PATOLOGÍAS DE LAS CONSTRUCCIONES

PATOLOGÍAS DE LAS CONSTRUCCIONES
Diagnósticos de patologías en pavimentos de hormigón en el
Corredor Bioceánico, Provincia de Mendoza
Ing. Sandra Albiol1,a, Ing. Guillermo Montivero1,b, Ing. Cristian Haddad1,c, Ing.
Alfredo Cueto2,d, Ing. Marcos Oropel3,e, Ing. Darío Albiol4,f e Ing. Fabián Gómez4
1
Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Mendoza. Rodríguez 273 Ciudad,
Mendoza, República Argentina.
2
3
4
Laboratorio de Ensayo de Materiales, Departamento de Ingeniería Civil
Dirección Nacional de Vialidad. Pedro Molina 748, Mendoza, República Argentina
a
c
Laboratorio de Estructuras CEREDETEC
b
[email protected], [email protected],
d
e
[email protected], [email protected], [email protected],
f
[email protected]
Palabras-clave: calidad de hormigones, patologías, técnica constructivas.
Resumen
Con el proceso de integración del MERCOSUR, el Corredor Bioceánico
ha adquirido mucha importancia en la Provincia de Mendoza, Argentina, por lo
tanto es fundamental su mantenimiento permanente debido al tránsito que por
allí circula.
En este trabajo se hace un diagnóstico de las patologías detectadas en
la Ruta Nacional Nº 7, desde Punta de Vacas (Km 1.204) hasta el límite con
Chile (Km 1.236) a través de inspección visual y de información interna de
mantenimiento.
Se considera de importancia analizar cómo los hormigones se colocaron
en obra, ya que como las distancias son grandes y a veces los volúmenes
importantes, se les agregan fluidificantes y otros aditivos, los que influyen en la
durabilidad del pavimento, si no están adecuadamente controlados.
Otro aspecto de importancia es el aporte de sales producto del contacto
con agua con sulfatos o aguas de montaña, que son perjudiciales para el
hormigón, disminuyendo la vida útil del pavimento.
El seguimiento del mantenimiento efectuado detecta las primeras
patolologías observadas que corresponden al deterioro del material
elastomérico de las juntas, que generan espacios vacíos por los que ingresa
agua y puede afectar la capacidad resistente del pavimento, generando
fisuración en las esquinas por efectos de flexión no considerados en el diseño.
Teniendo en cuenta que es una zona de alta montaña, y que las
temperaturas bajo cero son recurrentes, la presencia de agua no prevista
puede generar patologías, aunque los pliegos de Vialidad Nacional establecen
los requerimientos normativos del hormigón armado para el proceso
constructivo.
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Los problemas de patologías detectados evidencian la necesidad de una
buena integración entre el diseñador del pavimento, el constructor y el
proveedor del hormigón, a fin de poder minimizarlas durante el mantenimiento.
Introducción
El Paso Internacional Cristo Redentor, constituye un eslabón
fundamental en la comunicación terrestre entre Argentina y Chile, con una
decisiva influencia en las actividades económicas.
Las Direcciones de Vialidad de Argentina como de Chile, trabajan
permitiendo a los usuarios de los diferentes países, disponer de este paso
expedito la mayor parte posible de la temporada invernal. La necesidad de
mantener este corredor abierto al comercio, se contrapone con las difíciles
características que la vía presenta por tratarse de un trazado en zona
montañosa, con una altitud máxima sobre el nivel del mar de 3.200m,
dificultades, a las cuales deben sumarse las rigurosas condiciones climáticas
que se presentan durante el invierno, con abundantes precipitaciones de nieve,
derrumbes por acumulación de ésta, hielo y caída de piedras sobre la calzada,
entre otras consecuencias.
La conservación de pavimentos de hormigón en rutas es una tecnología
internacionalmente en auge, debido a la gran longitud y calidad de las mismas
y al elevado costo de la reconstrucción.
Las inspecciones y auscultaciones sistemáticas, la elección de la técnica
de reparación y la planificación del momento más idóneo para su rehabilitación
y mejora desde el punto de vista técnico-económico, son un gran reto.
