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Ciencia y Sociedad ISSN: 0378-7680 [email protected] Instituto Tecnológico de Santo Domingo República Dominicana Toirac Corral, José Patología de la construcción grietas y fisuras en obras de hormigón ; origen y prevención Ciencia y Sociedad, vol. 29, núm. 1, enero.marzo, 2004, pp. 72-114 Instituto Tecnológico de Santo Domingo Santo Domingo, República Dominicana Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87029104 Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto CIENCIA Y SOCIEDAD VolumenXXIX, Número1 Enero-Marzo2004 PATOLOGIA DE LA CONSTRUCCTÓN. GRIETAS Y FISURASEN OBRASDE HORMIGÓN.ORIGENY PREVENCIÓN JoséToirac Corral x RESUMEN El proyecto y ejecuciónde una estructuradebe alcanzarlas condiciones adecuadasde seguridad,funcionalidad(actitud al servicio) y durabilidad. Sobre último particular,estudiaremoslas grietas y fisuras, que sin duda constituyenuno de los síntornaspatológicosde mayor adversidady ocurrenciaen toda obra de hormigón. En el trabajo se investigarála influenciaprácticade las principalescausasque originan este mal, relacionandolas medidaspreventivasy correctivasde lugar, pa¡a que con su aplicación,contribuyaal logro de una mayor vida útil de nuestrasobras. PALABRASCLAVES patología Honnigón,grietas, fisuras, dela construcción * U n r v e r s r d a IdN T E C : I n g e n i e r i a 72 Introducción dominadobáEl impetuosodesamollode la construcción, sicamentepor las estructurasde hormigón armado,demanda cada día más de una rigurosapreparacióntécnicapara que desdeel diseñohastalas etapasfinalesde construcciónsean debidamenteaplicadasy cumplidaslas distintasnorrnativas de que unidasa las modernastecnologías y especificaciones puntaconllevenal logro de obrasseguras,duraderasy estéticas. En ocasionesestos atributosse ven afectadopor una de las patologías mis significativasque caraclenzalas obrasde hormigón,nosreferimosa las grietasy fisuras,lascualespor suscondicionessuperficialesde aspecto,incidendirectamente en lo funcional,siendoestaunade las razonesde máspesoen la durabilidadde una estructuray es por ello, que como parte del cálculo estructural,las grietasy fisurasclasificandentro de los estadoslímites de servicio.De ahí,que,el establecerun correctodiagnósticoque va desdesu identificaciónhastalas causasque lo originan,permitirá a proyectistas,constructores y productoresde materiales,no solo minimizar o erradicarsu efectopor medio de su reparaciónsino tomar las medidasproparaeliminaro disminuirsu aparición. filácticaspreventivas 73 Factores que influyen en la durabilidad de una estructura de hormigón armado ,W&*l&&d¡* :.:&túgit¡¡oc;t f,¡éA, xf ,# Mcaairu* la haryorb rb agu, guot y agcnF agrtrircr a truór deporr4 Güdürbt rqrflaii*dor, mr rüpoxrr y rlironrinidde*. d E o q ! 4 CONDICIONEBSIJPERfl CIALEÍ¡ DE ASPECTO Gli@, Fisritw,etc VIDA UTIL DE LA ESTRUCTIJRA l4 Desarrollo Las grietasy fisurasson roturasque aparecenen el concreto como consecuenciade tensionessuperioresa su capacidad resistente. Son muchaslas causasque originan estaterrible enfermedad en el hormigón,las de origen químico, principalmente atribuidasa cambiosderivadospor la hidratacióndel cemento o por la oxidacióndel acerode refuerzo,mientrasque las de origen físico, mayoritariapor demás,obedecena dos tipos de accionesque aunqueetimológicamenteson totalmentediferentes,ambasproducencambios volumétricossignificativos. Estos cambios son expansionesy contracciones,ahora bien, cuandolos elementosde hormigónestánrestringidos,la expansiónorigina esfuerzosde compresióny la contracción origina esfuerzosde tracción.El hormigónes particularmente débil anteesteúltimo tipo de esfuerzo,produciendoel agrietasusvaloresde resistencia. miento cuandoestesobrepasa Entre las accionesde origenfísico se encuentran: - Accionesde caráctermecánico(cargasque originanesfuerzos). - Accionesde carácterespontáneo(retraccionesy entumecimientos). Las combinaciones de cargas,incluyendolas de pesopropio, provocanvaloresde solicitacionespor unidad de superfi/\ cie determinando variaciones en las dimensiones del elemento de hormigón,pudiendoa su vez desarrollarfuerzasapreciables. Cuando las variacionesdimensionales son producidas directamentepor las cargasse denominan"deformaciones"y son originadaspor los distintosesfuerzos. Cuando las variacionesde dimensiónson "espontáneas", y entumecimientos estasserán debidasa las retracciones del hormigón. Existen ademásotrasfuentesde fisurasque serelacionarán y detallaránduranteel desarrollode estetrabajo. Las fisuras,de acuerdoa su momentode ocurrenciapueden originarseen la etapade hormigónfrescoo estadoplástico,es decir, antesde finalizar el fraguado,o a partir de finalizadoel fraguado, o sea,durantela etapade endurecimientodel hormigón. Lo hastaaquí planteadopermitepresentarla siguienteclasificación: Clasificaciónde las fisuras de acuerdoa su origen y momento de aparición l-Fisuras originadasen el estadoplástico. I .1- Fisurasoriginadaspor la contracciónplástica. - Retracciónhidráulicaduranteel fraguado(contracción plástica). 