Tecnología del hormigón (página 2)

La zona aérea inmediatamente superior al nivel
alto de carrera de mareas, llamada zona de salpicaduras se
humedece y seca alternativamente. Los cloruros pueden avanzar
rápidamente por succión capilar, alcanzando
así una determinada profundidad, a partir de la cual
continúan profundizando por difusión. En esta zona
si hay acceso de oxigeno y
elevada humedad, por lo que el riesgo de
corrosión es alto.

Si se da la circunstancia de que en la estructura
marina, la armadura que se encuentre en zona de carrera de
mareas, esta conectada con la armadura situada en zona de
salpicadura se pueden establecer macro pilas con la zona
anódica (que sufre la corrosión) en la parte mas
alta en la zona de carrera de mareas y la zona catódica en
la zona de salpicaduras.

En la zona aérea, los cloruros acceden por la niebla
salina, depositada en superficie por el viento,
condensación, etc. Puede haber algún transporte por
succión capilar, pero fundamentalmente lo hay por
difusión. El avance es más lento que en el resto de
las zonas, y tarda mucho tiempo en
alcanzar las armaduras. Cuando esto sucede, se produce
corrosión porque hay oxigeno y humedad accesibles. Pero
antes se habrá originado la corrosión en las zonas
de mayor riesgo.

Si adicionalmente el hormigón situado en las zonas de
mayor riesgo antes mencionados, esta fisurado con anchura de
fisura por encima de 0.4 mm, a través del las fisuras, los
cloruros avanzan muy rápidamente por absorción,
alcanzando puntualmente las armaduras, y originando ánodos
de corrosión localizada. Sin embargo, incluso en estas
circunstancias puede no aparecer corrosión, si el
hormigón del recubrimiento es de muy elevada calidad, y no
permite el acceso de oxigeno y humedad para generar las zonas
catódicas.

La mayoría de las aguas de mar presentan una
composición química uniforme,
caracterizada por la presencia de un 3.5% de sales solubles en
peso. Las mayores concentraciones iónicas son las del Na+
y del Cl-, que son de 11000 y 20000 mg/litro, respectivamente.
También hay cantidades significativa de Mg2+ y SO42-,
normalmente 1400 y 2700 mg/litro respectivamente. El pH
varía ente 7.5 y 8.4.

El hormigón expuesto a un ambiente
marino puede deteriorarse debido a los efectos combinados de la
acción
química de los constituyentes del agua de mar
sobre los productos de
hidratación del cemento, de la
reacción álcali-árido (cuando hay
áridos reactivos), de la presión de
cristalización de sales en el hormigón si una cara
de la estructura esta sometida a condiciones de humedad y la otra
a condiciones de secado, a la acción del hielo en climas
fríos, a la corrosión de las armaduras y a la
erosión
física
debida a la acción de las olas y las partículas en
suspensión. Cada una de estas acciones
provoca un aumento de la permeabilidad del hormigón, lo
que constituye que progrese el ataque de la causa inicial y el de
los demás tipos de acción.

El deterioro de las estructuras de
hormigón en ambiente marino se debe a:

• La permeabilidad es la llave de la durabilidad: el origen
  de esta insuficiente impermeabilidad puede estar en mezclas
  de hormigón mal dosificadas, ausencia de aire incluido
  si la estructura se encuentra en climas fríos,
  compactación y curado inadecuado, falta de
  recubrimiento de las armaduras, juntas mal diseñadas o
  construidas, y microfisuración del hormigón
  debido a las cargas, a la retracción térmica o
  de secado, y a la expansión por la reacción
  álcali-árido. En argentina se permite una
  penetración de agua que no deberá exceder los
  30mm.

• El tipo y la severidad del daño pueden no ser
  uniformes a lo largo de la estructura: La sección
  situada en la atmósfera marina nunca esta en contacto
  con el mar, pero recibe sal procedente de la brisa marina y
  niebla salina, por lo que será mas susceptible a la
  acción de la helada y la corrosión de las
  armaduras. Entre la zona de atmósfera marina y el
  nivel de marea alta se encuentra la zona de salpicadura,
  sujeta a la humectación directa con agua de mar
  procedente de las olas y la espuma; pude entonces sufrir
  daño por heladas, abrasión debida a la
  acción del oleaje y corrosión de las armaduras
  activadas por los cloruros. El mayor riesgo de
  corrosión ocurre en la zona atmosférica, y
  sobre todo, en la de salpicaduras. La sección situada
  en la zona de oscilación de la marea sufrirá
  además el efecto de los ciclos de humedad-sequedad,
  los ataques químicos debido a la reacción
  álcali-árido y a la interacción de la
  pasta de cemento y el agua de mar. El hormigón
  así debilitado puede desintegrarse debido a la
  acción de las olas y el impacto de arena, grava y
  hielo. Esta es por tanto la zona de máximo deterioro.
  Por ultimo la zona siempre sumergida solo estará
  sometida al ataque químico del agua de mar (debido a
  la ausencia de oxigeno apenas habrá corrosión,
  ya que la concentración de oxigeno disuelto en agua de
  mar es mínimo).

El progresivo deterioro químico del hormigón,
desde la superficie hacia el interior del hormigón sigue
el siguiente esquema: en la superficie se forma aragonito y
bicarbonato debido al ataque por el CO2; por debajo de la
superficie del hormigón, se forma brucita debido al ataque
por iones de magnesio; la formación de etringita en el
interior demuestra que los iones sulfatos pueden penetrar a mayor
profundidad. Salvo que el hormigón sea muy permeable, la
acción química del agua de mar no produce daño,
debido a que estos productos son insolubles, con lo que reducen
la permeabilidad e impiden el progreso de la reacción
hacia el interior del hormigón.

Etringita rellenando un poro. Etringita
rompiendo un árido.

• La corrosión de las armaduras suele ser la
  principal causa de deterioro del hormigón en
  estructuras de hormigón armado o pretensado expuestas
  al agua de mar: en hormigones de baja permeabilidad no puede
  ser esta la primera causa de fisuración. Otros
  procesos de deterioro provocan el desarrollo de
  microfisuración, lo que permite el acceso del oxigeno
  a las superficies de las armaduras. Entonces puede producirse
  la corrosión, con lo que aparecen más
  fisuras.

• El daño real del hormigón debido al
  crecimiento de organismos marinos no es un problema habitual:
  No obstante, se ha constatado que las algas pueden aumentar
  la velocidad de degradación del hormigón,
  debido posiblemente a la acción de los ácidos
  orgánicos y sulfatos producidos en la
  descomposición de la vegetación. También
  se ha observado que en los trópicos algunos tipos de
  moluscos pueden erosionar al hormigón a una velocidad
  de 1 cm por año. Las algas en las zonas sumergidas
  pueden mejorar la durabilidad sellando la superficie del
  hormigón.

Las medidas que se pueden tomar para evitar el deterioro de un
hormigón sometido a un ambiente marino son:

• Si se utiliza un cemento Pórtland deberá
  limitarse el contenido en C3A del cemento. El cemento con
  escorias de alto horno tiene una elevada resistencia. La
  estabilidad de cementos con un 20 % de puzolanas depende de
  la composición mineralógica y de la reactividad
  de la puzolana.

• La relación a/c se deberá conservar lo mas
  baja posible (a/c< 0.5) y se deberá asegurar la
  trabajabilidad (utilizando plastificantes)

• El recubrimiento mínimo deberá aumentarse
  donde pueda producirse abrasión. En las zonas
  sumergidas se pueden utilizar recubrimientos menores.

Recomendaciones:

• Hormigón según el reglamento cirsoc 201
  establece para ambientes marinos (estructuras expuestas al
  viento marino, sumergidas y en la zona de alternancia de
  mareas) (21 MPa, 30 MPa , 38 Mpa y 47MPa)

• Relación a/c< 0.45

• El contenido mínimo de cemento, para un
  hormigón compactado, será de 380 Kg./m3 de
  hormigón (A.R.S o Puzolanico A.R.S.)

