METODOS UTILIZADOS CON MAS FRECUENCIA PARA LA REPARACION DE CONCRETO DETERIORADO 1 Patología frecuente Una superficie de concreto reforzado deteriorada puede presentar diferentes problemas enunciados a continuación e ilustrados en la imagen siguiente. Figura A1.1 Anatomía de una superficie en reparación. a) Superficie Deteriorada: 1. Delaminación 2. Concreto contaminado con cloruros y por carbonatación 3. Segregación 1 de 26 4. Barra de refuerzo profundamente corroída 5. Grieta b) Preparación de la Superficie, Concreto/Acero 1. Acondicionamiento de borde 2. Remoción de concreto contaminado, corte del acero de refuerzo expuesto 3. Acondicionamiento de la superficie del concreto 4. Limpieza del acero de refuerzo 5. Protección del acero de refuerzo (p.e., SikaTop Armatec 110 o equivalente) c) Sistema Reparado 1. Unir concreto nuevo con viejo por medio de un epóxico (p.e., Epotoc o equivalente) 2. Agregar un material de reparación durable e impermeable. 2 Procedimiento general para la preparación de la superficie Localización del área a reparar. Para localizar la delaminación se utiliza sondeo con martillo o arrastre de cadena. Diseñar e instalar un sistema temporal de soporte de removerse el concreto. Remover el concreto deteriorado usando métodos aceptables. Si se encuentra acero empotrado seguir las recomendaciones necesarias. Preparar los bordes del área a reparar para garantizar una buena adhesión (para el concreto lanzado sigue ACI 506R-90). Limpieza de la superficie del acero de refuerzo expuesto y el concreto. La limpieza de la superficie es crítica para obtener una adherencia adecuada entre la reparación y el concreto existente. 3 Reparación de la superficie con acero corroído Figura A3.1 Preparación del acero de refuerzo corroído. 3 de 26 Figura A3.2 Preparación del acero de refuerzo corroído, cuando la barra inferior se ve afectada. Figura A3.3 Preparación del acero de refuerzo corroído en ambas direcciones. La forma debe ser lo más simple posible, aunque la deterioración de la superficie del concreto generalmente no es uniforme. Figura A3.4 Contorno correcto al momento de realizar la reparación. 4 Métodos de remoción 4.1 Métodos de remoción del concreto de profundidad media Scabbler Neumático Los scabbler neumáticos utilizan herramientas oscilatorias para golpear la superficie de concreto. Después de cada golpe se remueven pequeñas cantidades de concreto. Los scabbler neumáticos son herramientas efectivas para remover hasta ¼ pulg (6,4mm) de superficie para la reparación de capas superpuestas. Cuando se utiliza este equipo debe tenerse precaución para evitar magulladuras producidas por la superficie de concreto. Máquina de molino giratorio Las máquinas de molinos están disponibles en todo tamaño para varias situaciones de campo. La mayoría utiliza puntas de carburo montados en tambores giratorios. El tambor rota, haciendo que el carburo astille la superficie de concreto. El molino se utiliza 5 de 26 generalmente para remover las superficies de concreto en preparación para capas sobrepuestas. El molino sólo puede ser utilizado para remover concreto de la superficie superior del acero reforzado. 4.2 Métodos de remoción del concreto de profundidad completa Penetradores hidráulico-neumático montados Son herramientas altamente efectivas para remover grandes volúmenes. Se encuentran generalmente en máquinas de excavación y robots de control remoto. Cuando se utilizan estas máquinas debe tenerse la precaución de evitar magulladuras producto de la superficie de concreto. Rajadores Son herramientas utilizadas para fracturar concreto en escombros removidos fácilmente. Los rajadores están disponibles en tres tipos: cuñas hidráulicas, de presión fluida, cementos expansivos. El tipo más común son cuñas hidráulicas y cementos expansivos. El tipo más común son cuñas hidráulicas y cementos expansivos. Los huecos son perforados para todos los tipos. Las hidráulicas utilizan cuñas de acero insertadas en el hueco perforado extendido mediante un pisón hidráulico. El cemento expansivo se mezcla con agua y se vacía en el hueco perforado. En 24 horas se expande el cemento desarrollando fuerzas para fracturar el concreto. Penetradores manuales neumáticos Se clasifican en 30 lb y 90 lb, son herramientas efectivas para la remoción del concreto. Debe tenerse cuidado de no dañar el acero de refuerzo que se encuentre. Hidro-demolición El equipo de hidro-demolición utiliza agua de alta presión (20ksi a 40ksi, 138MPa a 276MPa) proyectada en las superficies de concreto. La remoción a profundidad completa con este equipo puede ser efectiva en losas delgadas. 