76 Excesode vibración. Excesode llana. plástico. 1.2-Fisurasoriginadaspor asentamiento - Acomodamiento. - Pocorecubrimientoy excesivosdiámetrosen el acero. - en vaciadoscontinuos. Cambiosde consistencias - del encofrado. Desplazamiento - Deformacióndel terrenode sustentación. 2-Fisurasoriginadasen el estadoendurecido. 2.1- Fisurasoriginadaspor movimientosespontáneos. - Retracciónhidráulica(contracciónpor secado). - Contracciónpor carbonatación - Retraccióntérmica. por dilatacióntérmica. Entumecimientos por oxidacióndel acerode refuerzo. Entumecimientos por excesode expansivos del cemenEntumecimientos to. Reacciónálcalis-agregados. 77 2.2-Fisurasproducidaspor cargasque originanesfuerzos. - Compresión. - Tracción. - Flexión. - Cortante. - Torsión. 2.3-Otrostiposde fisuras. - Fallo de adherencia-anclaje. - Concentraciónde tensiones. - Desplazamientos de armadurasprincipales - Asentamientosdiferencialesen fundaciones. Grietas y fisuras Identificación,causasy medidas a adoptar Cambios de volumen ocasionadospor la retracción hidráulica El fenómenode retracciónocurrecuandoel hormigóncon_ trae su volumendurantelos procesosde fraguadoy endureci_ miento,siempreque estosocuran al aire libre. Hay quedistinguircuandose habrade retracción, ra retracción hidráulicay la retraccióntérmica.Denrrode la retracción 78 hidráulicaconvienea su vez distinguirentrela retracciónhidráulicaque se puedepresentarantesdel fraguadoy la que ocurredespuésde este,es decir,a partirdel inicio del endurecimiento. La retracciónpuedeexplicarsepor la pérdidapaulatinadel al aguaabsorbidapor los aguaen el hormigón.Independiente el aguade mezcladoluegode finalizadoeste,coagregados, mienzaa dividirseen cincoestadosdiferentes. - El aguade reacción,combinaciónquímicao de cristalización. El aguade gel o pasta. El aguaintercristalina. El aguaadsorbida,que forma meniscosen la periferia de la pastade cementoque une los granosde agregados. El aguacapilaro libre. Si el hormigón no estaen un ambientepemlanentemente húmedo, el agua capilar y parte del agua adsorbidase irán a la temperaturaordinariadesde evaporandoprogresivamente la mismafaseplástica,produciendocambiosde volumenortginadopor una contracciónde meniscoque obliga a que los se aproximenentresí. Es por ello que la granosde agregados retracción,no es una fuerzacomo tal sino una deformación 79 impuestaespontánea .Cuandoel hormigónno es capazde resistir estadeformación,ésterompe a causade la tensiónpor tracción apareciendo la fisura. Grietas y fisuras originadasen estadoplástico Fisurasoriginadaspor la contracciónplástica Las fisuras de retracción hidráulica prer-iasal fraguado final reciben también el nombre de fisuras por contr-acción plástica,estassurgenprincipalmenteen losasy pisos,por lo común generangrietas que aparecenbrevementedespuésde que el brillo del aguadesaparece de la superficiedel hormigón, generalmente tienen profundidadesconsiderables y no siguenun mismopatróno simetría. Estetipo de fisurassonpropiasde climascalientes, puesla principal razónde que se presentenes la rápidaevaporación del agua en la superficiedel concretodebido a que la velocidad de evaporaciónsuperficiales mayor que la velocidad de exudacióno sangradodel aguadesdeel interior hastala superficie.Estefenómenohaceque ocurrala contracciónen la superficiey aparezcan las fisuras. Característicasde las fisurasde contracciónplástica - Tienenuna profundidadconsiderable, de 20 a 40mm, pudiendoen ocasiones atravesar la losa. 80 - Aparecenen las primerashoras (de I a l0 horas)y se manifiestanen grupos. - Son más frecuentesy mayorescuandola condiciónclimáticafavorecea una más rápida evaporaciónsuperficial (temperatura,viento y humedad). - Estasfisurasno atraviesanlas piedras,sino que las rodean. - En general,no presentanpeligro estructural,es decir, no afectanla capacidadresistentedel elemento. - Si el elementotieneespesoruniformeestasfisurasson de trazadocorto, sin direccionespreferentesy generalmentese distribuyenal azar. f ' 1 a t ! ,"'**t. Fisurasde contracciónolástica Si el elementotiene espesoresvariables,las fisurasse localizanen las zonasmásdelgadas. No tienen aspectode una rotura limpia ni presentan bordesagudosy bien definidoscomo cuandosucede despuésa las que se forman cuandoel hormigónha endurecido. 