Metodología Rehabilitación de
estructuras de concreto
EN 1504
Carlos Arcila López
Duralab SAS
Rehabilitación de estructuras de concreto ▪ Contenido
✓Proceso constructivo / Mantenimiento
✓ Protección de las armaduras
✓ Principales patologías
✓ Diagnóstico
✓ Proyecto de recuperación y refuerzo estructural
✓ Ejecución de la reparación
✓ Inyección de fisuras
✓Protección del concreto
Proceso constructivo
Projeto
Uso y mantenimiento
Planeación
Proyecto
Construcción
Ingenieria de Rehabilitación
Metodología para la Rehabilitación
Evaluación estructural
Diagnóstico
Definición de los objetivos de rehabilitación
Definición de la estrategia de rehabilitación
Saneado
Reparación
Refuerzo
Protección
Especificaciones (S.R.R.P)
Programa de mantenimiento
preventivo y correctivo futuro
Intervención de la estructura Control de la aplicación
Control de recepción
Causas más comunes de deterioro del concretoFallas de proyecto
Fallas de ejecución
Espesor de recubrimiento insuficiente
Carbonatación (CO2)
Ataque de cloruros (Cl-)
Sulfatos (SO=4)
Reacción álcali-agregado
Ataque químico
Incendio y altas temperaturas
Cavitación y erosión
Impacto / solicitaciones no previstas
Diagrama de vida útil de Tuutti
Ingreso de agresores
Vida útil de proyecto
Inicio del deterioro
Vida útil de servicio
Nivel de deterioro
permisible
Arribo de:
Cloruros
Frente carbonatación
I Etapa II Etapa
Vida útil de las estructuras
Rehabilitación de estructuras de
Concreto Reforzado
Con base en la EN-1504
Nuevo enfoque de la Rehabilitación
de estructuras
La Normativa sobre rehabilitación de estructuras de concreto en Latinoamérica es muy escasa o simplemente no existe.Algunos países como los Estados Unidos tiene normativa sobre Reparación del Concreto (International Concrete Repair Institute : ICRI)Europa, y en particular los alemanes, han resuelto ya bastante bien el tema, con normativa muy elaborada que cobija todo proceso inherente a la rehabilitación estructural. EN-1504: Concrete Repair.
EN-1504: Nueva Normativa Europea
10 normas principales y cerca de 65 normas anexas para los métodos de ensayo.➢ Parte 1: Definiciones➢ Parte 2: Sistema de protección superficial➢ Parte 3: Reparación estructural y no-estructural➢ Parte 4: Adherencia estructural➢ Parte 5: Inyección del concreto➢ Parte 6: Anclaje de barras de acero➢ Parte 7: Protección del refuerzo contra la corrosión➢ Parte 8: Control de Calidad y Evaluación de conformidad➢ Parte 9: Principios Generales para el uso de productos y sistemas➢ Parte 10: Aplicación en obra de productos y sistemas y QC de los
trabajos.
EN-1504: Nueva Normativa Europea
Principios básicos de la rehabilitación 1. Protección contra el ingreso de agresores2. Control de la humedad3. Reparación del concreto4. Reforzamiento estructural5. Incrementar la resistencia física6. Resistencia a químicos7. Preservar o restituir la pasividad8. Incrementar la resistividad9. Control Catódico10. Protección catódica.11. Control de áreas anódicas
Principio Descripción Método
PRINCIPIO 1
(PI)
Protección contra el ingreso.
Reducir o prevenir el ingreso de
agentes adversos, por ejemplo:
agua, otros líquidos, vapores,
gases, químicos y agentes
biológicos
1.1 Impregnaciones hidrofóbicas
1.2 Impregnaciones
1.3 Recubrimientos
1.4 Puenteo de fisuras
1.5 Relleno de grietas
1.6 Convertir grietas en juntas
1.7 Colocar páneles externos
1.8 Aplicar membranas
2.1 Impregnación Hidrofóbica
2.2 Impregnación
2.3 Recubrimientos
2.4 Instalar páneles externos
2.5 Tratamientos electroquímicos
3.1 Aplicar Mortero a mano
3.2 Reparar con concreto o mortero colados
3.3 Lanzar concreto o mortero
3.4 Reemplazar los elementos (reconstruir)
Tabla No.1: Principios y Métodos relacionados con defectos del concreto
Control de la humedad Ajustar y
Mantener el contenido de
humedad del concreto dentro de
un rango específico de valores
PRINCIPIO 2
(CH)
Reparación del concreto
Restablecer la función y/o el perfil
del elemento de concreto
PRINCIPIO 3
(RC)
• Aplicación de recubrimientos anticorrosivos base acrílica sobre el acero
• Ambiente marino
• Ambiente Industrial
Los recubrimientos deben ser aplicados sobre el acero ya doblado!.
