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Resumen Anteriormente al momento de diseñar una estructura de concreto, el criterio que se consideraba básicamente era la resistencia mecánica, sin tomar en cuenta el medio al que sería expuesto. Esto ha ocasionado la necesidad de invertir continuamente en su mantenimiento y conservación, encareciendo su funcionalidad. Como medida para disminuir estos costos, es indispensable aplicar procedimientos de construcción y selección de materiales que cuenten con criterios de durabilidad para mantener en buen estado las estructuras de concreto.
En la actualidad, existen morteros de reparación que no consideran los criterios de durabilidad. Por su parte, se cuenta con una normativa mexicana que describe los ensayos y procedimientos considerados como necesarios para poder valorar la durabilidad de una estructura de concreto. Por tal motivo, investigadores del IMT desarrollaron un mortero de reparación que cuenta con propiedades durables para superficies horizontales y verticales con cimbra, denominado “Eucorepair IMT”.
Introducción En los últimos años, se ha buscado satisfacer la necesidad de rehabilitar estructuras de concreto reforzado con criterios de durabilidad que permitan a la estructura una larga duración de vida útil [1]. La durabilidad es definida como la capacidad de resistir a la acción del ambiente, efecto de ataques químicos, físicos y biológicos o cualquier otro proceso que tienda a deteriorarlo, humedad, agentes agresivos como sulfatos, cloruros o carbonatos. Anteriormente, al momento de diseñar una estructura de concreto, el criterio que se consideraba básicamente era la resistencia mecánica, sin considerar el medio al que sería expuesto. Como consecuencia, después de un corto tiempo de vida útil del concreto, ha sido necesario cubrir altos costos para su mantenimiento y conservación, encareciendo su funcionalidad. Ante esto, es importante contar con procedimientos de construcción y selección de materiales de reparación adecuados para conservar por más tiempo las estructuras de concreto. Los morteros, son materiales de construcción cuya mezcla es homogénea y plástica. Sus principales componentes son cemento, arena y agua. En algunos casos y, con el fin de mejorar sus propiedades, se le añade aditivos (puzolanas, polímeros, micro sílice, etc.); En otras palabras, un mortero es un concreto sin el agregado grueso [2]. Los morteros de reparación o restauradores se clasifican según su utilización en: morteros tixotrópicos que son utilizados en superficies verticales o sobre cabeza, y los morteros fluidos para aplicaciones en superficies horizontales o pisos. Asimismo, pueden agruparse fundamentalmente en cuatro familias: base orgánica, inorgánica, mixta y morteros con adiciones [3-4].
1. Morteros base orgánica: constituidos por un ligante (polímero termoestable o termoplástico) de elevado peso molecular, los más empleados son basados en resinas epoxi, polipropileno (PP), poliésteres no saturado y resinas termoplásticas como las acrílicas. 2. Morteros base inorgánica: el ligante en un material inorgánico basado fundamentalmente en el cemento portland. 3. Morteros base mixta: el ligante es conformado por una mezcla de polímero en emulsión (látex) y cemento portland que al ser añadidos al agua de amasado del concreto no modificar su carácter alcalino, estos polímeros se infiltran en las microfisuras, incrementando de esta forma la resistencia a tracción a flexión respecto de los morteros tradicionales y obteniendo una mayor permeabilidad al agua y al dióxido de carbono, además actúan como fluidificantes, permitiendo reducir la relación del agua-cemento. 4. Morteros con adiciones: cenizas volantes, humo de sílice, escorias de alto horno, microsilice
Cabe señalar que la orientación del daño de la estructura, es un factor importante para el diseño de un mortero de reparación debido a que éstos, pueden aplicarse de tres formas distintas, según las necesidades del daño de la estructura. 1. Manual: Se aplican los morteros sobre el hueco a rellenar, aplicando presión mediante distintas herramientas como una llana, espátula o paleta. 2. Por vertido: se utilizan productos fluidos que se vierten sobre los huecos en zonas horizontales o en sitios donde se ha colado un encofrado, el material de reparación se coloca por gravedad sin necesidad de vibración o compactación. 3. Por proyección: el mortero de reparación se coloca mediante la proyección del mismo con una maquina adecuada, con ello se logra una gran compactación. Su aplicación es para superficies horizontales, verticales y sobre cabeza [5]. Con base a esto, el área de materiales de la Coordinación de Ingeniería Vehicular e Integridad Estructural del Instituto Mexicano del Transporte, en colaboración con la empresa Eucomex S.A de C.V, desarrollaron un mortero de reparación con propiedades durables para superficies horizontales y verticales con cimbra denominado “Eucorepair IMT”. Este mortero se registró con el número de marca 2029186. Este proyecto se desarrolló debido a que, en la actualidad, aún no se cuenta con una variedad de morteros de reparación comercial que consideren los criterios de durabilidad. Sin embargo, ya se cuenta con normativa mexicana (ONNCCE) [6-8], que describe los ensayos y procedimientos necesarios para valorar la durabilidad de una estructura de concreto. Por lo tanto, este proyecto pretende impulsar la concientización y difusión de la relevancia para emplear y tener al alcance materiales que ofrezcan mejor estado a las estructuras con necesidades de reparación.
