Reparación y protección del hormigón – V Microhormigón

Requisitos: La tendencia actual es el uso de un microhormigón especialmente formulado con alto grado de plasticidad en lugar de utilizar el hormigón convencional para grandes reparaciones, especialmente en zonas donde existe una gran congestión de armaduras o cuando es imposible vibrar el material de reparación debido al difícil acceso de la zona a reparar. El microhormigón también se ha mostrado eficaz en la reparación de áreas de hormigón mal vibrado con grandes coqueras. En resumidas cuentas, el microhormigón es eficaz para aquellas reparaciones donde el hormigón convencional no podría rellenar adecuadamente los huecos. Normalmente no es necesario imprimar la superficie cuando se utiliza el microhormigón, sin embargo, se debe saturar la superficie con agua limpia antes de proceder a la colocación de dicho producto. En algunos casos, por ejemplo cuando se necesita aislar la zona a reparar del resto del hormigón, se puede utilizar una resina epoxi como adhesivo.

El costo del microhormigón es muy parecido al del mortero cementoso de reparación. Además el microhormigón tiene unas dilataciones térmicas y características dinámicas muy parecidas al hormigón. La gran ventaja de este producto sobre el hormigón convencional es que se suministra preenvasado y listo para aplicar tan sólo con añadirle agua.

Los requisitos más importantes que debe cumplir un microhormigón son, que tenga una buena fluidez, buena adherencia al substrato, baja permeabilidad, pasivación alcalina de la armadura, resistencia estructural, durabilidad, facilidad de aplicación y retracción compensada.

Valoración: El objeto de los ensayos es asegurar que el producto cumpla con los requisitos esenciales exigibles a un microhormigón con alto contenido en plastificante. Los ensayos que se realizan frecuentemente para productos cementosos de reparación son:

• Adherencia/unión (mencionado anteriormente).
• Retracción y dilatación térmica (probetas BS 1881 ).
• Fisuración (ensayo de retracción del Anillo de Coutinho).
• Permeabilidad (BS 1881 ISAT, ensayos de difusión de oxígeno, anhídrido carbónico o cloruros).
• Pasivación contra la corrosión de la armadura embebida en hormigón (técnica de Treadway y Russell, Ref 7).
• Resistencia mecánica (compresión, flexotracción y módulo de Young).
• Ensayos de durabilidad (ensayos de envejecimiento acelerado y experiencia en obra).

Resultados y discusiones: La efectividad del hormigón convencional para reparaciones de grandes volúmenes, o para reparar hormigón mal vibrado, depende de la calidad de los
materiales que se amasan a pie de obra y habilidad de la mano de obra. La consistencia de los materiales puede variar mucho dependiendo de la proporción de cemento, arena y árido utilizado, además de depender de la pureza y calidad de estas materias primas. En aquellas áreas donde el acceso a la zona a reparar resulta difícil, el hormigón convencional no es lo suficientemente fluido como para rellenar completamente todos los huecos. Este problema se agrava si no es posible vibrar el hormigón debido a las dificultades de acceso a la zona a reparar. En estas condiciones no se podrá determinar la eficacia de la reparación a largo plazo.

Para este tipo de aplicación Fosroc recomienda que el sistema cementoso se suministre como un producto preenvasado, de esta forma los ingredientes básicos se pueden controlar durante su fabricación y el producto final es uniforme y fácil de utilizar ya que sólo se necesita añadirle una cantidad fija de agua y/o árido.

Conbextra MF es un microhormigón que sólo requiere la adición de agua limpia y áridos seleccionados a pie de obra.

Renderoc LAF es un microhormigón de altas prestaciones que contiene la selección de áridos necesarios, y por lo tanto sólo requiere la adición de agua limpia.