Preservar o restituir la pasividad
• Aplicación de recubrimientos epóxico sobre el acero.
• Ambiente marino
• Ambiente Industrial
Los recubrimientos deben ser aplicados sobre el acero ya doblado!.
Preservar o restituir la pasividad
Stanley Bridge, Alejandría (Egipto)
Uso aditivo inhibidor de corrosión
Uso aditivo inhibidor de corrosión
Muelle del puerto de Manzanillo (México)
Control de la Corrosión (3 Principios)Inhibidor de la Corrosion (Base aminoalcoholes)
1 Control Anódico2 Control Catódico
Recubrimientos protectores (acrílicos / epóxicos) 3 Incrementan la resistividad del
concreto
X X
Uso de un inhibidor de corrosión dentro del
esquema de rehabilitación de estructuras de
concreto reforzado
Uso aditivo inhibidor de corrosión
Aplicación de un inhibidor por impregnación
Ánodos de sacrificio
El elemento insertado contiene un ánodo de zinc. El acero se convierte en cátodo y el zinc se oxida ya que actúa como ánodo.
Insertar ánodos de sacrificio
Au 3+ +3e- ---> Au 1,500
Cu 2+ +2e- ---> Cu 0,337
2H +2e- ---> H2 0,000
Fe 2+ +2e- ---> Fe -0,440
Zn 2+ +2e- ---> Zn -0,763
Reacción de reducción Eo / V
Nobles
Mayor susceptibilidad a corroerse
Electrodo de
referencia
Principio: Si hay dos metales en la misma solución acuosa se corroerá el de menor potencial de celda y el otro se protegerá.
Ampliación puente, Vancouver, Canadá
Sulfatos
+
Ca(OH)2 /
Aluminatos
de cálcio
Sulfatos
Etringita
Expansión
Fisuración
Sulfatos
Ataque por sulfatos
Ataque por sulfatos
Ataque por sulfatos provenientes de fuentes externas
AGUA
ALTA
PERMEABILIDAD
SULFATOS DE
UNA FUENTE
EXTERNA
AES
Poros CapilaresAlta a/c, curado pobre
MacroporosPoros por defectuosa compactación, inadecuada manejabilidad de la mezcla
GrietasDefectuoso curado, contracción del material, ciclos de humedecimiento secado, cambios de T°
AES: Ataque Externo
Sulfatos
Acción de los sulfatos
MgSO4 + Ca (OH)2 + H2O --> Ca SO4 + Mg (OH)2
1) Substitución del catión Mg 2+ --> Ca 2+
Yeso secundario
cristaliza
expansión
precipita
2) Acción del yeso secundario
CaSO4 + C3 A+ 32 H2O --> C3A 3 Ca SO4 . 32 H2O
etringita
expansión
Uso humo de sílice para controlar sulfatos
Humo de sílice A 7%
Humo de sílice B
Reacción álcali-agregado
Agregado
reactivo
Gel álcali-
sílica
(expansivo)
Elevada alcalinidad
(OH- asociada con Na+ y K+)
El agua
absorbida
aumenta el
volumen del gel
Fisuración
(mapeo)
Reacción de la sílica
reactiva (agregado)
con el medio
alcalino
(pasta de cemento)
Reacción álcali-agregado (ejemplos)
Cimiento afectado por ASR, nótese el patrón de grietas al humedecerse
Reacción álcali-agregado (ejemplos)
Borde de los agregados
mostrando el gel
• Hay que descartar agrietamiento por otras causas, por ejemplo retracción plástica!
• Importante determinar presencia de un gel rodeando los agregados y fisuración por expansión.
