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:
SECCIN 241-2
ESPECIALIDAD: INGENIERA CIVIL
CARMEN LEAL C.I.: 5.061.329LADYS GONZLEZ C.I.: 7.979.385VIOLETA
PREZ C.I.: 12.802.445LINAYDA DORANTE C.I.: 13.000.980ALISE PARRA
C.I. 15.944.351
JORGUN PREZ 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 DAOS PRODUCIDOS EN EL PROCESO
CONSTRUCTIVO
2.2.- CAUSAS DE DAOS
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 DAOS1.- PATOLOGIA DEL PROYECTOLa
tipologa del proyecto segn su impacto ambiental, presenta la
siguiente clasificacin general donde hay una asociacin entre el
tipo de obra y la magnitud de sus impactos. Debe tenerse en cuenta
que los impactos dependen, adems, de la oferta ambiental del
entorno en el que se desarrolla la obra y la tecnologa utilizada en
el proceso constructivo. En cualquier tipo de proyecto, y aunque no
se requiera licencia ambiental, es importante lograr una planeacin
previa de la gestin ambiental, atendiendo sus
singularidades.Proyectos Tipo I:
Son proyectos que se consideran de alto impacto ambiental por
causar deterioro o alteracin a los recursos naturales, al ambiente
o al paisaje.
Algunos de estos proyectos podrn requerir licencia ambiental
segn
las normas vigentes.
Se consideran proyectos tipo I, entre otros:
_ Construccin y ampliacin de vas como viaductos, autopistas
urbanas y vas arterias principales.
_ Construccin de elementos del sistema integrado de transporte
masivo.
_ Construccin de obras y equipamiento de alcance
metropolitano.
_ Construccin de intercambios viales a nivel o desnivel.
_ Canalizaciones con longitudes mayores a 400 metros.
Construccin de terminales de buses.
_ Construccin de obras como complejos habitacionales de ms de
300 unidades, parques de bodegas, centros industriales, comerciales
o de servicios, con un rea construida total superior a 2 000 m2
y/o que impliquen la tala de ms de 50 rboles mayores de 1 metro
a la altura del pecho y/o un movimiento de tierra de ms de 50 000
m3
.
_ Cualquier construccin que genere inestabilidad de laderas o
incremente riesgos de avenidas torrenciales.
_ Cualquier construccin cuya ejecucin se extienda en el tiempo
por ms de 6 mesesProyectos tipo II:
Proyectos de impacto moderado cuya afectacin no trasciende el
rea de influencia directa.
Se consideran proyectos Tipo II, entre otros:
_ Adecuacin y mantenimiento de elementos del sistema integrado
de transporte masivo.
_ Construccin de puentes peatonales, plazas, plazoletas,
parques, senderos lineales, senderos ecolgicos, vas peatonales y
zonas de esparcimiento, recreacin y de uso comunitario.
_ Construccin de escenarios deportivos, placas polideportivas y
canchas de alcance zonal.
_ Construccin de ciclorrutas y alamedas.
_ Construccin, restauracin o mantenimiento de edificios pblicos
cuya destinacin es diferente a vivienda de inters
social.Construccin de vas arterias menores y vas colectoras,
mantenimiento de autopistas urbanas y vas arterias principales;
construccin o mantenimiento de andenes, cordones y separadores
viales; mantenimiento de puentes vehiculares e intercambio de vas a
nivel o desnivel.
_ Construccin de estructuras de contencin y estabilizacin
de taludes en zonas inestables y orillas de quebradas.
_ Construccin o mantenimiento de box coulvert, acueductos,
alcantarillados y dems obras de drenaje de aguas corrientes o de
aguas lluvias y de escorrenta.
_ Cualquier obra lineal que implique rotura de pavimentos.
_ Construccin de obras como complejos habitacionales, parques de
bodegas, centros industriales, comerciales o de servicios, con un
rea construida entre 300 y 2 000 m2, donde no se talen ms de 50
rboles ni se hagan movimientos de tierra de ms de 50 000m3
.Proyectos Tipo III:
Por su bajo impacto slo deben adoptar los requerimientos mnimos
de buenas prcticas de manejo ambiental y social.
Se consideran proyectos Tipo III, entre otros:
_ Poda y corte de rboles, as como el mantenimiento de zonas
verdes pblicas.
_ Cerramientos de escenarios deportivos, culturales y
edificaciones.
_ Construccin de gradas en escenarios deportivos y cultura les,
en parquesInstalacin de sealizacin.
_ Parcheos o mantenimientos puntuales de vas.
_ Mantenimiento de reas de espacio pblico e instalacin y
mantenimiento del mobiliario urbano como semforos, paraderos de
buses, sillas, bancas, anecas, rampas de acceso para minusvlidos,
etc. _ Construccin e instalacin de barandas y barandillas en
puentes, senderos, vas peatonales, vas vehiculares, etc.
_ Construccin de viviendas individuales o cualquier otro tipo de
edificio con un rea construida menor de 300m2
.
_ Reformas o adiciones a edificaciones con un rea intervenida
inferior a 300m2
En el caso de la construccin, ampliacin o mantenimiento de redes
de servicios pblicos, la clasificacin de la obra depende del tipo
de servicio y tipo de red. En caso de redes subterrneas:
profundidad de la red, dimetro de la tubera y amplitud de la
excavacin.Nota: Esta clasificacin es slo indicativa, ser
responsabilidad de cada entidad ejecutora verificar la clasificacin
del proyecto segn sus caractersticas especficas. Para la ejecucin
de obras pblicas o privadas, se recomienda definir la magnitud de
los impactos causados, elaborar el programa de gestin
socio-ambiental y gestionar su aplicacin considerando costos
directos y personal requerido1.1.- ERROR DE CONCEPCION
El impacto de un proyecto constructivo depende de sus
caractersticas propias, del entorno donde se desarrolla, de las
condiciones climticas durante la obra, del tipo de tecnologa
empleada para la construccin, etc. El diseo del plan de accin
socio-ambiental, requiere partir de la identificacin de los
impactos previstos y de su ponderacin. La asertividad en este
proceso es la clave para optimizar las labores de gestin.
A pesar del diverso conjunto de condiciones ambientales
derivadas del
desarrollo de una obra, se presenta una lista general de
impactos que servir posteriormente como referencia para el diseo de
programas de manejo socio-ambiental durante su desarrollo. El
anlisis 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 tpicos
causados por la ejecucin de una obra civil
_ Prdida o alteracin de las caractersticas fsicas y qumicas del
suelo, generacin de procesos erosivos y de inestabilidad.
_ Contaminacin de las fuentes de agua por vertimiento de
sustancias inertes, txicas o biodegradables.
_ Alteraciones sobre la dinmica fluvial por aporte de
sedimentos, alteraciones del equilibrio hidrulico y estabilidad
geomorfolgica de laderas.
_ Aumento en los niveles de ruido y emisiones atmosfricas
(material particulado, gases y olores) que repercuten sobre la
salud de la poblacin, la fauna y la flora.
_ Generacin de escombros y otros residuos slidos.
_ Modificaciones en el paisaje y alteracin de la cobertura
vegetal.
_ Cese o interrupcin parcial, total, temporal o definitiva de
los procesos de produccin, distribucin y consumo del sector
industrial o comercial ale dao.
_ Desplazamiento de poblacin.
_ Alteracin del flujo vehicular o peatonal.
_ Alteracin o deterioro del espacio pblico.
_ Afectacin a la infraestructura de servicios pblicos e
interrupcin en la prestacin de los mismos. Posibilidades de
mitigacin de impactos 17
_ Aumento de riesgos de ocurrencia de eventos contingentes tales
como accidentes potenciales de peatones, vehculos, obreros, daos a
estructuras cercanas, incendios, deslizamientos y movimientos en
masa.
_ Afectacin de la oferta de recursos forestales, minerales, agua
y energa.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, as como potencializar
los positivos. Al hacer un anlisis cruzado entre el proyecto y el
medio, se podr identificar cules son las actividades que requieren
un manejo ms cuidadoso y los programas ms 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 ( teraputica ) para recuperar las condiciones de
seguridad en el funcionamiento de la estructura.
ANTECEDENTES
El tema de la patologa estructural mas difundido data de la
dcada de los setenta y corresponde al hormign armado cuyo
desarrollo ha ido creciendoDe una forma notable hasta nuestros
das.
Hoy la patologa del hormign armado tiende a convertirse en
asignatura o materia en las escuelas y facultades de ingeniera.
PROCESO PATOLOGICOEn las estructuras, las fallas y defectos se
ponen de manifiesto, con la aparicin de una serie de seales o de
cambios de aspectos, que se engloban dentro de la sintomatologa
estructural. Antes estos sntomas y previa investigacin de sus
causas el tcnico especialista, o patlogo estructural, debe
establecer un diagnostico de enfermedad que sufre la estructura.
CAUSAS DE LESIONES O DEFECTOSLas 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 ejecucin y el uso o explotacin de la
estructura.
DIAGNOSTICOEl pronostico puede ser optimista, en cuyo caso la
estructura afectada evolucionara favorablemente mediante la
aplicacin de una terapia adecuada, recuperando sus caracterstica
resistente mediante una reparacin de rutina, o el pronostico podr
ser pesimista en cuyo caso la estructura puede ser afectada tendr
que sufrir amputaciones ( eliminacin de los procesos estructurales
afectados ) o finalmente su demolicin. INSPECCION Y EVALUACION
PRELIMINARInspeccin visual reportando la apariencia general de los
daos producidos por la falla, reas afectadas, tipos de defectos
visibles, situacin de los puntos ms importantes del elemento o la
estructura.Evaluacin del nivel de dao:
LEVE
MODERADO
FUERTE o
SEVERO
DIAGNOSTICO INSPECCION Y EVALUACION DETALLADAReporte detallado
de los daos, que incluye su ubicacin, dimensiones, descripcin y
magnitud.
