegada de la arena, la que estará acopiada a una distancia conveniente; el suministro de agua, también deberá estar previsto. Junto a la tarima y debajo de la amasadora, deberá instalarse la bomba, esta instalación deberá estar equidistante de todas las lanzas a inyectar.

Siguiendo este proceso, previamente el agregado grueso es colocado bajo el agua, bien compactado, preferiblemente llenando todos los confines de un elemento estructural, en moldaje o una cavidad a reparar. El agregado deberá estar rigurosamente limpio y saturado con agua potable y se cuidará especialmente que quede bien apretado dentro del moldaje. Luego son insertadas las lanzas de inyección, generalmente, se ponen antes de la colocación del agregado o también, son fijadas al moldaje o a un refuerzo especial. En el caso de colocar las lanzas horizontales se ponen a través de perforaciones o troneras, hechas previamente en el moldaje, para lo que se deberá contar con tapones de madera para sellar la tronera, luego de la inyección. Enseguida, el mortero activado es bombeado a través de las mangueras y lanzas y rellena todos los intersticios, y huecos del esqueleto de áridos gruesos, colocado previamente. Siempre la inyección, es comenzada por las lanzas del fondo, en el caso de obras verticales y por la lanza del centro, en obras horizontales. La inyección no deberá detenerse y se continuará hasta que el mortero aparezca por la lanza siguiente (verticales) o hasta que el mortero "reviente" o borbotee en la superficie de los áridos en el caso de las obras horizontales. Luego, la lanza deberá ser extraída, la tronera sellada con el tapón y la inyección continuada en la lanza siguiente. El proceso es continuado hasta que la grieta o moldaje, esté completamente lleno. Distribución de las lanzas La distribución entre las lanzas deberá ser levemente mayor que el espesor o profundidad del miembro a inyectar, para asegurar que la cara superior de la masa del mortero, alcance la cara opuesta o fondo del miembro, antes que alcance o desborde la siguiente lanza. Es decir, si el espesor o profundidad, tiene un valor "D" la distancia entre lanzas deberá ser un poco mayor a "D" (1,1 a 1,2D). En caso de inyectar cavernas, se deberá sondear el área con un martillo para obtener una estimación de su tamaño. Luego, se perforará la primera tronera

de inyección, a una distancia conveniente del borde y las troneras adicionales a una distancia levemente mayor, que la distancia de la primera lanza al borde de la caverna, con el fin de asegurar que la cara superior del mortero en inyección, alcance y llene el borde, antes de que alcance la siguiente lanza. La más importante precaución, es la de evitar la presencia de agregados finos en los gruesos, ya que al perderse la granulometría discontinua; se crea la tendencia a impedir una buena penetración del mortero; estos finos se originan de la abrasión del agregado grueso durante su manipulación y se depositan en el fondo de los recipientes de transporte. Es igualmente importante que el lugar de acopio de los agregados, esté limpio y libre de mugre, sal, aceite u otros contaminantes. El mortero deberá ser bombeado inmediatamente después de la colocación y el agregado deberá ser protegido en lo posible, contra cualquier contaminante, entre el tiempo de colocación y de inyección, que deberá ser lo más breve posible. 

CEMENTOS HIDRÁULICOS

Se da este nombre genérico a un cierto grupo de cementos especiales o aditivos, que pueden ser dosificados como si fueran un mortero submarino; que se sumergen, para su aplicación, en cubas especiales (estancas y con una capacidad de 4 a 5 (L.)) y son puestos en obra, por un buzo como parches, sellos y otros pequeños requerimientos, como ser tapones de cavidades de insertos, etc. Estos cementos hidráulicos son de fraguado rápido, lo que permite su uso en muchas aplicaciones submarinas, son muy efectivos como juntas submarinas de elementos prefabricados. Uno de los más recientes y promisorios productos desarrollados no contiene cloruros, por lo que es apto para ser usado en condiciones muy corrosivas o donde el efecto de la corrosión puede ser muy serio, como el hormigón pretensado.

