INTRODUCCIÓN A LA PATOLOGÍA, REHABILITACIÓN Y REFUERZO DEL HORMIGÓN ESTRUCTURAL

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1 INTRODUCCIÓN A LA PATOLOGÍA, REHABILITACIÓN Y REFUERZO DEL HORMIGÓN ESTRUCTURAL Materiales y Sistemas Constructivos Curso 2011/ Introducción 1. Introducción - Definiciones - Origen de los defectos 2. Hormigón fresco - Asiento plástico - Retracción plástica - Contracción térmica 3. Hormigón endurecido - Retracción - Dilatación 4. Ataques físicos - Erosión - Hielo-deshielo -Fuego 5. Ataques químicos -Carbonatación - Ataque ácido - Aguas residuales - Reacciones álcali-árido - Ataque por sulfatos 6. Corrosión 7. Fisuras estructurales 8. Evaluación - Inspección -Ensayos in situ - Ensayos de laboratorio 9. Recapitulación - Mapas de fisuras 2

2 1. Introducción PATOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN: Disciplina que estudia los defectos de las construcciones, sus causas, sus consecuencias y sus remedios. DEFECTO: Situación en la que uno o más elementos de una construcción no cumplen la función para la que han sido previstos Introducción REHABILITACIÓN: Readquisición por los elementos de obra dañados de la capacidad que tenían antes de producirse el daño. REFUERZO: Incremento de la capacidad que un elemento no dañado tiene para cumplir su función. 4

3 1. Introducción VIDA ÚTIL: Período de tiempo, desde que finaliza su ejecución, durante el que deben mantenerse las exigencias básicas en unos límites aceptables. Durante ese período requerirá una conservación normal, que no implique operaciones de rehabilitación Introducción: origen de los defectos 6

4 2. Hormigón fresco: asiento plástico Se produce durante la exudación Aparece en las 3 primeras horas tras vertido Orientación en función de las obstrucciones al movimiento 7 2. Hormigón fresco: retracción plástica Aparece cuando la evaporación es mayor que la exudación En las 6 primeras horas tras vertido Característico de hormigonado en clima seco 8

5 2. Hormigón fresco: retracción plástica 9 2. Hormigón fresco: contracción térmica El hormigón se contrae al enfriarse Coacción interna: el hormigón interior (caliente) impide el movimiento del exterior (frío) Coacción externa: la contracción del hormigón frío es impedida por el encofrado, el suelo, hormigón ya vertido 10

6 2. Hormigón fresco: contracción térmica Se puede evitar disponiendo adecuadamente las juntas de contracción Hormigón fresco: contracción térmica 12

7 2. Hormigón fresco: contracción térmica Caso extremo: choque térmico Hormigón endurecido: retracción Retracción: disminución de volumen que experimenta el hormigón con la pérdida de humedad No produce fisuración a edad temprana, porque es una deformación que se acumula con el tiempo Genera fisuras por coacción del movimiento: hormigones gruesos, armaduras, losas apoyadas 14

8 3. Hormigón endurecido: retracción Si no hay armadura, las fisuras pueden no tener dirección preferencial Hormigón endurecido: retracción 16

9 3. Hormigón endurecido: retracción Hormigón endurecido: dilatación Aparecen cuando las expansiones y contracciones son coaccionadas Se evitan disponiendo juntas de dilatación 18

10 4. Ataques físicos: erosión Agentes erosivos habituales: Abrasión: tráfico, peatones, oleaje Cavitación: tracción inducida por corrientes de agua Áridos sanos imhiben la abrasión Matrices resistentes inhiben la cavitación Ataques físicos: hielo-deshielo Descascarillamiento producido por expansión (9%) del agua al congelarse en la red capilar 20

11 4. Ataques físicos: fuego Ataques químicos: carbonatación Carbonatación: reacción del CO 2, atmosférico o disuelto en el agua, con la portlandita del hormigón, transformándola en carbonato cálcico según la reacción Ca(OH) 2 + CO 2 + H 2 O CaCO 3 ( ) + 2H 2 O Efectos Pérdida de alcalinidad del hormigón, de a 8-9: riesgo de corrosión de armaduras Efecto favorable en hormigones de baja porosidad: colmatación de los poros Formación de componente soluble en ácido 22