Verificacin de medidas, niveles desplomes y asentamientos.
Recopilacin de informacin histrica: planos memoria de clculos,
estudio geotcnico, reportes de control de calidad, libro de ordenes
y registro de modificaciones.
Verificacin de la informacin. Evaluacin de daos con sus causas y
posibles soluciones.
ENSAYO PARA LA EVALUACION DE LOS MATERIALESHormign Uso de
esclermetro
Extraccin de ncleos
Ultrasonido
Indicadores de grietas
Acero Deteccin magntica de armadura, uso de pacometro
Extraccin y pruebas de barras
Suelos
Ensayos de Penetracin
Ensayo Triaxial
CRITERIOS PARA LA EVALUACION DE LAS ESTRUCTURAS
Anlisis de grietas. Inspeccin del estado de los elementos
estructurales.
Inspeccin del estado de los puntos estructuralmente
importantes.
Inspeccin de la corrosin del acero de refuerzo.
Revisin de los recubrimientos.
Investigacin de efectos qumicos.
Anlisis estructural antes del dao. Anlisis de los detalles de
estructuracin Distribucin de rigideces Columnas cortas
Asimetras
Conexiones
Juntas de dilatacin
Evidencias de remodelacin
Revisin de las memorias de calculo Revisin de reglamentos
vigentes
Revisin de especificaciones tcnicas
Planteamiento y evaluacin de alternativas de remediacin
INTERVENCION
Ultima fase del proceso patolgico, supeditada al diagnostico y
la evaluacin es decir a la fase de anlisis, fase que es muy
importante y que hay que desarrollar sin premura de tiempo, pues
hay que analizar lo mximo para intervenir lo mnimo.
La intervencin comprende la rehabilitacin, reparacin o refuerzo
sistemtico de la estructura para restituir su funcionalidad en
condiciones de las mas amplia seguridad. METODOS DE REPARACION
Restauracin por sustitucin de materiales, en caso del hormign
armado.
Hormign con aditivos.
Hormign polimrico.
Sustitucin de materiales en paredes de mampostera.
Caso de hormign armado.
Restauracin por aplicacin de materiales diferentes al dao:
Inyecciones epoxicas.
Parcheo estructural.
Reparacin de grietas en paredes.
Adhesin de hormign fresco a endurecido.
Reforzamiento: Encamisados metlicos.
Encamisados de hormign armado.
Encamisados con fibras.
Restructuracin:
Arriostramiento.
Muros de corte.
Casos de hormign armado:
Sustitucin de hormign
Hormign con aditivo expansivo.
Concreto polimrico.
Inyeccin epoxica.
Parcheo estructural.
Morteros epoxicos.
Cementos con contrctiles.
Aunque las estructuras metlicas tienen una reciente implantacin
apoyada en una fuerte tecnologa, tambin son susceptibles de sufrir
lesionesque ponen en peligro tanto la integridad constructiva como
la seguridad del edificio. Estos procesos patolgicos pueden
derivarse decausaspropias de la naturaleza del material,
especialmente su debilidad al ataque qumico ambiental y la solucin
constructiva adoptada en proyecto y ejecucin. Debido a este motivo,
es necesario analizar las patologas sirvindose de lastcnicas de
inspeccin adecuadas. Slo de esta manera podr intervenirse
correctamente para realizar sureparacin, siendo igualmente
necesario establecer lasmedidas de prevencinpertinentes.
VentajasLas estructuras de acero se emplean en la actualidad
debido a las dos principales ventajas que ofrecen:
1. Sugran tenacidad, que admite cualquier tipo de esfuerzo, en
especial a traccin, empleando una reducida seccin.
2. Suligereza, que permite resolver estructuras de grandes luces
y alturas.
SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
Elementos constructivosDebido a las caractersticas bsicas del
acero, su uso se extiende a estructuras compuestas por elementos
lineales, sustituyendo a las antiguas estructuras de madera.
Los elementos constructivos ms representativos de una estructura
metlica son los siguientes:
SoportesEstn constituidos por perfiles laminados simples,
combinaciones de perfiles o palastros. En caso de cargas pequeas,
tambin se emplean perfiles tubulares. Pueden sufrir procesos
patolgicos debido al material o por los esfuerzos
experimentados.
Vigas y viguetasEstn formadas por perfiles laminados en T I que
optimizan la capacidad de sus alas. Se exponen a procesos
patolgicos qumicos debido a su disposicin horizontal y el contacto
con materiales alcalinos, (especialmente en el caso de viguetas de
forjado).
Formas trianguladasMejoran el rendimiento del material base
junto a un aligeramiento del conjunto, a partir de la triangulacin
lograda mediante barras traccionadas y comprimidas.
Suelen presentar complicaciones en las uniones que han de
trabajar en articulacin, pero que han sido sustituidas por un
empotramiento para facilitar su ejecucin. Los procesos patolgicos
se concentran en los nudos: aparicin de esfuerzos, corrosin por
aireacin diferencial o de par galvnico. En las barras puede
producirse corrosin por condensacin superficial.
TirantesSon elementos de mayor antigedad aplicados en arcos, y
resueltos por barras diversas (fundicin, acero templado), que hoy
en da tambin emplean perfiles laminados, sus combinaciones o cables
rgidos y flexibles. Debido a su estado de traccin, no presentan
problemas mecnicos en su zona central, salvo error de clculo. Por
el contrario, las uniones al resto de la estructura se pueden ver
afectadas por diversos procesos qumicos.
El conocimiento de estos elementos constructivos es necesario
para determinar la tcnica empleada en suprevencin.
SOLICITACIONES TIPICAS
A pesar de que globalmente las estructuras metlicas suelen
presentar menor cantidad de problemas que otros sistemas
constructivos en edificacin, stos se resumen en corrosin y
deformabilidad fundamentalmente. No obstante, los fallos que
experimentan tienen consecuencias catastrficas. De acuerdo con las
explicaciones del profesorFlix Lasheras Merinoen la asignatura de
Patologa de la ETSAM, los problemas que sufren dichas estructuras
son los siguientes:
-Deformabilidad y dilatacin trmicaLas estructuras metlicas
presentan una mayor deformabilidad y dilatacin trmica que las
admisibles por estructuras de fbrica. Esto explica el hecho de que
las primeras lesiones observables aparezcan primero en cerramientos
y forjados, y no directamente en la estructura como cabra suponer.
La deformabilidad y flexibilidad se expresan en:
Exceso de flecha
Exceso de vibracin
Pandeo de pilares o local de alas comprimidas.-Ejecucin de nudos
y encuentrosLa importancia decisiva reside en estos puntos para
lograr las disposiciones de articulacin y empotramiento
establecidas en el proyecto. Este aspecto muestra una gran
diferencia respecto a las estructuras de hormign, en el sentido de
que el acero requiere un mayor grado de precisin en la ejecucin.
Precisamente, son las uniones defectuosas las causantes de los
desastres en estructuras metlicas, sobre todo si se les aaden los
efectos de otros problemas tpicos como la corrosin, la presencia de
zonas de absorcin o transmisin de tracciones.
CorrosinAfecta especialmente a elementos ocultos, exteriores o
de difcil acceso, prximos a bajantes o instalaciones de hidrulicas
(presentan fugas, condensaciones, etc.) o con escaso revestimiento
protector contra condensaciones, filtraciones, humedad capilar o
lluvia.
LAVENTAJA PRINCIPAL.
De las estructuras metlicas es que las reparaciones, excepto en
casos extremos, suele ser sencilla mediante la incorporacin de
nuevas chapas o perfiles atornillados, soldados a los daados,
previa verificacin de la compatibilidad de aceros y recubrimientos
de los electrodos.
Laslesionesa las que se ven afectadas las estructuras metlicas
pueden clasificarse en tres grupos:
-Agresiones biolgicas
-Agresiones fsicas y mecnicas
-Agresiones qumicas
Agresiones biolgicasEste es un caso poco frecuente en la
edificacin, puesto que no es corriente encontrar (micro) organismos
alimentados por metal. A pesar de esto, s existen ciertas bacterias
que pueden intensificar con su actividad los procesos de corrosin.
Por tanto, su importancia respecto a la corrosin electroqumica es
mnimaCorrosin microbiolgicaSe desarrolla en presencia de
microorganismos, especialmente bacterias, hongos y algas
microscpicas.
Agresiones fsicas y mecnicasEste tipo de agresiones son
similares a las que puede padecer cualquier tipo de estructura.
Probablemente, lasvibraciones, dependiendo de la configuracin de la
estructura se transmitan con una mayor facilidad comparando con
estructuras cuyo mdulo de deformabilidad sea menor. Respecto a las
dems agresiones fsicas,el fuegoes la ms significativa debido a su
gran destructividad, lo cual hace necesario establecer una
cuidadaproteccinespecfica: en el material, su disposicin y la
propia organizacin del edificio, facilitando su evacuacin y la
rpida extincin en caso de incendio.
Los motivos mecnicos que originan la alteracin y deterioro de
los materiales incluyen movimientos, deformaciones y rupturas
originados por:
Cargas externas directasActan sobre la estructura u otros
elementos.
Cargas indirectasDebidas a variaciones de temperatura o humedad,
que en caso de movimientos impedidos en las piezas, provocan
importantes deformaciones.
Cargas reo lgicasEstn producidas por la fatiga de los
materiales.
