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4.2. Procesos patológicos en el hormigón
Una exposición sobre las causas, desarrollos y fenómenos consecuencia de procesos pato- lógicos podría ser objeto, por sí mismo, de innumerables documentos y estudios, por lo que no se tratará este aspecto en profundidad. Sigue una exposición somera para así analizar de forma superficial las principales causas y la sintomatología característica de cada una de ellas.
De forma generalista, la inclusión de barras de acero en la masa de hormigón permite la absorción de solicitaciones tangenciales y las tracciones asociadas a los esfuerzos de flexión habituales en cualquier estructura. Paralelamente, la vida útil del metal queda garan- tizada (a priori) por la alta alcalinidad de la pasta de recubrimiento, por lo que la sección del elemento traccionado debería permanecer constante a lo largo del tiempo y conservar el grado de adherencia inicial con el hormigón.
Sin embargo, como se anticipó en el apartado anterior, esta simplista hipótesis de partida ha sido rebatida en los últimos tiempos, al constatar la evolución de aquellos materiales pues- tos en obra hace 30, 40, o más años.
4.2.1. Defectos del proyecto y/o ejecución
La reparación contempla toda la casuística derivada de un incorrecto planteamiento de hipó- tesis iniciales (agresividad del ambiente, sobrecargas de uso, etc...), agresiones externas (accidentes, impactos, etc...), o bien errores de diseño o puesta en obra que deriven a corto, medio o largo plazo, en la aparición de daños o lesiones.
Son, por tanto, innumerables los factores que pueden quedar clasificados dentro de esta categoría. Por citar algunos, se pueden nombrar:
• Aparición de fisuraciones, originadas por exceso de deformación en estructuras sujetas a sobrecargas excesivas. A pesar de que las actuales normativas admiten la aparición de microfisuras en zonas traccionadas, su apertura real debe quedar englobada dentro de unos márgenes extremadamente limitados, que no originen la exposición a la intemperie de la armadura ubicada en dicha área.
• Degradación de los armados superficiales, motivada por un insuficiente recubri- miento, necesario para asegurar la adherencia entre el metal y el conglomerante, sin olvidar la función protectora que representa. No son pocos los fenómenos patológicos que muestran un avance paulatino desde el exterior de la estructura (carbonatación, cloruros, etc.), fenómenos que en muchos casos no se advierten hasta la aparición de síntomas en la ferralla, principalmente en forma de oxidación y pérdida de sección y adherencia.
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4. Morteros de reparación estructural
• Baja resistencia característica del hormigón, producida principalmente por una escasa cuantía de cemento en la composición del mismo, lo que limita la alcalinidad y aportación protectora de la pasta, o bien una excesiva porosidad del material. • Exceso de agua de amasado. La fabricación y puesta en obra de hormigones y
morteros precisan, lógicamente, del aporte de una cierta cantidad de agua fundamen- tal para llevar a cabo la hidratación de los componentes activos. El aporte de agua debe ser el estrictamente necesario para facilitar el amasado y puesta en obra final del material. Un excedente de agua finalizará su función evaporándose a la intempe- rie, dejando libre el volumen ocupado en la masa de hormigón en forma de porosidad. Dicha porosidad lleva aparejada una disminución de la resistencia, así como de la capacidad protectora que ejerce sobre el acero de armar.
• Deficiente curado. Esta circunstancia puede incrementar la cantidad de fisuraciones de retracción originadas por tensiones excesivas durante la fase de endurecimiento del material, así como el grado de apertura de dichas singularidades. Por ende, cabe destacar la facilidad que tendrá el acero dispuesto bajo el recubrimiento para corroer- se, debido a la apertura de puntos críticos de entrada de agentes lesivos (agua, dióxido de carbono, ácidos, etc.).
• Deficiente puesta en obra del hormigón. Se pueden citar como casos más carac- terísticos la incorrecta colocación de separadores, encofrados, consistencias inade- cuadas del material, deficiente vibrado, etc.
4.2.2. Procesos químicos
El estado de la estructura no sólo se ve afectado por defectos del proyecto y de la ejecución, sino que corresponden a degradaciones originadas por ataques químicos, que pueden verse agravadas por los puntos comentados en el apartado anterior. Algunos supuestos son:
• Ataque por ácidos. La acción de los ácidos provoca una conversión de los compues- tos cálcicos. Como resultado, se obtiene la degradación de la estructura cristalina del cemento.