5 Métodos de reparación 5.1 Paquetes secos (Dry Pack) El empacado al seco es un método para colocar mortero o concreto por medio de relleno en cavidades. La consistencia del mortero colocado en seco debe ser tal que pueda ser moldeado en una bola sin excesivo amasado. Este método permite colocar concretos o morteros secos (1 cemento + 2.5 arena) sin o muy poco asentamiento. Es característico por su poco contenido de agua y por tanto pocas contracciones. Su colocación es manual con la ayuda de una barra de madera y un martillo para su compactación. La compactación densifica el mortero y provee el contacto necesario con el concreto existente para obtener la adherencia. La técnica de empacado en seco pueden ser utilizadas en superficies verticales, horizontales en áreas pequeñas. 7 de 26 Es utilizado generalmente para reparar pequeñas superficies pero profundas (mínimo 25mm) con un buen confinamiento lateral. (e. g. Huecos de anclajes, de toma de muestras, puntos de inyección …) Se recomienda utilizar un agente adhesivo (cemento + arena + agua o resina epóxica). El concreto debe colocarse antes que seque el agente. Cada reparación de mortero empacado en seco es colocada en capas. La compactación se logra con un palo de madera. El curado se realiza con un humedecimiento continuo de 7 días. Es importante: Recordar no dejar secar las capas. Asegurar un buen curado. Figura A5.1 Representación gráfica del Dry Pack. 5.2 Vaciado en sitio usando formaletas Uno de los métodos más comunes para reparar superficies verticales y horizontales (ej. Muros, bases de columnas…). El material de reparación debe ser de bajo encogimiento y debe proveer el flujo necesario. Esta técnica da buenos resultados ya que las propiedades del material de reparación son similares a las del concreto viejo y el espesor relativamente grueso asegura un buen curado, garantizando la adhesión. Una profundidad mínima de 150mm es requerida. Es necesario considerar por lo menos 25mm de las barras. El encofrado debe ser armado en secciones de 450mm de altura para evitar que el concreto caiga de alturas superiores de 300mm. Figura A5.2 Representación gráfica del Vaciado en sitio usando formaletas. Es importante recordar un buen curado, luego de retirado el encofrado. La vibración interna es necesaria para remover el aire. Las formaletas se hacen con suficientes conductos para proveer acceso al material de reparación en la cavidad formada. 9 de 26 La consolidación del material de reparación se hace de la siguiente manera: • El material de reparación es formulado para ser extremadamente fluido y consolidado. • El material de reparación es colocado en la parte superior de la formaleta y cae libremente en la cavidad preparada donde se utilizan vibradores internos. • El varillado del material de reparación de un punto de acceso en la formaleta. • Vibraciones externas de formaleteo. 5.3 Formaleteo y Bombeo Esta técnica consiste en colocar la formaleta y bombear el material de reparación es utilizada en superficies verticales y elevadas. Varios tipos de materiales pueden ser usados e igualmente diferentes bombas, dependiendo del material de reparación, principalmente del tamaño del agregado. Las áreas grandes pueden requerir mamparas para separar áreas manejables. Cuando la cavidad está llena, el bombeo ejerce una presión causando la consolidación del material de reparación y aumentando el contacto del nuevo material con el concreto existente. Dentro de las ventajas de esta técnica están: • El uso de cualquier material de reparación desde concreto con agregados finos hasta concreto de agregado grueso, incluyendo polímeros y materiales de cemento hidráulico. • La colocación no es limitada por la profundidad de la reparación o por el tamaño de la densidad del acero expuesto. • Los materiales de reparación son premezclados y colocados para proveer una sección uniformes. • El proceso de presurización consolida el material de reparación previendo