Desplazamientos de la estructuraSon consecuencia de las
alteraciones experimentadas en los terrenos sobre los que se
cimienta.
Agresiones electroqumicasLacorrosin electroqumicatiene junto al
fuego un poder destructivo muy importante, pero se diferencia en
que su tiempo de actuacin es mucho ms lento y no suele percibirse
hasta que los daos no son significativos. Adems, puede actuar
localmente en reas muy reducidas y peligrosas de la estructura como
ocurre en las soldaduras o tornillos de unin. La dificultad radica
en que la estructura presenta zonas de acceso e inspeccin
complicados, lo cual dificulta tanto el control como el
mantenimiento de estos elementos estructurales frente a la
corrosin.
Factores de diseoPara prevenir una corrosin prematura se debe
dotar a las superficies de una ligera inclinacin para posibilitar
la evacuacin 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 nodos y de ah resulten ms propensas a la corrosin.
Normalmente aparece en bordes, cantos vivos y dobleces, lo cual
debe ser considerado previamente en la fase de diseo y al
determinar el tipo de proteccin anticorrosivo requerido.
FALLOS CARACTERISTICOS
Debido a la propia naturaleza de los materiales que constituyen
estas estructuras, las patologas ms comunes se concentran en el
sistema, ms que en el propio material o sistema constructivo. La
relacin de problemas ms frecuentes en las estructuras metlicas
es:
-Corrosin Des laminacin de perfiles
Picaduras en conexiones
La corrosin es un proceso que afecta al acero provocando una
destruccin o deterioro de sus propiedades debido a una reaccin
qumica o por consecuencia de una corrosin electroqumica.
Experimenta una aceleracin en ambientes agresivos como los
industriales o marinos. Provoca una disminucin progresiva de la
seccin resistente de los elementos estructurales, llegando incluso
a la perforacin o rotura por abombamiento de los xidos. Las zonas
donde suele aparecer son: los apoyos, cerramientos exteriores y en
forjados sanitarios. Los tipos de corrosin ms frecuentes son la
deaireacin diferencialy la depar galvnico.Fallo de las uniones
Corrosin
Mecnico
Las uniones constituyen uno de los puntos ms delicados a tener
en cuenta en la estructura, tanto en el proyecto como durante el
proceso de ejecucin. 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 ms rgidas
del edificio, donde son ms visibles, como sucede en los
cerramientos y particiones.
-Los fallos caractersticosson los siguientes:
Fallos mecnicos: afectan la solidez, implican prdida de
capacidad mecnica o resistencia, estabilidad, rigidez que inciden
en la seguridad estructural.
Fallos funcionales: afectan a la utilidad, conllevan prdida de
nivelacin horizontal, vertical que repercute en la durabilidad y
transmisin de vibraciones.
Fallos estticos: afectan al decoro debido a cambio de coloracin
por accin de la corrosin. Son figuraciones inducidas que influyen
ms en cerramientos, revestimientos y paramentos que en la propia
estructura.
2.1.- DETECCION DE DAOS PRODUCIDOS EN EL PROCESO
CONSTRUCTIVO
TRATAMIENTOSDE JUNTASEl tratamiento de juntas por inyeccin de
polmeros de bajo modulo elstico a alta presin, constituye una
solucin definitiva para el tratamiento de problemas de fugas de
agua en juntas de trabajo.
En las presas bveda 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
inyeccin inicial de las juntas se va degradando, requiriendo una
reinyeccin.
DRENAJE
Nuestra aportacin a un aspecto tan importante y a veces tan
olvidado, como es el drenaje de presas, se concreta en:
Desarrollo de una metodologa propia de anlisis y
dimensionamiento de la red de drenaje, que incluye el uso de
ensayos geofsicos. Desarrollo de maquinaria de perforacin propia,
muy ligera y manejable, capaz de realizar taladros, con recuperacin
de testigos, de hasta setenta metros de longitud. Este tipo de
maquinaria es idneo para la ejecucin de nuevos drenes en zonas de
difcil acceso. Desarrollo de un sistema propio de limpieza de
drenes, mediante tcnicas de hidrodemolicion, que aplica la energa
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 SONDEOSComo parte de nuestra actividad, y muchas veces
como paso previo a cualquier otra intervencin, ejecutamos sondeos
de reconocimiento tanto del hormign como de la cimentacin de
presas. Mantenemos acuerdos con diversos laboratorios y centros de
investigacin oficiales para el analisis de las muestras y probetas
obtenidas.Con medios propios, como cmaras de video sumergibles o
aparatos de geofsica, se realizan anlisis mas profundos del estado
de la presa o su cimiento, como el estado de la red de drenaje, o
la localizacin y aforo de corrientes de aguas subterrneas.
Con los sistemas de investigacin geofsica se pueden localizar
con gran precisin la posicin de diaclasas, su orientacin y los
eventuales caudales de aportacin. Adems la imagen del interior de
los sondeos permite la reconstruccin virtual de los testigos,
independientemente de su grado de fracturacin.
REGENERACION Y REFUERZO DE HORMIGON ARMADO O ROCA
Con el paso del tiempo, el proceso de carbonatacin del hormign,
a veces agravado por la proximidad del mar, ocasiona importantes
daos en las estructuras, como consecuencia de la corrosin 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 CORROSIONEn la vida diaria con
frecuencia consideramos a la corrosin 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 ms
de tiempo.
Nos preocupamos sobre todo por los objetos expuestos al medio
ambiente, principalmente cuando este medio ambiente corresponde a
un clima hmedo y clido.
Sin embargo, hay que aclarar que, la corrosin, no es un hecho
trivial, sino que, a nivel mundial, viene a ser uno de los fenmenos
ms trascendentales en la economa de toda sociedad humana. En
trminos generales de acuerdo con la Secretaria General De La
Organizacin De Los Estados Americanos (Programa Regional Desarrollo
Cientfico y Tecnolgico) los perjuicios causados por la corrosin
equivalen del 1.5 al 3.5% del Producto Nacional Bruto en numerosos
pases.
Por lo que se refiere a los perjuicios que el fenmeno de la
corrosin ocasiona a la industria de la construccin, cabe mencionar
que hoy en da se tiene plena conciencia de que el factor ms
determinante para la reduccin en la durabilidad del concreto
estructural es la falta de control de la corrosin en los aceros de
refuerzo.
Es interesante hacer la observacin de que generalmente se d
preferencia, en el diseo, a la construccin de obras de concreto
reforzado o presforzado sobre las de acero estructural, pensando en
que estas ltimas requieren de una conservacin peridica y costosa,
mientras que en los primeros basta con llevar, durante la
construccin, un estricto control de calidad en la construccin para
que la vigilancia y conservacin 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 corrosin en las estructuras
metlicas es observable con toda claridad y permite tomar medidas
oportunas mientras que en las estructuras de concreto el fenmeno
permanece encubierto y cuando se descubre el dao, muchas veces, ya
es irreparable. Por otro lado se sabe tambin, que la corrosin bajo
tensin en aceros de presfuerzo puede provocar el colapso sbito de
las estructuras presforzadas.
EL FENMENO DE LA CORROSIN
Accin qumica, electromecnica, macanoquimica, o biolgica, lenta o
acelerada de la naturaleza o el medio ambiente, que degrada y
destruye los materiales. Este fenmeno, al que se da el nombre de
corrosin se manifiesta ms evidentemente en los cuerpos slidos como
son los metales, las cermicas, los polmeros artificiales, los
agregados y los minerales fibrosos de origen natural.
El fenmeno de la corrosin de la materia slida consiste
bsicamente en la prdida del equilibrio en las fuerzas cohesivas.
Las fuerzas que mantienen la cohesin de la materia slida son de
naturaleza elctrica.
Esta cohesin es el resultado del equilibrio de las fuerzas de
atraccin entre los ncleos atmicos positivos y los electrones con
carga negativas, con las fuerzas de repulsin de los electrones
entre si y de los ncleos atmicos entre si.
FORMAS DE CORROSIN.
La corrosin se puede presentar de varias formas que difieren en
apariencia.
Corrosin general: La corrosin general es la forma ms comn que se
puede encontrar y la ms importante en trminos de prdidas econmicas.
Se caracteriza por un ataque ms o menos uniforme en toda la
superficie expuesta con solamente variaciones mnimas en la
profundidad del dao. En las estructuras se pueden usar
recubrimientos especiales para minimizar el ataque de la
corrosin.
Corrosin Galvnica: Se puede producir un dao severo por corrosin
cuando dos o ms metales distintos se acoplan elctricamente. Esto se
conoce como corrosin galvnica y resulta por la existencia de una
diferencia de potencial entre los metales acoplados que causa un
flujo de corriente entre ellos. El metal ms activo padece una
corrosin ms acelerada, mientras que la corrosin en los miembros
menos activos se retarda o se elimina.
Corrosin por hendiduras: La corrosin por hendiduras es un tipo
que se presenta en espacios confinados o hendiduras que se forman
cuando los componentes estn en contacto estrecho. Para que se
presente la corrosin por hendidura, la hendidura debe ser muy
cerrada, con dimensiones menores a un milmetro. Aunque no se han
definido los lmites de la brecha, es conocido que este tipo de
corrosin no se presenta en espacios ms grandes.
Para que se presente la corrosin por hendiduras no es necesario
que las dos superficies de aproximacin sean metlicas. Tambin se ha
reportado corrosin por hendiduras formadas por varios materiales no
metlicos (polmeros, asfaltos, vidrio, neopreno) en contacto con
superficies metlicas. El hecho de que esto pueda ocurrir es de una
importancia especial en la aplicacin y seleccin de materiales de
juntas de dilatacin, apoyos, etc.
