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INTRODUCCION AL CONCEPTO DE DURABILIDAD Y VIDA UTIL DE LAS ESTRUCTURAS

Luis P. Traversa

Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación Tecnológica

Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires Calle 52 entre 121 y 122, 1900 – La Plata

e-mail: direccion@lemit.gov.ar

1.- Introducción

El hormigón es un material constituido básicamente por agregados y pasta de cemento portland que eventualmente puede incorporar aditivos químicos, adiciones minerales activas, fibras metálicas o de polipropileno, etc. En la actualidad, los cementos también, pueden incorporar distintas adiciones, por ejemplo, escorias granuladas de alto horno, filler calcáreo, etc. Los agregados son, en la mayoría de los casos, materiales originados en la trituración – natural o artificial – de rocas y habitualmente se dividen en dos fracciones: agregado grueso y agregado fino (arena). También existen agregados livianos y pesados - naturales o artificiales – que dan origen a hormigones de menor o mayor peso por unidad de volumen, de usos específicos. La pasta de cemento, aglomerante del hormigón, está formada por el cemento y el agua. Los áridos, el cemento y el agua se mezclan juntos para constituir una masa plástica y trabajable, que permite ser moldeada de acuerdo a la forma elegida.

El cemento y el agua de mezclado, se combinan químicamente por un proceso denominado hidratación, del cual resulta el fraguado del hormigón y su endurecimiento gradual; que continúa bajo condiciones adecuadas de humedad y temperatura, originando un incremento de la resistencia del hormigón.

La palabra "hormigón" aparece citada por primera vez, en el año 1788, en el Diccionario de las Nobles Artes para la Instrucción de Aficionados de España, definiéndolo como “Argamasa compuesta de piedrecillas menudas, cal y betún que dura infinito”. Es importante esta definición, ya que desde ese momento se incorpora implícitamente el concepto de durabilidad del material.

Los vocablos francés "béton" y el alemán "beton", que designan al mismo material, derivan del latín "bitumen / bituminis" que significa "lodo que se va espesando", mientras que el vocablo inglés "concrete", empleado para denominar a este material, también deriva del latín teniendo el significado de denso: compacto.

El hormigón es un material que presenta una dualidad en lo que respecta a su comportamiento resistente. La resistencia de rotura a compresión es muy superior a la resistencia a tracción, con relaciones promedio del orden de 10. Esta

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situación hace que el material hormigón sea ideal para soportar esfuerzos de compresión y presente una cierta deficiencia en lo que respecta a los esfuerzos de tracción. El hormigón armado, material compuesto de hormigón reforzado con armaduras metálicas que absorben, cuando están convenientemente dispuestas, los esfuerzos de tracción que el hormigón por sí solo no puede resistir, es la alternativa tecnológica encontrada a fines del siglo XVIII y que despliega su máximo desarrollo durante los siglos XIX y XX. Las características particulares de este material compuesto, como así también, los últimos adelantos en el uso de aditivos y adiciones minerales hacen prever que el siglo XXI tendrá al hormigón armado como el material por excelencia para la construcción.

Desde un amplio marco teórico dado por los muchos experimentos y experiencia práctica, se han formulado leyes que permiten calcular las dimensiones y cuantías de los elementos de hormigón armado para soportar cargas, con adecuados niveles de seguridad. Las propiedades fundamentales que permiten al hormigón y al acero actuar en combinación son la igualdad en el coeficiente de expansión y la adherencia entre ambos materiales, de modo que se pueden transmitir los esfuerzos sin dar lugar al deslizamiento que el hormigón brinda y la protección contra la corrosión de las barras. 2.- Durabilidad de los materiales y vida útil de las estructuras

Las estructuras de hormigón armado son proyectadas y construidas para

satisfacer un conjunto de requisitos funcionales durante la vida prevista o vida proyectada de servicio, sin que se produzcan costos inesperados por mantenimiento y reparaciones. Este concepto está implícito en todas las recomendaciones de proyecto pero es raro que se indique un valor explicito. En Argentina, el nuevo Reglamento CIRSOC 201 para estructuras de hormigón armado, tiene validez en los aspectos de durabilidad para una vida útil de 50 años.

