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Los cuándo, por qué y cómo, de las fisuras en el hormigón endurecido

Tema: PATOLOGIAS
FISURACIÓN POR CONTRACCIÓN POR SECADO
Autor: Ms. Ing. Maximiliano Segerer – Control y Desarrollo de Hormigones S.A.
Fecha Publicación: 30/09/2009

Fisuración del hormigón endurecido

Terminada la serie de artículos y recomendaciones referidas a la fi suración del hormigón en estado fresco se comenzará a estudiar el tema de las fi suras del hormigón endurecido, las cuales afectan mucho más la estabilidad y durabilidad de la estructura y cuyas técnicas de reparación no son tan sencillas como las presentadas para las fisuras del hormigón fresco. Es decir, así como se manifestó que debe hacerse hincapié en tomar las medidas adecuadas para evitar las fisuras en estado plástico, es más importante aún conocer los principios básicos de fisuración en estado endurecido y cómo prevenirlas desde el diseño, ya que muchas veces son consideradas como estructurales y disminuyen la vida útil de las estructuras. Dentro de las causas de fisuración del hormigón en estado endurecido pueden destacarse:

  • Contracción por secado o retracción por fraguado (drying shrinkage)
  • Tensiones de origen térmico (thermal change)
  • Problemas de durabilidad (corrosión, ciclos de congelación y deshielo, abrasión y erosión, ataque interno y externo de sulfatos, ataques químicos y biológicos y reacciones álcali-agregado, entre otras)
  • Deficiencias de vibrado y prácticas constructivas
  • Juntas constructivas no previstas
  • Cargas excesivas durante el servicio
  • Cargas de larga duración y fluencia
  • Errores en el diseño estructural y en el detalle de elementos y estructuras
  • Defectos específicos de pisos y pavimentos

Las dos primeras causas son las que se estudiarán en esta y en próximas entregas. Las fi suras por cargas de larga duración, cargas excesivas y errores en el diseño estructural escapan al alcance de los artículos de tecnología del hormigón y son muy específicas en cada obra, por lo que ambos aspectos deben ser tenidos en cuenta en el diseño y cálculo estructural para que no ocurran. Respecto a las fisuras por deficiencias en tareas de colocación, vibrado y formación de juntas constructivas por demoras en el vaciado, son también particulares para diferentes casos, y se evitan aplicando buenas prácticas constructivas. Para finalizar, el estudio de las fisuras causadas por problemas de durabilidad debe centrarse en cada una de las patologías y realizar un análisis minucioso del tema, mientras que las mismas pueden ser evitadas aplicando las especificaciones de los reglamentos, presentando cada patología técnicas específicas para su reparación. Los defectos específi cos de pisos y pavimentos serán abordados en próximas ediciones de Hormigonar.

¿Cuándo y por qué aparecen las fisuras por contracción por secado?

La causa más habitual de fisuración del hormigón es la restricción de la contracción por secado, también conocida como ‘restricción de la retracción por fraguado’. La contracción por secado es provocada por la pérdida de cierta cantidad y tipo de agua presente en la pasta cementícea, la cual se puede contraer hasta un 1 por ciento. Por fortuna, en tanto, los agregados proveen una restricción interna que reduce la magnitud de este cambio de volumen a valores de entre 0,03% a 0,08%, siendo la contracción final del hormigón de 25 a 12 veces menor que la de la pasta cementícea pura.

Esta es una de las propiedades fundamentales, además de la economía, que cumplen los agregados del hormigón: localizar y reducir la contracción por secado. Esta pérdida de humedad del hormigón comienza a ser relevante después de finalizado el curado, ya que este último tiene el objetivo de impedir que el hormigón pierda agua en sus primeros días, cuando más débil y frágil se presenta desde los puntos de vista de durabilidad y resistencia.

Cuando el hormigón se pone en contacto con un ambiente con una humedad relativa inferior al 100%, comienza a contraerse debido a su carácter higroscópico; es decir, se ‘pone en sintonía’ con las condiciones ambientales, entre ellas la humedad relativa (HR). Salvo en los casos de hormigones sumergidos durante su servicio, todos los demás, excepto que se empleen tecnologías especiales como cementos expansivos o aditivos compensadores de contracción, se contraen gradualmente en el tiempo según una curva logarítmica. La pérdida de esta agua adsorbida a ciertos productos de hidratación del cemento no se produce rápidamente sino que el hormigón va perdiendo agua gradualmente con el tiempo.

La contracción final será el resultado del equilibrio del hormigón con las condiciones ambientales, fundamentalmente con la HR del lugar donde se ha colocado. En la figura 1 se muestra una variación típica en el tiempo de la contracción por secado donde se exhiben sólo dos ejemplos apreciando la variación de la contracción con un valor asintótico a la contracción total. En condiciones normales se considera que a un año de edad se llega a entre un 70 y un 90% de la contracción total, que se acepta como contracción máxima ya estable.

Para un período de entre 4 y 6 meses se llega a entre un 40 y un 60% de la contracción total, dependiendo de una gran cantidad de parámetros, fundamentalmente de la composición del hormigón y de las condiciones ambientales, entre las que se destaca la humedad relativa ambiente. Estos cambios de volumen inducidos por las variaciones internas de humedad son una característica propia del hormigón. Si la contracción del mismo se produce de manera no restringida, el hormigón no se fisura.

Es la combinación de la contracción y la restricción a estas deformaciones impuestas (generalmente proporcionada por otra parte de la estructura, como por ejemplo para los tabiques, sus fundaciones o tabiques de niveles inferiores o por la subrasante en el caso de pisos y pavimentos) lo que provoca el desarrollo de tensiones de tracción inducidas por las deformaciones. Cuando se supera la resistencia a la tracción del hormigón el mismo se fisura. Este fenómeno se esquematiza en la figura 2. La fisuración de manera errática que no sigue las juntas planificadas presenta una disminución de servicio, reducción de la vida útil y depreciación estética de los elementos fisurados.

Para el caso de pavimentos y pisos industriales se crean juntas adicionales y fisuras activas que aumentan los costos de mantenimiento impactando negativamente en el aspecto estético del mismo.