8l Fisurasde contracciónplásticaoriginadapor la mala compactacióny terminacióndel hormigón tI I I I¡ L- [#l t \{ { l Nrdos de Esuras Una modalidaddentrode las grietasde contracciónplástica son los llamadosnidos de fisuras, se debeprincipalmente a procedimientosincorrectosde compactacióny terminación. Apareceen aquellaszonasdonde,por cualquiercausa,se ha producido una concentraciónde pastarica en cementoy sin agregadogrueso,la cual se secaantesy retraemás que el resto del hormigón. Las causasmás comunesson la sobre t,ibración que produceuna segregacióndel concretodurantela compactacióno por el excesivoaplanadocon llana duranteel acabado,en amboscasosseproduceun rápido avancehaciala superficiedel agua,la pastade cementoy las fraccionesmás finasde agregados;estematerialmáshúmedoy cohesivotiene una contracciónmucho más rápiday diferenteque el restodel concretosubyacentelo cual haceque al secarse,la superficie estesujetaa una fuerzade tensiónque superasu resistencia a la tracción generandode esta forma una concentraciónde fisuras. 82 Medidas para reducir o eliminar las fisurasde contracciónplástica Las rnedidascomectivaspara reducir o eliminar estetipo de fisurasestánevidentemente encaminadas a contrarrestar las causasque precisamente las originan.Estascausas,aunque conocidasy explicadasanterionnente,fueron debidamente estudiadasde fbrma prácticaduranteel desanollode nuestro trabajodeterminandode estaforma su cuotade influencia.Enfre estasmedidascabedestacarlas siguientes: - De acuerdoa la consistencia utilizadaparaque el hormigón seabien colocado,se deberáutilizar un contenido de aguatan bajo como seaposible,estose logra con un adecuadocontrol y con el empleo de aditivos plastificantes. - Minimizar la influenciade los efectosclimatológicos. En el casodel hormigón,se deberámantenerbaja temperaturaen el agregadogruesorociándolocon aguao manteniéndoloa la sombra.Igualmentese deberáhumedecerlos encofiados,y enfriar el agua de mezclado. Es conveniente realizarel vaciadoen las horasmás fiescasdel día. - Construirpantallasprovisionales parareducirla velocidaddel vientoevitandoasí la rápidaevaporación del ¿lguasuperficial. - Evitar los diseñosde mezclascon excesivapresencia 83 de finosen el hormigón,puesestoprovocauna rápida exudación. Evitar en lo posible grandesdosisde cemento.En el de deberánuticasode ser requeridasaltasresistencias lizar aditivossupe¡plastificante, con el propósitode bajar la cuantíade cemento. En los trabajosde colocacióny terminado,evitarla segregaciónde finos haciala superficie. a edadestempranas,se De no requeriraltasresistencias deberáevitar el uso de cementoscon altos contenidos de silicatostricálcicos SC., puesesteen su reacción libera abundantecantidadde cal, desarrollandoun gran calor de hidratación,provocandola auto desecaciónen asíretracción. la superficie,intensificando Evitar el uso de cementoscon alta finura de molida. A mayor finura, mayor calor de hidratación,por tanto mayor serásu retraccióny con ello el peligro de fisuracion. Fisuras de asentamientoplástico En esta etapa del procesodonde el hormigón aún no ha endurecidoexisteotros tipos de grietasa causasdel acomodantientoplústico. Esto ocurre cuandoel concretoen estado frescoha sidocolocadoen el molde,en esemomentolos sólipor efectode la gravedad, dosde la mezclatiendena asentarse 84 desplazandolos elementosmenos denso como el agua y el aire atrapado;el agua apareceen la superflciecomo aguade exudacióny el asentamientocontinua hastaque el concreto se endurece.Cuandohay obstáculoscomo son: acero de refuerzo,piedrasde grantamañoo elementosembebidosdentro del hormigón, estospuedenobstruir el libre acomodo de la mezcla,provocandoasentamientos diferencialesplásticosy la formaciónde srietas. ,.r Gneta plástrra Esta posibilidad resulta particularmenteprobable en elementos gruesoscon refuerzo superficialy en elementosque presentancambiosbruscosde espesor. En cuantoal refuerzosuperficial,las fisurasseránmayores a medida que el recubrimientosea ntenor, el diámetro de la yarilla sea mayor y el hormigón presentemas ret'enímiento (ntezclamasfluida). Flswa de a¡,r¡iodmentn plas¡cr, 85 -Bajosrecubrimientos -Excesivos diámetros -Mezclafluida En un vaciadocontinuo, la variación de consistenciasde distintasamasadashaceque seproduzcatambiénasentamientos diferencialescausadospor distintasvelocidadde acomodo de la mezclafresca. p+r el desplaeamrerrto Gneta+casionada dei en':ofiadoenmurüs Por otro lado, la presiónque ejerceel hormigón fresco sobre los enc'ofradoso el suelo hacen que estos se deformen cuandono estándebidamenteapuntaladoso compactadosrespectivamentecausando asentamientosplásticos adicionales con la consecuenteapariciónde fisuras. 86 Fisurap+r def+rmacidn delterreno ¿urtes de1endr.