Patología del Concreto Reforzado en Edificaciones

Toda construcción estructural está compuesto de materiales de diversos orígenes y clases naturales, artificiales, orgánicos, minerales, que se combinan para conformar el conjunto que constituye el edificio destinado a cumplir una función determinada de utilidad a la sociedad.

Como es lógico estos materiales son susceptibles a sufrir una serie de patologías por acciones de diversas causas naturales, como la acción del tiempo el intemperismo, agentes físicos, agentes mecánicos y agentes químicos.

El concreto es la única piedra elaborada por el hombre, ya que adquiere las características de la roca, en resistencia, durabilidad, impermeabilidad, peso unitario, dureza y apariencia. La propiedad a la que con mayor frecuencia se hace referencia es la resistencia a la compresión, debido a que es fácil de evaluar y en la mayoría de los casos es suficiente para garantizar un buen comportamiento estructural. Sin embargo no hay que olvidar que existen otras propiedades que deben ser controladas para mejorar la eficiencia de los procesos constructivos y aumentar la vida útil.

Definiremos entonces la Patología estructural como la ciencia dedicada al estudio sistemático y ordenado de los daños y fallas que se presentan en las edificaciones, analizando el origen o las causas y consecuencias de ellos para que, mediante la formulación de procesos, se generen las medidas correctivas para lograr recuperar las condiciones de desempeño de la estructura. Algunos autores muestran su desacuerdo por el término "patología", considerando más acertados los términos de Reparación y Mantenimiento.

Los problemas patológicos en estructuras de concreto armado no son nuevos ya que empiezan a presentarse al aparecer el propio material. Por tanto de manera sintetizada revisaremos algunos conceptos que nos permitirán entender mejor las diversas patologías del concreto y de sus componentes.

La realización de inspecciones periódicas al concreto en servicio, es de suma importancia, ya que debido a ello se puede evaluar su capacidad estructural y funcional para evitar posibles accidentes debido a una falla que se presente en este elemento estructural.

Para evitar que se presente una falla o algún tipo de deterioro en el concreto es necesario proporcionarle un mantenimiento preventivo, esto con la finalidad de que no se exponga innecesariamente a las condiciones adversas del medio ambiente que puedan afectar al concreto.

Para poder identificar y caracterizar los defectos y/o daños (tipo y magnitud); así como delimitar su localización y cantidad en una estructura, debe entonces acudirse a la Evaluación del concreto , esta etapa constituye el fundamento para acertar en la rehabilitación, un diagnostico apropiado garantiza el éxito de los procesos de intraversión en la estructura , una misma manifestación de daño puede asociarse a razones diferentes debido a la naturaleza de las mismas, la inapropiada interpretación del funcionamiento estructural puede llevar a un equivocado diagnóstico y por lo mismo, a unos inadecuados procesos de intervención, lo mismo sucede si el profesional que diagnostica no está debidamente capacitado.

La observación y el análisis permiten determinar las causas de daños que pocas veces se encuentran de manera evidente y más cuando se trata de una combinación de circunstancias.

Patología de los materiales constitutivos del concreto

El concreto tiene 4 componentes básicos como son el cemento, agregados, agua y aditivos, y cada uno de ellos puede presentar problemas específicos.

Cemento

El cemento presenta diversas patologías, las cuales mencionaremos a continuación de manera sintetizada, a fin de tener una visión general de los problemas patológicos que puede presentar únicamente el cemento como componente del concreto.

• Falso fraguado debido a la hidratación rápida del yeso.

• Retracción por exceso de calor de hidratación y retracción hidráulica, debido al alto porcentaje de Aluminato Tricálcico “AC3”.

• Resistencias bajas a los ciclos de hielo deshielo y atacabilidad por los sulfatos debido al exceso de AC3.

• Fisuraciones en el concreto debido al exceso de cal libre.

• Concretos atacables por el agua pura o ácida debido al exceso de cal liberada en la hidratación.

• Produce efectos similares de la cal liberada, pero aún más nocivos, debido al exceso de magnesia.

• Reacciones con los agregados: Los álcalis del cemento pueden reaccionar con agregados silíceos, dando compuestos expansivos.

Teniendo en consideración que el cemento como material tiene patologías muy peligrosas para el concreto, se efectúan las siguientes recomendaciones genéricas para todos los tipos de cementos:

• Debe utilizarse cemento de la menor resistencia posible para el concreto que se exija, puesto que dará menos problemas patológicos.