• Penetración de agua < 30mm

• Asentamiento 8 cm. sin aditivo y 15 cm. con aditivo

Tipos de
corrosión en la armadura

La corrosión puede adoptar diversas formas,
según la localización de las zonas anódicas
y catódicas, y la posible existencia de tensiones
mecánicas importantes

Tipos de corrosión de armadura en el
hormigón

• Corrosión generalizada: cuando el ataque
  afecta a toda la superficie del metal (puede ser uniforme o
  irregular). Se produce por un descenso de la alcalinidad del
  hormigón que puede ser debido a una lixiviación
  por circulación de aguas puras o ligeramente acidas o
  por reacción del los compuestos de carácter
  básico del hormigón y los componentes acido de
  la atmósfera para dar carbonatos sulfatos y agua.

• Corrosión localizada: debido a la
  heterogeneidad del hormigón y su micro ambiente, es
  normal que los procesos anódicos y catódicos no
  se encuentren uniformemente distribuidos, sino que en algunos
  puntos es más fuerte el proceso catódico y en
  otros el anódico. En el caso específico de
  concentración de un número reducido de puntos,
  con una reducida relación entre las zonas
  anódicas y catódicas, el ataque en las
  anódicas se intensifica fuertemente dando lugar a la
  corrosión por picaduras. La situación
  más agresiva es la presencia de cloruros. Los iones
  sulfuro y sulfato son también despasivantes pero menos
  frecuentes y peligrosos que los cloruros.

• Corrosión bajo tensión, con
  generación de fisuras: cuando, además del
  proceso de corrosión existe una tensión
  mecánica elevada, y un metal susceptible a este
  fenómeno.

• Corrosión-fatiga: cuando coexiste un proceso
  de corrosión y una solicitación cíclica
  importante.

Factores que
influyen en la corrosión

El hormigón está sujeto a: ataque
químico, disrupción por acción del
hielo-deshielo y ataque de corrosión electroquímica; abrasión por el
movimiento
sedimentario o del hielo; cavitación por golpes de viento
y ataque de los organismos marinos. Todo lo cual contribuye al
deterioro del hormigón marítimo.

• Acción de los cloruros:

Los cloruros de la solución en los poros del
hormigón pueden provocar roturas localizadas en puntos
debilitados de la capa protectora del acero. El ion Cl-
penetra en la película de oxido, a través de los
poros u otros defectos, con mayor facilidad que otros iones o
puede dispersar en forma coloidal la película de oxido e
incrementar su permeabilidad. Así el ataque por cloruros
comienza con la picadura en los puntos débiles de la
interfase acero-hormigón. Un punto débil se puede
generar debido a una caída local del pH, a un hueco de
aire por mala
compactación, a una fisura del hormigón o a un
defecto de la superficie del acero. La formación de
ánodos locales en los puntos débiles crean
diferencias de potencial que atraen cloruros.

Los iones cloruros forman complejos solubles con los iones
hierro, lo que
favorece la disolución del oxido de hierro.

El ambiente marino constituye la más severa prueba a la
durabilidad del hormigón. Una estructura construida
inapropiadamente puede sufrir un rápido y serio
deterioro.

• Abrasión

En las zonas de vientos y a profundidades menores de 18 m, la
arena y la grava pueden encontrarse en continuo movimiento, lo
que producirá abrasión en las estructuras de
hormigón; también las corrientes de fondo son
causantes del movimiento de materiales.

Los ángulos, aristas y resaltes de las estructuras,
están particularmente sujetos al rompimiento, desgaste y
caída, por causa de la abrasión, hechos que se
deben tener muy presentes en el diseño.
Para hacer un hormigón resistente a la abrasión, se
deberá incrementar su solidez y densidad por
medio del uso de un buen compactado, con un diseño de
mezcla de máxima compacidad y baja razón
agua-cemento. Se deberá seleccionar agregados
duros y resistentes a la abrasión.

Las terminaciones deberán ser muy buenas (lisas) por lo
que es preferible el uso de máquinas
de terminaciones, cuando sea posible. Un curado apropiado
producirá superficies antiabrasivas. El uso de moldajes
metálicos vibratorios es una práctica muy
recomendable.

• Organismos marinos

Los organismos que atacan al hormigón son los moluscos,
ya que ejercen una alta presión sobre la superficie de
éste, desde su etapa embrionaria hasta su madurez. Esta
presión puede erosionar o desgastar radialmente el
hormigón que se haya usado, además de depositar
ácidos,
que pueden disolver el cemento y son más agresivos en un
hormigón poroso.

Este tipo de ataques es más peligroso y serio, en aguas
tropicales y sub-tropicales que en aguas frías. Las
estructuras se cubren de pelillo y lama, además de los
organismos sésiles mencionados, las grietas
pequeñas son usadas como moradas por jaivas, cangrejos, y
las más grandes, los peces.

Un hormigón de superficie densa y dura, proveerá
generalmente una protección adecuada.

• Hielo – deshielo

Este ataque, en un hormigón fisurado o poroso, es la
más destructiva de todas las fuerzas, debido al aumento de
volumen del
agua, al pasar de líquido a sólido. Se ha
comprobado la absoluta necesidad de aire incorporado, para este
tipo de exposición.

Con aire incorporado y con baja razón agua-cemento, se
puede obtener muy buena durabilidad.

Sintomatología

En el proceso de la
corrosión, inicialmente se produce hidróxido
ferroso de color verdoso, y
con mayor grado de oxidación, oxido
ferroso-férrico, de color negro, e hidróxido
férrico, rojizo.

En los casos de suficiente disponibilidad de oxigeno, el
deterioro del hormigón debido a la corrosión de las
armaduras se manifiesta en forma de expansión,
fisuración y perdida del recubrimiento. Además el
elemento de hormigón armado puede sufrir un daño
estructural debido a la perdida de adherencia entre le
hormigón y el acero, y a la perdida de sección de
la barra.

La armadura al oxidarse, aumenta de volumen hasta mas de 6
veces, en función de
la disponibilidad de oxigeno. Esto provoca fuerzas expansivas que
pueden causar fisuración y desprendimiento en el
hormigón, lo que puede llevar a roturas frágiles si
las fisuras longitudinales a lo largo de las armaduras se
producen en la zona de anclaje de las mismas.

La corrosión provoca además la reducción
de la sección transversal de la armadura. La capacidad
mecánica del acero se reduce siguiendo
aproximadamente una relación lineal con la
reducción de sección, mientras que las propiedades
de elongación y resistencia a la
fatiga pueden reducirse sustancialmente con pequeñas
disminuciones en la sección transversal.

En la corrosión que se desarrolla en ambientes con baja
disponibilidad de oxigeno (corrosión verde o negra), el
volumen de los productos de corrosión puede ser solamente
dos veces mayor que el volumen del acero. Tal proceso de
corrosión se desarrolla a baja velocidad y,
en circunstancias especiales, los productos de la
corrosión pueden difundirse dentro de los huecos y poros
del hormigón sin causar fisuración y
desprendimiento. En estos casos singulares la corrosión de
la armadura puede dar lugar a un fallo inesperado sin una
manifestación exterior previa. Si hay circulación
de agua, pueden aparecer en superficies las manchas de oxido en
donde emerge la humedad, por lo que incluso a veces no coinciden
con la situación de las armaduras.

Para un proceso de corrosión generalizada, las fisuras
generadas en el hormigón por la expansión de los
productos de corrosión se desarrollan mas
rápidamente (en anchura y longitud) que en aquellas
generadas por corrosión localizada.

La corrosión provoca dos efectos:

• 1. la sección de armadura disminuye.

• 2. los productos de corrosión ocupan un
  volumen mayor que el del acero del que se han formado. Esto
  conduce a tensiones expansivas que pueden provocar la rotura
  del recubrimiento y se ve afectada la adherencia entre la
  armadura y el hormigón, aumentan las deformaciones y
  se ve afectada la resistencia.

Espigón Oeste, Monte Hermoso. Zonas de
diferentes corrosiones

Técnicas
de detección

Un poderoso arsenal de ensayos sirve
de inapreciable ayuda al investigador, para determinar los
deterioros, ya sean visibles o no, y para determinar si la
corrosión se activa o si las grietas han sido iniciadas
por otra causa.

