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Figura 1 – Acero de refuerzo expuesto a la intemperie
Fuente ingestructurasIE
Diseñar y construir una edificación conlleva consigo la obligación del desempeño adecuado para satisfacer los requisitos de seguridad, estabilidad y resistencia durante el tiempo de vida útil, como también la durabilidad y minimización de mantenimientos en el tiempo de servicio. Aunque por mucho tiempo se pensó que el concreto era eterno, el estudio de las diversas patologías registradas en este material demuestra que pese a su gran versatilidad no es así. Hoy en día las normativas propenden a que la vida de servicio permita igualar o superar la vida útil a costos iniciales y de mantenimiento razonables, en la comprensión de la importancia de la construcción y de su durabilidad como un factor de crecimiento económico importante.
Es tal la variedad de situaciones y condiciones que es pertinente señalar que existen en servicio, en diversos lugares del mundo, edificaciones construidas en concreto de hace más de un siglo, como también se conoce de edificaciones que no llegaron a nuestros días por efectos de patologías diversas, del deterioro o por obsolescencia. Así, resultan algunas recomendaciones que permiten garantizar la vida útil de las edificaciones a partir de ciertos criterios como los siguientes:
Figura 2 – Disposición de acero de refuerzo y proceso de vaciado de concreto.
Fuente ingestructurasIE
Calidad del concreto
El concreto es un material de construcción muy versátil, que si se fabrica mediante una adecuada dosificación de sus componentes como el material cementicio, agregados gruesos y finos, aditivos y agua, alcanza la resistencia necesaria para cumplir los requisitos del diseño. Pero lo anterior significa que son necesarias y pertinentes adecuadas técnicas constructivas para lograr garantizar la calidad de la estructura. A pesar de que los agregados corresponden a las tres cuartas partes del concreto, el constituyente activo es el cemento, de forma que las propiedades y desempeño del concreto son determinadas principalmente por las propiedades del cemento. Aún así, es preciso que un proyecto estudie las propiedades de los agregados para mitigar que se ocasionen reacciones desfavorables como las álcali-agregado, por ejemplo. De igual manera es importante establecer el tipo de cemento a emplear en correspondencia con las características del medio ambiente en el que se construirá una edificación.
A través de múltiples investigaciones se ha demostrado que la corrosión es un fenómeno de naturaleza electroquímica por el flujo de corriente eléctrica conocido como la formación de una media celda. El mecanismo surge por las diferencias de potencial eléctrico en diversos puntos, ocasionadas por las diferencias de contenidos de humedad, concentración de electrolitos o por contacto con otro tipo de metales.
Cualquier concreto húmedo contiene suficientes electrolitos como para conducir la corriente capaz de causar corrosión. Mientras más seco esté un concreto, menor será su conductividad. Para que se presente la corrosión es indispensable el oxígeno. La difusión del oxígeno a través del concreto saturado con agua es menor cuanto menor sea la relación A/C. En resumen, para que se presente la corrosión es necesario la presencia simultánea del electrolito, un medio húmedo y oxígeno.
Figura 03 – Evaluación de estructuras de concreto
Fuente ingestructurasIE
El volumen incrementado producto de la corrosión, (el óxido ferroso tiene mayor volumen que el acero del cual se forma), causa explosivos esfuerzos radiales alrededor de la barra de refuerzo. Con ello resultan fisuras radiales con las que se inicia la pulverización del concreto. Estas fisuras adicionalmente proveen fácil acceso del oxígeno, humedad y cloruros en el concreto, creando las condiciones por donde continúa y causa nuevas fisuras.
El refuerzo se protege contra la corrosión cuando se encuentra embebido en un concreto de buena calidad y con un suficiente espesor del recubrimiento. La protección es debida a la alta alcalinidad del concreto (un valor del pH cercano a 13) creando una interfase o capa delgada “pasivante” sobre la superficie de la barra. Pero la protección contra la corrosión no es eterna. El ambiente siempre afecta al concreto y finalmente lleva a descomponer la capa pasiva por “cloruros libres” o por “carbonatación del recubrimiento del concreto”, o por ataque de sulfatos al concreto.
El llamado concreto de limpieza también resulta fundamental para el proceso constructivo, puesto que con él se pueden garantizar mejores condiciones de obra especialmente en lo que tiene que referente a la limpieza del refuerzo y calidad del suelo de soporte, sobre todo en terrenos con niveles freáticos altos.
Especificaciones técnicas
La construcción de las estructuras en Colombia debe ejecutarse cumpliendo como mínimo las especificaciones indicadas en la Ley 400 de 1997 y sus Decretos Reglamentarios, las emanadas de la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo resistentes, además de las contenidas en los planos del proyecto, en el Estudio Geotécnico, y en las especificaciones particulares que se establezcan para cada caso. El supervisor técnico debe recopilar las especificaciones técnicas establecidas que se deben cumplir en la construcción, para lo cual debe elaborar un documento escrito que las contenga y entregar una copia al constructor. Estas especificaciones deberán ser aprobadas por el propietario y confirmadas por el constructor antes del inicio de la obra.
