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PATOLOGÍAS DE LAS CONSTRUCCIONES

Diagnósticos de patologías en pavimentos de hormigón en el Corredor Bioceánico, Provincia de Mendoza

Ing. Sandra Albiol1,a, Ing. Guillermo Montivero1,b, Ing. Cristian Haddad1,c, Ing. Alfredo Cueto2,d, Ing. Marcos Oropel3,e, Ing. Darío Albiol4,f e Ing. Fabián Gómez4

1 Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Mendoza. Rodríguez 273 Ciudad, Mendoza, República Argentina.

2 Laboratorio de Estructuras CEREDETEC 3 Laboratorio de Ensayo de Materiales, Departamento de Ingeniería Civil

4 Dirección Nacional de Vialidad. Pedro Molina 748, Mendoza, República Argentina [email protected], [email protected],

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Palabras-clave: calidad de hormigones, patologías, técnica constructivas.

Resumen

Con el proceso de integración del MERCOSUR, el Corredor Bioceánico ha adquirido mucha importancia en la Provincia de Mendoza, Argentina, por lo tanto es fundamental su mantenimiento permanente debido al tránsito que por allí circula.

En este trabajo se hace un diagnóstico de las patologías detectadas en la Ruta Nacional Nº 7, desde Punta de Vacas (Km 1.204) hasta el límite con Chile (Km 1.236) a través de inspección visual y de información interna de mantenimiento.

Se considera de importancia analizar cómo los hormigones se colocaron en obra, ya que como las distancias son grandes y a veces los volúmenes importantes, se les agregan fluidificantes y otros aditivos, los que influyen en la durabilidad del pavimento, si no están adecuadamente controlados.

Otro aspecto de importancia es el aporte de sales producto del contacto con agua con sulfatos o aguas de montaña, que son perjudiciales para el hormigón, disminuyendo la vida útil del pavimento.

El seguimiento del mantenimiento efectuado detecta las primeras patolologías observadas que corresponden al deterioro del material elastomérico de las juntas, que generan espacios vacíos por los que ingresa agua y puede afectar la capacidad resistente del pavimento, generando fisuración en las esquinas por efectos de flexión no considerados en el diseño.

Teniendo en cuenta que es una zona de alta montaña, y que las temperaturas bajo cero son recurrentes, la presencia de agua no prevista puede generar patologías, aunque los pliegos de Vialidad Nacional establecen los requerimientos normativos del hormigón armado para el proceso constructivo.


Los problemas de patologías detectados evidencian la necesidad de una buena integración entre el diseñador del pavimento, el constructor y el proveedor del hormigón, a fin de poder minimizarlas durante el mantenimiento.

Introducción

El Paso Internacional Cristo Redentor, constituye un eslabón fundamental en la comunicación terrestre entre Argentina y Chile, con una decisiva influencia en las actividades económicas.

Las Direcciones de Vialidad de Argentina como de Chile, trabajan permitiendo a los usuarios de los diferentes países, disponer de este paso expedito la mayor parte posible de la temporada invernal. La necesidad de mantener este corredor abierto al comercio, se contrapone con las difíciles características que la vía presenta por tratarse de un trazado en zona montañosa, con una altitud máxima sobre el nivel del mar de 3.200m, dificultades, a las cuales deben sumarse las rigurosas condiciones climáticas que se presentan durante el invierno, con abundantes precipitaciones de nieve, derrumbes por acumulación de ésta, hielo y caída de piedras sobre la calzada, entre otras consecuencias.

La conservación de pavimentos de hormigón en rutas es una tecnología internacionalmente en auge, debido a la gran longitud y calidad de las mismas y al elevado costo de la reconstrucción.

Las inspecciones y auscultaciones sistemáticas, la elección de la técnica de reparación y la planificación del momento más idóneo para su rehabilitación y mejora desde el punto de vista técnico-económico, son un gran reto.