Lo más importante es la inspección visual, la
medición y análisis de las grietas. Algunos indicios
de deterioro e indicadores
que se pueden detectar son: fisuración, descamación
de la superficie de hormigón, desprendimiento de
fragmentos del recubrimiento de hormigón, manchas de cal
en la superficie del hormigón, eflorescencias:
depósitos de sales blancas, manchas de oxido (de color
marrón u oxido), deterioros: cambios en propiedades (como
color textura o resistencia), nidos de grava (evidencias de
huecos o espacios entre áridos gruesos), filtraciones por
las juntas, abrasión; luego con muestras tomadas de la
estructura, pueden ser ensayadas para medir el contenido de ion
cloruro, gravedad específica, porcentaje de vacíos,
absorción y resistencia a la compresión. Los
resultados de estos ensayos nos ayudan a: medir el grado de
susceptibilidad de la estructura, determinar los aditivos y la
ulterior corrosión.

Además, el ensayo de
los agregados reactivos puede ser hecho para determinar si los
agregados son causantes o contribuyentes del agrietamiento.

El ensayo de
ultrasonido, puede ser realizado en el hormigón en obra,
para estimar la severidad y extensión del deterioro por
agrietamiento o los vacíos del hormigón, aún
cuando estos no pueden ser vistos.

Otras áreas dañadas por corrosión a causa
de un insuficiente recubrimiento de las armaduras, pueden ser
detectadas por el Pacómetro, un aparato magnético
que mide la profundidad de las armaduras, si el tamaño de
las barras es conocido.

La existencia de corrosión activa, puede ser detectada
por la medición directa de un flujo de corriente. Se hace
una conexión eléctrica de un borne de un
voltímetro a una barra de la armadura expuesta. El otro
borne del voltímetro es conectado a un elemento de pila de
sulfato de cobre, que es
entonces puesto en contacto con la superficie de hormigón
en varios puntos. La magnitud y signo del voltaje resultante es
un indicador de la actividad de la corrosión en el
hormigón. Un potencial de alrededor de 0.30 Volts, es
generalmente considerado un valor de
inicio, y que sobre el cual, el daño por corrosión
ocurrirá sobre seguro. Muchas
observaciones indican que un potencial igual o mayor a 0.20 Volts
es indicador de avería por corrosión en miembros
verticales de hormigón. Resumiendo, si se obtienen bajas
lecturas en una región agrietada, el agrietamiento puede
ser considerado como estructural y no a causa de la
corrosión.

Prevención
de la corrosión

Para prevenir la corrosión es fundamental que:

• que el hormigón tenga una estructura de poros
  adecuada

• que el recubrimiento tenga el espesor suficiente

• que el hormigón este libre de cloruros

Recubrimiento de hormigón:

Es el parámetro más importante de cara a la
corrosión. Una buena calidad implica impermeabilidad y
espesor adecuados. Se emplean espesores de 25 a 40 mm.

El espesor de recubrimiento influye sobre el valor de tolerancia de
cloruros para anchuras de fisuras hasta 0.4 mm. Si las fisuras
son mayores, aumentar el espesor de recubrimiento no sirve para
nada.

La anchura de fisuras no influye sobre la velocidad de
corrosión, por lo que si el recubrimiento es de alta
calidad, el daño por corrosión es pequeño
incluso para fisuras de 0.3 mm.

Permeabilidad del recubrimiento:

Influyen la relación a/c (cuando la relación a/c
excede del valor 0.6, la permeabilidad aumenta considerablemente
debido al incremento de la porosidad capilar), el curado y la
compactación.

El efecto de la relación a/c en el contenido de
cloruros se limita fundamentalmente a la capa superficial del
hormigón y para duraciones de exposiciones pequeñas
a cloruros. Para mayores duraciones de exposición y
mayores profundidades de penetración (20mm. o mas), el
tipo de cemento tiene una mayor influencia sobre la profundidad
de penetración de los cloruros que la relación
a/c.

Cubrimientos protectores

A diferencia de lo dicho hasta aquí, que es hacer a un
hormigón impermeable por sí mismo y que es
indudablemente lo mejor; existen otros métodos de
impermeabilizarlo y son: el cubrimiento protector o la pintura de
hormigón; estos cubrimientos se aplican particularmente en
la zona de amplitud de mareas y a salpicaduras, que es donde se
producen los mayores daños de corrosión de
armaduras.

Además los cubrimientos pueden servir para prevenir
daños por abrasión. Se distinguen los siguientes
tipos.

Cubrimientos hechos de hormigón:

Con este método se
trata de cubrir con un hormigón denso, toda la estructura
de hormigón convencional, cuando se trata de cubrir
pilotes, toma el nombre genérico de "pantalones de
concreto" o
"polainas de concreto" o "calzoncillos de concreto", ya sea, si
se cubre el pilote completo o parcialmente en su tramo inferior o
tramo superior, respectivamente.

Este cubrimiento protector es generalmente de gunita y su
armadura es malla de alambre galvanizado. La gunita hace que se
tenga una capa de cubrimiento muy denso y rica, de por sí,
impermeable. Existe siempre el peligro del agrietamiento por
retracción, por lo que se debe tomar todas las medidas de
prevención.

Otra forma de aplicar el cubrimiento, es reemplazar la gunita
por una inyección submarina y usar moldajes flexibles.

Funda metálica:

Otro tipo de cubrimiento, es de la funda metálica y
consiste en usar planchas metálicas para aislar e
impermeabilizar la estructura. Se han usado planchas de acero
para impermeabilizar tuberías y tanques submarinos. El
metal Monel y fundas de hierro forjado, se han empleado en
ocasiones en la zona de amplitud de mareas.

Macizos elásticos:

El empleo de
aglomerados bituminosos puede permitir la constitución de macizos elásticos en
el mar, o como protección de escolleras.

Pinturas bituminosas

Son soluciones de
asfalto con un disolvente volátil apropiado. En
impermeabilización, se emplean como pinturas sobre el
cemento, para lograr una protección química (0.5
L/m2).

Se ha desarrollado en gran número de pinturas, que se
han usado con gran éxito
en los hormigones sumergidos.

La desventaja de las pinturas bituminosas es que no resisten
los efectos de la abrasión, ni la ruptura causada por la
intensa presión localizada, de los organismos
sésiles.

Pinturas y enlucidos protectores

Con estas pinturas plásticas, se trata de aislar la
estructura a la difusión del aire dentro de ella; hay
pinturas de fondo reactivo "wash primer", que contienen
ácido fosfórico y un aglomerante de resina,
butiralpolivinilo y el pigmento antioxidante, tetraoxicromato de
zinc. Así se consigue, en una sola operación, una
defensa contra el óxido y una capa de fondo adherente.

También se recomiendan las pinturas "antifouling", para
evitar la adherencia de algas y moluscos; la más empleada
por su economía y efectividad, son las que tienen
como tóxico las sales de cobre.

Su vida útil, es muy breve, de 6 a 8 meses.

También se puede impermeabilizar, por medio de una capa
o película de pintura de caucho
colorado, para el enlucido de hormigones sumergidos.

Otros enlucidos son: fluosilicatos o fluoruros, mezcla de
neopreno con parafina.

Resina epóxi:

Con esta resina, se logra protección contra la
corrosión y abrasión y puede ser aplicada en
áreas secas, mojadas (ya sea bajo el agua y en
la zona de amplitud de mareas) y en aguas de temperatura de
2ºC.

Ciertas formulaciones de resinas, pueden curar en la zona de
rompientes de oleaje.

Los cubrimientos epóxicos, tienen una adherencia
extremadamente buena, y pueden ser aplicados por un buzo, en una
faena simple y lograr una superficie impermeable y densa,
resistente a la abrasión.

La técnica de aplicación del cubrimiento
epóxico es la siguiente:

Los ayudantes colocan una lona-soporte sobre una mesa y
allí, le aplican la resina en una capa densa y uniforme,
quedando el soporte totalmente impregnado y sin ninguna
burbuja.

Se baja la lona al buzo, quien la aplica y amarra firmemente a
la obra.

Con un rodillo se diluyen todas las burbujas que pudieren
haber quedado atrapadas.

