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5/17/2018 Adhesivos Construccion Reparacion Estruct Concret%Sika Informaciones Tecnicas - slidepdf.com

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Sika Informaciones TécnicasISSN- 0122- 0594

Adhesivos en la construcción y reparaciónde estructuras de concreto


Tipos, usos y especificaciones


Tecnologíadeanclajesquímicos

Adhesivosparael anclajedeper nosyvarillas al concreto

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Desprendimiento de mortero en fachada a pesar de haber “ preparado la superficie” por picado y haber saturado con agua.


Adhesivos en la Construcción y Reparaciónde Estructuras de Concreto


Introducción

1. Teorías de adhesión y química de los adhesivos

2. Estándares, guías de selección y especificación demateriales de reparación y construcción

3. Ensayos de adherencia

4. Guías de diseño de reparación y construcción deestructuras de concreto

5. Resumen y conclusiones

6. Bibliografía

IntroducciónLas resinas sintéticas conformadas por polímerostienen varias aplicaciones tales como adhesivos,rellenos de nivelación (grouts), sello de juntas, re-cubrimientos de protección del concreto. Los ad-hesivos poliméricos ti enen una gran variedad de a-plicaciones en la construcción y en la rehabilitación(reparación, reforzamiento) de estructuras de con-creto tales como:

• Pega de concreto o mortero fresco a concretoendurecido.

• Pega de concreto endurecido a concreto en-durecido (prefabricados, dovelas).

• Pega estructural y/o sello de fisuras en elconcreto.

• Pega de insertos como pernos y varillas o ba-rras de refuerzo dentro del concreto (anclajes ofijaciones).

• Pega de concreto y otros materiales (acero,vidrio, madera, aluminio, cerámica, membra-nas poliméricas).

• Conformación y pega de sistemas de refor-zamiento externo (metálico, materiales com-puestos FRP).

• Relleno de cavidades del concreto.

Este documento hará referencia al uso de adhe-

sivos para varias de las aplicaciones mencionadasy se pretende dar al arquitecto, ingeniero y demásprofesionales de la construcción una idea del lostipos, criterios de selección y especificación de losadhesivos con base en normas y estándares dediseño; además información sobre los diferentestipos de ensayos a adhesivos y la interpretación delos mismos. El uso de adhesivos como puentes de adherenciapara la pega de concreto o mortero fresco a unasuperficie de concreto existente, ha sido un temamuy controvertido entre algunos profesionales de-dicados a la construcción y a la rehabilitación deestructuras. La frase “para lograr la unión de con-creto fresco a concreto endurecido basta con unaadecuada preparación de superficie” hizo carrera,

Fallas de adherencia en enchape de fachada

poca significación técnica cuando se pretende e-valuar la adherencia de un material cementoso

nuevo a un sustrato viejo. Sólo cuando se entra aanalizar valores de resistencia de adherencia pue-de el técnico juzgar la verdadera calidad de unapega, sin olvidar sin embargo que existen otros pa-rámetros que entran en juego en la calidad de lapega y que también hay que evaluarlos.

La unión débil de dos materiales no sólo puedeconducir a fallas de la reparación, recalce, etc, sinoque deja un plano de falla invisible a simple vistapero suficientemente abierto para que el agua yagentes agresores presentes en el medio ambientepenetren, deterioren y den pie a la corrosión delacero de refuerzo, generando con el tiempo unanueva rehabilitación, esta vez más complicadapues ya está comprometido el refuerzo.

El objetivo del presente artículo es entonces infor-mar al lector sobre el uso de adhesivos en la repa-ración o en la construcción de estructuras de con-creto y los documentos que apoyan la labor deselección de adherentes generados por los másimportantes entes de normalización de Europa yEstados Unidos y por institutos ampliamente re-conocidos a nivel mundial que generan estándaresinternacionales sobre estos temas. Sobra agregarque es palpable la falta de información existenteentre el gremio constructor, la disparidad de crite-rios y la falta de normalización nacional sobre te-mas tan importantes para la seguridad estructural yla durabilidad de las estructuras como el de la ge-neración de una apropiada adherencia entre mate-riales de acuerdo con el uso, localización en la es-tructura y función estructural o no estructural.

Los adhesivos pueden ser rígidos o flexibles, estedocumento trata principalmente la pega rígida.

con resultados en obra buenos, regulares y malos,reflejando la misma falencia que la frase muestraen su texto. Se habla de lograr “la unión” pero no sedefine el tipo de unión que se logra, es decir si esaunión es buena, regular o mala. Para no hablar de loque significa en nuestro medio una “adecuadapreparación de superficie” que puede variar entrelavar con agua, hasta escarificar y crear un ade-cuado perfil de anclaje, e incluso demoler oremover.

La labor de preparación de superficie realizada pormano de obra inexperta o con el uso de ciertosequipos o herramientas genera microfisuras en elsustrato, las cuales, aunque aparentemente hayabuen perfil de anclaje, van a conducir a una pobreadherencia entre material nuevo y concreto viejo.

Incluso hablar de una pega “buena, regular o m ala”conduce a que se generen calificativos con muy



Adhesivos en la construcción y reparaciónde estructuras de concreto1. Teorías de adhesión y

química de losadhesivos

Mecanismos de adhesiónLos mecanismos de adhesión han sido investi-

gados por años. No hay una teoría única queexplique porque pega un adhesivo y varias teo-rías intentan describir el fenómeno de adhe-sión. Algunas teorías aplican mejor que otr as encircunstancias específicas, unas son más apli-cables para ciertos sustr atos y usos. Cada teo-ría ha sido sujeta a estudio y controversia. Lasteorías de adhesión existentes son:

Encaje o trabazón mecánica (mechanical interlocking)Electrostática (electrostatic)Adsorción (adsorption)Absorción química (chemisorption)Difusión (diffusion)Capa- lindero- débil (weak- boundary-layer)

La pega de un adhesivo a un objeto o superficiees la suma de fuerzas mecánicas, físicas y quí-micas que se traslapan e influencian entre sí yno es posible separarlas una de la otra. Se dis-tinguen entre trabazón mecánica, causada porel anclaje mecánico del adhesivo en los poros ypartes irregulares de la superficie, fuerzas e-lectrostáticas, referidas a la diferencia en elec-tronegatividades de los materiales que se ad-hieren y los otros mecanismos de adhesión re-lacionados con fuerzas de pega intermolecularexplicada con la teoría de adsorción y con lasinteracciones químicas explicada con la teoríade absorción química que ocurren en la interf azde sistemas heterogéneos. Los procesos que juegan un papel en la pega de sistemas homo-géneos de materiales poliméricos termoplás-ticos pueden ser determinados con la ayuda dela teoría de difusión. Otra teoría que existe es lade capa- lindero- débil.

La teoría de adsorción estipula que la adhesiónresulta del contacto molecular entre dos mate-riales y las fuerzas de atracción superficiales

que desarrollan, usualmente denominadas co-mo fuerzas secundarias o de Van der Waals.Para que se desarrollen éstas fuerzas el adhe-sivo debe hacer contacto íntimo, molecular conla superficie del sustrato. Esta teoría es el me-canismo más importante en el logro de laadhesión.

De acuerdo con la teoría de capa- lindero- dé-bil, cuando la falla de adherencia parece estaren la interfaz, generalmente la rotura cohesiva

Falla de adherencia de mortero aplicado sobre concreto.

de la capa lindero o adyacente es la falla querealmente se presenta. Esta teoría sugiere quela falla real en la interfaz raramente ocurre. Enla mayoría de los casos la falla en la junta re-sulta de una falla cohesiva de la capa lindero

débil. De esta forma la resistencia de adhe-rencia no es del adhesivo sino del sustr ato (vercapítulo 3 Ensayos).

Química de los adhesivos.Los adhesivos son fabricados a base de polí-meros o resinas sintéticas. Los polímerospueden ser de tres tipos (ASTM D- 883): tipotermoplástico como copolímeros de vinil ace-tato (VAC o EVA), acetato de polivinilo (PVA),

éster poliacrílico (PAE), monómero de metilmetacrilato (M); tipo termoendurecible, ter-moestable o termorígido como epóxico (E),poliéster (P); tipo elastómero como poliuretano(PU), polisulfuro (PS), silic ona (S), estireno bu-

tadieno (SB), cl oropreno (CR).Los polímeros termoplásticos pueden ser re-petidamente ablandados por calor y endure-cidos por enfriamiento sin perder sus propie-dades, en un rango de temperatura carac-terístico del plástico y en el estado ablandadopuede dársele forma por extrusión, mientrasque los termoestables y elastómeros son i nso-lubles después de curados por calor u otros

medios. Los elastómeros son elásticos o rebotan,recuperan deformaciones rápidamente y violen-tamente.