El fin de la vida proyectada implica que a partir de ese momento el costo de mantenimiento de la estructura se incrementa respecto del considerado durante la etapa de proyecto. Solamente en estructuras sin valor patrimonial, arquitectónico o histórico, se puede plantear en esta circunstancia su demolición y reemplazo en función de los costos involucrados. Los ambientes de emplazamiento de las estructuras tienen una influencia significativa sobre el comportamiento de las mismas, en particular, debe considerarse la presencia de agentes contaminantes, humedad y temperatura. El ambiente marino es considerado como severo desde el punto de vista de la durabilidad del hormigón armado, por la presencia de sales que interactúan con el hormigón y con las armaduras.. El envejecimiento, entendiendo este concepto como el deterioro de algunas de las propiedades de los materiales, es un proceso natural e inevitable, en particular cuando se encuentran expuestos en ambientes agresivos, ya que evolucionan hacia formas más estables. En muchos casos, tratan de volver a su

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condición original, en la cual se encontraban en la naturaleza y que el hombre, por procesos tecnológicos modifica entregando energía. Desde el punto de vista de su empleo, el principal problema no es el deterioro que sufren sino su velocidad. El concepto antes citado entra en contradicción con la creencia que el material tiene una duración ilimitada ya que en reiteradas oportunidad, se vincula la palabra "hormigón" con los Romanos, una de las primeras civilizaciones que empleó un material compuesto por cenizas volcánicas, cal, piedra y agua en sus estructuras, existiendo hasta nuestros días ejemplos dignos de mencionar como el Acueducto de Segovia (109 AC) y el Panteón Romano (27 AC), ejecutado en hormigón liviano. Frente a esta situación debe definirse la vida útil de las estructuras en la cual las mismas deben mantener una resistencia adecuada para soportar las cargas, un aspecto acorde con su función y una aptitud en servicio satisfactoria sin grandes costos, inesperados, en su mantenimiento.

Como fue planteado, existen antecedentes sobre construcciones muy antiguas que pueden considerarse como obras paradigmáticas desde el punto de vista de su durabilidad, ya que han mantenido sus propiedades y características en el transcurso del tiempo. En el año 1908 la demolición de una fábrica en Hamburgo, Alemania, posibilitó verificar la existencia de hierros de anclajes empotrados en el hormigón desde hacía 50 años sin ningún tipo de alteración, confirmando la hipótesis de la protección antes mencionada. Esta situación, también se verifica para la misma época en otras estructuras, algunas de ellas correspondientes a depósitos de ácido tánico, agua amoniacal, etc. La protección que el hormigón brinda a las barras de acero empotradas, es teóricamente válida y existen ejemplos de comportamientos satisfactorios. Sin embargo, en los últimos años, se ha informado sobre un número elevado de estructuras afectadas por esta patología, alguna de ellas a los pocos años de ser construidas. El modelo que esquematiza todos los procesos de degradación química o electroquímica del hormigón armado, incluye dos períodos diferenciados, cuya sumatoria define la vida útil de la estructura:

a) Período de iniciación: tiempo que tardan las sustancias agresivas y las reactivas en ponerse en contacto. En algunas reacciones el tiempo necesario para su manifestación es elevado ya que las velocidades de transporte de las sustancias agresivas en el hormigón son lentas.

b) Período de propagación: tiempo durante el cual se producen las

reacciones que ocasionan un deterioro inaceptable para la seguridad, funcionalidad o estética de la estructura. En la mayoría de los procesos de degradación y en particular en los químicos, las temperaturas elevadas actúan como ascelerantes del proceso, factor que modifica la pendiente de la recta correspondiente al período de propagación.

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Si bien los mecanismos de degradación del hormigón armado son conocidos y existen las tecnologías para atenuarlos o eliminarlos, son muchas las estructuras que se degradan antes de cumplir su vida útil (ver Figura 1).

.

Co

mp

orta

mie

nto

Vida ú til Tiempo

Inicial

Mínimo

Figura 1. Esquema de vida útil de estructuras con y sin patologías

Con respecto a los deterioros que afectan a las estructuras de hormigón armado debe plantearse que las mismas tienen características que las diferencian de otras estructuras ejecutadas con otro tipo de materiales. La durabilidad y, por lo tanto, la vida útil de la estructura está condicionada por el diseño y la calidad efectiva del hormigón armado que depende del proceso de ejecución de la estructura (colocación, compactación y curado del hormigón).