Picaduras: Las picaduras son una parte localizada de corrosin en
la que el ataque est confinado a muchas cavidades pequeas en la
superficie del metal. Las cavidades que se forman pueden variar en
cantidad, tamao 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 corrosin bajo
tensin.
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 degradacin.
Agrietamiento por corrosin y esfuerzos: El agrietamiento por
corrosin y esfuerzos es una falla corrosiva en la que se forman las
grietas de un componente bajo la accin combinada de esfuerzos
mecnicos y un medio ambiente agresivo. Los esfuerzos y el medio
ambiente agresivo se unen para ocasionar una falla sbita.
Por lo general los requisitos para que se presente la corrosin
son dos:
1.- Un metal o aleacin 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
hmedo o salado, por lo general un ambiente lleno de iones
especficos (iones de cloruro, iones de monio, etc.)
Lazonaareainmediatamente superior al nivel alto de carrera de
mareas, llamada zona de salpicaduras se humedece y seca
alternativamente. Los cloruros pueden avanzar rpidamente por succin
capilar, alcanzando as una determinada profundidad, a partir de la
cual continan profundizando por difusin. En esta zona si hay acceso
deoxgenoy elevada humedad, por lo que elriesgodecorrosines
alto.
Si adicionalmente el hormign situado en las zonas de mayor
riesgo antes mencionados, esta fisurado con anchura de fisura por
encima de 0.4 mm, a travs de las fisuras, los cloruros avanzan muy
rpidamente por absorcin, alcanzando puntualmente las armaduras, y
originando nodos de corrosin localizada. Sin embargo, incluso en
estas circunstancias puede no aparecer corrosin, si el hormign del
recubrimiento es de muy elevadacalidad, y no permite el acceso de
oxgeno y humedad para generar las zonas catdicas.
El deterioro de lasestructurasde hormign en ambiente marino se
debe a:
La permeabilidad es la llave de la durabilidad: el origen de
esta insuficiente impermeabilidad puede estar enmezclasde hormign
mal dosificadas, ausencia deaireincluido si la estructura se
encuentra en climas fros, compactacin y curado inadecuado, falta de
recubrimiento de las armaduras, juntas mal diseadas o construidas,
y microfisuracin del hormign debido a las cargas, a la retraccin
trmica o de secado, y a la expansin por la reaccin lcali-rido El
tipo y la severidad deldaopueden noseruniformes a lo largo de la
estructura: La seccin situada en laatmsfera marina nunca est en
contacto con el mar, pero recibe sal procedente de la brisa marina
y niebla salina, por lo que ser ms susceptible a la accin de la
helada y la corrosin de las armadurasSalvo que el hormign sea muy
permeable, la accin qumica del agua de mar no produce dao, debido a
que estos productos son insolubles, con lo que reducen la
permeabilidad e impiden el progreso de la reaccin hacia el interior
del hormign.
Etringita rellenando un poro. Etringita rompiendo un rido.
La corrosin de las armaduras suele ser la principal causa de
deterioro del hormign en estructuras de hormign armado o pretensado
expuestas al agua de mar El dao real del hormign debido al
crecimiento de organismos marinos no es un problema habitual: No
obstante, se ha constatado que las algas pueden aumentar
lavelocidadde degradacin del hormign, debido posiblemente a la
accin de loscidosorgnicos y sulfatos producidos en la descomposicin
de lavegetacin. Tambin se ha observado que en los trpicos algunos
tipos de moluscos pueden erosionar al hormign a una velocidad de 1
cm por ao. Las algas en las zonas sumergidas pueden mejorar la
durabilidad sellando la superficie del hormign.
Las medidas que se pueden tomar para evitar el deterioro de un
hormign sometido a un ambiente marino son:
Si se utiliza un cemento Prtland deber 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 composicin mineralgica y de la reactividad
de la puzolana.
La relacin a/c se deber conservar lo ms baja posible (a/c<
0.5) y se deber asegurar la trabajabilidad (utilizando
plastificantes)
El recubrimiento mnimo deber aumentarse donde pueda producirse
abrasin. En las zonas sumergidas se pueden utilizar recubrimientos
menores.
Recomendaciones:
Hormign segn 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)
Relacin a/c< 0.45
El contenido mnimo de cemento, para un hormign compactado, ser
de 380 Kg./m3 de hormign (A.R.S o Puzolanico A.R.S.)
Penetracin de agua < 30mm
Asentamiento 8 cm. sin aditivo y 15 cm. con aditivo
Tipos de corrosin en la armaduraLa corrosin puede adoptar
diversas formas, segn la localizacin de las zonas andicas y
catdicas, y la posible existencia de tensiones mecnicas
importantes
Tipos de corrosin de armadura en el hormign
Corrosin 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 hormign que puede ser debido
a una lixiviacin por circulacin de aguas puras o ligeramente acidas
o por reaccin de los compuestos decarcterbsico del hormign y los
componentes acido de la atmsfera para dar carbonatos sulfatos y
agua.
Corrosin localizada: debido a la heterogeneidad del hormign y su
micro ambiente, es normal que los procesos andicos y catdicos no se
encuentren uniformemente distribuidos, sino que en algunos puntos
es ms fuerte elprocesocatdico y en otros el andico. En el caso
especfico de concentracin de un nmero reducido de puntos, con una
reducida relacin entre las zonas andicas y catdicas, el ataque en
las andicas se intensifica fuertemente dando lugar a la corrosin
por picaduras. La situacin ms agresiva es la presencia de cloruros.
Los iones sulfuro y sulfato son tambin despasivantes pero menos
frecuentes y peligrosos que los cloruros.
Corrosin bajo tensin, con generacin de fisuras: cuando, adems
del proceso de corrosin existe una tensinmecnicaelevada, y un metal
susceptible a este fenmeno.
Corrosin-fatiga:cuando coexiste un proceso de corrosin y una
solicitacin cclica importante.
SintomatologaEn el proceso de la corrosin, inicialmente se
produce hidrxido ferroso decolorverdoso, y con mayor grado de
oxidacin, oxido ferroso-frrico, de color negro, e hidrxido frrico,
rojizo.
En los casos de suficiente disponibilidad de oxigeno, el
deterioro del hormign debido a la corrosin de las armaduras se
manifiesta en forma de expansin, fisuracin y perdida del
recubrimiento. Adems el elemento de hormign armado puede sufrir un
dao estructural debido a la perdida de adherencia entre el hormign
y el acero, y a la perdida de seccin de la barra.
La armadura al oxidarse, aumenta de volumen hasta ms de 6 veces,
enfuncinde la disponibilidad de oxigeno. Esto provoca fuerzas
expansivas que pueden causar fisuracin y desprendimiento en el
hormign, lo que puede llevar a roturas frgiles si las fisuras
longitudinales a lo largo de las armaduras se producen en la zona
de anclaje de las mismas.
La corrosin provoca adems la reduccin de la seccin transversal
de la armadura. La capacidadmecnicadel acero se reduce siguiendo
aproximadamente una relacin lineal con la reduccin de seccin,
mientras que las propiedades de elongacin y resistencia a la fatiga
pueden reducirse sustancialmente con pequeas disminuciones en la
seccin transversal.
En la corrosin que se desarrolla en ambientes con baja
disponibilidad de oxigeno (corrosin verde o negra), el volumen de
los productos de corrosin puede ser solamente dos veces mayor que
el volumen del acero. Tal proceso de corrosin se desarrolla a baja
velocidad y, en circunstancias especiales, los productos de la
corrosin pueden difundirse dentro de los huecos y poros del hormign
sin causar fisuracin y desprendimiento. En estos casos singulares
la corrosin de la armadura puede dar lugar a un fallo inesperado
sin una manifestacin exterior previa. Si hay circulacin 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 situacin
de las armaduras.
Para un proceso de corrosin generalizada, las fisuras generadas
en el hormign por la expansin de los productos de corrosin se
desarrollan mas rpidamente (en anchura y longitud) que en aquellas
generadas por corrosin localizada.
La corrosin provoca dos efectos:
1.la seccin de armadura disminuye.
2.los productos de corrosin 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 hormign, aumentan las
deformaciones y se ve afectada la resistencia.
Tcnicas de deteccinUn poderoso arsenal deensayossirve de
inapreciable ayuda al investigador, para determinar los deterioros,
ya sean visibles o no, y para determinar si la corrosin se activa o
si las grietas han sido iniciadas por otra causa.
Lo ms importante es la inspeccin visual, lamedicinyanlisisde las
grietas. Algunos indicios de deterioro eindicadoresque se pueden
detectar son: fisuracin, descamacin de la superficie de hormign,
desprendimiento de fragmentos del recubrimiento de hormign, manchas
de cal en la superficie del hormign, eflorescencias: depsitos de
sales blancas, manchas de xido (de color marrn u oxido),
deterioros: cambios en propiedades (como color textura o
resistencia), nidos de grava (evidenciasde huecos o espacios entre
ridos gruesos), filtraciones por las juntas, abrasin; luego con
muestras tomadas de la estructura, pueden ser ensayadas para medir
el contenido de ion cloruro, gravedad especfica, porcentaje de
vacos, absorcin y resistencia a la compresin. Los resultados de
estos ensayos nos ayudan a: medir el grado de susceptibilidad de la
estructura, determinar los aditivos y la ulterior corrosin.
Adems,el ensayode los agregados reactivos puede ser hecho para
determinar si los agregados son causantes o contribuyentes del
agrietamiento.
