deshielo y hormigon

HIELO, DESHIELO Y HORMIGÓN UNA MALA COMBINACIÓN

EL PASO DE LA BORRASCA FILOMENA POR ESPAÑA, ENTRE EL 6 Y EL 11 DE ENERO PASADOS, PUSO A PRUEBA LA RESISTENCIA DE EDIFICIOS Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN COMO NUNCA ANTES HABÍA SUCEDIDO. LOS PAVIMENTOS DE HORMIGÓN, POR EJEMPLO, HAN SUFRIDO DISTINTOS GRADOS DE DETERIORO. LAS CAUSAS Y LAS POSIBLES SOLUCIONES SE ANALIZAN EN EL PRESENTE ARTÍCULO.

Por norma general, nuestraszonashabituales de convivencia o trabajo, véase los viales de las urbanizaciones o las soleras de nuestras fábricas o naves, se componen de un pavimento de hormigón pulido o impreso. Estos pavimentos se elaboran con hormigón, según la EHE-08, con o sin aditivos, y en ocasiones se les incorpora como armadura para inhibir la retracción, una fibra de vidrio o metal, sustitu-yendo así al típico mallazo.

A raíz del temporal Filomena, que nos dejó una España completamente nevada y parcialmente paralizada, se ha observado que en diferentes áreas de estos pavimentos de hormigón se aprecia cierto grado de deterioro, concretamente en su ‘capa de rodadura’, al que coloquialmente podemos llamar ‘descascarillamiento’ o ‘laminación’.

Es decir, nos referimos así a una dela-minación local o al desprendimien-to de la superficie del pavimento del hormigón.Por norma general, hemos podido observar ‘descascarillamiento’ leve en algunas zonas; moderado, en las que queda expuesto el árido grueso; y, final-mente, severo, donde se pueden apreciar pérdidas desde 3 mm hasta 10 mm de la ‘capa de rodadura’ del pavimento.Asimismo, aunque no sean visibles, existen otras zonas alrededor de las deterioradas que permanecen huecas y que en un plazo corto de tiempo se irán deteriorando de la misma manera que las otras.

Junto a estas observaciones, destaca también el hecho de que las zonas afectadas presentan un gran contenido de humedad, así como la aparición de cierto tono blanquecino en algunas zonas de la superficie del pavimento, lo cual se relaciona directamente con la utilización de sales fundentes para la eliminación de la nieve y el hielo.

TRANSICIÓN HIELO-DESHIELO

Así pues, cabe preguntarse por las causas que generan estas patologías. Este efecto del hielo y el deshielo en el hormigón no es ni mucho menos algo nuevo o inesperado. Según la American Concrete International (ACI), una de las principales causas que producen deterioro en los pavimentos de hormigón, tal y como se detalla en su Guía de la Durabilidad del Hormigón (ACI 201/2002), son los ciclos de hielo/deshielo cuyo efecto se ve acelerado por la adición de sales fundentes.

La transición del hielo al deshielo está acompañada por cambios dimensionales y por cambios en la tensión interna, pudiendo causar la pérdida de la capacidad resistente del hormigón.Para comprender esto, es decir, el efecto de los ciclos de hielo/deshielo en el hormigón, es importante compren-der cómo se comporta el mismo duran-te la congelación de su red capilar.La congelación hace que el agua líquida aumente su volumen en un 9%, convirtiéndose así en hielo.

Como el hormigón contiene agua, al bajar la temperatura se produce la congelación de su disolución interna.Al aumentar el volumen del líquido de la red capilar se crean tensiones mecánicas sobre las fases sólidas, lo que finalmente desemboca en la fisura del hormigón. Es importante destacar que, si bien la temperatura de con-gelación del agua pura es de 0ºC, el hormigón se congela a temperaturas inferiores a esta.Cuando la temperatura disminuye pri-mero se congelan los poros de mayor diámetro y luego los más pequeños.

Como el agua no tiene un lugar donde expandirse, porque los poros de mayor tamaño ya están congelados, se crean tensiones mecánicas en los poros de menos diámetro y, por tanto, su fisuración. A esto hay que sumar el efecto alta-mente perjudicial del uso de sales fundentes. Normalmente, se utiliza cloruro sódico o cloruro cálcico, cuyas disoluciones tienen una temperatura de congelación muy baja.El uso de estas sales fundentes redu-ce la durabilidad del hormigón debido a tres causas:

• Aportan gran cantidad de ion cloruro que induce la corrosión de las armaduras.