El diseño de las estructuras, que incluye la distribución arquitectónica y la

selección ingenieril de las formas estructurales, cobra una significativa importancia en su relación con el emplazamiento, concepto que se aparta del enfoque tradicional que centra exclusivamente el comportamiento en servicio de las estructuras en la calidad del hormigón armado. Es conocido que los problemas de desagüe o estancamiento de agua, que se encuentran fuertemente vinculados con el diseño estructural, son factores determinantes en la durabilidad. En la Tabla 1 se muestra la influencia del contenido de humedad interno del hormigón sobre distintos procesos de degradación. Los diseños simples y robustos de las estructuras han originado, en la mayoría de los casos, un comportamiento adecuado respecto a su durabilidad.

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Tabla 1. Influencia del contenido de humedad sobre la durabilidad del hormigón armado

PROCESO

Corrosión del acero en un hormigón

Humedad Relativa Efectiva (dentro del

hormigón) Carbonatación

Carbonatado Contaminado con cloruros

Ataque por heladas

Ataque químico

Muy Baja (<45%) Baja (45-65%) Media (65-85%) Alta (85-98%) Saturación (>98%)

1 3 2 1 0

0 1 3 2 1

0 1 3 3 1

0 0 0 2 3

0 0 0 1 3

Los deterioros por durabilidad se vinculan fuertemente con la

microestructura del hormigón y las propiedades de transporte de los fluidos. El hormigón es un material compuesto cuya microestructura está constituida por agregados, pasta y aire. También deben considerarse los vacíos presentes en los agregados y en la pasta. Esta situación origina un material poroso cuyas propiedades de transferencia de materia dependen de la distribución de tamaños de poros y fundamentalmente de su conectividad. Los procesos típicos de transporte que interesan desde el punto de vista de la durabilidad de hormigón armado están vinculados con el transporte de agua bajo presión (permeabilidad), el transporte de agua por absorción capilar, la difusión de iones bajo gradientes de concentración y el transporte de iones en el agua.

A los aspectos antes mencionados, y considerando que el hormigón es un

material compuesto en el cual la pasta de cemento hidratada es la matriz que contiene a los agregados, debe sumarse el efecto de la interfase pasta agregado. La zona de interfase (espesor aproximado: 50µm) presenta una mayor porosidad capilar, mayor tamaño de poros capilares y una mayor proporción de la fase porlandita que en el interior de la masa, atribuible al efecto pared y a la hidratación unilateral.

En la Figura 2, se esquematiza el tipo de deterioro del hormigón armado y su vinculación con la seguridad, aspecto y funcionalidad de las estructuras afectadas por problemas de durabilidad. La naturaleza y distribución de poros, originados en el cálculo estructural, los materiales empleados y fundamentalmente, la ejecución y el cálculo condicionan los mecanismos de transporte y, consecuentemente, los deterioros que puede sufrir el hormigón y las armaduras.

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Cálculo Forma / armadura

Materiales Hormigón / Aceros

Ejecución Mano de Obra

Curado Humedad / Temperatura

↓ NATURALEZA Y DISTRIBUCIÓN DE LOS POROS

↓ MECANISMOS DE TRANSPORTE

↓ ↓ DETERIORO DEL HORMIGÓN DETERIORO DE LAS ARMADURAS

Físico Químico Biológico Corrosión ↓ ↓ ↓ ↓

Resistencia (Seguridad)

Condiciones Superficiales (Aspecto)

Rigidez (Funcionalidad)

Figura 2. Esquema Tipo de Deterioro del Hormigón Armado 3.- Patologías de las estructuras de Hormigón Armado Además de los problemas de durabilidad a que se ha hecho mención, las estructuras pueden disminuir su vida útil debido a patologías que tienen su origen durante la etapa del proyecto, en los materiales empleados, a fallas o falta de control de calidad durante la ejecución, como así también, en modificaciones propias o externas que se introducen durante su vida en servicio. Siguiendo lineamientos internacionales sobre el tema, las patologías se agrupan en cuatros causales de deterioro (Proyecto, Materiales, Construcción y Uso). Esta división puede servir para realizar estudios comparativos pero presenta algunas zonas en que las causas se superponen mientras que en otros casos los deterioros tienen que ser atribuidos a una sumatoria de causales. En la Tabla 2 se resume la información correspondiente a relevamientos realizados en Argentina, dentro del período 1975-90, indicándose el porcentaje de incidencia de cada uno de ellos. A continuación se realiza un comentario sobre las causas que han originado las patologías en las estructuras de hormigón armado evaluadas, con lo cual ha disminuido su vida útil, siendo necesario realizar tareas de reparación y /o reforma de las mismas, para mantener condiciones de funcionalidad, estética y /o resistencia. Causas de Proyecto: Las patologías atribuibles al proyecto están concentradas fundamentalmente en estructuras pequeñas o medianas, en las cuales los cálculos estructurales han sido ejecutados imperfectamente, sin considerar en algunos casos la acción de las sobrecargas. Sin embargo, en algunos de los grandes proyectos de ingeniería, como ser la construcción de presas o diques, se han informado sobre la existencia de problemas en fundaciones originadas en proyectos inadecuados.

