Preparación de Superficies de Hormigón para la Aplicación de Productos de Reparación y Protección

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LOGO RIME.JPGLOGO GREMI CONS.JPGLOGO CCOC.jpg Nota: Este artículo ha sido creado gracias a Gremi de Constructors d'Obres de Barceloan i Comarques en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido pertenece a la publicación RIME

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Contenido

Descripción General

En todos los casos en que se reparan o protegen superficies de hormigón, las condiciones de la superficie existente sobre la que se aplican los materiales de reparación y/o protección, son de gran importancia para la durabilidad de los trabajos. La durabilidad puede quedar seriamente comprometida si hay poca adherencia entre los materiales aplicados y la superficie existente del hormigón.

En general, es imprescindible que la superficie de contacto sea de un hormigón sano y que todo elemento extraño, que pueda afectar o perjudicar la adherencia, sea eliminado. Todo hormigón dañado o fracturado debe ser eliminado hasta lograr una superficie saneada y cualquier resto de otras sustancias o productos ajenos al propio hormigón deben ser convenientemente retirados de la superficie de trabajo.

Hay varios grupos de métodos apropiados para esta preparación de la superficie:

  • Métodos manuales
  • Métodos mecánicos

La elección del método apropiado depende de la situación, especialmente de la extensión y del espesor de la capa que ha de eliminarse, así como del tipo, localización y posición del daño en la estructura pero todos comparten el objetivo de mejorar la adherencia de los materiales a la superficie del hormigón.

Adhesión

Adhesión no significa lo mismo para científicos que para técnicos. Los científicos entienden por “adhesión” el fenómeno interfacial en el que las fuerzas de tipo físico y químico tienen lugar en el momento en que se ponen en contacto dos sustancias distintas. Los técnicos por otra parte cuando se refieren a adhesión quieren indicar la fuerza que hay que hacer para separar dos sólidos que se hallan en contacto.

En un estudio molecular, la medida de las fuerzas de atracción en una interfase sólido-sólido (como en un sistema base-adhesivo) es virtualmente imposible con la tecnología actual. En vista de lo cual se han desarrollado técnicas de medida de la adhesión a través de la toma de valores de resistencia a tracción de la unión.

Estos métodos son adecuados desde el punto de vista ingenieril porque proveen de información suficiente sobre el comportamiento del sistema aunque químicamente no representen una medida directa de la fuerza de atracción entre superficies (adhesión propiamente dicha) debido a que la resistencia a tracción de una junta adhesiva depende de las propiedades reológicas del adhesivo (de aplicación, de viscosidad, etc.) a la vez que a factores puramente interfaciales.

Campo de Aplicación

Este procedimiento es aplicable a la preparación del soporte previa a la aplicación de productos de reparación o de protección del hormigón cuyas prestaciones finales dependan de su completa adherencia al soporte sobre el que se aplican.

En este procedimiento se encontrarán recomendaciones específicas sobre las condiciones que debe cumplir un hormigón antes de la aplicación de cualquier material y de los métodos de reparación más adecuados según sean las características este material.

Objetivo

Dotar a la superficie de aplicación de la rugosidad, limpieza, firmeza y capacidad de absorción necesarias para garantizar la adherencia de los materiales que se coloquen a posteriori.

Características Mínimas que Debe Cumplir el Hormigón para Aplicación de Productos de Reparación y Protección

Resistencia a Tracción del Soporte

La resistencia a tracción mínima del soporte será 1 N/mm2.

  • Ensayo de Arrancamiento:

Se puede evaluar la resistencia de la superficie del hormigón mediante un ensayo de arrancamiento.

El ensayo consiste en pegar una placa metálica de 50 mm de diámetro y de al menos 10 mm de espesor a la superficie del hormigón tras cortar con una broca hueca circular o bien con cortes perpendiculares con una radial la superficie del hormigón. Cuando el pegamento ha endurecido, se tira de la placa mediante un gato hidráulico montado concéntricamente con ésta.

La tensión de tracción obtenida se considera la resistencia de adherencia/tracción de la superficie ensayada.

La resistencia medida no está relacionada directamente con la resistencia a tracción del hormigón porque su determinación está incluida por numerosos e incontrolables parámetros. Sin embargo, este ensayo proporciona una información suficiente sobre la resistencia de adherencia de la superficie ensayada.