Para el buen éxito del cubrimiento, es esencial que la
superficie a tratar esté totalmente limpia y libre de
materias extrañas, incluyendo organismos marinos, pelillo,
musgo, aceite, grasa,
sal, moluscos y orín con el fin de asegurar la buena
adherencia. Los equipos arenadores de uso submarino y el "jet" de
agua, son especialmente efectivos.

Las resinas epóxicas, son termoestables,
químicamente inerte, resistentes al calor, no se
encogen, presentan extraordinaria adherencia y buenas propiedades
eléctricas. Además, se puede combinar con otros
plásticos
para obtener compuestos con nuevas características.

Sus principales objetivos
son:

Cargas Minerales:
abarata el costo, mejora las
características mecánicas (resistencia a la
abrasión), además da la consistencia necesaria para
su aplicación, el aditivo más usado es la brea de
hulla.

Pigmentos Minerales y Orgánicos: tienen la
función de mejorar el aspecto de los acabados
dándoles el color.

Diluyentes:Mejoran la facilidad de aplicación y
permiten el aumento de carga. Los diluyentes convencionales,
sólo se usan en casos de protección de superficies
libres.

Para obtener hormigones de la calidad que uno desea, es
necesario establecer, mediante el uso de dosificaciones
adecuadas, la combinación adecuada de los agregados.
Además se tienen como objetivos específicos el
detallar las dosificaciones y tipos de hormigones necesarios para
realizar obras de calidad en ambiente sumergido, esto quiere
decir el establecer las cantidades de: agregados pétreos,
de agua de amasado, de aire incorporado, la cuantía de
armadura, de aditivos y de cemento.

Características de los
agregados

Agregados pétreos:

Constituyen la porción mayor de la dosificación
y no ha de contener materias orgánicas, sustancias
solubles, películas adheridas, ni elementos blandos,
deleznables o susceptibles de descomposición. Ha de ser
químicamente inerte respecto del cemento y
mecánicamente tenaz y adhesivo con la pasta de cemento.
Estará constituido por trozos duros, no absorbentes ni
permeables, estables e indivisibles. Su granulometría
será aquella que dé el mínimo de huecos, o
sea, la máxima compacidad.

En cuanto a su forma, el ideal para los agregados redondeados
es la esférica y para los agregados angulosos, es la
cúbica. Los que tienen formas laminadas, aplanadas y
largas, cilíndricas o formas torcidas, dan mezclas poco
trabajables y con tendencia a causar sedimentación o
exudación.

Fundamentalmente, los agregados deberán estar limpios y
libres de suciedad o depósitos de sal, por que lo es
deseable, en caso de duda el lavado de los áridos.

Agua de amasado:

Generalmente, deberá tener la calidad de ser potable y
estar libre de turbidez excesiva y materiales orgánicos.
Para una mayor durabilidad, y particularmente en exposiciones en
climas semi-tropicales, se deberá imponer estrictas
limitaciones con respecto al porcentaje aceptable de cloruro de
magnesio (1%).

Con respecto al uso del agua de mar, algunos lo aceptan, pero
con severas limitaciones y recomiendan un alto contenido de
cemento con el fin de incrementar la alcalinidad e inhibir la
corrosión. Toda esta propensión a la
corrosión de las armaduras, limita el uso del agua marina
en el hormigón armado y prohíbe su uso en el
hormigón pretensado

Según la norma CIRSOC 201 deberá cumplir las
exigencias sobre total de sólidos disueltos y
máximos contenidos de cloruro, y sulfatos. El contenido de
cloruros incluye también el que aportan los agregados y
aditivos.

Estructura de hormigón armado convencional

Cloruro Máx. 1000ppm

Sulfatos Máx. 1300ppm

Estructuras de hormigón pretensado

Total de sólidos disueltos Máx. 500ppm

Cloruro Máx. 150ppm

Sulfatos Máx. 1300ppm

Aire incorporado:

Es esencial para un hormigón marítimo, ya que
permite lograr mayor plasticidad, por la distribución uniforme del aire en la
mezcla, estos esferoides de aire, obran a la vez como un
árido fino y como un sistema de
"rodamiento de bolas" que facilitan la movilidad y acomodamiento
del agregado grueso.

Los beneficios que se pueden obtener con el uso del aire
incorporado, son:

a.- Disminución del contenido de arena en un volumen
absoluto igual al del aire incorporado.

b.- Disminución del agua de amasado, sin pérdida
de asentamiento.

c.- Mejoría de la trabajabilidad y disminución
de la razón agua cemento.

d.- Los glóbulos, se constituyen en una defensa contra
la segregación y exudación, lo que facilita el
transporte, vaciado y da un mejor acabado superficial. Su
porcentaje varía de un 5 a 7%(dependiendo del
tamaño máx. del agregado). Actúan
también como válvulas
de absorción de presiones internas y como freno a la
penetración salina.

Aditivos:

Son los ingredientes que se agregan al hormigón, antes
o durante el amasado, con el fin de conferirles alguna cualidad
determinada.

En los hormigones marítimos son frecuentemente usados
los reductores de agua, para mejorar la trabajabilidad y reducir
la segregación durante la manipulación.
Retardadores y Plastificantes son muy usados en los hormigones
sumergidos. A continuación se muestra una tabla
con algunos aditivos utilizados en hormigones bajo agua.

Es conveniente realizar mezclas de prueba, para establecer
dosificaciones y determinar cualitativamente y cuantitativamente
los resultados.

Armaduras:

Deberán estar bien distribuidas para reducir el
tamaño de cualquier fisura o grieta que pueda ser causada
por la retracción u otras causas. Un adecuado
recubrimiento de hormigón sobre las armaduras,
deberá ser previsto. Asimismo se verificará que
alguna pieza o trozo de armadura, no quede topando el moldaje.
Muchas autoridades recomiendan un espesor de recubrimiento de 3 a
4cm, y se deberá prever que el hormigón sea muy
denso e impermeable, sobre todo en la zona de amplitud de mareas
y expuesta a salpicaduras.

Contenido de cemento:

Al incrementar el contenido de cemento, la capacidad de
fijación del hormigón frente al CO2 y Cl- aumenta,
aunque influye menos que los factores anteriores

Normalmente un contenido de cemento de 380 kg/m3 es suficiente
para conseguir una permeabilidad suficientemente baja.

La razón agua/cemento, deberá ser lo más
baja posible, en orden a reducir la permeabilidad se recomienda
un 0,45.

En cuanto a la calidad del cemento, este deberá tener
un moderado contenido de Ca3Al (alrededor de un 8%) para prevenir
una reacción química entre el hormigón y el
agua marina. Además, deberá tener un bajo contenido
alcalino (de 0,6% de Na2O y K2O) para prevenir una
reacción con ciertos agregado, que pueda ser acelerada en
ambiente marino.

Tipos de cemento:

De preferencia pueden aceptarse los cementos con adiciones
activas como puzolana y escorias.

El cemento, como principal adherente entre los agregados
pétreos que conforman el hormigón, se puede
encontrar en diferentes tipos, algunos de ellos se describen a
continuación:

• Cemento Pórtland A.R.S.:

Es el cemento Portland que posee una alta resistencia a los
sulfatos cumple los requisitos de resistencia de la
categoría 40, es decir, se asegura la obtención de
más de 40 MPa (408 Kg./cm2) La elaboración de una
mezcla de características técnicas
adecuadas, con cemento Portland ARS y suficiente CUC (contenido
unitario de cemento > 350 Kg./m3), baja relación a/c
(agua/cemento) y sometido a condiciones de curado suficientes
contribuyen a obtener hormigones con una menor permeabilidad,
mayor resistencia mecánica y de gran durabilidad ante el
ataque externo de sulfatos.

• Cemento con escoria de alto horno:

Es el producto que se obtiene de la mezcla conjunta de
clínquer, escoria básica granulada de alto horno y
yeso. La escoria básica granulada, es el producto que se
obtiene por enfriamiento brusco de la masa fundida no
metálica, que resulta en el tratamiento de mineral de
hierro, en un alto horno. Si tiene menos de 30% de escoria
básica, se denomina Cemento Portland
Siderúrgico.