Es necesario resolver los problemas de fisuración que aparecen en la
Ruta Nº7 en los últimos años. El comportamiento de un pavimento de hormigón
y su evaluación desde el punto de vista estructural y funcional debe ser tratado
por una integración de nuevos conocimientos y tecnologías. Por ejemplo los
siguientes aspectos reglamentarios:
Tabla 1: Descripción del contenido de la normativa nacional
Normas
Descripción
CIRSOC 201-1982 [1]
Tiene en cuenta aspectos mecánicos y de abrasión
superficial de hormigones, resistencia característica
de 30 MPa a 28 días, contenido unitario de cemento,
no más de 350 kg/m3, para tamaño máximo de
agregado de 1 ”, características de los agregados,
como desgaste Los Angeles menor a 25% y
asentamiento no más de 70 mm.
Establece la vida útil, en función de los materiales y
espesor de la losa.
Durabilidad, es un aspecto que está en función de la
resistencia de diseño, y éste a su vez dependiente de
la calidad de los materiales y especificaciones de
construcción (uniformidad en el apoyo del pavimento,
factores ambientales y datos de tránsito).
CIRSOC 201-2005 [2]
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Objetivo del Trabajo
El objetivo de este trabajo es analizar las causas más comunes de
patologías sobre el pavimento y estudiar las técnicas para minimizarlas. El
camino tomado como estudio es la Ruta Nacional Nº7, en el tramo
comprendido entre Punta de Vacas (Km 1.204) hasta el límite con Chile (Km
1.236) indicado en Fig. 1.
Figura 1: Ubicación de la Ruta Nacional Nº7
Patologías destacadas
El proceso de evaluación de patologías comienza con una inspección
ocular para detectarlas.
En estos pavimentos de hormigón se observan dos tipos de patologías:
1) Grietas que aparecen a temprana edad en forma de “telas de arañas”.
Estas si bien son desagradables a la vista no afectan al comportamiento
estructural de las losas, ya que no son tan profundas y se generan en la etapa
constructiva. (Fig. 2 y 3)
Figura 2: Vista de la patología en el pavimento.
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Figura 3: Desgranamiento del pavimento.
Para minimizar las grietas se debe tener cuidado en la calidad de los
materiales utilizados y la tecnología de construcción, colocación, terminación y
curado. Las condiciones climáticas son determinantes en la modalidad y tiempo
del hormigonado y curado.
2) Grietas más profundas que abarcan toda la masa del hormigón y que
tienen que ser reparadas. En esta situación a veces hay que demoler las losas
y construirlas nuevamente y que se generan por falta de capacidad portante de
la subrasante y por problemas de aportes de agua no considerados. (Fig. 4 y
5).
Figura 4: Vista de las grietas
Figura 5: Vista de las grietas
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Otro problema muy detectado corresponde por el deterioro de las juntas,
ya que el agua puede ingresar en las mismas y llegar a las bases, socavando
el material de la misma. El tránsito vehicular produce un efecto de bombeo y
saca el material de apoyo de la losas ahuecándola y haciendo que éstas
trabajen en voladizo. Como la losa está diseñada para trabajar apoyada se
producen roturas en las esquinas. El tránsito pesado y la carga repetitiva van
produciendo el deterioro del pavimento (Fig.6 y 7).
Figura 6: Vista de las juntas
Figura 7: Vista de las juntas
Una condición ambiental determinante es la presencia de nieve durante
casi todo el año. (Fig.8).
Figura 8: Acumulación de nieve
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Aún trabajando el hormigón en los meses de verano, las temperaturas
inferiores a 0°C obligan a utilizar un producto de curado de base solvente
(Antisol), que se distribuye en forma de lluvia muy fina y forma una película,
evitando la pérdida del agua de amasado. A ello se suma que debido a la
intensidad del tránsito y a la urgencia en habilitar el pavimento se usan
fluidificantes y aceleradores de fragüe.
Discusión de la problemática
La losa de un pavimento de hormigón es un elemento estructural que
puede y debe ser diseñado para soportar las cargas del tránsito previsto. [3]
Para que el pavimento tenga un servicio satisfactorio y económico
durante su vida útil, requiere que: 1) la subrasante posea características y
densidad uniformes, 2) construcción de una subbase cuando la calidad de la
subrasante lo exija, 3) distribución adecuada de las juntas, y 4) resistencia
estructural adecuada para las solicitaciones a que estará expuesto. [4]
1. Estudios de Campo
Mediante un estudio de campo se observan las fisuraciones y su
relación con las condiciones ambientales y con el tránsito pesado que soportan
en forma permanente.
