REPARACIONES
YREFUERZOS EN ESTRUcruRAS
DEHORMIGON
MEDIANTERESINAS
EPOXIManuel FERNANDEZ CANOVAS·
RESUMEN
En este
tNbajo
se hace ver que las resinasepoxi
pueden
ser una buena
solucib«
paramucho«
casosde
reparacion
yrefuerzo
de estructuras dehormigon
armado.
Se muestr« que son
aplicables
para unir ° sellarfisuras
°grietas,
para obtenerjuntas
dehormigonado
monoUticas
y parareforzar pilares
ylIigas.
En cada caso sedescriben
losprocedimientos
deutilizacion
de 14 resina y se ilustrancon
ejemplos
deaplicaciones
realizadas conbuenos
resultados.
INTRODUCCION
En estos ultimos anos se esta
empleando
mucho lapalabra Patolog{a
al hablar deconsrruccion y asi no e s de extraiiar el encontrarnos con libros de
pub
licacicnreciente que se titulan
Diagnostico
deenfermedades
deobras,
Patologl
a de lasobras de
fabrica,
etc.Este
aprovechamiento
del argot medico por el lexicoconstructivo,
puede
parecer enprincipio
y sobre todo alprofano,
unacursilada,
un querercomplicar
las cosas buscando similitudes un tanto
forzadas,
sinembargo,
nada
hay
tancierto en que estas similitudes existen puesro que son consecuencia de unas
leyes
comunes a ambos
pacientes:
obra 0 ed ificio y obra 0 ser vivo.En este artCculo nos vamos a referir a una
parte
deledificio,
a unaparte
fundamental
delmismo,
a su osamenta, a la estructura. Vamos a actuar un pocode trau mat
Slogos
de
nuestra construccicn,
puesto
quepartimos
del convencimiento de que nuestras estructuras
podemos
asimilarlas a seresvivos,
seres vivos2 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1974
que se
engendran
en la mente delproyectista,
que nacen y cre cen con mas 0 menos cuidados durante su c onstruccion y que alfinal,
llegan
a un estado dedesarrollo a
partir
del cual estan en condiciones de valerse por sf solos.Indiscutiblemente,
la fortaleza y durabilidad de una estructura aligual
que la de un servivo,
dependerI de los cuidados que sehayan
tenido conella,
no solodurante el
pedodo
de crecimiento(construccibn
)
sino tarnb iendurante
el resto desu vida. La
obra,
aligual
que el servivo,
se encuentra sometida a la accion de loselementos: la temperatura, la
humedad,
losvientos,
lasheladas,
erc., pero tambientiene que
soportar
unas acciones detipo
mecInico quepueden
cansarla,
fatigarla
e incluso lastimarla. Por
consiguiente,
los cuidados y lavigil
ancia,
si bien son importandsimos
eimprescindibles
durante su crecimiento 0 construccicn y de ellosdepe
nderk mucho la vida de laobra,
nohay
que pensar que terminaran con la realiz acion de lamisma,
sino queluego hay
queseguir
prodigandolos,
Por
ultimo,
laobra,
con el paso deltiempo, envejece
en un procesocondnuo,
mas 0 menos lento de
degrad
aciori de los materiales que la componen.Al
igual
que en las personas,hay
estructuras sanas y estructuras enfermas.Estas ultimas son las que han tenido un desarrollo poco
feliz,
bien por defectos en sugestacion
(proyecto)
0 bien por pocos cuidados yvigilancia
en su crecimiento(ejecucibn
),
0 durante su vida[conservacion).
A estas estructuras enfermas nosvamos a referir en 10 sucesivo.
Las enfermedades en las estructuras se manifiestan con una
sintomatologia
variada
(cam
bios decoloracion, fisuras,
descarrilamientos,
hinchazones, etc.).
Ante esta
sintomatologia
elingeniero
tiene que establecer un diagn
osrico. En muchas
ocasiones,
la visualizaci6nbasta,
es decir,
la visita al enfermo y un buenojo
clin ico nos pe r miten conocer, sin
mas,
su enfermedad. En otras, elproblema
escomplejo
y, paradiagnosticar
hemos de estudiar el historial delpaciente
(estudio
del
proyecto)
y realizar una serie de analisis,
mas 0 menos extensos,(analisis
escle ro m etricos delhormig6n,
toma de probetastestigo,
loc alizacibn de las armaduraspor medio de rayos
X,
isotopo sradioactivos, etc.)
e inclusollegamos
a tomarle latension ala estructura
(medidas
con strain gages, flexImetros,etc.).
A la vista de la
enfermedad,
y una vez determinados los motivos que la hanproducido,
hemos depronosticar
laposibilidad
de devolverle lasolidez,
esdecir,
la salud. EI pronSsrico e sta influenciado por el tratamiento.
Hay
lesiones que con un acertado medicamento(refuerzo)
van a evolucionarfavorablemente,
en cambio,
hay
otras alteraciones de tan gran dimension que no va a serposible
cambiar su ev olucion, estando porconsiguiente
el enfermo condenado amorir,
esdecir,
en el caso de nuestra estructura condenada a la demolicion.Dentro de los tratamientos y al
igual
que en Medicina se abrio una nueva era con la aparicion de los a ntibioticos, en el caso de la Construc cion, 10 hemostenido casi simu ltaneam ente, con la
aparici6n
de las resinas sinteticas y, concretamente, con las resinas
epoxi.
Podemos decir
hoy,
estableciendo unparalelismo
entre las dosciencias,
queREPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 3
o Ia ten{an muy mala por otros
procedimientos,
las resinasepoxi
hanejercido
el mismopapel,
solucionandoproblemas
hasta hace poco insolubles y tornando elpronSsrico a que antes nos refedamos de fatal a
optimista.
Quiero
presentar en estetrabajo algunos
casoscHnicos,
llarnLnd olos aSl paracontinuar la similitud
medica,
que se nos hanpresentado
y en los que el tratamiento adecuado han sido las resinas epoxi.
Antes de continuar es
preciso
tener en cuenta los Cinco pasos a seguir encualquier
reparacio
n 0 refuerzo y quepodemos
resumirlos en lossiguientes:
Encontrar eI deterioro. Esto
exige
saber 10 quehay
que encontrar, como y dcnde encontrarlo.Determinar la causa que 10 ha
producido.
