Reparación de fisuras en estructuras de hormigón

Las fisuras aparecen en el hormigón como consecuencia de tensiones que han rebasado su capacidad resistente. Dichas tensiones pueden ser producidas por cargas tales como el peso propio, o bien por la existencia de movimientos impedidos al hormigón por diversas causas (rozamiento, empotramientos, etc.).
       Las fisuras producidas en el primer caso son originadas por los esfuerzos de compresión, tracción, flexión, cortante y torsión a los que puede verse sometido cualquier elemento de una estructura, y suelen aparecer cuando ésta entra en carga o se pone en servicio.

Las fisuras del segundo caso son causadas principalmente por las retracciones térmicas e hidráulicas del hormigón o los fenómenos de gradientes térmicos diarios (diferencia de temperatura entre el día y la noche) o estacionales. Este tipo de fisuras suele aparecer en el hormigón durante los primeros 90 días de edad.

El análisis de las fisuras en el hormigón es importante por dos razones:
• Pueden ser indicio de una mala concepción de las estructuras. Es especialmente peligrosa su aparición en pilares pues pueden indicar un agotamiento resistente de la sección y su inminente falla;
• Suponen una entrada fácil y rápida para agentes agresivos exteriores, que pueden reducir la durabilidad de la estructura y acelerar los procesos de deterioro de las armaduras.
Según el origen de las variaciones de las dimensiones de un elemento de hormigón, se distinguirán fisuras debidas a las deformaciones, cuando las deformaciones son consecuencia directa de las fuerzas aplicadas o fisuras debidas a variaciones espontáneas, cuando éstas variaciones, son las que originan las fuerzas:

Fisuras producidas por esfuerzos y cargas exteriores
          a. Esfuerzos de compresión
Originan fisuras en la dirección del esfuerzo. Son peligrosas, pues su aparición viene a coincidir prácticamente con el estado de agotamiento. Son típicas de los elementos estructurales que trabajan a compresión. Las tensiones de falla en el hormigón por compresión, son mucho mayores que por tracción, la relación entre ambas tensiones de falla es del orden de 10.

b. Esfuerzos de tracción
Originan fisuras en dirección perpendicular al esfuerzo.
La aplicación de esfuerzos instantáneos de tracción a un elemento de hormigón de sección unidad, da lugar a incrementos de longitud que varían en función del esfuerzo instantáneo aplicado. El incremento de longitud, que da lugar a la falla del hormigón, corresponde a un esfuerzo instantáneo de tracción que llamamos tensión de falla instantánea del material. Los módulos de formación instantánea disminuyen con la tensión aplicada, hasta alcanzar el módulo de falla instantánea, que es el menor de ellos.

La experiencia ha demostrado que de una manera general, el alargamiento de falla de distintos hormigones es tanto mayor cuando menor es la tensión de falla, lo cual se puede expresar diciendo que el aumento de la resistencia va acompañado de una disminución del alargamiento de falla y de un aumento proporcionalmente mayor de los módulos de falla.

         c. Esfuerzos de flexión
Son los más frecuentes en vigas. Las fisuras que aparecen en las zonas de esfuerzos máximos, que corresponden al centro de la viga son de trazado vertical y se localizan en la parte inferior de la misma. También, pueden producir fisuras sobre los apoyos apareciendo en la parte superior de la viga o en zonas próximas al apoyo combinadas con esfuerzo cortante, en la zona inferior de la viga, con trazado de 45°.
Fisura por flexión simple
Fisura por flexión compuesta
          d. Esfuerzos cortantes
          Se produce en aquellos pilares sometidos a fuertes empujes horizontales de sismo, en los deslizamientos de terrenos, en pilares cortos llamados cautivos situados sobre muros de contención, o en el extremo de la estructura, quedando sometidos a fuertes cortantes por dilatación o retracción térmica.

La fisura es abierta y se manifiesta cortando el pilar con una inclinación aproximada de 60º.

          e. Esfuerzos de torsión
Originan fisuras cuyo trazado rodea el perímetro del elemento, desarrollándose en direcciones opuestas en uno y otro paramento.