Además del agua potable, el agua marina, también puede ser usada como agua de amasado; pero el agua marina, en general es rica en ión cloruro, por lo que produce la tendencia a promover la corrosión. El cemento puede fraguar en 4 a 5 minutos, muestra excelentes características de adherencia y resistencia, no presenta contradicciones de fraguado y es químicamente muy resistente. Ha sido usado como parches de perforaciones, en emergencias, a profundidades tan grandes como 40m. También en el mercado existen aditivos, que pueden ser adicionados a un cemento

corriente

para

producir

características

de

fraguado

rápido

(aceleradores de fraguado); lo que los hace muy aptos para su uso submarino; pero, muchos de estos aditivos contienen cloruros por lo que siempre, se deberá considerar el posible daño por corrosión. APLICACIONES DE CEMENTOS HIDRÁULICOS El mayor empleo de este tipo de cementos, es en obras en las que se desea muy rápidamente una gran dureza sin gran resistencia, aproximadamente 80 Kg. a los 28 días, como ser, la obturación de fugas de vías de agua y el sellado de mampostería, ejecutadas en la carrera de mares como ser rampas de atraque.

Para evitar el deslavado de los macizos de mampostería o rampas de atraque, ejecutados en la marea baja se obturan en las juntas al final del trabajo, antes

de que la obra sea cubierta por la marea, mediante mortero de cemento de fraguado rápido, por lo que constituye el sellado. Al reanudar el trabajo, este mortero se quita cuidadosamente con martillo picador, para que no quede ninguna traza de él. También se puede sellar la superficie superior de los macizos de hormigón, si las caras laterales están protegidas por moldajes estancos. A la marea siguiente, se quita la capa de mortero y se descarna la superficie para continuar el hormigonado.

Encofrados para hormigones sumergidos Los encofrados, deberán estar montados y ajustados antes de comenzar el hormigonado; esto es, que deberán estar sólidamente apernados o fijados, para evitar su destrucción o desarme debido a la furia del mar. Además, deberán estar impregnados de humedad (agua dulce) de modo que no absorban el agua de amasado del hormigón o agua de mar. En la colocación del encofrado, se ajusta y se amarra con alambre. Debe quedar firmemente colocado, sin ninguna posibilidad de movimiento. La unión encofrado-fondo, se tapona con sacos de arena. En la parte superior, se puede poner un poncho de polietileno de alta densidad.

Encofrado tipo Faye

ENCOFRADO VIGA DIRECTRIZ. ESQUEMA DE AVANCE VERTICAL Teniendo en cuenta que la corrosión es el mayor, y más dañino, de los efectos que produce el ambiente marino en los hormigones sumergidos, ésta se debe controlar de todas las maneras posibles. El control se puede lograr sabiendo a cabalidad las condiciones a las cuales será sometido el hormigón, en estado fresco y, una vez terminado su fraguado. En la etapa de diseño de un hormigón, la dosificación de sus constituyentes es de gran importancia, ya que de ella dependen cualidades fundamentales en el hormigón fresco y fraguado. 

Si se desea obtener un hormigón trabajable: Se necesita controlar la forma del árido a utilizar. Si es parecida a una esfera o a un cubo, dependiendo del tipo (canto redondeado o piedra partida), se mejora la trabajabilidad. También se puede aumentar la cantidad de agua, acarreando porosidad y lavado en la colocación, por lo que se recomienda el uso de aditivos incorporadores de aire, lo que hace un hormigón más trabajable y más

denso,

manteniendo

una

cantidad

de

agua

razonable

(sin

consecuencias dañinas). 

Si se desea impermeabilidad: Lo recomendable es aumentar la cantidad de cemento en la mezcla y agregar aditivo incorporador de aire. El agregar cemento hace que la mezcla no se deslave en la colocación, lo que evita poros y por tanto capilaridad. El aditivo incorporador de aire ayuda a que las partículas de cemento se mezclen con el agua, así aprovechando toda el agua incorporada y por ende una disminución de los poros.

En el caso del hormigonado submarino, se debe tener en cuenta: 

El estado del mar: Esto quiere decir que se debe tener la paciencia para esperar que las condiciones marinas sean las apropiadas, tales que la corriente marina no destruya los moldes ni deslave el hormigón colocado. También se debe tener en cuenta la seguridad de los buzos que ejecutan la faena de hormigonado.