Normalmente, se requiere al menos una resistencia de adherencia de 1 N/mm²

Si no se alcanza este valor, es necesario eliminar la capa de hormigón hasta otra más profunda. No debe tomarse que el aspecto de la superficie sea bueno como para asegurar que es adecuado puesto que la calidad del hormigón para pavimentos frecuentemente no asegura esta resistencia a tracción.

En algunos casos favorables se puede conseguir una mejora de la superficie del hormigón mediante la impregnación con resinas sintéticas, aunque dada la especificidad de la situación será necesario realizar una muestra y repetir los ensayos para valorar la efectividad del tratamiento. Es posible que se precise una resistencia mayor de la superficie para casos especiales de reparación.

Rugosidad y Porosidad

Una rugosidad y/o una porosidad elevada incrementan la adherencia.

  • Teoría de los Puntos de Anclaje

En 1975, Lewis y Natarajan formularon la teoría llamada “de puntos de anclaje” según la cual puede imaginarse que la interfase de unión entre dos materiales está compuesta por un número aleatorio de puntos de conexión mecánica efectiva.

La adherencia sería proporcional al número de estos puntos de anclaje por unidad de área existente. Por este motivo, la rugosidad y porosidad de la superficie mejoran siempre la adherencia ya que aumentan la superficie de anclaje y por tanto los puntos de conexión.

En reparación del hormigón se recomienda frecuentemente una rugosidad mínima de 5 mm.

Temperatura

La temperatura influye en la velocidad de endurecimiento del producto aplicado en tanto que a mayor temperatura, mayor velocidad de endurecimiento y viceversa. Por ello deberá controlarse especialmente que la temperatura ambiente, la del soporte y la del propio material se ajusta lo más posible a las ideales antes de empezar su aplicación y deberá trabajarse en consecuencia en los casos en que no se ajusten a ella.

Si la temperatura exterior es excesivamente elevada e influye en la del soporte, se procurará trabajar a horas tempranas del día e incluso en estaciones del año con temperaturas menos críticas. El caso contrario también es posible, es decir en caso de temperaturas bajas se procurará trabajar en las horas centrales del día de modo que estas temperaturas sean menos extremas.

  • Temperatura Ambiente y Temperatura del Soporte

La temperatura ambiente y la del soporte no tienen porqué ser las mismas ya que la capacidad calorífica del aire es muy diferente a la del hormigón. Esto significa que cuando el sol los calienta, el aire aumenta su temperatura mucho más rápidamente que el soporte por tanto, es perfectamente normal que, a media mañana, tras una noche de frío, el aire esté a 10ºC y que el soporte aún no haya subido a 5ºC.

El almacenamiento de los materiales antes de su aplicación también tiene su importancia ya que la exposición de los envases a temperaturas extremas en uno u otro signo modifica la temperatura del material. Por ello en general deberán almacenarse los envases en lugar fresco en verano y cálido en invierno.

  • Temperatura del Material

La temperatura del material no sólo influye en su velocidad de endurecimiento sino en su viscosidad por lo que la adherencia puede verse reducida en caso de aplicar un material de alta viscosidad que penetre poco en la rugosidad de la superficie.

Humedad

Humedad inferior al 4% para materiales sintéticos

Soportes húmedos no encharcados para materiales hidráulicos

La cantidad de humedad permitida y adecuada depende de los materiales que se vayan a aplicar, debiéndose diferenciar entre sistemas de adherencia tipo cemento y tipo polimérico.

  • Sistemas Cementosos

Un sistema de adherencia tipo cemento requiere una humectación de la superficie del hormigón, para que el hormigón no absorba agua del material que se aplique. Sin embargo, un exceso de contenido de agua puede actuar en detrimento de la adherencia final.

Por lo tanto, debe evitarse el encharcamiento con agua de la superficie del hormigón. La superficie del hormigón tiene que estar húmeda pero no formar charcos.

  • Sistemas Poliméricos

Los sistemas de adherencia tipo polimérico requieren una superficie seca del hormigón. La cantidad de humedad no debe superar el 4% del peso en una capa de hormigón de aproximadamente 20 mm.

Se puede conseguir una buena adherencia entre el hormigón original y la capa de reparación cuando el líquido aplicado puede penetrar en la capa del hormigón. Esta penetración no es posible si los poros del hormigón están llenos de agua, lo que impediría la acción capilar.

Tipos de Humedad

a. Punto de Rocío

Un factor muy importante a tener en cuenta es el del punto de rocío ya que de él pueden derivar problemas de adherencia debido a la existencia de una capa de agua que se interpone entre el hormigón y el revestimiento aplicado.