Evaluar la resistencia de Ia obra en el estado en que se encuentra.
Proyectar
la reparacibn a realizar yElegir
y poner a punto un me rodo dereparacibn
0 refuerzo.Veamos a continuacibn
algunos
tipos
dereparaciones
0 de refuerzos que sepresentan con mas frecuencia en estructuras lineales de horrn
igo
n,GRIETAS Y FISURAS
A menudo nos encontramos con estructuras que
presentan
grietas
0fisuras,
que se hanproducido
por motivos de retraccion del horrnrgon, deorigen
termico,
0 desolicitaciones ex ternas. Estas ultimas
pueden
ser debidas a defectos de calculo 0de
ejecucicn,
que han dadolugar
a que las resistencias sean menores que lasprevistas,
con 10 que la solucionpuede
estar en un refuerzo del queluego
nosocuparemos. Sin
embargo,
y aparte de estosrefuerzos,
en muchos casos se haceimprescindible
cerrar lafisura,
no solo con el fin de evitar unaposible
corrosionde las
armaduras,
sino tambien para darle monolitismo al hormigbn
y quepueda
soportar los esfuerzos a que se va a encontrar sometido.
Las fisuras de retraccion aparece.n como consecuencia de las tracciones que
provoca este fenSmeno, cuando se encuentra
impedido
ellibre acortamiento de la pleza.Cuando se trata de
piezas
lineales,
las fisuras de retraccion aparecen perpendiculares al
eje
de lapieza,
con espesores quealgunas
veces van desde Ia ce ntesirnahasta
algunos
miHmetros y que seccionan totalmente al elemento estructural.Esto es muy frecuente en
vigas
muylargas
y que tengan su acortamiento coaccionado por
pilares
0 porempotramiento.
En tales circunstanciaspuede
salir unafisura aislada en la mitad de la
luz,
ayudada
muchas veces por la flexionprovocada
por las cargas, 0
bien,
y esto es 10 masprobable,
aparecen' fisuras proximas a losextremos de las
vigas.
4 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1974
aproxima a la cime ntacion, debido a que al estar en esta el h orm
ig
on en contactocon el terreno, se encuentra hum edo y, por
consiguiente
apenas si retrae, mientras que en la cabeza del muro que es la zona mas seca, es donde aparece la fisura masabierta.
En las
Figs.
1 y 2 se muestran estostip
os de fisuras en forma esqu e matica,Muy
importantes
son tarnb ien las fisuras de r etraccion endepositos
de muchodiametr o que posean losas de gran
rigidez.
En estos casos las fisuras sonverticales,
al
igual
que en los muros y suimportancia
estranscendental,
por la falta de esta nquidad
que dan aldeposito.
En los
problemas
que se nos hanpresentado
en este campo, m e r e c en desta carse las fisuras de retrac cion de cinco mil im etro s de espesor y totalmente verticales,
aparecidas
en lasvigas
de unportico
de 44 m delongitud,
que se h abradosificado con una do sificacion de cemento alta. Estas fisuras aparte de romper la
continuidad de la
viga,
creaban una puerta abierta a la corrosion de las armaduras. La solucion rad ico en una inye ccion epoxi,En muchas
ocasiones,
una deficiencia en la colocacion correcta de las armaduras en estructuras especiales,
puede
ser motivo de una grave fisuracion delho rrn
igo
n.Veamos un caso concreto. Se trata de unos silos de una fabrica de cemento, en los que una losa de 1,50 m de espesor sopo rtaba el peso de cuatro silos destina dos a contener yeso, arcilia y caliza molidos. Al llenar
por
primera
vez lossilos,
apar ecio una fuerte fisur acion en la losa de hor m
igo
n sobre la que descansabanlos silos y esto a pesar de que s610 se habian
cargado
en un 75 por 100 de sucapacidad. Rapidamente
se inte rrum pio la carga y se hizo una revision del proyecto, com
probando
que el calcu lo habia sidoperfecto.
Se pro ced io entonces a hacer unainspe
ccion de la obra y, al descarnar enalgunos
puntos el horrnigo
n, seobse rvo que los redondos no estaban colocados en su correcta
posicion
y, queademas, habia habido cam bios de secciones de las arm aduras con respecto a las
"'---FISURAS DE TRACCION EN VIGA
REPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 5
0
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FISURA DE TRACCION EN MURO
Fig. 2. Agrietamiento de un muro.
previstas
en el proyecto. La solucion mas r apida estaba en postensar la losa pormedio de cables colocados en el contorno de la m isrna, pero dado que los esfuer
zos de
postensado
iban a ser muy elev ados, existia elpeligro
de que lospIanos
defisura cion actuaran como
pIanos
de deslizamiento,poniendo
enpeligro
toda laestructura. Ante esta siruacion decidimos unir el ho r m
igo
n y darle monolitismomediante una
inyecci6n epoxi.
Una vez realizada esta, seprocedi6
a montar las cabezas depostensado
y seejecut6
el mismo. La obra quedoperfecta
y la reparaci6n se h izo en un
tiempo
bastante breve.Como estos
ejemplos
de obras cabria poner muchos otros muyimportantes
que se han realizado con
pleno
e xito y con un costo reducido, ya que la cantidadde resina que se suele gastar en estas
inyecciones
es en la mayor parte de: loS casosridicula,
y. por supuesto. el costa de estetipo
dereparaciones
es una fraccionpequ efi a del que
supondrfa
rehacer totalmente la obra.Las
inyecciones
se efecruan, engeneral.
de una forma bastantesimple.
no6 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO I, mayo 1974
presiones
inferiores a 10kgf/cm2
(0.98
MPa).
La bombainyectora
puede
sermanual 0 m ecanica.
La
iny
eccion permire el crerre y la u nion del horrnig
on engrietas
capilares
del orden de hasta 5
mieras,
sinexigir
grandes
presiones,
pero sl mediante elempleo
deformulaciones
epoxidicas
de viscosidadesbajisimas,
que en casos determinados
pueden
tener la fluidez de un alcohol.En
grietas
del orden de milimetros de espesor, para realizar la inyec cion secolocan
boquillas separadas
un os 50 emaproximadamente
0 en puntos donde lasgrietas
sebifurquen.