La temperatura de transición vítrea (Tg) es la tem-peratura por encima de la cual un polímero se vue-lve blando y dúctil, y por debajo de la cual se vuelveduro y quebradizo como el vidrio y es distinta paracada polímero. La temperatura de deflexión (HDT)representa el mismo efecto antes descrito. Al pasaral estado blando las propiedades mecánicas deladhesivo se reducen drásticamente. Algunos polí-meros son empleados a temperaturas por encimade su Tg y otros por debajo. La temperatur a de ser-vicio de un adhesivo estructural duro debe estarsiempre por debajo del Tg o del HDT y las cualesdeben estar muy por encima de la temperaturaambiente. En este caso el adhesivo debe ser capazsiempre en servicio de transmitir esfuerzos en lapega. En adhesivos duros no estructurales la tem-peratura de servicio puede estar por encima o pordebajo del Tg o del HDT en el caso de que el ablan-

damiento no tenga incidencia en el comporta-miento esperado de la pega, por ejemplo que solose requiera una función de sello sin importar laconsistencia del adhesivo. Los elastómeros sonusados por encima de su Tg, en su estado cauchodonde son blandos y flexibles. Temperaturas muyelevadas pueden consumir o dañar el polímero, porejemplo por acción del fuego.

Los adhesivos poliméricos pueden ser libres desolventes como E, P, M, PS, PU, S, o con base enagua (adhesivos látex) como PVA, VAC, PAE, SB, CR.Los adhesivos látex son adhesivos en disper- sióncoloidal acuosa, siendo un coloide una disper- siónde partículas microscópicas en un medio lí- quidosin su disolución en el medio. Los adhesivos látex

pueden ser re- emulsionables (los afecta la hume-dad) como PVA, VACy no re- emulsionables (resis-tentes al agua) como PAE, SB.

A continuación se presenta una descripción brevede diferentes tipos de adhesivos poliméricos libresde solventes [1].

Adhesivos epóxicos (E).Los adhesivos epóxicos están generalmente com-puestos por una resina epóxica, un agente curadorde amina o poliamida, diluyentes reactivos y, en al-gunos casos, llenantes inorgánicos y agentes ti-xotrópicos. Estos son los adhesivos polímeros máscomúnmente usados. Los adhesivos epóxicos ge-neralmente tienen una excelente adhesión debido asu relativamente baja contracción de curado, conuna baja tensión superficial y propiedades molecu-lares que mejoran su atracción a una amplia varie-dad de substratos. Son muy tolerantes a la alca-linidad del concreto.

Los adhesivos epóxicos pueden estar formuladospara curar a una temperatura tan baja como - 18°C(0°F) o para tener un t iempo de trabajo que permit ael uso a 38°C(100°F). La mayoría de los epóxicosadhesivos tienen muy baja proporción de resina/agente curador, lo cual permite la medición y mez-cla dentro de las tolerancias de equipos automá-ticos disponibles.

Los adhesivos epóxicos que cumplen la especifi-cación ASTM C881 se adherirán a los substratosdel concreto y algunos curan y adhieren bajo elagua. Ya que los sistemas de resina (resina/agentecurador) están disponibles con viscosidades infe-riores a 100 cps y en forma semisólida, pueden serformulados dentro de productos adhesivos que se

vierten y penetran pero requieren contención de lalínea de pega o de productos que puedan llenar es-pacios sin requerir contención.

Los epóxicos pueden ser formulados con valores dela HDT tan bajas como 12°C(10°F) o tan altas como82°C (180°F) después del curado a temperaturaambiente normal. Esto significa que pueden ser a-daptados en una amplia variedad de requerimien-

tos de resistencia y de módulos para un ampliorango de temperaturas de servicio.

Los epóxicos son resistentes al ataque de ácidos,aceites, álcalis y solventes.

Adhesivos poliéster (P).Las resinas de poliéster no saturadas están gene-ralmente disueltas en un monómero estireno. Es-tos son curados con iniciadores, usualmente unperóxido orgánico como peróxido metiletilcetona operóxido benzol. Promotores o acelerantes son co-múnmente usados para activar la descomposicióndel iniciador a temperatura ambiente, permitiendoasí un rápido curado a baja temperatura.

Debido a su relativa alta contracci ón durante el cu-rado, los poliésteres han encontrado solo un usolimitado como adhesivos. Imprimantes epóxicos ode uretano modificado pueden ser usados paramejorar las resistencias de adherencia a los subs-tratos del concreto si los imprimantes son com-patibles con la resina poliéster. La resistencia a lafalla de adherencia puede también ser incremen-tada aumentando la flexibilidad de los poliéster, asíse proporciona algún alivio al esfuerzo local

Corrosión de armadura por deficiente adherencia entre concretos y/o falta de sello en junta fría o de construcción en viga de cimentación.

Aplicación de puente de adherencia epóxico entre concreto nuevo y viejo en reforzamiento de columna con concreto

Remoción de concreto con maceta y cincel en columna a reforzar. Posterior preparación se superficie es requerida para remover concreto microfisurado.




durante la aplicación de fuerzas externas. La

mayoría de los poliésteres no se adhieren bien asubstratos húmedos o mojados y no deberíanser usados cuando existan estas condiciones.No obstante, recientes investigaciones hanmostrado que algunos viniléster pueden adhe-rirse bajo dichas condiciones.

El curado de poliéster puede ser acelerado me-diante la adición de un componente aceleradorel cual puede proporcionar un curado completoen aproximadamente dos minutos. El uso de a-celerantes que permiten tiempos de curadomuy cortos requiere de la mezcla con equipoautomático. El acelerante es usualmente adi-cionado en una gran proporción de resina/acelerante (100/1 a 100/10). Ya que el acele-rante no llega a ser parte integral del sistemapolímero, la mezcla homogénea con la resinamonómero en una proporción precisa no esrequerida para alcanzar un curado completo.

Generalmente los poliést eres tienen una exce-lente resistencia a los ambientes ácidos. Al-gunos poliésteres presentan relativamente unapobre resistencia a los álcalis y a solventes.Bajo cierto ataque químico se puede sapo-nificar. Aunque la resistencia al agua del po-límero mismo es buena, la mayoría de las pe-gas con adhesivos poliéster al concreto se de-terioran bajo constantes condiciones de hu-medad.

Los poliésteres en general, son consideradosinflamables, con puntos de ignición por debajode 38°C(100°F). Sin embargo hay productosdisponibles con puntos de ignición sobre 38°C(100°F). Los peróxidos usados como i niciado-res cuando están en estado puro pueden des-componerse rápidamente en temperaturas e-levadas sobre 32°C(90°F) y pueden tambiéncausar fuego o explosión. Los peróxidos en

polvo, tales como el peróxido benzol, son ex-tendidos con llenantes inertes, o son suminis-trados como emulsiones, o en forma de pastaen combinación con agua o líquidos orgánicosinertes, así se minimiza la amenaza de ex-plosión. En cualquier evento, el almacena-miento prolongado de los iniciadores a tem-peraturas elevadas debe ser evitado para pre-venir la descomposición del peróxido.

Adhesivos acrílicos.El metilmetacrilato y los monómeros meta-crilato de alto peso molecular de la familia delos acrílicos son usados como adhesivos libresde solvente para el concreto. Estos adhesivosgeneralmente comparten las mismas carac-terísticas que los adhesivos poliéster. Estosson más comúnmente usados con mezcla deagregado fino para formar un mortero adhe-sivo fluido. La fluidez del mortero puede sercontrolada por la cantidad de agregado aña-dido. El mortero puede ser usado como adhe-sivo para llenar líneas anchas de pega y pro-porcionar un curado adecuado para el servicioen 30 minutos a 2 horas. En la mayoría de loscasos es usado un imprimante compuesto deun monómero metacrilato curado con un pe-róxido orgánico para proporcionar una adhe-rencia mejorada al concreto.

Adhesivos de poliuretano (PU).Los adhesivos de poliuretano están disponi-bles tanto como materiales rígidos como fle-xibles. Cuando se combina con una aminaaromática el uretano forma un polímero rígidosimilar a los adhesivos epóxicos. Cuando estáncombinados con un poliol, forman un elastó-mero. Se ha limitado su uso con concreto de-bido a su baja resistencia de adherencia. Los

tipos flexibles han sido usados en sistemas demembrana y en pega de tabletas de cerámicaal concreto en donde se requiere resistencia alimpacto.

Adhesivos viniléster.Viniléster son los productos de reacción de re-sinas epóxicas con ácidos carboxílicos no sa-turados. Estos materiales reaccionan para darenlaces ya sea por polimerización de la resinaviniléster consigo misma o por co- polimeri-zación con monómeros no- saturados tal comoestireno. Tienen mejor adherencia a substratoshúmedos o mojados que los adhesivos po-liéster.

Factores que influencian laadhesión.Los siguientes factores son importantes en el pro-ceso de adhesión:

Mojado de la superficie (depende de la tensión su-perficial y viscosidad del adhesivo).Preparación o tratamiento de la superficie (mecá-nico y/o químico).Estructura de los materi ales a ser adheridos (adhe-sivo y sustrato/porosidad).Diseño de la junta (área, dirección de esfuerzos).

Preparación o tratamiento de lasuperficie.Como ya se explicó uno de los mecanismos de pegaes la trabazón mecánica del adhesivo en los poros eirregularidades de la superficie. De esta forma enlos estándares de reparación de estructuras deconcreto [6, 7, 8] se especifican los requerimientosde preparación de superficie y los equipos para e-fectuar dic ha preparación. En el documento del ICRIGuía No. 03732 [16], se especifican también losdiferentes perfiles de preparación de superficie y

los equipos recomendados, de acuerdo con el tipode recubrimiento o revestimiento a colocar. Tam-bién se indica cuales métodos producen micro-fisuras en el concreto. Los métodos con menosriesgo de introducción de microfisuras son chorrode arena, chorro de agua o chorro de granalla.