• Debe utilizarse el mínimo de cemento posible para el concreto que se exija, puesto que dosificaciones altas dan problemas de retracción.

• Si hay sulfatos, especialmente en suelos agresivos, debe utilizarse cemento resistente a los sulfatos.

Agregados

Los agregados constituyen entre el 70 y el 80% del volumen total del concreto y son esenciales para definir su resistencia, pero son pocos los problemas patológicos que presentan. Se detallan algunos problemas patológicos de los agregados a continuación.

• Bajas de resistencia debido a exceso de finos.

• Agregados muy alargados que exigen mayor cantidad de agua y producen igualmente bajas de resistencia.

• Agregados tienen compuestos de azufre, como la pirita, que reaccionan con el cemento dando compuestos expansivos que destruyen completamente la masa de concreto. (Patologías muy graves).

Agua

En general el agua de amasada únicamente precisa ser potable, y con ello se minimiza la existencia de patologías graves.

Actualmente el Comité de Normalización de Concreto, Agregados, Concreto Armado y Pretensado se encuentra discutiendo la nueva norma de agua, que evidentemente seguirá los lineamientos de la ASTM 1602.

Con ciertas limitaciones, se puede utilizar agua no potable en la elaboración del concreto, como el agua de mar para concretos en masa, pero en estos casos, la resistencia disminuye alrededor de un 15% y normalmente aparecerán eflorescencias. No es recomendable para concreto armado debido a que el exceso de iones cloro favorece la corrosión de la armadura.

Finalmente se precisa los problemas patológicos más graves relacionados con el agua:

• Substancias nocivas disueltas en agua que produzcan corrosión química del concreto.

• Exceso de agua, que disminuye enormemente la resistencia final del concreto.

Aditivos

Son productos que añadidos al conglomerante mejoran sus propiedades con carácter permanente, sin embargo el uso de ellos sin el debido asesoramiento técnico, puede presentar problemas patológicos muy graves los cuales se detallan.

• Mejoran pero no arreglan un concreto si es defectuoso.

• El mejorar una propiedad puede empeorar otras.

• Algunos aditivos en exceso pueden modificar su comportamiento en sentido contrario.

Esto se produce a nivel local, por lo que es muy importante que se repartan homogéneamente en toda la amasada.

• Los aditivos con menores problemas suelen ser los plastificantes, mientras que los más problemáticos suelen ser los inclusores de aire y los aceleradores de fraguado, que incluso pueden acelerar los procesos de corrosión.

• Cuidar las dosificaciones, asegurar un reparto homogéneo y utilizar aditivos de comportamiento suficientemente contrastado y convenientemente garantizados por el fabricante.

Evaluación de daños en el concreto estructural

El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción; otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil; y otros pueden ser consecuencia de accidentes. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura, la cual incluye:

1) Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura, incluyendo cargas de diseño, el microclima que la rodea, el diseño de ésta, la vida útil estimada, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso que recibe, la cronología de daños, etc.

2) Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura.

3) Auscultación de los elementos afectados, ya sea mediante mediciones de campo o pruebas no destructivas.

4) Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico, tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; verificación de características especiales o adicionales, según requerimientos.

5) Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo.

6) Conocimiento del tipo, cantidad y magnitud de los procesos de degradación de las armaduras de refuerzo, los cuales determinan, a través del tiempo, la resistencia, rigidez y permeabilidad de la estructura; recordando que sus condiciones superficiales influyen, y todo ello se refleja en su seguridad, funcionalidad, hermeticidad y apariencia; en suma en su comportamiento y vulnerabilidad.

7) Verificación que el acero de refuerzo cumpla con la resistencia requerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con las especificaciones indicadas en los planos y memoria de cálculo de las estructuras. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas ASTM correspondientes.

El conocimiento del origen de las patologías en concreto nos puede ayudar esencialmente para evitarlas, pues estos daños afectan en gran medida desde el punto de vista económico y constructivo ya que se pierde un tiempo considerable en la reparación de los daños cuando ocurren en la ejecución de la obra.

También nos ayuda al momento de realizar mantenimiento o reparaciones en las estructuras de concreto cuando estos han recibido daños durante su etapa de funcionamiento o servicio, así evitando eliminar estructuras completas cuando solo era necesario realizar una pequeña reparación.