Previamente a la colocacion de estasboquillas
hay
que haceruna abertura en forma de
V
a todo 10largo
de lagrieta
que se sella por medio de una pasta epoxi muy tixotropica que tiene por finalidadimpedir
que durante la in yeccion la formulacion se escape alexterior;
al mismotiempo
esta pasta desellado ex terno sirve para
fijar
lasboquillas
de inyeccio
n. Cuando la fisura es finacabe mcluso pegar por su
parte
externa, en vez de esta masilla 0 pasta epoxi,
unsimple
papel
adhesivo e incluso extender con espatula,
sin abrir el surco en V a que antes nosreferiamos,
una masilla depoliester.
La inye ccion se realiza roscando el
inyector
al tubo 0boquilla,
inyectando
yparando
la inyeccion cuando la resina sale por el tubo masproximo
al deinyecci6n,
que actua ahora como rebosadero de resina facilitando tambien lasalida al exterior del aire contenido en la fisura. Cuando esto ocurre, se cambia el
inyector
alsiguiente
tubo y serepite
laoperaci6n
hasta el total llenado de lafisura.
Si la fisura a
inyectar
estuviese humeda es necesarioproceder
a su secadoantes de realizar la
inyecci6n
y esto puedclograrse
introduciendo por los tubos una corriente de aire caliente seco. Como normalmente el aireprocedente
de loscompresores tiene una gran cantidad de
humedad,
se hace necesario antes deinyectarlo
desecarlo pasandolo por undeposito
que contenga cloruro calcico.Este sistema de
inyecci6n
de resinas se haempleado
eficazmente en el cierrede fisuras
aparecidas
en presas,vigas
postensadas,
edificios fisurados por la accionde terremotos, etc., y en todos los casos en que la
inyecci6n
se ha realizadoadecuadamente,
se halogrado
el cierre total de la fisura y laperfecta
continuidaddel
hormig6n.
Hasta
aqui
hem os tratado de dar continuidad y monolitismo alhormig6n
mediante la
inyecci6n
de una resina que una los doshormigones,
pero hemos detener en cuenta que existen dos
tip
os de fisuras 0grietas:
unasgrietas
"muertas",
es decir sin movimiento que son las tratadas anteriormente y que suelen estarproducidas
por efectos deretracci6n,
por efectos mecanico sanormales,
etc., yotras
grietas
que denominamos "vivas" porque tienenmovimiento,
su espesor esvariable
segun
las condiciones externas a que se encuentre sometido el elementoestructural. Estas
grietas
son lasproducidas
por efectostermicos,
efectos de carga ydescarga
de estructuras, etc. Lasprimeras grietas,
las muertas, son faciles deinyectar
y sepuede
conseguir
elperfecto
monolitismo de lapieza.
Lassegundas
tra-REPARACIONES ESTRUCTURAS HORMlGON CON RESINAS EPOXI 7
bajar
el horrnigo
n a traccion abrira otragrieta
en lasproximidades
de la anterior o por otra seccioncualquiera,
con 10 cual elproblema
del monolitismoqueda
sinresolver. En estos casos es
mejor
realizar un sellado 0 un relleno por medio de unaformulacion elastica que al tener un modulo de elasticidad
bajo permita
absorbergrandes
deformaciones sinllegar
a la rotura.Las resinas se presentan en este campo como un valioso auxiliar que nos
permite
resolver losproblemas
que se nos presentan con totalgaranda
debido aque es
posible
disponer
de formulaciones elasticas con modulos de elasticidad tanbajos
como sequiera.
Estas formulaciones llevan en su cornposicio
n flexibilizadores y cargas a base de bioxido de titanio que
permiten
darles latixotropia
masadecuada a la aplicacion que tratemos de realizar.
Las
aplicaciones
fundamentales de estas formulaciones son enjuntas
paraartesas de canales qu� han de e star sometidas a variaciones
importantes
de temperatura, en el cierre de
juntas
de terrazas yedificios,
en fisurasproducidas
porvariaciones de ternperatura, etc. En todos estos casos se
puede
conseguir
un sellado totalmente elastico e
impermeable
que une los elementos de hormigon
perosin dar el monolitismo que
proporcionan
las formulaciones rigid
as utilizadas eninyecciones.
En laFig.
3 se presenta unejemplo
de aplic acicn de esta solucion en lasjuntas
de unapiscina.
Fig. 3. Colocacion de
epoxi
elastica en las juntas de dila
8 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1974
En ensayo.s realizado.s c on este t
ipo
dejuntas
en el Instituto. Eduardo. T'orroja
para su empleo en la repar acion del Acueducto. deSegovia,
se obtuvo un a corta miento del 25 po.r 100 con tensio.nes de 16kgf/cm2
(1,57 MPa)
quedando.
unadeform acion remanente dell po.r
100,
un aco rtamiento del 50 po.r 100 del espeso.r inicial seco.nseguia
con una tension de 46kgf/cm2
(4,51 MPa)
co n unadeformacion remanente del 3,7 po.r 100. La rotura de la
junta
sobr evino para unadeform acion del 60 po.r 100 y una tension de
122,4
kgf/cm2
(11,9 MPa).
En cuanto. aesfuerzo.s
co.rtantes unajunta
de 10 mm de espeso.r y de 100 x 50 mmde se ccion se deform o 7 m m antes de
Ilegar
a la rotur a c o n una tension de12,1
kgf/cm2
(1,18 MPa).
En flexion selleg6
aangulo.s
de 40. 10' antes delIegar
ala rotura. Com o se ve, estos valo.res son muy
grandes
y estan muylejo
s de produ cirse en la pric rica, 10. que n ospermite
utilizar estas fo.rmulacio.nes elast icas en el sellado degrietas
vivas con to.talgarantia.
La fo.rma de realizar el sellado con fo.rmulacio.nes elas ticas c o nsiste en
Iimpiar
perfectamente
lassuperficies
a unir descarnando. el hormigo
nsuperficial
y elirninando. el polvo que
pudiese
haberse producido.Seguidamente
se da unapelicula
de irn
prim
acion epoxi a los borde s de lasjuntas
a unir y se pro cede a c olar laforrn ulacion
especial
dejuntas.