Técnica a utilizar: Esto tiene que ver con la técnica que no permita el lavado y un hormigón monolítico y bien terminado. Entre la variedad de técnicas mostradas, se destacan el tubo-tolva y la inyección de mortero.



Moldaje: El tipo de moldaje a utilizar influye en las terminaciones y en la calidad de la superficie del hormigón fraguado. En el caso de los moldajes de madera, se deben impermeabilizar de forma tal que no se hinchen mientras el hormigón este fresco. Para moldes de acero, el cuidado radica mas en el tiempo de permanencia bajo el agua antes del hormigonado, ya que el surgimiento de óxido dañaría la superficie del hormigón, además se debe tener en cuenta el peso de las partes por la seguridad de los buzos.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 2.1 Materiales Se utilizó concreto premezclado f'c = 20 MPa, con un tamaño máximo nominal de agregado de 19 mm y una consistencia del concreto de 85 mm, que fue medida mediante la norma ASTM C 143-00. El acero de refuerzo longitudinal, fueron varillas No. 5 (16 mm de diámetro) y varillas para el refuerzo transversal de No. 2.5 (8 mm de diámetro) con un f y = 420 MPa, se preparó la superficie del refuerzo mediante una limpieza manual con un cepillo de cerdas metálicas, para retirar el óxido superficial. Las varillas longitudinales se recubrieron con una pintura epóxica a base de resinas para evitar su corrosión. Para evitar la formación de pilas galvánicas, en los puntos de contacto entre el acero longitudinal y transversal, se procedió a recubrir estos puntos con cinta de aislamiento. De igual forma, se sustituyó el alambre recocido por cintillas de nylon, esto para sujetar el refuerzo transversal con el longitudinal. 2.2 FABRICACIÓN DE ESPECÍMENES Se fabricaron 16 vigas de concreto reforzado de 2000 x 200 x 350 mm, con separaciones de 150 y 200 mm entre el refuerzo transversal (ver Figura 1), y se curaron los primeros 7 días con lámina de agua dentro de la cimbra, se desmoldaron y posteriormente se le colocó una membrana de curado hasta los 28 días de edad. Para el control de la calidad del concreto se fabricaron nueve

cilindros de concreto de 150 x 300 mm para determinar su resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días de edad; y cilindros de 100 x 200 mm los cuales fueron utilizados para obtener la penetración de iones cloruros a diferentes tiempos durante la inducción del deterioro.

Figura 1. a) Armado del refuerzo b) Esquema del armado del refuerzo, acotaciones en mm. 2.3 INDUCCIÓN DEL DETERIORO Antes de iniciar el proceso de inducción de corrosión acelerada se pintó la cara superior e inferior de las vigas con impermeabilizante, para garantizar solamente la corrosión en los estribos. También, se retiró la membrana de curado de las caras laterales con cepillo de cerdas metálicas. Se tomó la lectura inicial de velocidad y potencial de corrosión de cada estribo de las 16 vigas como lecturas base para el desarrollo experimental. El proceso de inducción de corrosión acelerada en el refuerzo transversal de las vigas, fue realizado mediante ciclos de tres días de humectación utilizando una solución de 3.5% de NaCI y cuatro días de secado al aire libre. La humectación de las vigas se lleva acabo por medio de esponjas de poliuretano, las cuales están sujetadas en la zona de los estribos. Estas esponjas son humectadas cada 3 horas con la solución de NaCI durante el ciclo de humectación, y para evitar la evaporación de la solución las vigas se cubren con plástico (Ver Figura 2).