El punto de rocío depende de las temperaturas del aire y del soporte y de la humedad relativa del ambiente. Para evitar la aparición de rocío, el soporte debe presentar como mínimo tres grados por encima del correspondiente punto de rocío.

Esta temperatura es la que puede consultar en la tabla siguiente:

Tabla. Humedad relativa del aire

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b. Humedad Ascendente en un Pavimento

La comprobación de la humedad ascendente en un pavimento de hormigón puede hacerse mediante la adhesión al suelo de una lámina de polietileno de aprox. 1 m2, la cual, en caso de oscurecerse, revelaría la existencia de este tipo de humedad.

Los pavimentos deben estar impermeabilizados contra humedades del terreno de modo que no asciendan por capilaridad. De existir humedad ascendente la única solución plausible será o bien el acabado con materiales hidráulicos que sí son permeables al vapor de agua o bien realizar un nuevo pavimento flotante aislado del anterior con una lámina impermeable de polietileno o bien una lámina drenante.

c. Hormigones Recientes

En la práctica, para pavimentos de nueva construcción la humedad es superior al 4% hasta después de 28 días. Además debe tenerse en cuenta antes de la aplicación de ningún tratamiento que un hormigón de menos de 28 días aún está sometido a movimientos de retracción que en ocasiones pueden llegar a ser muy violentos.

d. Humedad Accidental

El caso de humedad residual o accidental superficial en un pavimento es el caso más fácil de resolver ya que en este caso será suficiente con un secado forzado hasta que el valor de humedad se encuentre por debajo del máximo de 4%.

La medida del contenido de humedad puede hacerse con una aparato basado en la reacción del carburo de calcio con el agua para desprender acetileno y la medida de la presión generada por éste.

Métodos de Preparación de soportes

Descripción de los métodos

  • Métodos manuales.

(a) Picado con maceta y cincel.

Con este método se consiguen eliminar las partes débiles del hormigón. Es aconsejable sólo para superficies pequeñas. Se crea una gran rugosidad y una distribución numerosa de puntos de anclaje.

(b) Pistola de agujas

Si una capa de hormigón de poco espesor tiene que ser eliminada, es recomendable el empleo de desbastadores. Se pueden usar poderosos martillos eléctricos, martillos de aire comprimido o mecanismos de cincelado. En caso de uso inadecuado existe el riesgo de penetrar en capas más profundas de la estructura y estropear el material sano, comprometiendo la reparación.

Se debe evitar especialmente un contacto directo del cincel con barras de armado o con tendones de pretensado.

(c) Abujardado

Consiste en el golpeo de la superficie con un tipo especial de martillo que lleva en su extremo unos salientes en forma de pirámides o de conos de pequeño tamaño. La versión mecánica se acciona a partir de aire comprimido aunque en cualquier caso no es aplicable a superficies extensas ni de difícil acceso.

(d) Cepillado

El cepillado puede ser manual o mecánico. El cepillo manual sólo es útil en áreas muy reducidas. Se emplea un cepillo de púas de acero y se elimina una capa superficial muy poco profunda. En superficies muy rugosas no se alcanza el mismo grado de preparación en todos los puntos de la misma debido al difícil acceso de las púas a los “valles”.

Métodos mecánicos

En general, es preferible usar medios mecánicos antes que manuales. Los primeros son más eficaces, más fiables y se realizan a mayor velocidad. Con sentido realista, cuanto más grosero es el método de demolición más económico será. Sin embargo, el polvo, el ruido y las vibraciones generadas por este método pueden no ser deseables y, en algunos casos, no estar permitidos.

Cuando se escojan y apliquen métodos mecánicos, debe comprobarse que el hormigón sano y las armaduras no serán afectados por el sistema.

Durante la acción de retirada mecánica del hormigón se producirá siempre polvo en el plano de fractura. Al término de los trabajos, la superficie debe quedar completamente libre de polvo. Este efecto se puede lograr mediante aspiración o proyectando aire comprimido limpio de aceite.

También se pueden usar pulverizadores con agua a presión, cuando la humedad del hormigón no sea un problema para las acciones posteriores, o cuando hay tiempo para que la superficie quede completamente seca.