Una dosificación típica del Conbextra MF sería:

25,0 kg Conbextra MF
10,0 kg Arido de 10 mm seco y libre de polvo
4,3 litros Agua limpia

Adherencia: Utilizando el ensayo de cortadura en plano inclinado el valor típico de adherencia obtenido con el microhormigón Renderoc LAF es de 500 Kg/cm2 comparadocon los 50 Kg/cm2 obtenidos con un mortero de arena/cemento.

Coeficiente de dilatación térmica: Debido a que la naturaleza de estos sistemas es muy similar al hormigón, el coeficiente de dilatación térmica está dentro de los valores normales del hormigón.

Retracción: Se llevaron a cabo ensayos de retracción utilizando el método del anillo de Coutinuo (Ref 3). No se observaron fisuras. Un material de reparación sin retracción compensada se fisurará radial mente en unos días.

Permeabilidad: Debido a su baja demanda en agua y alta plasticidad, se pueden obtener valores de permeabilidad muy bajos con estos sistemas cuando se compara con el hormigón convencional con igual cono. La tabla 5 ilustra el ensayo de Absorción Superficial Inicial (ISAT).

Tabla 5:

Absorción superficial inicial de agua medida según el método ISAT (norma BS 1881 ).

Pasivación: El Renderoc LAF y Conbextra MF son de naturaleza alcalina con un pH de 13 y por lo tanto mantendrán las armaduras en un medio, según el diagrama de Pourbaix (Ref 8), libre de corrosión. Un ejemplo de los resultados obtenidos utilizando el ensayo de corrosión
acelerada de Treadway y Russell para morteros de reparación se ha ilustrado con anterioridad en la Figura 2. Un potencial constante significa que se mantiene la pasivación de las armaduras.

Resistencia: En la tabla 6 se puede apreciar el desarrollo de las resistencias a compresión típicas de estos microhormigones. Se puede ver cómo ambos materiales presentan un desarrollo de resistencias en el tiempo similar al de un hormigón convencional.

Tabla 6:

Desarrollo de las resistencias a compresión ensayado de acuerdo con la norma BS 6319

con una relación agua/polvo del Renderoc LA del14% y del Conbextra MF del16%.

Sulfatos y cloruros: Ambas familias de sales, presentes en numerosos suelos, representan un peligro para las armaduras en muchas regiones del mundo. El cemento Portland normal tiene una buena resistencia a los iones cloruro, presentando, sin embargo, una mala resistencia a los sulfatos. El aluminato tricálcico (C3A), que contiene el cemento, retícula con los iones cloruro, evitando que dañen las armaduras. Sin embargo, el aluminato tricálcico lo hace proclive al ataque por los sulfatos, provocando el deterioro del hormigón.

Especificadores en el Oriente Medio, por ejemplo, recomiendan el empleo de cemento resistente a los sulfatos, con el fin de evitar los problemas de ataque por sulfatos. Sin embargo, el cemento resistente a los sulfatos contiene una cantidad de aluminato tricálcico muy baja. Esto implica que los iones cloruro que penetran en el hormigón están libres, provocando una rápida corrosión de las armaduras y consiguiente deterioro de la estructura. Existe por lo tanto el dilema de utilizar mucha o poca cantidad de aluminato tricálcico en los dos cementos tradicionales de uso común.

Investigación tecnológica – investigaciones internacionales en muchas universidades e industrias indican que el empleo de sustitutivos del cemento pueden eliminar este problema. Estudios llevados a cabo en la Universidad de King Fahd de Petróleo y Minerales de Arabia Saudita (región del mundo donde los iones cloruros y sulfatos son relevantes) se llegaron a conclusiones importantes. Se debe prestar especial atención a los sustitutivos del cemento para evitar otros problemas, tales como la retracción, en el producto cementoso modificado.

Propiedades físicas – el Renderoc LAF contiene áridos especialmente seleccionados y materiales sustitutivos del cemento que, una vez mezclado con agua, adquiere una gran fluidez, pudiéndose verter o bombear en zonas con alta congestión de armaduras o rellenar huecos sin la necesidad de vibrar o compactar. Los áridos seleccionados aseguran una mezcla homogénea y se elimina el peligro de segregación durante el bombeo.