Es necesario resolver los problemas de fisuración que aparecen en la Ruta Nº7 en los últimos años. El comportamiento de un pavimento de hormigón y su evaluación desde el punto de vista estructural y funcional debe ser tratado por una integración de nuevos conocimientos y tecnologías. Por ejemplo los siguientes aspectos reglamentarios:

Tabla 1: Descripción del contenido de la normativa nacional

Normas Descripción

CIRSOC 201-1982 [1]

Tiene en cuenta aspectos mecánicos y de abrasión superficial de hormigones, resistencia característica de 30 MPa a 28 días, contenido unitario de cemento, no más de 350 kg/m3, para tamaño máximo de agregado de 1 ”, características de los agregados, como desgaste Los Angeles menor a 25% y asentamiento no más de 70 mm.

CIRSOC 201-2005 [2] Establece la vida útil, en función de los materiales y espesor de la losa. Durabilidad, es un aspecto que está en función de la resistencia de diseño, y éste a su vez dependiente de la calidad de los materiales y especificaciones de construcción (uniformidad en el apoyo del pavimento, factores ambientales y datos de tránsito).


Objetivo del Trabajo

El objetivo de este trabajo es analizar las causas más comunes de patologías sobre el pavimento y estudiar las técnicas para minimizarlas. El camino tomado como estudio es la Ruta Nacional Nº7, en el tramo comprendido entre Punta de Vacas (Km 1.204) hasta el límite con Chile (Km 1.236) indicado en Fig. 1.

Figura 1: Ubicación de la Ruta Nacional Nº7

Patologías destacadas

El proceso de evaluación de patologías comienza con una inspección ocular para detectarlas.

En estos pavimentos de hormigón se observan dos tipos de patologías: 1) Grietas que aparecen a temprana edad en forma de “telas de arañas”.

Estas si bien son desagradables a la vista no afectan al comportamiento estructural de las losas, ya que no son tan profundas y se generan en la etapa constructiva. (Fig. 2 y 3)

Figura 2: Vista de la patología en el pavimento.


Figura 3: Desgranamiento del pavimento.

Para minimizar las grietas se debe tener cuidado en la calidad de los

materiales utilizados y la tecnología de construcción, colocación, terminación y curado. Las condiciones climáticas son determinantes en la modalidad y tiempo del hormigonado y curado.

2) Grietas más profundas que abarcan toda la masa del hormigón y que tienen que ser reparadas. En esta situación a veces hay que demoler las losas y construirlas nuevamente y que se generan por falta de capacidad portante de la subrasante y por problemas de aportes de agua no considerados. (Fig. 4 y 5).

Figura 4: Vista de las grietas

Figura 5: Vista de las grietas


Otro problema muy detectado corresponde por el deterioro de las juntas, ya que el agua puede ingresar en las mismas y llegar a las bases, socavando el material de la misma. El tránsito vehicular produce un efecto de bombeo y saca el material de apoyo de la losas ahuecándola y haciendo que éstas trabajen en voladizo. Como la losa está diseñada para trabajar apoyada se producen roturas en las esquinas. El tránsito pesado y la carga repetitiva van produciendo el deterioro del pavimento (Fig.6 y 7).

Figura 6: Vista de las juntas

Figura 7: Vista de las juntas

Una condición ambiental determinante es la presencia de nieve durante casi todo el año. (Fig.8).

Figura 8: Acumulación de nieve


Aún trabajando el hormigón en los meses de verano, las temperaturas

inferiores a 0°C obligan a utilizar un producto de curado de base solvente (Antisol), que se distribuye en forma de lluvia muy fina y forma una película, evitando la pérdida del agua de amasado. A ello se suma que debido a la intensidad del tránsito y a la urgencia en habilitar el pavimento se usan fluidificantes y aceleradores de fragüe.

Discusión de la problemática

La losa de un pavimento de hormigón es un elemento estructural que puede y debe ser diseñado para soportar las cargas del tránsito previsto. [3]

Para que el pavimento tenga un servicio satisfactorio y económico durante su vida útil, requiere que: 1) la subrasante posea características y densidad uniformes, 2) construcción de una subbase cuando la calidad de la subrasante lo exija, 3) distribución adecuada de las juntas, y 4) resistencia estructural adecuada para las solicitaciones a que estará expuesto. [4]

1. Estudios de Campo

Mediante un estudio de campo se observan las fisuraciones y su relación con las condiciones ambientales y con el tránsito pesado que soportan en forma permanente.