• Cemento puzolanico:

Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta del
clínquer, puzolana y yeso.

La Puzolana es el material sílico-aluminoso que, aunque
no posee propiedades aglomerantes por si solo, las desarrolla
cuando está finamente dividido y en presencia de agua, por
reacción química con el hidróxido de calcio,
a la temperatura ambiente.

Si tiene menos de 30% de puzolana, se denomina Cemento
Portland Puzolánico, en contrario se llama Cemento
Puzolánico.

• Cemento puzolanico A.R.S.

Conglomerante hidráulico que contiene al clinker
portland como constituyente necesario, pequeñas cantidades
de sulfato de calcio, con la adición entre 20% y 50% de
puzolana. Es un material inorgánico que, una vez
endurecido, conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el
agua. Cumple los requerimientos de resistencia de la
categoría 30, es decir, se asegura la obtención de
más de 30 MPa (306Kg./cm2)

DOSIFICACIÓN Y CURADO

Al diseñar un hormigón, se debe tener especial
cuidado que las propiedades específicas que se
están dando al hormigón, sean las necesarias, pues
los requerimientos de exposición son generalmente mucho
más exigentes, con las dosificaciones; que los
requerimientos de resistencia.

En todo caso, al diseñar una dosificación, se
deberá tener presente lo siguiente:

• Ocupar un método de dosificación

• Que, la trabajabilidad del hormigón, determinada
  por el Asentamiento de Cono sea alto, de 15 a 18cm., a causa
  de que los hormigones sumergidos, no se pueden vibrar ni
  compactar, porque se desintegran y con un asentamiento alto,
  al momento del vaciado en los moldajes, se compacta solo,
  ocupando y llenando perfectamente todo los moldes.

• La razón agua-cemento máxima que se
  podrá adoptar será de 0.45; siempre se
  tratará de usar la mínima posible. Todo esto es
  debido a que el cemento para su hidratación, necesita
  alrededor de ¼ de su peso en agua. Todo el exceso de
  agua sobre lo indispensable, producirá poro y por
  consiguiente aumentará su permeabilidad,
  dejándolo vulnerable al ataque del agua marina
  (penetración por capilaridad).

• Cantidad de Agua; como el exceso de agua es perjudicial a
  los hormigones, ésta debe ser la mínima posible
  de acuerdo a la estructura, medios de colocación y
  trabajabilidad; la cantidad de agua, está determinada
  por dos variables, el Asentamiento de Cono y el tamaño
  máximo de los agregados, y oscila alrededor de los 200
  (L/m3), es recomendable el uso de aditivos humectantes.

• Cantidad de cemento; cuando se imponga el uso de cemento
  corriente, es necesario adoptar para el hormigón una
  dosificación rica, de 400 a 500 (Kg./m3); se puede
  mejorar su impermeabilidad por medio de la adición de
  otro aglomerante que lo complemente, como puede ser, puzolana
  bien cribada y finamente triturada en una porción del
  20 al 30% del peso del cemento o todavía mejor,
  recurrir al empleo de cemento puzolánico.

• Cantidad de Aire; se recomienda el uso de aditivos
  incorporadotes de aire, ya que se forman glóbulos
  microscópicos de aire, uniformemente repartidos en
  toda la masa del hormigón, que mejoran su durabilidad
  e impermeabilidad, ya que sellan cualquier canal capilar que
  se pueda producir durante el fraguado.

• Cantidad de áridos finos y gruesos; como es sabido,
  los áridos finos deben ir llenando los huecos que
  dejan los áridos de tamaño superior, para
  obtener en el total el mínimo de huecos. El exceso de
  fino sobre la cantidad justa para llenar los vacíos de
  los gruesos, acarrea inconvenientes que hacen perder
  cualidades a los hormigones, pues el exceso de mortero, hace
  que se requiera una mayor cantidad de agua para una misma
  trabajabilidad, por consiguiente, se baja la resistencia
  mecánica y las defensas contra los ataques de agua
  marina.

• Consolidación y Curado; los hormigones sumergidos
  no podrán apisonarse y menos vibrarse, porque con ello
  se desintegrarían, por lo tanto, lo que más se
  acepta, es que durante el hormigonado, se golpeen suavemente
  los moldajes con un combo de madera, con el fin de ayudar a
  la eliminación de las burbujas de aire y así,
  obtener una mejor compactación, mayor apretado y por
  ende, mayor densidad.

Técnicas
de hormigonado

Muchas estructuras marítimas pueden ser construidas a
base de elementos prefabricados de hormigón, con cada
elemento fabricado de un modo convencional, por lo que la faena
marítima se reduce al montaje; otras estructuras, mediante
el uso de elementos de servicio,
pueden ser construidas en el aire, sobre agua. El hormigonado
sumergido es requerido en ciertas estructuras que deben ser
construidas en el lugar, bajo la superficie del agua;
técnicas especializadas han sido desarrolladas, para
asegurar que el hormigón sea puesto en obra en forma
apropiada y eficiente, ya que éste debe ser capaz de
desarrollar la resistencia y características asignadas en
el diseño.

Lo que se presenta a continuación, tiene como objetivo
general establecer la diferencia que existe entre un hormigonado
fuera del agua y uno sumergido. También se tiene como
objetivo específico el explicar las diferentes formas que
existen para hormigonar bajo el agua, esto incluye las
técnicas de hormigonado (hormigón tremie,
hormigón ensacado, hormigón por talud,
hormigón en cubas y cementos hidráulicos), los
tipos de hormigones usados, la inyección de morteros, los
moldajes utilizados.

• HORMIGÓN TREMIE (TUBO-TOLVA)

Esta técnica es empleada en diversos propósitos,
incluyendo hormigones sumergidos, estructuras submarinas,
reparaciones de hormigones sumergidos, construcción y
juntas de secciones de túneles submarinos, pilas para
fundaciones de estructuras tales como: puentes y plataformas de
costa adentro. Este proceso puede ser usado en casos que se
quiera lograr una muy alta calidad estructural, y se han logrado
exitosas operaciones de
hormigonado en profundidades de hasta 50 m, como el hormigonado
de machones de puentes.

Este proceso o técnica, consiste en colocar el
hormigón en obra, por medio de un tubo, cuyo extremo
inferior queda siempre embebido en el hormigón fresco, de
modo que el lavado y segregación son substancialmente
prevenidos.

Se puede sugerir (para uso comparativo) la siguiente
dosificación, para obtener un hormigón apropiado
para esta técnica:

Dosificación para hormigón bombeado:

La instalación utilizada, se compone de tubos de 25 a
45 cm., de diámetro, soportados por un puente grúa
con cabrestantes móviles, que permiten subir y bajar el
tubo, toda la instalación va montada en un andamio con
plataforma de servicio. Gracias al cabestrante por una parte y al
puente grúa por otra, es posible cubrir con
precisión toda la zona a hormigonar.

El tubo termina en su parte superior en una tolva o un embudo
para el vertido del hormigón. Se usa tolva cuando se
está operando con aportaciones intermitentes de
hormigón, Ej. Transporte por cubas. Se usa embudo cuando
se está operando con aportación continua, Ej.
Hormigón bombeado.

La operación de hormigonado comprende tres fases:
Cebado del tubo; formación del Bulbo y Vertido.

Cebado del tubo: se debe llenar completamente el tubo con
hormigón, sin contacto con el agua que contiene.

Para esto pueden imaginarse varios artificios (hasta el empleo
de aire comprimido), pero el más sencillo parece ser,
hacer bajar por el tubo un tapón perdido, que actúe
como sello estanco, de modo que la columna de hormigón
baje lentamente, sin contacto con el agua y evitar
segregación por caída
libre; o bien, reemplazar el tapón por una
cámara de pelota inflado que se recupera luego de cada
cebada.

Formación del bulbo: bajo el empuje del peso de la
columna de hormigón fresco, este, por efecto de la
tensión superficial se extiende progresivamente alrededor
del tubo, cuyo extremo inferior no debe estar levantado
más de 30cm. del fondo, con el fin de evitar la
segregación y lavado.