Todas las partes dañadas, sueltas o sin adherir deconcreto existente deben ser removidas primerocon equipos apropiados tales como chorro de agua,bujarda, martillo neumático, u otro equipo apro-piado, después de lo cual la superficie del concretoexistente debe ser preparada para la reparación c onun método tal como chorr o de arena, chorro de aguao chorro de granalla, para remover toda la superficiemicrofisurada resultante del proceso de remoción

inicial. La sección de concreto sometida a remocióndebe quedar con una geometría apropiada, en co-rrosión severa el acero de refuerzo debe ser ex-puesto en su contorno para su adecuado saneadoy/o complemento si se requiere, los bordes del área

a reparar y su superficie deben ser también acon-dicionados para un buen comportamiento de la r e-paración. Estos aspectos están especificados en eldocumento del ICRI Guía No. 03730 [ 15].

Tipos de conexiones adhesivasLas conexiones adhesivas pueden ser divididas entres categorías a saber, estructurales, semiestruc-turales y no estructurales [5]. Un tipo de pega entreconcreto endurecido a endurecido es la unión deelementos prefabricados de concreto o dovelas enla construcción de puentes por segmentos, quepodría clasificarse con una pega o conexión semi-estructural [5]. En este tipo de aplicación se utilizanadhesivos epóxicos y dependiendo del sistemaconstructivo empleado se utilizan adhesivos tipo VIo tipo VII según ASTM C881. Para la pega y sello desegmentos prefabricados con tendones internos yerección segmento- por- segmento cuandopostensionamiento temporal es aplicado se es-

pecifica adhesivo tipo VI ya que se requiere unaganancia muy rápida de resistencias del adhesivo ypara pega y sello de segmentos prefabricados contendones internos cuando no es aplicado posten-sionamiento temporal como en erección luz- por-luz se especifica adhesivo tipo VII ya que se no serequiere una ganancia muy rápida de resistenciasdel adhesivo dado que los segmentos están apo-yados temporalmente en una estructura metálica.En casos críticos, con altos esfuerzos en la pega, serequiere además del adhesivo una conexión m ecá-nica de los elementos a unir.

Durabilidad de sistemas adhesivosCon respecto a la selección del tipo de adhesivo pordurabilidad, el tiempo de vida útil del adhesivo

también es un parámetro importante. Adhesivoscon base epóxica tienen una durabilidad superior a20 años mientras que algunos adhesivos látex tie-nen una durabilidad menor a 20 años, por esto losadhesivos epóxicos son idóneos para aplicacionesestructurales y semi- estructurales y para uso enexteriores, mientras que los adhesivos látex condurabilidad menor a 20 años se usan en aplicacio-nes no estructurales y en interiores [11]. También

en ACI 503.5Rse mencionan los tipos de adhesivoslátex para uso en interiores y exteriores, clasifi-cándolos como tipo I y II [1].

Usos de adhesivosEn la introducción se describieron ya varios usos oaplicaciones de adhesivos en la construcción y reha-bilitación de estructuras. Se observa que los adhe-sivos poliméricos tienen una gran variedad de usosque van desde aplicaciones sencillas no estructuraleshasta aplicaciones mas complejas o delicadas, endonde la especificación del adhesivo es de vital im-portancia para un comportamiento adecuado de launión o pega. En los siguientes capítulos se mencio-nan documentos y estándares que facilitan al dise-ñador la especificación de un adhesivo para una apli-cación determinada e igualmente se presentan losdiferentes tipos de ensayos a adhesivos y la inter-pretación de resultados.

La importancia de la adecuada unión entre dosmateriales, en función de los requerimientos de di-seño, ha motivado el estudio y la publicación desdehace ya décadas de diversos estándares y guías deselección y especificación de materiales de re-

2. Estándares, guías deselección y especificación

de materiales dereparación y construcción

Equipo de inyección de resina epóxica de baja viscosidad.

Inyección de fisuras con resina epóxica en losa de concreto reforzado.

Equipo de inyección de resina de poliuretano elástica.

Superficie de concreto preparada en encami- sado metálico con relleno de concreto de baja retracción y uso de puente de adherencia epóxico.

Equipo de inyección de resina epóxica de alta viscosidad.

Pega de membrana elástica al concreto

con adhesivo epóxico en reparación de juntas.



Adhesivos en la construcción y reparaciónde estructuras de concretoparación y construcción como los siguientes yque contienen los tipos de adhesivos (estruc-turales y no estructurales), sus requerimientosde desempeño de adherencia o su caracteri-zación de adherencia, los requerimientos dedesempeño o caracterización de adherencia delos materiales (concreto o mortero) de repara-ción estructural, no estructural y reforzamiento:

• ACI 503.5R, Guía para la selección de ad-hesivos polímeros con concreto [1].

• ICRI Guía No. 03733, Guía para la seleccióny especificación de materiales para la re-paración de estructuras de concreto [2].

• Estándar Europeo prEN 1504: Productos ysistemas para la protección y reparaciónde estructuras de concreto: Parte 3: Re-paración estructural y no estructural [3].Parte 4: Pega estructural, Parte 5: Inyec-ción de concreto, Parte 6: Productos deanclaje de refuerzo [4].

• Guía del uso estructural de los adhesivos,The Institution of Structural Engineers,United Kingdom [5].

• Especificaciones de adhesivos del FloridaDepartment of Transportation (DOT). Sec-ciones 926, 937,416 [9].

• AASHTO M 235, Especificación paraadhesivos epóxicos.

• Internacional Code Council (ICC) AC308.

Criterios de aceptación de anclajes adhe-ridos pos- instalados en elementos deconcreto [17].

• American National Standard Specifica-tions (ANSI) A- 118.4 Especificacionespara la instalación de enchape cerámicocon mortero cementoso látex [19].

A continuación se describen algunos aspectoscontenidos en el estándar ACI 503.5Rcon res-pecto a la selección de adhesivos estructuralesy no estructurales y en el estándar prEN 1504

TIPOVII. Para su uso como sellante no estructuralen segmentos prefabricados cuando postensio-namiento temporal no es aplicado.

Adhesivos con base en agua (adhesivos látex):Agentes adherentes látex Tipo I (re- emulsionables)son los diseñados para ser usados sin formulaciónadicional y su uso restringido a trabajos en interio-res no sujetos a inmersi ón en agua o alta humedad y

agentes adherentes látex tipo II (no re- emulsio-nables) diseñados para ser usados en forma delechada con cemento hidráulico (según especifica-ciones ASTM C- 1438 y ASTM C- 1439), usual-mente cemento Pórtland y apropiados para aplica-ción en áreas sometidas a alta humedad o inmer-sión en agua y además apropiados para uso en otrasáreas.Ambos tipos I y II son usados generalmente parapega de concreto fresco a endurecido, el tipo II,ocasionalmente, para pega de concreto endurecidoa endurecido. Los tipos de látex usados en adhe-sivos látex tipo I son de acetato de polivinilo (PVA),copolímeros de vinil acetato (VAC), y en adhesivoslátex tipo II son de éster poliacrílico (PAE), copolí-meros de estireno but adieno (SB).

Resistencia de adherencia de adhesivos libresde solventes:La resistencia de una pega adhesiva depende de:A. Adhesión a los materiales del sustrato.B. Resistencia cohesiva del adhesivoC. Grado de cohesión de los materiales del

sustrato.Es muy importante destacar que la pega será tanfuerte como la menor de estas tres resistencias, esdecir falla por el elemento más débil.La condición y la resistencia del concreto en la su-perficie es particularmente importante. Si el agre-gado (piedra) más grande no está expuesto, la capasuperficial es considerablemente más débil que elconcreto bajo la superficie.Las resistencias de adherencia con el concretopueden medirse de tres formas: en tensión directa,en flexión con la línea de pega paralela a la direc-ción de la carga aplicada o en corte. El método deplano inclinado descrito en ASTM C882 es el en-sayo más comúnmente usado. El ensayo a tensióndirecta descrito en ACI 503 R, Apéndice A es útilpara ensayo en campo de uniones.

Resistenci a de adherencia de adhesivos látex:La resistencia de adherencia de los adhesivos látextipo I y tipo II dependerá del látex, del tipo de ce-mento, de la calidad de la superficie endurecida y dela calidad del concreto fresco. Cuando son ensa-yados de acuerdo con el método de plano inclina-do ASTM C 1042, los adhesivos tipo I usualmentedan resistencias de mínimo 2.8 MPa mientras lostipo II dan resistencias de adherencia de mínimo 8.6MPa. (ASTM C1052).

Criterios de selección del adhesivo:Los factores que pueden ser importantes en la es-cogencia de un adhesivo para una aplicación espe-cífica son: Tipo y magnitud de las cargas, condicio-nes durante la aplicación como contaminación de

las superficies, temperatura de las superficies decontacto, humedad de los sustratos, acceso a lassuperficies y las demoras previstas en procesos dereparación. Adhesivos para pega de concreto endurecido aendurecido:Los adhesivos poliméricos son usados frecuente-mente en la construcción para unir secciones oelementos, para pegar entre si concreto fracturadoy para fijar elementos, tales como fachadas a es-tructuras de concreto. En las situaciones más críti-

cas la pega adhesiva es usada en conjunto confijaciones mecánicas, con acero de refuerzo o contendones que cruzan la l ínea de pega.