Es ne c es ario que durante el riem po que duren lasreaccio.nes de endurecimiento. de la formulacion y que
puede
ser variable co n lascaractedsticas de la misma y c on la temperatura
ambiente,
se evite lapresencia
de agua so.bre lajunta.
EI agua quepuede
pro.ceder
incluso de una lluvia imprevista
n o spuede
llevar al fracaso..Uno. de los muchos
eje
mplos de estas realizacio.nes 10. re n e mos en el sellado.de
juntas
de dila racion de unapiscina
ol irnpica. En este caso lasjuntas
endure cieron a las 36 hor as y su comportarnienro ha sidoperfecto.
c o m o 10. demuestra la no. existencia defugas
y elmagnifico.
estado en que se encuentran a los dos afrosde realizada la reparacion,
JUNTAS
DE HORMIGONADOSefialando. las
ventajas
que po.see el hormigo
n c o mo material estructural de c on struccion se suele decir que
principalmente
estas son : su c ar acter for maceo quepermite co.nseguir
po.r m oldeo elemento s de la fo.rma que de se e m o s; su mo n oli tismo estructural que nospermite
co n segu ir estructuras co.ntinuas y su posibilid adde
integrar
la estructura co n el resto de la co nstruccion.La
segunda
ventaja
de monojitismo estructural escierta,
sepuede
c o nsegu ir y de hecho se co nsigu
e en muchas obras cu ando interesa po.ralguna
razonparticular.
En los otro s materiales estru cturales la co ntinuidad entre 10.5 distintoselemento.s realizado.s co n ellos no. es
perfecta,
siempre
existen union es, 0. co n e xio nes que danlugar
a disco.ntinuidades y que hacen que a la ho.ra de pro.yectar no. no s fiemo.s to.talmente de ellas,REPARACIONES ESTRUcrURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 9
estructuras de madera
quitan
continuidad a la estructura en un valor mayor 0 menor que esta de acuerdo con la calidad con que sehayan
resuelto estas unionesy hasta tal punto es esto
cierto,
que elproyectista
al hacer sus calculos consideraba hasta hace poco a una gran parte de estos elementos como puramente isosta ticos y presc ind ia totalmente de la
capacidad
de tran smiaion dealgunos tipos
desolicitaciones en
algunas
uniones.EI gran progreso realizado dentro del campo de la
soldadura,
la uniformidad del material acero en cuanto a sus caractedsticas y laposibilidad
de conocer elestado y calidad de las soldaduras mediante
equipos
portat.iles
faciles demanejar,
de rayos X y degammagrafla,
hicieron que estas estructuras pasasen a considerarse como se rni-hipe
rest aticas y se confiase en que unaparte
de las solicitaciones a queiba a estar sometido un elemento estructural iba a
poder
ser resistida por loselementos
contiguos,
ya que las uniones iban a servir de c aminos 0 puentes para esa colaboracion estructural.Pero, volvamos a nuestro horm
igon,
Por esa idea que tenemos del monolitismo, Ie
exigimos
como si realmente 10 fuera y entonces con esaconfianza
ciega,
aplicamos
los calcu los hipe
restaricos a nuestras estructuras. Pensamos que como nohay
soldaduras 0 roblonaduras no vamos a tener esos caminos angostos pordonde se cierren las tensiones de unos elementos a otros y esto realmente seda
cierto si de verdad hiciera mos las estructuras
monollticas,
desgraciadamente
estono es asi y tenemos el
problema
de lasuniones,
nuestrassoldaduras,
que lIamamos"juntas
dehormigonado".
Estas
juntas
nuestras estan endesventaja
conrespecto
a las rnetalicas porejemplo,
y es que mientras en estas se hacensiempre
e n los encuentros entre ele mentosestructurales,
lasjuntas
dehormigonado
las colocamos donde alencargado
de obra Ie parece.Ahora,
esosf,
engeneral
la arencion que se lespresta
es nula,
la calidad de las mismas muy
dificilmente
controlable y no obstanteque
poco nos preocupan estasjuntas.
La Revista del IDIEM
publico
en marzo de 1964 un articulo firmado pordon Atilano Lamana, titulado Fallas de
juntas
dehormigonado,
de anclajes
yem
palm
es de armaduras. Terremotos de Chile de 1958 y 1960. En este artIculose pone de manifiesto como debido a estas
juntas
realizadas en formadefectuosa,
los elementos estructurales
lIegan
alagrietamiento
0 a la roturabajo
solicitacionesmuy inferiores a las que estaban
previstas.
En dichapub
licacion el Sr. Lamana nos muestra un gran num ero defotograflas
desilos,
estructuras, erc., que hanfallado
precisamente
por lasjuntas
dehormigonado.
Todos los que hemos
manejado
hormig
on conocemos 10dificil
que es tratar de unir un hormigo
n fresco con otro ya existente yendurecido,
y esto a pesar delos
artilugios
mas 0 menoscomplicados
de que nos hemos valido buscandosiempre
unamejor
union.Asi,
cuandopreveiamos
que iba a continuar el hormigonado, dejab
am ospiedras
embebidas en su mitad 0 trozos de acero de espera10 REVlSTA DEL IDIEM vol. 13, nO I, mayo 1974
desc a mabarn os el horm
igo
n VIeJO, 10humedeciamos,
e ch abam os una lechada decementa 0 un mortero rico y finalmente hor m
ig
onabam os. A pesar de estas precauciones que tornabam os cuando sabiamos que teniamos que continuar el
hormigonado,
lajunta
era unadiscontinuidad,
unasuperficie
debil,
unplano
que no merecianinguna
confianza.Por otra parte, es muy frecuente el tener que hacer un recrecido de
piezas
estructurales,
el tener que continuar unhormigonado interrumpido
porcualquier
causa,
frios,
falta demateriales,
poca definicion de laobra,
etc., el tener que demoler una parte de hormigo
n debaja
calidad y sustituirlo por otro mas resistente, etc.
En todos estos casos nos aparecen estas uniones de
hormigones
de distintaedad que hasta hace poco tanto nos
preocupaban
ydigo
hasta hace poco, porquehoy
con el em pleo de formulaciones epoxi muysimples,
elproblema
esta totalmente
resuelto,
una muestra de la eficacia de las uniones con epoxi se presenta enFig.
