PUENTE CARRETERO SANTA FE-SANTO TOME:

PUENTE CARRETERO SANTA FE-SANTO TOME: DETERIORO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO - Conceptos básicos

El hormigón armado es un material estructuralmente compuesto por dos constituyentes esenciales: el concreto y el acero.

El concreto es un material complejo que reproduce, en cierta forma, la alta resistencia a la compresión que presentan las piedras naturales, pero con la ventaja adicional de poder adoptar cualquier configuración requerida. Se lo fabrica mezclando piedras naturales molidas con proporciones adecuadas de agua y cemento. Esta mezcla, en estado fluido, es moldeada según se requiera; luego el agua y el cemento reaccionan químicamente para formar un material aglomerado de elevada resistencia a la compresión.

Sin embargo, frente a esfuerzos de tensión, el concreto no puede oponer mayor resistencia que la unión superficial entre el cemento aglomerante y las piedras molidas que lo forman. Así, la resistencia del concreto a estos esfuerzos "diferentes" es mucho menor que la que tiene para con las cargas compresivas.

Como la mayoría de las estructuras que se utilizan en construcción civil requieren resistencia pareja a ambos tipos de carga, la solución consiste en transferir los esfuerzos de tensión a otros materiales más resistentes a las mismas, tales como el acero (o "hierro", en la jerga profesional), o, más actualmente, a otros materiales de refuerzo, como son la fibra de vidrio y los filamentos plásticos. Así se tienen los llamados "hormigones armados" y los elementos constructivos "pretensados".

Degradación del material

Se sabe que si el acero se expone, sin protección, a la acción de la atmósfera se oxida rápidamente (proceso de "corrosión"). Para protegerlo, un método muy efectivo es el de recubrir el acero con algún material "alcalino" (término que significa lo opuesto a "ácido"). Justamente, el cemento hidratado que forma el concreto es capaz de brindar dichas condiciones, lo que ha extendido el empleo de estructuras de hormigón armado a todo tipo de construcciones civiles.

Empero, en ciertas condiciones, la corrosión puede aparecer en las barras de acero de refuerzo del hormigón. En estas circunstancias, como el óxido de hierro tiene un volumen mayor que el acero original, el consecuente hinchamiento de la estructura metálica comienza por agrietar el concreto (visible en la superficie del hormigón como manchas y chorreaduras de color pardo-rojizo, debidas a la difusión del óxido formado) y termina por hacer saltar trozos del mismo, exponiendo el "alma" de acero a la acción del medio ambiente y, así, acelerando el proceso. El adelgazamiento gradual de las barras de acero de refuerzo llegará a un punto en que éstas ya no puedan resistir la carga para la que fueron originalmente diseñadas, y se tendrá así el colapso de la estructura.

Este mecanismo de deterioro es muy similar al del avance de una "picadura" en el zócalo o el guardabarros de un automóvil: primero se observan las manchas pequeñas, de color rojizo; luego se forma una ampolla cuando la pintura se desprende de la chapa por el crecimiento del óxido de hierro. Seguidamente, la ampolla se rompe y, de ahí en más, el material del zócalo o del guardabarros se deteriora y comienza a caerse a pedazos.

En el caso del hormigón armado, estas condiciones agresivas hacia el acero se dan cuando, por alguna causa, se pierde la alcalinidad protectora que, en principio, tenía el concreto. Este motivo puede tener distinto origen:

- una alternativa, que ocurre en estructuras de cierta antigüedad, o bien con concretos excesivamente porosos, es la pérdida de alcalinidad por reacción química de los componentes del cemento con elementos ácidos tan comunes como el dióxido de carbono, presente en la atmósfera o en los gases que se desprenden de los escapes de los automotores. Estos gases se combinan con la humedad ambiente, o bien con el agua que, en determinadas estructuras, como es el caso de un puente, se difunden hacia el interior de este material poroso que es el concreto.

Este fenómeno se denomina "carbonatación", y avanza agresivamente desde la superficie hacia el interior de la estructura. Al cabo de un tiempo, que depende de las condiciones ambientales (presencia de humos y gases; humedad relativa ambiente; inmersión de parte de la estructura en agua, etc.) y de la calidad del material (relación agua/cemento; tiempo de curado; aditivos empleados para acelerar este curado; porosidad relativa y permeabilidad del concreto), termina alcanzando el alma de acero comenzando el ataque corrosivo del mismo.

Este tipo de problema se combate con un diseño adecuado de la cantidad de concreto a emplear para cubrir el acero de refuerzo, así como con el uso de materiales de buena calidad. En condiciones adecuadas se puede disminuir el avance normal del frente agresivo de carbonatación a velocidades inferiores a medio mm/año.

Es decir que bastaría utilizar, con un concreto de composición y calidad apropiadas, una cobertura de 25 mm para asegurar una vida útil de la estructura de más de 50 años.

Otro origen posible del deterioro es el desprendimiento de trozos del concreto por acción de esfuerzos no previstos en el cálculo (vibraciones; fatiga; contracciones y dilataciones térmicas; empuje de intensidad no uniforme en el tiempo, como la provocada por la corriente de un río con caudales variables, etc.). En este caso, las barras de acero de refuerzo quedan desnudas al desprenderse el concreto protector y, expuestas a la acción ambiental, se oxidan rápidamente.

Evaluación y solución del problema

El conocimiento de los mecanismos involucrados en el proceso de degradación del hormigón armado ha permitido diseñar técnicas de evaluación, cuantificación y control de este problema. Estas técnicas (mapa de potenciales; polarización de corriente anódica; probeta de resistencia eléctrica; impedancia de corriente alterna; etc.) se basan en el carácter electroquímico de la corrosión, que permite predecir el estado de una estructura de hormigón armado y la eventual existencia de condiciones de deterioro activo del refuerzo de acero.

Estas técnicas, de relativa sencillez conceptual, deben ser aplicadas por especialistas para obtener un diagnóstico fundamentado del estado particular de una estructura pasible de estar deteriorándose.

A partir de dicho diagnóstico, recién se estará en condiciones de garantizar la solución tecnológica más apropiada para cada caso específico, aplicando el estado del arte y las normas técnicas de referencia en las que se basa todo buen trabajo profesional.

Regreso a ARTICULOS