Figura 2. Inducción del deterioro de las vigas 2.4 EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO DEL DETERIORO El monitoreo de parámetros electroquímicos se lleva a cabo mediante el Corrosión Rate Meter LG - ECM-06, James NDT Instruments (GECOR6) y el Galva Pulse GP 5000 de acuerdo a la norma ASTM C 876. Los niveles de corrosión incipiente (Ecorr >-350 mV, despasivación del acero), moderada (Aparición y propagación de agrietamiento, ancho de grieta < 0.1 mm) y severa (propagación de agrietamiento, ancho de grieta > 0.1 mm, desprendimiento, manchas), se definieron con respecto al criterio del RILEM (Andrade y Alonso, 2004) que determina estos niveles con la clasificación de los resultados de velocidad y potencial de corrosión y mediante una inspección visual de la superficie de las vigas, esto de acuerdo a las recomendaciones de la bibliografía consultada. 2.5 ENSAYO DE LAS VIGAS Una vez alcanzado los niveles de corrosión previamente definidos, las vigas serán ensayadas a flexión, lo que producirá altos niveles de esfuerzos por tensión diagonal cerca de los apoyos. Las vigas de control (sin corrosión) fueron ensayadas previamente al proceso de corrosión, aplicando cargas concentradas a 600 mm de los apoyos (Figura 1). Para tener un control del avance de agrietamiento de las vigas se aplicó carga en etapas de 5 kN. La resistencia teórica a cortante para las vigas, se obtuvo de acuerdo con las recomendaciones del código del Instituto Americano del Concreto (ACI 318-08).

En la Figura 3 se muestra un diagrama experimental, en donde se puede apreciar el proceso por el cual se someterán las 16 vigas de concreto reforzado.

Figura 3. Diagrama experimental 3. Resultados preliminares De los cilindros de concreto de 150 x 300 mm se obtuvo valores de la resistencia a la compresión de 16,19 y 21 MRa a 7,14 y 28 días de edad respectivamente, esto mediante un promedio de tres ensayes (como se especifica en la norma ASTM C 39/C39M-03).

De los cilindros de 100 x 200 mm los cuales se sometieron a ciclos de humedecimiento y secado, se obtuvo una concentración de cloruros acuasolubles a una profundidad de 10 mm de 0.43% ppc (por peso de cemento), y para una profundidad de 20 mm no fue determinada debido a la sensibilidad del equipo, por lo tanto, se obtuvo valores menores a 0.24% ppc. El valor a una profundidad de 10 mm esta por encima del límite permitido por el ACI 318-08 que es 0.15% en ambiente de Cl, esto nos dice que se verán resultados del proceso de corrosión a edades tempranas. Con la concentración de cloruros acuasolubles previamente mencionada y el recubrimiento en las vigas (≈ 2 cm), se obtuvo el tiempo teórico en el cual los cloruros llegarán a despasivar al acero de refuerzo, este fue de 28 días aproximadamente, pero este valor puede variar debido a la multitud de parámetros que influyen (porosidad del concreto, tipo de cemento, contenido de humedad del concreto, etc.). Esto se observa en nuestras vigas ya que, tienen 98 días de exposición al proceso de deterioro y solo el 20% de los estribos están despasivados. En la Figura 4 se observa los potenciales de corrosión a 98 días de exposición al deterioro, y de acuerdo a la norma ASTM C 876 tres de los estribos de las vigas 4, 7 y 8 se sitúan en el estado de probabilidad de corrosión alta con valores inferiores a -350 mV, por lo tanto, estas vigas están en un nivel de corrosión incipiente. Mientras que los estribos de las vigas 3, 5 y 6 presentan valores superiores a -350 mV, por lo que, se sitúan en un estado de probabilidad de corrosión baja.

Figura 4. Potencial de corrosión del estribo medido en ambas caras de la viga, con separación de 150 mm entre estribos *El No. de estribo está indicado en la Figura 1. En la Figura 5 se observa los potenciales de corrosión a 98 días de exposición al proceso de deterioro, en donde se aprecia que los estribos 4, 5 y 6 de las vigas 11 y 14 se sitúan en el estado de probabilidad de corrosión alta con valores inferiores a -350 mV, mientras que la mayoría de los estribos de las vigas 13,15 y 16 se sitúan en un estado de probabilidad de corrosión baja con valores superiores a -350 mV, e incluso con valores superiores a -200 mV. Por otro lado en la viga 12 los estribos 1, 2, 3, 6, 7 y 8 presentan valores entre -200 y -350 mV y aunque esto sitúa al acero de refuerzo en una probabilidad de corrosión intermedia, se puede ver que existe una tendencia a incrementar el potencial.