4. En ensayos realizados en ellnstituto EduardoTorroja,
de Madrid hemosFig. 4. Pr obeta rota por trac cicn, unida mediante resinas epoxi y vuclta a romper. La se c c ro n de rotura e s distinta a la de la union.
podido comprobar
comovigas
formadas purhormigones
de distintas edades un idas por medio de un adhesivo epo xi, al
ensayarlas
aflexion,
se rornpia nsiempre
fuera de la zona de
union,
es de cir, por el ho r migo
n, demostrando que la unionREPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 11
Fig. S. Viga de hormigon realizada en dos tramos unidos mediante resinas epoxi. La rotura a
flexion de la misma ocurre en secciones diferentes a la de union.
La eficacia de este
comportamiento
demostrada en el Laboratorio ha sido confirmada por la pra ctica en todos los
trabajos
que hemos tenido o casion de realizarde union de
hormigones.
Son varias las obras en las que hemos tenido que recrecerpilares
a base de dar resinas enalgunos
de sus paramentos yhormigonar
posterior
me nte, En todos estos casos el sistema ha sido descarnar hasta laarmadura,
soldarla nueva, dar resina a la supe rficie del horm
igo
n descarnado y volver a hormigo
n ar,La tecnica
seguida
para la union dehormigones
de distintasedades,
consisteen realizar una
limpieza
de la su perficie del hormigo
nantiguo,
mediante chorrode arena, escodado 0 martillo neu matico de
aguja
fina. Con estalimpieza
se tratade eliminar las
particulas
malsujetas
de hormigon,
el mortero y la lechada debaja
resistencia. A co ntin u acion selimpia
elpolvo
con chorro de airecomprimido
y seaplica
sobre el hor rnigo
n unapelicula
de resina epoxi. Actoseguido,
seprocede
a colocar en sulugar
el ho rrnigo
nfresco,
procurando
hacerlosiempre
antes de que
haya
endurecido la resina. En este punto radica una de las misionesdel te cnico, que consiste en preparar una formulacion rapida 0 lenta de acuerdo
con las circunstancias; asi por
ejemplo,
si el riempo e scaluroso,
10 que dalugar
a una aceler acion de las reacciones entre los com ponentes de la Formulacion,
0 siha de pasar un
tiempo
determinado entre la ap licacion de lapelicula
epoxi
y elhorrn
igo
n, debido a tener que colocarencofrado,
etc., el tecnico tendra en sus manos el preparar una forrnulac ion 10 suficientemente lenta para que de riem po a que la aplicacion esre mordiente cuando vayamos a colocar el hormigo
n.En cuanto a las
propiedades
del ho rrnigon
fresco a utilizar, cabe decir quesu consistencia debe ser tan se c a como sea
posible
de acuerdo con los medios depuesta en obra de que
dispongamos.
Cuando se
sigue
una buena te c nica de empleo,
los resultados son sorprendentes. Como
ejemplos,
traemos el caso de unosdepositos
de hormigo
n armado paravino,
con unacapacidad
cada uno de 2250000 litros. Estosdepositos
tenian12 m de d iam etr o y 20 m de altura. Debido a la re traccion del horm
igo
n(el
peri
1� REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1<)74
que apar e c e n en el centro como c onse cu e n cta de los
empujes
transmitidos por unfondo de separ a cion en forma de casquete esferico situado en la mitad de la
altura de los
depositos,
losdepositos
se fisuraronlongitudinalmente.
Las Fisuras eran capilares pero 10 suficientementeimportantes
como pdr.l no cerrarse porninguno
de los sistemas probados: bentonitas, colocaci6n interior de rn al la zo Y revestirnien t o de rn o rre r o, etc. Ante este continuo fracaso quesuponia
un de r r oche de tiern po y de
dinero,
sepens6
en las resinas epoxi.EI sistema que adopt amo s fue descarnar el ho
rmigo
n a todo 10largo
de la [isu ra abriendo brechas queIlegaban
ala mitad del espesor de las paredes, dar a co n tinu acion una pel icu la
epoxi
yhormigonar.
EI e xito fue rotundo y lasfugas
desaparecieron
por completo
en los tre sdepositos
reparado s.Otros
ejemplos
los tenemos en el recrecimiento de u n ospilares
de drrdnquede 80 x 110 cm en una to rre en c o nstru c cion en AZCA de Madrid. En 1.1 union de
zunchos y
vigas
de borde en abertur a s hechas enforjados
plan o s reticula re s, etc.En todas las re par acione s realizadas hasta la fecha, el
comportamiento
de 1.1repar a cion pode rn o s calificarlo como exc elente, Las
figs.
6y 7 ilustran
alg
u n os deestos
ejem
plos.
Fig. 6. Pilar de un edificio al que se le e sta
dando una capa de adhesivo epo x r.
Fig. 7. Viga de borde unida a una placa de
ho r migon mediante resinas epoxi.
No
quiero
dejar
de sefialar la im po rrancia que en el campo de I.lS obr a spub licas e h idraulicas presenta e sta
posibilidad
de union de hormig
on e s, c on cretaREPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 13
er o ston e s
producidas
por fenomenos de c avitacion y de turbulencia. En estoscasos el
empleo
dehormigones
tradicionales 0 el dehormigones
de resina unidosal afectado por medio de
epoxi,
restablecen las formas pr imitivas del proyecto y solucionan eficazmente unproblema
hasta hace poco con muy mala solucion.Todav!a,
laFig.
8 nos hace ver otra interesante utilizacion de las resinas epoxl como medio de union de los varios tramos depilotes
dehormig6n
armado.Fig. 8. Conjunto de pilotes de hormigcn armado fabricados en varios tramos unidos entre si
por medio de resinas epoxi.