• La fusión del hielo es un proceso endotérmico.

Y la velocidad de enfriamiento puede llegar a ser de hasta 14ºC por minuto. Esto provoca un choque térmico en la superficie del hormigón que lo deteriora.

• El hormigón absorbe a través de su red capilar las sales fundentes añadidas, acumulándose en el interior del hormigón cuando su uso es repetido. La distribución de sales que se esta-blece en el interior da lugar a la congelación por capas.

Daños por valor de 230 millones de euros

Segun datos de la patronal de seguros Unespa, la factura de los desperfectos causados por la tormenta Filomena se elevó a 230 millones de euros en el conjunto de España. Los percances y desperfectos en viviendas y elementos comunes en edificios acapararon el 70% de los incidentes reclamados a las aseguradoras. Solo en Madrid se registraron 78.584 incidencias sobre inmuebles, con un coste total de 107 millones de euros, casi la mitad del total en España. La segunda posición corresponde a Castilla-La Mancha, con 81 millones de euros.

aplicacion y reparacion de hormigon

Es necesario utilizar productos alternativos a las dañinas sales

En este sentido, es importante señalar que la concentración de sales varía con la profundidad. Y el hormigón pre-senta un máximo de concentración de sales a una profundidad aproximada de un centímetro.Asimismo, la temperatura de conge-lación de la red capilar depende de la concentración de sales: en las zonas de mayor concentración, la temperatura de congelación es mejor.Por otro lado, si existe una capa de hielo sobre el hormigón, la disolución interna del mismo permanecerá líqui-da por la concentración de sales y por la distribución de tamaño de poros de la red capilar.

Choque térmico

Por lo tanto, cuando se han añadido sales fundentes es cuando se puede producir el mencionado choque térmico:

• El descenso de la temperatura es mayor en las capas más superficiales del hormigón (descendiendo por debajo de la temperatura de congelación) y, por lo tanto, se congelan.

• Las capas situadas a una profundidad intermedia no se congelan debido a la concentración de sales.

• Las capas más internas, que no han recibido sales, se congelan.Es decir, el choque térmico congela la superficie del hormigón y la zona más interna pero no las capas de profundidad intermedia.

Si la temperatura continuara disminuyendo la capa intermedia terminaría por congelarse también. Así, y a modo de resumen, la secuen-cia cronológica de congelación cuando se han utilizado sales fundentes sería la siguiente: en primer lugar, las capas superficiales; en segundo lugar, capas más internas. Por último, las capas intermedias.Al congelarse la disolución del hormigón se produce un aumento de volumen de ésta; por lo tanto, se forma hielo expansivo.

Esto es especialmente preocupante cuando se produce la congelación de la zona intermedia, ya que esta se encuentra entre dos zonas ya congeladas y el nuevo hielo no tiene una zona hacia la que expandirse. Es entonces cuan-do aparecen tensiones mecánicas en la mencionada zona intermedia que provocan su fisuración o ‘descasca-rillamiento’.Además, las sales fundentes también provocan un efecto químico en el hormigón, liberando yeso y convirtiéndolo en ettringita, lo cual explica el tono blanquecino del que hablába-mos al inicio del artículo.

Ahora bien, cabe destacar que una helada aislada en un pavimento de hormigón no es, en general, muy perjudicial. El problema se produce cuando el hormigón se ve sometido a congelaciones repetidas y además recibe sales fundentes.Los daños observados y señalados al comienzo del artículo se han produ-cido debido a un fenómeno meteoro-lógico concreto y extremo, en el que se dieron, además de una gran neva-da, temperaturas que en la superficie del pavimento de hormigón impreso pudieron llegar a -20ºC durante 8 días consecutivos.