Figura 5. Potencial de corrosión del estribo medido en ambas caras de la viga, con separación de 200 mm entre estribos *El No. de estribo está indicado en la Figura 1 En la Figura 6 se aprecian los resultados del ensayo mecánico de las vigas de control, en donde se puede observar que la resistencia ultima a cortante para las vigas con estribos separados a cada 150 mm fue mayor en un 25% a las vigas con estribos separados a 200 mm. Se muestra la resistencia teórica a cortante, encontrándose que es similar a la resistencia obtenida en el ensaye. También se observa que la separación de los estribos no influyo en la ductilidad de las vigas ensayadas.

Figura 6. Deflexiones en el acero transversal La falla de las vigas de control fue a cortante por tensión diagonal con un patrón de agrietamiento mostrado en la Figura. En donde se puede observar la aportación de los estribos separados a 150 mm que generan un mayor agrietamiento en la zona de tensión ocasionado por cargas mayores y cercanas a la que provocaron la falla por cortante

Figura 7. Patrón de agrietamiento de las vigas de control. Los valores sobre las grietas representan el número de ciclo de carga (la carga total promedio por ciclo fue de 5 kN) Discusión y comentarios finales Los resultados obtenidos en los potenciales de corrosión variaron de acuerdo a la separación entre estribos, ya que en las vigas con separaciones de 150 mm se pudo apreciar que presenta una tendencia a superar en menos tiempo potenciales menores a -350 mV. Mientras que las vigas con separaciones entre estribos de 200 mm, presentan valores superiores a -350 mV, esto en la mayoría de los estribos. Esto nos dice que las vigas con separaciones de 150 mm son las más próximas a alcanzar un nivel de corrosión incipiente (despasivación del acero de refuerzo), en comparación con las de separación de 200 mm. En las vigas de control ensayadas se obtuvo que la resistencia cortante última es similar a la resistencia teórica según ACI-318-08. Además, la vigas con mayor refuerzo transversal (separación de 150 mm) presentaron mayor ductilidad lo cual era de esperarse, sin embargo, también proporcionaron un múltiple agrietamiento en la zona de cortante y tensión. Con los resultados obtenidos hasta el momento se vislumbra la verificación de la pérdida de capacidad a cortante por tensión diagonal de vigas de concreto en función del deterioro por corrosión inducido en los estribos a través de ciclos de mojado y secado con Cl". La evaluación Detallada o Secundaria, debe procesar la construcción en función de modelos estructurales, evaluando toda la instalación con sus componentes estructurales y equipos, evaluación puntuales tales como informes hidráulicos, suelos, sonoros, ambientales. Por ejemplo para los hidráulicos debido a acusar problemas de socavación se generan programas de desarrollo sostenible de ríos (probablemente en lugares donde se crean los bancos de arena o los meandros). La evaluación detallada se basa en el cálculo de las relaciones Capacidad / Demanda donde cada construcción

tiene elementos específicos que deben ser revisados y cada uno tiene una relación de C/D. Los elementos evaluados deben tener relaciones de C/D < 1, si la relación es menor de 1 el elemento tiene que ser tratado de forma especial y debe ser rediseñado. De la evaluación detallada se generan los Proyectos de Rehabilitación. El resultado de la evaluación detallada me indica el estado general de la obra como un aporte de todos los elementos particulares, generando expresiones que indican un porcentaje (%) total de vulnerabilidad. La demanda esta dictada por las normas específicas y la capacidades por modelos estructurales de software lo más aproximados posibles al estado actual de la edificación. La evaluación detallada concluye con recomendaciones que deben de ser resueltas bajo el criterio del consultor y el grado de vulnerabilidad general que presenta la obra directamente en un programa de reparación o en un Proyecto de Rehabilitación. Es importante señalar que estamos en camino de normalizar los proyectos de rehabilitación en función de sus aspectos de servicio tales como suelos, barandas, elementos no estructurales y de sus elementos estructurales en la adaptación a nuevas normas más exigentes, a la revisión de grietas, apoyos, fundaciones, placas.