Elensayode ultrasonido, puede ser realizado en el hormign en
obra, para estimar la severidad y extensin del deterioro por
agrietamiento o los vacos del hormign, aun cuando estos no pueden
ser vistos.
Otras reas daadas por corrosin a causa de un insuficiente
recubrimiento de las armaduras, pueden ser detectadas por el
Pacmetro, un aparato magntico que mide la profundidad de las
armaduras, si el tamao de las barras es conocido.
La existencia de corrosin activa, puede ser detectada por la
medicin directa de un flujo de corriente. Se hace una conexin
elctrica de un borne de un voltmetro a una barra de la armadura
expuesta. El otro borne del voltmetro es conectado a un elemento de
pila de sulfato decobre, que es entonces puesto en contacto con la
superficie de hormign en varios puntos. La magnitud y signo del
voltaje resultante es un indicador de la actividad de la corrosin
en el hormign. Un potencial de alrededor de 0.30 Volts, es
generalmente considerado unvalorde inicio, y que sobre el cual, el
dao por corrosin ocurrir sobreseguro. Muchas observaciones indican
que un potencial igual o mayor a 0.20 Volts es indicador de avera
por corrosin en miembros verticales de hormign. Resumiendo, si se
obtienen bajas lecturas en una regin agrietada, el agrietamiento
puede ser considerado como estructural y no a causa de la
corrosin.
Prevencin de la corrosinPara prevenir la corrosin es fundamental
que:
que el hormign tenga una estructura de poros adecuada
que el recubrimiento tenga el espesor suficiente
que el hormign est libre de cloruros
Recubrimiento de hormign:
Es el parmetro ms importante de cara a la corrosin. Una buena
calidad implica impermeabilidad y espesor adecuados. Se emplean
espesores de 25 a 40 mm.
El espesor de recubrimiento influye sobre el valor
detoleranciade 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 corrosin,
por lo que si el recubrimiento es de alta calidad, el dao por
corrosin es pequeo incluso para fisuras de 0.3 mm.
Permeabilidad del recubrimiento:
Influyen la relacin a/c (cuando la relacin a/c excede del valor
0.6, la permeabilidad aumenta considerablemente debido al
incremento de la porosidad capilar), el curado y la
compactacin.
El efecto de la relacin a/c en el contenido de cloruros se
limita fundamentalmente a la capa superficial del hormign y para
duraciones de exposiciones pequeas a cloruros. Para mayores
duraciones de exposicin y mayores profundidades de penetracin
(20mm. o ms), el tipo de cemento tiene una mayor influencia sobre
la profundidad de penetracin de los cloruros que la relacin
a/c.
Cubrimientos protectores
A diferencia de lo dicho hasta aqu, que es hacer a un hormign
impermeable por s mismo y que es indudablemente lo mejor; existen
otrosmtodosde impermeabilizarlo y son: el cubrimiento protector o
lapinturade hormign; estos cubrimientos se aplican particularmente
en la zona de amplitud de mareas y a salpicaduras, que es donde se
producen los mayores daos de corrosin de armaduras.
Adems los cubrimientos pueden servir para prevenir daos por
abrasin. Se distinguen los siguientes tipos.
Cubrimientos hechos de hormign:
Con estemtodose trata de cubrir con un hormign denso, toda la
estructura de hormign convencional, cuando se trata de cubrir
pilotes, toma el nombre genrico de "pantalones deconcreto" 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 s,
impermeable. Existe siempre el peligro del agrietamiento por
retraccin, por lo que se debe tomar todas las medidas de
prevencin.
Otra forma de aplicar el cubrimiento, es reemplazar la gunita
por una inyeccin submarina y usar moldajes flexibles.
Funda metlica:
Otro tipo de cubrimiento, es de la funda metlica y consiste en
usar planchas metlicas para aislar e impermeabilizar la estructura.
Se han usado planchas de acero para impermeabilizar tuberas y
tanques submarinos. El metal Monel y fundas de hierro forjado, se
han empleado en ocasiones en la zona de amplitud de mareas.
Macizos elsticos:
Elempleode aglomerados bituminosos puede permitir
laconstitucinde macizos elsticos en el mar, o como proteccin de
escolleras.
Pinturas bituminosas
Sonsolucionesde asfalto con un disolvente voltil apropiado. En
impermeabilizacin, se emplean como pinturas sobre el cemento, para
lograr una proteccin qumica (0.5 L/m2).
Se ha desarrollado en gran nmero de pinturas, que se han usado
con granxitoen los hormigones sumergidos.
La desventaja de las pinturas bituminosas es que no resisten los
efectos de la abrasin, ni la ruptura causada por la intensa presin
localizada, de los organismos ssiles.
Pinturas y enlucidos protectores
Con estas pinturas plsticas, se trata de aislar la estructura a
la difusin del aire dentro de ella; hay pinturas de fondo reactivo
"wash primer", que contienen cido fosfrico y un aglomerante de
resina, butiralpolivinilo y el pigmento antioxidante,
tetraoxicromato de zinc. As se consigue, en una sola operacin, una
defensa contra el xido y una capa de fondo adherente.
Tambin se recomiendan las pinturas "antifouling", para evitar la
adherencia de algas y moluscos; la ms empleada por sueconomay
efectividad, son las que tienen como txico las sales de cobre.
Su vida til, es muy breve, de 6 a 8 meses.
Tambin se puede impermeabilizar, por medio de una capa o pelcula
de pintura decauchocolorado, para el enlucido de hormigones
sumergidos.
Otros enlucidos son: fluosilicatos o fluoruros, mezcla de
neopreno con parafina.
Resina epxi:
Con esta resina, se logra proteccin contra la corrosin y abrasin
y puede ser aplicada en reas secas, mojadas (ya sea bajo el agua y
en la zona de amplitud de mareas) y en aguas detemperaturade
2C.
Ciertas formulaciones de resinas, pueden curar en la zona de
rompientes de oleaje.
Los cubrimientos epxicos, 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
abrasin.
La tcnica de aplicacin del cubrimiento epxico es la
siguiente:
Los ayudantes colocan una lona-soporte sobre una mesa y all, 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 xito del cubrimiento, es esencial que la superficie
a tratar est totalmente limpia y libre de materias extraas,
incluyendo organismos marinos, pelillo, musgo,aceite, grasa, sal,
moluscos y orn con el fin de asegurar la buena adherencia. Los
equipos arenadores de uso submarino y el "jet" de agua, son
especialmente efectivos.
Las resinas epxicas, son termoestables, qumicamente inerte,
resistentes alcalor, no se encogen, presentan extraordinaria
adherencia y buenas propiedades elctricas. Adems, se puede combinar
con otrosplsticospara obtener compuestos con nuevas
caractersticas.
Sus principalesobjetivosson:
CargasMinerales: abarata elcosto, mejora las caractersticas
mecnicas (resistencia a la abrasin), adems da la consistencia
necesaria para su aplicacin, el aditivo ms usado es la brea de
hulla.
Pigmentos Minerales y Orgnicos: tienen la funcin de mejorar el
aspecto de los acabados dndoles el color.
Diluyentes:Mejoran la facilidad de aplicacin y permiten el
aumento de carga. Los diluyentes convencionales, slo se usan en
casos de proteccin de superficies libres.
Para obtener hormigones de la calidad que uno desea, es
necesario establecer, mediante el uso de dosificaciones adecuadas,
la combinacin adecuada de los agregados. Adems se tienen como
objetivos especficos 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 ptreos, de agua de amasado, de aire incorporado, la
cuanta de armadura, de aditivos y de cemento.
Caractersticas de los agregadosAgregados ptreos:
Constituyen la porcin mayor de la dosificacin y no ha de
contener materias orgnicas, sustancias solubles, pelculas
adheridas, ni elementos blandos, deleznables o susceptibles de
descomposicin.
Fundamentalmente, los agregados debern estar limpios y libres de
suciedad o depsitos de sal, porque lo es deseable, en caso de duda
el lavado de los ridos.
Agua de amasado:
Generalmente, deber tener la calidad de ser potable y estar
libre de turbidez excesiva y materiales orgnicos. Para una mayor
durabilidad, y particularmente en exposiciones en climas
semi-tropicales, se deber 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 corrosin.
Toda esta propensin a la corrosin de las armaduras, limita el uso
del agua marina en el hormign armado y prohbe su uso en el hormign
pretensado
Segn la norma CIRSOC 201 deber cumplir las exigencias sobre
total de slidos disueltos y mximos contenidos de cloruro, y
sulfatos. El contenido de cloruros incluye tambin el que aportan
los agregados y aditivos.
Estructura de hormign armado convencional
Cloruro Mx. 1000ppm
Sulfato Mx. 1300ppm
Estructuras de hormign pretensado
Total de slidos disueltos Mx. 500ppm
Cloruro Mx. 150ppm
Sulfato Mx. 1300ppm
Aire incorporado:
Es esencial para un hormign martimo, ya que permite lograr mayor
plasticidad, por ladistribucinuniforme del aire en la mezcla, estos
esferoides de aire, obran a la vez como un rido fino y como
unsistemade "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.- Disminucin del contenido de arena en un volumen absoluto
igual al del aire incorporado.
b.- Disminucin del agua de amasado, sin prdida de
asentamiento.
c.- Mejora de la trabajabilidad y disminucin de la razn agua
cemento.
d.- Los glbulos, se constituyen en una defensa contra la
segregacin y exudacin, lo que facilita el transporte, vaciado y da
un mejor acabado superficial. Su porcentaje vara de un 5 a
7%(dependiendo del tamao mx. del agregado). Actan tambin
comovlvulasde absorcin de presiones internas y como freno a la
penetracin salina.