Se han observado problemas en las juntas de dilatación y en los
pasadores de carga que se encontraron corroídos y deteriorados, se detecta
que la ausencia de mantenimiento es otra causa importante en la aparición de
patologías.
Las condiciones ambientales producen fisuras a edades tempranas y
deterioro por efecto de la nieve. También es de mucha importancia el deterioro
que se produce por el efecto mecánico y químico que recibe el pavimento de
hormigón. La acción mecánica la producen las máquinas que se utilizan para el
despeje de la nieve.
Cuando la cantidad de nieve caída es muy grande, se utilizan para su
extracción barrenieves con fresas que van abriendo y tirando la nieve para
hacia fuera. Si la nieve acumulada es menor se utilizan las topadoras y las
motoniveladoras (Fig. 9 y 10).
Figura 9: Maquinas en pleno trabajo
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Figura 10: Máquinas en pleno trabajo
El paso permanente de estos equipos produce un deterioro en el
hormigón de la ruta.
El efecto químico lo produce una salmuera que se coloca en el
pavimento para evitar que éste se congele. Esta salmuera es muy agresiva
para el hormigón y lo deteriora.
2. Especificaciones y documentación
Los ensayos realizados durante la ejecución de la obra están
relacionados con los ensayos normalizados establecidos en los pliegos de
condiciones respecto al asentamiento mediante el cono de Abrams y el
contenido de aire. También se obtienen probetas considerando el moldeo y
curado de probetas para ensayos de compresión (Norma IRAM 1524-04) y
moldeo y curado de probetas para ensayos de flexión (Norma IRAM 1680-71)
[5].
Los ensayos de laboratorio determinan la resistencia a compresión
(Norma IRAM 1546-92) y la extracción de probetas de hormigón endurecido
(Norma IRAM 1551-00) para verificar los niveles de resistencia alcanzados.
Los valores en obra guardan directa relación con los niveles resistentes
especificados en los pliegos de especificaciones y condiciones, como se
observa en la Tabla 2.
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Tabla 2: Control de roturas de probetas de hormigón.
Ubicación
Fecha
Rotura
Resistencia
Especificada
del Hormigón
Resultados
Testigos
H-21
H-21
H-21
H-21
Resultados
Probetas a
28 días
[MPa]
27,7
29,1
27,5
27,7
Tabique
Mar-09
Viga
Cargadero
Mar-09
H-21
H-21
H-21
28,3
27,7
29,4
33,0
32,5
32,5
Cuneta
Revestida
Abr-09
H-13
H-13
H-13
H-13
H-13
H-13
15,3
16,1
16,3
16,7
16,1
16,3
18,1
17,5
17,6
17,8
17,5
17,9
May-09
[MPa]
32,5
32,1
31,9
32,4
Losa del
Puente s/
Ruta
Abr-09
H-21
H-21
H-21
27,3
27,7
27,5
31,5
31,4
31,9
Losa
aproximación
May-09
H-21
H-21
H-21
H-21
27,3
27,5
27,9
27,9
31,8
32,1
31,5
31,6
De los testigos extraídos, se puede apreciar una correcta granulometría
(Fig. 11) por lo que no han sido necesarios mayores estudios.
Figura 11: Testigos
Se considera de vital importancia el uso de reglamentos actualizados
para la construcción de pavimentos de hormigón tales como:
- ACI 318-05 y el ACI 224R-01: establecen cuantía mínima de armadura a
colocar [6], [7].
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- CIRSOC 201-05: incorpora un ábaco, para la determinación de cuándo las
precauciones, se hacen necesarias, tomando en cuenta humedad del
ambiente, temperatura del ambiente, temperatura del hormigón y velocidad del
viento. Cuando la tasa de evaporación supera 1kg/m2/hora, son obligatorias las
medidas de precaución, aunque se debiera calibrar el ábaco para las
condiciones locales de vientos calientes y secos como son muy habituales en
la alta montaña [2].
En la documentación estudiada no se detectan requerimientos en
relación al diseño del pavimento.