¡recrmrento del hormrgdn Entre las medidasa aplicar para evitar los asentamientos plásticosestán: - Segúnel tipo de elemento,se deberácumplir lo establecido en cuantoa los recubrimientosmínimos de las varillas superiores,evitandotambiénel uso de grandes diámetros. En pisos y pavimentosde hormigón se evitaran los cambiosbruscosde espesorespor medio de acartelamientos. Disponerde todaslas medidasde seguridadparaevitar las deformacionesdel encofradoa causade la presión del hormigón fresco. En pisosy pavimentosde hormigón se deberácompactar eficientementela superficiede sustentación. Evitar agregadosmuy absorbentes. En vaciados continuos se deberá controlar risurosa87 mente el revenimiento indicado evitando asentamientos diferenciales plásticos durante el acomodo de la mezcla. Es posible que las grietasoriginadaspor contraccióny asentamiento no seanvisibles sino hastadespuésde cierto tiempo;la razónde ello es que comúnmentequedanselladas en la superficiedurantela operaciónde terminado,o simplementeno son lo suficientemente anchaspara ser observadas sino hastaque el concretose contraeaun más o hastaque crecendebidoa una cargaque afectelos planosdébiles. Si bien estostipos de agrietamientosen estadoplásticono tienen una naturalezaestructural,tampocodesapareceal endurecerseel concreto(de hecho,por lo generalse ensancha duranteel curso del secado).Las grietasaumentanla penetración del aguaen el concreto,facilitandola infiltraciónde sales y otros productosquímicospeligrosos,produciendoefectos estéticosnegativosy reduciendola durabilidady la vida en serviciode la estructura. Grietas y fisurasoriginadasen la faseo estado endurecido Fisuras originas por movimientosespontáneos. Una vez que el concretoha fraguado,se inicia la etapadel endurecimiento, el hormigónfrescopasade un estadofluido a 88 un estadoplásticoadquiriendo con la hidratación, las propiedadesde un sólido rígido. En los primerosdías se presenta muy bajaresistencia principalmente a tensióny por lo tantoes susceptible de agrietarse. En estaetapa,los cambiosde volumen estándefinidospor incrementos o decrementoscausados por dilatacionesy contracciones debidosa la temperaturay la humedad.Dentrode ella se encuentrala contracciónpor secado,las contracciones-dilataciones por temperatura,la contracciónpor carbonatación y la reacciónexpansivaálcalisagregado. Tal como se explicó anteriormente, la rápidapérdidade agua internadel concretoreciéncolocadoes la causaprincipal de las fisurasde contracciónplástica.En condiciones ambientalesnormalesel hormigóndespuésde fraguadosigue expuestoa perdermásaguapor ef'ectode la evaporacióny por el consumodebidoa la hidratacióndel cemento,y estareducción de agua,que progresapaulatinamente con el tiempo,es motivo de que estese contraigagradualmentea medida que endurece,a estaretracciónhidráulica en fase endurecida se le llama contracc'ión por secudo. Una gran cantidadde aguade mezclado,deficientecolocacióny compactación así como un excesode asentamiento y sangrado,incrementaIa porosidadglobaldel hormigónque comprendemicroporos,poros,conductoscapilaresmacroporosy discontinuidades. Cuandoel concretoendurecidose hallacompletamente sa_ 89 turado,significaque casi todosestosespaciosestánocupados por agua.Como se explicóanteriormente, independientemeny al aguaconsumida te al agua absorbidapor los agregados por la hidratación,existenotroscuatroestadosque,unosmas fácilmentey otros con mas dificultad,son extraídosdel conla contracción creto por evaporación.Por estacaracterística por secadoconstituyeuno de los cambiosde volumenmás importantesy difícil de prevenir. del concretoseefectúaen el aguaeste Si el endurecimiento se expanderecuperando,si no se ha fisurado,gran partede la pérdida de volumen de la retracciónanterior.Cabe destacar que la contracciónresultamás perjudicialque la expansión, pues esta origina esfuerzosde tensiónen el concretopropiciandola fisura sino tambiénporquesueleserde mayor magnitud. La probabilidad de fisuraciónpor retracciónesta íntimamenteligadaa la elongabilidad del hormigón.La fisuraocuffe en el momento en que el valor de retracción sea igual a la relaciónentre la tensiónde rotura del materiala traccióny su módulode deformación. O sea 90 Tp Rp = -------- donde: Mp Rp, es la retracciónpotencialsin deformaciónen el tiempo t, es decir,la retracciónmedidainmediatamentedespuésde la rotura cuandolas tensioneshan desaparecido. Tp, es la resistenciaa tracciónpotencialen el tiempo t. Mp, es por definición el módulo de rotura potenciala tracción en el tiempo t. Este tipo de fisurasapareceen elementoscuya libre contracción esta impedida, por ello, tiene tanta más influencia cuanto más rígida es una estructura,su trazadoes limpio y agudo. i Fisurade c+nkaccidnp+r se'-adc,Enr,'rgas En elementoslinealescomo vigas largasy empotradasen susextremos,las fisurasse presentancon trazadosperpendicularesal eje de la pieza y a mitad de la luz (ayudadapor la flexión provocadapor las cargas). 