Desarrollo Para el desarrollo de este mortero, se evaluaron distintas muestras que consistieron en formar cilindros de 10x20 cm (30) y cubos de 5x5x5 cm (25). La Figura 1, muestra referencias del mortero Eucorepair IMT.
Los ensayos empleados para la valoración del mortero fueron los siguientes: Resistividad eléctrica: Propiedad de cada material que corresponde al reciproco de su conductividad (DURAR, Red Iberoamericana, 1998). Esta característica es de gran interés ya que permite controlar la velocidad de corrosión, del acero de refuerzo en concreto. De acuerdo con la norma NMX-C-514-ONNCE, los criterios de evaluación se muestran en la siguiente Tabla 1.
Tabla 1. Criterios de evaluación de Resistividad eléctrica en especímenes de concreto
Velocidad de Pulso Ultrasónico (VPU): Es un ensayo no destructivo que permite evaluar la calidad del concreto. Consiste en determinar la velocidad de pulso ultrasónico a partir de la generación de pulsos de ondas de tensión longitudinal emitidos por un transductor eléctrico que se mantiene en contacto con la superficie del concreto bajo prueba. Después de recorrer la muestra de concreto, estos pulsos son recibidos y convertidos en energía eléctrica por un segundo transductor situado a una distancia de la transmisión del primer transductor.
El tiempo de tránsito se mide electrónicamente y la velocidad del pulso ultrasónico se puede establecer al dividir la distancia de los transductores entre el tiempo de tránsito. La velocidad del pulso ultrasónico está asociada a las propiedades del concreto y su densidad expresados en metros por segundos (m/s). Los criterios de evaluación se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2.- Criterios de Evaluación, Velocidad de Pulso Ultrasónico (VPU)
Permeabilidad rápida al ión cloruro: La presencia externa de iones cloruro que acceden a través de los poros del concreto, ocasionan la ruptura de la capa pasiva del acero de refuerzo, provocando la aceleración de la corrosión de este. La permeabilidad de ión cloruro en el concreto depende de la cantidad de poros interconectados que tenga en la matriz el concreto, por lo que el objetivo de esta prueba es conocer el flujo de iones Clˉ que permea la matriz del concreto. Entre más permeable sea el concreto, más iones cloruro viajarán a través de él espécimen y una mayor corriente será medida.Los criterios de evaluación para caracterizar el concreto son expresados en la Tabla 3.