una encapsulación completa del acero de refuerzo expuesto. Esta técnica está reglada por la ACI 304.2R-96: Vaciado del concreto por métodos de bombeo. Figura A5.3 Representación gráfica del proceso de bombeo. Equipo de bombeo El equipo de bombeado es generalmente unido al tipo de material de reparación y al tamaño del proyecto que se está reparando. La mezcla de reparación con agregados finos, con poco o nada de agregado grueso puede ser bombeada con bombas de pistón o de válvulas de bola. Los materiales con agregados grandes (más de 3/8”) son bombeadas con bombas de válvulas hidráulicas. Todo el equipo de bombeo debe tener válvulas reguladoras de flujo. 11 de 26 Materiales Los materiales de reparación, deben ser protegidos para que el encogimiento al seco encuentre a aquellos con bajo encogimiento. Figura A5.4 Representación gráfica del equipo de bombeo y el material de reparación. Colocación La secuencia de la colocación del material depende de la geometría involucrada. Las superficies verticales comienzan en el punto más bajo, rellenándolo de tal manera que se evite que el aire sea atrapado. Arreglos de puertos para líneas de bombeo es usualmente de forma horizontal con un espaciado de 3 a 4 pies. El bombeo continúa aún después que el flujo de material ocurre de los puertos adyacentes para expulsar el aire. Es necesario monitorear la línea de presión de la bomba, para prevenir una presión excesiva, cuando se bombea a largas distancias. Debe tenerse cuidado en la presurización final, la presión excesiva de la línea de la bomba (800 psi) puede hacer que la formaleta falle. En muchas aplicaciones la medida de la presión debe ser unida a la línea de la bomba cerca del punto de salida para monitorear la presión a la salida de la bomba que no debe exceder la presión de diseño de la formaleta. Figura A5.5 Representación gráfica de la cavidad llena por medio de la técnica de bombeo y formaleteo. El problema más común asociado a esta técnica es la falta de presurización. Figura A5.6 Representación gráfica de la adherencia del concreto nuevo al concreto viejo. 13 de 26 5.4 Agregados precolocados con lechada La lechada de agregado precolado es un proceso de dos pasos: 1. El primer paso consiste en la colocación del agregado grueso libre de finos, en una cavidad durante la elección de la formaleta. 2. El segundo paso consiste en el bombeo de una lechada que fluye a través de la formaleta dentro del agregado precolado. Varias lechadas pueden ser utilizadas, dentro de las más usadas figuran las a base de cemento Pórtland y resinas epóxicas en aplicaciones especiales. Figura A5.7 Representación gráfica de la técnica de agregados precolocados con lechada. • Agregados deben ser graduados libre de líneas y materiales que eviten la adherencia. • Lavan los agregados y lo colocan en la cavidad formada • La formaleta se llena con válvula para colocar la lechada • La lechada que fluye es mezclada y desde la bomba es expulsada y colocada en una cavidad formada llenando el espacio entre los agregados. Esta técnica está regulada por la norma ACI 304.1R-92: Guía para el uso del concreto con agregados pre-colocados para aplicaciones estructurales y obras masivas. 5.5 Tratamiento de superficies Las capas sobrepuestas son utilizadas para reparar estructuras de concreto como un remedio para una variedad de problemas. Pueden ser construidas con materiales muy delgados (1/8”) o muy gruesos. Figura A5.8 Representación gráfica del acabado de la sobrecapa. Los puentes o estacionamientos, así como los pavimentos de concreto son ocasiones para el uso de capas sobrepuestas para restaurar el concreto deteriorado. La mayoría de las capas sobrepuestas usadas en estacionamientos van de un espesor de 1.5” a 3”. Las capas sobrepuestas requieren especial atención en las técnicas de colocación para prevenir problemas tales como: grietas plásticas por encogimiento, falta de consolidación, segregación y una pobre adherencia. Otros tipos de capas sobrepuestas son a base de polímeros y morteros de polímeros modificados para aplicaciones delgadas (menos de 1/8”). El polímero más común es el epóxico, que es combinado con arena para formar mortero. Estos polímeros también ofrecen protección adicional de los ambientes agresivos. 