Espesor de la línea de pega: El espesor r ecomen-dado varía de acuerdo con el tipo de adhesivo. Engeneral la resistencia de una junta no reforzadadisminuye cuando el espesor aumenta.

El efecto de la temperatura sobre el material de pe-ga debe tenerse en cuenta, especialmente si noexiste refuerzo atravesando la pega. Como ejem-

con respecto a los requerimientos de resisten-cia de adherencia de materiales (concreto omortero) de reparación estructural, no estruc-tural y reforzamiento colocados sobre el con-creto existente y a los requerimientos de de-sempeño de adherencia de los adhesivos es-tructurales para pega de platinas metálicas ode FRP, pega de concreto o mortero, inyecci ónde fisuras y anclaje de barras de refuerzo.También se presentan aspectos del ICRI GuíaNo. 03733 y de la sección 926 del DOT de laFlorida. En el capítulo 3 se detallan los tipos deensayos de adherencia y la interpretación delos resultados.

2.1 ACI 503.5R, Guía para la selección de adhesivos poliméricos con concreto[1].

Adhesivos libres de solventes:Los adhesivos libres de solventes curan porpolimerización de resinas monoméricas. Entre

los tipos de adhesivos libres de solventes setienen los adhesivos epóxicos (E), poliéster (P),acrílicos, polisulfuros (PS), poliuretano (PU),siliconas (S).

El estándar ASTM C- 881 clasifi ca los adhe-sivos epóxicos en siete tipos:

TIPOI.Pegas no estructurales de concreto en-durecido a concreto endurecido y otros mate-riales y como ligante en morteros y concretosepóxicos.TIPO II. Pegas no estructurales de concretofresco a concreto endurecido.TIPOIII. Pega de materiales antideslizantes aconcreto endurecido y como ligante en mor-teros y concretos epóxicos usados en super-ficies resistentes a tráfico (o superficies suje-tas a movimientos térmic os o mecánicos).TIPOIV. Pegas estructurales de concreto en-durecido a concreto endurecido y otros mate-riales y como ligante en morteros y concretosepóxicos.TIPOV.Pegas estructur ales de concreto frescoa concreto endurecido.TIPOVI.Para pegar y sellar segmentos prefa-bricados con tendones internos y para procesode tensado por etapas cuando postensiona-miento temporal es aplicado.

Inyección de fisuras con resina de poliuretano en tanque de agua.

Conformación de refuerzo externo CFRPcon impregnación de tela de fibra de carbono y/o pega al concreto con adhesivo epóxico.

Anclaje químico de barras con adhesivo epóxico en losa de concreto.

Construcción de puente segmentado con dovelas prefabricadas, con tendones internos, pega y sello de segmentos con adhesivo epóxico.

Figura 1. Relleno de cavidadesdel concreto, en el sitio del sellointerno elastomérico, con resinade poliuretano, acrílica o epóxica,a través de ductos preinstalados.




REQUERIMIENTOS DE DESEMPEÑO DE ADHESIVOS

RESISTENCIA ENPRUEB ASDEADHERENCIA

ASTMC882 RESISTENCIA AL AGUA RESISTENCIA A LA

TEMPERATURA Condiciones para el uso de

adhesivos Sobre 2000 psi

(13.8 MPa) Por debajo 2000 psi

(13.8 MPa) Humedad Sumergido Por debajo 0 °C Sobre

49 °C Concreto plástico aconcreto curado

E E, A, SB, PA

E, A, SB, PA Concreto curado a

concreto curado E, P, M E, P, M, PP, S E

Concreto fisurado E, P, M E, P, M E Concreto curado a otros materiales con similar CETy ME E, P, M E, P, M, PP

S E, P, M E, P, M Concreto curado a otros materiales con disímiles CET y ME E, PP E, PP, S E, PP E, PP E, PP E, PP Anclajes E, P, M E, P, M E, P, M E, P, M

E

E, P, M,

PP

E, P, M

E, M

E, P, M

E, PAE, SB

VAE

E, P, M, PP

PP

E, P, M

E, P, M

E, P, M

E, SB, PVA

PAE, VAC

E, P, M, PP

S

E, P, M, SB

PAE

(incluido durabilidad), y seguridad de los pro-ductos y sistemas usados para la reparaciónestructural y no estructural de estructuras deconcreto.

Agente de pega:Componente de un sistema de reparación u-sado para ayudar a la adherencia de un mor-tero o concreto de reparación a un sustrato deconcreto, con el propósito de lograr una pegapermanente, que no sea afectada, en servicio,por la humedad y por álcalis fuertes.

Requerimientos de desempeño deproductos de reparación:Los métodos de reparación contemplados eneste estándar y que están relacionadas con lacolocación de concreto nuevo o mortero, seclasifican como sigue:Método 3.1: Restauración de concreto con a-

plicación manual de morteroMétodo 3.2: Restauración de concreto convaciado de concretoMétodo 3.3: Restauración de concreto conconcreto o mortero proyectadoMétodo 4.4:Reforzamiento estructural con a-dición de concreto o morteroMétodo 7.1: Incremento del recubrimiento conconcreto o mortero cementoso adicionalMétodo 7.2: Reemplazo de concreto conta-minado o carbonatado

En la tabla 3 del estándar se muestran los re-querimientos de desempeño para los produc-tos de reparación estructural y no estructuralusados en los métodos 3, 4 y 7. El fabricantedebe efectuar ensayos de desempeño a los

productos de reparación y el producto debe cumplircon los requerimientos establecidos.

En la tabla 3 se muestran los requerimientos dedesempeño incluidos los requerimientos de ad-herencia (pega adhesiva) que debe cumplir el ma-terial de reparación colocado sobre concreto anti-guo, según el ensayo EN 1542, adherencia portracción directa. Para reparación no estructural elvalor mínimo es de 0.8 MPa y para reparación es-tructural es de 1.5 MPa para concreto o mortero dereparación clase R3 y de 2.0 MPa para concreto omortero de reparación clase R4. Las caracterís-

ticas de retracción, expansión y compatibilidad tér-mica también se evalúan con requerimientos deadherencia.

En el estándar EN 1504- 4 se especifican los re-querimientos de identificación, desempeño (in-cluido durabilidad) y seguridad de los agentes deadherencia estructurales usados para la pega es-tructural de materiales de reforzamiento tales comoconcreto o mortero endurecido o fresco adherido(Tabla 3.2) y para refuerzo de platina adherida,metálica o FRP(Tabla 3.1). También se especificanlos requerimientos de resistencia a temperaturamínima del adhesivo a través de la temperatura detransición vítrea (Tg), que debe ser mayor o igual a

0 045 Co 20 Cpor encima de la máxima temperaturaambiente de servicio, la que sea mayor.

plos de adhesivos epóxicos para pega de con-creto endurecido a endurecido según ASTM C-881 están los tipos I para aplicaciones no es-tructurales y tipos IV, VI, VII para aplicacionesestructurales.

El requerimiento mínimo de resistencia de ad-herencia para los adhesivos epoxicos no es-tructurales tipo I y estructurales IVes el mismode 10 MPa, y de 7 MPa para los tipos VI y VII, ladiferencia radica entre otros en su temperaturade servicio admisible que debe ser mas altapara los adhesivos estructurales. Según ASTMC- 881 la temperatura de deflexión mínima(HDT) de los adhesivos epóxicos estructurales

0debe ser de 50C.

Adhesivos para pega de concreto fresco aendurecido:Adhesivos poliméricos proporcionan una mejoradherencia entre concreto fresco o plástico yconcreto endurecido, que aquella obtenidaconfiando en el mismo cemento o en una le-chada cementosa, ya que los adhesivos poli-méricos se contraen menos que la pasta decemento en el curado y toleran un rango másamplio de condiciones de humedad en el con-creto plástico y en el sustrato endurecido.

El uso primario de t odos los adhesivos con baseen agua (adhesivos látex) con el concreto esadherir concreto fresco a concreto endurecido.Los únicos adhesivos libres de solventes usa-dos para pegar concreto fresco a concreto en-durecido son los adhesivos epóxicos porque, adiferencia de otros adhesivos libres de solven-tes, pueden ser formulados para curar y adheriren presencia de agua.

Espesor de la línea de pega: Las superf icies ru-gosas tienen una mayor área superficial que laslisas. Para adhesivos epóxicos los rendimientos

2varían entre 0.61 y 2.45 m /l. El máximo es-pesor de la línea de pega de adhesivos látexdepende de su viscosidad.

Consideraciones importantes de la resistenciade adherencia: Los adhesivos epóxicos pro-porcionan una mayor resistencia de adherenciaque los adhesivos con base en agua (adhesivos

látex). Como ejemplo la norma ASTM C881 re-quiere para pega de concreto fresco a concretoendurecido una resistencia de adherencia mí-nima en plano inclinado de 10.3 MPa para unadhesivo epóxico (tipo II para aplicaciones noestructurales y Vpara aplicaciones estructu-rales), mientras que la norma ASTM C1059para pega de concreto fresco a endurecido es-tipula una resistencia mínima de 2.8 MPa paraadhesivos látex tipo I y 8.6 MPa para adhesivoslátex tipo II.