Fisuras de retracción
        Hay que distinguir cuando se habla de retracción, la retracción hidráulica y la retracción térmica.

a.    Retracción hidráulica
La retracción hidráulica es la variación de contracción del hormigón originada por tensiones de compresión locales, que son consecuencia de la evaporación progresiva del agua de los poros del hormigón que se encuentra en un ambiente seco.

Si la evaporación del agua del hormigón comienza antes de finalizar el fraguado del cemento, la retracción hidráulica puede alcanzar valores superiores.

La fisuración por retracción hidráulica, tiene lugar cuando el hormigón no admite una deformación correspondiente a la de retracción.

La retracción, tensión de rotura y módulo de deformación, son variables que dependen del tiempo y por lo tanto la fisuración por retracción hidráulica se producirá en aquel instante en el que el valor de la retracción sea igual a la relación entre la tensión de rotura del material a tracción y su módulo de deformación.

Dentro de la retracción hidráulica, conviene distinguir entre la retracción hidráulica que se puede presentar antes del fraguado y la retracción hidráulica posterior.

Las fisuras de retracción hidráulica, previas a la finalización del fraguado, se producen por la desecación superficial del hormigón en las primeras horas. En elementos de espesor uniforme y sin direcciones preferentes, las fisuras se distribuyen al azar, orientándose paralelamente a direcciones preferentes en caso de haberlas.

Las fisuras de retracción hidráulica, posteriores al fraguado, aparecen en elementos cuya libre contracción está impedida. El trazado de estas fisuras, es perpendicular al eje del elemento y son de anchura pequeña y constante.

b.    Retracción térmica
La retracción térmica, es la variación de contracción del hormigón, originada por tensiones de compresión locales que son consecuencia de las diferencias térmicas entre el hormigón y el medio ambiente.

Las fisuras de retracción térmica, tienen como origen la disminución de temperatura en elementos estructurales que tienen impedidos los movimientos de contracción. En el caso de losas de cimentación, esta coacción puede deberse únicamente al rozamiento existente con la capa interior.

En el caso de las losas, su aparición suele ser perpendicular al eje de su dimensión más larga. En otro tipo de estructuras, este tipo de fisuras son en general atípicas y requieren un estudio particular en cada caso.

Al igual que en la retracción hidráulica, se producirá la fisuración en el instante que el valor de la retracción térmica sea igual a la relación entre la tensión de rotura del material a tracción y su módulo de deformación.

Fisuras por hinchamiento
Los hinchamientos son debidos a la dilatación térmica, a la existencia de fenómenos expansivos producidos por la corrosión de las armaduras o a la existencia de ciclos de hielo – deshielo.

La fisuración se producirá en el momento en que el valor de la dilatación sea igual a la relación entre la tensión de rotura de material a compresión y su módulo de deformación.

Las fisuras debidas a la dilatación térmica, son mucho menos frecuentes que las debidas la retracción, ya que la resistencia a la compresión, es mucho mayor que a la tracción.

Fisuración debido a la oxidación de armaduras
Este tipo de fisuración constituye un importante problema para las estructuras de hormigón armado. El aumento del volumen del acero, aproximadamente unas diez veces, somete al hormigón circundante a tracciones.

Las fisuras que se originan son paralelas a las armaduras y permite la propagación de la corrosión química.

Reparación de fisuras
La eliminación del hormigón fisurado realizado con martillos neumáticos produce microfracturas en las partes superiores del sustrato restante. Estas grietas reducen la fuerza de adhesión y pueden contribuir a la delaminación prematura de los materiales de reparación. 

En contraste con otros métodos, la hidrodemolición no crea nuevas microfisuras en el hormigón. De hecho, el agua se dirige hacia las fisuras existentes y extrae sólo esas partes dañadas del hormigón. Esto da lugar a una superficie irregular de adherencia ideal para el nuevo hormigón de reparación.

Con la hidrodemolición es posible extraer únicamente el hormigón deteriorado. Este hormigón deteriorado posee una menor resistencia a la tensión que el que está en buen estado, y mediante una correcta configuración de los parámetros de hidrodemolición, la extracción selectiva del hormigón mantendrá un nivel de calidad óptimo.
Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es 


Laura Llorente
Equipo de HIDRODEMOLICIÓN

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