9l Frsrxasde contraccidnrt+r seca,Cc, En estoscasostambién aparecenjunto a las columnasdebido a la gran diferencia de rigidez entre estosapoyosy la propiaviga. Frsr;rasde cc,ntracci'inp(ir secadoen 1+sas trabala¡rdr-, en una duección En losastrabajandoen dos direccioneslasfisurastiendena serdiagonales,mientrasque en una direcciónseráperpendicular al eje del elementoy son de anchurapequeñay constante. Un casopoco comúny sumamenteinteresanteson las fisuras de retraccióninterna de la pastade cemento,esto ocuffe en concretosmuy ricos en pastay con agregadosde gran tamaño. FisLrast1erekaccion tflternas 92 Por efectode su retraccióncoartadapor las fraccionesmuy gn¡esas,aparecenfisurasinternasquereducenla capacidadde resistencia a la compresión. Estoexplicael peculiary extraño casode regresióndondela resistencia a los 28 díases menor quealosTdías. Las medidaspara contrarrestarlas fisurasde contracción por secadoincluyenlas misnlasdispuestas para prevenirla contracciónplástica,puesel origenes común,peroademás: - En las grandessuperficies como pisosy losasse deberán realizarrápidosy eficientescuradosparapreservar o restituirla hunledad.Entreestastécnicasse encuentran las siguientes: a) Cubrir la superficiecon unalona o materialde polietileno. b) Riegode aguaa partirdel endurecimiento y durantelas primerasT2horaspreferentemente cuandolas temperaturasseanmásaltas. c) Aplicaciónsuperficialde curadores químicos. Utilización de fibrassintéticassobretodo en pavimentos de hormigón,estasfibrasaumentanla capacidadde deformacióna tensióndel nuevoconcreto,reduciendo al mínimo la formaciónde planosdebilitadosque de otra manerase trasformaríanen grietas. 93 -Diseñoy construcciónde juntas de retracción. ¿ {_1 " i'l Juntamachi-hembrada Juntacon pasadores ¡ -{, 94 Grieta artificial perf'ectamente trazadaen el pavimentode hormigónutilizandosierrade corte,debiendorealizarseentre las 24 y las 36 horasdespuésdel vaciado.Trazadalas juntas, se rellenancon silicóno masticparaevitarIa entradade cualquiermaterialy la filtraciónde agua. Como todo material,el hormigónse dilatacon los aumentos de temperaturay se contrae cuandoestabaja provocando fisurascuandoel libre movimientoestarestringidoo se combina con la contracciónpor secado. La retracción térmica es la variación de contraccióndel hormigónoriginadaspor tensioneslocalesproducidaspor las diferenciastérmicasentre el hormigón y el medio ambiente. Al igualqueen la retracciónhidráulica,seproducirála fisuración en el instanteen que el valor de retracciónseaigual a la relaciónentrela tensiónde roturadel material a traccióny su módulo de deformación. La dilatación térmicaes la variaciónde expansióndel hormigón originada tambiénpor las diferenciastérmicasentreel hormigóny el medioambiente. De formasimilara lo indicadoen lasretracciones, la fisúración seproduciráen el momentoen que el valor de dilatación seaigual a la relaciónentrela tensiónde rotura del materiala compresióny su módulode deformación.Las fisurasdebidoa las dilataciones térmicassonmuchomenosfrecuentes que las debidasa la retracción,ya que la resistencia a la compresión es muchomayorque a la tracción. 95 -;i9 f ¡ i \ p+r la drlatacri,n Fisr.lras causadas tÉrmrca Ahora bien, la magnitud del coeficientede expansióntérmica del concretodependede las propiedadestérmicasde los agregadosy de la pastade cementohidratadaasí como de las proporciones en que ellos intervienen. La variaciónde la temperaturadel concretopuedeobedecer a causasde índoleintema y extema.Como causade origen internocabemencionarprimordialmenteel calor que se genera en el interior del concretopor efecto de la hidratacióndel cemento.Entrelas causasexternaspuedencitarselas que son inherentesa las temperaturasambientales,las que se derivan de las condicionesde serviciode las estructuraso a condicionesextremascausadaspor fenómenosnaturaleso fortuitos como el fuego. La no construccióno construccióndefectuosade juntas de contraccióny dilataciónconducesiemprea esfuerzosperjudicialesque producenfisuras,esto ocurrebásicamenteen pavimentos,losasy muros. 96 Los pavimentosde hormigón son muy susceptiblestambién a los gradientesde temperatura causandoel alabeo,el pesopropio de la losa y la cargade tránsitotiendena impedir esadeformaciónproduciendoesfuerzosde tracciónen la cara cóncavaproduciendola fisura. fr .'Tr -i -'Fr'^F-?frr'1¡'r T1 = tEüf,eralrra ¡¡-r ,JE la cra r-.r nfen¡r n l- l¡L:, de la l,: sa + pero pr€pio cotqc dr: lrofr(.r) t ¡ t Ts = temperatra :le1ar ra supenlr dr la 1o:a T1= temFeratua:lela cra urfeno¡de 1alosa Entre las medidaspara contraffestarlas causasde las fisurasde origentérmicoestáel no utilizar cementoscon muy alto contenido de aluminato tricálsico ACr y agregadoscon alta captaciónde calor. Evitar los gradientestérmicosentre la superficiey el interior de un mismo elemento,así como diseñar y construircorrectamentelas juntas de dilataciónprevistas. La expansióndel hormigón ocasionadopor la oxidac:ión del acero de refuerzono solo origina las fisurassino que destruye superficialmenteel hormigón. 