Se han observado problemas en las juntas de dilatación y en los pasadores de carga que se encontraron corroídos y deteriorados, se detecta que la ausencia de mantenimiento es otra causa importante en la aparición de patologías.

Las condiciones ambientales producen fisuras a edades tempranas y deterioro por efecto de la nieve. También es de mucha importancia el deterioro que se produce por el efecto mecánico y químico que recibe el pavimento de hormigón. La acción mecánica la producen las máquinas que se utilizan para el despeje de la nieve.

Cuando la cantidad de nieve caída es muy grande, se utilizan para su extracción barrenieves con fresas que van abriendo y tirando la nieve para hacia fuera. Si la nieve acumulada es menor se utilizan las topadoras y las motoniveladoras (Fig. 9 y 10).

Figura 9: Maquinas en pleno trabajo


Figura 10: Máquinas en pleno trabajo

El paso permanente de estos equipos produce un deterioro en el

hormigón de la ruta. El efecto químico lo produce una salmuera que se coloca en el

pavimento para evitar que éste se congele. Esta salmuera es muy agresiva para el hormigón y lo deteriora.

2. Especificaciones y documentación

Los ensayos realizados durante la ejecución de la obra están relacionados con los ensayos normalizados establecidos en los pliegos de condiciones respecto al asentamiento mediante el cono de Abrams y el contenido de aire. También se obtienen probetas considerando el moldeo y curado de probetas para ensayos de compresión (Norma IRAM 1524-04) y moldeo y curado de probetas para ensayos de flexión (Norma IRAM 1680-71) [5].

Los ensayos de laboratorio determinan la resistencia a compresión (Norma IRAM 1546-92) y la extracción de probetas de hormigón endurecido (Norma IRAM 1551-00) para verificar los niveles de resistencia alcanzados.

Los valores en obra guardan directa relación con los niveles resistentes especificados en los pliegos de especificaciones y condiciones, como se observa en la Tabla 2.


Tabla 2: Control de roturas de probetas de hormigón.

Ubicación Fecha

Rotura

Resistencia

Especificada

del Hormigón

Resultados

Probetas a

28 días [MPa]

Resultados

Testigos

[MPa]

Tabique

Mar-09

H-21 H-21 H-21 H-21

27,7 29,1 27,5 27,7

32,5 32,1 31,9 32,4

Viga Cargadero

Mar-09

H-21 H-21 H-21

28,3 27,7 29,4

33,0 32,5 32,5

Cuneta Revestida

Abr-09

May-09

H-13 H-13 H-13 H-13 H-13 H-13

15,3 16,1 16,3 16,7 16,1 16,3

18,1 17,5 17,6 17,8 17,5 17,9

Losa del Puente s/

Ruta

Abr-09

H-21 H-21 H-21

27,3 27,7 27,5

31,5 31,4 31,9

Losa aproximación

May-09

H-21 H-21 H-21 H-21

27,3 27,5 27,9 27,9

31,8 32,1 31,5 31,6

De los testigos extraídos, se puede apreciar una correcta granulometría (Fig. 11) por lo que no han sido necesarios mayores estudios.

Figura 11: Testigos

Se considera de vital importancia el uso de reglamentos actualizados para la construcción de pavimentos de hormigón tales como: - ACI 318-05 y el ACI 224R-01: establecen cuantía mínima de armadura a colocar [6], [7].


- CIRSOC 201-05: incorpora un ábaco, para la determinación de cuándo las precauciones, se hacen necesarias, tomando en cuenta humedad del ambiente, temperatura del ambiente, temperatura del hormigón y velocidad del viento. Cuando la tasa de evaporación supera 1kg/m2/hora, son obligatorias las medidas de precaución, aunque se debiera calibrar el ábaco para las condiciones locales de vientos calientes y secos como son muy habituales en la alta montaña [2].

En la documentación estudiada no se detectan requerimientos en relación al diseño del pavimento.

