Tratamiento del hormigón

2.2.4.3 Proceso de enrollamiento

Es es un proceso que consiste básicamente en que las propias bandas de fibra se enrollan sobre un cilindro y/o mandril rotatorio que suele ser impregnado con resina de manera longitudinal. Normalmente, las velocidades en estos procesos suele estar adecuadamente sincronizadas para poder asegurar de manera precisa el proceso de enrollamiento.

2.3 Ejecución del proceso

2.3.1 Tratamiento del hormigón

Antes de comenzar el proceso de adhesión entre el tejido de fibra de carbono con la resina sobre la superficie del hormigón debemos de conseguir que la superficie este limpia y seca. Por otra parte, destacar que la formulación epoxídica sobre el hormigón es un fenómeno tal cual de tipo mecánico donde intervienen tanto la porosidad del propio soporte como la situación de la superficie. Debemos tener en cuenta que la adhesión dispone de una tipología química de fuerzas moleculares, y que son intervinientes en la tensión superficial del soporte. El tratamiento del hormigón en su relación con la superficie tiene una finalidad que es conseguir una limpieza y rugosidad lo más idónea posible para poder eliminar aquellas partes del material que pudieran estar más débiles. Otra de las características importantes para poder ejecutar el refuerzo sobre el hormigón es que dicho hormigón este en buenas condiciones y totalmente libre de posibles impurezas para poder realizar el proceso de adhesión. Esto quiere decir que podremos hablar de hormigones que son viejos o más nuevos en función de los años que tengan, y esta característica pudiera influir, y por lo tanto, la tendremos en cuenta.

Siempre se realizará un estudio previo de las superficies, y lo normal en las obras es encontrarse hormigones viejos y con cierto grado de deterioro. En estos casos se deberán de examinar la carbonatación, presencia de yesos y aglomerantes bituminosos pero también hay que saber el grado de corrosión que podemos encontrar en las armaduras pasivas, residuos de silicona, antiguas capas de resinas, o incluso aceites.

Por todo lo anterior debemos de realizar estudios de previsión de los elementos estructurales que deseamos reforzar, ya que todas las características que hemos mencionado deben ser

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subsanadas en la medida de lo posible. En este proceso de limpieza de impurezas y eliminación de materiales sueltos sobre la superficie del hormigón, es muy posible que la superficie pudiera quedar húmeda lo cual imposibilitaría el proceso de adhesión. Se recomienda siempre que cualquier superficie de hormigón que vaya a ser reforzada debe estar seca para el uso de esta tipología de resinas epoxi. En el caso de que la superficie del hormigón este húmeda su secado podrá realizarse por medios naturales o artificiales. Sin embargo, el desecado manual emplea aire comprimido teniendo que usar filtros de partículas específicos. La normativa (ACI 440.2R-08 and ACI 440.2R-17, 2008) aconseja que se usen calentadores existiendo diferentes tipos pero los más usados son radiantes.

En el momento que se han eliminado las alteraciones superficiales es necesario asegurar una planeidad para asegurar debidamente los refuerzos, de este modo, evitaremos alteraciones en el espesor del adhesivo y disiparemos los esfuerzos aplicar. Pudiera darse la circunstancia que existan alteraciones con la existencia de burbujas, en este caso, es necesario realizar las operaciones de mantenimiento adecuadas para dejar la superficie en unas buenas condiciones para el empleo del refuerzo. Es habitual usar morteros llamados de reparación y que son compatibles con los productos que se emplearan en esa superficie. Por otro lado, es aconsejable que la superficie de reparación no ascienda al 20% ya que se podría conseguir el efecto contrario.

Aunque no es el caso de objeto a estudio se podrá indicar que existe un aspecto importante sobre las esquinas de secciones rectangulares o cuadradas. En dicho caso, siendo perpendiculares a la dirección del tejido de fibras de carbono nunca debe ser inferior a 2 cm aunque lo recomendable es que no sea inferior a 5 cm (YANG, X. et. al. , 2001). Se adjunta la figura nº2-9 donde se puede observar la representación.

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Una de las características más importantes de los tejidos de fibra de carbono es su resistencia a tracción, pero siendo conscientes de que dispone de una deficiente resistencia a las compresiones provocado por su elevada esbeltez. Otro de los motivos por lo que no se puede confiar en la fibra de carbono en relación a su capacidad para la compresión es que si ésta estuviera adherida pudiera despegarse, por este motivo no se disponen de fibras paralelas a la compresión. En el caso de estructuras circulares como son los pilares se podrían usar las fibras de tejido de carbono aplicándola perpendicularmente al propio esfuerzo de compresión, lo que se conoce como zunchado. Este efecto permite disminuir las deformaciones transversales teniendo en cuenta el efecto de Poisson del propio hormigón. En consecuencia, aumentaríamos la capacidad portante del propio soporte. Siempre que apliquemos la técnica de tejidos de fibra de carbono sobre superficie tendremos que tener en cuenta un solape mínimo de 20 centímetros. En la figura nº2-9 se puede observar esta característica.

Figura nº 2-10. Dimensiones de los solapes 20 cm. Colocación tejidos de fibra de carbono. Una de las cuestiones más importantes en este proceso de refuerzo de tejidos de fibra de carbono en las probetas de hormigón es disponer de un solape mínimo de al menos 20 cm en la dirección en la que se colocan las fibras, en la figura nº2-10 se puede observar la funcionalidad. En el proceso de refuerzo se puede dar la casuística de que existan varias capas pero en ningún caso ambos solapes deben ser coincidentes. Normalmente, el sistema de refuerzo debe usarse en hormigones que estén correctamente sanos y secos, y el objetivo que tienen es aumentar su capacidad resistente ante las acciones mecánicas. Es importante tener presente que este sistema no sirve para poder resolver determinados problemas de la estructura como la durabilidad, afecciones de agua por sellados, frenado de corrosiones etc.

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En consecuencia, si la superficie del hormigón donde pretendemos aplicar el refuerzo no esta en condiciones optimas o esta húmeda el adhesivo que pongamos fallará. También puede ocurrir que el hormigón no se encuentre mojado pero exista una humedad, dicha circunstancia podrá afectar ya que es posible que la adhesión no se haga adecuadamente pudiendo despegarse. Por ello, es de vital importancia tener perfectamente controlado el parámetro de la humedad. Una vez que la humedad ha desaparecido la afección del agua no nos afectará. Otra de las recomendaciones es que cuando vayamos a realizar la ejecución del refuerzo no debe existir polvo, y la zona debe estar en la medida de posible muy protegida. En el caso de un laboratorio los ensayos se pueden ser controlados muy bien pero en el caso de una obra si esta circunstancia no fuera posible debemos de intentar cubrir esa zona de trabajo hasta que se produzca el endurecimiento de la resina epoxídica.

En estas ejecuciones de refuerzo con tejido de fibra de carbono y resinas epoxídicas existen una serie de recomendaciones que se deben de cumplir siendo estas:

- El carbono (láminas) es un perfecto conductor de electricidad, por lo tanto, se deben de tomar las medidas que no entren en contacto con cables eléctricos.

- La mezcla que se utilice no debe se superar 2 kg ya que las reacciones químicas que se forman son elevadas en el momento del endurecimiento.

- Se recomienza el uso de guantes de goma y de obra, gafas protectoras, bata, mascarilla e indumentaria adecuada para desarrollar el trabajo.

- La zona de trabajo debe estar ventilada para evitar inhalar vapores etc. - Evitar hacer fuego en los aledaños de los materiales.