Control de la Reacción álcali-agregado
Se controla de varias maneras:
1. Reduciendo los álcalis del cemento (cementera)
2. Usando puzolanas como reemplazo de cemento (forma indirecta de bajar álcalis)
3. Evitando agregados potencialmente reactivos (obra)
4. Impermeabilizando la estructura5. Aislando el concreto del agua
(membranas, recubrimientos asfálticos, epóxicos)
Uso de puzolanas reactivas para controlar el fenómeno
Ataque químico
Cárnicos
Ataque químico
Lácteos
Sustancias químicas industria
Ataque por gases en chimeneas
Sin impacto de los gases sobre la superficie de
concreto
Agresivos para el concreto
H2O, CO2SO2, NOX
Viento horizontal hace que impacte el gas de
combustión por sotavento
Ataque por gases en chimeneas
Incremento de daños por
sotavento
Incremento de daños hacia
arriba
Ataque por gases en chimeneas
Metodología para la reparación
EN 1504: A Guide to the Concrete Repair
Resistencia física
Ataque físico
Hielo-deshielo AbrasiónIncendio
Efecto de la temperatura
Mejora del concreto contra la abrasión• Uso de endurecedores
Efectuar un coronamiento en losas de bodegas, parqueaderos, zonas de producción, zonas de alto tráfico y humedad
Ensayos de abrasión ASTM C 1138
Mejora del concreto contra la abrasión
• Coronamiento (uso endurecedores)
A través de la conversión del hidróxido de calcio en compuestos insolubles se logra incrementar la resistencia a la abrasión.
Se puede repetir periódicamente el tratamiento
Consolidación de un piso polvoriento
Muy fácil de implementar!
Aplicación de un recubrimiento protector al Concreto
Acabado
▪ Aplicar morteropolimérico para la regularización de la superficie
▪ Sin acabado
Metodología para la reparación
EN 1504: A Guide to the Concrete Repair
•Protección contra el ingreso de sustancias
•Morteros impermeables a aplicar en bajo espesor
(3-6mm)
Aplicación del sistema de protección
▪ La pintura protegeráotras áreas del concreto,sometidas a ataques futuros
Aplicación de un recubrimiento protector al Concreto
Iniciación Propagación
Límite aceptable de deterioro
Retardo de la iniciación del deterioro
Vida útil de servicio
Tiempo
Det
erio
ro
Eva
luac
ión
Extensión de la vida útil
Protección del concreto
El concreto en cierta forma aguanta muchos ataques!
Pero las condiciones en que se dan influyen mucho!
Planta de bombeo de agua negra, Rio Bogotá.
Olvidamos proteger después de reparar.
Rehabilitación de Estructuras
Hidrófugos :
No controlan entrada de agua a
presión,sales disueltas, ni CO2
Protección del concreto
Recubrimientos
acrílicosAlgunos controlan entrada de CO2
Impiden el ingreso de humedad
Recubrimientos
epóxicosControlan entrada de
sales y de CO2
Impiden el ingreso de humedad, incluso en
forma de vapor
Protección del concreto
Recubrimiento acrílico
barrera de CO2
• Reduce la velocidad de carbonatación
• Estabilidad de color expuesto al medio ambiente
• Puenteo de fisuras (555W)
• Controla el paso de humedad
Protección contra la carbonatación
Barrera de CO2
Impermeables al agua lluvia y barrera para el CO2
Gran resistencia al intemperismo
Metodología para la reparación
EN 1504: A Guide to the Concrete Repair
•Protección contra el ingreso de sustancias
• Recubrimientos barrera de CO2
Recubrimiento acrílico elástico de altos sólidos.Capaz de puentear fisuras inactivas (hasta de 0,7 mm) y fisuras activas (hasta 0,4 mm).Alta durabilidad a la intemperie.Barrera de CO2.
Protección de fachadas de concreto, estructuras con concreto a la vista (puentes, silos, estadios, chimeneas.)