En el diseño de pavimentos se deben tener en cuenta todas las problemáticas que pueden aparecer durante su vida útil. De esta manera se debe definir las cargas de tráfico previstas para evaluar el crecimiento o refuerzo del pavimento. Los intercambios de uso deben analizarse para alcanzar una vida útil compatible económicamente con las modificaciones de uso y mantenimiento. Para el caso de pavimentos de hormigón en zona de importante tráfico como lo es en alta montaña, la situación del subsuelo es determinante en el proyecto del paquete estructural, poniendo especial atención al mantenimiento de desagües [8].

El corredor Bioceánico fue reconstruido mediante un sistema llamado CReMa (Contrato de Rehabilitación y Mantenimiento).En el pliego de ese contrato se establece un par de años de obra y el resto de mantenimiento de la ruta [8].

La obra contempla distintos tramos, en algunos tramos se ha reparado el pavimento con concreto asfáltico y en otros tramos con hormigón armado. La reparación de las losas desde Punta de Vacas hasta el límite internacional, que es el sector que tiene Vialidad Nacional, se hace con hormigón armado

Se procede a demoler las losas de hormigón existentes. Luego se compacta la base y se arma con mallas de ø6mm., se colocan separadores para que la armadura quede ubicada a la mitad de la losa de 20 cm de espesor, ya que el recubrimiento juega un papel muy importante para la vida útil de las losas. Los pasadores que unen ambas losas tienen la función de hacer trabajar las losas como un bloque común. (Fig. 12 a 15)

Figura 12: Demolición del pavimento viejo


Figura 13: Compactación de la Base

Figura 14: Colocación de la armadura

Figura 15: Disposición de la armadura y pasadores

Los agregados utilizados también fueron de la zona y se han seleccionado por tamaño y se han lavado. En la zona se ha instalado un laboratorio y la empresa, con el contralor de Vialidad Nacional, hace las extracciones de las probetas de hormigón y las ensaya. Una vez colocado el hormigón se materializan las juntas y luego se obturan con material elastómero (productos Sika), se le coloca un cordón de poliestireno para que la profundidad de la junta sea uniforme y luego se le coloca con una pistola el material elastómero.

La terminación superficial del pavimento se ejecuta una vez que se ha terminado la exudación y antes de alcanzar el fragüe final. (Fig. 16).


Figura 16: Terminación superficial del pavimento Luego de ejecutadas las losas para lograr un buen curado, se le coloca

el producto de curado, para evitar que el agua de amasado se evapore. (Fig. 17).

Figura 17: Pavimento terminado

Conclusiones

Las patologías encontradas en este camino de alta montaña ratifican la necesidad de una integración de los distintos profesionales tal como el diseñador del pavimento, el constructor y el proveedor del hormigón para evitar problemas de patologías, teniendo en cuenta las tecnologías locales. Esto incluye todas las instancias de contralor correspondiente a Vialidad Nacional. Debieran confluir el estado del arte y de la práctica para obtener pavimentos con mayor vida útil en función de las nuevas reglamentaciones de tecnología del hormigón respecto a durabilidad.

Se considera importante la capacitación del personal para realizar un

mantenimiento permanente de las juntas, para evitar el ingreso del agua y que se produzcan fisuras.


Agradecimientos

Se agradece el incondicional apoyo del CeReDeTeC y la Dirección Nacional de Vialidad para la realización del trabajo.

Referencias

[1] Reglamento CIRSOC 201. (1982). Reglamento argentino de estructuras de hormigón armado. INTI. [2] Reglamento CIRSOC 201. (2005). Reglamento argentino de estructuras de hormigón armado. INTI. [3] Maldonado Noemí G., Olivencia Luis A., Maldonado Ignacio A., Guzmán Marcelo. “Detección de problemas en pavimentos de hormigón en la Provincia de Mendoza”. Memorias III Congreso Internacional 17ª Reunión Técnica AATH. Octubre de 2008. Córdoba. pp. 471-478. [4] Colombo Raúl A. “Pavimentos urbanos de hormigón armado”.(1977). Instituto del Cemento Pórtland Argentino. [5] Catálogo de Normas IRAM (2009). [6] ACI 318. (2005). Building Code Requirements for Reinforced Concrete Structures. [7] ACI 224R-01. (1993). Control of Cracking in Concrete Structures [8] http://www.vialidad.gov.ar

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