Ensayos para el monitoreo de la corrosión de las estructuras de concreto reforzado

Ensayos para el monitoreo de la corrosión de las estructuras de concreto reforzado

Las estructuras de concreto, a pesar de su gran resistencia a la intemperie y a muchos ambientes que deteriorarían fácilmente otros materiales, con el paso de los años acusan, como el ser humano, los efectos de la edad y del ataque de un medio cada vez más contaminado, el deterioro causado por la humedad y, en particular, la problemática debida a la falta de mantenimiento y de primeros auxilios oportunos.

Las estructuras de importancia para la infraestructura de un país (muelles, puentes, silos, chimeneas, plantas de tratamiento de agua, tanques con aguas residuales o de procesos industriales, etc) antes de cumplir los primeros 10 años deberían recibir la visita del patólogo y, luego, programarles una visita de rutina por lo menos cada quinquenio. Este proceder sería muy saludable para las estructuras pues el especialista podría descubrir a tiempo fenómenos patológicos en desarrollo, con o sin manifestaciones visibles, y recomendar un oportuno y apropiado tratamiento. Lástima que los ingenieros civiles, arquitectos y constructores no seguimos el ejemplo de otros gremios, como el de la ingeniería mecánica, donde la revisión y el mantenimiento preventivo de maquinaria y equipo es garantía de que continuarán en servicio en óptimas condiciones de funcionamiento.

Los profesionales que se dedican al diseño y construcción de estructuras de concreto generalmente, y sin proponérselo, cometen errores a veces graves que condenan a la estructura a ser rehabilitada antes de tiempo. Demos unos ejemplos de errores comunes<.

En la etapa de diseño, no considerar el ambiente al que estará expuesta la estructura cuando se va a definir en las especificaciones la calidad de los materiales a usar para la construcción. Para muchos estructurales un cemento Portland Tipo I y un cemento Portland adicionado con ceniza volante o con escoria de alto horno son exactamente lo mismo. El desconocimiento del desempeño de cementos y adiciones hace que se use el cementante menos apropiado para el tipo de ataque, o que se desaprovechen las ventajas de un cemento adicionado, por ejemplo, para contrarrestar el ataque de sales en el agua en contacto con la estructura.

En la etapa de construcción: puede haberse considerado en los planos un buen espesor de recubrimiento sobre el acero más expuesto (los flejes o estribos en columnas y vigas, por ejemplo), pro a la hora de construir a nadie le importa corroborar que el recubrimiento con el que están quedando los elementos estructurales es el requerido. Recordemos aquí que disminuir el recubrimiento a la mitad no acorta la vida útil de la estructura al 50% sino a la cuarta parte, ya que los ataques principales obedecen a modelos de propagación cuadráticos.

Otro defecto grande es la ausencia de curado, incluso en climas donde las condiciones para el concreto son severas: vientos fuertes, radiación solar y una humedad relativa baja. Un defecto de curado con cementos adicionados es más grave que cuando dejábamos de curar concretos confeccionados con cemento Portland Tipo I (sin adición). Las adiciones (la gran mayoría) no tienen hidraulicidad propia, requieren de la ayuda del hidróxido de calcio que desprende el cemento al hidratarse, para formar pasta de cemento. Un defectuoso curado hace que la fase Portland del cemento no se hidrate completamente, el cemento no produce todo el hidróxido de Calcio que podría producir, de esta manera puede quedar parte de la adición puzolánica inactiva en la mezcla, como si fuera simplemente un agregado fino, pero sin participar en la formación de pasta de cemento que aglutine, fragüe y genere resistencia mecánica.

Si parte de la adición puzolánica no se combina con el hidróxido de Calcio, tampoco se refina la red de poros, así que se pierde otra ventaja factible proporcionada por la tecnología de los cementantes y es la de disminuir la porosidad, la capilaridad del concreto y, en últimas, su permeabilidad al agua cargada de sales.

La fisuración del concreto es otro de los temas que aquejan a las obras. Construimos, por ejemplo, tanques que un mes después de construidos están llenos de grietas. Los diseñadores, con muy raras excepciones, no incluyen en sus diseños las medidas necesarias para controlar la fisuración y se les agrieta un tanque de la misma manera que se les agrieta un boxculvert, siendo en el primer caso un defecto mucho más grave. El mal manejo de juntas (localización, tratamiento, tipo de sello) contribuye en buena medida a la fisuración del concreto y al paso de agua.

La ausencia de un elemento protector para la estructura y/o para el acero es también un problema que se paga caro. No estamos educados para contemplar diferentes tipos de diseño dependiendo de la vida útil requerida. De esta manera se diseña igual para ambientes que requerirían consideraciones de diseño y especificaciones redundantes, por ejemplo: protección del acero de refuerzo una vez doblado, uso del cementante apropiado, una relación agua/cementante baja (0,4 por ejemplo), especificación de una resistencia a compresión que armonice con la relación agua/cementante escogida, especificar un recubrimiento apropiado para el tipo de ataque (epóxico para medio marino, barrera de CO2 para ambiente urbano o industrial).

Cada una de estas especificaciones, que a simple vista podrían sonar redundantes, le agrega a la estructura un buen número de años en óptimas condiciones. Y si a esto le sumamos una revisión periódica del especialista en patología, para corregir defectos, para monitorear cómo se está comportando la estructura, tendríamos la estructura perfecta.

El panorama es muy distinto en la realidad y la visita del especialista, cuando al fin alguien se digna llevarlo a ver la estructura, generalmente se traduce en un informe “post mortem”.

Ensayos para la evaluación y el diagnóstico

Los ensayos no destructivos (NDT) por sus siglas en inglés, han avanzado mucho en la última década; equipos más confiables y menos costosos facilitan la labor de evaluación. Pero sigue en déficit la preparación de especialistas en esta materia.

Por la poca extensión de un artículo como este, nos referiremos solamente a uno de los principales males de las estructuras de concreto: la corrosión del refuerzo. El concreto protege el refuerzo de varias maneras: con la barrera física del recubrimiento, en especial si este tiene al menos 5cm sobre los flejes o el acero más expuesto y es de baja porosidad, es compacto, no tienen hormigueros ni fisuras y fue bien curado. Si esto se da puede proteger adecuadamente un elemento estructural al menos durante 40-50 años en el interior del país y entre 20 y 30 años en ambiente marino.

Si el espesor se reduce

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