Además, durante los mismos se utilizaron sales fundentes, con el objetivo de eliminar el hielo y la nieve, lo que provocó que el efecto del ciclo de hielo/deshielo fuera mucho más crítico. Estas sales no solo son altamente dañinas para el hormigón, sino que tampoco son la forma más ecológica de combatir la nieve, mucho menos cuando se utilizan de manera indiscri-minada. Entre sus efectos se encuen-tran la provocación de graves daños a las plantas y árboles, el aumento de la toxicidad en sangre de diferentes animales que ingieren el agua salada, la salinización del suelo, etc. De ahí que muchos países de Europa hayan prohibido la aplicación de las mismas.

choque termico hormigon

Cómo proteger el hormigón frente al hielo y repararlo

El trabajo previo de diseño de un pavimento continuo y la importancia de un proyecto completo a medida del tipo de pavimento, su situación geografía, su exposición o su uso son la garantía de éxito de un buen hormigón. Y lo más importante es que los traba-jos, ya sean de protección o de repara-ción y reposición, sean realizados por personal técnico y mano de obra experta, de manera que se garanticen tanto las propiedades mecánicas como las esté-ticas del hormigón, además del conoci-miento del problema y su resolución.

A. Alternativas a la sal

Existen productos especialmente diseñados para eliminar el hielo, la nieve y la escarcha de forma rápida sin daño alguno para los pavimentos, el medio ambiente, animales, plantas o vehículos.Tienen la propiedad de no tener ningún impacto negativo cuando se aplican sobre las diferentes superficies de cualquier pavimento de hormigón. Estas son sus principales ventajas:

– No producen corrosión en los metales ni en las armaduras de los pavimentos ni en los bajos de los vehí-culos que transitan por dichas superficies, como pueden ser las máquinas y sistemas de aplicación que lo dis-tribuyen.

– Permiten obtener excepcionales resultados de descongelación y de fusión de la nieve incluso a tempera-turas inferiores a -12º C, y también con condiciones extremadamente adversas, como puede ser un frío extremada-mente seco.

– Se pueden usar en áreas que se encuentren sembradas o cercanas a ellas, al no tener ningún efecto nega-tivo sobre las plantas.

– En áreas donde hay animales, estos se pueden mover libremente y pisar encima del producto, ya que este no se queda adherido en sus patas.

– Permiten resolver los problemas más difíciles que se pueden presen-tar en la vialidad invernal, tales como placas de hielo o temperaturas extre-madamente bajas.

B. Consejos sobre reparación

• Tratamiento del soporte, siendo necesario sanearlo hasta llegar a una capa en buen estado y que no esté degradada.

• Aplicación de varias manos, como mínimo dos, de imprimación. La pri-mera mano consolidante y la segunda como adherente.

• Aplicación de un mortero de resis-tencia, espesor y acabado adecuado al uso y localización del pavimento. Por ejemplo, para reparar hormigo-nes impresos tenemos morteros de recrecido que pueden texturarse para lograr un efecto similar.

• Protección con alguna resina con alto contenido en sólidos (especial-mente en regiones donde pueda haber nevadas y/o heladas).

• Se recomienda una revisión anual y, si fuese necesario, la renovación de la capa de protección de resina.

C. Estudio de los efectos de las fibras de vidrio en las características de durabilidad del hormigón

Hace unos años, concretamente en 2002, la Universidad de Birmingham realizó un estudio sobre los efectos de las fibras de vidrio en las caracte-rísticas de durabilidad del hormigón.En este estudio se demuestra que adicionar 2 kg de fibra de vidrio de 13 mm de longitud mejora las cualidades del hormigón de forma significativa, lo que se traduce en una reducción notable de patologías. Así pues, adi-cionar estos 2 kg de fibra de vidrio:

• Disminuye la carbonatación en superficie libre a 90 días en un 25%. En superficie encofrada en un 37%.

• Mejora la impermeabilidad del aire a 90 días en un 87%.

• Mejora la impermeabilidad de agua a 90 en un 58%.

• Mejora la sortividad o absorción capilar a 90 días en un 37,9%.

Bibliografía

Instrucción de hormigón estructural (EHE) – 08.

España.Código Técnico de la Edificación (CTE). España.Guía de la Durabilidad del Hormigón.

ACI – 201-2001.Estados Unidos.Study of effects of glass fibers on durability characteristics of concrete. School of Civil Engineering,

University of Birmingham

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