REFUERZO DE PILARES Y VIGAS
EI refuerzo es un
problema
delicado,
que preocupa mucho al tecnico. Realmenteeste
problema
no existidasi,
desde que pensamos en nuestraobra,
tuviesem o spresente que
"prevenir
esmejor
quecurar",
pero a pesar de esto losimpondera
bles existen y as! nos encontramos con que por deficiencias en el proyecto, en la
eje
cu cion 0 por haber variado el destino de la obra y tener quetrabajar
a unas cargassuperiores
a las que fueproyectada
es ne c e sario realizar refuerzos.Vamos a estudiar
separadamente
los refuerzos depilares
y los de vlgas.Pilares
En
pilares
se daalgunas
ve c e s el caso de que por mala calidad delhormig6n,
por14 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1974
de una estructura de
edificio,
que se habia calculado para un hormigo
n de 350kgf/cm2
(34,32 MPa)
de resistencia caracteristica y cuyospilares
daban en una investig
acion escleromerrica, resistencias que oscilaban de 150 a 425kgf/cm2
(14,7
a41,6
MPa)
pero ade mas, con el agravante de que lospilares
de mas baja
sresistencias eran los de arranque, con 10 que no cabia la
posibilidad
de demoler laplanta
sin demoler todo el edificio. Ante esta situacion tan gravosa, no solo desdeel punto de vista economico, sino tambien por la demora que
suponia
demoler yreconstruir la estructura, amen del efecto sico
logico
en loscompradores
de lasviviendas
(practicamente
todo el ed ificio estabavendido),
se penso en realizar su reparacion a base de resinas epoxl, debido a larapidez
yseguridad
con que sepodia
efectuar el esfuerzo.EI refuerzo de
pilares
essiempre
una operacion delicada y 10 es, no solo porla
perfecta
union que debe existir entre el elemento reforzante y elprimitivo
pilar,
sino porque el
comportamiento
elastico de estos dos elementos ante las cargasdebe ser el
mismo,
ya que en el caso de que no fuera asi,
allIegar
a un determinado limite de carga se
producida
irremisiblemente la separacion
de los doselementos. EI
problema
es tandelicado,
que antes deadoptar
un sistema de reparacion, es conveniente efectuar ensayos de laboratorio sobrepilares
de c ar acterisricas identicas a los que se trata de reforzar.
Los
refuerzos
sobrepilares
pueden
realizarse de varias formas:a)
Mediante un revestimiento de morteroepoxi
adherido a todo el contorno delpilar.
b)
Mediante refuerzo rn etalico.c)
Mediante ho rmigon
unido alprirn
irivopilar
con resinas epoxi.EI
primer
sistema 10 hemosaplicado
con exito, despue s de haber hechoensayos de laboratorio a escala natural que nos aseguraron de su eficacia.
En esencia este
procedimiento
consiste en descarnar todo el contorno delpilar
hastallegar
a las armaduras. Una vez descarnado se limpia
perfectamente
depolvo,
se da unapelicula
de im p rimacion epoxi,
se colocan los encofrados(prefe
rentemente meralico
s]
y por tramos de 0,50 a1,00
m se va colocando entre elespacio
quequeda
entre elpilar
descarnado y lasparedes
delencofrado,
unmortero
epoxi.
EI espesor del morteroepoxi
a colocar es conveniente que seasuperior
a los 2 cm.EI mortero epoxi
empleado
en el refuerzo no debe ser muy seco a fin de quepenetre
perfectamente
en esteespacio.
Es muyempleada
la dosificacion form ulacion-aridoigual
a tIS. EI modulo de elasticidad de este mortero debe ser10 mas
parecido
al del hormig
o n delpilar,
a fin de que Iesiga
en sus deformacionesb
ajo
carga.Algunas
veces para mayor eficacia delrefuerzo,
10 hemos zun chadocon un
simple
alambre que envolviendo todo elpilar
quede
embebido en el m ortero. Este sistema es muy conveniente
emplearlo
cuando difieren no excesivamente los m odu los de elasticidad del mortero y del horm
igo
n y conobjeto
de• evitar
posibles
efectos depandeo
en la capa de revestimiento.REPARACIONES ESTRUcrURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 15
trabajar
el mortero a 450kgf/cm1
(44,13 MPa),
(la
carga de rotura del morteroepoxi
esta en 850kgf/cm1
(83,36 MPa»,
un revestimiento de2,0
cm de espesorde un
pilar
de 40 x 40 cm soporta por sl solo 145 ton.f(1422
KN).
EI
segundo
sistema se haaplicado
tambien con exito en varias obras y consiste en descarnar
ligeramente
elpilar
paraquitarle
la capa debil de morterosuperficial,
adosar a cadaesquina
unangular
y unir estos por medio depresillas
soldadas a ellos y
separadas
de 40 a 50 ern. La disp
osic ion constructiva correspondiente se observa en el esquema de la
Fig.
9.Los cuatro
angulares
de lasesquinas
terminan en sus extremossuperior
einferior en su
capitel
y una base realizada tambien conangulares
y que son loselementos que transmiten las cargas del
forjado
a losangulares
verticales.Como el asiento de estos
capiteles
alforjado
debe serperfecto
a fin de queel refuerzo entre en carga con el
pilar,
se recurre normalmente y aSI 10 hemoshecho en nuestras
obras,
a colocar una formulacionepoxi
de union de acero ahorm
igon
entre elcapitel
y elforjado.
EI tercer sistema se ha
empleado
tambien con exiro,
consiste en descarnarligeramente
el hormigon
delpilar, limpiar,
dar unapeHcula
de resinaepoxi
paraunion de
hormigones
de distinta edad yproceder
a recrecer elpilar
medianteho rm
igo
n de buena calidad.En este
sistema,
enprimer
lugar
debeemplearse
un hormigon
de similar resistencia a la delpilar
que se haquedado
en el nucleo. Si esto no secumple,
se tiene el inconveniente antesapuntado
de diferencias notables del modulo deelasticidad que dan
lugar
a que elprimitivo
pilar
practicam ente notra�aje.
Como inconveniente se tiene que el recrecido suele sergrande,
y con facilidad unpilar
que se proye cto para unas dimensiones de 40 x 40, pasa a convertirse en otro de 60 x 60.Como se ve esta solucion es relativamente feliz y no es de extraiiar que sea poco afortunada y nos incline
mas,
mucho mas por laprimera
ysegunda,
a pesarde su mayor costo, pero que tiene entre otras la
ventaja
de darpilares
iguales
endimensiones a los
proyectados
0,
como en elsegundo
caso, de dimensiones muyligeramente
superiores.Algunas
veces la partesuperior
de lospilares queda
debilirada por sobrenadarla lechada y mortero que tiende a acumularse en la parte alta de los
mismos,
dando zonas de
baja
resistencia. En este caso un refuerzo como seFigs. lOy
11, por media de collarines de ac e ro unidos al hormigo
n conepox i
puede
ser una solucion.t:-o'<4,
... 0...