Abreviaciones: E: EpóxicoP: PoliésterM: Monómero de metilmetacrilatoPP: Polifulsuro y PoliuretanoS: SiliconaPAE: Látex acrílico

SB: Látex estireno butadienoPVA: Látex acetato de poliviniloVAC: Látex copolímero de vinil acetatoCET: Coheficiente de expansión térmicaME: Módulo de elasticidad

Norequerido1)

o

Estructural NoEstructural

ItemNo.

Característicadedesempeño

SustratoReferencia (EN1766)

Cl ase R4 Clase R3 Clase R2 ClaseR1

Resistenciaalacompresión

Ninguno

EN12190 ⇓45 MPa

⇓25 MPa

⇓15 MPa ⇓10 MPa

ContenidodeIon

Cloruro

Ninguno

prEN1015- 17

⇓ 0,05%

⇓ 0,05%

Pegaadhesiva

MC(0,45)

EN1542

⇓2,0 MPa

⇓1,5 MPa

⇓0,8MPa

Resistenciaadherencialuego del ensayo3)4)Retracción restringida

expansión5)6)

MC(0,45)

prEN1217-4

⇓2,0 MPa

⇓1,5 MPa

⇓0,8 MPa

NingúnRequerimiento

ResistenciaalaCarbonatación

Ninguno

prEN13295

(MC(0,45))

dk ⇓ ConcretoControl

(MC(0,45)) (MC(0,45))

M ód ul o de e la st ic id ad Ni ng un o p rEN 1 34 12 ⇓20 GPa ⇓15 GPa Norequerido

Resistenciaadherencia luego50 ciclos3)4)CompatibilidadTérmica2)

Parte1, Cong.-Desc.

MC(0,45)

prEN13687-1

⇓2,0 MPa

⇓1,5 MPa

⇓0,8 MPa

Resistenciaadherencialuego50 ciclos 3)4)CompatibilidadTérmica2) Parte

2,Borrasca

MC(0,45)

prEN13687-2

⇓2,0 MPa

⇓1,5 MPa

⇓0,8 MPa

Resistenciaadherencialuego50 ciclos 3)4)CompatibilidadTérmica2) Parte

4,Ciclos secado

MC(0,45)

prEN13687-4

⇓2,0 MPa

⇓1,5 MPa

⇓0,8 MPa

Nofisuras oDelaminaciónluegode50

ciclos4)

Resistenciaaldeslizamiento

Ninguno

prEN13036-4

Deacuerdo con regulacionesnacionales

Deacuerdo con regulacionesnacionales

Coeficientedeexpansión térmica6) Ninguno EN 1770

Norequerido si ensayos 7, 8 o9 son hechos, delo contrario

valor declarado

Norequerido si ensayos 7, 8 o9 son hechos, delo contrario

valor declarado

Absorción capilar Ni ng un o p rEN 13 05 7 ⇓ 0,5kg.m-2 .hora-0,5

⇓ 0,5

kg.m-2 .hora-0,5

Requerimient

dk ⇓ConcretoControl

dk ⇓ConcretoControl

MétododeEnsayo

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

Tabla Guía Rápida de Referencia, ACI 503.5R: Tabla 3: EN 1504- 3 Requerimientos de desempeño para materiales de reparaciónestructural y no estructural usados en los métodos 3, 4 y 7.

Notas detabla 3, prEN1504- 3:

1) No apropiado para la protección a la carbonatación a menos que el sistema de reparación incluya un sistema de protecciónsuperficial con probada protección contra carbonatación (ver prEN1504-2).

2) Escogencia del método depende de las condiciones de exposición. Cuando un producto satisface Parte 1 este es aliviado desatisfacer Parte 2 y Parte 4.

3) Valor promedio con ningún valor aislado menor que 75% del requerimiento mínimo.4) Máximo ancho de fisura promedio permisible 0,05mm con ninguna fisura 0,1mm y ninguna delaminación.5) No requerido para principio de reparación 3.3.6) No es requerido si es ejecutado ciclo térmico.

⇓ ⇓

Tabla 3.1, EN1504-4 Requerimientos de desempeño del puente de adherencia para refuerzode platina adherida (tabla mostrada parcialmente).

Item No.Característica dedesempeño

Concreto omortero dereferencia

Método deensayo Requerimientos

6 Temperatura detransici n vítreaó

EN12614-

13 Adherenci a - EN12188Nota: El métododeensayo puede quetenga que ser variadopara platinas diferen-tes a acero

La resistencia a tensión soportada por la junta adheridaen un ensayo de adherencia a tensión no debe ser

2menor que 14 N/mm .La resistencia a cortante en plano inclinado de prismascon junta biselada ensayados a compresión a varios

2ángulos Ono debe ser menor que los valores O N/mmo

tabulados abajo.2O O (N/mm)o

o50 50o60 60o70 70

o o>45C o 20C por encima de la máxima temperaturaambiente en servicio, la que sea mayor

3 Resistencia acortante

EN12188-2> 12 N/mm

El requerimiento mínimo de resist encia de ad-herencia para los adhesivos epóxicos no es-tructurales tipo II y estructurales Ves el mismo(10 MPa), la diferencia radica entre otros en sutemperatura de servicio admisible que debeser más alta para los adhesivos estructurales.Según ASTM C- 881 la temperatura de defle-xión mínima (HDT) de los adhesivos epóxicos

oestructurales debe ser de 50C.

Uso de la Guía Rápida de Referencia,Precauciones: (ACI 503.5R)Cuando se lista un tipo particular de adhesivocomo idóneo para un requerimiento de adhe-rencia esto indica cuales de los productos ad-hesivos de ese tipo cumplen los requerimien-tos mínimos. Esto no significa que todos cum-plan con los requerimientos de aplicación odesempeño en obra.El objetivo de la tabla es guiar al diseñador a un

tipo de adhesivo generalmente apropiado, pe-ro el diseñador debe verificar que el productoadhesivo específico cumple con los requeri-mientos de desempeño y aplicación para cadaproyecto y uso en particular.

2.2 Estándar Europeo prEN1504:

Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de concreto: Parte 3: Reparación estructural y no estructural [ 3], Parte 4: Pega estructural [ 4],Parte 5: Inyección de concreto [4], Parte 6: Anclaje de varil las de refuerzo de acero [4].

En el estándar EN 1504- 3 se especifican losrequerimientos de identificación, desempeño

En el estándar EN 1504- 5 se especifican los re-querimientos de identificación, desempeño (inclui-do durabilidad), y seguridad de los productos a serusados para inyección de fisuras de estructuras deconcreto reforzado.

En el estándar EN 1504- 6 Tabla 3 se especificanlos requerimientos de identificación, desempeño(incluido durabilidad), y seguridad de los productosa ser usados para el anclaje de barras de acero de

refuerzo como es usado para reforzamiento es-tructural para asegurar la continuidad de estruc-turas de concreto reforzado. Están incluidos losadhesivos tipo PChechos con base en polímeros oresinas sintéticas y los adhesivos con basecementosa. 2.3 ICRI Guía No. 03733, Guía para la selec- ción y especificación de materiales para la re-

paración de estructuras de concreto [2].

Resistencia de adherencia:En la mayoría de los casos, una buena adherenciaentre la reparación y el sustrato de concreto exis-tente es un requerimiento primario para una re-paración exitosa. Un sustrato adecuadamente pre-parado proporcionara casi siempre suficiente re-sistencia de adherencia. Ejemplos de falla de ad-herencia entre materiales de reparación y una su-perficie de concreto preparada adecuadamente escausada frecuentemente por deformaciones tér-micas diferenciales o r etracción de secado y no sonresultado de resistencias de adherencia inade-cuadas.La adherencia esta mejor especificada como unrequerimiento de preparación de superficie. Losmétodos de ensayo descritos adelante son mayor-mente validos cuando son usados en conjunto conpreparación de superficie, técnicas de aplicación ysustrato de la reparación real o una similar. De losmétodos descritos, la tensión directa es el únicométodo que puede proporcionar datos de resis-tencia en sitio.

Resistencia de adherencia - Tensión direct a:Medida de la adherencia a tensión o de la resis-tencia a tensión de reparaciones superficiales o re-cubrimientos. Equipos de ensayo de tensión uní-axial pueden ser usados para ejecutar tanto ensa-yos de laboratorio como de campo.Método de ensayo: ACI 503R, Uso de c ompuestosepóxicos con concreto, Apéndice A.Requerimiento mínimo: ICRI Guía No. 03733 reco-mienda que los materiales de reparación desa-rrollen una resistencia de adherencia a traccióndirecta de mínimo 0,7 MPa. Límite sujeto a revisarde acuerdo con las condiciones reales del concr eto.




Item No.Característica dedesempeño

Concreto omortero dereferencia

Método deensayo

Requerimientos

1 4a Adher en ci a EN1766MC(0.40)

EN12636 Para concreto endurecido- a- concretoendurecido, el ensayo de adherencia enflexión debe resultar en fractura en elconcreto.

Para concreto fresco- a- concretoendurecido, el ensayo de adherencia entensión debe resultar en fractura en elconcreto.

14b Adherencia (m todode ensayo alternativo)

é EN1766MC(0.40)

MC(0.40)Ó

El ensayo de plano inclinado debe resultaren fractura en el concreto.