Aditivos:
Son los ingredientes que se agregan al hormign, antes o durante
el amasado, con el fin de conferirles alguna cualidad
determinada.
En los hormigones martimos son frecuentemente usados los
reductores de agua, para mejorar la trabajabilidad y reducir la
segregacin durante la manipulacin. 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:
Debern estar bien distribuidas para reducir el tamao de
cualquier fisura o grieta que pueda ser causada por la retraccin u
otras causas. Un adecuado recubrimiento de hormign sobre las
armaduras, deber ser previsto. Asimismo se verificar 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 deber prever que el hormign 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 fijacin
del hormign 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 razn agua/cemento, deber ser lo ms baja posible, en orden a
reducir la permeabilidad se recomienda un 0,45.
En cuanto a la calidad del cemento, este deber tener un moderado
contenido de Ca3Al (alrededor de un 8%) para prevenir una reaccin
qumica entre el hormign y el agua marina. Adems, deber tener un
bajo contenido alcalino (de 0,6% de Na2O y K2O) para prevenir una
reaccin 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 ptreos
que conforman el hormign, se puede encontrar en diferentes tipos,
algunos de ellos se describen a continuacin:
Cemento Prtland A.R.S.:
Es el cemento Portland que posee una alta resistencia a los
sulfatos cumple los requisitos de resistencia de la categora 40, es
decir, se asegura la obtencin de ms de 40 MPa (408 Kg./cm2) La
elaboracin de una mezcla de caractersticastcnicasadecuadas, con
cemento Portland ARS y suficiente CUC (contenido unitario de
cemento > 350 Kg./m3), baja relacin a/c (agua/cemento) y
sometido a condiciones de curado suficientes contribuyen a obtener
hormigones con una menor permeabilidad, mayor resistencia mecnica 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 clnquer,
escoria bsica granulada de alto horno y yeso. La escoria bsica
granulada, es el producto que se obtiene por enfriamiento brusco de
la masa fundida no metlica, que resulta en el tratamiento de
mineral de hierro, en un alto horno. Si tiene menos de 30% de
escoria bsica, se denomina Cemento Portland Siderrgico.
Cemento puzolanico:
Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta del
clnquer, puzolana y yeso.
La Puzolana es el material slico-aluminoso que, aunque no posee
propiedades aglomerantes por si solo, las desarrolla cuando est
finamente dividido y en presencia de agua, por reaccin qumica con
el hidrxido de calcio, a la temperatura ambiente.
Si tiene menos de 30% de puzolana, se denomina Cemento Portland
Puzolnico, en contrario se llama Cemento Puzolnico.
Cemento puzolanico A.R.S.
Conglomerante hidrulico que contiene al clinker portland como
constituyente necesario, pequeas cantidades de sulfato de calcio,
con la adicin entre 20% y 50% de puzolana. Es un material inorgnico
que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad
incluso bajo el agua. Cumple los requerimientos de resistencia de
la categora 30, es decir, se asegura la obtencin de ms de 30 MPa
(306Kg./cm2)
DOSIFICACIN Y CURADO
Al disear un hormign, se debe tener especial cuidado que las
propiedades especficas que se estn dando al hormign, sean las
necesarias, pues los requerimientos de exposicin son generalmente
mucho ms exigentes, con las dosificaciones; que los requerimientos
de resistencia.
En todo caso, al disear una dosificacin, se deber tener presente
lo siguiente:
Ocupar un mtodo de dosificacin
Que, la trabajabilidad del hormign, 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 razn agua-cemento mxima que se podr adoptar ser de 0.45;
siempre se tratar de usar la mnima posible. Todo esto es debido a
que el cemento para su hidratacin, necesita alrededor de de su peso
en agua. Todo el exceso de agua sobre lo indispensable, producir
poro y por consiguiente aumentar su permeabilidad, dejndolo
vulnerable al ataque del agua marina (penetracin por
capilaridad).
Cantidad de Agua; como el exceso de agua es perjudicial a los
hormigones, sta debe ser la mnima posible de acuerdo a la
estructura,mediosde colocacin y trabajabilidad; la cantidad de
agua, est determinada por dosvariables, el Asentamiento de Cono y
el tamao mximo 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 hormign una dosificacin
rica, de 400 a 500 (Kg./m3); se puede mejorar su impermeabilidad
por medio de la adicin de otro aglomerante que lo complemente, como
puede ser, puzolana bien cribada y finamente triturada en una
porcin del 20 al 30% del peso del cemento o todava mejor, recurrir
al empleo de cemento puzolnico.
Cantidad de Aire; se recomienda el uso de aditivos
incorporadores de aire, ya que se forman glbulos microscpicos de
aire, uniformemente repartidos en toda la masa del hormign, que
mejoran su durabilidad e impermeabilidad, ya que sellan cualquier
canal capilar que se pueda producir durante el fraguado.
Cantidad de ridos finos y gruesos; como es sabido, los ridos
finos deben ir llenando los huecos que dejan los ridos de tamao
superior, para obtener en el total el mnimo de huecos. El exceso de
fino sobre la cantidad justa para llenar los vacos 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 mecnica y las defensas contra
los ataques de agua marina.
Consolidacin y Curado; los hormigones sumergidos no podrn
apisonarse y menos vibrarse, porque con ello se desintegraran, por
lo tanto, lo que ms se acepta, es que durante el hormigonado, se
golpeen suavemente los moldajes con un combo demadera, con el fin
de ayudar a la eliminacin de las burbujas de aire y as, obtener una
mejor compactacin, mayor apretado y por ende, mayor densidad.
Tcnicas de hormigonadoMuchas estructuras martimas pueden ser
construidas a base de elementos prefabricados de hormign, con cada
elemento fabricado de un modo convencional, por lo que la faena
martima se reduce al montaje; otras estructuras, mediante el uso de
elementos deservicio, 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;
tcnicas especializadas han sido desarrolladas, para asegurar que el
hormign sea puesto en obra en forma apropiada y eficiente, ya que
ste debe ser capaz de desarrollar la resistencia y caractersticas
asignadas en el diseo.
Lo que se presenta a continuacin, tiene comoobjetivogeneral
establecer la diferencia que existe entre un hormigonado fuera del
agua y uno sumergido. Tambin se tiene como objetivo especfico el
explicar las diferentes formas que existen para hormignar bajo el
agua, esto incluye las tcnicas de hormigonado (hormign tremie,
hormign ensacado, hormign por talud, hormign en cubas y cementos
hidrulicos), los tipos de hormigones usados, la inyeccin de
morteros, los moldajes utilizados.
HORMIGN TREMIE (TUBO-TOLVA)
Esta tcnica es empleada en diversos propsitos, incluyendo
hormigones sumergidos, estructuras submarinas, reparaciones de
hormigones sumergidos, construccin y juntas de secciones de tneles
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 exitosasoperacionesde hormigonado en
profundidades de hasta 50 m, como el hormigonado de machones de
puentes.
Este proceso o tcnica, consiste en colocar el hormign en obra,
por medio de un tubo, cuyo extremo inferior queda siempre embebido
en el hormign fresco, de modo que el lavado y segregacin son
substancialmente prevenidos.
Se puede sugerir (para uso comparativo) la siguiente
dosificacin, para obtener un hormign apropiado para esta
tcnica:
Dosificacin para hormign bombeado:
Agregado GruesoTamao mximo de 2cm. para propsitos generales,
3.8cm., para grandes masas y gravilla, para juntas y reparaciones,
se evita el uso de ridos de partculas alongadas y de aristas
vivas.
Agregado Fino42 a 45% de arena.
CementoMezcla rica de 425 a 600 (Kg./m3)
Asentamiento de Cono15 a 20 cm.
AditivosAditivos plastificantes e incorporadotes de aire, con el
objeto de reducir la segregacin, formacin de exudacin y punto de
hidratacin.
Dosificacin para hormign Tremie:
AgregadosArena gruesa o gravilla, de un tamao mximo de 1cm.,
mezclada con arena en un volumen de 810 (L/m3), la gravilla debe
ser de cantos redondeados y la arena 675 (L/m3).
CementoMezcla rica de 510 (Kg./m3).
AditivosAditivos plastificantes y fluidificantes.
AguaPotable, suficiente para dar la consistencia
Esquema de hormigonado por Tubo - Tolva
HORMIGN ENSACADO
Este mtodo se usa para construir muretes o plataformas bajo el
agua o para formar la base de una cimentacin, ej. Muros de muelles
o malecones, siempre la arista ms cargada descansa sobre un murete
de hormign en sacos, que transmite los esfuerzos a un fondo de
cimentacin satisfactorio, En el primero, la mezcla de hormign 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, segn el agua va penetrando. Este mtodo
tiene la ventaja de que el tiempo de manipulacin y colocacin no es
crtico, pero la hidratacin 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 mtodo, se usa un hormign con un asentamiento de cono
bajo, y deestadoplstico; los sacos a usar pueden ser de arpillera o
yute, deben ser flexibles para que formen un cuerpo entre s y no
deben llenarse completamente (hasta 2/3 de su capacidad), la
arpillera deber estar escardada, y la tela empapada con una lechada
muy clara antes de recibir el hormign. El saco una vez cerrado,
puede envolverse en una malla galvanizada de 2 mm y trama 5 cm.
HORMIGN POR TALUD QUE AVANZA
Esteprocedimientoo tcnica, slo aplicable bajo pequeos espesores
de agua (inferiores a 80 cm.).
El hormign se deposita en A, se incorpora por peso a la masa B
en fluencia que avanza con un talud C, que es el nico 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
crearan en el macizo planos de deslizamiento y ruptura.