15 de 26 a. b. c. Figura A5.9 Representación gráfica de sobrecapas. Explicación de la figura precedente: a. La colocación de capas sobrepuestas para puentes y para estructuras de estacionamientos generalmente incluyen la reparación de superficies utilizando cemento Pórtland, látex o microsílice modificada. b. Capas sobrepuestas gruesas requieren refuerzo interno c. Capas sobrepuestas de mano delgada o transplantado de polímero. 5.6 Aplicación manual Las técnicas de aplicación a mano son utilizadas para colocar material de reparación en lugares verticales y elevadas. La mayoría de los materiales de colocación manual son de cemento, agregados finos, sistemas compensatorios de encogimiento y aguas. El mejor uso de esta técnica es para una reparación cosmética que no tiene que ver con el acero de refuerzo. Cuando se encuentra con acero es muy difícil consolidar y proveer una completa encapsulación del acero de refuerzo. Los problemas asociados con esta técnica envuelven una pobre adherencia entre las capas y los vacíos alrededor del acero de refuerzo. Figura A5.10 Representación gráfica de la aplicación manual. Especialmente formulado el material de reparación es presionado en substratos con el uso de una llana o herramienta similar. materiales estables y los Hay que tener precaución de utilizar solamente mencionados, los materiales con alto encogimiento pueden producir grietas. 5.7 Concreto lanzado El concreto lanzado puede realizarse por medio de dos técnicas, ya sea con mezcla seca o mezcla húmeda. A continuación se explican brevemente cada una de estas técnicas. Concreto lanzado (mezcla seca) Figura A5.11 Daño común cerca del acero de refuerzo con el método de concreto lanzado mezcla seca. 17 de 26 El proceso depende del grosor necesario y de la orientación. Donde la reparación es gruesa se deben aplicar varias capas. El grosor excesivo de las capas individuales, puede dar como resultado el desprendimiento del concreto. LEYENDA 1. Los materiales de reparación secos o mojados son depositados en la máquina de concreto lanzado. 2. El agua es añadida por la boquilla 3. Aire comprimido es utilizado para que el material de reparación valla a través de la manga. Figura A5.12 Equipo utilizado para concreto lanzado mezcla seca. Concreto lanzado (mezcla húmeda) Este método de concreto lanzado húmedo envuelve el premezclado de todos los ingredientes (excepto los aceleradores). Los materiales premezclados son depositados en una bomba que transporta los materiales a una boquilla de salida, donde el aire comprimido es introducido. Un problema potencial es la colocación de forma inapropiada de la mezcla. Nota: Antes de vaciar el concreto nuevo en cualquiera de los métodos antes mencionados, se debe tratar la superficie existente con un epóxico para adherir el concreto nuevo con el concreto viejo, se debe utilizar Epotoc, Sikadur 32 o similar. Figura A5.13 Equipo utilizado para concreto lanzado mezcla húmeda. 5.8 Reparación de profundidad completa En algunas situaciones, las reparaciones de las superficies deben ser utilizadas mejor por la reparación de profundidad completa. Cuando la superficie de concreto tiene un daño amplio es más económico y más duradero remover toda el área dañada y reconstruirla. Figura A5.14 Representación gráfica de reparación profunda completa. 19 de 26 6 Reparación del acero de refuerzo con pérdida de sección Si el acero de refuerzo ha perdido más del 25% de su sección transversal (o 20% si son dos o más barras afectadas), es necesario reparar el acero de refuerzo. Nota: Cuando el daño del acero de refuerzo no tiene recubrimiento, es recomendable realizar una evaluación estructural de la situación. Si la reparación es necesaria se debe realizar una de los siguientes métodos: 1. Barra suplementaria sobre la longitud afectada. La nueva barra debe ser mecánicamente unida a la barra afectada o colocada paralelamente a la barra existente. 2. Reemplazo completo de la barra * La longitud de traslape debe ser determinada de acuerdo al ACI 318; tomando en cuenta los manuales de la AASHTO y CRSI. 7 Reparación de fisuras Existen diferentes técnicas para la reparación de fisuras, ellas dependerán de la naturaleza de la fisura, por ejemplo: activa o inactiva, estructura o no estructural. 