Luego, bajo el efecto de la resistencia sobre el fondo,
así como por la resistencia en la masa, la superficie toma
la forma de una cúpula, en la que, con el tubo hundido a
la profundidad deseada, se forma el bulbo en la base.

Vertido: en tales condiciones puede realizarse el vertido,
desplazando el tubo, mediante el cabestrante y el puente
grúa.

El tubo debe estar permanentemente lleno, realizándose
la carga del hormigón regular y continuamente, con el fin
de asegurar que no se descebe, dando lugar a la entrada del
agua.

El peso del hormigón contenido en el tubo, debe ser en
todo momento, superior al efecto de la presión del agua en
su base.

Siempre, se debe contar con la ayuda de buzos especializados
para supervisar la buena ejecución del proceso.
Además, esta faena se debe programar de modo que coincida
con la alta marea, para tener la seguridad de
trabajar con mar tranquilo.

Un hormigón tremie bien hecho, puede dar resistencias
de 282 (Kg./cm2) si su curado es bueno, no tiene problemas de
contracción; el factor que el hormigón sea puesto
en obra baja presión, hace que se logre una alta densidad.
Su adherencia es buena con el acero, roca, madera y otros
hormigones, cuando es puesto bajo agua. Una satisfactoria
adherencia mecánica ha sido lograda con bentonita usada
como una especie de soporte o moldaje.

Grandes masas de hormigón y altos rangos de volumen
puesto en obra han dado los mejores resultados, incluso a
temperatura ambiente de 3 °C.

A continuación se muestra una dosificación (uso
comparativo) para el Grout Tremie.

Dosificación para hormigón Tremie:

Colocación en Obra: El Grout deberá ser muy bien
mezclado en una máquina amasadora y puesto en obra a
través de un tubo y ocupando la fuerza de
gravedad o bien, ocupando una manguera de paredes duras de
diámetro adecuado, se deberá contar con la
suficiente presión para vencer la fricción de las
paredes de la manguera, pero se debe tener bastante cuidado para
no usar una presión excesiva.

Modelo de equipo para hormigón Tremie

Esquema de hormigonado por Tubo – Tolva

• HORMIGÓN ENSACADO

Este método se usa para construir muretes o plataformas
bajo el agua o para formar la base de una cimentación, ej.
Muros de muelles o malecones, siempre la arista más
cargada descansa sobre un murete de hormigón en sacos, que
transmite los esfuerzos a un fondo de cimentación
satisfactorio, descansando el resto, sobre un macizo de
escollera. Similar método, se ha usado para sellar juntas,
soportar o proteger del oleaje y corriente a elementos
prefabricados o tuberías submarinas, en orden de prevenir
movimientos dando soporte y protección. Dos métodos
son usados para ensacar el hormigón:

En el primero, la mezcla de hormigón seco es ensacada;
se llena hasta la mitad y se cierra, luego es sumergido por medio
de pallets y es colocado en obra por un buzo. El cemento se va
hidratando, según el agua va penetrando. Este
método tiene la ventaja de que el tiempo de
manipulación y colocación no es crítico,
pero la hidratación es baja y el saco puede ser dislocado
por las olas y/o corrientes, antes que haya fraguado. La
adherencia entre sacos adyacentes puede no ser buena y el cemento
puede no ser distribuido uniformemente en la mezcla.

En el otro método, se usa un hormigón con un
asentamiento de cono bajo, y de estado
plástico; los sacos a usar pueden ser de
arpillera o yute, deben ser flexibles para que formen un cuerpo
entre sí y no deben llenarse completamente (hasta 2/3 de
su capacidad), la arpillera deberá estar escardada, y la
tela empapada con una lechada muy clara antes de recibir el
hormigón. El saco una vez cerrado, puede envolverse en una
malla galvanizada de 2 mm y trama 5 cm.

Muro de muelles, en base a hormigón en sacos

Los sacos se sumergen en pallets y envueltos en
una funda (manga de polietileno, del doble de diámetro que
los sacos y con sus dos extremos abiertos). Luego un buzo
sostiene el saco en posición y el otro extrae la funda.
Una pareja de buzos puede colocar en obra de 250 a 300 sacos en
un día (con un promedio de profundidad de 10 m.).

Con este método, se puede lograr una muy buena
adherencia con el fin de obtener una obra monolítica, se
asegura una total hidratación y la calidad general del
hormigón puede ser controlada.

Cuando se trata de sellar juntas en que no se requiera
adherencia, el hormigón puede ser colocado en bolsas de
polietileno de alta densidad, para prevenir cualquier lavado de
éste. A veces, para el mejoramiento de fondos, se han
sumergido mediante grúas, grandes bolsas que
contenían varios metros cúbicos de
hormigón.

Una variante de este método, son los "salchichones de
fondo", que se emplean como asientos de malecones y rompeolas,
son de hasta 25 m de largo y 1,5 m de diámetro; se
preparan en cajones flotantes o pontones que los llevan de la
obra al punto de inmersión, en donde se sumergen abriendo
el fondo de aquellos. Los salchichones se rellenan de
hormigón y se cosen al borde del pontón.

Como el hormigón de relleno es plástico, los
salchichones se amoldan a las desigualdades del fondo, lo que se
ayuda por medio de la labor de buzos.

Con dosis suficientes de cemento, las capas de salchichones
sueldan entre sí, formando una obra monolítica.

Este método es muy adecuado, cuando la furia del mar
impide ocupar otro sistema de fundación.

• HORMIGÓN POR TALUD QUE AVANZA

Este procedimiento o
técnica, sólo aplicable bajo pequeños
espesores de agua (inferiores a 80 cm.).

El hormigón se deposita en A, se incorpora por peso a
la masa B en fluencia que avanza con un talud C, que es el
único en contacto con el agua y sometido al deslavado.

Esquema para hormigonado por talud que
avanza

Es necesario actuar continuamente para evitar los movimientos
del agua sobre este talud, en el que efectivamente se forman
lechadas (mezcla de cemento y arena muy fina), que no fraguan y
que crearían en el macizo planos de deslizamiento y
ruptura.

Después de cada interrupción, se limpia el talud
con escobillas de acero para descarnar la superficie, eliminar
los excesos de lechada, que después se bombearán
sin agitación.

La dosificación a ocupar, es la misma del
hormigón tremie estructural, el macizo en avance no puede
apisonarse ni vibrarse. La faena se debe programar para hacerla
en marea alta, si el mar se agita, hay que interrumpir el
trabajo.

• HORMIGÓN EN CUBAS

Esta técnica se aplica en profundidades de agua
superiores a 80cm. El hormigón atraviesa la capa de agua
en una cuba
perfectamente estanca, que se hace bajar lentamente, mediante
cabestrante o grúa hasta llegar al macizo a hormigonar. La
cuba se deposita sobre el macizo y un buzo la abre,
elevándose después suavemente para que el
hormigón fluya en agua tranquila.

Cuba para hormigonado

Esquema hormigonado por cuba

Este método se debe proscribir, cuando se debe verter
en un encofrado de dimensiones reducidas, pues el ascenso y
descenso de la cuba, produce un efecto pistón que agita el
agua, produciéndose remolinos en el agua que rodea al
hormigón fresco, con resultados desastrosos.

Es especialmente apropiado, cuando se trata de hormigón
en masa, hormigones ciclópeos, en que capas de rocas son
alternadas con capa de hormigón, cubrimientos y
protección de tuberías submarinas. En aguas poco
profundas, en donde las olas y la acción del viento pueden
tender a lavar al hormigón tremie, puesto por medio de una
tubo; el hormigón en cuba, puede ser más estable y
puede ser puesto con un asentamiento de cono bajo, se pueden usar
agregados de hasta 20 mm.

Las cubas son recipientes perfectamente estancos, con paredes
inclinadas para facilitar la salida del hormigón, se abren
por el fondo por sistemas
hidráulicos y/o neumáticos, además llevan un
sistema de pata que le permiten posarse con seguridad, quedando
la cuba a cierta altura, de modo que las portezuelas pivotean
libremente. La capacidad de las cubas varía de 200 a 1000
L.