Despus de cada interrupcin, se limpia el talud con escobillas de
acero para descarnar la superficie, eliminar los excesos de
lechada, que despus se bombearn sin agitacin.
La dosificacin a ocupar, es la misma del hormign 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 eltrabajo. HORMIGN EN CUBAS
Esta tcnica se aplica en profundidades de agua superiores a
80cm. El hormign atraviesa la capa de agua en unacubaperfectamente
estanca, que se hace bajar lentamente, mediante cabestrante o gra
hasta llegar al macizo a hormigonar. La cuba se deposita sobre el
macizo y un buzo la abre, elevndose despus suavemente para que el
hormign fluya en agua tranquila.
Cuba para hormigonado
ESQUEMA HORMIGONADO POR CUBAEste mtodo se debe proscribir,
cuando se debe verter en un encofrado de dimensiones reducidas,
pues el ascenso y descenso de la cuba, produce un efecto pistn que
agita el agua, producindose remolinos en el agua que rodea al
hormign fresco, con resultados desastrosos.
Durante la operacin, las cubas vacan su carga primero en el
fondo y luego, sobre las capas anteriormente vertidas an frescas,
por tanto, el hormign no entra en contacto con el agua, sino al
extenderse, de modo que se logra una buena trabazn. Cuando el rea a
hormigonar sea grande, se subdivide en secciones pequeas, no
mayores a 6x6m., ya que el hormign tiene unradiode extensin de 30
cm. y las cubas no se abrirn a ms de 30 cm., de altura.
Una variante del sistema, que se emplea en obras de poco volumen
de hormign, 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 mtodo de la inmersin en cubas, tiene las ventajas de tener
una operatoria sin complicaciones y rapidez de hormigonado, se
logran hormigones de buena calidad, con excelente trabazn y no
exige ms aparatos especiales, que el depsito para sumergir el
hormign. INYECCIONES SUBMARINAS DE MORTERO ACTIVADO
Por este proceso, se construye directamente dentro del moldaje,
el hormign, in situ, con grandes ventajas cuando es necesario una
buena adherencia y alta resistencia. Se ocupa cuando se trata de
construir un hormign en masa sumergido, reparaciones de estructuras
submarinas, relleno de pilas, sellado y unin de estructuras
submarinas, recubrimiento y proteccin de tuberas submarinas,
plataformas submarinas de faros y petrolferas y anclajes
submarinos.
El hormign in situ, que es el obtenido por medio de una inyeccin
de mortero, se define como una mezcla de granulometra discontinua,
obtenida partiendo de un esqueleto de ridos gruesos colocados en
obra previamente, cuyos huecos se rellenan despus, mediante la
inyeccin de mortero activado.
El porcentaje de huecos es, en general, del orden del 45 a 50%
para permitir la penetracin del mortero, y el tamao mximo de los
ridos, alcanza de 8 a 10 veces, la de los granos ms gruesos de la
arena del mortero. Los ridos gruesos colocados previamente, deben
estar rigurosamente limpios para obtener una adherencia
conveniente, en la superficie de contacto rido-mortero.
Si se fluidificara un mortero comn, por adicin de agua
parapoderinyectarlo, el exceso de agua dara lugar a porosidad y a
una gran retraccin, o por otra parte, se produciran segregaciones
separndose la arena del cemento. Se evitan estos defectos
utilizando morteros coloidales y tixotrpicos.
Cuando el mortero coloidal deja de moverse, pierde
progresivamente su electrizacin granular y se gelifica segn un
mecanismo, llamado fraguado trixotrpico. Este fraguado, permite
evitar segregacin de la arena y del cemento, antes de que comience
a actuar el fraguado qumico de hidratacin.
TCNICAS DE INYECCINEl equipo utilizado se compone de; una
amasadora para preparar el mortero activado; de una bomba impulsora
del mortero, generalmente de doble pistn; de unjuegode mangueras de
goma, cada tira lleva en sus extremos una unin americana y un juego
de lanzas de inyeccin (10 o 12), que en forma y cometido son
iguales a una aguja hipodrmica, salvo en el largo, 1.5m. Para la
instalacin del equipo, se deber preparar una tarima aproximadamente
de 1m., de altura para situar la amasadora; a un costado se
acopiarn las bolsas de cemento y aditivos y al otro costado se
colocar un plano inclinado, para la llegada de la arena, la que
estar acopiada a una distancia conveniente; el suministro de agua,
tambin deber estar previsto. Junto a la tarima y debajo de la
amasadora, deber instalarse la bomba, esta instalacin deber 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 deber estar rigurosamente limpio y
saturado conagua potabley se cuidar especialmente que quede bien
apretado dentro del moldaje.
Luego son insertadas las lanzas de inyeccin, generalmente, se
ponen antes de la colocacin del agregado o tambin, son fijadas al
moldaje o a un refuerzo especial. En el caso de colocar las lanzas
horizontales se ponen a travs de perforaciones o troneras, hechas
previamente en el moldaje, para lo que se deber contar con tapones
de madera para sellar la tronera, luego de la inyeccin.
Enseguida, el mortero activado es bombeado a travs de las
mangueras y lanzas y rellena todos los intersticios, y huecos del
esqueleto de ridos gruesos, colocado previamente.
Siempre la inyeccin, es comenzada por las lanzas del fondo, en
el caso de obras verticales y por la lanza del centro, en obras
horizontales.
La inyeccin no deber detenerse y se continuar hasta que el
mortero aparezca por la lanza siguiente (verticales) o hasta que el
mortero "reviente" o borbotee en la superficie de los ridos en el
caso de las obras horizontales.
Luego, la lanza deber ser extrada, la tronera sellada con el
tapn y la inyeccin continuada en la lanza siguiente. El proceso es
continuado hasta que la grieta o moldaje, est completamente
lleno.
Distribucin de las lanzas
La distribucin entre las lanzas deber 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 deber ser un poco mayor a "D" (1,1 a
1,2D).
En caso de inyectar cavernas, se deber sondear el rea con un
martillo para obtener una estimacin de su tamao. Luego, se perforar
la primera tronera de inyeccin, 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 inyeccin,
alcance y llene el borde, antes de que alcance la siguiente
lanza.
La ms importante precaucin, es la de evitar la presencia de
agregados finos en los gruesos, ya que al perderse la granulometra
discontinua; se crea la tendencia a impedir una buena penetracin
del mortero; estos finos se originan de la abrasin del agregado
grueso durante su manipulacin y se depositan en el fondo de los
recipientes de transporte.
Es igualmente importante que el lugar de acopio de los
agregados, est limpio y libre de mugre, sal, aceite u otros
contaminantes.
El mortero deber ser bombeado inmediatamente despus de la
colocacin y el agregado deber ser protegido en lo posible, contra
cualquier contaminante, entre el tiempo de colocacin y de inyeccin,
que deber ser lo ms breve posible.
CEMENTOS HIDRULICOS
Se da este nombre genrico a un ciertogrupode cementos especiales
o aditivos, que pueden ser dosificados como si fueran un mortero
submarino; que se sumergen, para su aplicacin, 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 pequeos requerimientos,
como ser tapones de cavidades de insertos, etc.
Estos cementos hidrulicos son de fraguado rpido, lo que permite
su uso en muchas aplicaciones submarinas, son muy efectivos como
juntas submarinas de elementos prefabricados.
Uno de los ms 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 corrosin puede ser muy
serio, como el hormign pretensado.
Adems del agua potable, el agua marina, tambin puede ser usada
como agua de amasado; pero el agua marina, en general es rica en in
cloruro, por lo que produce la tendencia a promover la
corrosin.
El cemento puede fraguar en 4 a 5 minutos, muestra excelentes
caractersticas de adherencia y resistencia, no presenta
contradicciones de fraguado y es qumicamente muy resistente. Ha
sido usado como parches de perforaciones, en emergencias, a
profundidades tan grandes como 40m.
Tambin en elmercadoexisten aditivos, que pueden ser adicionados
a un cemento corriente para producir caractersticas de fraguado
rpido (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 deber considerar el posible dao por
corrosin.
APLICACIONES DE CEMENTOS HIDRULICOSEl mayor empleo de este tipo
de cementos, es en obras en las que se desea muy rpidamente una
gran dureza sin gran resistencia, aproximadamente 80 Kg. a los 28
das, como ser, la obturacin de fugas de vas de agua y el sellado de
mampostera, ejecutadas en la carrera de mares como ser rampas de
atraque.
Para evitar el deslavado de los macizos de mampostera 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 rpido, por lo que
constituye el sellado.
Al reanudarel trabajo, este mortero se quita cuidadosamente con
martillo picador, para que no quede ninguna traza de l.
Tambin se puede sellar la superficie superior de los macizos de
hormign, si las caras laterales estn 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 sumergidosLos encofrados, debern
estar montados y ajustados antes de comenzar el hormigonado; esto
es, que debern estar slidamente apernados o fijados, para evitar su
destruccin o desarme debido a la furia del mar. Adems, debern estar
impregnados de humedad (agua dulce) de modo que no absorban el agua
de amasado del hormign o agua de mar.
En la colocacin del encofrado, se ajusta y se amarra con
alambre. Debe quedar firmemente colocado, sin ninguna posibilidad
de movimiento.
La unin 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 VERTICALTeniendo en
cuenta que la corrosin es el mayor, y ms daino, de los efectos que
produce el ambiente marino en los hormigones sumergidos, sta se
debe controlar de todas las maneras posibles. Elcontrolse puede
lograr sabiendo a cabalidad las condiciones a las cuales ser
sometido el hormign, en estado fresco y, una vez terminado su
fraguado.