12 5. Ataques químicos: carbonatación Determinación de la zona carbonatada mediante indicadores de ph: la fenolftaleína se mantiene incolora (ph<9) Ataques químicos: ataque ácido Reacción de cualquier tipo de ácido con el Ca(OH) 2 formando la sal soluble correspondiente Efectos: lixiviación de alta velocidad, tanto mayor cuanto más fuerte es el ácido Pérdida de material Pérdida de resistencia Aumento de porosidad Disminución de ph Ejemplo: en presencia de excesos de CO 2, con el agua de lluvia se forma ácido carbónico (H 2 CO 3 ) CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 24

13 5. Ataques químicos: aguas residuales Ataques químicos: aguas residuales 26

14 27 5. Ataques químicos: r. álcali-silicato Reacción entre los álcalis del cemento y los áridos que contienen sílice amorfa Producto de reacción: gel de silicato alcalino que se forma en el árido, captando agua y expandiéndose Aparece en la superficie de los áridos en forma de gotas blandas, a diferencia de la ettringita, que aparece en la pasta de cemento La agresión no penetra desde el exterior, sino que afecta a toda la masa Tiene lugar en presencia de agua 5. Ataques químicos: r. álcali-silicato 28

15 5. Ataques químicos: r. álcali-silicato Ataques químicos: ataque por sulfatos Reacción del yeso secundario (por aportación directa o por sustitución del catión de algún otro sulfato, Na 2 SO 4, MgSO 4... por el calcio de la portlandita) con el C 3 A produciendo ettringita (C 3 A 3CaSO 4 32H2O), que es muy expansiva 30

16 5. Ataques químicos: ataque por sulfatos Corrosión: fundamentos Reacción básica de corrosión aerobia: 2Fe + O 2 + 2H 2 O 2Fe(OH) 2 2Fe 2+ +4OH - 2Fe(OH) 2 4OH - O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - 2Fe 2Fe 2+ +4e - 4e - ANODE CATHODE 32

17 6. Corrosión: ejemplos Fisuras estructurales 34

18 7. Fisuras estructurales: cortante Fisuras estructurales: cortante 36

19 7. Fisuras estructurales: compresión Ensayos 38 Resistencia Calidad Corrosión Integridad Ensayo Interpretación Coste Testigos Directa Moderado Superficiales Indirecta Moderado Martillo de rebote Cualitativa Bajo Examen visual de testigos - Bajo Velocidad de pulso ultrasónico Indirecta Moderado Examen petrográfico Directa/indirecta Moderado Expansión de testigos Directa Moderado Análisis químico Directa Moderado Profundidad de carbonatación Directa Bajo Recubrimiento Indirecta Bajo Contenido de cloruros Directa Bajo Potencial de media célula Indirecta Moderado Velocidad de corrosión Indirecta Moderado Resistividad Indirecta Bajo Ubicación de armaduras Indirecta Bajo Porosidad Directa Moderado Absorción superficial Directa Bajo Penetración de agua Directa Moderado Permeabilidad al agua Directa Moderado/alto Permeabilidad a gas Directa Moderado/alto Radar Indirecta Alto Termografía Cualitativa Moderado Radiografía Cualitativa Alto Impacto-eco Cualitativa Alto Emisión acústica Directa Alto

20 8. Ensayos FASE O NIVEL Primera Segunda Tercera 39 MÉTODOS Historia de la estructura Inspección visual Ultrasonidos Esclerometría Ensayos químicos Cloruros Carbonatos Corrosión de armaduras Posición de barras Otros ensayos (si es necesario) Probetas testigo Pruebas de carga estáticas Pruebas de carga dinámicas 8. Ensayos in situ: extracción de testigos 40

21 8. Ensayos in situ: martillo de rebote Ensayos in situ: apertura de fisuras 42

22 8. Ensayos in situ: pulso ultrasónico Ensayos in situ: eco-impacto 44

23 8. Ensayos in situ: cover meter Ensayos in situ: radiografía 46

24 8. Ensayos de laboratorio: permeabilidad Ensayos de laboratorio: expansividad 48

25 8. Ensayos de laboratorio: petrografía Mapas de fisuras 50

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