Durante la operación, las cubas vacían su carga
primero en el fondo y luego, sobre las capas anteriormente
vertidas aún frescas, por tanto, el hormigón no
entra en contacto con el agua, sino al extenderse, de modo que se
logra una buena trabazón. Cuando el área a
hormigonar sea grande, se subdivide en secciones pequeñas,
no mayores a 6x6m., ya que el hormigón tiene un radio de
extensión de 30 cm. y las cubas no se abrirán a mas
de 30 cm., de altura.

Una variante del sistema, que se emplea en obras de poco
volumen de hormigón, consiste en ocupar bolsas de lona
impermeabilizadas, que se bajan boca a bajo, amarradas por el
fondo y cerradas en la boca por medio de un nudo de maniobra, que
permite abrirlas manualmente. Su capacidad no sobrepasa de los
100 L.

La labor de los buzos, se limita a ubicar el capacho sobre el
punto a hormigonar y abrirlo, luego enviarlo a la superficie para
repetir el ciclo.

El método de la inmersión en cubas, tiene las
ventajas de tener una operatoria sin complicaciones y rapidez de
hormigonado, se logran hormigones de buena calidad, con excelente
trabazón y no exige más aparatos especiales, que el
depósito para sumergir el hormigón.

• INYECCIONES SUBMARINAS DE MORTERO ACTIVADO

Por este proceso, se construye directamente dentro del
moldaje, el hormigón, in situ, con grandes ventajas cuando
es necesario una buena adherencia y alta resistencia. Se ocupa
cuando se trata de construir un hormigón en masa
sumergido, reparaciones de estructuras submarinas, relleno de
pilas, sellado y unión de estructuras submarinas,
recubrimiento y protección de tuberías submarinas,
plataformas submarinas de faros y petrolíferas y anclajes
submarinos.

El hormigón in situ, que es el obtenido por medio de
una inyección de mortero, se define como una mezcla de
granulometría discontinua, obtenida partiendo de un
esqueleto de áridos gruesos colocados en obra previamente,
cuyos huecos se rellenan después, mediante la
inyección de mortero activado.

El porcentaje de huecos es, en general, del orden del 45 a 50%
para permitir la penetración del mortero, y el
tamaño máximo de los áridos, alcanza de 8 a
10 veces, la de los granos más gruesos de la arena del
mortero. Los áridos gruesos colocados previamente, deben
estar rigurosamente limpios para obtener una adherencia
conveniente, en la superficie de contacto
árido-mortero.

Si se fluidificara un mortero común, por adición
de agua para poder
inyectarlo, el exceso de agua daría lugar a porosidad y a
una gran retracción, o por otra parte, se
producirían segregaciones separándose la arena del
cemento. Se evitan estos defectos utilizando morteros coloidales
y tixotrópicos.

Cuando el mortero coloidal deja de moverse, pierde
progresivamente su electrización granular y se gelifica
según un mecanismo, llamado fraguado trixotrópico.
Este fraguado, permite evitar segregación de la arena y
del cemento, antes de que comience a actuar el fraguado
químico de hidratación.

Técnicas de inyección

El equipo utilizado se compone de; una amasadora
para preparar el mortero activado; de una bomba impulsora del
mortero, generalmente de doble pistón; de un juego de
mangueras de goma, cada tira lleva en sus extremos una
unión americana y un juego de lanzas de inyección
(10 o 12), que en forma y cometido son iguales a una aguja
hipodérmica, salvo en el largo, 1.5m. Para la
instalación del equipo, se deberá preparar una
tarima aproximadamente de 1m., de altura para situar la
amasadora; a un costado se acopiarán las bolsas de cemento
y aditivos y al otro costado se colocará un plano
inclinado, para la llegada de la arena, la que estará
acopiada a una distancia conveniente; el suministro de agua,
también deberá estar previsto. Junto a la tarima y
debajo de la amasadora, deberá instalarse la bomba, esta
instalación deberá estar equidistante de todas las
lanzas a inyectar.

Siguiendo este proceso, previamente el agregado
grueso es colocado bajo el agua, bien compactado, preferiblemente
llenando todos los confines de un elemento estructural, en
moldaje o una cavidad a reparar. El agregado deberá estar
rigurosamente limpio y saturado con agua potable y
se cuidará especialmente que quede bien apretado dentro
del moldaje.

Luego son insertadas las lanzas de
inyección, generalmente, se ponen antes de la
colocación del agregado o también, son fijadas al
moldaje o a un refuerzo especial. En el caso de colocar las
lanzas horizontales se ponen a través de perforaciones o
troneras, hechas previamente en el moldaje, para lo que se
deberá contar con tapones de madera para sellar la
tronera, luego de la inyección.

Enseguida, el mortero activado es bombeado a
través de las mangueras y lanzas y rellena todos los
intersticios, y huecos del esqueleto de áridos gruesos,
colocado previamente.

Siempre la inyección, es comenzada por las
lanzas del fondo, en el caso de obras verticales y por la lanza
del centro, en obras horizontales.

La inyección no deberá detenerse y
se continuará hasta que el mortero aparezca por la lanza
siguiente (verticales) o hasta que el mortero "reviente" o
borbotee en la superficie de los áridos en el caso de las
obras horizontales.

Luego, la lanza deberá ser
extraída, la tronera sellada con el tapón y la
inyección continuada en la lanza siguiente. El proceso es
continuado hasta que la grieta o moldaje, esté
completamente lleno.

Distribución de las lanzas

La distribución entre las lanzas
deberá ser levemente mayor que el espesor o profundidad
del miembro a inyectar, para asegurar que la cara superior de la
masa del mortero, alcance la cara opuesta o fondo del miembro,
antes que alcance o desborde la siguiente lanza. Es decir, si el
espesor o profundidad, tiene un valor "D" la distancia entre
lanzas deberá ser un poco mayor a "D" (1,1 a 1,2D).

En caso de inyectar cavernas, se deberá
sondear el área con un martillo para obtener una
estimación de su tamaño. Luego, se perforará
la primera tronera de inyección, a una distancia
conveniente del borde y las troneras adicionales a una distancia
levemente mayor, que la distancia de la primera lanza al borde de
la caverna, con el fin de asegurar que la cara superior del
mortero en inyección, alcance y llene el borde, antes de
que alcance la siguiente lanza.

La más importante precaución, es la
de evitar la presencia de agregados finos en los gruesos, ya que
al perderse la granulometría discontinua; se crea la
tendencia a impedir una buena penetración del mortero;
estos finos se originan de la abrasión del agregado grueso
durante su manipulación y se depositan en el fondo de los
recipientes de transporte.

Es igualmente importante que el lugar de acopio
de los agregados, esté limpio y libre de mugre, sal,
aceite u otros contaminantes.

El mortero deberá ser bombeado
inmediatamente después de la colocación y el
agregado deberá ser protegido en lo posible, contra
cualquier contaminante, entre el tiempo de colocación y de
inyección, que deberá ser lo más breve
posible.

• CEMENTOS HIDRÁULICOS

Se da este nombre genérico a un cierto grupo de
cementos especiales o aditivos, que pueden ser dosificados como
si fueran un mortero submarino; que se sumergen, para su
aplicación, en cubas especiales (estancas y con una
capacidad de 4 a 5 (L.)) y son puestos en obra, por un buzo como
parches, sellos y otros pequeños requerimientos, como ser
tapones de cavidades de insertos, etc.

Estos cementos hidráulicos son de fraguado
rápido, lo que permite su uso en muchas aplicaciones
submarinas, son muy efectivos como juntas submarinas de elementos
prefabricados.

Uno de los más recientes y promisorios productos
desarrollados no contiene cloruros, por lo que es apto para ser
usado en condiciones muy corrosivas o donde el efecto de la
corrosión puede ser muy serio, como el hormigón
pretensado.

Además del agua potable, el agua marina, también
puede ser usada como agua de amasado; pero el agua marina, en
general es rica en ión cloruro, por lo que produce la
tendencia a promover la corrosión.

El cemento puede fraguar en 4 a 5 minutos, muestra excelentes
características de adherencia y resistencia, no presenta
contradicciones de fraguado y es químicamente muy
resistente. Ha sido usado como parches de perforaciones, en
emergencias, a profundidades tan grandes como 40m.