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Dentro de las patologías por errores en el Proyecto, deben mencionarse también aquellas vinculadas con la no consideración de la agresividad del medio ambiente y, particularmente, con las relacionadas con la selección de materiales. El proyecto de las estructuras, que incluye la distribución arquitectónica y la selección ingenieril de las formas, cobra una significativa importancia en relación con su comportamiento durable a lo largo de su vida en servicio. Este concepto se aparta del enfoque tradicional que vincula exclusivamente al comportamiento de la estructura con la calidad de los materiales empleados y no con su relación con el medio que las rodea El estancamiento de agua en elementos estructurales, situación que se encuentra fuertemente vinculada con el diseño, es un factor determinante en su durabilidad. Las estructuras proyectadas con diseños simples y robustos presentan, en líneas generales, un comportamiento adecuado respecto a su durabilidad. Causas atribuidas al hormigón o a sus materiales constituyentes: Las patologías atribuibles a los materiales, incluyendo al hormigón como tal, cobran una significativa importancia. Las estructuras con estas patologías van desde aquellas en las que se han empleado materiales de deficiente calidad, que en la mayoría de los casos son de pequeña o mediana magnitud, hasta otras en las que las características finales del hormigón (resistencia y/o durabilidad) no se corresponden para alcanzar un comportamiento eficiente de la estructura.

La alteración por ataque de ácidos del hormigón, que afecta a todos los compuestos hidratados del cemento portland, se observa particularmente en estructuras ubicadas en ambientes industriales en contacto con ácidos en circulación. Esta situación es la más desfavorable ya que la sustancia agresiva fluye y renueva constantemente su acción de degradación. También, se ha detectado la acción de los ácidos orgánicos, en particular los secretados por diversas especies de líquenes que colonizan las superficies carbonatadas del hormigón. La degradación que originan los mismos, si bien es superficial, de pocos milímetros de profundidad, afecta la estética de los elementos estructurales y aumenta la rugosidad que genera nuevos crecimientos y depósitos de suciedad.

Los sulfatos existentes en aguas y suelos de contacto, pueden reaccionan químicamente con el compuesto aluminato del cemento portland hidratado, originando principalmente etringita y en menor medida, yeso. Sin embargo, desde hace muchos años, el tema es conocido y se han empleado técnicas para evitar o disminuir el ataque y sus consecuencias. En especial se han utilizado hormigones impermeables con el uso de cementos de bajo contenido de aluminato tricálcico. Existen en Argentina diques y canales construidos en suelos sulfatados desde hace más de 50 años con comportamiento satisfactorio empleando adiciones minerales activas naturales.

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En el año 1950, se informa en la Argentina sobre la primera estructura afectada por reacción entre los álcalis y agregados de características petrográficas particulares por presencia de material amorfo (pavimento elaborado con arena natural con calcedonia) y a lo largo de los últimos años se han reportado otros ejemplos significativos. En Argentina existen amplias áreas productoras de agregados para hormigón en las cuales se detecta la presencia de sílice amorfa (agregados de reacción rápida) o cuarzo tensionado (agregados de reacción lenta). Además, la mayoría de las fábricas de cemento portland, elaboran productos con contenidos altos de álcalis, si bien existen los cementos portland de bajo contenido de álcalis.

Otro tipo de rocas conflictivas para ser empleadas en el hormigón son las basálticas por la presencia de su masa de arcillas expansivas y de vidrio volcánico. En el primer casos, originan expansiones ante ciclos de mojado y secado, mientras que en el caso del vidrio volcánico, pueden originar reacciones deletéreas. En lo que respecta al hormigón armado puede plantearse que la corrosión de las armaduras empotradas se origina por la disminución del pH del hormigón (carbonatación o lixiviación) y por presencia de cloruros en las cercanías de la barra en valores superiores al umbral crítico. El proceso de carbonatación es una reacción química entre el anhídrido carbónico y los productos hidratados del cemento y los cloruros pueden incorporarse al hormigón con los materiales componentes y/o por procesos de difusión cuando el material se encuentra expuesto a atmósferas, aguas o suelos húmedos que los contengan.