EN12615

Tabla 3.2, EN1504- 4 Requerimientos de desempeño del puente de adherenciapara concreto o mortero adherido (tabla mostrada parcialmente).

7 Tem per at ur a detransici n de vidrioó

EN12614-o o>45 Co 20 Cpor encima de la máxima

temperatura ambiente en servicio, la quesea mayor

3 Resistencia acortante

EN12615-2> N/mm6

Propiedad Método de ensayo Requerimientos

(3) Temperatura de transición1)vítrea

EN12614 o o45 Co 20 Cpor encima de la máximatemperatura ambiente en servicio, laque sea mayor

Tabla 3, EN1504- 6 Requerimientos de desempeño para productos de anclaje

(2) Contenido de ión cloruro EN 1015- 1 7 0.05%

(1) Extracción PrEN1881 < 0. N/mm a una carga de 75 KN6

(4) Fluencia plástica bajo carga1)de tensión

PrEN1544 <Desplazamiento 0.6 mm después decarga continua de 50 KNd espués de3 meses

DOT Florida 937- 3 Requerimientos mínimos de desempeño adhesivos tipo J (Ensayos FM 5- 568)

Resistencia de adherencia uniforme

Tipo V Tipo HV Tipo HSHV2,290 psi [15.8 Mpa]1,680 psi [11.6 Mpa]

2,290 psi [15.8 Mpa]No aplica

1,710 psi [11.8 Mpa]1,080 psi [7.5 Mpa]

2,290 psi [15.8 Mpa]1,680 psi [11.6 Mpa]

2,290 psi [15.8 Mpa]2,060 psi [14.2 Mpa]1,710 psi [11.8 Mpa]1,080 psi [ 7.5 Mpa]

Tensión ConfinadaInstalación Hueco Húmedo

Temperatura ElevadaOrientación HorizontalCurado a Corto PlazoResistencia de Adherencia Especificada

3,060 psi [21.1 Mpa]1,830 psi [12.6 Mpa]

3,060 psi [21.1 Mpa]2,060 psi [14.2 Mpa]1,710 psi [11.8 Mpa]1,830 psi [12.6 Mpa]

1) Sólo para productos PC(Con baseen resinas sint éticas)

Muchos especificadores están requiriendo re-sistencias de adherencia entre 0,87 MPa y 1,2MPa. El valor mínimo de 0,7 Mpa ha sido se-leccionado ya que la experiencia de campo hamostrado repetidas veces que cualquier valormas bajo es una clara indicación de seriosproblemas que requerirán una consideracióncuidadosa.Comentario: El ensayo de tensión directa es unmétodo muy importante para especificar. Ex-

celente técnica para evaluar materiales, sus-trato y técnicas de colocación.

Resistencia de adherencia- Cortantedirecto:Medida de la resistencia a cortante de la pegaentre el material de reparación y el sustrato.Núcleos para ensayo deben ser removidos delcampo o preparados en laboratorio.Método de ensayo: Michigan DOT Adherencia acortante

Requerimiento mínimo: (ver comentario)Comentario: Valores de resistencia de adhe-rencia altamente dependientes de la resisten-cia del sustrato y de los métodos de prepara-ción de superficie. Si esta especificada lamedida de resistencia a tensión en el sistemade reparación puede ser redundante especi-ficar además requerimientos de adherencia acorte directo.

Resistenci a de adherencia - Planoinclinado:Resistencia de adherencia determinada con elensayo de plano inclinado es mas frecuente-mente reportada por los fabricantes delmaterial.Métodos de ensayo: ASTM C882, Resistenciade adherencia de sistemas de resina epóxicausados con concreto.ASTM C1042, Resistencia de adherencia desistemas látex usados con concreto.AASHTOT 237, Ensayos de adhesivos de re-sina epóxica.Requerimiento mínim o: (ver comentario)Comentario: Las resistencias de adherenciadeterminadas con los ensayos de plano incli-nado son altamente dependientes de la resis-

tencia a la compresión de la porción de sus-trato del cilindro de ensayo. Por lo tanto resis-tencias de adherencia con plano inclinado tie-nen pequeño o ningún valor en comparaciónde materiales alternativos a menos que losensayos fueran hechos con sustratos de igualresistencia. Ensayos de materiales de repara-ción seleccionados revelaron una pobre co-rrelación entre las resistencias determinadascon el método del plano inclinado y de tensióndirecta.

2.4 DOT Florida, Secciones 926 y 937 [ 9].

En la sección 926 se clasifican los adhesivosepóxicos en diferentes tipos, Tipo A hasta TipoP, de acuerdo con su uso. Tipo A es para pegade concreto fresco a endurecido, Tipo B parapega de concreto endurecido a endurecido,Tipo J para instalación o anclaje de pernos ybarras en el concreto. En esta sección tambiénse dan las especificaciones o requerimientosde desempeño (huella) que deben cumplir losadhesivos. Para los adhesivos tipo J l as espe-cificaciones se encuentran en la sección 937-3, evaluadas mediante ensayos de laboratorioconfinados (tensión, hueco húmedo, tempe-ratura, orientación, curado) y no confinados(resistencia de adherencia especificada) paraadhesivos tipo V(aplicaci ón vertical), tipo HV

(horizontal y vertical) y tipo HSHV(alta resis-tencia horizontal y vertical). Los ensayos decampo están especificados en la sección 416(ver capitulo 3).

En general todas las uniones, con o sin agenteadherente, con una preparación adecuada dela superficie registran un cierto grado de ad-herencia o en otras palabras se obtiene algúnnivel de pega entre los elementos a unir, sinembargo la calidad de la pega, representadaentre otros por su resistencia de adherencia,no es igual en todos los casos. Existen dife-rencias de resistencia en las pruebas entre unapega con adhesivo y una sin adhesivo, gene-

ralmente es menor en este último caso. Tam-bién existe diferencia de resistencia de adhe-rencia entre diferentes tipos de adhesivos, porejemplo hay diferencia de resistencia de ad-herencia entre adhesivos sin solventes como elepóxico y los adhesivos látex con base agua,siendo menor la de estos últimos. Más aúnexiste diferencia de resistencia entre adhe-sivos de la misma base como entre los adhe-sivos látex tipo I y los adhesivos látex tipo II,teniendo menor resistencia los de tipo I [1] .

Tipos de ensayos de adherencia.En cuanto a los requerimientos mínimos deresistencia de adherencia y la forma de me-dirla, existen también diversos criterios. Exis-ten dos tipos de ensayos de adherencia, en-

3. Ensayos deadherencia

sayos de tensión directa y ensayos de plano in-clinado. Los objetivos de los ensayos de adhe-rencia son tres: (1) verifi cación de la calidad del so-porte previa a la aplicación de un revestimiento,una reparación o un reforzamiento; (2) verificaciónde la calidad de adherencia de un revestimiento,

reparación o reforzamiento ya colocado sobre elsustrato; (3) verificación de la calidad del adhesivo,caracterización o huella digital del adhesivo.

Los ensayos de tensión directa pueden ser usadospara determinar alguno de los tres objetivos o lostres, mient ras que el ensayo de plano inclinado solosirve para determinar el tercer objetivo. Para ensa-yos de adhesivos en anclajes químicos ver des-cripción más adelante. El ensayo ASTM C1583 sir -ve para determinar los tres objetivos. Para pega deconcreto fresco a endurecido existen criterios deresistencia mínima de adherencia con base en laresistencia en plano inclinado, según la ASTM C881 para pegas con adhesivos epóxicos y ASTM C1059 para pegas con adhesivos látex.

ENSAYOSDETENSIÓNDIRECTA(Objetivos 1,2,3):ASTM C1583 (adhesivos general, 1,2,3)

ASTM C1404 (adhesivos general, 3)ACI 503R(reparación epóxica, 1,2)EN 1542 (reparación cementosa, 2)EN 12636 (Adhesivos estructurales con base enpolímeros, pega de concreto o mortero, 3)EN 12188 (Adhesivos estructurales con base enpolímeros, pega de platinas, 3)

ENSAYOSDEPLANOINCLINADO(Objetivo 3):ASTM C882 (adhesivos epóxicos)ASTM C1042 (adhesivos látex)EN 12615 (Adhesivos estructurales con base enpolímeros, pega de concreto o mortero)EN 12188 (Adhesivos estructurales con base enpolímeros, pega de platinas)DOT Florida Sección 926 (adhesivos epóxicos)

Construcción de puente segmentado con dovelas prefabricadas, con tendones internos, pega y sello de segmentos con adhesivo epóxico.

Proceso de elaboración de probeta para ensayo de adherencia de plano inclinado, pega de concreto fresco a endurecido con adhesivo epóxico.