97 Las varillas y demásrefuerzosde aceto, estánprotegidas del exteriorpor el hormigónque las rodea,y es en el mantenimiento de la alcalinidadde estedonderesideel buenmantenimiento del acero.El oxigeno del aire, el anhídridocarbónico y el agua atacaal hierro y lo oxidan a una velocidad tanto mayor cuanto mas ácido es el medio. Esto sucedemientras mas porosoy capilar seael hormigón,pues su cal va siendo carbonatadafácilmentepor el dióxido de carbonocon lo que el PH del hormigón baja abruptamentecolocandoal aceroen precariascondicionesde defensa. Al acerorodearsede oxido produceuna expansiónprovocando fisurasy, mas tarde, el desprendimientodel hormigón circundante. por':+t'rosidn Frsuras de armaduras 98 Las fisuraspor corrosióntienenun trazadoparaleloal ace_ ro afectadoy es frecuenteque aparezcan manchasde oxido a lo largodel mismotrazado.Es por ello queuna fisuracon esta característica debeserinmediatamente atendida.Si estase deparaello sedebe tectaa tiempoesposiblesalvarla estructura. identificarla causade la corrosióny suprimirlapara que no actúede nuevo.Luego eliminar los recubrimientos dañados, cepillarlasvarillasparasuprimirtodorestode oxido y reparar sellandocon recubrimientos a basede epóxicoso cementos especiales parael caso. Entre las medidaspreventivaspara evitar esta patología estáel obtenerun hormigónde alta impermeabilidad,estose logra con una baja relaciónagua/cemento usandoaditivosreductoresde agua caso de requerirserevenimientosaltos, no usarresistencias bajasy sobretodo hormigonescompactosy con suficienteespesorde recubrimiento. En condicionesde exposiciónal ambiente,el concreto experimentaotro tipo de contracciónque originan fisuraso incrementanlas causadas por la contracciónpor secado,nos referimosa la contracciónpor carbonatación.La llamada contracciónpor carbonatacióndel concretoes un proceso que resultadel contactode estecon el bióxido de carbono, CO' que normalmentese halla en el aire.El CO, externoen fomra de gas se combinacon la humedaddel concretopara conveftirsea la forma de ácidocarbónicoy reaccionaasícon los hidróxidosdel concreto,particularmente con el hidróxido 99 de calcio acompañado de una liberaciónde aguadel gel de cementopropiciandoestouna disminucióndel volumenmanif-estándose una contraccióngradualdel concretoquesumánlas dosea la contracciónpor secadohacesurgire incrementar fisurascon gran rapidez. Paraprever o se deberádisminuir la porosidady capilaque a su vez ridad, es decir, los mecanismosde transpor-te, la cual dependendirectamentede la relación agua\cemento, debeser reducida. Los expansivosdel cementocomo son, el excesode cal y magnesialibre producenexpansiones volumétricasen el hormigón produciendofisurassuperficialesen forma de piel de cocodrilo cortándoseaproximadamente a 90" entresi. silicios(muy Los hormigoneshechosa basede agregados recomendados en presas,tanques,tubosde hormigóncentrifugados,etc), son susceptiblesa producir una reacciónentre y los hidróxidosalcalinosde los óxidos de siliciosinestables la pastade cementosodiosy potasios. se preEsta reacción,llamadareac'ciónálc'alis-agregado, sentaúnicamentecon ciertosagregados silicioscomoel ópalo y caledonia,o en calizasy dolomitassilíceas, cuyasíliceno pudiendoprovocarexpansiones estábiencristalizada, destructivas en el hormigónen la superficie,mostrandoun esquema de figuración,típico de todo procesoexpansivovolumétrico. r00 '{l t i r*'" r l * - t _ _t j*l :-1 i; :-l l *,_"- t rs Fisuraspor la expansiónintema del hormigónocasionadas por la reacciónálcalisagregados o los expansivosdel cemento. Paradetectarla presenciade sílice activahay que realizar un detalladoanálisispetrográficoacompañadode ensayosde reactividadpotencial.Es por ello que como medidapreventiva, sedeberásermuy cautoen el uso de las piedrasantesmencionadasy sobretodo, solicitarel ensayoquímico del cemento evaluandola cuantíasegúnlo especificadocon relación a los ionesNa"O y K,O. Fisuras provocadaspor cargas que originan esfuerzos Cuandose realizaun diseñoestructuralo se compruebala resistenciade una estructura,se ubicanlas combinacionesde cargasexterioresactuandosobrela citadaestructurarepresentadapor un esquemade análisis,obteniendoasí las reacciones de apoyo. 