También en el mercado existen
aditivos, que pueden ser adicionados a un cemento corriente para
producir características de fraguado rápido
(aceleradores de fraguado); lo que los hace muy aptos para su uso
submarino; pero, muchos de estos aditivos contienen cloruros por
lo que siempre, se deberá considerar el posible
daño por corrosión.

Aplicaciones de cementos hidráulicos

El mayor empleo de este tipo de cementos, es en obras en las
que se desea muy rápidamente una gran dureza sin gran
resistencia, aproximadamente 80 Kg. a los 28 días, como
ser, la obturación de fugas de vías de agua y el
sellado de mampostería, ejecutadas en la carrera de mares
como ser rampas de atraque.

Para evitar el deslavado de los macizos de mampostería
o rampas de atraque, ejecutados en la marea baja se obturan en
las juntas al final del trabajo, antes
de que la obra sea cubierta por la marea, mediante mortero de
cemento de fraguado rápido, por lo que constituye el
sellado.

Al reanudar el trabajo, este mortero se quita cuidadosamente
con martillo picador, para que no quede ninguna traza de
él.

También se puede sellar la superficie superior de los
macizos de hormigón, si las caras laterales están
protegidas por moldajes estancos.

A la marea siguiente, se quita la capa de mortero y se
descarna la superficie para continuar el hormigonado.

Encofrados para
hormigones sumergidos

Los encofrados, deberán estar montados y ajustados
antes de comenzar el hormigonado; esto es, que deberán
estar sólidamente apernados o fijados, para evitar su
destrucción o desarme debido a la furia del mar.
Además, deberán estar impregnados de humedad (agua
dulce) de modo que no absorban el agua de amasado del
hormigón o agua de mar.

Los moldes serán macizos con un adecuado sistema de
fijaciones, que deberá ser sólido y sencillo de
montar y descimbrar, por las dificultades que presentan estas
maniobras, que sólo se pueden hacer desde arriba con ayuda
de grúa, lo que implica un rudo manipuleo.

La madera en combinación con el acero, se usa
ampliamente en las vigas de coronamiento de los tablestacados; en
este caso, el encofrado se monta sobre una viga de acero
(longuerina), la que a su vez, descansa sobre unas consolas
metálicas apernadas al tablestacado.

Las secciones de encofrados son entonces puestas en servicio,
primero, las partes horizontales o tableros de fondo, en
secciones pequeñas con traslapos a media madera, para la
estanquidad y luego los tableros verticales, en secciones de
dimensiones mayores, las juntas se sellan con empaquetaduras de
goma blanda.

El acero ha sido extensamente usado en grandes unidades de
encofrados prefabricados, con todos los refuerzos puestos en su
lugar. Las tablestacas de acero, son también efectivamente
usadas como encofrados.

El hormigón prefabricado es, en general, el mejor
material para encofrados, ya que combina con éxito, peso,
robustez, adherencia, forma, permanencia y economía. Tiene
la ventaja, de que su adherencia con el hormigón de la
obra, será tal, que pasará a formar parte de la
estructura.

Los encofrados deberán ser sellados, para prevenir la
fuga de la lechada de cemento. Pesadas lonas, han sido usadas con
mucho éxito para taponar "vías de fuga" o bien,
para sellar un fondo demasiado irregular, sacos de arena pueden
ser similarmente empleados. Las perforaciones de pernos, juntas
de secciones de moldajes, etc., deben ser selladas por medio de
"calafateo" que consiste fundamentalmente en introducir a
presión, trozos de lona o de driza enrollados para detener
la fuga.

También se puede usar para el calafateo, una pasta de
cebo animal con carbón vegetal, revuelto en caliente,
hasta formar una pasta espesa y homogénea, que el buzo
aplica a mano o espátula también en caliente, por
lo que se debe bajar cantidad suficiente, que se pueda aplicar
antes del endurecimiento.

Algunas veces, el encofrado se deja en el sitio para proveer
una protección adicional al hormigón y eliminar el
costo de la faena submarina de descimbre.

Cuando se trata de hormigonar elementos cilíndricos, se
puede usar un encofrado de madera prensada. La técnica a
ocupar es la siguiente:

Se corta el manto del cilindro, se deja 24 horas sumergido en
agua dulce, después se le aplica el desmoldante.

Se le colocarán listones de refuerzo al manto del
cilindro, en el sentido vertical, para rigidizarlo.

En la colocación del encofrado, se ajusta y se amarra
con alambre. Debe quedar firmemente colocado, sin ninguna
posibilidad de movimiento.

La unión encofrado-fondo, se tapona con sacos de
arena.

En la parte superior, se puede poner un poncho de polietileno
de alta densidad.

Encofrado tipo Faye

Encofrado viga directriz. Esquema de avance
vertical

Conclusiones

Teniendo en cuenta que la corrosión es el mayor, y
más dañino, de los efectos que produce el ambiente
marino en los hormigones sumergidos, ésta se debe
controlar de todas las maneras posibles. El control se puede
lograr sabiendo a cabalidad las condiciones a las cuales
será sometido el hormigón, en estado fresco y, una
vez terminado su fraguado.

En al etapa de diseño de un hormigón, la
dosificación de sus constituyentes es de gran importancia,
ya que de ella dependen cualidades fundamentales en el
hormigón fresco y fraguado.

• Si se desea obtener un hormigón trabajable: Se
  necesita controlar la forma del árido a utilizar. Si
  es parecida a una esfera o a un cubo, dependiendo del tipo
  (canto redondeado o piedra partida), se mejora la
  trabajabilidad. También se puede aumentar la cantidad
  de agua, acarreando porosidad y lavado en la
  colocación, por lo que se recomienda el uso de
  aditivos incorporadores de aire, lo que hace un
  hormigón más trabajable y más denso,
  manteniendo una cantidad de agua razonable (sin consecuencias
  dañinas).

• Si se desea impermeabilidad: Lo recomendable es aumentar
  la cantidad de cemento en la mezcla y agregar aditivo
  incorporador de aire. El agregar cemento hace que la mezcla
  no se deslave en la colocación, lo que evita poros y
  por tanto capilaridad. El aditivo incorporador de aire ayuda
  a que las partículas de cemento se mezclen con el
  agua, así aprovechando toda el agua incorporada y por
  ende una disminución de los poros.

En el caso del hormigonado submarino, se debe tener en
cuenta:

• El estado del mar: Esto quiere decir que se debe tener la
  paciencia para esperar que las condiciones marinas sean las
  apropiadas, tales que la corriente marina no destruya los
  moldes ni deslave el hormigón colocado. También
  se debe tener en cuenta la seguridad de los buzos que
  ejecutan la faena de hormigonado.

• Técnica a utilizar: Esto tiene que ver con la
  técnica que no permita el lavado y un hormigón
  monolítico y bien terminado. Entre la variedad de
  técnicas mostradas, se destacan el tubo-tolva y la
  inyección de mortero.

• Moldaje: El tipo de moldaje a utilizar influye en las
  terminaciones y en la calidad de la superficie del
  hormigón fraguado. En el caso de los moldajes de
  madera, se deben impermeabilizar de forma tal que no se
  hinchen mientras el hormigón este fresco. Para moldes
  de acero, el cuidado radica mas en el tiempo de permanencia
  bajo el agua antes del hormigonado, ya que el surgimiento de
  óxido dañaría la superficie del
  hormigón, además se debe tener en cuenta el
  peso de las partes por la seguridad de los buzos.

Bibliografía

• http://cybertesis.uach.cl

• http://inciarco.com

• https://www.blogger.com

• http://www.arqhys.com

• http://www.arqhys.com

• Inicio

• http://www.auditec.com.ar

• http://www.dagasl.es/hormult2.htm

• www.productoscave.com

• Fotografías del espigón de Monte Hermoso

• hormigón-sumergido.html

• Código de diseño en
  Hormigón Armado (ASCII 318 -95).

• CIRSOC 201

• Catalogo de productos SIKA

• A.R. Spampinato – Hormigón Armado

Autor:

María Virginia Heumann

Fabiana Moares

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL BAHIA BLANCA

Ing. Civil

2009