La durabilidad de los hormigones

La durabilidad de las estructuras y el nuevo Reglamento CIRSOC 201.

El hormigón es el material de construcción ampliamente más utilizado en obras de infraestructura y de arquitectura contemporánea de edificios. Se trata de un material muy complejo y su comportamiento en servicio depende de los materiales utilizados, de los procesos de elaboración y puesta en obra, de la estructura de la cual forma parte y de las cargas que recibe la misma y del ambiente en el cual se encuentra. Hasta la década del ’70 el tema de la durabilidad de las estructuras de hormigón no constituía objeto de análisis, ya que se consideraba que las mismas iban a tener una durabilidad similar a la de las antiguas estructuras romanas.

Sin embargo, ciertos cambios tanto de los materiales constituyentes como del cemento (superfi cie específi ca, contenidos de aluminatos y álcalis), técnicas constructivas aceleradas, esbeltez de los elementos estructurales, mayor tendencia a la fi suración de los hormigones modernos, desmejoramientos o fallas de la calidad en los procesos constructivos y el empleo del acero como refuerzo, que se suponía con pocas probabilidades para corroerse, son aspectos que han acelerado el deterioro de las estructuras. A fi nes de los ‘70 aparecieron en Europa las primeras recomendaciones estableciendo condiciones concernientes a la durabilidad: recubrimientos mínimos, abertura máxima de fisuras, contenidos mínimos y tipos de cementos y relación agua / cemento máxima, los que se encontraban en el Reglamento CIRSOC 201 de 1982.

Pero en los últimos 30 años se ha investigado exhaustivamente el tema de la durabilidad y las diferentes patologías del hormigón y ha tomado una enorme importancia debido no sólo al avance de los conocimientos sino también a la gran cantidad de estructuras deterioradas ante diferentes ambientes, que aunque diseñadas con los mejores modelos de análisis estructural perdieron su calidad en tiempos de 10 ó 20 años y a veces menos, por lo que este nuevo estado del arte ha sido reflejado con acierto en el Reglamento CIRSOC 201 de 2005. La necesidad de reparaciones, refuerzos y el reemplazo de las estructuras afectadas provocan pérdidas millonarias y, a su vez, es un problema con implicancias ambientales debido a la mayor utilización de recursos naturales y combustibles. En ese sentido, el CIRSOC 201-05 prioriza la durabilidad.

Vida útil de una estructura de hormigón

El objetivo básico del CIRSOC 201-05 se centra en establecer los requisitos tecnológicos mínimos que debe poseer un proyecto para garantizar una determinada seguridad estructural y la aptitud de la estructura para las condiciones de servicio previstas. Ambos requisitos se deben mantener durante el período de vida útil que se establezca antes de iniciar el proyecto. La vida útil de una estructura puede definirse como el período de tiempo a partir de su construcción durante el cual debe mantener las condiciones aceptables de seguridad, funcionalidad o aptitud en servicio y aspecto estético sin gastos de mantenimiento no previstos.

Es decir, no sólo debe considerarse finalizada la vida útil cuando la estructura colapsa o presenta fisuras que la ponen en riesgo sino también cuando presenta deformaciones excesivas, deterioro estético si el mismo es relevante o presenta acumulaciones de óxido de corrosión de las armaduras en la superficie del hormigón. La vida útil es una magnitud que debe ser fijada por el propietario de la obra antes del inicio del proyecto, ya que de la misma dependerá el mismo y el mantenimiento de la estructura.

Cuando ello no se especifique, se asume que la vida útil es de 50 años, ya que el CIRSOC 201-05 establece los requerimientos mínimos para lograrla. Cuando se proyecte para una vida útil diferente a 50 años, en el proyecto se deberán fijar las exigencias necesarias para lograrla basándose en modelos predictivos analítico-experimentales (modelos prestacionales). Podrán emplearse vidas útiles inferiores a 50 años para explotaciones industriales temporarias y superiores para obras monumentales o de importancia (como presas y puentes), siendo los requisitos menos y más severos respectivamente a los estipulados en el reglamento.

Diseño por durabilidad

Todos los materiales se degradan en contacto con el ambiente y evolucionan hacia formas más estables. Dicha evolución produce la degradación del hormigón, la cual disminuye las propiedades ingenieriles del material y consecuentemente también de las estructuras. Ante la imposibilidad de evitar el deterioro, los proyectistas deben elegir los materiales y proyectar las estructuras de manera tal que la velocidad y magnitud de degradación no disminuya significativamente su seguridad estructural, aptitud en servicio o aspecto estético.

El CIRSOC 201-05 establece que para el diseño y la especificación del hormigón de una estructura no sólo deben tenerse en cuenta las cargas estáticas y dinámicas que actúen sobre ella sino también las acciones del medio ambiente. Éstas últimas pueden definirse como aquellas de naturaleza química, física y/o físicoquímica que pueden provocar la degradación de la estructura por efectos diferentes a los de las cargas consideradas en el cálculo estructural.

Dependiendo de la magnitud de dicha degradación y de la velocidad con que se produce la estructura puede perder, parcial o totalmente, la aptitud para cumplir la función para la cual fue construida y con ello finaliza su vida útil. Además, el CIRSOC 201- 05 innova y especifica que en el proyecto debe establecerse una estrategia de diseño y de mantenimiento que garantice que, al finalizar la vida útil en servicio, la estructura poseerá la seguridad, la aptitud en servicio y las condiciones estéticas exigidas de la obra. Entre estas tareas podrán especificarse: planes de inspección periódicos, visual o de auscultación, mantenimiento de juntas y limpieza del hormigón visto en ambientes contaminados, entre otras.

El CIROSC 201-05 establece claramente que antes de comenzar cualquier proyecto se debe primero identificar el tipo de ambiente que define la agresividad a la que estará sometido cada conjunto de elementos estructurales. Definido este aspecto, en segunda instancia y ya definida la calidad y resistencia mínima del hormigón a emplear, entre otros, se pasa al diseño estructural. Este último deberá realizarse con esta resistencia o una mayor que especifique el proyectista si esto último es necesario por las cargas que derivan del diseño estructural.

Clases de exposición y patologías del hormigón

El CIROSC 201-05 establece los requerimientos mínimos para lograr una performance adecuada durante una vida útil de 50 años, cuando el hormigón pueda estar sometido a diferentes ambientes.