Protección contra la carbonatación
Impermeables al agua lluvia y barrera para el CO2
Puenteo de grietas
Planta Tratamiento Aguas Negras
Reparaciones superficiales
Aplicación de un mortero de regularización, barrera transitoria de vapor, antes de aplicar un recubrimiento
protector
El recubrimiento epóxico extiende la vida útil de servicio de la estructura
s Aplicación de recubrimiento epóxico, libre de solventes, insensible a la humedad.
s APROBADO PARA CONTACTO
CON AGUA POTABLE
Reparaciones superficiales
Aspecto final de la estructura
Metodología para la reparación
Muelle Maltería Bavaria. Cartagena
•Protección contra el ingreso de sustancias
• Recubrimientos epóxicos
A veces se usan como parte de la estrategia de construcción de estructuras durables
Metodología para la reparación
EN 1504: A Guide to the Concrete Repair
•Protección contra el ingreso de sustancias
• Pisos epóxicos
• Protegen contra ataque químico, abrasión, ingreso de humedad.
• Mejoran apariencia
Tratamientos protectores
Recubrimientos
epóxicos
Impermeables al agua, incluso a presión, a los
agresores disueltos y al CO2
Forman barrera de vapor!
Tanque agua potable de Aguas de Manizales
Metodología para la reparaciónReforzamiento estructural
Caso de estudio
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Descripción del problema
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
La estructura es un tanque de almacenamiento de las aguas negras y residuales de proceso en una planta industrial (cervecería)
Desde el diseño el tanque contaba con varios puntos de ventilación
La construcción de un conjunto de viviendas en las cercanías de la planta, y la demanda de sus moradores pon los olores despedidos por el tanque, genero una ordenanza a la planta para cerrar la mayoría de los puntos de aireación del tanque.
Resultado: se acabaron los olores para los habitantes y empezaron los problemas para el tanque!
Procesos biológicos en el concreto
En condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) puede formarse sulfuro de hidrógeno a partir de los sulfatos o de las proteínas de las cloacas.Si se oxida el sulfuro se convierte en ácido sulfúrico que atacará el concreto que está por encima del nivel del agua.
Formación de ácido
sulfúrico
Formación de sulfuro
de hidrógeno
El tipo más importante de ataque biológicose da en las redes del alcantarillado y en los tanques de aguas negras.
v
Ataque ácido
Situación del tanque al momento de la inspección
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Vista de la cara exterior de los muros del tanque
Vista de la cara exterior de la losa y ventana de inspección
Evaluación del tanque
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Verificación del estado del refuerzo en muros
Evaluación del tanque
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Verificación del refuerzo de columnas
Ensayos de carbonatación
Situación del tanque al momento de la inspección
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Más de 7 cm de concreto gravemente afectado por la cara inferior de la losa
Casi 1 m de concreto gravemente afectado en los extremos superiores de columnas y muros
Situación del tanque al momento de la inspección
La losa de 30 x 15 m y de 17 cm de espesor había perdido 7 cm por su cara inferior, además tenía un mortero de nivelación por su cara superior que la sobrecargaba.
Se contaba con un par de meses máximo para rehabilitar la estructura!
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Estrategia de Rehabilitación
Solución:
•Retirar el mortero
•Demoler la losa
•Demoler la altura afectada de columnas y muros
•Construir una nueva losa
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Rehabilitación del tanque
Demolición de la losa
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Se destaparon las barras longitudinales de los muros y se reemplazaron las secciones deterioradas
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Colocación del nuevo refuerzo en muros y columnas
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Anclaje del refuerzo nuevo con epóxico
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
El nuevo refuerzo entró protegido ya contra la corrosión
SikaTop-Armatec 108
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
El refuerzo de columnas también entró protegido contra la corrosión
SikaTop-Armatec 108
Colocando testeros antes de colar el concreto de altas prestaciones
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Muros y columnas al desencofrar
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Nuevas vigas protegidas contra la corrosión
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
El emparrillado
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
La nueva losa
La nueva losa
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Tanque de aguas residuales y negras en la industria
Adicionalmente….
•Se protegió la estructura con un recubrimiento epóxico resistente al ataque ácido….
Cumpliendo con una ley importante de la rehabilitación:
“SI NO ES POSIBLE QUITAR LA CAUSA DEL DETERIORO…HAY QUE PROTEGER LA ESTRUCTURA “
Compresión
Flexión
Gracias por su atención!
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