En el diseño de pavimentos se deben tener en cuenta todas las
problemáticas que pueden aparecer durante su vida útil. De esta manera se
debe definir las cargas de tráfico previstas para evaluar el crecimiento o
refuerzo del pavimento. Los intercambios de uso deben analizarse para
alcanzar una vida útil compatible económicamente con las modificaciones de
uso y mantenimiento. Para el caso de pavimentos de hormigón en zona de
importante tráfico como lo es en alta montaña, la situación del subsuelo es
determinante en el proyecto del paquete estructural, poniendo especial
atención al mantenimiento de desagües [8].
El corredor Bioceánico fue reconstruido mediante un sistema llamado
CReMa (Contrato de Rehabilitación y Mantenimiento).En el pliego de ese
contrato se establece un par de años de obra y el resto de mantenimiento de la
ruta [8].
La obra contempla distintos tramos, en algunos tramos se ha reparado el
pavimento con concreto asfáltico y en otros tramos con hormigón armado. La
reparación de las losas desde Punta de Vacas hasta el límite internacional,
que es el sector que tiene Vialidad Nacional, se hace con hormigón armado
Se procede a demoler las losas de hormigón existentes. Luego se
compacta la base y se arma con mallas de ø6mm., se colocan separadores
para que la armadura quede ubicada a la mitad de la losa de 20 cm de
espesor, ya que el recubrimiento juega un papel muy importante para la vida
útil de las losas. Los pasadores que unen ambas losas tienen la función de
hacer trabajar las losas como un bloque común. (Fig. 12 a 15)
Figura 12: Demolición del pavimento viejo
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Figura 13: Compactación de la Base
Figura 14: Colocación de la armadura
Figura 15: Disposición de la armadura y pasadores
Los agregados utilizados también fueron de la zona y se han
seleccionado por tamaño y se han lavado. En la zona se ha instalado un
laboratorio y la empresa, con el contralor de Vialidad Nacional, hace las
extracciones de las probetas de hormigón y las ensaya. Una vez colocado el
hormigón se materializan las juntas y luego se obturan con material elastómero
(productos Sika), se le coloca un cordón de poliestireno para que la
profundidad de la junta sea uniforme y luego se le coloca con una pistola el
material elastómero.
La terminación superficial del pavimento se ejecuta una vez que se ha
terminado la exudación y antes de alcanzar el fragüe final. (Fig. 16).
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Figura 16: Terminación superficial del pavimento
Luego de ejecutadas las losas para lograr un buen curado, se le coloca
el producto de curado, para evitar que el agua de amasado se evapore. (Fig.
17).
Figura 17: Pavimento terminado
Conclusiones
Las patologías encontradas en este camino de alta montaña ratifican la
necesidad de una integración de los distintos profesionales tal como el
diseñador del pavimento, el constructor y el proveedor del hormigón para evitar
problemas de patologías, teniendo en cuenta las tecnologías locales. Esto
incluye todas las instancias de contralor correspondiente a Vialidad Nacional.
Debieran confluir el estado del arte y de la práctica para obtener pavimentos
con mayor vida útil en función de las nuevas reglamentaciones de tecnología
del hormigón respecto a durabilidad.
Se considera importante la capacitación del personal para realizar un
mantenimiento permanente de las juntas, para evitar el ingreso del agua y que
se produzcan fisuras.
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Agradecimientos
Se agradece el incondicional apoyo del CeReDeTeC y la Dirección
Nacional de Vialidad para la realización del trabajo.
Referencias
[1] Reglamento CIRSOC 201. (1982). Reglamento argentino de estructuras de
hormigón armado. INTI.
[2] Reglamento CIRSOC 201. (2005). Reglamento argentino de estructuras de
hormigón armado. INTI.
[3] Maldonado Noemí G., Olivencia Luis A., Maldonado Ignacio A., Guzmán
Marcelo. “Detección de problemas en pavimentos de hormigón en la Provincia
de Mendoza”. Memorias III Congreso Internacional 17ª Reunión Técnica AATH.
Octubre de 2008. Córdoba. pp. 471-478.
[4] Colombo Raúl A. “Pavimentos urbanos de hormigón armado”.(1977).
Instituto del Cemento Pórtland Argentino.
[5] Catálogo de Normas IRAM (2009).
[6] ACI 318. (2005). Building Code Requirements for Reinforced Concrete
Structures.
[7] ACI 224R-01. (1993). Control of Cracking in Concrete Structures
[8] http://www.vialidad.gov.ar
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