• Ataque por sulfatos. A diferencia del caso anterior, los sulfatos centran su ataque en componentes muy específicos. En presencia de agua suficiente se produce la apari- ción de compuestos expansivos en el interior de la masa endurecida, produciendo una fisuración irregular que propicia ataques posteriores.
• Reacciones árido-álcali. Consisten en un proceso similar, en cuanto a la expansividad se refiere, al ataque producido por sulfatos. Son procesos complejos, consistentes habitualmente en la reacción química de ciertos áridos con el entorno alcalino del cemento, produciendo compuestos de volumen superior al ocupado por los originales.
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Esto se traduce en la formación de tensiones internas en el material, que provocan su fisuración generalizada.
Los supuestos más comunes son: • Carbonatación del hormigón.
• Contaminación del hormigón con cloruros. Carbonatación del hormigón
En los primeros días tras su ejecución, el hormigón tiene una alta alcalinidad, hecho este que motivaba la formación de una película de óxidos protectores pasivos alrededor del acero. Con el paso del tiempo, esa alcalinidad puede ir disminuyendo en presencia de humedad y dióxido de carbono, desprotegiendo la armadura de su capa pasivante e iniciándose una corrosión generalizada por toda su superficie.
El resultado de esta corrosión es un aumento de volumen del acero, provocando tensiones internas en el hormigón hasta el grado de originar su estallido, incrementando aún más la corrosión al facilitar la penetración de la humedad y la exposición a la atmósfera.
Este proceso dependerá de una serie de parámetros como:
• Espesor de recubrimiento. La carbonatación es un fenómeno que se propaga desde la superficie de contacto del hormigón con la atmósfera hacia el interior. Este proceso se ralentiza con el paso del tiempo debido a la reducción de porosidad citada. Por tanto, una armadura suficientemente revestida se encontrará a salvo de una despa- sivación durante la vida útil de la estructura.
• Calidad del hormigón de recubrimiento, principalmente en función de la porosi- dad que presente.
• Agresividad del ambiente, esto es, en función de las concentraciones de dióxido de carbono existentes en el entorno (aparcamientos, industrias, etc.).
Los supuestos anteriores afectan directamente a la integridad del conglomerante; sin embargo, en la práctica, resultan más habituales aquéllos procesos lesivos que cen- tran su ataque en las armaduras de acero. En estos casos queda mermada la capa- cidad de carga, y aparecen procesos de estallido de hormigón debido a la tensión interna que produce aumento del volumen del metal.
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4. Morteros de reparación estructural
• Humedad del entorno. La carbonatación precisa de un cierto margen de humedad a fin de facilitar la formación del ácido carbónico resultado de la combinación de dióxido de carbono con el agua. Por tanto, una falta total de humedad limita enormemente el fenómeno, al igual que los supuestos de altas concentraciones de humedad (al no permitirse la difusión del CO2).
Contaminación del hormigón con cloruros
De modo similar al dióxido de carbono, los iones cloro tienen la capacidad de acceder al interior del hormigón a través de la red de poros. A diferencia del caso anterior, dicho proceso tiene lugar tanto en presencia parcial como total de agua en el interior de sus poros.
En cualquier caso, conviene recordar que los compuestos que conforman el propio cemen- to tienen una cierta aptitud para combinarse con parte de dichos cloruros (sal de Friedell), formando compuestos que no representan riesgo de corrosión de armaduras.
El porcentaje de cloruros decrece desde la superficie hacia el interior del hormigón. En el caso de la corrosión por cloruros, se habla de corrosión por picaduras, debido a que el proceso de despasivación se localiza únicamente en áreas concentradas de la armadura, lo que se traduce en importantes pérdidas de sección de acero muy localizadas.
Todo lo anterior hace que, en la práctica, la durabilidad de la estructura se vea limitada respecto a la vida útil que, teóricamente, sería de esperar. La tipología y costes de las actividades orientadas a subsanar dichos problemas dependerán del daño y del momento en que se decida actuar.
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Efectos de la carbonatación.