Con respecto a la corrosión por presencia de cloruros, también, se han detectado estructuras construidas durante los años 1950/1960, en las cuales se empleó cloruro de calcio como acelerador de resistencia. Esta alternativa se encuentra hoy fuertemente limitada existiendo porcentajes máximos permitidos. Otro caso que merece citarse, corresponde al empleo de hormigones de características inadecuadas lo cual puede originar contracciones plásticas y valores elevados de contracción por secado, produciéndose la fisuración de los elementos estructurales en particular en los que presentan una gran superficie expuesta. También, han ocasionado serios problemas la elaboración de hormigones con elevados niveles de fluencia bajo carga, que han tenido como consecuencia la elevada deformación en el caso de losas de edificios o en puentes carreteros. Causas constructivas o de ejecución: Estructuras proyectadas adecuadamente respecto a dimensiones de los elementos estructurales, calidad del material de recubrimiento de las armaduras, etc., presentan a lo largo de su vida, patologías originadas en el hecho de no haberse respetado, por negligencia durante la etapa constructiva, las especificaciones indicadas en los pliegos y reglamentos. En estos casos las patologías que afectan a las estructuras deben ser atribuidas a fallas o falta de control durante la etapa de ejecución. Una de las causales más habituales

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se encuentra vinculada con la no ejecución de la etapa de curado del hormigón, la cual es fundamental para que se produzcan las reacciones de hidratación del cemento y que la estructura de poros pierda su conectividad. Causas de uso y mantenimiento: Entre las causas de uso y mantenimiento se incorporan las patologías atribuidas a la aplicación de sobrecargas mayores que las de cálculo por cambio de uso o destino de la estructura. También, se han considerado en este ítem problemas vinculados con el cambio de las condiciones de agresividad del medio que rodea a la estructura, por instalación de industrias que contaminan el suelo o el aire de contacto con por ejemplo ión sulfatos y /o cloruros. Tabla 2: Principales causas de deterioro en estructuras de hormigón armado

construidas en Argentina y porcentajes relativos (Información Período 1975/90)

Casos evaluados Causas de deterioro

(N°) (%)

Proyecto

a) Deficiencias de cálculo b) Sobrecargas (acciones no tenidas en cuenta) c) Fundaciones inadecuadas

15 10

10

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Materiales

a) Características inadecuadas del hormigón

b) Durabilidad c) Corrosión de armaduras d) Materiales inadecuados

31 12 29 6

44

Construcción a) Fallas de control b) Falta de control c) Fallas en construcciones linderas

19 12 8

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Uso y Mantenimiento

a) Sobrecargas b) Modificaciones del medio ambiente

11 6 10

Otros a) Siniestros b) Derrumbes

5 3

5

La alta incidencia porcentual de la causa Materiales debe ser atribuida a la incorporación de las sub-causas “características inadecuadas del hormigón”, “durabilidad” y “corrosión de armaduras”. Este hecho hace elevar el porcentual correspondiente y plantea diferencias con datos indicados en encuestas europeas (ver Tabla 3) o relevamientos más recientes realizados en Brasil, que en la causa Materiales se incluyen, exclusivamente el empleo de materiales inadecuados y muchos de las sub-causas de durabilidad se incorporan a la de Proyecto. En la Tabla 3, se incorporan resultados de una encuesta realizada en países europeos con un número significativo de casos informados, en las cuales entres públicos o privados informan sobre las patologías detectadas.

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Tabla 3: Principales Causas de Deterioro en Estructuras de Hormigón relevadas en Países Europeos

País

Casos Proyecto Materiales Construcción

Uso y mantenimiento

Acciones naturales o imprevistas

Bélgica 1800 46 15 22 8 9 Dinamarca 600 37 25 22 9 8 Rumania 830 38 23 20 10 8 Francia 10000 37 4.5 51 7.5 ---

Alemania 1570 40 14 29 9 7 España 580 51 15 38 10 6 Valores medios* ----- 42 15 28 10 6

(*) incluye otros países Es importante mencionar un relevamiento realizado, siguiendo el esquema de encuestas, sobre la existencia de deterioros en diques y presas. En este estudio, se informan 1.105 casos correspondientes a 33 países, existiendo en el mundo un número total de 14.500 diques y presas. Debe mencionarse que Argentina informa solamente de un caso con deterioro, originado en una acción natural o imprevista, cuando se conocen muchos emprendimientos de este tipo que han tenido serios problemas vinculados particularmente con sus fundaciones o el uso de materiales inadecuados.