MATERIALES ESPECIALES PARA MANTENIMIENTO Y REHABILITACIÓN. Los materiales especiales para mantenimiento, reparación y rehabilitación, han servido las necesidades del mercado de la construcción por más de 90 años. Las compañías más importantes son Master Builders Technologies (MBT), Sika, Tecno concrete, Protex lo que significa la fuerza mundial en la industria de productos químicos para la Construcción. La misión general de estos productos empieza con el tratamiento del concreto de varias maneras, mejorar el concreto nuevo, proteger el concreto existente, y reparar el concreto Deteriorado. MEJORAR

Dedicados a la misión de mejorar el concreto, estas casas ofrecen el rango más amplio de aditivos químicos para uso en aplicaciones de construcción nueva. Para asegurar la mejor durabilidad del concreto y la máxima vida de servicio, se ofrece una selección completa de productos, incluyendo inhibidores de corrosión, Microsilice, reductores de agua de alto rango, aditivos acelerantes y retardadores. PROTEGER Estos productos químicos trabajan para proteger el concreto ofreciendo una líneas completas de pisos cementicios, toppings, grouts y productos para el control de corrosión. Productos que incrementan la resistencia a la abrasión y al desgaste, mejoran la planeidad, resistencia química y están disponibles en formulaciones con color y reflectivas. Los grouts para la base de maquinaria, y aplicaciones estructurales y de precisión ofrecen propiedades superiores para el soporte de cargas y están disponibles en formulaciones diseñadas para mejorar la exposición a altas temperaturas y ataques químicos. Los recubrimientos y revestimientos para el control de corrosión se utilizan para proteger el concreto y el acero expuestos a químicos y ataques ambientales, y los recubrimientos cementicios y selladores se ofrecen para protección superficial y mejoramiento estético. REPARAR El reparar el concreto han sido los enfoques de estas empresas por muchos años. Las compañías ofrecen un rango completo de productos para reparación incluyendo materiales cementicios y modificados con polímeros para reparaciones estructurales, superficiales y de áreas de alto tráfico, así como adhesivos y materiales para inyección. Todos están diseñados para trabajar juntos y cumplir con las necesidades del mercado de restauración. Las tecnologías nuevas como morteros de reparación proyectables están revolucionando la manera de reparar el Concreto. Estas organizaciones, ofrecen una línea completa de equipos para las aplicaciones del concreto por proyección, bombeo y lanzado. También los productos están respaldados por sus laboratorios privados dedicados exclusivamente al estudio de la tecnología del concreto. La

combinación de fabricación y plantas de producción con tecnología de punta y las materias primas de alta calidad aseguran que los productos de estas organizaciones ofrezcan desempeños superiores en campo. Productos para las Reparaciones y Rehabilitaciones. Los productos para hacer reparaciones y rehabilitaciones están basados en los diseños específicos generados por los consultores y en la lucha para establecer el equilibrio del sistema capacidad / demanda de la Obra Civil, en la búsqueda de una solución integral de reparación. A continuación se señalan los tipos de productos más importantes: 1.

Aditivos Químicos: productos de apoyo a las mezclas de concreto estructural, prácticamente para cualquier requerimiento, tales como aditivos

reductores

Hiperplatificantes),

de

agua

acelerantes

(Plastificantes, y

retardadores,

Superplatificantes inclusotes

e

de aire,

inhibidores de corrosión, aumentantes de la densidad (microsilices), aditivos para concretos celulares, vaciados bajo agua y aplicaciones especiales. 2.

Morteros para reparación estructural: modificados con microsilice diseñados para reparar concreto sometido a cargas estructurales. Estos productos tienen módulos de elasticidad compatibles con el concreto estructural, excelente adherencia, compensación de la retracción y contienen un inhibidor de la corrosión para asegurar su desempeño a largo plazo. Las formulaciones están disponibles para aplicarse por proyección, bombeo y llana en superficies verticales, horizontales y sobre cabeza.

3.