101 Con las cargasexterioresy las reacciones de apoyossecalculan los distintosvaloresde esfuerzosde cada uno de los (tracción,compresión,flexión,corelementosde la estructura fante,torsión,etc.) Con estos valores de esfuerzos,o la combinaciónde estos, y tomando en cuenta las toleranciasy los distintos factoresde seguridadseprocedearealizarel verdaderodiseño (dimensión y ubicaciónde los distintoselementos, cantidad, distribucióny anclajede los refuerzosde acero,resistencia del hormigón,cantidady tipos dejuntas de construcción,contracción y expansión,etc.). Con estediseño,la utilizacióndemateriales adecuados y una correctaejecuciónde la obra,la estructuradebeestarpreparada paradar su servicioseguroy funcionaldurantesu vida útil. Ahora bien,cuandoexistandeficiencias o insuficiencias en uno de los anterioresaspectoso sobrevienencargasadicionales no previstas,la estructurase verá sometidaa esfuerzosque pudieranponer en peligro su capacidadportantehastael punto de hacerlacolapsar.En la mayoríade Ios casos,las fisurasson muestraselocuentes de lasmanifestaciones de estosesfuerzos. en otros,la falla o el colapsose producede forma abrupta. Las fisuras producidaspor cargasque originan esfuerzos difierendel restoporquetienenmayor profundidady aparecen de forma típica, razónpor lo cual es necesariocomprobarsus dimensiones y progresiónpara establecersi constituyenun verdaderoproblemaestructural. 102 Si consideramosuna pieza prismáticade hormigón, cada una de sussecciones estasometidao a una solicitacióncompueslapor variosesfuerzos. Cadauno de estosesfuerzossimplesde destacapor un tipo de fi suraciondiferente. Identificación de fisuras originadas por esfuerzos simples E:fucn¿c I i Ca.ac[errsLtca w l Á--& '*. v ., '{ o.W . ..,:lf.i t .. :.1 : . . .);.'., :t:1. , 2''.,t ::) .i.a' ) '1 t:; ' t.t*."...: ..:,j ._i ;.* :,;r..,,..t:a, f l:tar:t* Las fisurasde c'ompresiónaxial o compresiónsimple provocan diferentesformas de fisuración,segúnla esbeltezdel elementoy el grado de restriccióntransversalque tenganen sus extremos.Ambos efectosse observanen los ensayosde laboratorio. 10 3 ffi Súrro.uarment+ Con r'r¡amtent+ Si no existerozamientoalgunoentrelas carasde la probeta y los platosde la prensa(muy difícil de lograr) la compresión pura ejercidala rompe produciendofisurasparalelasa la direccióndel esfuerzo.Si hay rozamiento,el esquemade fisuracion cambiasesúnmuestra. esbeltos. enelementr-'s Fisuras Enrrümpresidn r04 Con elementos más esbeltos intervienen otros factores como la no homogeneidaddel hormigón a lo largo del elediversos mento,excentricidadde las cargas,etc.,obteniéndose posiblesde rotura.Es de destacarque los esquemas esquemas mostradoscorrespondenal momentode la rotura y no a condicionesde servicio. Frsnrarndrcahvade nmrnentepardeo de umrnere Frsuraur,:hcatrva por comprestérr colapso Una fisuraciónpeligrosade servicioen elementosesbeltos a compresiónse manifiestaen pequeñasgrietasfinas y juntas a mitad del elementosignificandoque el pandeoestaa punto de ocurrir.En generalcuandose observanfisurasverticalesen columnases signo de colapsoinminente por aplastamiento del hormieón. 1 05 La tracción simple o trac:ciónaxial poco frecuenteen elementos de hormigón armado, origina numerosasfisuras de frazadoperpendiculara la dirección de la tensión. Estas se forman alavez, y suelenapareceren los lugarescoincidentes con la ubicaciónde los estribos. Pr+gresión de fisurade fleuón Lasfisurasdeflexión puedencorrespondera flexión pura o combinadacon otrosesfuerzos,principalmenteel cortante.En vigas, la fisura se inicia en la armadura,progresaen vertical a la fibra neutray se curva al final buscandola aplicaciónde la carga y deteniéndosehasta alcanzarla zona comprimida. Estasfisurasavisancon mucho tiempo,aparecenvariasy muy juntas; son perpendicularesal eje del elementoy se inclinan 106 segúnel valor del esfuerzocortante,aparecenbajo la acción al retirarseesta. de la cargay desaparecen de fisurade cortante Pr+.eresidn Lasfisuras de cortantese destacanpor su trazadoa 454,en vigas,puedencomenzaren el alma,progresarhastael refuerzo longitudinal llegando luego hastala cargadividiendo en dos partesel elemento.Este procesopuede ser muy rápido, inclusoinstantáneo.De ahí su peligrosidad. Lasfisurasde torsión sonfrecuentesencontrarlasen estructuras de edificaciones,cuandoexistenelementosaporticados arriostradospor vigas o voladizosempotradosa estasy no se I07 ha tomadoen cuentael efecto de torsión. Duranteel servicio se manifiestana 45abordeandoperimetralmenteel elemento en forma de tirabuzón. Otros tipos de fisuras Los fallos de adherencia-anclajese manifiestanmediante fisuraslocalizadas,paralelasal refuerzolongitudinal,aunque su trazadono es continuo,a diferenciacon las de oxidacióno corrosióndondelas fisurassi continúana lo larso de las barras de acero. ,--T-* ffiil d-l I I'l*'o or*t*',t iuL!Á.*i'Er'el' Los fallos de anclaje son extraordinariamente peligrosos, puesla varilla de acerose deslizay pierdeeficacia,por lo que este tipo de fisura puede ser indicativo de una inminente y súbitarotura. Es por ello que al proyectardebemosser generosos con las longitudesde solapesentre barras,así como la conformación y tamañode los bastonesy demáselementos de anclaje. 