....r;
III <oJ
0,,1
o III \
Vigas
yforjados
•
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o
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EI refuerza de
vigas
yforjados
tamb ien es un hecho que sepresenta��da
V. ,onmas frecuencia y del cual hemos tenido ocasion de hacer usa en
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16 REVlSTA DEL IDIEM
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vol 13, nO 1, mayo 1974
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REPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI
Fig. 10. Collarin de acero para
refuerzo de pilares.
Fig. 11. Collarin de refuerzo de 101 parte superior de un
pilar, unido Oil hormigon
. .
con re sm as epoxl.
17
T
Estas fisuras
pueden
ser de v ario s tip
o s, de acuerdo con el esfuerzo que lasproducen.
En
primer
lugar,
tenemos las fisuras de flexion. Estas se inician en la armadura,
progresan un poco en vertical hacia eleje
neutro yluego
se encurvan mas 0 menos buscando el punto de apl ica cion de 1.1 carga y dete niendose al alcanzar lacabeza de c o mpresion. Este es un proceso lento y que avisa con
tiempo.
En general;
al fisurarse unaviga
porflexion,
aparece no una sola fisura sino varias ybastante
juntas;
sobre todo, si se ha empleado
a c e r o de alta adherencia. Estasfisuras aparecen
bajo
carga y de s apare cen .11 retira r esta, Sonperpendiculares
aleje
de 1.1pieza
dete niendo se en 1.1 fibra neutra 0progresando
mas 0 menos inclinadas segun el valor del esfuerzo cortante.
En
segundo
lugar,
t ene m o s las fisuras de cortante. Estaspueden
aparecer enel alma de 1.1
viga,
progresando
hacia la armadura ylIegando luego
hasta la carga, dividiendo 1.1viga
en dos pdrtes. Esta fisuracion se realiza en un proceso r apido yde ahi su
peligrosidad.
En tercer
lugar,
tenemos las fisuras debidas a torsiones que aparecen inclinadas a 45°. Los efectos de torsion se olvidan a v e c e s, sobre todo en estructuras
III REVISTA DEL IDIEM vol.t3, nO I, mayo 1974
muy
descompensadas
con respecto d las adyac e nte sprovoquen torsiones IllIpor tantc s que
Ileguen
a fisurar Idsvigas
si no se han previsto c e r c o s su Ficienres P,Hdabsorber esto s esfuerzo s de torsion,
Hay
un tip
o de fisur a cion en vig
as que m u c has per�onas suelen confundir confisur as de flexion y no 10 son realme nre, estas fisuras son IdS que dpdrecen c uando
hay
una c o n c e nrracion excesiva deganchos
deanclaje
en una misma se c cion.En esto s casos se
produce
undesgarramiento
del ho rrnigo
n en forma de fisura a450,
debidoprecisamente
a que losesfuerzos
de anclaje
que aparecen en e sasec cion son excesivos. En el proyecto se evita e ste defecto de calando los
ganchos
de a n cl
aje
, 0bien,
e nv olv iendo los con bar r as [inas tra nsvers ales que ces a n Ideventual
grieta,
En 1.1
Fig.
12 se r epr e se ntan esqu e rn atica m e nte eHOS cuatrotipos
de fi�urac ro n,
p
a
+
a /'�
Z UJ
0
+
I-- Z
>< b
I'
I-« bUJ
a::
....J � 0
u, u
t
e
I'
e.s-:
ZS
z
o
-U"I a::
o
I-z
________
r�
_CONCENTRACION DE ANCLAJES
z
REPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 19
Las
reparaciones
de estas deficiencias envigas
esdelicada,
pero actualmentemediante el em pleo de formulaciones epoxi para la union de acero a horm
igon,
el exito de 101 repar acion es
total,
siempre
que se tenga un conocimiento exacto delas causas que han
producido
estas fisuras.Una vez determinadas las causas que han motivado la fisuracion de las
vigas,
seprocede
a reforzarlas mediante la union a las mismas por medio de formulacio nes epoxi de banda s de acero, que h abran sido calculadas para determinar susdimensiones y
ellugar
en que habr an de colocarse.En muchas
ocasiones,
la necesidad del refuerzo viene como consecuencia dehaber tenido que aumentar la
sobrecarga
de uso de unaplanta,
y la solu cion suele ser ide ntica, esdecir,
colocarplatabandas
de acero adosadas al hormigcn
en lasvigas
0 en los nerviosseleccionados,
si losforjados
sonpianos.
Otras veces el refuerzo de una zona de
forjado
e s consecuencia de habertenido que cambiar la estructura, eliminando parte de
ella,
con 10 cual otras zonasquedan
sobrecargadas, aqui
la solueion e s identica, union de acero a hormigon
,Cuando existe un defecto en la armadura de cortante 0 en las que han de
absorber
torsiones,
la solucion radica en colocar unidas por medio de resina unasbandas adosadas a los costados de las
vigas.
La se ccion y separacion de estasbandas
hay
que calcularlaspreviamente,
pero engeneral,
tomando bandas de 30 x 3 m m se tiene se ccionsuficiente,
maximo si tenemos en cuenta que loscere os de las
vigas siguen
trabajando.
Esta cifra de 30 x 3 mm es para edificios deviviendas de
crujias
normales,
por supuesto que si lasvigas
sonimportantes
hay
que calcular estos estribos ex teriores. La
forma
de las bandas no es recta, sino queforman una L cuyo lado corto se un e al horrn
igon
de la base de laviga.
Hay
que tener en cuentaque si han
aparecido
fisuras de cortante en lasvigas,
conviene,
previamente
alrefuerzo,
inyectarlas
con resinas para cerrarlas y unir alhorm
igo
n,Como se ve, las formulaciones epoxi para union de acero a horm
ig
on son una solucion ideal para realizar refuerzos devigas
yforjados,
yaqui
10 dificil no e s la pre paracion de los elementos y la aplicacion delrefuerzo,
operaciones
que habrande ser muy
esmeradas,
sino el te n e r unos conocimientos de ealculo estructuralsuficiente para saber p o.rque
hay
quereforzar,
dondehay
que reforzar y enque
cuantia
hay
que reforzar y comoqueda trabajando
elconjunto
despue
s delrefuerzo.