Morteros de renovación superficial: morteros monocomponentes modificados con polímeros, con retracción compensada y diseñados específicamente para restaurar concreto e inhibir el deterioro antes de que ocurran daños posteriores. Productos con bajo módulo de elasticidad para ofrecer resistencia al agrietamiento e incorporar un inhibidor integral de corrosión para una excelente durabilidad. Existen formulaciones que permiten la aplicación con llana o por proyección en superficies verticales, horizontales y sobre cabeza.

4.

Recubrimientos protectores para el acero de refuerzo: Contienen inhibidores de corrosión que protegen al acero de refuerzo dentro del concreto de los iones de cloruro y la carbonatación. Se incluyen recubrimientos flexibles modificados con polímeros con base cemento y un agente de adherencia y recubrimiento epóxico / cementicio con base agua y proyectable.

5.

Reparación de áreas de tráfico: los morteros de fosfato de magnesio ofrecen

reparaciones

económicas

con

altas resistencias a

edades

tempranas y rápidas paradas de en las fábricas para la reparación. Permiten poner en servicio la zona reparada en dos horas después de una de aplicarse el recubrimiento final. 6.

Reparaciones

por

proyección: productos

reparaciones de concreto

específicos

utilizando procedimientos de

para

lanzado

vía

húmeda o seca. Son morteros modificados con microsilice, fibras de refuerzo e inhibidores integrales de corrosión. 7.

Endurecedores de pisos y toppings: Es tecnología para pisos cementicios que tiene tráfico pesado, endurecedores superficiales con polvos

de agregados metálicos

y minerales,

bases

para

pisos

autonivelantes y toppings, proporcionan una superficie durable para cumplir con cualquier requisito de servicio. 8.

Fibra de Carbono: Mbrace, sistema compuesto de refuerzo, diseñado para ofrecer una alternativa diferente a las reparaciones estructurales con la característica del aumento de la capacidad estructural. El sistema se basa en la colocación de láminas de fibra de carbono en diversas capas. Permite una instalación durable y resistente que se hace en forma fácil y rápida.

9.

Grouts: Para reparación de superficies de concreto, grouteo de precisión y sellado de grietas. Se ofrecen grouts con base cementicia y polimérica.

10. Resinas epóxicas: Se utilizan para dos funciones, una primera de adherencia estructural con resinas poliméricas de reparación para unir concreto nuevo con viejo y otra correspondiente a las líneas de inyección de grietas con resinas epóxicas de inyección de uretanos para el control de la infiltración activa del agua.

11.

Compuestos de Curado: libres de compuestos orgánicos volátiles, (VOC) promueven la hidratación conveniente del concreto durante el fraguado y los reductores de evaporación diseñados para combatir las condiciones de secado rápido durante el acabado del concreto.

12. Recubrimientos y selladores: recubrimientos a base de cemento modificados con polímeros para crear diseños arquitectónicos en acabados de superficies horizontales y verticales de concreto y mampostería. Selladores para impermeabilización y protección contra la humedad del concreto y estructuras de mampostería, basados en selladores de silano, un recubrimiento con base cemento modificado con polímeros monocomponente y recubrimiento flexible con base cemento flexible modificado con polímeros. 13. Recubrimientos y revestimientos poliméricos: Productos para el control de la corrosión compleja, incluyen puenteo de grietas, sistemas de revestimientos resistentes a la corrosión, revestimientos y pisos poliméricos monolíticos, revestimientos y recubrimientos poliméricos reforzados con hojuelas, revestimientos reforzados con telas, sistemas de curados a baja temperatura, sistemas tolerantes a la humedad y de rápido curado. 14. Encapsulado de pilotes: Sistemas de encapsulado de pilotes APE para reparar muelles, columnas y pilotes de concreto armado arriba o bajo el nivel de las aguas, utilizando un proceso polimérico que repara restaura y fortalece el concreto. 15. Protección de Juntas: Productos o sistemas para el sellado de juntas en puentes o en edificaciones, protegen los bordes de las ranuras y cumplen funciones de entrada o salida a los movimientos. 3.2.- MANUALES DE MANTENIMIENTO