108 ?-f *T--r-.r <r*rc-'tl* a I I I Las caídaso desplazamientosde las armadurasprincipales duranteel hormigonadooriginan fisurasen los lugaresdonde esfuerzosde tracciónno son tomadospor el acero. La concentraciónde tensionesen esquinasproducefisuración. Cas e todo en paredesde cargas.Otro casomuy común ocurreen pavimentosde hormigóncuando duranteel vaciado continuo del hormigón este se ve interrumpidopor discontinuidadesdestinadasa registros eléctricos o hidráulicos, en este caso. se deberácolocar antesdel vaciado refuerzosde acero perpendiculara la diagonal de los lados, trazado que sigue la posiblefisura. 109 Cuandoel esfuerzoque baja al suelo a travésdel bulbo de presionesprovenientede ias cimentacionessuperala capacidad portantedel propio suelosobrevienenasentamientos de la estructura. Frsr-ras+ngtradasp or asentamrentodferencral Principalmenteen los casos de estructurasaporticadas, cuando el terreno que sustentauna de las zapatascede y la contiguano, se produceel peligrosoasentamientodiferencial trayendocomo consecuenciaincrementosnotablesde los esfuerzosen las vigas de enlacesuperiordel pórtico con la in110 mediataapariciónde fisuraslas cualesse le deberándar un continuoseguimiento,puesun aumentoen su tamañoo proantesafundidadesreflejode un incrementodel asentamiento, la de un colapsoestructural. Paraevitaresto,antesde comenzarla construcciónde una se deberáhacerun detalladoesobra de estascaracterísticas, tudio de suelosen toda el áreade emplazamientopara de esta forma sabersu capacidadresistenteasí como cualquier otro aspectoque pueda debilitar la misma (lentesde arena,carso, manto freático cercano,etc.).Enel casode se produzcael se investigarácual de estascausases la originaasentamiento, ria para procedera minimizar su efecto,mientrasque paralelamentese debedisminuir la cargatributariaque desciendea la referida zapata. Conclusionesy recomendaciones Como hemosvisto y expresadoanteriormente,en la utilierroresde proyectoy ejecuzaciónde materialesinadecuados, posteriores a la ejecución,están ción, asícomo otrosaspectos las causasque originan las fisurasanteriormenteanalizadas. La apariciónde una fisuravisible no significanecesariamenteque algoandemal, sin embargo,es importanteconocer la causaque la produce,para de estaforma poderla reparar. Nunca deberepararseuna fisura sin estarseguroque la causa que la produjono volveráa actuardespués,ya seapor la ltl desaparicióndel agenteo por haberseadoptadolas medidasde lugar paraque no perjudiquede nuevo. Ver una fisurano siemprees fácil. Una forma sencillapara detectarlaes mojar la superficiedel hormigón, con lo que la flsura absorbeagua por capilaridady la retiene despuésde habersecadola superficieadyacente. Paraconocerla causade una fisura y sabersi es peligrosa o no, debemosanalizarsu progresión,es decir si estaviva o no, ello consisteen chequear si su anchurao longitud se modifican con el tiempo o si por el contrario esta estabilizada. Paraobtenerdicho dato existenvarios métodosalgunosmuy empíricos. ]dÉtod,rsempinc+sparadetermtrar la progresiónde unafrsura. El primero consisteen marcarcon una cruz el extremode la fisuraparapoder comprobarsi estaprogresa.Otro es el encajar la puntade una agujaen la hendidura,si estacae es que se ensancha. l12 Paramedir anchosde fisurasse utilizan escalaspreparadas al efectocomo la mostradaque se deslizade izquierdaa derecha contrala fisurahastahacerlacoincidir. l Tt l I l l T-'¿' fTll-- J 1.5 mm 0.05 0.1 0.? 0.3 0.4 0.5 0.e 0.7 0.8 I Escala ca.a fledrr ancl¡ós de fislrag Procesode actuaciónen casode fisuración. A N A L I S ¡ 5 .C A L C U L O S orscARTAR HIPófEsrs CAUSA DfSCUBIERTA? VIGILAR FISURAS S€GUIR ESIUOIANDO ¿PUFDE ELIMINARS€ I A CAUSA AHORA ? ¿PoDRA TLIMINARSE MÁs ADILANÍT? ¿ P U f D f C O M A A T ¡ R S EL A CAUSA? , Fs UN CASO GRAVE? c(rMrJAT¡R LA gAU5A: ¡rr otRa-¡onés lunl¿b llc¡¡hl¿s rcfilefzof VIGIL.ARFISURAS A(:FPTAR CON FILOSOTIA 113 Luegode adoptartodaslasmedidasde correcciónseprocecon morteros de a repararla fisuraque involucratratamientos resinas,epóxicasentreotros. especiales, Peromasquereparar,lo másimportanteesevitar.puesante estaspatologíassiemprees mejor prevenirque curar.Erradicar las causasque originantodasestasfisurasy aplicarlas medidasexpuestasen estetrabajoparatalesfines,lograrásin estemal propiciandoque dudasdisminuir significativamente nuestrasobrasseancadavezmássegurasy duraderas. Bibliografía l. Jiménez Montoya. Hormigón Armado. 14 Edición ajustadaal Eurocódigo. 2. ComisiónFederalde Electricidad.Manualde Tecnologíadel Concreto. 3. Sánchezde Guzmán.Tecnologíadel Concretoy del Mortero. 4. Annual Book of ASTM STANDARDS. Sec. 4. Concrete and Aggregates. tl4