En la etapa de diseo de un hormign, la dosificacin de sus
constituyentes es de gran importancia, ya que de ella dependen
cualidades fundamentales en el hormign fresco y fraguado.
Si se desea obtener un hormign trabajable: Se necesita controlar
la forma del rido a utilizar. Si es parecida a una esfera o a un
cubo, dependiendo del tipo (canto redondeado o piedra partida), se
mejora la trabajabilidad. Tambin se puede aumentar la cantidad de
agua, acarreando porosidad y lavado en la colocacin, por lo que se
recomienda el uso de aditivos incorporadores de aire, lo que hace
un hormign ms trabajable y ms denso, manteniendo una cantidad de
agua razonable (sin consecuencias dainas).
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
colocacin, lo que evita poros y por tanto capilaridad. El aditivo
incorporador de aire ayuda a que las partculas de cemento se
mezclen con el agua, as aprovechando toda el agua incorporada y por
ende una disminucin 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 hormign colocado. Tambin se debe tener en cuenta la
seguridad de los buzos que ejecutan la faena de hormigonado.
Tcnica a utilizar: Esto tiene que ver con la tcnica que no
permita el lavado y un hormign monoltico y bien terminado. Entre la
variedad de tcnicas mostradas, se destacan el tubo-tolva y la
inyeccin de mortero.
Moldaje: El tipo de moldaje a utilizar influye en las
terminaciones y en la calidad de la superficie del hormign
fraguado. En el caso de los moldajes de madera, se deben
impermeabilizar de forma tal que no se hinchen mientras el hormign
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 xido daara la superficie del hormign, adems se debe
tener en cuenta el peso de las partes por la seguridad de los
buzos.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL2.1 MaterialesSe utiliz concreto
premezclado f'c = 20 MPa, con un tamao mximo 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 dimetro) y varillas para el
refuerzo transversal de No. 2.5 (8 mm de dimetro) con un fy= 420
MPa, se prepar la superficie del refuerzo mediante una limpieza
manual con un cepillo de cerdas metlicas, para retirar el xido
superficial. Las varillas longitudinales se recubrieron con una
pintura epxica a base de resinas para evitar su corrosin. Para
evitar la formacin de pilas galvnicas,en los puntos de contacto
entre el acero longitudinal y transversal, se procedi a recubrir
estos puntos con cinta de aislamiento. De igual forma, se sustituy
el alambre recocido por cintillas de nylon, esto para sujetar el
refuerzo transversal con el longitudinal.
2.2 FABRICACIN DE ESPECMENESSe fabricaron 16 vigas de concreto
reforzado de 2000 x 200 x 350 mm, con separaciones de 150 y 200 mm
entre el refuerzo transversal (verFigura 1), y se curaron los
primeros 7 das con lmina de agua dentro de la cimbra, se
desmoldaron y posteriormente se le coloc una membrana de curado
hasta los 28 das 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 compresin a los 7, 14 y 28 das
de edad; y cilindros de 100 x 200 mm los cuales fueron utilizados
para obtener la penetracin de iones cloruros a diferentes tiempos
durante la induccin del deterioro.
Figura 1. a) Armado del refuerzo b) Esquema del armado del
refuerzo, acotaciones en mm.
2.3 INDUCCIN DEL DETERIOROAntes de iniciar el proceso de
induccin de corrosin acelerada se pint la cara superior e inferior
de las vigas con impermeabilizante, para garantizar solamente la
corrosin en los estribos. Tambin, se retir la membrana de curado de
las caras laterales con cepillo de cerdas metlicas. Se tom la
lectura inicial de velocidad y potencial de corrosin de cada
estribo de las 16 vigas como lecturas base para el desarrollo
experimental.
El proceso de induccin de corrosin acelerada en el refuerzo
transversal de las vigas, fue realizado mediante ciclos de tres das
de humectacin utilizando una solucin de 3.5% de NaCI y cuatro das
de secado al aire libre. La humectacin de las vigas se lleva acabo
por medio de esponjas de poliuretano, las cuales estn sujetadas en
la zona de los estribos. Estas esponjas son humectadas cada 3 horas
con la solucin de NaCI durante el ciclo de humectacin, y para
evitar la evaporacin de la solucin las vigas se cubren con plstico
(VerFigura 2).
Figura 2. Induccin del deterioro de las vigas
2.4 EVALUACIN Y SEGUIMIENTO DEL DETERIOROEl monitoreo de
parmetros electroqumicos se lleva a cabo mediante el Corrosin 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 corrosin
incipiente (Ecorr >-350 mV, despasivacin del acero), moderada
(Aparicin y propagacin de agrietamiento, ancho de grieta < 0.1
mm) y severa (propagacin 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 clasificacin de los resultados de velocidad y
potencial de corrosin y mediante una inspeccin visual de la
superficie de las vigas, esto de acuerdo a las recomendaciones de
la bibliografa consultada.
2.5 ENSAYO DE LAS VIGASUna vez alcanzado los niveles de corrosin
previamente definidos, las vigas sern ensayadas a flexin, lo que
producir altos niveles de esfuerzos por tensin diagonal cerca de
los apoyos. Las vigas de control (sin corrosin) fueron ensayadas
previamente al proceso de corrosin,aplicando cargas concentradas a
600 mm de los apoyos (Figura 1). Para tener un control del avance
de agrietamiento de las vigas se aplic carga en etapas de 5 kN. La
resistencia terica a cortante para las vigas, se obtuvo de acuerdo
con las recomendaciones del cdigo del Instituto Americano del
Concreto (ACI 318-08).
En laFigura 3se muestra un diagrama experimental, en donde se
puede apreciar el proceso por el cual se sometern las 16 vigas de
concreto reforzado.
Figura 3. Diagrama experimental
3. Resultados preliminaresDe los cilindros de concreto de 150 x
300 mm se obtuvo valores de la resistencia a la compresin de 16,19
y 21 MRa a 7,14 y 28 das 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 concentracin 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 lmite permitido por el ACI 318-08 que es
0.15% en ambiente de Cl, esto nos dice que se vern resultados del
proceso de corrosin a edades tempranas.
Con la concentracin de cloruros acuasolubles previamente
mencionada y el recubrimiento en las vigas ( 2 cm), se obtuvo el
tiempo terico en el cual los cloruros llegarn a despasivar al acero
de refuerzo, este fue de 28 das aproximadamente, pero este valor
puede variar debido a la multitud de parmetros que influyen
(porosidad del concreto, tipo de cemento, contenido de humedad del
concreto, etc.). Esto se observa en nuestras vigas ya que, tienen
98 das de exposicin al proceso de deterioro y solo el 20% de los
estribos estn despasivados.
En laFigura 4se observa los potenciales de corrosin a 98 das de
exposicin al deterioro, y de acuerdo a la norma ASTM C 876 tres de
los estribos de las vigas 4, 7 y 8 se sitan en el estado de
probabilidad de corrosin alta con valores inferiores a -350 mV, por
lo tanto, estas vigas estn en un nivel de corrosin incipiente.
Mientras que los estribos de las vigas 3, 5 y 6 presentan valores
superiores a -350 mV, por lo que, se sitan en un estado de
probabilidad de corrosin baja.
Figura 4. Potencial de corrosin del estribo medido en ambas
caras de la viga, con separacin de 150 mm entre estribos
*El No. de estribo est indicado en laFigura 1.
En laFigura 5se observa los potenciales de corrosin a 98 das de
exposicin al proceso de deterioro, en donde se aprecia que los
estribos 4, 5 y 6 de las vigas 11 y 14 se sitan en el estado de
probabilidad de corrosin alta con valores inferiores a -350 mV,
mientras que la mayora de los estribos de las vigas 13,15 y 16 se
sitan en un estado de probabilidad de corrosin 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 sita al acero
de refuerzo en una probabilidad de corrosin intermedia, se puede
ver que existe una tendencia a incrementar el potencial.
Figura 5. Potencial de corrosin del estribo medido en ambas
caras de la viga, con separacin de 200 mm entre estribos
*El No. de estribo est indicado en laFigura 1En laFigura 6se
aprecian los resultados del ensayo mecnico 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 terica a cortante, encontrndose que es similar a la
resistencia obtenida en el ensaye. Tambin se observa que la
separacin 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 tensin
diagonal con un patrn de agrietamiento mostrado en la Figura. En
donde se puede observar la aportacin de los estribos separados a
150 mm que generan un mayor agrietamiento en la zona de tensin
ocasionado por cargas mayores y cercanas a la que provocaron la
falla por cortante
Figura 7. Patrn de agrietamiento de las vigas de control. Los
valores sobre las grietas representan el nmero de ciclo de carga
(la carga total promedio por ciclo fue de 5 kN)
Discusin y comentarios finalesLos resultados obtenidos en los
potenciales de corrosin variaron de acuerdo a la separacin 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 mayora de los estribos. Esto nos dice que las
vigas con separaciones de 150 mm son las ms prximas a alcanzar un
nivel de corrosin incipiente (despasivacin del acero de refuerzo),
en comparacin con las de separacin de 200 mm.
En las vigas de control ensayadas se obtuvo que la resistencia
cortante ltima es similar a la resistencia terica segn ACI-318-08.
Adems, la vigas con mayor refuerzo transversal (separacin de 150
mm) presentaron mayor ductilidad lo cual era de esperarse, sin
embargo, tambin proporcionaron un mltiple agrietamiento en la zona
de cortante y tensin.
Con los resultados obtenidos hasta el momento se vislumbra la
verificacin de la prdida de capacidad a cortante por tensin
diagonal de vigas de concreto en funcin del deterioro p