(a) Fresado

La fresa es un equipo que dispone de unos tambores con ruedas dentadas que erosionan el hormigón a su paso. Se puede eliminar el hormigón de una superficie plana mediante un dispositivo de fresado. Si se ha de eliminar una capa gruesa de hormigón se pueden necesitar múltiples pasadas de una fresadora, con cada pasada de menor profundidad que la anterior, ya que pasadas de la fresadora de más de unos 5 mm pueden causar daños a las barras de armado.

(b) Chorro de arena

Consiste en un chorro de partículas de arena que son propulsadas por aire comprimido sobre la superficie del hormigón. Este es un método relativamente suave que se usa muy a menudo en la práctica; sin embargo, no es un método económico para eliminar capas de cierto espesor.

Es un método especialmente indicado para dar rugosidad a las superficies, para eliminar contaminantes, capas de mortero de cemento y partículas sueltas.

Una desventaja del método es la relativamente alta cantidad de polvo que produce, lo que puede exigir medidas especiales por razones medioambientales.

Un método más respetuoso con la protección medioambiental es la proyección de arena con recuperación de la misma, en el que la cabeza sopladora, con un cepillo obturador alrededor de la tobera de salida del aire, se sitúa junto a la superficie a tratar; así, el material proyectado no escapa y resulta aspirado. Para evitar la producción de polvo se puede mezclar una cierta cantidad de agua con la arena (decapado húmedo). El decapado con arena no es apropiado para eliminar capas de más de 5 mm de espesor.

(c) Chorro de agua

Un chorro de agua bajo una presión de 10 a 35 MPa elimina las partículas sueltas, el hormigón con escamas y las capas de vegetación. Este método no es aplicable para desbastar superficies de hormigón compacto. Una ventaja del chorro de agua comparado con la arena proyectada es que no se produce polvo. Sin embargo, la recogida de partículas sólidas o disueltas en el agua debe hacerse en un depósito de sedimentación.

(d) Chorro de agua de alta presión

En este método la presión del chorro alcanza de 35 a 300 MPa. El efecto del chorro de agua aumenta cuando aumenta la presión. La alta presión del chorro de agua es muy eficaz en zonas blandas de la superficie del hormigón (nidos de grava, fisuras y estratos sueltos). Con esta presión es imposible obtener un desbastado uniforme de la superficie del hormigón sin causar coqueras.

(e) Hidrodemolición

La utilización de este método es creciente. Con una presión de más de 300 MPa, el chorro de agua es capaz de penetrar profundamente en el hormigón e incluso de producir hendiduras en él. Este método está básicamente libre de vibraciones. Con este método se produce una penetración profunda de la humedad en el hormigón. Cuando se añade arena de cuarzo al chorro se puede cortar incluso hormigón de alta resistencia sin polvo ni vibración.

(f) Granallado

Este método consiste en la proyección de pequeñas bolas de acero (perdigones) que impactan sobre la superficie del hormigón desde un dispositivo centrífugo. Se produce una acción abrasiva en la superficie del hormigón. La máquina portátil se puede utilizar sobre superficies horizontales o casi horizontales. Se produce muy poco polvo. Sin embargo, los perdigones deben ser limpiados y separados mediante un sistema de circuito cerrado.

(g) Lijado

Consiste en provocar la erosión de la superficie de hormigón mediante el rozamiento con piedras, discos de lija o de otros materiales de alta dureza. Se produce la eliminación de las partes blandas de la superficie en especial de la lechada de cemento. Las aristas de los áridos quedan también limadas de manera que se obtiene una superficie lisa con poca rugosidad.

Métodos químicos

Limpieza con detergentes.

Se trata de provocar la emulsión y posterior eliminación de la suciedad de origen orgánico depositada sobre la superficie del hormigón empleando para ello detergentes tensioactivos. Es un método superficial que no afecta a la textura del hormigón.

Tabla de descripción de métodos

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Tabla de descripción de modos de ejecución

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Tabla de descripción del efecto sobre la superficie

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Tablas de Selección de Métodos de Preparación de Soporte

Para reparación del hormigón

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Para protección del hormigón según tipo de productos

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Según rendimiento

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Precauciones

Algunos de los métodos descriptos pueden provocar alteraciones no deseadas en la superficie del hormigón. A continuación se refieren el riesgo de cada uno sobre la formación de microroturas en el hormigón que debilitan la resistencia de la zona afectada.

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Recomendaciones Especiales

Las formas de los huecos creados tras la preparación deben ser lo más simples posible y preferentemente presentarán esquinas rectas.

En caso de existir armaduras a la vista es imprescindible eliminar el hormigón en todo su contorno.

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