Tabla 3. Criterios de evaluación para caracterizar el concreto
Ensayo de densidad, absorción total y vacíos en el concreto: La porosidad es uno de los parámetros en la representación del concreto endurecido respecto a los agentes agresivos hacia el interior de la estructura. Está directamente relacionada con la adherencia y la resistencia a la compresión y flexión de las partículas, así como de su comportamiento frente a los problemas de congelamiento, deshielo e intemperismo. Como porosidad del concreto, se consideran los espacios vacíos que quedan en la masa de concreto debido la evaporación de agua excedente del amasado y del aire atrapado en su manipulación.Es importante resaltar que una partícula porosa es mucho menos dura que una partícula compacta lo cual afecta no sólo a las propiedades mecánicas (como la adherencia o resistencia a la compresión) sino también a las propiedades de durabilidad como es la permeabilidad. La porosidad está relacionada con la capacidad de absorción de agua u otro liquido dentro de los agregados según el tamaño de los poros, su continuidad (permeabilidad) y su volumen total, en la práctica lo que se mide para cuantificar la influencia de la porosidad dentro del agregado es su capacidad de absorción (porcentaje de agua necesaria para saturar los agregados o el concreto expresada con respecto a la masa de los materiales), ya que las partículas del agregado pueden pasar por cuatro estados: seco, parcialmente húmedo, saturado y superficialmente seco , húmedo total.Todos los ensayos se realizaron siguiendo la normativa ASTM y ONNCCE [6-13] periódicamente por un período de 700 días.
Resultados En las Tablas 1 y 2 se muestran algunos resultados obtenidos durante las primeras edades, las cuales usualmente se reportan para morteros comerciales.
Tabla 1.- Tiempo de fraguado inicial y final del mortero Eucorepair IMT
Tabla 2.- Resultados más relevantes con el mortero “Eucorepair IMT” a edades tempranas
Conclusiones El mortero “Eucorepair IMT” es un mortero de reparación fácil de utilizar, con un tiempo de trabajo extendido, para facilidad de colocación y alta resistencia. Su apariencia es similar al concreto y es adecuado para usarlo como mortero de reparación sobre superficies horizontales y para reparaciones verticales con cimbra. Cabe mencionar que fue diseñado para la reparación de estructuras marinas en donde se requiere durabilidad.
Bibliografía 1.- Mejía Durán María del Rocio, Torres Acosta Andres Antonio, del Valle Moreno Angelica de Lourdes, Vazquez Galvan Victoria Eugenia, Trueba Mendoza Carlos, Martinez MAdrid Miguel, Lomeli González María Guadalupe, Caracterización física y mecánica por desempeño de morteros reparación para su uso den la infraestructura del transporte de la SCT, San Fandila : Publicación Técnica No. 513, 2018. 2.-Martínez Ramirez María del Sagrario, Desarrollo de nuevos morteros de reparación resistentes al ataque biologico, Madrid: Memoria de Doctorado, 1995. 3.-Gonzáles Lucas Ángel, Comportamiento frente a la durabilidad de morteros de reparación de cemento modificados con polímeros, Madrid: Tesis Doctoral, 2014. 4.- Pérez Casal Olga, Estudio del comportamiento de secciones mixtas de hormigón-mortero de reparación bajo solicitaciones normales, Madrid: Tesis de Maestria, 2011. 5.- Morteros ,Gama de morteros sika para reparación, fachadas, morteros rápidos, impermeabilización, 2017. 6.-NMX-C-105-ONNCCE-2010: Industria de la Construcción-Cementos hidráulicos Gabinetes y cuartos húmedos y tanques de almacenamiento para el curado de especímenes de mortero y concreto de cementantes hidráulicos”. 7.-NMX-C-083-ONNCCE-2014: Industria de la Construcción Concreto Determinación de la Resistencia a la Compresión de Especímenes Método de Ensayo”. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. (ONNCCE) (2016), “NMX-C-159-ONNCCE-2016: Concreto, elaboración y curado de especímenes en el laboratorio”. 8.- NMX-C-413-ONNCCE-2016: Industria de la Construcción Resistividad Eléctrica del Concreto Hidráulico Especificaciones y Métodos de Ensayo”. 9.-NMX-C-275-ONNCCE (2004) “Industria de la construcción–Concreto –Determinación de la Velocidad de pulso a través del concreto –Método de UltrasonidoNMX-C514-ONNCCE 10.-NMX-C-083-ONNCCE (2016) “Industria de la construcción –Concreto –Determinación de la resistencia a la compresión de especímenes –Método de ensayo”. 11.-ASTM C 642 (2013) Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete 12.-ASTM C 1012 (2018 B) Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution 13.-ASTM C1202 (2012) Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration. Retrieved from https://doi.org/10.1520/C1202-12
RENDÓN Mariela Martínez Miguel |
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