El análisis de la información muestra que se han detectado deterioros en un porcentaje elevado de presas y diques de tierra (cerca del 60% del total) siendo el 40% restantes construcciones de hormigón o mampostería. En lo que respecta a los diques y presas de hormigón, las patologías se atribuyen en un 45% a causales vinculadas con los materiales y un 25% con las fundaciones. En el hormigón se han verificado patologías atribuibles a efectos de la temperatura (12%), congelación y deshielo (24%), permeabilidad (11%), reacción álcali-agregado (8%) y hormigonado (10%). En la Tabla 4, se informa un relevamiento de estructuras de hormigón armado afectadas por problemas de corrosión. El mismo fue realizado en el área costera (máximo 200 metros de la línea de mareas) de la Provincia de Buenos Aires, en el cual los vientos que arrastran sales agresivas desde el mar, en especial iones cloruros, tienen dirección predominante que va desde el mar hacia la costa, sin la existencia de obstáculos naturales significativos. Sin embargo debe tenerse en cuenta que las mismas construcciones actúan como pantalla para el ingreso de los cloruros dependiendo fuertemente esta acción de la topología de las construcciones. Los mayores problemas de corrosión se detectan en los niveles bajos de los edificios situación coherente ya que la mayor concentración

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superficial de cloruros y consecuentemente su difusión se produce en dichos sectores.

Tabla 4: Porcentuales de estructuras ubicadas en la Costa Atlántica Bonaerense afectadas por problemas de corrosión (año 1991)

Edificios Localidad Inspeccionados

Nº Altura (pisos)

Afectados (%)

San Clemente 15 3/10 20 Las Toninas 2 ¾ *

Santa Teresita 20 >4 15 Mar del Tuyú 2 <3 0 San Bernardo 15 3/10 10

Mar de Ajó 10 >3 10 Pinamar 15 3/10 13

(*) Signos iniciales de corrosión en uno de los edificios inspeccionados

Tabla 5 a: Características de Puentes Carreteros ubicados en distintos ambientes de la provincia de Buenos Aires (Relevamiento 2000-2002)

Puente Atmósfera Distancia desde el mar (m)

Edad (años)

Sección Transversal Luz Total (m)

Número de

Tramos 1 Rural --- 30 3 112 18 2 Rural --- 50 2 15 1 3 Rural --- 50 4 30 2 4 Rural --- 60 1 5 5 5 Rural --- 40 3 20 1 6 Rural --- 60 4 25 2 7 Rural --- 30 3 15 1 8 Rural --- 25 4 30 2 9 Rural --- 30 4 30 2

10 Rural --- 30 4 45 3 11 Rural --- 30 4 60 4 12 Rural --- 65 2 30 1 13 Rural --- 60 3 15 1 14 Rural --- 35 4 30 3 15 Marino 200 67 4 15 2 16 Marino 100 30 4 15 2 17 Marino 600 65 4 10 1 18 Marino 150 62 4 15 1 19 Marino 100 60 4 15 1 20 Marino 120 25 3 35 7

Secciones Transversales de los Puentes Relevados

Sección 1 Sección 2 Sección 3 Sección 4

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En la Tabla 5 a y b se informa un relevamiento de Puentes Carreteros de hormigón armado de distinta sección y ubicados en ambientes de diferentes características de agresividad. Todos los puentes inspeccionados se encuentran ubicados en el territorio de la Provincia de Buenos Aires y fueron elegidos al azar, por lo cual los resultados presentan una cierta validez que puede generalizarse a otras estructuras construidas con la misma tecnología y en ambientes similares. Además, se incluye la densidad saturada y superficie seca del hormigón (Dsss), la porosidad (P) y la propiedad de carbonatación (C). Las patologías detectadas parecen estar relacionadas fundamentalmente con problemas de corrosión de las armaduras y con una calidad deficiente del hormigón siendo las patologías vinculadas con el proyecto mínimas.