> 2hef-

Celda de carga

Cilindro de carga

Soporte

Mordaza

Elemento deconcreto

del ensayo

Transductor dedesplazamiento

Anclaje químico

> 2hef

Celda de carga

Cilindro de carga

Soporte

Transductor dedesplazamiento

Elementode concretodel ensayo

Anclaje químico

Platinade acero

do

do+ 4 mm

Mordaza

De estos métodos el de tensión directa es elúnico método que puede proporcionar datos deresistencia de adherencia en campo y puedeser usado también en laboratorio [2]. Aunquelos esfuerzos del ensayo nunca son verda-deramente representativos a aquellos en la junta adhesiva ellos dan una buena indicacióndel comportamiento esperado [5]. Las resis-tencias determinadas con los ensayos de planoinclinado son altamente dependientes de laresistencia a la compresión de la porción desustrato del cilindro de ensayo; por lo tantoresistencias con plano inclinado tienen muypoco o ningún valor en comparación con en-sayos alternativos, a menos que los ensayossean hechos con sustratos de igual resisten-cia; existe una pobre correlación entre las re-sistencias determinadas con el método delplano inclinado y de tensión directa [2]. Inclu-sive otros parámetros como la cohesión delsustrato, la rugosidad del sustr ato que esta re-lacionada con el método de preparación desuperficie, el tipo y tamaño del agregado influ-yen en el comportamiento de la unión [10].

Los ensayos pueden tener diferentes objetivoscomo son evaluar la calidad de un sustratoexistente, evaluar la preparación de superficiede un sustrato, evaluar la adherencia entre unconcreto o mortero de reparación estructural o

no estructural nuevo o adicionado al concretoantiguo ya sea en obra o en laboratorio comocaracterización del material de reparación,evaluar o caracterizar en laboratorio al adhe-sivo que será empleado para pega estructuralde materiales de reforzamiento tales comoconcreto o mortero endurecido o fresco, re-fuerzo de platina metálica o FRP, evaluar ocaracterizar en laboratorio al adhesivo que se-rá empleado para pegas no estructurales comomorteros de acabado.

En adhesivos poliméricos utilizados en anclajes químicos existen dos tipos de ensayos he-chos al perno o barra anclada: ensayos res-tringidos o confinados y ensayos no restrin-gidos o no confinados, a tensión y cortante(ASTM E- 488, ASTM E- 1512, EN1881, EOTAETAG001 Parte 5). El ensayo no confinado sir-ve para la verificación de la calidad del ad-

hesivo, caracterización o huella digital del ad-hesivo y el ensayo no confinado para hallar lacapacidad de carga del sistema de anclaje (fi-gura 2). Las especificaciones de ensayos de campo seencuentran en la Sección 416 del DOT de laFlorida [9]. También se encuentran en el es-tándar AC308 del ICC- ES [17], sección 14.4.4,allí se especifica que la carga debe ser apli-cada como en ensayos de tensión confinados(para no dañar el concreto que circunda labarra) y la carga no debe exceder el 50 % de lacarga última esperada basada en la resis-tencia de adherencia del adhesivo, ni el 80 %de la resistencia a fluencia del anclaje. Elensayo de campo no tiene el objetivo de ca-

racterizar el adhesivo (huella digital) sino verificar laadecuada instalación del sistema de anclaje.

Los ensayos y especificaciones de adhesivos látexusados en pega de cerámica o enchapes están es-pecificados en la norma ANSI A- 118.4 [19] . Losensayos son tiempo abierto, tiempo de fraguadoGillmore, resistencia a cortante y a compresión.

Evaluación de resultados de ensayos deadherencia.Existen estándares que especifican los requeri-mientos mínimos de adherencia que se debencumplir para las aplicaciones anteriormente men-cionadas y los métodos de ensayo a emplear, comoplano inclinado y/o de tensión directa. A continua-ción se presentan tablas con un resumen de algu-nos estándares de Estado Unidos de Norteamérica yeuropeos mencionados anteriormente [1, 2, 3, 4, 9]

con datos de las especificaciones, tipo de adhesi-vos, material a unir, métodos de ensayo y requeri-mientos mínimos de resistencia de adherencia.

Aunque con ambos tipos de ensayos (plano incli-nado y ensayo a tensión) un adhesivo puede cumplircon los requerimientos de las normas, estas puedeninterpretar los resultados de manera diferente, yasea en forma cualitativa y/o cuantitativa. Por ejem-plo para la caracterización de adhesivos usadospara pega de concreto el estándar EN 1504- 4 eva-lúa la adherencia de forma cualitativa para ambosmétodos de ensayo, requiriendo que la falla sea delconcreto y no se dan valores de esfuerzos mínimosa cumplir. En el DOT Florida, sección 926 la inter-pretación del ensayo de plano inclinado escualitativa.

Tabla: Evaluación del requerimiento de desempeño de adherencia de adhesivo estructural ono estructural con el método de plano inclinado. Pega de concreto, mortero, platinasmetálicas o FRP.

ASTM C 1059 (látexTipo I/concreto fresco, ASTM C-1042)ASTM C 1059 (látexTipo II/ concreto fresco, ASTM C-1042)

EN 1504-4 (cortante/concreto o mortero, EN 12615)

EN 1504-4 (adherencia/concreto o mortero, EN 12615)

EN 1504-4 (cortante/pl atinas metálicaso FRP, EN 12188)

EN 1504-4 (adherencia/platinasmetálicaso FRP, EN 12188)

ASTM C 881(epoxicoTipo I a Tipo V/concreto, ASTM C -882)ASTM C 881(epoxicoTipo VI, VII/ concreto, ASTM C-882)

DOT FLORIDA (epóxico tipo A y B/concreto, Sección 926 -3)

EnsayoEspecificación

2.88.6

6.0Falla concreto

12.050o /50;60o /60;70o /70

>10.07.0

fc compuesto/fc min>0.9

-

>-

>-

>-

>-

>-

Resistencia deAdherencia (MPa)

Plano Inclinado(Método de Ensayo)

Falla concreto14.0

EN 1504-4 (adherencia/concreto o mortero, EN 12636)

EN 1504-4 (adherencia/platinas metálicas o FRP, EN 12188)

Ensayo Tensión DirectaEspecificación (Método de Ensayo)


>-

Tabla: Evaluación del requerimiento de desempeño de adherencia de adhesivo estructuralcon el método de tensión directa. Pega de concreto, mortero, platinas metálicas o FRP

Tabla: Evaluación del requerimiento de desempeño de adherencia del materialde reparación estructural o no estructural con el método de tensión directa.Adición de concreto o mortero.

0.8

1.5

2.0

EN 1 5 04 - 3 ( n o e st ru ct ur al R 1 y R 2, EN 1 54 2)

EN 1504 -3 (Reparación estructural R3, EN 1542)

EN 1504-3 ( estructuralR4, EN 1542)

0.7ICRI Guía No. 03733 (ACI 503R)


Ensayo Tensión DirectaEspecifi cación ( Método de Ensayo)

>-

>-

>-

>-

Reparación

Reparación

Ensayo de adherencia de plano inclinado, pega concreto endurecido a endurecido con adhesivo epóxico.

Ensayo de adherencia a tensión directa, pega de concreto fresco a endurecido con adhesivo epóxico.

Fig 2. Ensayos no confinados (no restringidos) y confinados (restringidos) a tensión de anclajes químicos (EOTA- ETAGNo. 001, Parte 5 [ 18]; ICCAC 308 [17] ).



Adhesivos en la construcción y reparaciónde estructuras de concretoLa relación entre la resistencia a la compresióndel cilindro compuesto y la menor de las resis-tencias de cada segmento de cilindro debe sermínimo de 0.9 Mpa.

En la tabla siguiente se presentan los resulta-dos de ensayos de adherencia de un adhesivoepóxico utilizado para la pega de concretofresco a concreto endurecido, comparado conun testigo sin adherente utili zando el método deensayo ASTM C- 1404 modific ado. El modo defalla con adhesivo fue fractura en el concretocon el ensayo de adherencia a tensión directa.De los resultados se observa que con el uso deladhesivo la resistencia de adherencia aumentóconsiderablemente. Si bien se puede pensarque sin el puente de adherencia se cumpliría elrequerimiento de resistencia de adherenciamínimo, no hay que olvidar que los requeri-mientos de las normas son valores mínimos yademás los ensayos son hechos en condicio-nes de laboratorio, es decir condiciones idea-les de preparación de superficie y de coloca-ción del nuevo material, condiciones que en laobra frecuentemente son difíciles de lograr. Porotra parte en la práctica la junta esta sometidamuy seguramente a una combinación de es-fuerzos que puede hacer que la unión se veasobre esforzada y en este caso el adherenteayuda a aumentar la resistencia de la pega.

Existen diversas guías de diseño de reparacióny construcción de estructuras como las si-guientes:• Manual de Ingeniería EM 1110-2- 2002,

Evaluación y reparación de estructuras deconcreto. U.S. Army Corps of Engineers [6].

• Especificaciones estándar para reparaciónde concreto M- 47, United States Depar-tment of the Interior Bureau of Recla-mation- USBR[7].

• Evaluación de técnicas de reparación con-vencionales para puentes de concreto, WP10510847, Center for Infrastructure andConstructed Facilities,Department of OceanEngineering, Florida Atlantic University [8].

• Especificaciones de construcción de fun-daciones de estructuras del Florida De-partment of Transportation (DOT). Sección455 [9].

4. Guías de diseño dereparación y

Construcción deestructuras de concreto

• AC308 Criterios de aceptación para an-clajes adheridos post- instalados en ele-mentos de concreto. International CodeCouncil Evaluation Service [17] .

