Patología en puentes de hormigón

La importancia de los puentes en el desarrollo y en las relaciones humanas ha sido el objetivo principal del impulso para el conocimiento en la construcción y mantenimiento de dichas estructuras.


Todos sabemos las ventajas que tiene el uso del hormigón a nivel arquitectónico, es por ello que se utilice en grandes cantidades debido a sus cualidades estructurales y estéticas.
Los puentes confeccionados con hormigón armado están diseñados para resistir cargas propias, sobrecargas y acciones del medio ambiente. Sin embargo, con el paso del tiempo el material sufre alteraciones presentando una serie de patologías de diferente intensidad e incidencia, lo cual obliga a generar un mantenimiento regular y en muchos casos a reparaciones o refuerzos. El deterioro de la estructura compromete tanto el aspecto estético como su capacidad resistente, siendo posible incluso producir un colapso parcial o total.

Existen dos factores fundamentales en el deterioro de las estructuras de hormigón: uno de ellos es el efecto de la sal con la consecuente corrosión de las armaduras producto de los cloruros, el otro es el exceso de cargas aplicadas.


A nivel de estructura los principales problemas están enfocados en accidentes y a la socavación de los cimientos.


Detección
La primera tarea dentro de un sistema de reparación será realizar la inspección de obra para determinar el estado de servicio, en el que habrá que:
-          -  Identificar las causas que provocan o provocaron ese deterioro
-          -  Conocer la dimensión del deterioro en cuanto a los efectos sobre las propiedades físicas y mecánicas de los materiales así como delimitar las zonas a reparar.
-          -  Estudiar la variación en el tiempo de las condiciones a las que está sujeta la obra.


Como resultado de esta investigación se tendrá un conocimiento de las actuales características resistentes y funcionales de la estructura, por lo que permitirá proponer una reparación de la misma.


Causas
Las patologías en las estructuras presentan manifestaciones externas de las cuales se puede determinar su naturaleza, origen y fenómenos asociados, y por lo tanto, estimar sus posibles consecuencias.


Los síntomas más comunes son: fisuras, eflorescencias, flechas excesivas, manchas, corrosión de la armadura pasiva y de pretensado, oquedades superficiales o segregación, creados por distintas causas provocadas por la acción actuante, como:
a) Ausencia o pérdida del recubrimiento en las armaduras.
b) Impermeabilización incorrecta o carencia de ella.
c) Hormigonado con temperaturas ambientales extremas.
d) Vibrado insuficiente del hormigón.
e) Mala calidad del hormigón.
f) Asientos y/o deslizamientos en encofrados
g) Contaminación de los áridos.
h) Depósito de sales de deshielos.
i) Efectos por presencias de microorganismos.
j) Deformaciones impuestas
k) Fuego
l) Sobrecargas
m) Acciones excepcionales y accidentales
n) El mantenimiento y uso de la estructura


Principales patologías
En este post haremos una síntesis de los diferentes daños o defectos que inciden en el deterioro de los elementos de un puente por una sucesión de procesos que atentan contra la durabilidad de la estructura.

Daños típicos generados en puentes. Imagen perteneciente a COMPOSAN
De acuerdo con estudios estadísticos del Bureau Seguritas referenciados por Calavera (1996) se ha encontrado que en Europa, según las etapas del proceso constructivo, el 51% de los daños se presentan en la etapa de ejecución, el 37% en la etapa de concepción y diseño del proyecto, y el 12% durante el uso y mantenimiento.

Empezaremos enumerando cada una de estas manifestaciones patológicas con las que nos hemos encontrado y nos han solicitado ayuda para su posible reparación:

        1)  Grietas y fisuras
La formación de fisuras se debe a la deformación provocada por la carga mecánica en una pieza de hormigón reforzado o pretensado, y puede tener origen en muchos factores, tales como fisuras por deformación de tensión o compresión (estado crítico de leve colapso); fisuras originadas por esfuerzo cortante o torsión (que constituyen un estado crítico de leve colapso); fisuras causadas por desplazamiento del hormigón; fisuras originadas por contracción; fisuras causadas por deformación de longitud térmicas o higroscópicas; fisuras provocadas por deficiencia en el posicionamiento de equipo de soporte y detalles en las juntas. 

Normalmente cualquier elemento de hormigón armado es propenso a que presente fisuraciones bajo las cargas normales de servicio, sin embargo, cuando el ancho de las fisuras producidas es grande (mayor a 0.5 mm) se considera como una manifestación patológica y pueden afectar el funcionamiento de la estructura.

2)  Fisuras por retracción
La fisuración por retracción plástica ocurre mientras el hormigón está en estado fresco, generalmente se presentan en superficies horizontales, con relación superficie libre / volumen mayor a 3.50, entre la primera y las seis primeras horas después, generando fisuras y microfisuras que se extienden rápidamente.

Generalmente son fisuras de poco espesor (0.2 mm a 0.4 mm) y su longitud puede variar desde unos cuantos centímetros hasta aproximadamente 1.5 metros. Comúnmente son fisuras en forma de línea recta que no siguen un mismo patrón y no presentan ninguna simetría.

3)      Coqueras
Alteración sufrida por el hormigón definida por la presencia de oquedades superficiales que quedan en el hormigón endurecido, evidenciando zonas vacías en las caras de los elementos. Las coqueras son causadas generalmente por falta de vibrado, compactación excesiva o deficiente, prácticas inapropiadas en la colocación del hormigón en zonas con alta densidad de refuerzo, dosificaciones inadecuadas de mezclas de hormigón, etc. 