Tabla 5 b: Patologías detectadas en Puentes Carreteros y características del hormigón

Puente Patologías Externas Detectadas Dsss

P

(%)

C (mm)

1 Sin patologías 2.42 8.9 10 2 Fisuras y gels 2.40 10.5 12

3 Lixiviación, manchas de óxido y algunas fisuras longitudinales (< 3mm)

2.42 12.1 ---

4 Lixiviación, manchas de óxido y elevado número de fisuras longitudinales

2.23 19.3 15

5 Lixiviación, desprendimiento del hormigón de recubrimiento y perdida de sección de las barras.

2.45 24.1 ---

6 Lixiviación y desprendimiento del hormigón de recubrimiento

2.60 --- ---

7 Manchas de óxido 2.54 --- --- 8 Sin patologías 2.32 14.8 ---

9 Manchas de óxido y elevado número de fisuras longitudinales

2.48 9.1 ---

10 Sin patologías 2.53 9.6 18 11 Fisuras de flexión en vigas (< 0.3mm) 2.45 --- 20 12 Sin patologías 2.54 --- 15 13 Sin patologías 2.48 --- 10 14 Fisuras por contracción plástica en lozas 2.46 --- 10

15 Manchas de óxido y elevado número de fisuras longitudinales

2.24 18.4 30

16 Manchas de óxido 2.38 13.5 10

17 Manchas de óxido y fisuras en vigas por flexión (<0.3mm)

2.43 11.9 20

18 Sin patologías 2.41 10.0 --- 19 Sin patologías 2.43 12.0 ---

20 Desprendimiento del hormigón de recubrimiento y pérdida de sección en las barras de acero

2.19 17.2 ---

En la Figura 3 se informa a modo de ejemplo los tiempos en que pueden

aparecer los primeros síntomas externos de diversas patologías, siendo algunas de ellas de ocurrencia prácticamente instantánea, mientras que otras la

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sintomatología se dilata debido a que el período de iniciación y / o de propagación se extiende en duración.

Figura 3. Tiempo de Inicio y Finalización de algunas patologías

4.- Aspectos económicos involucrados en la degradación del hormigón armado. La disminución de la vida útil de las estructuras afectadas por patologías no previstas tiene una sensiblemente incidencia en la economía de los países. Esta situación resulta mas crítica en aquellos cuyas características atmosféricas, suelos y agua son agresivos, hechos que favorecen el desencadenamiento y desarrollo de los procesos de degradación del hormigón armado. A esta situación debe agregarse la influencia de altas temperaturas y elevadas concentraciones de humedad. También, deben incorporarse los países con climas fríos que emplean sales descongelantes, en particular en puentes, viaductos y aeropuertos, las cuales aceleran los procesos de corrosión originados por la acción de los cloruros. Por todo lo expuesto, siempre resulta conveniente emplear diseños adecuados, seleccionar convenientemente los materiales a emplear y ejecutar en obra lo previsto en el diseño. Además, se deben tomar los recaudos necesarios para disminuir al máximo posible la velocidad de degradación sin elevar excesivamente el costo de diseño, ejecución y/o mantenimiento de las estructuras, ya que el bajo costo es una de las características principales que hacen que el hormigón armado sea un material ampliamente utilizado en la construcción de todo tipo de estructuras. El hormigón armado es un material competitivo frente a otros, ya que en la mayoría de los casos las tareas de mantenimiento son

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mínimas, limitadas fundamentalmente a preservar la limpieza y el correcto drenaje de las aguas de lluvia. 5.- Consideraciones finales. De la información detallada en este trabajo pueden plantearse algunas consideraciones finales vinculadas con las patologías que presentan las estructuras de hormigón armado a lo largo de su vida útil: a.- Entre las causas de deterioro de las estructuras, las atribuidas al hormigón y a sus materiales constituyentes tiene en la Argentina un nivel significativo, ya que un porcentaje elevado de estructuras estudiadas se vieron afectadas por estas causas. b.- Las causas debidas a ejecución y proyecto, también presentan porcentuales importantes de incidencia mientras que la causal de uso y mantenimiento se ubica en un cuarto lugar de importancia. c.- En estructuras construidas en los últimos 20 años, se detecta el incumplimiento en obra de la dosificación estipulada y/o procesos de compactación y curado deficientes o nulos. También, se verifica en muchos casos, que no se alcanzan a ejecutar en obra hormigones homogéneos (bajos coeficientes de dispersión). En la actualidad, si bien existen plantas elaboradoras en la que se ha adecuado su nivel de tecnificación, todavía la colocación y fundamentalmente la compactación y curado posterior del material, se realiza en condiciones que no han variado sensiblemente a través del tiempo. d.- En algunas estructuras ubicadas en ambientes de agresividad moderada como son los ambientes rurales se detectan, a edades inferiores a 20 años, procesos incipientes de corrosión de sus armaduras, debidos a la existencia de espesores de recubrimiento nulos o mínimos y carbonatados. En las ubicadas en ambientes agresivos (marinos o industriales), el problema es más crítico desde el punto de vista de la corrosión de sus armaduras por la presencia de iones cloruro que difunden en el hormigón. Puede plantearse que para evitar deterioros prematuros de las estructuras de hormigón armado deben cumplimentarse, como mínimo, las siguientes recomendaciones:

- Evitar formas arquitectónicas y / o estructurales inadecuadas. - Ejecutar drenajes eficientes. - Garantizar calidad del hormigón especificada en el diseño,

particularmente en la superficie de los elementos estructurales, en contacto con el medio externo.

- Garantizar recubrimientos adecuados de las armaduras en lo que respecta a espesor y calidad.

- Controlar fisuración.

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- Ejecutar espesores de sacrificio o revestimientos protectores en ambientes muy agresivos, por ejemplo, ambientes marinos o industriales.

- Definir un plan de inspección y mantenimiento preventivo.

Como conclusión final puede plantearse que los adelantos tecnológicos desarrollados en los últimos años, vinculados con la elaboración y ejecución del hormigón de cemento portland como así también con el conocimiento de los materiales empleados, no se han aplicado adecuadamente en un numero significativo de construcciones, por lo cual, muchas estructuras de hormigón armado ven reducida sensiblemente su vida útil por la existencia de patologías que, en la mayoría de los casos podrían haber sido evitadas. Esta situación conlleva a tener que reparar a las estructuras antes que cumplan con la vida en servicio programada con costos no previstos originalmente. REFERENCIAS (1) Di Maio, A.A., Sota, J.D. y Traversa, L.P. “Patología de estructuras de hormigón: Análisis de algunos de los casos más relevantes ocurridos en la Argentina en los últimos años”. Proc. III Congreso Iberoamericano de Patología de la Construcción. V Congreso Iberoamericano de Control de la Calidad. La Habana, Cuba. Oct. 1995. (2) Traversa, L.P., Rosato, V. y Vitalone, C. “Colonización biológica en construcciones de valor histórico”. Proc. V Congreso Iberoamericano de Patología de la Construcción. VII Congreso de Control de la Calidad. Montevideo, Uruguay. Oct. 1999. Vol 3. (3) Traversa, L.P. y Rosato, V. “Algunas consideraciones sobre la colonización de líquenes en las superficies del hormigón”. Rev. Ciencia y Tecnología del Hormigón. LEMIT. Nº 6. Año 1998. (4) CIRSOC 201. Reglamento argentino de estructuras de hormigón armado. INTI. Año 2002. (5) Traversa, L.P., Giovambattista, A., Di Maio, A.A. and Eperjesi, L. Performance of Concrete Structures in Argentine Environments. Proc. Symposium Structures for the future. The search for Quality, IABSE. Rio de Janeiro, 1999. (6) Lin, P.C. Damage to concrete structures in a marine environment. Materials and Structures (ed. M. Fickelson). 1991, vol. 24. (7) Costa, A. and Appleton, J. Chloride penetration into concrete in marine environment – Part 1: Main Parameters affecting chloride penetration. Materials and Structures (ed M. Fickelson),1999, vol. 32. (8) Batic, O. y Sota, J. El agravamiento de la RAS por el ambiente marino. Revista Hormigón Nº 22, 1992. (10) K. Tutti. Corrosion of steel in concrete. Swedish Cement and Concrete Institute (CIB) 4-82. Stockholm, Suecia, 1982. (11) Rostan, S. Durability. Structural Concrete, Bulletin 3. Fédération International du Béton, Switzerland, 1999.

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(12) Andrade, C., Alonso, M.C. and Gonzalez, J.A. An initial effort to use the corrosion rate measurements for estimating rebar durability. ASTM STP 1065, (eds. N.S.Berke, V.Chaker and D.Whiting). American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1990.