En estas guías están descritas las técnicas dereparación y construcción y se indican los ca-sos en los cuales se recomienda el uso deadhesivos y los tipos en las uniones de con-creto fresco a endurecido y de concreto endu-recido a endurecido. También se dan reco-mendaciones para la preparación de super-ficie. En el documento del ICRI Guía No. 03732y No. 03730 [15,16], se especifican tambiénlos diferentes métodos de preparación de su-perficie y l os equipos recomendados.

Adicionalmente a los estándares y guías hoy endía existe además una extensa documentaciónrelacionada con el uso de adhesivos polímerosen la construcción [10, 11, 12] y de reparación[13, 14] que ofrecen gran ayudan para el co-nocimiento de esta tecnología y a que esta seausada con confianza y seguridad. Todo esto porsupuesto debe estar soportado por empresasfabricantes de adhesivos que ofrezcan la ca-lidad requerida y personal calificado para laaplicación de los productos.

Para el caso de reparaciones con concreto lan-zado o proyectado, normalmente no se requie-ren agentes o puentes de adherencia, sin em-bargo si se requieren se pueden colocar [14] .

En el ACI 302.1R- 96 se encuentra lo referente aluso de adhesivos para pisos de concreto. En el ACI546.Rse encuentra lo referente al tipo de adhesivosa usar para pega entre concreto nuevo y antiguo enreparación. En el AC308 [17] y en el EOTA ETAG001Parte 5 [18] además de especificaciones de ensayose dan los lineamientos de diseño de anclajes quí-micos tanto en concreto con fisuras como sinfisuras.

Se puede observar en diferentes documentos [1, 2,3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] que existe diversidad de criterios,unos cualitativos otros cuantitativos, referentes aluso o especificación de adhesivos para pega en es-tructuras de concreto ya sea para pega de concretofresco a endurecido o para pega de concreto endu-recido a endurecido u otras aplicaci ones.

Sin embargo un aspecto común es que el uso oespecificación de un agente adherente o puente deadherencia dependerá de ciertos factores tales co-mo: la importancia de la unión que está relacio-nada con su comportamiento estructural o no es-tructural (cargas estáticas, dinámicas), durabili-dad del elemento que está relacionada con la con-

dición ambiental de servicio de la estr uctura (agen-tes agresivos externos, concretos alcalinos, tem-peratura), factores constructivos que están relacio-nados con el tamaño del área y los espesores deconcreto a recuperar o reforzar, humedad del sus-trato, acceso al área de pega, geometría del ár ea depega.

En general es recomendable al estudiar una uniónentre concretos seguir el siguiente procedimiento:

• De acuerdo con el requerimiento deseado de launión está definida una calidad de pega espe-cífica, que esta determinada por la resistenciade adherencia, sin olvidar que existen más pa-rámetros.

• Una vez definida la calidad requerida se analizasi el requerimiento se cumple sin la ayuda o conla ayuda de un agente adhesivo y en este caso sedebe determinar que tipo de adhesivo cumpledicho requerimiento. En caso necesario preverademás conectores.

Recordar que: • En general, el uso de un puente de adherencia

produce beneficios adicionales que una pegasimple sin adhesivo no puede ofrecer.

• Por ejemplo una pega deficiente permitirá encondiciones de servicio el paso de humedad y desustancias por la junta abierta que pueden cau-sar corrosión del refuerzo.

• Un adhesivo polimérico proporciona mejor ad-herencia que una lechada de cemento ya que el

5. Resumen yrecomendaciones

adhesivo polimérico se contrae menos y toleraun rango más amplio de condiciones de hu-medad.

• Los adhesivos epóxicos proporcionan una ma-yor resistencia de adherencia que los adhesivoslátex.

• Un adhesivo epóxico admite un rango más am-plio de humedad del sustrato y mayor durabi-lidad de la pega.

• Para calificar el sustrato, la calidad de una pegay el adhesivo (huella) existen ensayos univer-salmente avalados (tensión directa, planoinclinado).

• Los estándares de reparación establecen losrequerimientos mínimos de adherencia (cua-litativos y/o cuantitativos) que deben cumplir launión entre el material nuevo y el antiguo. Sinembargo el comportamiento real de una uniónpuede ser muy diferente y m ás exigente.

• La idoneidad de un adhesivo para un uso enparticular (puente de adherencia, fisuras, an-clajes, etc) se comprueba con su caracteriza-ción o su huella digital (realizada en laborato-rio de acuerdo a algún estándar). Evitar usar unadhesivo en aplicaciones para las cuales no fuediseñado o no está caracterizado.

• Los ensayos de campo de anclajes químicos noson para caracterizar o calificar al adhesivo, si-no para verificar la correcta instalación del sis-tema de anclaje.

• Una adecuada preparación de superfici e es devital importancia para el éxito de una uniónadhesiva.

• No olvidar el efecto de temperatura sobre el ad-hesivo. En general en adhesivos estructurales l atemperatura de servicio debe ser inferior al Tg oHDT del adhesivo. En caso necesario colocarrefuerzo o conectores que atraviesen la línea apega.

Núcleos extraídos de una columna recrecida con concreto para verificación de adherencia entre concreto nuevo y viejo.

Ensayo de adherencia a tensión directa en sitio para verificación de calidad del sustrato previo al reforzamiento en viga.

Tensión Directa (ASTM C 1404) Tabla 2

ESFUERZO(kg/cm²)

ESFUERZO(%)PRODUCTO

RENDIMIENTO(g/m²)

3 15 3 15

Sin puente 8 23 100% 100%

Sikadur 32 Primer 300 30 46 375% 200%

Resultados de ensayos de adherencia con y sin adhesivo epóxico.

d d d d

Sin puente de adherencia

Con puente de adherencia

(modificado)




Publicación: Sika Colombia S.A.Segunda EdiciónDivisión Construcción - Febrero de 2007

Este documento esta basado en la bibliografia que representa el estado del arte actual del tema tra- tado y es responsabilidad del lector o usuario del documento y no de Sika el uso adecuado de la información aqui consignada.

6. Bibliografía[1] American Concrete Institute. Committee 503. Guide for the selection of polymer adhesives with

concrete. ACI 503.5R (reapproved 1997,2003). Farmington Hills: ACI, 2004. p503.5R1-503.5R16.

[2] International Concrete Repair Institute (ICRI), Guideline No. 03733, Guide for selecting andspecifying materials for repair of concrete structures. January 1996.

[3] European Committee for Standardization. prEN 1504- 3, Products and systems for theprotection and repair of concrete structures- Part 3: Structural and non- structural repair.Brussels: CEN, 2003.

[4] European Committee for Standardization. prEN 1504, Products and systems for the protectionand repair of concrete structures- Part 4: Structural bonding, Part 5: Concrete Injection, Part 6:Anchoring products. Brussels: CEN, 2003

[5] The Institution of Structural Engineers. Guide to the structural use of adhesives, London, 1999.

[6] U.S. Army Corps of Engineers. Engineer Manual, EM 1110- 2- 2002, Evaluation and repair ofconcrete structures., 1995.

[7] United States Department of the Interior Bureau of Reclamation. Standard specificat ions forrepair of concrete, M- 47, 1996.

[8] Florida Atlantic University. Department of Ocean Engineering. Evaluation of conventional repair

techniques for concrete bridges, WP1 0510847, Center for Infrastruct ure and ConstructedFacilities, 1998.

[9] Florida Department of Transportation (DOT) Specifications. Section 926 Epoxy Compounds,Section 937 Adhesive Bonding Materials Systems for Structural Applications, Section 416Installing adhesive- bonded anchors and dowels for structural applications, Section 455Structures Foundations.

[10] Bergmesiter, K., Kleben im Betonbau (Pega en construcciones de concreto). En: Beton - undStahlbetonbau. Berlin: Ernst & Sohn Verlag. H 10, 2001. p.625- 633.

[11] Cognard, Philippe, Building & Construction Adhesives, Parte I to Part VI, SpecialChem, 2003 y2004.

[12] Petrie Edward M., Polymers for roads and bridges, SpecialChem, 2003.

[13] Edison Michael P., Aesthetic repair materials: properties & selection. En: International ConcreteRepair Institut e's Concrete Repair Bulletin, March/April 1998.

[14] Watson, Patrick. . Spall repair by low pressure spraying, RAPBulleti n 3. Farmington Hills: ACI,

2003.

[15] International Concrete Repair Instit ute (ICRI). Guideline No. 03730: Guide for surface pre-

paration for the repair of deteriorated concrete resulting from reinforcing steel corrosion, 1995.

[16] International Concrete Repair Institute (ICRI). Guideline No. 03732, Selecting and specifyi ngconcrete surface preparation for sealers, coatings, and polymer overlays. January 1997.

[17] International Code Council Evaluation Service (ICC- ES). AC308 Acceptance cri teria for post-installed adhesive anchors in concrete elements. July 2005.

[18] European Organization For Technical Approvals (EOTA), Guideline for European TechnicalApproval of Metal Anchors for Use in Concrete, ETAGNo. 001, Part Five: Bonded Anchors.Brussels, 2000.

[19] American National Standard Specificati ons (ANSI) for the installation of ceramic t iles (latex-portland cement mortar), A- 118.4.

Ensayo de campo de anclaje químico de barra al concreto

Ensayo de tiempo abierto de adhesivo látex para enchape según estándar ANSI A- 118.4

Muestras para ensayo de cortante de adhesivo látex para enchape según estándar ANSI A- 118.4

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