Procesos y técnicas constructivas
El deterioro prematuro de una estructura de concreto también se encuentra asociado con las técnicas constructivas, la mayoría de las veces por la omisión de los controles que deben realizar los profesionales a cuyo cargo se desarrolla la obra. También forma parte de estas deficiencias la falta de rigurosidad y supervisión en las empresas de consultoría donde se realizan los diseños de las edificaciones.
En lo relacionado con la ejecución, debe repasarse paso a paso cada actividad, puesto que son innumerables las situaciones donde surgen deficiencias. De ahí que es necesario revisar los procesos inherentes a la producción, transporte, vaciado, colocación, curado, etc., del concreto, así se trate de concreto preparado en obra o premezclado. Dentro de tales requerimientos se destacan:
Para proteger el refuerzo contra la eventual agresión del medio ambiente se requiere que el concreto tenga los recubrimientos apropiados de acuerdo con las condiciones de exposición. Bien se sabe que este recubrimiento está normalizado y resulta involucrado dentro del proceso del diseño, y debe cumplirse en obra.
El recubrimiento es variable, dependiendo de diversos factores: tipo de elemento, verticalidad, horizontalidad, climas o micro climas del lugar, condiciones de exposición, acabados, etc. Para el caso de los cimientos es muy importante conocer el pH de suelo ante los nuevos conocimientos que hoy se tienen sobre su efecto en las estructuras de concreto.
Dada la importancia que tienen los recubrimientos sobre la durabilidad de las estructuras, se requiere el uso de soportes, espaciadores o distanciadores, de forma que se garantice no solo el espesor del recubrimiento sino la posición del refuerzo. Se comprende que no es buena práctica colocar como soportes, piedras o pedazos de ladrillo o de madera. Tampoco soportes fabricados con mortero puesto que deben ser, por lo menos, de la misma resistencia del concreto del elemento. En el mercado ya existe la producción industrial de soportes para el refuerzo de distintas dimensiones de acuerdo con los requerimientos del diseño y del proyecto, pero también es fácil su fabricación en la obra.
Figura 04 – Reparaciones en cubierta
Fuente ingestructurasIE
Causas de los deterioros
Las condiciones de exposición y servicio hacen referencia principalmente a las existentes en el medio donde se encuentra la edificación que de forma particular y se refieren a la temperatura y la humedad cuando el concreto se encuentra en estado plástico. Si es en clima cálido, el control de las altas temperaturas permite garantizar la hidratación del cemento y perdida de agua por evaporación, que es la causa del agrietamiento. Controlado este aspecto, la calidad del concreto puede garantizar un buen comportamiento. Si es en clima frío, dependiendo de la temperatura, los efectos son inversos a los anteriores y por tanto requiere de cuidado y protección. De otra parte, la humedad ambiental es un factor de importancia si es muy baja durante la hidratación, para la consecución de resistencia y por los cambios volumétricos por secado ya sea en estado plástico como endurecido del concreto. En climas cálidos el ACI recomienda vaciar en horas de menor intensidad térmica. En las estructuras de concreto con gran superficie expuesta y poco espesor como son las placas, se incrementan los cambios volumétricos dada la pérdida de humedad. Estos cambios de volumen por secado, se presentan en dos situaciones distintas: en edad temprana cuando el concreto se encuentra en estado plástico o después de semanas o meses de haberse vaciado. Por este mecanismo se generan fisuras al evaporarse el agua y se generan esfuerzos de tracción que el concreto no posee facultad para resistir. Su prevención se realiza mediante varias técnicas tales como rociado temprano, curado apropiado, conformación de juntas, uso de concreto con moderada contracción, control de la humedad o adición de acero de refuerzo a temperatura.
El ambiente marino afecta la durabilidad del concreto dado su alto contenido de cloruros que, además deterioran el acero de refuerzo, al igual que por la presencia de sulfatos como se mencionó para el caso de la corrosión.
A lo largo de este documento se han revisado las diversas circunstancias a las que se encuentra expuesta una estructura de concreto en ambientes agresivos como las que se presentan en las zonas costeras o del litoral y se revisaron algunos factores que permiten evitar y controlar el deterioro prematuro del concreto, y con ello la disminución de su vida útil. Es preciso señalar que existen recursos tecnológicos al alcance de todo profesional de la construcción que le permiten garantizar la mejor calidad de las construcciones en medios con diferentes tipos de agresividad.
Bogotá, Febrero de 2020