4)      Construcción inadecuada de juntas frías
La continuidad entre hormigones en diferentes etapas que no se tratan correctamente afectan directamente a la durabilidad de la estructura. El diseño inadecuado de juntas o una mala construcción de las mismas dan acceso libre a agentes agresivos como: sulfatos, cloruros, carbonatos, etc, los cuales atacan directamente al hormigón o a las armaduras, reduciendo la vida útil de la estructura. 


1         5)       Eflorescencias 
      Las eflorescencias consisten en el depósito de sales que son lixiviadas fuera del hormigón, las cuales se cristalizan después de la evaporación del agua que las transportó. Ocurren frecuentemente en la superficie del hormigón cuando el agua tiene la posibilidad de penetrar a través del material, en forma intermitente o continua, o cuando se presentan procesos de humedecimiento y secado alternadamente.
Las eflorescencias en sí mismas no constituyen un problema de durabilidad de las estructuras, sin embargo, además de afectar la estética, ocasionan un incremento de la porosidad del hormigón y un aumento en la permeabilidad, permitiendo que el hormigón sea más vulnerable a otras patologías que deterioran la estructura.

1         6)      Carbonatación
      La carbonatación es la reacción que se presenta entre el dióxido de carbono (CO2) del aire atmosférico o del suelo con los componentes alcalinos del hormigón Ca(OH)2, generando carbonato de calcio (CaCO3) y la disminución de la reserva alcalina del hormigón. La carbonatación es un proceso que avanza lentamente pero de forma continua hacia dentro de la superficie expuesta del hormigón, facilitando el proceso de corrosión de las armaduras de las estructuras de hormigón y finalmente su mismo deterioro. La carbonatación avanza más rápidamente cuando se tiene un contenido de humedad intermedio (40 a 70 % HR).


1          7)      Corrosión de la armadura
      La corrosión de las armaduras es un proceso electroquímico que causa la oxidación del acero de refuerzo en el concreto. Los factores que favorecen el proceso de corrosión se relacionan con las características del hormigón, el espesor del recubrimiento, la localización de la armadura y el medio ambiente al cual está expuesta la estructura.


Los daños causados por el proceso de corrosión de las armaduras generalmente se manifiestan a través de: fisuras en el hormigón paralelas a la dirección del refuerzo, descascarillado y/o desprendimiento del recubrimiento.

1          8)      Daño provocado por la colisión de vehículos y fuego
      La colisión de un vehículo contra las estructuras del puente provoca cargas extremas y elevadas difíciles de dimensionar, causando deformación aguda y daños tales como el desprendimiento de la cubierta y la exposición de la barra de acero reforzado, exigiendo un programa de protección para tales reparaciones.



      En las estructuras de hormigón reforzado y pretensado, el fuego produce una acción tremendamente nociva. El calentamiento del material produce un aumento del volumen generando enormes esfuerzos internos que provocan deformación del hormigón, grietas y colapso del hormigón.


1          9)      Socavación
      Se conoce como a la erosión causada por el agua o por materiales abrasivos transportados por una corriente, la cual genera desgaste del hormigón y fallas de estabilidad. Es típica de los estribos, pilas y cimentaciones.



1           10)      Deterioro del hormigón pretensado
      Los elementos del hormigón pretensado también pueden sufrir con las acciones nocivas de diferentes factores, como pueden ser: pérdida de adherencia entre el acero tensado y el hormigón; relajación del acero pretensado; retracción del hormigón; corrosión por deformación del hormigón bajo tensión del acero pretensado; deficiencia de la barra de acero de refuerzo pasiva en el anclaje.


1          11)      Fallo en apoyos y juntas deterioradas




Reparación
Cada vez es más común encontrarse con estructuras deterioradas, lo cual exige una intervención, ya sea demoliendo y reconstruyendo, cosa que ocurre en casos extremos, o reparando o rehabilitando. 

Con la reparación de los puentes se obtiene un aumento o recuperación de la capacidad portante del mismo, con lo que podrán llegar al final de la vida útil prevista. Pero esta vida útil podrá ser alcanzada en el caso de que la elección en el sistema de reparación sea el adecuado, ya que lo que se pretende es buscar una mayor durabilidad, puesto que de nada sirve el empleo de los mejores materiales del mercado para la reconstrucción del mismo si no empezamos por una buena preparación de la superficie.




De esta manera, se debe retirar todo material dañado o disgregado hasta obtener un material consistente, ya que de no hacerlo se podría perjudicar la calidad de los materiales y de la reparación, como también proceder a limpiar la armadura de posibles corrosiones y sin producir deterioro en ellas. Esto, inevitablemente sólo se consigue con el chorro de agua a alta presión.

La técnica de la hidrodemolición emplea agua a alta presión para eliminar el hormigón en mal estado y sin afectar lo más mínimo a las armaduras, puesto que no provoca vibraciones en la armadura, la deja limpia de impurezas orgánicas o minerales y sin quitarle sección a la misma, y entre otras cosas, no provoca fisuraciones en el resto de la estructura, por lo que es una herramienta esencial en este tipo de intervenciones.


En los próximos post haremos hincapié en el tratamiento de reparación que se dio en algunos de los ejemplos que os hemos comentado hoy.


Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es 




El equipo de HIDRODEM

4 comentarios:

  1. Gracias por el curso express de formación.
    Pregunta en mi ignorancia:
    Si se quiere demoler el parte o la totalidad del tablero de un puente de vigas prefabricadas, que fue ejecutado con prelosas de uralita, es decir, cancerígenas y que necesitan tratamiento de residuos adecuado, ¿es viable la hidrodemolición?
    Gracias

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    1. Muchas gracias por tu interés.
      Sobre tu pregunta, la verdad es que nunca nos hemos encontrado con ese caso en ninguna de las intervenciones en las que hemos actuado. No obstante, supongo que en esta página www.adrp.es podrás consultar esa información. Pregunta de parte de Hidrodem y te atenderán encantados.

      Un saludo

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