Resistencia química- el Renderoc LAF es 50 veces más resistente a la penetración de iones cloruros y 10 veces más resistente al ingreso del anhídrido carbónico que el hormigón convencional. Además es resistente a los sulfatos debido a la adición de materiales sustitutivos del cemento, que se incorporan en su formulación más avanzada.

Tecnología de la sustitución del cemento -existen cuatro materiales de sustitución del cemento que han sido ampliamente investigados.

(i) Se pudo apreciar que la puzolana natural era demasiado variable en sus propiedades, así como las
(ii) cenizas volantes;
(iii) la micro sílice, aunque muy eficaz, se vió que aumentaba la fisuración, especialmente en ambientes calurosos;
(iv) la escoria de alto horno era el único material sustitutivo del cemento adecuado, tanto por la constancia de sus propiedades como que no aumenta la retracción.

La escoria de alto horno es uno de los constituyentes del Renderoc LAF.

Curado: Todas las reparaciones cementosas deben ser curadas y esto es especialmente importante en ambientes calurosos, de mucho viento o de baja humedad. Cuando se utiliza Renderoc LAF es conveniente dejar el encofrado durante por lo menos siete días después de haber finalizado la reparación. En condiciones severas, la zona reparada necesitará de un sistema de curado adicional después de desmontar el encofrado. Un método útil para curar la zona reparada, especialmente si se va a revestir posteriormente, es utilizar una emulsión acrílica como membrana de curado, que sea compatible con el revestimiento que se vaya aplicar posteriormente. La eficacia de este sistema de curado no es tan elevada como los sistemas de base disolvente o láminas de poliestileno pero resulta ser una buena solución práctica proporcionando un curado adecuado.

Conclusiones: El uso de microhormigón basado en materiales especialmente formulados y preenvasados da mayor uniformidad y mejores resultados que el hormigón convencional preparado a pie de obra. En aquellas zonas donde existen cloruros o sulfatos, se recomienda el empleo de microhormigón modificado con escoria de alto horno. Se han descrito dos productos preenvasados que satisfacen los requisitos necesarios para llevar a cabo una reparación duradera.

Referencias:

1.- Informen.º 26 del Concrete Society Technical «Repair of concrete damaged by reinforcement corrosion». The Concrete Society, Londres.

2.- Norma sueca SIS 05 5900.

3.- McCurrich, Keeley, Cheriton, Turner: «Mortar Repair Systems-Corrosion Protection for Damaged Reinforced Concrete». Actas del congreso SCI «Corrosion of reinforcement in concrete construction», Londres, junio 1983 Editor A P Grane Ellis Horwood Chichester.

4.- BS 6319, part. 4. British Standards 1984.

5.- Tabor. «Twist old and New: Achieving a Bond when Casting Fresh Concrete against Hardened Concrete». Actas de la 2.ª Conferencia Internacional sobre Fallos Estructurales y Reparación, del 30/ de al 2/5 de 1985. Engineering Technics Press Edinburgo.

6.- Dennis: «Latex in the Construction lndustry» publicado en «Chemistry & lndustry» n.º 15 de la página 505 a 511 de agosto de 1985.

7-. Treadway y Russell, Building Research Station, página 82 de 1988.

8.- Pourbaix, «Lectures in Electrochemical Corrosion» Capítulo 6, Premium Press 1973.

9.- Pfeifer y Scall, «Concrete Sealers for Protection of Bridge Structures», del informe 244 del National Cooperative Highway Research Programe. Transport Research Board, Washington DC USA, Diciembre, 1981.

10.- McCurrich, Whitaker, Humpage, «Reduction in rates of Carbonatation and Chloride lngress by Surface lmpregnation». Actas de la 2.ª conferencia internacional sobre Fallos Estructurales y Reparación, 30/4 al 2/5, de 1985. Engineering Technics