7.1 Inyección de epóxicos Esta técnica puede ser limitada por la temperatura ambiente. El procedimiento general indica (ACI 503 R): Limpieza de las fisuras. Sellado de la superficie. Si se necesita altas presiones de inyección, la fisura puede ser cortada con una profundidad de 1/2pulg (13mm) y un ancho de 3/4pulg (20mm) en forma de V y rellenada con epóxico. Instalación de los puertos de entrada y ventilación. Mezclado del epóxico. Inyección del epóxico. Remoción de la superficie sellada. Procedimientos alternos. Para estructuras masivas, se perforan huecos cada 5pies (1.5m) de 7/8 a 4 pulg. (20 a 100mm) de diámetro para interceptar las fisuras. Las pequeñas fisuras (0.002pulg o 0,05mm) pueden ser rellenadas con epóxico. Está regularizado por la ACI 503 R, ACI 504 R y ASTM C 881: material epóxico. 21 de 26 Figura A7.1 Representación gráfica de la inyección de epóxico. 7.2 Inyecciones de Cemento Pórtland Pueden repararse especialmente muros gruesos y represas. Este método es efectivo para eliminar las filtraciones de agua, pero no para reparaciones estructurales. El método consiste en limpiar la fisura, aplicar los conectores para el equipo de inyección, inyectar el material y eliminar el exceso. 7.3 Inyecciones de químicos Se utilizan generalmente uretano, silicato de sodio… que combinados forman geles, sólidos precipitados o espumas. Fisuras de 0.002 pulg (0,05mm) han sido reparadas con este método. Sus ventajas son que puede aplicarse en ambientes húmedos, y su habilidad de aplicarse en fracturas muy finas. Como desventajas, vemos que se necesita una mano de obra muy calificada y falta de resistencia. 7.4 Contorneado y sellado Esta técnica puede ser utilizada cuando se requiere reparar una fisura pero una reparación estructural no es necesaria. Se pueden utilizar varios materiales como por ejemplo: morteros epóxicos, silicones, materiales asfálticos, polímero, entre otros. En la siguiente figura observamos los diferentes tipos. Mínimo ¼ pulg Se debe utilizar un material flexible que permita convertir la fisura activa en una junta que se pueda abrir y cerrar libremente, para que trabaje como una junta expansiva. Se debe utilizar o aplicar un material que elimine la unión entre el material sellante y el sub-estrato en la parte inferior de la fisura, de tal manera que permita disminuir los esfuerzos creados en ese nivel. 7.5 Colocación de remaches La colocación de remaches se utiliza para transferir los esfuerzos de un lado de la fisura al otro. Estas grapas deben ser diseñas por personal idóneo. 23 de 26 7.6 Sellado con material seco Este método se utiliza solamente para la reparación de fisuras durmientes. Antes de reparar la fisura, una porción adyacente de 1pulg de ancho y de 1pulg de profundidad debe ser removida. Debe procurarse que el ancho de la base sea ligeramente más ancha que el ancho de la superficie. Luego que la región es limpiada y seca, una capa de adhesión de un material de látex apropiado o de una mezcla de cemento (i.e. iguales proporciones de cemente y arena + agua hasta formar una pasta fluida) debe ser aplicada. Antes de que esta capa seque debe aplicarse el material seco de reparación, que puede consistir en una parte de cemento por 3 de arena (pasando el No.16). 7.7 Sellado de superficies Son productos de espesor de 0.25mm o menos, que generalmente se colocan en la superficie del concreto. Ciertas pinturas a base de aceite o látex, con espesores menores de 0.25mm entran dentro de esta categoría. Estos productos pueden estar pigmentados, ellos no van a alterar considerablemente la textura de la superficie. Aplicaciones y limitaciones Puede ser aplicado con brochas, rodillos, spray. Las características químicas de algunos producen limitaciones durante la aplicación. Las recomendaciones del fabricante deben ser seguidas. Reducen generalmente la resistencia al deslizamiento. No va a arriostrar las fisuras activas, pero pueden ser efectivas cerrando las pequeñas y las fisuras inactivas. Son efectivas para los UV y la abrasión. La preparación de la superficie es importante. 25 de 26 Problemas comunes de los sistemas de protección aplicados a las superficies A. Agujeros de insectos (pinholes) B. Reflexión de fisuras C. Pérdida de la superficie de protección D. Delaminación E. Delaminación entre capas F. Delaminación debido a la humedad retenida