Aplicaciones
importantes
de este sistema de union de acero a hormigon
envigas,
las ten e m os en lostrabajos
de estudio de L'Hermite y Bresson, en los quehan
llegado
a construir y ensayar conpleno
exitovigas
de hormige
n con armadu rasplanas
de flexion y c ortantepegadas
exteriormente con resinas epoxi,
hastaaplicaciones
practicasimportantes,
como la de lasvigas
de un puentegrua
de una nave de almacenamiento de clinker de una fabrica de c ernento francesa. Estepuente
grua
se habiaquedado
pe quefic y h ab Ia quereemplazarlo
por otro de20 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO I, mayo 1974
por 10 que se el
ig
io 1.1 solucion de an adir mediantepegado
el acerolongitudinal
ytransversal
ne c e s a r i o s para absorber los momentos adicionales y el sobrante de corta nte. La armaduralongitudinal
de Flex ion estaba formada por una solachapa
de acero pegada b
ajo
la cara inferior de laviga
y las de esfuerzo c ortanre, habiansido divididas en varios elementos unidos por los bordes para facilitar asi la
eje
cucion. Las chapas se dpretaron fuertemente contra las
superficies
de hormigo
n pormedio de
dispositivos
depresion.
Al ter mina r el refuerzo s e hicieron
pruebas
de Cdrga y secomprobaron
pormedio de strain gages las tensiones a que estaba
trabajando
el acero, observando que elcomportamiento
eraperfecto
y la repar acion habia sido eficaz y rapida.La
Fig.
13 muestra unaviga
experimentallista
para serensayada
y laFig.
14, un c a s o de refuerzo deplaca
de piso conplatabandas
de ac e ropegadas
con resinasepox 1.
Fig. 13. Viga de horrnigon a 1.1 que se le ha colocado 1.1 armadura e ste
riormente en forma de banda de acero unida con resinas epoxi,
REPARACIONES ESTRUCTURAS HORMIGON CON RESINAS EPOXI 21
La aplicacion mas importante realizada hasta la fecha se ha llevado a cabo en un puente realizado con seis
vigas
pre t ensadas de 28 m de luz. EI puente h ab iasido puesto en servicio en Francia en 1960. Presentaba deformaciones muy consi
derables debido a feno me nos de
fatiga.
Este puente e s de la autoruta del Sur.CD 126.
En estas u n ion es de acero a horm
igo
n, laseguridad
de la uniondepende
aparte de la calidad de la resina
empleada
del tratamientoprevio
de laspiezas
de acero a pegar, puesto quesuperficies
que asimple
vista aparecen exentas de oxido,pueden
estarlo en el sentido quimico-m olecular, reduciendo Id eficacia de launion,
por esta raz on es recomendable realizar elpegado
inmediatamente despuesdel cho rreado con arena 0 pase de la muela de esm e r
il,
de estaforma.
se evitatarnb ien el que estas
superficies
limpias puedan
ser tocadas con las m anos, pues la grasa 0 elsimple
sudor de los dedospueden
contaminar el aceroimpidiendo
su union.La resina
aplicada
sobre laschapas
antes de colocarlas en sulugar
ha de estarm ordienre, e s de cir, no haber
endurecido.
Finalmente,
laFig.
15 presenta una solucion de refuerzo de unpilar
al que se Ieagrego
uncapitel
que sepeg6
con resina tan to alpilar
como alforjado
depiso
y por otra parte. elforjado
se reIorzo con bandas de aceropegadas
con resina.Fig. 1S. Capitel de horm
igon
unidoa un
pilar
y a un forjadode piso, mediante resinas
epoxi, para evitar el efecto
de punzonamiento. Al fon do se
aprecian
bandas deacero
pegadas
con las mis mas resinas alforjado
para aumentar aucapacidad
re22 REVISTA DEL IDIEM vol. 13, nO 1, mayo 1974
PUNTO FINAL
Quiero
cerrar estetrabajo
haciendo do s advertencias.En
primer
lugar,
que sihay
algu
n fracaso en reparacione s y refuerzos im portantes, no debemos achacarlos a las resinas epox i en si, sino a la mala
aplicaci6n
que se
haya
hecho de ellas. Alprincipio
del articulo velamos la similitud ex istente entre el proceso de estudio de un deFecto estructural y sureparaci6n.
Ahorabien,
para curar seres humanos
hay
que tener una se rie de conocimientos basicos irnprescindibles
de anatomIa,
biologla, patologla,
medicina, etc., y para curar estructuras
hay
que tenerlos deelasticidad,
resistencia de m ate ria les, calcu loestructural,
m ateriales, etc. EI embarcarse en realizar unareparaci6n
importante
sin esto s cono cim ientos, es tanarriesgado
como el ponerse en manos de un curandero para que nos opere de unasimple
ape nd ic it is.En
segundo lugar,
que la gama de resinas epoxi e samplisima
y cada una de estas tiene un cuadro de indicaciones para las que sonplenamente
eficaces y otrocuadro de contraindicaciones que
hay
que respetar paralograr
no tener contratiempos.
Esto nosobliga
a estar en contacto con las casas suministradoras que conocen perfecta me nre 10 que se puede esperar de cada resina y que es fruto demuchos ensayos en laboratorios muy bien
equip
ados ydirigidos
por unpersonal
muy
especializado
y competente.Busquemos
siempre
esta colaboraci6n y ases o ramiento antes de lanzarnos a em plear unproducto
que no conozcamos bien.Por
ultimo,
pensemos que las resinas han venido a solucionar muchos problemas
importantes
en la construcci6n y que a pesar de su aparente costaelevado,
este no 10 es realrne n te, ya
que en muchos c aso s haciendo nu rn e ros veremos que
compensa con creces su
empleo
por la segu ridad que se tiene en la repar acion,por la
rapidez
con que se realiza y por la comodidad de uso.REPAIRS AND STRENGTHENING OF CONCRETE STRUCTURES USING EPOXY RESINS
SUMMARY:
