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Cómo prolongar la vida de las reparaciones de concreto |
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| Jay H. Paul El costo de las reparaciones de estructuras de concreto de gran altura y de rampas de estacionamientos puede ser enorme. Un presupuesto típico para un proyecto podría ser de cientos de miles de dólares, y podría llegar inclusive a millones. Sin embargo, un programa de reparación no está completo si no considera un sistema de protección. Aunque los resultados de un programa de reparación son fáciles de ver para los propietarios, los beneficios de un sistema de protección pueden ser algo difícil de vender. Después de gastar tan grandes sumas en reparaciones, no es de extrañar que, en general, los propietarios se muestren renuentes a gastar todavía más dinero para proteger esa inversión. Un propietario puede preguntar: ¿Por qué, si el programa de reparación es tan exitoso, voy a necesitar proteger las reparaciones? ¿Por qué proteger las reparaciones? En la mayoría de las circunstancias, las reparaciones de concreto tienen una vida finita. Así pues, la primera razón para un sistema de protección es la de extender la vida de tales reparaciones. Si carece de él, un propietario puede verse en la necesidad de reparar la estructura nuevamente, mucho antes de que lo que se hubiera previsto. La verdad estriba en que es difícil, si no imposible, en el caso de las reparaciones, cambiar realmente las condiciones que conducen al deterioro del concreto. Los sistemas de protección están diseñados para mejorar el rendimiento de las reparaciones moderando las causas subyacentes del deterioro del concreto. Un beneficio adicional es que algunos sistemas de protección enmascaran las reparaciones y pueden mejorar las apariencias. Métodos de protección Existen muchos métodos y, ciertamente, una multitud de productos disponibles para proteger el concreto. El objetivo es reducir la corrosión de los metales en el concreto y los problemas relacionados, así como mejorar las características de la matriz de concreto que causan varios tipos de deterioro. Esto se logra por lo regular limitando la intrusión de humedad, cloruros, dióxido de carbono y otros contaminantes dentro del subestrato de concreto, por medio de tratamientos de superficie o principios electroquímicos. Los sistemas protectores también incluyen materiales y métodos que incrementan la capacidad de la superficie de concreto para resistir abrasión, impacto u otras influencias perjudiciales.1 A continuación, se presenta una visión general de diversos sistemas disponibles para proteger el concreto, junto con una breve descripción de las características de cada uno. Tratamiento de superficie Durante años, los tratamientos de superficie han sido el método más común de protección. El objetivo de un tratamiento de superficie es limitar la corrosión reduciendo al mínimo el agua libre en los capilares del concreto. Al mismo tiempo, los tratamientos de superficie evitan que emigre más humedad (y la intrusión de cloruros para los estacionamientos o los tableros de puentes) a través de las grietas, y que alcance el refuerzo. Esta es la clasificación general para tratamientos de superficie que se utiliza en la “Guía de Reparación del Concreto (ACI 546.R-96)»:
l Selladores penetrantes: generalmente por debajo de la superficie Selladores penetrantes Por definición, los selladores penetrantes están dentro del subes-trato del concreto. La profundidad de penetración varía según el producto, las propiedades del concreto, la existencia de contaminantes y, en cierta medida, la preparación de la superficie. Los selladores penetrantes no están sometidos a abrasión, generalmente no se degradan debido a la exposición a rayos ultravioleta (UV), no puentean las grietas no movibles y no alteran apreciablemente la apariencia. No ocultan las reparaciones de concreto ni detienen la penetración de agua a través de las grietas. Debido a que estos productos están por debajo de la superficie de concreto, son excelentes para usarse en tableros de estacionamientos. Con frecuencia se utilizan en combinación con recubrimientos para mejorar la durabilidad. En este grupo se incluyen también: aceite de linaza hervida, silanos, siloxanos, inhibidores de corrosión migrantes, ciertos epóxicos y metracrilatos de alto peso molecular. Debido a que la mayor parte de estos productos tiene como propósito reducir la humedad, y por lo tanto la intrusión de cloruros, ellos pueden reducir o retardar el comienzo de la corrosión futura y la degradación por congelación y deshielo. El especificador debe verificar las emisiones del compuesto volátil orgánico (volatile organic compound = VOC) con el fabricante, ya que esto podría ser un problema en algunas aplicaciones. Selladores de superficie y recubrimientos multicapas Dependiendo de su aplicación, existen muchos productos que podrían clasificarse como selladores de superficie (grosor de la película seca de 250 mm o menos), o como un recubrimiento multicapas de 250 a 760 mm de grosor de película seca. Los selladores de superficie se usan para proteger plataformas y superficies verticales. Debido a que las reparaciones del concreto y las manchas pueden reflejarse a través de ellas, un recubrimiento multicapas podría ser más apropiado allí donde la apariencia es un criterio más importante, como en el caso de las fachadas. Muchos de estos productos impermeabilizan efectivamente la superficie. Algunos fabricantes de elastoméricos tienen datos que indican que sus productos proporcionan buena resistencia anticarbonatación que podría ser benéfica cuando el recubrimiento del concreto sobre el refuerzo es insuficiente. En muchos casos, la permeabilidad al agua y al vapor son parámetros importantes para la selección del producto. Aunque la mayoría de los elastómeros no puentea las grietas movibles, pueden ser efectivos en puentear grietas no movibles. Sin embargo, existen algunos recubrimientos elastoméricos que puentean pequeñas grietas movibles si están apropiadamente detalladas. En este grupo se incluyen epóxicos, poliuretanos, metil metacrilatos, uretanos curados en húmedo, resinas acrílicas, ciertas pinturas (a base de aceite y látex) y elastómeros de silicón a base de agua. La selección de un producto individual puede depender de su capacidad para respirar (o en algunos casos para actuar como una barrera de vapor), así como para proporcionar resistencia suficiente a la penetración de agua. Muchos de estos productos se ven afectados por los rayos UV y se desgastan bajo la abrasión de la superficie. La resistencia al derrape puede verse reducida, a menos que se fortifique con un agregado apropiado. Membranas Las membranas generalmente se aplican a la superficie del concreto para aplicaciones horizontales. Éstas alteran significativamente la apariencia del concreto, pueden puentear pequeñas grietas movibles y ocultan la mayoría de las reparaciones. Con la introducción de agregados apropiados, las membranas proporcionan adecuada resistencia a la abrasión y durabilidad cuando se requiere. Debido a que efectivamente reducen la introducción de humedad y de cloruros en el concreto, el comienzo de la corrosión futura puede retrasarse significativamente. Cuando está expuesto directamente a la intemperie, la degradación por radiación UV es un problema potencial. Debido a las regulaciones del compuesto volátil orgánico, la mayoría de los fabricantes han desarrollado productos con pocas, o sin, emisiones. Sin embargo, casi en todos los casos, no tienen un largo historial del uso en servicio. En esta categoría están incluidos los uretanos, acrílicos, epóxicos, neoprenos, cemento, concreto polímero, ciertos metil metacrilatos y productos asfálticos. Se requiere mantenimiento frecuente de las membranas expuestas, especialmente en estructuras de estacionamientos, aunque generalmente no es costoso. Existen membranas disponibles que son autocurables y que serían de gran beneficio por debajo de sobrecubiertas soterradas. Evite situaciones en las que el concreto esté encapsulado con membranas no respirantes en cada lado. En general, las membranas ofrecen buenas propiedades de elongación y excelente permeabilidad al agua, pero únicamente permeabilidad marginal al vapor. Las membranas encima de losas sobre rasante o en situaciones donde existe un impulso de vapor desde abajo deben aplicarse con la mayor precaución. Ha habido casos en que algunas membranas no son compatibles con ciertos productos patentados para la reparación del concreto. Sobrecubiertas Las sobrecubiertas generalmente están adheridas al concreto y agregan un peso proporcional a su espesor, que se debe considerar en el análisis de las estructuras existentes. Puede agregarse refuerzo adicional. Si se instalan para actuar de manera compuesta con la estructura existente, las sobrecubiertas pueden incrementar la resistencia. Las sobrecubiertas pueden ser formuladas para reducir la introducción de humedad, mejorar la durabilidad y la resistencia a la corrosión, así como para evitar la intrusión de cloruros. Muchos de los productos disponibles están reforzados con fibras para reducir la contracción plástica. Debido al espesor adicional, la sobrecubierta no ofrece la oportunidad de mejorar el drenaje. Aunque las sobrecubiertas inicialmente puentean las grietas, las grietas en movimiento pueden reflejarse a través de ellas. Con mucha frecuencia, las sobrecubiertas se usan para resaltar la apariencia y son muy efectivas para ocultar las reparaciones que cubren. En esta categoría se incluyen formulaciones para concreto de bajo revenimiento, concreto polimerizado, epóxicos, ciertos metil metacrilatos y concreto modificado con polímeros. Para sobrecubiertas adheridas, es mejor seleccionar un producto que tenga propiedades similares al concreto viejo para reducir al mínimo problemas de compatibilidad. Debido a que muchos de estos productos son cementantes, pueden evitarse fácilmente los problemas de permeabilidad al vapor. Los productos que contienen epóxicos y polímeros deben ser evaluados en cuanto a la degradación potencial por UV. Protección catódica El concepto detrás de este método de control de la corrosión es convertir en catódico el refuerzo ahogado –en oposición al anódico en el que ocurre corrosión–. El acero de refuerzo está eléctricamente conectado a un metal sacrificatorio que se convierte en ánodo. Esto puede hacerse con energía eléctrica (sistema de corriente impresa) o sin energía (sistema pasivo). Existen varios tipos de sistemas de protección catódica disponibles.2 La diferencia principal entre unos y oteros es el sistema de ánodo y su uso. La protección catódica no reemplaza el refuerzo corroído. Tienen que realizarse todavía todas las reparaciones estructurales requeridas. Actualmente no se recomienda la protección catódica para el concreto presforzado debido a que éste podría volverse frágil con el hidrógeno de los aceros de alta resistencia. Si en la estructura hay refuerzo revestido de epóxicos, debe realizarse una determinación de la continuidad eléctrica para establecer si sería efectiva la protección catódica. La protección catódica solamente está dirigida al control de la corrosión futura. Habrá que usar otras técnicas en cuestiones tales como apariencia, durabilidad y comportamiento del concreto reparado. A diferencia de algunas técnicas y productos que ahora están entrando en el mercado, la protección catódica se ha usado en una u otra forma durante años. Los pilares de puentes se encuentran entre las primeras aplicaciones. La mayoría de los fabricantes pueden proporcionar, al menos, un registro parcial de aplicaciones similares que ahora se utilizan comúnmente. Inhibidores de corrosión Se están desarrollando nuevas tecnologías para aumentar o mejorar el arsenal de los sistemas de protección. Entre tales productos se encuentran los inhibidores de corrosión, que se agregan al concreto. Los inhibidores de corrosión sirven para complementar la capacidad natural del concreto para proteger el refuerzo ahogado, formando una capa de óxido pasivante en el acero. Esto ocurrirá normalmente cuando la alcalinidad del concreto se mantenga a un pH de aproximadamente 12. El producto más comúnmente usado contiene nitrito de calcio. La cantidad que se agrega al concreto se basa en los cloruros anticipados a los que el concreto estará expuesto durante un periodo dado de tiempo. Después de haberse empleado exitosamente durante aproximadamente 20 años, este producto es apropiado para usarse en reemplazos completos de losas, así como en sobrecubiertas de concreto para tableros de puentes y plataformas de estructuras de estacionamientos. Recientemente se ha introducido una nueva generación de productos (con dos diferentes composiciones químicas). Éstos se aplican a la superficie del concreto existente y están diseñados para migrar hacia el refuerzo ahogado a fin de protegerlo contra la corrosión futura. Estos productos se conocen generalmente como inhibidores migratorios contra corrosión o MCI (migrating corrosion inhibitors). Un producto basado en la tecnología del nitrito de calcio trabaja de la misma manera que el aditivo que ya está en uso. El otro es una combinación a base de agua de surfactantes y aminosales. El fabricante asegura que emigra como un vapor a través del concreto para formar una película protectora delgada monomolecular sobre el acero de refuerzo. Ellos aseguran que los químicos inhibidores de corrosión pueden emigrar hasta 40 mm en 24 días.3 Extensas pruebas han indicado que ambos productos son efectivos para reducir las tasas de corrosión en el concreto contaminado con cloruros.4 Sin embargo, todavía es demasiado pronto para asegurar los beneficios totales que pueden lograrse al incorporar los MCI como parte del sistema de protección. Si en realidad prueban ser efectivos, ellos podrían resolver el problema de “halo” (véase la foto en la página 15). Factores en la selección de la protección Así como uno evalúa la causa del problema antes de seleccionar una técnica de reparación, los requisitos para cada proyecto deben ser determinados y cuidadosamente evaluados antes de seleccionar un sistema de protección. Aunque podrían ser adecuados varios sistemas diferentes, los parámetros que son únicos para una estructura particular podrían hacer más atractivo un sistema que otro. Las implicaciones que un sistema pudiera tener sobre un proyecto particular, incluyendo el potencial de falla y mantenimiento futuro, necesitan ser tomadas en cuenta antes de la selección. Los factores que deben considerarse incluyen: Historial del sistema Cierto número de nuevos sistemas para la protección del concreto casi no tiene un historial de servicio. Aunque los resultados de prueba pudieran ser alentadores, la mayoría de los ingenieros y propietarios se muestran renuentes a incorporar tales sistemas en sus proyectos. Sin embargo, existen circunstancias en que los problemas son tan agudos que únicamente la nueva tecnología podría ser la respuesta. Es crucial que el propietario esté consciente de los riesgos. El ingeniero debe obtener el total consentimiento del propietario para cualquier riesgo que sea aceptable en relación con el uso de un sistema sin un historial demasiado largo. Costos iniciales y de largo plazo El costo es un factor que un propietario no puede ignorar; la mayor parte de los sistemas protectores tiene costos de mantenimiento junto con costos iniciales (por ejemplo, los selladores y pinturas necesitan ser reaplicados, los sistemas de protección catódica deben monitorearse y ciertos componentes se tienen que reemplazar). En algunos casos, el costo inicial puede parecer muy alto. Sin embargo, cuando se evalúan sobre el ciclo de vida del método, su uso en un proyecto de reparación puede ser muy competitivo. Además, si el tiempo fuera de servicio de una estructura es una consideración importante, el alto costo inicial de un método que extienda el uso de la instalación sin interrupción para reparaciones futuras del concreto bien puede valer la pena. Apariencia final Al igual que con el programa de reparación mismo, los propietarios necesitan saber directa y claramente lo que están comprando; en otras palabras, ¿cómo se verá? La localización de una reparación puede ser de cierta preocupación cuando se consideran varios sistemas de protección. Los ingenieros deben también ver a largo plazo. Ellos necesitan preguntar: ¿Qué aspecto tendrá el sistema después que haya estado en el lugar algunos años ? ¿Existen factores ambientales que afecten la manera en que un sistema de protección se comporta a lo largo de los años? Acatamiento de las condiciones del compuesto volátil orgánico Para propósitos regulatorios, la Agencia de Protección del Medio Ambiente (Enviromental Protection Agency = EPA) define un compuesto volátil orgánico como “cualquier compuesto de carbón, excluyendo el monóxido de carbono, dióxido de carbono, ácido carbónico, cloruros o carbonatos metálicos y amonio, que participa en las acciones fotoquímicas atmosféricas”. El cumplimiento de las regulaciones actuales del VOC es un factor importante que se debe considerar al seleccionar un sistema de protección. Existen dos preocupaciones con relación a los VOC: 1) los fuertes olores desagradables de los productos a base de solventes que se emiten son un problema en espacios interiores escasamente ventilados, y 2) la reacción fotoquímica entre óxidos de nitrógeno y VOC que produce ozono. Desafortunadamente, muchos de los productos en los que han confiado los ingenieros en el pasado ya no se encuentran disponibles en sus formulaciones originales. Para satisfacer las regulaciones de varios estados que tienen tales leyes se han introducido en el mercado productos con bajo VOC. Las últimas versiones de algunos de estos productos realmente no tienen un historial aceptable. Una vez más es de importancia crítica que el propietario entienda este dilema. Desde 1991, la EPA, la industria de los recubrimientos y las agencias gubernamentales han estado tratando de alcanzar acuerdos mutuos sobre la limitación de emisiones de VOC para toda la nación. El objetivo de estas tratativas es establecer alguna consistencia que permita a los especificadores comparar los productos y las afirmaciones hechas por los diversos fabricantes.5 Compatibilidad Es muy importante revisar la condición de la superficie al considerar cualquier sistema de protección. Muchos de los productos patentados comúnmente utilizados en las reparaciones podrían tener una química no compatible con los recubrimientos o selladores especificados para usarse sobre ellos. Así pues, el potencial para problemas de compatibilidad debe investigarse nuevamente. Antes de empezar un trabajo de producción, el sistema seleccionado debe probarse en el sitio de la obra. Además, la eficacia de los selladores penetrantes se ve grandemente influida por la presencia de selladores o recubrimientos existentes. La mayoría de los fabricantes requieren la aprobación de un subestrato del recubrimiento antes de extender una garantía. La remoción de los recubrimientos existentes es muy costosa, a veces sólo se requiere una remoción parcial que podría dar como resultado ahorros significativos en los costos del proyecto. Durabilidad/comportamiento Al evaluar un sistema de protección, el ingeniero debe determinar las expectativas del propietario respecto a la vida del sistema de reparación. Entre otros factores que hay que considerar, están las condiciones ambientales (exposición a lluvias impulsadas por el viento, variaciones de temperatura, lluvia ácida, exposición a dióxido de carbono, etc.), exposición a rayos UV, extensión y naturaleza del tránsito (para plataforma) y el uso de la estructura (los recipientes de agua potable tienen ciertos requisitos regulatorios). Requisitos de aplicación Antes de seleccionar un sistema de protección, especialmente los tratamientos de superficie, existe cierto número de condiciones básicas que necesitan ser satisfechas. Éstas incluyen: l Las reparaciones de concreto deben curarse (usualmente 28 días después de completarse). Nota: los fabricantes de algunos productos afirman que pueden instalarse en superficies húmedas y en un tiempo considerablemente menor a 28 días. l Las superficies deben estar secas y sanas. La preparación de la superficie debe implementarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. l Las superficies deben ser relativamente lisas cuando utilicen membranas aplicadas en forma líquida. l Deben considerarse las condiciones de ventilación y la humedad al seleccionar los productos. l Deben considerarse las limitaciones de temperatura durante la instalación al programar el trabajo. No siempre existen las condiciones ideales. La elección de un sistema de protección puede ser influida más por las condiciones de instalación que por otros factores. Por ejemplo, habría que seleccionar productos con una baja emisión de VOC para emplearse en espacios interiores pobremente ventilados, a fin de satisfacer las regulaciones actuales. Sin embargo, este método podría ser más costoso y podría no tener el historial de los productos tradicionales que el ingeniero probablemente ha utilizado exitosamente en el pasado. Otro ejemplo de las influencias que afectan la elección de un recubrimiento sobre una exposición exterior podría ser las limitaciones de las bajas temperaturas. Quizás el programa de trabajo indique que sea necesario aplicar el recubrimiento final en el otoño. Un factor como éste, que tenga un potencial para un efecto significativo sobre el éxito del proyecto, debería tener prioridad sobre otros parámetros. Resumen Los sistemas de protección del concreto son una parte necesaria y valiosa de cualquier programa exitoso de reparación. Gracias a la tecnología mejorada, así como a las regulaciones gubernamentales, las técnicas están cambiando. El especificador debe estar actualizado con los más recientes desarrollos y evaluar cuidadosamente los productos a la luz de cada proyecto individual. Solamente entonces podrá extenderse la vida útil de las reparaciones y el propietario podrá lograr beneficios en los costos. Referencias 1. ACI Commitee 546, Concrete Repair Guide (ACI 546R-96), cap. 4, “Protection Systems”, sección 4.1, American Concrete Institute, Detroit, 1996, 26 pp. 2. Ibid, sección 4.3. 3. McGovern, M.,”A New Weapon Against Corrosion”, Concrete Repair Digest, junio/julio de 1994. 4. Strategic Highway Research Program, “Concrete Bridge Protection and Rehabilitation: Chemical and Physical Techniques”, Contract C 1031, Washington, D.C. 5. Factor, D., “A New Weapon Against Corrosion”, Concrete Repair Digest, junio/julio de 1994.
Jay H Paul es responsable del grupo de ingenieros de restauración de Klein y Hoffman, Inc., Chicago, y es miembro de los Comités del ACI 546, Reparación del Concreto, y 515, Sistemas de Protección para el Concreto.
Este artículo fue publicado en Concrete International y se reproduce con la autorización del American Concrete Institute.
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Si se pretende que una reparación de concreto sea duradera, es preciso >protegerla; aunque ello incremente el costo de la obra, a la larga es más redituable. La información que aquí presentamos sobre los principales sistemas de protección que existen incluye también los aspectos que hay que tomar en cuenta para escoger uno y los requisitos de aplicación |
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| Instituto
Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. |
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